Carmen Diez Simon

198 | A p p e n d i x N e e d e r l a n d s

Aroma wordt beschouwd als de leidende component van smaak in voedsel. De moleculaire stoffen die
verantwoordelijk zijn voor aroma zijn de zogeheten vluchtige stoffen. Onder vluchtige stoffen verstaat men
kleine moleculen die onder normale temperatuur en druk een hoge dampspanning en een laag kookpunt
hebben, waardoor ze zowel in de gasfase als in de vloeibare en vaste toestand voorkomen. Veel vluchtige
stoffen zijn van nature aanwezig in planten, dieren, micro-organismen en het milieu, maar kunnen ook
gevormd worden door (enzymatische of niet-enzymatische) omzettingen. Wanneer voedsel verwerkt of
gekookt wordt, kunnen er verschillende vluchtige stoffen gevormd worden en deze kunnen de uiteindelijke
smaak van voedsel beïnvloeden. Diverse analysetechnieken (waaronder die gebaseerd op metabolomics)
worden gebruikt voor het analyseren van de samenstelling van voedselmonsters om zo nieuwe kennis te
genereren over de vluchtige samenstelling ervan, hetgeen van groot belang is bij het vormgeven en
formuleren van nieuwe superieure smaakvolle producten voor de markt.

In dit proefschrift heb ik verschillende methodieken onderzocht om vluchtige stoffen te extraheren uit
complexe voedselmatrices, zoals bewerkte voedingsmiddelen (bijv. gistderivaten en instant soepen). Het
hoofddoel van dit proefschrift was om nieuwe benaderingen te ontwikkelen om in te kunnen zoomen op
het gehalte aan vluchtige bestanddelen in hartige voedingsingrediënten, teneinde beter te begrijpen welke
ingrediënten en verwerkingsstrategieën kunnen bijdragen aan een betere en gewenste smaak.

Daarom heb ik me eerst geconcentreerd op het uitvoeren van twee literatuurstudies, gericht op de
achtergrond van de hartige ingrediënten gebruikt in dit proefschrift: gistderivaten in Hoofdstuk 2 en
sojasauzen in Hoofdstuk 3. Hoofdstuk 2 biedt een uitgebreid en actueel overzicht van de belangrijkste
groepen van smaakstoffen die vermeld worden in bewerkte hartige ingrediënten, evenals hoe deze
verbindingen uit hun precursors gevormd worden. Er wordt bijzondere aandacht besteed aan het verband
tussen Maillard reacties en de diverse reactiemechanismen voor de afbraak van aminozuren, vetten en
koolhydraten. Verder biedt het hoofdstuk inzicht in geavanceerde toepassingen van metabolomics die nog
niet optimaal worden benut voor bewerkte voedingsingrediënten.

Naar aanleiding van de uitkomst van het eerste review artikel, richtte ik mij tot de beschikbare literatuur
over de samenstelling van sojasaus. Hoofdstuk 3 bundelt onze kennis over chemische verbindingen
waarvan bekend is dat ze aanwezig zijn in de meest voorkomende sojasauzen op de markt, en hun mogelijke
sensorische relevantie. Deze review presenteert tevens een sensorisch wiel met smaak- en
aromakwaliteiten die de smaak van sojasaus kenmerken. Sojasaus wordt wereldwijd gebruikt als
smaakmaker en is misschien wel een van de meest complexe gefermenteerde sauzen, met veel kleine
moleculen die smaak toevoegen aan tal van gerechten. Ook hier is er nog weinig gedaan om uitgebreide
metabolomics analyses te implementeren voor het bestuderen van de metabolietsamenstelling van
sojasauzen.

Geïntrigeerd door de kennis van vluchtige stoffen uit de literatuur en de beperkte inzet van untargeted
metabolomics technieken voor deze specifieke voedingsingrediënten, heb ik mij in Hoofdstuk 4 gericht op

N e e d e r l a n d s A p p e n d i x | 199

het ontwikkelen en vergelijken van nieuwe methodieken die zowel het spectrum van vluchtige stoffen
uitbreiden als rekening houden met “onbekende” verbindingen, die ook uiterst relevant zijn voor
smaakonderzoeken. Er zijn vier technieken voor de extractie en concentratie van vluchtige stoffen
geoptimaliseerd en vergeleken (SBSE, SPME, HSSE en DHS); uit de resultaten bleek dat SBSE beter
presteerde qua dekking van vluchtige stoffen, terwijl SPME de meest reproduceerbare techniek was.

De gebrekkige toepassing van nieuwe methodieken, waaronder SBSE technieken, in de analyse van sojasaus
vormde de aanleiding voor Hoofdstuk 5, waar de nadruk ligt op het analyseren van het gehalte aan
vluchtige bestanddelen in verschillende sojasaus producten gemaakt met behulp van contrasterende
productieprocedures en smaakkenmerken. Gefermenteerde en niet-gefermenteerde sojasauzen
vertoonden de grootste verschillen op het gebied van hun gehalte aan vluchtige bestanddelen; specifieke
groepen van vluchtige stoffen (pyrazines in niet-gefermenteerde en esters in gefermenteerde sojasauzen)
konden gerelateerd worden aan de verschillende soorten sojasaus die waren geanalyseerd. Deze resultaten
leidden tot het idee dat het gehalte aan vluchtige bestanddelen, en dus aroma, sterk wordt beïnvloed door
zowel het proces dat gebruikt wordt om het eindproduct te produceren als de verhouding tussen de
gebruikte grondstoffen. Dit resulteerde in een lijst met potentiële biomarkers voor specifieke soorten
sojasaus die op de wereldmarkt beschikbaar zijn. De implementatie van nieuwe methodieken vormt de
basis voor toekomstig onderzoek naar de toepassing van metabolomics voor sojasausproducten.

Naar aanleiding van het observeren van contrasterende vluchtige profielen bij het gebruik van
verschillende technieken voor de extractie en concentratie van vluchtige stoffen, heb ik mij in Hoofdstuk 6
gericht op het vinden van toepasbare handvatten/workflows die ondersteuning bieden bij het beslissen
welke techniek het beste is om te gebruiken voor een specifiek onderzoek, in de beginfase van grootschalige
experimenten. De voorgestelde workflow wees uit dat SPME reproduceerbaarder is dan SBSE. Echter was
SBSE in staat om meer vluchtige componenten op te vangen, waarbij de additionele (unieke) componenten
die SBSE opving de voorspellingskracht verhoogden voor bepaalde sensorische kenmerken, zoals voor
knoflooksmaak, in vergelijking met SPME. Afhankelijk van wat het precieze doel van een onderzoek is, dient
men dus een weloverwogen beslissing nemen over welke techniek het beste kan worden toegepast.

Om te bevestigen dat de vluchtige stoffen gemeten door SBSE-GC-MS gebruikt kunnen worden voor het
voorspellen van sensorische eigenschappen van hartige producten, laten de resultaten in Hoofdstuk 7 zien
dat sensorische kenmerken van bouillon-achtige soepen, zoals braadgeur of kipsmaak, geassocieerd
kunnen worden met bepaalde groepen van vluchtige stoffen (namelijk korte-keten aldehyden met de smaak
van kip). Derhalve konden de ingrediënten en verwerkingsstappen van de bouillonmonsters die deze
vluchtige verbindingen bevatten, gelinkt worden.

A
Alle hoofdstukken tezamen hebben aangetoond dat deze untargeted metabolomics, datagedreven
benadering waardevol is voor 1) wetenschappers, om de vorming van aroma’s en chemische veranderingen
die optreden tijdens verwerking te begrijpen en; 2) industrie, om op een nog gerichtere manier betere
voedingsmiddelen te ontwikkelen.

200 | A p p e n d i x E s p a ñ o l

Resumen

El aroma de los alimentos es el componente superior del sabor, en perjuicio del otro componente, el gusto.
Las moléculas responsables del aroma son los denominados volátiles. Los compuestos volátiles son
moléculas pequeñas que exhiben alta presión de vapor en condiciones ambientales y tienen puntos de
ebullición bajos, por lo que pueden presentarse en estado gaseoso, así como en estado líquido y sólido.
Muchos de los volátiles se presentan naturalmente en plantas, animales, microorganismos y en el medio
ambiente, sin embargo, también pueden formarse a partir de reacciones químicas (enzimáticas o no
enzimáticas) durante el cocinado. Cuando los alimentos se procesan o cocinan, se forman un gran número
de compuestos volátiles los cuales pueden llegar a influenciar el sabor final de los alimentos. Hoy en día,
existen varias técnicas analíticas (incluyendo las técnicas metabolómicas) para analizar la composición
química de los alimentos, con el fin de conocer más sobre la estructura y el tipo de volátiles (y no volátiles)
presentes en las muestras. Estos compuestos son de gran importancia a la hora de diseñar y formular
nuevos productos alimenticios con sabores y aromas superiores.

En esta tesis, he explorado diferentes técnicas para extraer los compuestos volátiles de alimentos con matriz
compleja como, por ejemplo, ingredientes derivados de levadura, sopas instantáneas u otros alimentos
procesados. El objetivo principal se ha basado en diseñar nuevas metodologías para ampliar el contenido
de volátiles que se pueden analizar en una muestra, con la finalidad de entender cuáles son los ingredientes
y procesos que llevan a obtener las mejores y más deseadas cualidades del sabor.

Para obtener resultados satisfactorios al objetivo, en primer lugar, me centré en el estudio de la literatura
presente sobre los compuestos volátiles identificados en ingredientes salados: en derivados de levadura
(Capítulo 2), y en la salsa de soja (Capítulo 3). En el Capítulo 2, he redactado una revisión literaria,
exhaustiva y actualizada de las principales moléculas causantes del sabor característico de ingredientes
salados, incluyendo las reacciones que llevan a la formación de estos compuestos sabrosos. Se describen
con especial atención las interconexiones entre reacciones de Maillard y las reacciones de degradación de
aminoácidos, lípidos y carbohidratos. Por otra parte, también se discute información sobre el avance de las
aplicaciones en metabolómica, las cuales aún no se han explotado en profundidad para los ingredientes
alimenticios procesados.

Como resultado del aprendizaje de redactar una revisión literaria, en segundo lugar procedí a estudiar la
literatura científica publicada sobre la salsa de soja. El Capítulo 3 de esta tesis resume la información
recopilada sobre los compuestos químicos (aromáticos) conocidos hasta ahora de las salsas de soja más
comunes que se encuentran en el mercado, así como su relevancia sensorial. Esta revisión literaria muestra
una rueda sensorial que contiene atributos del aroma y el gusto característicos del sabor de la salsa de soja.
Tal condimento, la salsa de soja, se usa globalmente y, siendo probablemente, uno de los condimentos
fermentados más complejos que existen, conteniendo numerosos compuestos que dan aroma y elevan el
sabor de muchos alimentos. A su vez he destacado el uso de técnicas metabolómicas exhaustivas para
analizar la composición química de la salsa de soja.

E s p a ñ o l A p p e n d i x | 201

Intrigada por la ciencia de los compuestos volátiles conocida hasta ahora, y la falta del uso de técnicas
metabolómicas exhaustivas en alimentos procesados, el Capítulo 4 está enfocado en el desarrollo y la
comparación de nuevas metodologías que expanden el espectro de volátiles analizados, así como los
compuestos no identificados, ya que son de igual importancia en estudios del sabor. Optimizamos y
comparamos cuatro técnicas para extraer volátiles (SBSE, SPME, HSSE y DHS), y los resultados mostraron
que la técnica SBSE funcionó mejor en términos de mayor cobertura de volátiles, mientras que SPME resultó
ser la técnica más reproducible de todas.

La falta de implementación de nuevas metodologías, como la técnica SBSE en el análisis de salsas de soja,
me llevó a redactar el Capítulo 5. Este Capítulo está enfocado en el análisis de los volátiles presentes en
varios tipos de salsas de soja preparadas usando procesos de producción variados, y con sabores
contrastados. Los resultados mostraron que la mayor diferencia en términos del contenido en volátiles se
encontraba entre las salsas de soja fermentadas y no fermentadas. De tal modo que se pudieron vincular
volátiles de clases específicas con las diferentes salsas de soja analizadas (pirazinas en salsas no
fermentadas y esteres en salsas fermentadas). Estos resultados llevaron a proponer que el contenido en
volátiles, así como el aroma final, están mayormente influenciados por los procesos de producción usados
y por la proporción de los ingredientes crudos añadidos. Lo que me llevó a generar una lista de
biomarcadores para salsas de soja típicas encontradas en el mercado global. La implementación de nuevas
metodologías en esta tesis pone la base para futuras investigaciones en la aplicación de metabolómica para
productos de salsa de soja.

Como resultado de haber observado perfiles de volátiles diferentes al hacer uso de diferentes técnicas para
extraer volátiles, enfoqué el Capítulo 6 en buscar herramientas automatizadas que ayudan a decidir, en las
primeras etapas de experimentos a gran escala, qué técnica es la mejor para cada estudio específico. La
logística propuesta mostró que SPME es la técnica más reproducible, sin embargo, SBSE pudo extraer mayor
número de volátiles que SPME. Los volátiles adicionales que SBSE extrajo incrementaron la potencia de
predicción de ciertos atributos sensoriales, como por ejemplo el sabor a ajo. En consecuencia, haciendo uso
de estas herramientas podemos llegar a tomar una decisión automatizada e informativa para conocer que
técnica es mejor aplicar, dependiendo de cuál es el objetivo principal del estudio.

Para poder confirmar qué volátiles se pueden usar para predecir características sensoriales en productos
salados, usando SBSE-GC-MS, el Capítulo 7 muestra que ciertos atributos sensoriales típicos de sopas
instantáneas de caldo, como el aroma tostado y el sabor a pollo, se pudieron asociar con un tipo de clases
de volátiles (por ejemplo, aldehídos de cadena corta con el sabor a pollo), y así se pudieron asociar
ingredientes y etapas del proceso específicos que llevaron a la formación de ese tipo de volátiles.

A
Todos estos capítulos en conjunto han demostrado que las técnicas metabolómicas exhaustivas y las
herramientas automatizadas desarrolladas son valiosos para: 1) Los científicos, ya que ayudan a entender
las reacciones de formación del aroma y los cambios químicos que ocurren durante el procesamiento de
alimentos; 2) la industria, permitiendo diseñar y formular productos procesados mejorados de una manera
más directa y rápida.

202 | A p p e n d i x