Ytre og indre kvalitet i brokkoli

R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) 261 Ytre og indre kvalitet i brokkoli Randi Seljåsen / randi.seljaasen@planteforsk.no Planteforsk Apelsvoll forskingssenter avd. Landvik Sammendrag Brokkoliproduksjonen har økt sterkt de siste fem årene her til lands. I dyrkningsperioden er brokkoli mindre problematisk enn blomkål når det gjelder fysiologiske kvalitetsfeil knyttet til klima. Brokkoli kan imidlertid være utsatt for hulrom i stengelen. Dette forekommer oftest ved sterk nitrogengjødsling og andre forhold som gir rask vekst. Brokkoli er rik på vitaminene A (karoten), C, K, E og folinsyre. Blant mineralene er det mest av jern, kalsium og kalium. Brokkoli inneholder også en lang rekke antioksidanter (karotenoider, flavonoider, klorofyll og glukosinolater) som motvirker kreft, hjerte-karsykdommer, infeksjoner og mange andre sykdommer. Innhold av antioksidanter varierer sterkt for ulike sorter av brokkoli. Flere former for stress (sterkt lys, tørke og saltholdig jord) kan stimulere plantene til økt produksjon av antioksidanter. Bevaring av en god kvalitet gjennom lagring og omsetning av brokkoli er krevende fordi brokkoli er et blomsterorgan i rask utvikling som lett blir overmoden og gulner. Vanligvis holder brokkoli seg godt i 4 uker ved 0-4 C og opp mot 100 % relativ luftfuktighet. Holdbarheten av brokkoli kan forlenges til 8 uker ved kjølig lagring i kontrollert atmosfære med 0,5 % oksygen og 0-10 % CO 2. Innledning Brokkoli er relativt ny og populær grønnsak. En bedring av ytre og indre kvalitet og utnyttelse av muligheter i tilknytning til innholdsstoff og helse vil være viktig for å sikre en stabil omsetning på sikt. I et større brokkoliprosjekt finansiert av BAMAgruppen og SND ble det derfor nedlagt et arbeide i å undersøke viktige kvalitetsparametere for brokkoli. Det ble foretatt en gjennomgang av vitenskapelig litteratur

262 R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) vedrørende ytre og indre kvalitet, ernæringsverdi og smak av brokkoli. Arbeidet ble publisert i en rapport i serien Grønn Forskning (Seljåsen, 2002). Her følger en kort sammenfatning av dette arbeidet. Fysiologiske kvalitetsfeil i brokkoli Næringsrelaterte fysiologiske feil - utvikling av hule stengler Hule stengler er et utbredt kvalitetsproblem i brokkoli. Det har lenge vært kjent at dette kan forårsakes av for sterk vekst ved høy nitrogentilførsel eller stor planteavstand. I tørre og varme år bør man være spesielt forsiktig med nitrogentilførselen for å unngå rask vekst og utvikling av hul stengel. Det er også viktig med jevn vanning i tørkeperioder slik at man unngår stor variasjon i veksthastighet. Mye fuktighet etter tørkeperiode kan frigjøre store næringsreserver på kort tid og dermed gi for sterk vekst. Også sterk kaliumgjødsling, fra rundt 10 kg/daa og oppover, kan fremme dannelsen av hule stengler i brokkoli. Mer kompliserte faktorer som forholdet mellom tilførselen av bor og nitrogen ser også ut til å være av betydning. Klimarelaterte fysiologiske feil Høy temperatur kan hemme utvikling av sideskudd med blomsterstander og kan gi mindre hoder. Hvis den høye temperaturen forekommer etter at hovedknoppen er dannet, kan det medføre sterk bladutvikling i hodet. For lav temperatur (under 13 C) under oppal, eller i forbindelse med herding før utplanting, kan ødelegge toppvekstpunktet hos plantene og gi forgreining ved at nye skudd bryter fra bladhjørner lenger nede på stengelen. Hvis unge planter utsettes for lav temperatur etterfulgt av høy temperatur kan de lett starte blomstringen for tidlig og danne små hoder (knappedanning). Tidlige sorter er mest utsatt for dette. Den senere tid har det også blitt oppdaget gulhvite sirkelformede flekker (populært kalt katteøyne ) på hodene hos flere brokkolisorter. Det ser ut til at dette er en fysiologisk skade som i hovedsak oppstår under kjølige forhold, sein høsting og tett planteavstand. Hovedsorten Marathon ser ut til å være mer utsatt enn sortene Iron (4011 RS) og Monopoly (SG 4514) ved sein dyrking av brokkoli. Næringsinnhold og helseverdi av brokkoli Vitaminer og mineraler - rikelige mengder i brokkoli Brokkoli har høyt innhold av vitaminene A (karoten), C, og K, samt jern, kalsium og kalium (Tabell 1). Brokkoli inneholder i tillegg folinsyre og E-vitamin, og kan også inneholde spormengder av selen. Blant kålvekstene blir den kun slått av grønnkålen når det gjelder nivå av vitaminer og mineraler. Vitamin- og mineralinnholdet varierer både med sort, dyrkningsforhold, jordsmonn, modningsgrad og ikke minst analysemetode som er brukt.

R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) 263 Tabell 1. Innhold av vitaminer og mineraler i ulike kålvekster (100g) (Izaki et al., 1986, Heinonen et al., 1989, Becker et al., 1998, Rimestad et al., 2001). A-vitamin er omregnet verdi ut fra karoteninnhold Kålart A-vitamin C-vitamin mg K-vitamin Folinsyre E-vitamin Jern Kalsium mg Kalium mg Brokkoli 117 73 170-205 65 600 700 46 372 Blomkål 2 58-57 300 400 21 361 Grønnkål 892 120 400-800 120 5.400 1.700 157 530 Hodekål 11 54 80-145 26 300 300 47 317 Antioksidanter I tillegg til innhold av vitaminer og mineraler (essensielle næringsstoff) finnes det også en rekke andre stoff i brokkoli som har vist seg å ha funksjon som antioksidanter og beskyttende stoff i cellene våre. En antioksidant er et stoff som har evne til å hindre oksidasjoner forårsaket av reaktive oksygenforbindelser 1 som man daglig utsettes for. Kroppen vår produserer selv antioksidanter, men man antar at et tilskudd av ekstra antioksidanter via kostholdet gir en ytterligere beskyttelse mot de skadelige oksideringsprosessene. Oksidering av fettsyrer ser ut til å ha stor betydning for utviklingen av hjerte- karsykdommer og kreft. Frie radikaler og oksidativt stress er ellers involvert i flere hundre andre sykdomssituasjoner som for eksempel HIV, Alzheimer, Parkinsons sykdom, enkelte mage- og tarmlidelser samt fremskyndet aldring. Et økt konsum av brokkoli og andre grønnsaker med høyt innhold av antioksidanter, vil kunne bidra til å forebygge slike sykdommer. Klorofyll kan beskytte cellene våre mot mutasjoner og kreft Det mest iøynefallende innholdsstoffet i brokkoli er klorofyll som vises ved den sterke, klare grønnfargen. Dette fargestoffet består av ulike typer av klorofyll, og sørger for omdanning av solenergi og vann til kjemisk energi for plantenes vekst og livsprosesser. Brokkoli inneholder 14 ganger så mye klorofyll som vanlig hodekål og 30 ganger så mye som blomkål (Tabell 2). Grønnkål er den eneste av kålvekstene som har høyere klorofyllinnhold enn brokkoli. 1 Når kroppen forbrenner oksygen produserer den reaktive oksygenradikaler som biprodukter. Mengde av reaktive oksygenmolekyler som produseres kan øke ved ytre påvirkninger (kjemikalier, varme, stråling etc.) (Halliwell & Gutteridge, 1989,Halliwell, 1994). Reaktivt oksygen kan oksidere forbindelser i cellene og forårsake en kjedereaksjon av oksidasjoner ved at den skaper nye reaktive forbindelser.

264 R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) Tabell 2. Innhold av klorofyll og karoten i ulike kålvekster (/100 g) (Izaki et al., 1986,Heinonen et al., 1989, Becker et al., 1998, Rimestad et al., 2001) Kålart Karoten Klorofyll Brokkoli 2.800 14.000 Blomkål 44 400 Grønnkål 5.350 230.000 Hodekål 66 1.000 Ulike former av klorofyll har vist seg å kunne beskytte DNA-molekylene i cellene våre mot skader (mutasjoner). Klorofyllin ser ut til å være blant de mest virksomme i klorofyllgruppen. Molekylet inneholder et ustabilt magnesium ion som lett kan bli erstattet med andre metaller som for eksempel kopper. Dette kan være en av grunnene til at klorofyllin har evne til å uskadeliggjøre frie radikaler, binde seg til aktivt sete på mutagene stoff og absorbere giftige forbindelser. Karotener beskytter mot hjerte-karsykdommer og kreft Den gule fargen som kommer til syne i brokkoli når klorofyllet nedbrytes skyldes karotener. Karotenene kan i tillegg til å være kilde for A-vitamin også virke som antioksidanter. Blant grønnsakene rager gulrot høyest når det gjelder karoteninnhold (over 8000 /100 g). Nivået i brokkoli ligger imidlertid også meget høyt på nærmere 3000 /100 g (Tabell 2). Til sammenligning har blomkål og hodekål et innhold på beskjedne 50 /100g. Ut fra diettstudier av friske og syke personer ser det ut til at inntak av brokkoli og andre grønnsaker med høyt innhold av karotenoiden lutein, kan redusere risiko for ulike kreftformer. Analyser av blodprøver har vist lavere innhold av karotener hos pasienter med kreft, sammenlignet med friske mennesker. Dette kan henge sammen med at personer med kosthold som er fattig på karotener er mer utsatt for å utvikle kreft. Det kan imidlertid også være slik at kroppen under kreftsykdommen har et høyere forbruk av antioksidanter. Undersøkelser viser også at karotenrikt kosthold kan redusere forekomst av hjerte- og karsykdommer hos eldre. Flavonoider kan hemme utvikling av kreft og HIV Flavonoider er en annen stoffgruppe av antioksidanter som finnes i frukt og grønnsaker. Flere tusen ulike forbindelser i denne gruppen produseres i planter. I en undersøkelse av flavonoidinnhold i grønnsaker kom brokkoli ut som en god nummer tre etter løk og grønnkål. Det finnes mange vitenskapelige resultater fra forskning på flavonoider og helse. Som eksempel kan vi her nevne flavonoiden silymarin som har vist seg å hemme vekst av kreftceller effektivt. Effekter av flavonoider på virussykdommer er omhandlet i en eldre oversiktsartikkel av Selway. Man har

R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) 265 også påvist hemmende effekter av flavonoider på virussykdommer, og til og med HIV-viruset hemmes i sin oppformeringsprosess. Glukosinolater mot kreft Over 120 ulike glukosinolater er identifisert i planter. Kålslekten har spesielt høyt innhold. Stoffer i denne gruppen har vist seg å kunne beskytte mot utvikling av kreft. Undersøkelser har vist at det er store variasjoner i innhold av glukosinolater i brokkoli. Innholdet varierer for ulike sorter og klimaforhold, og det er ulike typer av glukosinolater som dominerer i hver enkelt sort. Nyoppdaget stoff: Sulforafan - dreper magesårbakterie og kreftceller Nylig har man fattet interesse for stoffet sulforafan som det finnes spesielt mye av i brokkoli. Stoffet dreper effektivt bakterien Helico-bacter pylori som kan forårsake magesår og medvirke til utvikling av magekreft og tette blodårer. Liknende forsøk viser at stoffet også kan drepe kreftceller fra tykktarm og prostata. En av virkningsmåtene til Sulforafan er ved å stimulere kroppens egen dannelse av antioksidant enzymer. Total antioksidantkapasitet Foruten de nevnte stoffgruppene finnes det en lang rekke andre antioksidanter i grønnsaker. For å kunne se på det totale innholdet av antioksidanter i en bestemt plante er det i dag vanlig å undersøke den totale antioksidantkapasiteten. En metode som kan benyttes til slike analyser er ORAC (oxygen radical absorbance capacity). I en sammenligning av antioksidantkapasitet for flere vanlige grønnsakslag kom brokkoli blant de fem beste (Tabell 3), tett opp til rosenkål og spinat, på halvparten av nivået for superantioksidantene hvitløk og grønnkål. Det ble ved utgangen av 2002 publisert en av de første undersøkelsene som er gjort på total antioksidantkapasitet for ulike sorter av brokkoli (Kurilich et al., 2002a). Det viser seg å være en betydelig sortsvariasjon i total antioksidantkapasitet fra 42 til 136 trolox ekvivalenter (Tabell 4). De kommersielle sortene Brigadier og Packman ligger til sammenligning i området 80-100. Den store forskjellen i antioksidantkapasitet understreker behovet for en kartlegging av antioksidantegenskaper, for å kunne velge ut sorter med best helsemessige fordeler.

266 R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) Tabell 3. Total antioksidant kapasitet av ulike grønnsaker (Cao et al., 1996) beregnet med ORAC metoden (oxygen radical absorbance capacity). Resultatene fra undersøkelsen er oppgitt som poeng per våtvekt av brokkoli Grønnsaksslag Vitenskapelig navn Antioksidant poeng/ g våtvekt Grønnkål Brassica oleracea L. var. sabellica L. 24,1 Hvitløk Allium sativum var. Sativum 23,2 Spinat Spinacia oleracea L. 17,0 Rosenkål B. oleracea L. var. Gemmifera DC. 15,8 Brokkoli B. oleracea L var. italica Plenck 12,9 Rød paprika Capsicum annuum L. 8,1 Kepaløk Allium cepa L. 5,6 Blomkål B. oleracea L. var. botrytis L. 5,1 Hodekål B. oleracea L. 4,8 Potet S. tuberosum L. 4,6 Hodesalat Lactuca sativa L. var. Capitata L. 4,1 Gulrot Daucus carota L. 3,4 Selleri Apium sp. L. 1,1 Tabell 4. Total antioksidant kapasitet hos ulike sorter av brokkoli analysert etter ORAC metoden (Kurilich et al., 2002b). Resultatene fra denne undersøkelsen er oppgitt per g tørrvekt av brokkoli Sort Sortstype Frøfirma Total antioksidant kapasitet (µmol TE*/g tørrvekt) Brigadier Kommersiell hybrid USDA Plant Genetic 78,5 (± 6,6) Packman Kommersiell hybrid Resource Unit (Cornell University) 98,2 (± 7,7) Majestic Kommersiell hybrid Asgrow Seed Co. 57,7 (± 1,7) Peto # 7 Innavlet linje Peto Seeds 72,7 (± 0,6) Peto # 15 Hybrid sort 42,0 (± 2,7) MA 191 Innavlet linje USDA Vegetable Research 136,8 (± 23,2) EV 6-1 Innavlet linje Center 81,8 (± 27,9) VI 158 Dobbel haploid 83,3 (± 5,1) *) TE = trolox equivalenter, måleenhet for antioksidantkapasitet Stressforhold og næringstilgang kan endre innholdet av antioksidanter Økning i sollys ved klimaendring, eller økt planteavstand kan øke innholdet av klorofyll og flavonoider i blad på kålplanter. Nyere forskning indikerer at stress i form av svak tørke eller salttilførsel (NaCl) kan påvirke innholdet av antioksidanter i planter. Mangel på fosfor resulterte i økt produksjon av antioksidantenzymer i forsøk med bønneplanter.

R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) 267 Lagringsforhold og emballering kan påvirke innholdet av antioksidanter Innholdet av antioksidanter ser ut til å øke under korttidslagring ved 5 C og 20 C i henholdsvis 7 og 3 dager. Både temperatur og uttørkningsforhold så vel som modifisering av emballasjen kan virke inn på antioksidantinnholdet i brokkoli. Generelt er lav lagringstemperatur viktig for å bevare klorofyllet i brokkoli. Optimal gass-sammensetning for opprettholdelse av klorofyll og C-vitamin ser ut til å ligge rundt 2 % O 2 og 4-10 % CO 2. Effekter av prosessering på innholdsstoff Prosessering i form av blansjering, frysing og hermetisering nedbryter i sterk grad klorofyllet i brokkoli. Forsøk har imidlertid vist at en skånsom varmebehandling på 50 C i en til to timer kan hemme nedbrytingen av klorofyll ved at klorofyllnedbrytende enzymer inaktiveres. For å bevare glukosinolatene i brokkoli er det viktig med kjølig lagring eller frysing. Vannløselige forbindelser som glukosinolater og C-vitamin løses raskt ut i vannet ved koking. Dampkoking og koking med lite vann og kort koketid vil derfor være fordelaktig for å få lavest mulig tap av slike forbindelser. For de fettløselige karotenene vil derimot varmebehandling og eventuelt tilsetting av litt olje (f. eks. steking i wook-panne) føre til et betraktelig bedret opptak av stoffene. Finnes det noen fare for overdosering? Innholdsstoffene i brokkoli som er omtalt ovenfor med sine styrkende helseeffekter, finnes i avbalanserte mengder slik at det ikke er noen fare for overdosering. Unntaket er helt spesielle tilfeller der for eksempel personer med behov for blodfortynnende medisin må begrense inntaket av brokkoli og andre K-vitamin rike kilder på grunn av vitaminets stimulerende virkning på blodkoaguleringen. Smak og aroma i brokkoli Ulike svovelforbindelser er de mest betydelig smakskomponentene som gir den karakterisktiske kålsmaken hos brokkoli og andre kålvekster. Andre viktige smaksstoffer er glukosinolater. En del av smaksvariasjonen mellom ulike sorter av brokkoli kan forklares med variasjon i typer og mengder av glukosinolater. Samspillet med andre faktorer, som sukker og syreinnhold, vil også påvirke det totale smaksbildet. Ved lagring av brokkoli i tette emballasjetyper med lav O 2 -konsentrasjon, spesielt i kombinasjon med høye CO 2 -nivå, kan det oppstå anaerob respirasjon og produksjon av forbindelser som forårsaker dårlig smak og lukt (acetaldehyd, etyl alkohol og eddiksyre).

268 R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) Ved oppkutting og knusing av celler endres surhetsgraden (ph) og enzymer kan komme i kontakt med svovelholdige smakskomponenter ( S-metylcysteine sulfoxide ) og bryte ned slike. Både glukosinolatene og deres nedbrytingsprodukter (tiocyanater, isotiocyanater og nitriler) er viktige forbindelser som gir kålgrønnsakene sin karakteristiske smak. Varmebehandling av kålvekster endrer også smaken ved at noen smaksforbindelser brytes ned og nye dannes. Holdbarhet av brokkoli ved emballering, lagring og omsetning Brokkoli har generelt dårlig lagringsevne. Skygge og rask nedkjøling like etter høsting og lav temperatur i alle ledd frem til forbruker er viktig. I forbindelse med lagring og distribusjon av brokkoli bør man unngå lagring sammen med etylenproduserende vekster (frukt og tomater) for å begrense klorofyllnedbrytning og aldring. I åndingsprosessen forbrennes sukker som er produsert under fotosyntesen. Disse reservene vil forbrukes under hele lagringstiden. Ved stigende temperatur øker åndingshastigheten og lagringstiden kortes inn. Under videre distribusjon og omsetning er det viktig at man holder en mest mulig ubrutt kjølekjede for å få optimal holdbarhet. Ved 15-20 C vil holdbarheten for brokkoli ikke være mer enn et par dager. Ved lagring i luft ved 0 C og 100 % relativ luftfuktighet kan den holde seg i 3-4 uker. Økning av relativ luftfuktighet fra 94-97 % til 100 % gir betydelig redusert vekttap hos brokkoli. Lagring i kontrollert eller modifisert atmosfære (0,5 % O 2 og 10 % CO 2 ved 0-5 C) kan gi økt holdbarhet (inntil 8 uker) ved å bremse åndingshastigheten og hemme veksten av mikroorganismer. For lagring i modifisert atmosfære er det utviklet en ny type av lovende emballasjevarianter basert på filmtyper som endrer permeabilitet med temperaturen. Konklusjon Vi har kommet langt når det gjelder ytre kvalitet av brokkoli. Påpasselighet med næringstilførsel og lave temperaturer under herdig vil løse de fleste plantefysiologiske kvalitetsproblemene. Mye gjenstår imidlertid når det gjelder utnyttelsen av de indre kvalitetsparametrene som smak og innhold av helsegode stoff. Innhold av funksjonelle stoff blir trolig blant de viktigste markedsføringstiltakene etter hvert som stadig nye helseaspekter blir belyst. Både når det gjelder smak og innholdsstoff vil sortsvalg vil være den viktigste påvirkningsfaktoren for dyrkeren. Plantene

R. Seljåsen / Grønn kunnskap 8 (2) 269 kan imidlertid også i noen grad stimuleres til økt produksjon av antioksidanter ved å øke soleksponeringen i form av økt planteavstand eller dekking av jorda med sølvfolie som kan reflektere solstrålene som treffer bakken. Når produktet forlater dyrkeren blir den største utfordringen å bevare den gode kvaliteten lengst mulig ved å holde lav temperatur og høy fuktighet. De mest pålitelige holdbarhetstiltakene gjennom distribusjonskjeden ser ut til å være lagring i modifisert atmosfære i spesialemballasje med temperaturstyrt gjennomtrengelighet for gasser. På dette området er det i dag en rivende utvikling. Litteratur referanser Becker W., A. Staffas & H. Abbasi. K-vitamin i livsmedel: Resultat från Livsmedelverkets analyser 1996-97 samt litteraturdata. 4/98. 1998. Uppsala, Sweden, Livsmedelverket, National Food Administration. Ref Type: Report Cao G.H., E. Sofic & R.L. Prior. Antioxidant capacity of tea and common vegetables. Journal of Agricultural and Food Chemistry 1996; (44): 3426-3431. Halliwell B. Free radicals, antioxidants, and human disease: curiosity, cause, or consequence? The Lancet 1994; (344): 721-24. Halliwell B. & J.M.C. Gutteridge. Free radicals in biology and medicine. 2nd ed. Oxford University Press Inc., Oxford 1989. Heinonen M.I., V. Ollilainen, E.K. Linkola, P.T. Varo & P.E. Koivistoinen. Carotenoids in Finnish foods: Vegetables, fruits, and berries. J Agric Food Chem 1989; (37): 655-59. Izaki Y., K. Yoshida, K. Hidaka & K. Toda. Chlorophylls, carotenes, and tocopherols in green vegetables and their relationships. J Jpn Soc Nutr Food Sci 1986; (39): 485-493. Kurilich A.C., E.H. Jeffery, J.A. Juvik, M.A Wallig, & B.P. Klein. Antioxidant capacity of different broccoli (Brassica oleracea) genotypes using the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2002b; (50): 5053-5057. Kurilich A.C., E.H. Jeffery, J.A. Juvik, M.A Wallig, & B.P. Klein. Antioxidant capacity of different broccoli (Brassica oleracea) genotypes using the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2002a; (50): 5053-5057. Rimestad A.H., Å. Borgejordet, K.N. Vesterhus, E.B. Løken, K. Trygg, M.L. Pollestad, K. Lund-Larsen, G. Omholt-Jensen & A. Nordbotten. Den store matvaretabellen. Gyldendal, Oslo 2001. Seljåsen R. Brokkoli - kvalitet og ernæringsverdi. 44, 1-31. 2002. Norsk Institutt for planteforskning, Apelsvoll forskningssenter avd. Landvik. Ref Type: Report