artikel

Kwaliteitsbepaling van tarwekorrel tot product

Algemeen

De kwaliteit van tarwe en bloem zijn belangrijk voor de prijs van tarwe als grondstof en de geschiktheid voor de verwerking tot voedingsmiddelen.

Korrelkleur en korrelhardheid zijn bekende tarweselectiecriteria. Het eiwitgehalte van tarwe kan het kwaliteitsbeeld binnen een tarweklasse aanscherpen. Binnen de eiwitten zijn de gluteninen belangrijk. De gevonden correlatie tussen bakvolume van brood en gluteninengehalte was echter laag. De sterke van het gluteninegel leverde een betere correlatie op met het bakvolume. Vermoedelijk zijn de structuurbouwstenen van het gel, de gluteninedeeltjes, een belangrijke kwaliteitsbepalende factor. NIRS-bepalingen aan de tarwekorrel geven een redelijke correlatie met het bakvolume. Non-invasieve NIRS-korrelbepalingen zijn in de toekomst mogelijk te gebruiken als kwaliteitsrichtlijn voor harde tarwes.

Tarwe is een handelsproduct dat wordt verwerkt tot brood en diverse andere producten als biscuit, toast, crackers en ontbijtgranen. Alvorens tarwe als een van deze producten bij de consument op het bordje belandt, heeft het een aantal industriële verwerkingsstappen doorlopen. In elke stap van het verwerkingsproces vindt kwaliteitsbeoordeling plaats en wordt op basis van de uitkomsten onderhandeld over de prijs. Figuur 1 geeft dit schematisch weer.

In de meest ideale situatie zijn er koppelingen tussen de kwaliteitsbepalingen aan de tarwekorrel, na vermaling van de tarwe en na de verwerking tot deeg, om zo tot de beste prijs te komen voor graan en meel. Het komt voor dat alleen ras of klasse, korrelhardheid en kleur van de tarwe bekend zijn. Welke kwaliteiten, en daarmee uitkomsten van de kwaliteitsbepalingen, wenselijk zijn, is afhankelijk van de industriële wijze van verwerking en het soort eindproduct.

In dit artikel wordt onderzoek beschreven naar kwaliteitsparameters van tarwe dat als grondstof dient voor brood. Meer specifiek is daarbij uitgegaan van de tarweklasse Canadian Hard Red Spring Wheat.

Tarwe-eigenschappen
Een meetbare kwaliteitsparameter voor brood is het broodvolume, ook wel bakvolume genoemd. Hoe groter het volume van het brood dat van de tarwe wordt gebakken, des te hoger de tarwekwaliteit is en meestal ook de prijs die voor de tarwe wordt betaald.

Kleur en hardheid (en klasse) van de tarwekorrel worden standaard bepaald aan de grondstof (figuur 1). De andere factoren die de geschiktheid voor het bakken van brood bepalen, hebben betrekking op het tarwe-eiwit en zijn het eiwitgehalte en de soort eiwit (gluten‘sterkte’).

Eiwitgehalte
De correlatie tussen het bakvolume van brood en het eiwitgehalte op korrelniveau is onderzocht via een bakproef volgens het ‘Canadian Short Process’ [1, 2]. Daartoe is brood gebakken van bloem uit tarwe met verschillende eiwitpercentages. De resultaten staan weergegeven in figuur 2. De correlatie tussen eiwitgehalte van de korrel en broodvolume, die uit figuur 2 kan worden berekend, is 0,6. Deze waarde, de regressiecoëfficiënt, betekent globaal dat het eiwitgehalte op korrelniveau een parameter is voor een grove screening van tarwe op de geschiktheid voor de verwerking tot brood.

Bij zeer hoge eiwitgehaltes van meer dan 17,5% neemt de correlatie af. Een hoger eiwitgehalte leidt op dat niveau niet meer per definitie tot een lineaire toename van het broodvolume. Dit betekent dat verhoging van het eiwitgehalte een grens heeft als het gaat om functionaliteit.

Gluten en gluteninen
De eiwitgroepen in tarwe en tarwebloem worden ingedeeld op basis van oplosbaarheid:
– albumines en globulines oplosbaar in waterig milieu
– gliadines oplosbaar in 70% ethanol
– gluteninen oplosbaar in sterk zuur of loog
– gluteninen opzwelbaar in water met 1,5% natriumdodecylsulfaat (SDS) tot het geleiwit gluteninemacropolymeer

Gluten bestaat uit gliadines en gluteninen. Het glutennetwerk zorgt voor het gashoudend vermogen van brooddeeg en daarmee het volume van het brood. Gluteninen zijn de eiwittengroep van de gluten die de ‘sterkte’ (of stugheid) van het gluten bepaalt. Die eigenschap maakt dat gluteninen al enkele jaren in de belangstelling staan. Een steviger glutennetwerk betekent immers meer gashoudend vermogen en dus een hoger brood. Verondersteld wordt dat het gluteninengehalte van grotere invloed is op het broodvolume dan het gluten (gluteninen plus gliadines) -gehalte of totaaleiwitgehalte. De aandacht gaat vooral uit naar de geleiwitten gluteninemacropolymeren (GMP) als voorspellende factor voor bakkwaliteit.

Natchemische analyse
In het onderzoek is de correlatie tussen enerzijds het totaaleiwitgehalte van de tarwekorrel en de verschillende eiwitfracties en anderzijds het bakvolume onderzocht via natchemische analyses, zoals de waterabsorptie van het deeg, Farinograaf-stabiliteit en de ontwikkeltijd van het deeg. Het totaaleiwitgehalte van de tarwekorrel leverde een beperkt significante correlatie (0,53) op met de waterabsorptie van het deeg. De waterabsorptie is de benodigde hoeveelheid water om het deeg een gedefinieerde consistentie te geven [6]. Alle andere gevonden correlatiecoëfficiënten waren veel kleiner dan 0,5. Dit betekent dat voor deze tarwes de hoeveelheid GMP-gel of het GMP-geleiwitgehalte geen goede voorspelling geven voor het broodvolume.

Gluteninengehalte
Welk verband er bestaat tussen het gluteninengehalte en het broodvolume, is ter verduidelijking weergegeven in figuur 3. De uit figuur 3 berekende regressiecoëfficiënt van slechts 0,38 duidt op een lagere correlatie dan verwacht. Eerdere onderzoeken gaven correlaties aan die groter waren dan 0,70 [4, 5]. Een verklaring voor dit verschil is dat dit onderzoek betrekking heeft op één klasse tarwe: Canadian Hard Red Spring. ‘Hard’ en ‘red’ in de benaming van die tarwesoort zijn al indicaties voor kwaliteit en kleur van de tarwe. Bovendien heeft deze tarwesoort een gehalte aan glutenineneiwit dat hoger is dan 30% van het totaal in de bloem aanwezige eiwit. Dit is redelijk hoog tot hoog, maar typerend voor deze klasse.

Het lijkt er op dat voor deze klasse van harde tarwe de (positieve) relatie tussen bakkwaliteit en gehalte aan onoplosbare gluteninen ofwel GMP-geleiwitten niet bestaat. Het betekent dat de eindkwaliteit van een brood gebakken met deze klasse van harde tarwe niet is te voorspellen door simpelweg het gluteninengehalte of het GMP-geleiwittengehalte van de tarwekorrels te bepalen. De vraag die rijst is welke andere factoren dan een rol spelen.

Structuurbouwstenen
Naast het gluteninengehalte is de stevigheid van de gluteninengel belangrijk voor het bakvolume. De sterkte van de gellaag kan worden gemeten en uitgedrukt als een modulus, de G’ (Pa). De G’ van de gluteninengel als functie van het broodvolume is weergegeven in figuur 4.

Figuur 4 toont dat er een goede correlatie bestaat tussen beide parameters (regressiecoëfficiënt 0,83). Dit wijst er op dat niet het gehalte glutenineneiwit, maar de structuurelementen die de stevigheid van het gluteninengel bepalen belangrijk zijn voor het broodvolume. De structuurelementen zijn de gluteninendeeltjes zelf.

Foto’s van deze deeltjes gemaakt via Confocal Scanning Laser Microscopie (CSLM) zijn opgenomen in figuur 4. Linksonder zijn de gluteninedeeltjes heterogeen. Er zijn relatief kleine deeltjes aanwezig. Dit is een representatief beeld voor deeltjes in een gluteninengel met een stevigheid groter dan 20 Pa en kleiner dan 100 Pa. Zijn er aanzienlijk grotere gluteninendeeltjes in de gel (rechtsboven in figuur 4), dan is de stevigheid groter dan 100 Pa. De grootte van de gluteninendeeltjes is daarmee bepalend voor de gelsterkte en dus voor het bakvolume.

NIRS
Figuur 4 is opgesteld door metingen aan het GMP-eiwittengel. Dit vereist een maalstap, gevolgd door natchemische extracties. Nabije Infraroodspectroscopie (NIRS) is een non-invasieve methode, waarbij de tarwekorrel niet hoeft te worden vermaald om bepalingen uit te voeren. Met NIRS zijn metingen uitgevoerd. Daarbij bleek dat bepalingen op korrelniveau kunnen worden vertaald naar eigenschappen op bloem, deeg en broodniveau (tabel 1). De met NIRS gevonden correlaties zijn zeer goed voor het totaaleiwitgehalte en de waterabsorptie van de bloem. Opvallend is de lagere correlatie voor de Farinograaf-stabiliteit. De ontwikkeltijd van het deeg en het broodvolume correleren vrij redelijk.

Betere inschatting
De vraag is in hoeverre er een verband is tussen de met NIRS aan tarwekorrels gevonden ‘directe’ correlatie tussen deegontwikkeling en broodvolume en de via natchemische bepalingen gemeten isoleerbare gluteninendeeltjes. Het grote voordeel van NIRS is dat snel en non-invasief het totaaleiwitgehalte is te kwantificeren. Voor de toekomst lijkt het er op dat betere en snellere kwaliteitsschatting van tarwe mogelijk is door de combinatie van NIRS-bepalingen en de bepaling van de gluteninendeeltjes, die de structuurelementen van het eindproduct in de tarwekorrel vertegenwoordigen.

Aan het schema in figuur 1 kan dan de bepaling van de gluteninendeeltjes in de korrel worden toegevoegd aan de bepaling van het korreleiwitgehalte (tweede blok van links, figuur 1). Beide bepalingen leiden tot een betere inschatting van de prijs/kwaliteitverhouding van de tarwe. NIRS-technologie is daarnaast bruikbaar om de verdere verwerking van graan tot bloem in de gehele keten te volgen.

Reageer op dit artikel