FLANDERS' FOOD RADAR

Hoe de kwaliteit van zemelaangerijkte producten verbeteren

Graanbebaseerde producten waaraan zemelen worden toegevoegd bevatten een grotere hoeveelheid vezels, en kunnen op die manier de gezondheid positief beïnvloeden. Voor het kwaliteitsverlies dat kan ontstaan bij zemelfortificatie zijn er bovendien steeds meer oplossingen voorhanden.

Tarwezemel, een nevenproduct van de industriële vermaling van tarwe, is een uitstekende bron van dieetvezel en bezit een rijk nutritioneel profiel. Het wordt vaak toegevoegd aan een aantal levensmiddelen (brood, koekjes, ontbijtgranen, pasta, snacks, etc.) om deze nutritioneel te verbeteren.

Eigenlijk bevatten alle graanvruchten zemelen (ook wel ‘bran’ of ‘miller’s bran’ genaamd in het Engels); het zijn in principe namelijk de harde buitenste lagen van een graankorrel (bestaande uit het eiwitachtige aleuron en de pericarp of vruchtwand). In essentie zijn zemelen de met de zaadhuiden vergroeide vruchtwanden en kiemen van de graankorrel. Ze komen typisch vrij bij het tot meel malen van graankorrels.

Figuur 1: Links: Tarwekorrel met aanduiding van endosperm, baard, kierm en zemel. Rechts: Tarwezemelen

Bran of zemel is dus aanwezig in nagenoeg alle graanvruchten zoals rijst, maïs, tarwe, haver, gerst, rogge en gierst. Zemel is niet te verwarren met het kaf (je weet wel “dat van het koren wordt gescheiden”). Kaf zou men eenvoudigweg kunnen omschrijven als ‘het omhulsel van graanvruchten (graankorrels) dat overblijft na het dorsen’; het zijn eigenlijk de schutblaadjes of ‘kafjes’ die rond de graankorrel zitten.

Zemelen als functioneel voedingsingrediënt

Zemelen kunnen tevens beschouwd worden als een functionele grondstof, aangezien het nutriënten bevat die een specifieke rol vervullen in het menselijk lichaam. De consumptie van voedingsvezels wordt bijvoorbeeld algemeen beschouwd als gezondheidsbevorderend omdat deze stoffen door darmbacteriën worden gefermenteerd en resulteren in fysiologische functies die mee instaan voor de bevordering en/of de instandhouding van de darmfuncties. Dit laatste komt concreet neer op o.a. verlaging van de pH in de darm, het verzekeren van het evenwicht van de microbiota, (goede) darmmobiliteit, bijdrage tot de regulatie van de darmpassage en massatoename van de stoelgang.

Naast voedingsvezels bevatten (tarwe)zemelen nog een hele resem aan nutriënten zoals vitaminen (voornamelijk deze behorende tot de B-groep en vitamine E) en de mineralen ijzer, magnesium, mangaan, seleen, fosfor. Zemelen bevatten bovendien ook essentiële aminozuren (lysine en tryptofaan) en antioxidanten (zoals ferulazuur en alkylresorcinolen).

De biobeschikbaarheid van voornamelijk de mineralen wordt echter in vraag gesteld (omwille van de aanwezigheid van fytinezuur in de aleuronlaag van tarwekorrels, dat de neiging heeft deze nutriënten te cheleren).

Fortificatie van graangebaseerde producten met (tarwe)zemelen kan op 2 manieren gebeuren: ofwel wordt bloem (eenvoudigweg) gesupplementeerd met zemelen, ofwel worden de zemelen gemengd met de kiem en bloemcomponenten volgens in de graankorrel natuurlijk voorkomende verhoudingen (resulterend in ‘volkorenbloem’).

De invloed van zemel op broodkwaliteit

Vele studies hebben reeds de negatieve impact van tarwezemeltoevoeging op broodbereiding en broodkwaliteit aangetoond op vlak van functionele en sensorische eigenschappen.

In het algemeen resulteert de toevoeging van zemelen aan bloem in ongewenste effecen met betrekking tot deegeigenschappen, broodvolume, kleur, textuur en smaak. Deze ongewenste effecten vergroten naarmate de zemel/bloem-verhouding vergroot. Figuur 2 toont de invloed van zemeltoevoeging op broodvolume.

Figuur 2: Het effect van verschillende zemeltoevoegingen of het broodvolume. V.l.n.r.: vervanging van geen, 5%, 10%, 15% en 20% van de bloemhoeveelheid door tarwezemelen. (Zonder toevoeging van broodverbeteraars.)

Brood is en blijft uiteraard een belangrijk basisvoedingsproduct in vele landen – vandaar dat er de afgelopen jaren reeds veel inspanningen werden gedaan om te kwaliteit van zemelverrijkt brood te optimaliseren.

BranTech

In het Flanders’ FOOD-project BranTech, dat uitgevoerd werd door het Laboratorium voor Levensmiddelenchemie en –biochemie van de KU Leuven, werd – samen met een aantal bedrijven uit de graanverwerkende industrie en de brood- en bakkerijsector – onderzoek uitgevoerd rond de kwaliteit van graangebaseerde levensmiddelen na incorporatie van zemelen. Er werd specifiek gekeken naar (‘zemelgerichte’) technologieën die het kwaliteitsverlies dat ontstaat bij incorporatie van zemelmateriaal in graangebaseerde systemen, kunnen verminderen.

Dit kwaliteitsverlies is zowel technologisch als organoleptisch van aard, en moet bovendien vaak gecounterd worden door het toevoegen van (dure) verbetermiddelen zoals gluten, emulgatoren en enzymen. Dit om de kwaliteit van het zemelrijke voedingsproduct aanvaardbaar te maken.

Meer info over wat en hoe onderzocht werd in dit project is na te lezen in het Radar-artikel ‘Zemel, van feed naar food’. In het artikel wordt ook ingegaan op de (mogelijke) oorzaken van het negatieve effect van tarwezemel op de finale productkwaliteit. Ten slotte geeft dit artikel ook aan hoe zemel kan behandeld worden met als doelstelling de structurele, fysico-chemische en functionele eigenschappen gericht te wijzigen.

In wat hierna volgt willen we echter focussen op de (bruikbare) resultaten die uit dit onderzoeksproject voortkwamen.

Brood(bereiding)

Uit het onderzoek dat uitgevoerd werd in BranTech bleek dat het broodbereidingspotentieel significant beïnvloed kan worden door bepaalde behandelingen – dit is echter afhankelijk van het type tarwezemel.

Figuur 3: Kriel en nameel zijn ‘schadelijker’ voor broodvolume dan grove zemel en kortmeel

Reductie van de partikelgrootte van tarwezemel beïnvloedt de deegontwikkeling, maar heeft in het algemeen geen invloed op het finale broodvolume (binnen 1 type tarwezemel – zie kader). De biochemische reactiviteit van de zemelen heeft ook geen directe invloed op het finale broodvolume. Als de tarwezemelen ‘voorgeweekt’ worden kan dit echter wel ten gunste komen van de zemelfunctionaliteit.

Deegontwikkeling wordt echter wel beïnvloed als de zemel een hittebehandeling ondergaat (30 min. bij 170°C). Dit kan worden toegeschreven aan een vertraagde wateropname van de behandelde zemelen. Hittebehandeling geeft in het algemeen aanleiding tot een vermindering van de (bio)chemische reactiviteit van de zemelen.

Verder kon besloten worden dat de binnenste lagen van de graankorrel (zoals de aleuronlaag) een minder grote negatieve invloed hebben op het broodvolume en textuureigenschappen dan de buitenste lagen (zoals de pericarp).

Uit de impregnatietesten kon worden besloten dat impregnatie van tarwezemelen met lipiden niet resulteren in een toegenomen broodvolume. Dit was wel het geval wanneer de zemelen werden gecoat met verstijfseld zetmeel: deze behandeling gaf aanleiding tot een toegenomen broodvolume (in vergelijking met broden waaraan zemelen en zetmeel afzonderlijk werden toegevoegd). Deze volumetoename was echter onvoldoende om het ‘schadelijke’ effect van een hydrothermale behandeling van zemelen tegen te gaan.

Cake

Cake wordt op een andere manier dan brood beïnvloed door de eigenschappen van zemelen. Zemelpartikelgrootte is een belangrijke eigenschap die een grote impact heeft op cakevolume en kruimveerkracht (‘springiness’ of hoe goed de kruim terugveert na compressie).

De impact van partikelgrootte op cakevolume en samenhangendheid (‘cohesiveness’ of hoe goed de kruim een tweede compressie weerstaat) kan tegengegaan worden als grove zemel wordt geïmpregneerd met margarine.

Een belangrijke conclusie bij gebak is het feit dat de partikelgrootte van de zemelen belangrijker is dan (bio)chemische zemelreactiviteit, behalve wanneer aleuronrijke zemelen een hittebehandeling ondergaan. De eigenschappen van de pericarp zijn daarentegen nadeliger voor de textuur van de kruim dan deze van de aleuronlaag (zoals ook bij brood het geval is).

Koekjes

Bij koekjes hebben zemeleigenschappen ook een andere impact in vergelijking met broodbereiding.

Het belang van partikelgrootte is bijzonder duidelijk: toevoeging van grove zemel vergroot zowel de koekjeshhoogte als de -diameter in vergelijking met kortmeeltoevoeging. Hittebehandeling van de toegevoegde zemelen geeft enkel aanleiding tot koekjes met donkerdere partikels. Koekjeshoogte, koekjesdiameter en breeksterkte worden bovendien sterker beïnvloed door de buitenste lagen van de graankorrel dan door weefsels die dichter bij het zetmeelrijke endosperm liggen. Tenslotte blijkt ook dat de (bio)chemische zemelreactiviteit van ondergeschikt belang is bij koekjes.

Figuur 4: Effect van zemel op koekjesmorfologie

Mogelijkheden

Deze nieuwe inzichten en kennis kunnen een basis vormen om de kwaliteit van zemelaangerijkte producten te verbeteren. De resultaten kunnen leiden tot een reductie van toevoeging van broodverbeteraars, zoals gluten, emulgatoren en enzymen (cleaner label!), en kunnen het anderzijds mogelijk maken om – zonder kwaliteitsverlies – hogere gehalten aan zemel toe te voegen (wat de volksgezondheid ten goede kan komen).

De inzichten die voortkwamen uit het project met betrekking tot de relatie tussen zemeleigenschappen en kwaliteitskenmerken van brood, gebak en koekjes, en de impact van specifieke fysische en chemische behandelingen van tarwezemel, kunnen worden uitgebreid en toegepast op andere graangebaseerde levensmiddelen zoals ontbijtgranen, pasta, snacks, etc.

Bronnen

Nuttige links

Reacties