Wenst u een activiteit te laten opnemen in deze lijst? Geef uw activiteit door via dit formulier.

The functionality of starch and the related water mobility during wheat bread making

Categorie
Doctoraatsverdediging
VANDAAG
2020-01-21 17:00
Locatie
KU Leuven, Aula Jozef Heuts, 00.215 - Kasteelpark Arenberg 20
3001 Leuven, België

Promovendus/a: Mieke Nivelle

Promotor(en): Prof. dr. ir. Jan Delcour

Brood is een basisvoedingsmiddel in de Westerse wereld. Helaas wordt 25% van al het geproduceerde brood verspild, en dit voornamelijk door de consument. Consumenten verkiezen vers brood met een zacht, maar versnijdbaar kruim, een knapperige korst en de gewenste smaak en aroma’s. Echter, tijdens bewaring verstevigt het kruim, wordt de korst taai en gaan de gewenste smaak en aroma’s verloren. Oud brood is bijgevolg niet meer acceptabel voor de consument. Om de problematiek van kruimverharding op efficiënte wijze aan te pakken, is grondige kennis van verschillende broodconstituenten en hun gedrag tijdens de broodbereiding en het effect ervan op de veranderingen tijdens de broodbewaring vereist.

Essentiële ingrediënten voor de broodbereiding zijn tarwebloem, water, gist en zout. Zetmeel is een belangrijke bloemcomponent en draagt in belangrijke mate bij tot de eigenschappen van vers en bewaard brood. Zetmeel komt voor als granulen en bestaat voornamelijk uit amylopectine (AP) en amylose (AM). Wanneer zetmeel wordt verwarmd in aanwezigheid van voldoende water, zoals tijdens het broodbakproces, treedt verstijfseling op. Verstijfseling gaat gepaard met wateropname en zwelling van de granulen, uitloging van AM buiten de granulen en afsmelting van de AP-kristallen. Tijdens het afkoelproces van brood treedt gelering op, waarbij (uitgeloogd) AM kristalliseert en een netwerk doorheen broodkruim gevormd wordt. Samen met het glutennetwerk dat wordt gevormd tijdens bakken, draagt dit netwerk bij tot de gewenste textuureigenschappen van vers broodkruim. Tijdens bewaring treedt rekristallisatie van AP op zodat het zetmeelnetwerk verstevigt. Hierbij wordt water onttrokken aan het glutennetwerk en ingesloten in het zetmeelnetwerk. Samen met de verplaatsing van water van kruim naar korst zorgt dit voor uitdroging en versteviging van de netwerken in broodkruim.

Hoewel de bijdrage van verschillende broodconstituenten aan de eigenschappen van vers en bewaard brood relatief goed gekend is, blijft het inzicht in de exacte ‘timing’ en mate van structuurwijzigingen tijdens de broodbereiding beperkt. Ook de impact van deze veranderingen op het mechanisme van broodveroudering is onvoldoende gekend. Veranderingen van zetmeel en de herverdeling van water in brood kunnen nauwkeurig geanalyseerd worden met proton nucleaire magnetische resonantie (1H-NMR). Daarom werd tijdens dit doctoraatsonderzoek een vernieuwende methode gebaseerd op temperatuurafhankelijke 1H-NMR-metingen ontwikkeld om de veranderingen van zetmeel en water in deeg en brood te bestuderen tijdens een opwarm- en koelproces dat de broodbereiding nabootst.

In een eerste deel van dit proefschrift werd aangetoond dat deze temperatuurafhankelijke NMR-methode krachtige analysemogelijkheden biedt om wijzigingen in de zetmeel- en waterfractie in brood te bestuderen tijdens een bak- en koelproces. Deze methode werd vervolgens gebruikt om dieper in te gaan op de specifieke rol van AM en AP tijdens de broodbereiding en later tijdens de broodbewaring. Unieke tarwebloemstalen met verschillende AM- en AP-karakteristieken en een efficiënt anti-broodverouderingsamylase (een enzym dat zetmeel afbreekt), vormen hierbij uitstekende hulpmiddelen.

De ‘timing’ van verstijfseling tijdens bakken en de mate van AP-rekristallisatie tijdens bewaring zijn grotendeels afhankelijk van de structuur en de hoeveelheid van AP in brood. Een hoger AP-gehalte verhoogde de verstijfselingstemperatuur en bevorderde AP-rekristallisatie. Een hoog gehalte AP-ketens die te kort zijn om te kristalliseren verlaagde de verstijfselingstemperatuur en beperkte de mate van AP-rekristallisatie. De hoeveelheid en structuur van AM in brood bepalen het moment waarop en de mate waarin het AM-netwerk gevormd wordt tijdens koelen. Wanneer AM-concentraties in broodkruim lager waren, startte AM-kristallisatie bij lagere temperaturen, en dus later tijdens de koelfase. Bovendien werd een minder uitgebreid AM-netwerk met minder AM-kristallen gevormd. Aangezien AM een structuurvormer is in vers brood, was het broodkruim bijgevolg te zacht en niet versnijdbaar. De vorming van een te stevig AM-netwerk was eveneens negatief voor de kruimtextuur. Zulk AM-netwerk werd bijvoorbeeld gevormd wanneer AM-ketens korter waren dan normaal en bijgevolg beter konden kristalliseren tijdens koelen. In broden met verschillende AM- en AP-karakteristieken werd de mate van kruimverharding tijdens bewaring voornamelijk door AP-rekristallisatie bepaald.

In het laatste deel van deze thesis werd het bakproces gewijzigd. Brood werd eerst slechts gedeeltelijk gebakken en pas na een intermediaire bewaarperiode volledig afgebakken. De impact van een variërende baktijd tijdens de eerste bakfase op de eigenschappen van vers en bewaard brood werd onderzocht.

Een langere baktijd bleek positief voor de kruimtextuur in vers, voorgebakken brood. Dit was te wijten aan de vorming van een meer uitgestrekt AM- en glutennetwerk. Tijdens de intermediaire bewaarfase, nam de mate van kruimverharding toe wanneer het brood gedurende langere tijd voorgebakken werd. Er werd aangenomen dat de uitloging van AM, en ook van AP, voortging wanneer de baktijd toenam. Zodoende werd een sterker ontwikkeld AM netwerk met meer AM-kristallen gevormd tijdens koelen. Deze AM-kristallen bevorderen de rekristallisatie van AP. Bovendien werd AP-rekristallisatie gestimuleerd door de hogere AP-concentratie in de buitenste zones van de granules (waar AM uitloogde) en de aanwezigheid van uitgeloogd AP buiten de granules. Verder werd brood met een lager korstvochtgehalte bekomen wanneer de baktijd toenam zodat de vochtverplaatsing van kruim naar korst tijdens intermediaire bewaring in sterkere mate optrad.

Na de intermediaire bewaarperiode werden de broden afgebakken zodat gekristalliseerd AP terug afsmolt. De herverdeling van water die optrad tijdens intermediaire bewaring kon echter niet ongedaan gemaakt worden tijdens deze finale bakfase. In grote broden nam het kruimvochtgehalte weinig af tijdens intermediaire bewaring door hun hoge kruim tot korst verhouding. Zodoende volstond het afsmelten van gerekristalliseerd AP om een vers, afgebakken brood te verkrijgen. In tegenstelling tot wat algemeen wordt aangenomen, verhardde het kruim van dit afgebakken brood bovendien niet sneller dan dat van brood bereid via een enkelvoudig bakproces. In dit proefschrift werd voor het eerst aangetoond dat het broodvolume in deze context zeer belangrijk is. Kruim van kleine broden droogde namelijk wel aanzienlijk uit tijdens intermediaire bewaring. Aangezien dit niet ongedaan gemaakt kan worden tijdens afbakken, gaan we ervan uit dat kleiner brood na afbakken wel sneller zal verouderen.

Samengevat dragen wijzigingen in de zetmeelfractie en de herverdeling van water dus in belangrijke mate bij tot de eigenschappen van vers en bewaard brood. De hoeveelheid en structuur van AM en AP in brood bepalen de ‘timing’ en mate van veranderingen in de zetmeelfractie tijdens het bakken, koelen en bewaren van brood. De vorming van het gluten- en AM-netwerk tijdens bakken en koelen is verantwoordelijk voor de textuur van vers brood. AP-rekristallisatie tijdens bewaring draagt in belangrijke mate bij tot de kruimverharding van brood. Er werd aangetoond dat de herverdeling van water eveneens van groot belang is tijdens de broodveroudering, zeker wanneer het om afgebakken brood gaat. De verworven inzichten over de rol van AM en AP en de hiermee gerelateerde watermobiliteit laten toe de optimale zetmeeleigenschappen in brood te beschrijven. In zulk zetmeel komen de verhouding van AM en AP en de ketenlengteverdeling van AM overeen met deze in normaal tarwezetmeel, terwijl de AP-fractie een grote hoeveelheid ketens bevat die te kort zijn om te kristalliseren.
 
 

Alle datums

  • 2020-01-21 17:00

Powered by iCagenda

Meer activiteiten

Bezoek de website van volgende organisaties om hun activiteiten te bekijken:

Download de KVCV Android APP

Get it on Google Play

Mens & Molecule