artikel

Nizo: Mondgevoel belangrijk voor sensorische kwaliteit

Algemeen

Consumenten waarderen een voedingsproduct om diverse redenen. Sensorische kwaliteit is daarvan een van de belangrijkste. Hoe kun je als productontwikkelaar de indulgence vergroten? Hoe compenseer je bijvoorbeeld het verlies in romigheid bij caloriereductie of hoe behoud je de sappigheid wanneer je bepaalde ingrediënten vervangt door goedkopere? Dit artikel komt uit de printuitgave van VMT 8

Productontwikkelaars krijgen een beter inzicht in consumentenvoorkeuren als ze meer informatie hebben over het gedrag van een product in de mond tijdens consumptie. Deze informatie omvat de structuurveranderingen in het voedselproduct tijdens het kauwen en de interacties tussen het product en de mond. Door deze kennis te koppelen aan de sensorische waarneming tijdens dit proces, wordt duidelijk hoe structuureigenschappen bijdragen aan de sensorische beleving. Productontwikkelaars kunnen de sensorische beleving verbeteren door specifiek deze structuurveranderingen in de mond te bewerkstelligen.

Invloed van matrix

Onderzoekers van NIZO food research hebben veel expertise opgebouwd over de bijdrage van verschillende ingrediënten en de invloed van productmatrixeigenschappen op de sensorische eigenschappen. Om de link tussen productformulering en sensoriek te leggen, is het nodig om de impact van de verschillende ingrediënten te begrijpen. In het voorbeeld van caloriereductie door vetverlaging is er compensatie nodig voor het verlies in romigheid, een complex sensorisch attribuut dat opgebouwd is of beïnvloed wordt door verschillende attributen. Positieve invloed hebben vettigheid, gladheid en smeerbaarheid; negatieve invloed hebben ruwheid, poederigheid en zanderigheid. Het is dus van groot belang of een product glad of smerend is. Dit wordt aangeduid met de term lubricatie, die gemeten kan worden met tribologie. Deze wrijvingsleer bevat mechanismes en methodes om de wrijving tussen twee oppervlakken en de invloed van een lubricant of smeermiddel te meten. Een voedingsmiddel kan worden beschouwd als een smeermiddel dat de wrijving tussen de oppervlakken – tong en verhemelte – in de mond vermindert. In een onderzoek van Kun Liu (proefschrift, WUR, 2016) worden verschillende deeltjes onderzocht in een vloeibare en in een semivaste matrix. Drie soorten deeltjes werden getest: vetdruppels met variërend gehalte in vast vet, microparticulated wei-eiwit (MWP) en rijstzetmeel. Zowel de lubricerende als rheologische eigenschappen werden bepaald en gerelateerd aan de sensorische perceptie. Het bleek dat de verschillende deeltjes via een ander mechanisme de lubricering en sensorische eigenschappen beïnvloedden.

Frictieverlagende mechanismes

Vetdruppels in een semivaste gel reduceerden de frictie door de vorming van een dun vetlaagje op het oppervlak volgens een plate- outmechanisme: het afscheiden van het vet of de olie uit een voedingsproduct. In de meeste voedingsmiddelen is vet of olie aanwezig in de vorm van olie-in-waterdruppels. Het water is de continue fase en de olie de disperse fase. Onder invloed van de mechanische krachten en de aanwezigheid van speeksel in de mond kan coalescentie van de vetdruppels optreden. De vorming van een vetlaagje werd bevorderd door:

1. een grotere hoeveelheid vet,

2. het vrijkomen van ongebonden vetdruppels van de gelmatrix

3. door coalescentie van druppels vanwege een hoog vastvetgehalte.

Emulgatoren beïnvloedden de frictie door de vorming van emulgatorlaagjes. Sensorische resultaten van een Quantitative Descriptive Analysis (QDA)-studie met een getraind panel lieten zien dat zowel mechanisme één als twee een verhoging van de waarneming van vetgerelateerde sensorische attributen tot gevolg heeft, en dat mechanisme drie – meer vast vet – geen significant effect had. Dit kan verklaard worden door het verschil in mechanisme.

Wrijving verminderen

Ronde MWP-deeltjes verlaagden de frictie effectief in zowel de vloeibare als de semivaste matrix via het mechanisme kogellagerlubricering. Ronde deeltjes zorgen net als de ronde kogeltjes in een kogellager voor een soepele beweging tussen twee oppervlakken en kunnen dus wrijving verminderen. Het is wel belangrijk dat de deeltjes rond zijn, wat niet het geval is bij rijstzetmeel. Kogellagerlubricering was wel beperkt in de gelmatrices. Sensorische resultaten van een QDA-studie lieten zien dat MWP-deeltjes niet bijdroegen aan de perceptie van vetgerelateerde sensorische attributen zoals de vetdruppels deden. In de vloeibare matrix verhogen kleine MWP-deeltjes de romigheidsperceptie, terwijl grote MWP-deeltjes de perceptie van ruwheid verhogen. Dit laatste geeft een negatieve bijdrage aan de romigheidsperceptie. Onregelmatig gevormde natief en gegelatiniseerd rijstzetmeel verhoogden de frictie door het mechanisme 3-body abrasion. In tegenstelling tot ronde deeltjes rollen onregelmatig gevormde deeltjes niet tussen twee oppervlakken. Door hun vorm haken de deeltjes in elkaar, waardoor ze juist groter lijken dan ze zijn. Omdat de deeltjes ook in de ruwheid van het oppervlak blijven haken, neemt de ruwheid van het oppervlak toe en daarmee de wrijving. Daarom lijken de vetvervangingseigenschappen van rijstzetmeel vooral het gevolg te zijn van een verhoging van de viscositeit.

Methodes met voorspellende waarde

Voor het onderzoek naar de dynamische processen in de mond tijdens consumptie zijn er verschillende meetmethodes. Enerzijds in-vivo-metingen, direct in de mens, en anderzijds in-vitro-metingen op een lab waarbij de echte processen nagebootst moeten worden. De processen in de mond zijn ingewikkeld omdat een aantal ervan tegelijkertijd plaatsvindt. Het is de uitdaging om de belangrijkste aspecten van deze processen na te bootsen, zodanig dat de methodes een voorspellende waarde krijgen voor de sensorische beleving. De laatste jaren heeft NIZO food research vorderingen gemaakt op zowel in vivo als in vitro. Processen die in de mond plaatsvinden tijdens consumptie zijn: het veranderen van de temperatuur naar lichaamswarmte, het inmengen met speeksel, het kauwen, en het bewerken van het product tussen de tong en het verhemelte. Uit studies met vloeibare en semivaste voedingsmiddelen is gebleken dat de tong geen lineaire beweging maakt in de mond, maar meer een ellipsvorm (Maksimovic-Damjanovic et al., 2014). Als deze beweging met de tribometer wordt nagebootst, is de gemeten frictiecoëfficiënt lager dan wanneer deze in de lineaire beweging wordt gemeten (van Stee et al., 2017). De vervormbaarheid van de oppervlakken, vergelijkbaar met de vervormbaarheid van de tong, is de belangrijkste reden waarom er een lagere frictiecoëfficiënt gemeten wordt. Het is dus belangrijk om de frictiemetingen uit te voeren onder condities die relevant zijn voor wat in de mond gebeurt.

Electromyography (EMG) is een voorbeeld van in-vivo-metingen die NIZO gebruikt om meer inzicht te krijgen in de orale processen. Hierbij worden bij een proefpersoon op gezicht, kaak en voorhoofd sensoren geplakt, waarmee de kauwbewegingen kunnen worden gevolgd. Dit geeft inzicht in de snelheden van kauwen. De gegevens kunnen weer worden gebruikt worden voor het optimaliseren van in- vitro-metingen. Deze methode is ook gebruikt in onderzoek naar relatie tussen de manier van kauwen en de sensorische waarneming. In een studie van Devezeaux de Lavergne et al. (2015) kregen proefpersonen vleesproducten. De kauwbewegingen werden gevolgd en sensorische attributen werden door dezelfde proefpersonen gescoord in de tijd via een Temporal Dominance of Sensations (TDS)-studie. Hieruit bleek dat langzame kauwers een andere sensorische waarneming hebben dan snelle kauwers: langzame kauwers ervaren eerst hard, gevolgd door grainy en als laatste juicy, terwijl snelle kauwers als laatste een ander attribuut ervaren, namelijk fatty. Het maakt duidelijk hoe de manier van kauwen de sensorische waarneming beïnvloedt. Dit geeft richtingen voor verdere productontwikkeling.

Frictie meten

Frictie die onder de juiste omstandigheden in een tribometer wordt gemeten, blijkt te correleren met sensorische attributen. Frictiemetingen kunnen daarom worden gebruikt bij screeningsexperimenten in productontwikkeling om een aantal varianten snel te kunnen meten en vervolgens een selectie te maken voor verdere ontwikkeling. Tribologie is dus interessant als invitro- methode. In het laatste decennium zijn de ontwikkelingen gericht op enerzijds het optimaliseren van de meetcondities en anderzijds om meer ervaring op te bouwen met verschillende voedingsmiddelen. De gebruikte meetcondities zijn cruciaal. Om een voorspellende waarde te hebben voor sensorische beleving van producten, moeten de tribologiemetingen verricht worden onder condities zoals die in de mond. Dit betekent dat zowel het inmengen met speeksel als de kenmerken van de orale oppervlakken en de bewegingen van de tong in voldoende mate nagebootst worden. Hiervoor heeft NIZO in de afgelopen jaren protocollen opgesteld; er wordt gewerkt met humaan en kunstmatig speeksel.

Tribologie aanvullend

De onderzoekers van NIZO pasten tribologie toe op veel verschillende soorten producten: vaste producten, zoals koekjes, snoepjes en hondenbrokken; vloeibare producten, zoals melk, frisdranken en melkdranken; en semivaste producten, zoals vlees, kaas en sauzen. Het is duidelijk dat, afhankelijk van de matrix, de impact van ingrediënten kan verschillen. Voor het merendeel van de producten hebben de onderzoekers gezien dat tribologie aanvullend is aan rheologische metingen. Een voorbeeld zijn frisdranken, waar suikerreductie kan leiden tot een verschil in mondgevoel. In figuur 2 zijn vier verschillende commercieel verkrijgbare icetea – varianten geanalyseerd. De viscositeit van de varianten, gemeten bij een shear rate die relevant is voor processen in de mond (100 s-1), is min of meer gelijk. Echter de frictiecoëfficiënt, gemeten bij een snelheid die relevant is voor de snelheid van de tong (50 mm/s), verschilt wel. Producten met een gelijk suikergehalte en een gelijke viscositeit laten toch een verschil in frictiecoëfficiënt zien. Dit is een resultaat dat voor meerdere producten geldt: tribologiemetingen geven aanvullende informatie over het product.

 

REFERENTIES

M. Devezeaux de Lavergne et al. Eating behaviour explains differences between individuals in dynamic texture perception of sausages. Food Quality & Pref. 41, 189-200, 2015.

K. Liu. Lubrication and perception of foods, PhD thesis Wageningen University, NL, 2016.

S. Maksimovic-Damjanovic, H. Bult, R.A. de Wijk, M. Mars,

M. Stieger. Electromagnetic articulograph signal analysis

for studying oral eating behaviour. 3rd Food Oral Processing conference, Wageningen, NL, 2014.

M.-A. van Stee, E.H.A. de Hoog, F. van de Velde. Oral parameters affecting ex-vivo tribology. Biotribology, under review, 2017.

F. van de Velde & E.H.A. de Hoog. Texture design for creaminess: the role of lubrication. In Y.L. Dar, J.M. Light, Food Texture Design and Optimization, Wiley Blackwell, Oxford, UK, pag. 308-320, 2014.

Reageer op dit artikel