De consument is zich steeds meer bewust van de impact en het belang van een gezonde levensstijl en heeft een groeiende belangstelling voor gezonde voeding. Door deze stijgende bewustwording neemt ook de vraag naar producten die zemelen bevatten en dus rijk zijn aan voedingsvezel toe. In het Flanders’ FOOD project BranTech en het project KLIFUNK wordt onderzoek gedaan waardoor we in de toekomst hopelijk meer producten op de markt kunnen brengen die rijk zijn aan voedingsvezel.
De zemel omvat de buitenste, vliesachtige lagen van graanproducten zoals bijvoorbeeld tarwe, gerst, haver, en rijst. Deze lagen vormen een essentieel onderdeel van volkoren producten en zijn een nevenproduct in de industriële productie van geraffineerde graanproducten zoals bijvoorbeeld tarwebloem. Zemel is rijk aan dieetvezel en bepaalde bioactieve componenten (zoals essentiële vetzuren, vitaminen en mineralen), die een belangrijk onderdeel van ons dieet uitmaken. Omwille van dit rijk nutritioneel profiel wordt tarwezemel bijvoorbeeld toegevoegd aan een aantal levensmiddelen zoals brood, koekjes, ontbijtgranen, pasta,…. Er is epidemiologische evidentie dat consumptie van zemelrijke producten de kans op welvaartsziektes zoals obesitas, diabetes type 2, dikkedarmkanker en hart- en vaatziektes aanzienlijk vermindert.
De zemel bestaat uit de harde, buitenste lagen van graanproducten. De zemel (in de context van een bloemmolen) omvat de vruchtwand en de zaadwand.
In een tarwekorrel kunnen we volgende delen onderscheiden:
- Kern: het meellichaam of endosperm
- Kiem
- Zemel bestaande uit de vruchtwand en de zaadwand:
- Vruchtwand of pericarp bestaat uit de epidermis, hypodermis, mesocarp en endocarp
- Zaadwand bestaat uit de testa of zaadhuid, hyalinelaag en aleuronlaag
Het meellichaam of endosperm is goed voor +/-80% van de totale omvang van een graankorrel. Hierin vindt men het reservemateriaal voor de kiem. Het bestaat uit zetmeelkorrels die ingebed zijn in een continue eiwitfase.
Rond het endosperm zitten dus verschillende, met elkaar vergroeide lagen, de zogenaamde vruchtwand of pericarp en de zaadwand. Deze wandlagen vormen, zoals hoger aangegeven de zemelfractie, die het hoogste gehalte aan mineralen en voedingsvezel bevat.
De kiem of het embryo is rijk aan olie en bevat ook veel vitaminen.
Ondanks deze waardevolle eigenschappen wordt zemelmateriaal op vandaag vooral gevaloriseerd als dierenvoeding. Dit omwille van de ondermaatse functionaliteit, de neiging om ranzig te worden en de van nature, bittere smaak. Toevoegen van zemelmateriaal in voedingsmiddelen is verre van eenvoudig omdat zemel de kwaliteit van de verkregen producten vaak aanzienlijk vermindert.
In de literatuur vindt men volgende mogelijke oorzaken voor het negatieve effect van tarwezemel op de finale productkwaliteit terug:
- Sterke waterbinding door de zemel, resulterend in een verminderde of tragere hydratatie van andere bloemcomponenten
- Sterische hindering van de vorming van het glutennetwerk met een verlies aan optimale visco-elastische eigenschappen van het gluten
- Interacties van ferulinezuur met bloemcomponenten met een verminderde functionaliteit van deze componenten als gevolg
- Destabiliseren van gascellen, wat het rijspotentieel van het deeg of beslag kan beperken
- Ook de enzymen die in de zemel aanwezig zijn kunnen een negatieve impact hebben op de kwaliteit van het eindproduct.
De hierboven vermelde fenomenen kunnen resulteren in een verlies aan functionaliteit en dus kwaliteit van het eindproduct. Deze kwaliteitsvermindering wordt nu gecompenseerd door verbetermiddelen zoals gluten, emulgatoren en enzymen toe te voegen. Dit probleem wordt op vandaag aangepakt door de symptomen te bestrijden eerder dan op een beredeneerde manier de onderliggende oorzaken te bestuderen.
Brantech en klifunk
Het Flanders’ FOOD project BranTech werd begin november 2012 opgestart (BranTech - Naar zemelgerichte technologieën voor het reduceren van kwaliteitsverlies bij incorporatie van zemelen in graangebaseerde levensmiddelen). Het onderzoek wordt uitgevoerd door het Laboratorium voor Levensmiddelenchemie en -biochemie van de KU Leuven.
Dit project heeft als doel een beter inzicht te krijgen in de onderliggende oorzaken van het kwaliteitsverlies door toevoeging van zemel aan eindproducten. Men wil dus op zoek gaan naar gerichte technologische oplossingen. Uiteindelijk wil men zemelrijke producten kunnen ontwikkelen van een hogere kwaliteit.
In een eerste fase van dit onderzoek wordt de variabiliteit in commerciële tarwezemelstalen in kaart gebracht. Vervolgens worden de structurele, fysico-chemische en functionele eigenschappen van zemel gericht gewijzigd door een aantal behandelingen te doen, namelijk mechanische, hydrothermale en impregnatiebehandelingen:
- Door een mechanische behandeling wil men de partikelgrootte van de zemelfractie gradueel verkleinen. De achterliggende redenering is dat de kleinere zemelpartikels minder water onttrekken en vasthouden, wat finaal het vermogen tot destabilisatie en sterische hindering beperkt.
- Met een hydrothermale behandeling wil men de reactiviteit van de zemel verlagen en dus de stabiliteit verhogen.
- Met een impregnatiebehandeling verwacht men dat zowel de reactiviteit als de waterhoudende capaciteit van de zemel sterk zal verlagen.
Vervolgens worden de chemische en fysische eigenschappen van de zemel onderzocht en wordt het effect van de behandelde zemel op de eigenschappen van deeg en beslag bepaald. Bedoeling is bepaalde eigenschappen te relateren aan het kwaliteitsverlies dat optreedt door de toevoeging van zemelmateriaal in verschillende graangebaseerde eindproducten.
Het KLIFUNK project (‘New Technologies to Improve Bran Properties’) wordt geleid door Dr. Annica Andersson, professor aan de ‘Swedish University of Agricultural Sciences’ (SLU). Het is een interdisciplinair project waarin de SLU, Lantmännen Unibake en een landbouwcoöperatie samenwerken. Het doel van het project is het gebruik en de consumptie van zemel te doen toenemen, door de nutritionele eigenschappen (gehalte aan oplosbare vezel) en de sensorische eigenschappen (smakelijkheid) van zemel te verbeteren.
Haar team in SLU onderzoekt het effect van verschillende zemelbehandelingen op de voedingsvezels. In dit kader bestudeert men de impact op de oplosbaarheid van voedingsvezels, hun moleculair gewicht en structuur. Deze parameters beïnvloeden de technologische, nutritionele en sensorische eigenschappen van zemel.
Extrusie van zemel
In het kader van dit onderzoek worden zowel tarwe- als rijstzemel onderworpen aan drie verschillende behandelingen, namelijk bevochtigen, invriezen en extruderen.
Uit het onderzoek bleek dat het bevochtigen en invriezen van de zemelfractie niet het gewenste effect hadden op de oplosbaarheid van de aanwezige voedingsvezels. Anderzijds, gaf eerder onderzoek aan dat het extruderen van de zemel resulteerde in een verhoogde oplosbaarheid van de vezels, zonder de verdeling van het moleculair gewicht van de vezels te beïnvloeden. Uit onderzoek kwam ook al naar voor dat dit extrusieproces de nutritionele kwaliteit van de zemelfractie verbetert.
Deze bevindingen resulteerden in verder onderzoek naar de impact van extrusie, een proces waarbij de zemel onderworpen wordt aan hoge druk en hoge temperaturen, op de smakelijkheid en nutritionele eigenschappen van de zemelfractie.
In een eerste reeks testen slaagden de onderzoekers er in de oplosbaarheid van de vezels in tarwezemel met 38% te verhogen en de oplosbaarheid van vezels in rijstzemel met 33%. Uit een sensorische analyse kwam bovendien naar voor dat zemelstalen smakelijker waren, met een milde, licht zoete smaak en een poreuze textuur.
Finaal bleek men, aan de hand van extrusie van de zemelfractie bij een laag vochtgehalte, hoge temperatuur en een hoge snelheid van de schroef, tot de beste resultaten te komen. Deze combinatie resulteerde in de hoogste oplosbaarheid van de vezels en het meest smakelijke eindproduct.
Bronnen
- Project BranTech uitgevoerd door de KU Leuven (LMCB) – www.flandersfood.com
- Interview van Dr. Annica Andersson: ‘An underestimated by-product’ en ‘Enhancing bran’; International innovation
