Projecten

SHELFLIFE II

Houdbaarheid van ('parbaked') brood

OPPORTUNITEIT & PROBLEEMSTELLING

Er is nood aan vershoudbare producten. Vershoudbaarheid wordt verwacht door de distributieketen en door de consument. Met een (Belgische) consumptie van ongeveer 50 kg per inwoner en per jaar is brood een belangrijk onderdeel van onze dagelijkse voeding. 3 tot 8% van het brood wordt echter niet geconsumeerd, omdat het onvoldoende vers is, wat leidt tot grote economische verliezen. In Shelflife I wordt de waterverdeling in vers brood en de verandering ervan tijdens verouderen in kaart gebracht. Er wordt gestreefd naar een verbeterde product-kwaliteit en vershoudbaarheid van wit brood door gericht gebruik van amylasen, additieven en procescondities. In Shelflife II wordt het werk verder uitgebreid en de kennis verder uitgediept door te bestuderen hoe de initiële waterverdeling in vers brood de verouderingsfenomenen beïnvloedt. Door verschillende productieprocessen en verschillende ingrediënten en enzymen te gebruiken wordt de waterverdeling in vers brood gevarieerd. Een grondige kennis van de impact van de initiële waterverdeling op broodveroudering en van de mogelijkheden om deze waterverdeling te wijzigen kan leiden tot brood met een langere vershoudbaarheid en bijgevolg een reductie van productverliezen, met bijkomende economische voordelen.

ONDERZOEK

Shelflife I brengt de waterverdeling en -migratie tijdens de broodbereiding en –veroudering in beeld door middel van proton kernmagnetische resonantie (PNMR). Uit Shelflife I blijkt duidelijk dat de waterverdeling en -migratie een zeer belangrijke rol spelen tijdens broodveroudering. In Shelflife II, wordt de initiële vochtverdeling op verschillende manieren gevarieerd. Door de impact hiervan op het verouderingsgedrag te bestuderen wordt het inzicht in de impact van waterverdeling verder verdiept.

Shelflife II bevat 2 werkpakketten. In Werkpakket (WP) 1 wordt de initiële waterverdeling in brood gewijzigd door in te spelen op het bakproces. Enerzijds wordt een ‘parbake’ proces geoptimaliseerd voor een conventionele heteluchtoven en anderzijds wordt een gradiëntloos bakproces geoptimaliseerd in een EWO. WP2 bestudeert de wijzigingen in de initiële waterverdeling in vezelrijk brood ten opzichte van wit brood. Het sterk waterbindend vermogen van zemel zal de kruimwaterhuishouding in vers brood en tijdens veroudering in grote mate beïnvloeden. Verder wordt in WP2 de impact van xylanasen met een specifieke effect op de kruimwaterhuishouding bestudeerd. Het effect van de gewijzigde initiële waterverdeling op de broodveroudering wordt nagegaan.

WERKPAKKETTEN

WP1 – Inspelen op de initiële waterverdeling in brood door variatie in de bakcondities

  • DP1.1 Partieel bakken in een conventionele oven (‘parbaken’)
  • DP1.2 Bereiding van brood met een elektrische weerstandsoven (EWO)

WP2 – Inspelen op de initiële waterverdeling in brood door variatie in de receptuur

  • DP2.1 Impact van zemel op de waterverdeling in brood
  • DP2.2 Impact van xylanasen op de waterverdeling in brood

VERWACHTE RESULTATEN EN TOEGEVOEGDE WAARDE VOOR DE BEDRIJVEN

In Shelflife I werd het broodverouderingsmechanisme, en dus het harder worden van de kruim en het zachter worden van de korst, bestudeerd. Uit dit voorafgaand onderzoek bleek dat de mate waarin en de snelheid waarmee het kruim harder wordt kan gereduceerd worden door bepaalde technieken toe te passen en/of door additieven toe te voegen die de amylopectine retrogradatie tegengaan en het amorf netwerk gehydrateerd houden.

In Shelflife II werd het onderzoek verder uitgediept door te bestuderen wat de impact van de initiële vochtverdeling op veranderingen bij het bewaren van brood is. Deze gewijzigde initiële vochtverdeling werd bekomen door het productieproces te wijzigen:

  • Ten eerste werd dit bekomen door het brood te parbaken: hierbij wordt het brood in eerste instantie partieel gebakken en bewaard alvorens het de finale bakfase ondergaat niet lang voor het geconsumeerd wordt.
  • Aan de hand van een tweede piste werden de broden gebakken in een electrische weerstandsoven. Op deze manier werden de broden gradiëntloos gebakken en werd er geen korst gevormd bij het bakproces.

Bij het parbaking proces kan men concluderen dat de broden die tussen het parbaken en de finale bakfase in de diepvriezer gestockeerd werden (bij -25°C) het minst snel en in de minste mate verouderen. Wat dus resulteert in brood dat langer houdbaar is in vergelijking met broden die in de tussentijd gestockeerd werden in de koelkast of bij kamertemperatuur. Verder kwam naar voor uit het onderzoek dat door de baktijd van het parbaked brood te reduceren en deze broden vervolgens te bewaren bij -25°C, men volledig afgebakken broden bekwam die minder snel verouderen. En finaal bleek dat door de ontdooitijd tussen het bewaren van de parbaked broden en de finale bakfase te reduceren, het bekomen brood minder snel verouderende.

Zoals eerder aangegeven werden ook testen uitgevoerd met de electrische weerstandsoven. De bekomen broden hadden initieel een lager vochtgehalte in vergelijking met de conventioneel gebakken broden. Hierdoor was de kruim van deze EWO-gebakken broden initieel iets harder. Tijdens stockage bleek echter dat deze broden minder snel hard werden in vergelijking met de conventioneel gebakken broden.

Om samen te vatten kan men stellen dat om het harder worden van de kruim tegen te gaan, men moet kiezen voor (productie)processen die resulteren in brood met een zo hoog mogelijk initieel vochtgehalte en hun hoog vochtgehalte zolang mogelijk behouden bij bewaring. Op deze wijze blijven behouden de amorfe netwerken langer hun flexibiliteit en dragen ze minder bij tot het harder worden van de kruim.

Bovenvermelde bevindingen kunnen door de bedrijven rechtstreeks toegepast worden en zijn een aanzet om verder onderzoek en productontwikkeling te gaan doen. Daarnaast bleek de H NMR techniek een interessante techniek om toe te passen in het eigen onderzoekslabo en bij kwaliteitscontrole van ingrediënten,…

DOELGROEPBEDRIJVEN

De doelgroep van dit projectvoorstel omvat de maalderijen, de brood-, banket- en patisseriesector en producenten van broodverbetermiddelen.

PROJECTBUDGET

  • Projectbudget: 135000 Euro
  • Personeelsbezetting: 1.5 VTE
  • Duur: 1 jaar 

UITVOERDER(S)

De onderzoeksmissie van het laboratorium voor Levensmiddelenchemie en -biochemie (LMCB) (http://www.biw.kuleuven.be/lmt/labolmc/labolmc.htm) is het genereren van basisinzicht in reserve- en fysiologisch actieve proteïnen van granen, niet-zetmeel-polysachariden en zetmeel. Dit basisinzicht wordt toegepast in biotechnologische graan-gebaseerde processen om procesparameters, organoleptische kwaliteit en gezondheids-bevorderende effecten van de producten te verbeteren. Het LMCB voert hoofdzakelijk onderzoek uit op granen. De onderzoeksgroep heeft de voorbije jaren ruime expertise opgebouwd over de structuur, wijziging en fysico-chemische karakterisering van zetmeel en glutenproteïnen en over de zuivering en biochemische karakterisering van enzymen.

De expertise in verband met de broodbereiding, deegreologie, hardheid en veroudering van brood werd verworven in meerdere onderzoeksprojecten. Relevant in deze context zijn de FWO projecten ‘Hardheid en veroudering van brood: inzicht in de structuur-functionaliteitsrelatie van zetmeel (2003-2006)’, ‘Invloed van amylolytische enzymen en inhibitoren ervan op broodveroudering en broodhardheid (2004-2007)’ en ‘Verhoogd inzicht in de enzymatische hydrolyse van amylose, amylose-lipidecomplexen en amylopectine (2007-2010); het IWT project ‘De rol van de proteïnematrix tijdens broodveroudering (2003-2007); het EU Integrated project ‘Healthgrain (www.healthgrain.org; 2005-2010)’ en het Flanders’ Food project FFP3 ‘Verlengen van de fysico-chemische houdbaarheid (2006-2009)’. Dankzij het huidige Flanders’ Food project Shelflife I (2010-2012) is reeds kennis opgebouwd omtrent watermobiliteit en –migratie tijdens broodveroudering gemeten met PNMR.

Mede door de ervaring in het onderzoeksdomein beschikt het LMCB over een uitgebreid analytisch arsenaal voor de broodbereiding op pilootschaal, de studie van kristallisatiegedrag van zetmeel, de meting van watermobiliteit, de karakterisering van enzymen en de evaluatie van broodkwaliteit (kruimstructuur en –textuur) tijdens bewaring. LMCB heeft bovendien nauwe contacten met internationaal gerenommeerde experts in het domein. Zo is expertise beschikbaar over zetmeel en broodveroudering bij R&R Research Services (dr. R. Carl Hoseney) en over de vorming en het gedrag van netwerken in levensmiddelensystemen bij Food Polymer Science Consultancy (drs. Louise Slade & Harry Levine). Van de kennis van beide groepen werd reeds in eerdere Flanders’ Food projecten gebruik gemaakt via consultancy sessies. Ook worden goede contacten onderhouden met Brian Hills (Institute of Food Research, Norwich), een expert in PNMR-metingen.

LMCB maakt deel uit van meerdere grote netwerken. Het is lid van LFoRCe (Leuven Food Science and Nutrition Research Centre, www.LFoRCe.kuleuven.be ) dat de onderzoeks- en valorisatie-activiteiten van de K.U.Leuven inzake levensmiddelentechnologie, de relatie tussen voeding en gezondheid en de maatschappelijke aspecten in verband met voeding samenbrengt. Ook in het Methusalemprogramma ‘Food for the Future’ van de K.U.Leuven (www.kuleuven.be/research/keydomains/methusalem/index.html) is het aanreiken van innovatieve en wetenschappelijk onderbouwde concepten voor onder meer de optimisatie van graangebaseerde processen een centraal thema. De onderzoeksgroep is reeds sinds de oprichting van Flanders’ FOOD actief als kennisinstelling binnen verschillende projecten (vet-, suiker- en zoutreductie, fysico-chemische houdbaarheid, bloemfunctionaliteit, combistarch en shelflife). Daarnaast onderhoudt het LMCB binnen de KULeuven goede contacten met de Afdeling Toegepaste Reologie en Kunststofverwerking (o.a. prof. Paula Moldenaers en prof. Peter Van Puyvelde) en de Afdeling Moleculaire en Nanomaterialen (prof. Bart Goderis). 

Deelnemen

Het project is afgelopen sinds 30/04/2014, maar het rapport met de resultaten kan wel nog besteld worden. Bij de bestelling van het rapport kan er ook een persoonlijke toelichting worden gegeven door de verantwoordelijke projectmanager (Veerle Rijckaert). De prijs hiervan is afhankelijk van de deelnameprijs voor een project, en is afhankelijk van de ouderdom van de resultaten en de grootte (aantal werknemers) van het bedrijf. Voor meer info en/of een bestelling, neemt u best contact op met de projectbeheerder.