artikel

Vezelgehalte in brood duurzaam verdubbelen

Algemeen

Vezelgehalte in brood duurzaam verdubbelen

Onderzoek van Wageningen UR laat zien dat het mogelijk is om met droge fractionering een vezelrijke fractie uit tarwezemelen te verkrijgen. Met deze fractie, rijk aan arabinoxylanen, is brood gebakken met een dubbel vezelgehalte. Wageningse wetenschappers zien nog veel meer mogelijkheden voor deze AX-fractie. Dit artikel is verschenen in VMT 4 van 19 april 2019.

Al jaren is bekend dat voedingsvezels een belangrijke bijdrage aan de gezondheid leveren. Ze verbeteren de vertering, verlagen de kans op hart- en vaatziekten en diabetes type 2 en hebben een positieve invloed op het cholesterolgehalte. Maar hoe stimuleer je de inname van voedingsvezels van consumenten? De overheid en de industrie nemen allebei hun verantwoordelijkheid. Het Voedingscentrum stimuleert consumenten om meer groente en fruit te eten, en voedingsmiddelenfabrikanten vinden manieren om extra vezels toe te voegen aan voedingsmiddelen.

Een van de meest geschikte producten voor vezelverrijking is brood, een belangrijk basisvoedingsmiddel in de westerse wereld. Verhoging van het vezelgehalte zorgt voor een verhoogde vezelinname zonder in te grijpen in de eetgewoonten van consumenten. Dit vergroot de kans dat ze daadwerkelijk meer vezels eten.

Zemelen en vezels

Tarwe is de belangrijkste grondstof van brood. Dit bevat van nature veel voedingsvezels. Die zitten vooral in tarwezemelen, het buitenste laagje van tarwekorrels. Toch wordt juist deze fractie verwijderd bij de bereiding van tarwemeel voor de bakkerij-industrie, omdat zemelen de bakkwaliteit en de smaak negatief beïnvloeden. De zemelen verstoren de vorming van het glutennetwerk, de basis van het rijzen, en daarmee van een luchtige structuur. Bovendien geeft een hoog gehalte aan zemelen een plakkerig mondgevoel, dat als onaantrekkelijk wordt ervaren. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat zemelen nu grotendeels worden beschouwd als afvalstroom van de voedingsmiddelenindustrie. Ze vinden hun toepassing als ingrediënt van veevoer.

Fractioneren

Terwijl zemelen als geheel niet bruikbaar zijn bij het bakken van brood, zijn de arabinoxylanen (AX) – de vezels uit de zemelen – dat wel. Arabinoxylanen worden verkregen door natte fractionering. Hierbij wordt onder toevoeging van veel water eerst het eiwit en het zetmeel verwijderd uit de zemelen, daarna volgt een basische extractie van de arabinoxylanen. De laatste stappen zijn zuiveren en drogen. Natte fractionering heeft als grootste na – deel dat het energieverbruik hoog is, omdat het vele water dat wordt toegevoegd aan het eind weer moet worden verwijderd met een droogproces. Het is dan ook veel efficiënter om door droge fractionering AX-verrijkte zemelfracties te maken.

Droog is duurzamer

Sinds een jaar of tien wordt bij de leerstoelgroep Levensmiddelenproceskunde aan Wageningen Universiteit onderzoek gedaan naar een alterna – tief voor natte fractionering: droge fractionering. Onderzoeker Lu Zhang heeft tijdens haar promotieonderzoek op experimentele schaal een AX-rijke fractie geproduceerd met droge fractionering en vervolgens hiermee broodbakexperimenten uitgevoerd. Bij deze methode die in Wageningen is ontwikkeld en verfijnd, wordt geen water gebruikt. Dat maakt droge fractionering veel duurzamer en goedkoper dan de natte variant. “Het water dat we niet toevoegen, hoeven we immers ook niet te verwijderen”, aldus Zhang. “Bovendien gebruiken we geen chemicaliën zoals loog. Dat is milder voor het product en duurzamer voor het milieu.” Figuur 1 toont een vergelijking van de droge en de natte scheidingsmethode.
Figuur 1 Vezels vmt 4
Figuur 1. Een vergelijking van droge (a) en natte fractionering (b) van tarwezemelen voor de productie van een AX-rijke fractie.

Natuurlijk

De droge fractionering sluit ook aan bij de trend naar milder bewerkte voedingsmiddelen en ingrediënten. “Tien jaar geleden zouden we arabinoxylanen zo zuiver mogelijk willen isoleren, terwijl we er nu naar streven om een AX-rijke fractie te verkrijgen op een zo mild mogelijke manier. Dat heeft voordelen, want natieve eiwitten en micronutriënten blijven behouden”, licht Maarten Schutyser toe, universitair hoofddocent bij de Wageningse leerstoelgroep Levensmiddelenproceskunde en begeleider van Lu Zhang. “De gewenste zuiverheidsgraad is ook afhankelijk van de toepassing. In brood bijvoorbeeld maakt het niet uit of er nog een paar procenten eiwit of zetmeel aanwezig zijn in de verrijkte fractie.” Zhang voerde de droge fractionering van tarwezemelen uit volgens een procedure die is ontwik – keld aan Wageningen Universiteit en die bestaat uit de drie stappen: malen, elektrostatisch scheiden en airjet-zeven. Bij malen worden de zemelen verkleind en er ontstaat een meer homogene grootteverdeling. Die voorbereiding zorgt voor een verbeterde elektrostatische scheiding, een processtap die is gebaseerd op statische oplaadbaarheid.

“Arabinoxylanen worden negatief geladen, terwijl andere delen uit de zemelen juist positief worden geladen. Zo kunnen we deze fracties scheiden”, legt Zhang uit. De laatste stap, het zeven, verhoogt de zuiverheid van de arabinoxylanenfractie: de kleinere eiwit- en zetmeeldeeltjes worden verwijderd. De procedure voor droge fractionering kan flexibel worden toegepast. Het is bijvoorbeeld mogelijk de zuiverheid te verbeteren, en daarmee het vezelgehalte in de fractie, maar dat gaat uiteraard ten koste van de opbrengst. “Afhankelijk van de toepassing zijn misschien niet altijd alle drie de stappen noodzakelijk”, licht Zhang toe, “of kunnen de stappen minder strikt worden uitgevoerd. En natuurlijk heb je ook te maken met de uitgangskwaliteit. Tarwezemelen zijn een natuurproduct en de samenstelling kan behoorlijk variëren.”

Brood bakken

Met de verkregen fracties, die 40 tot 50 procent AX bevatten, heeft Zhang minibroodjes gebakken met een gewicht van 5 gram. “Al meer dan vijftig jaar worden minibroodjes gebruikt voor onderzoeksdoeleinden, en de resultaten zijn goed vergelijkbaar met die van grote broden.” Het tarwebloem werd in verschillende percentages vervangen door de AX-rijke fractie: 2, 5 en 10 procent. Des te hoger het AX-gehalte, des te meer de kwaliteit van het brood te wensen overliet. Het werd donkerder en compacter. Logisch, concludeerde Zhang, want de vezelrijke fractie absorbeert veel water en daardoor is er te weinig over voor een goede vorming van het glutennetwerk. Toch is juist het gebruik van 10 procent AX-rijke fractie interessant, want daarmee kan het vezelgehalte in brood worden verdubbeld: van 5,5 naar 11,8 procent op basis van het drogestofgehalte. Daarom is een tweede serie experimenten uitgevoerd met de farinograaf, een apparaat dat niet alleen het deeg kneedt, maar waarmee ook de deegconsistentie kan worden gemeten. “Met de farinograaf kon ik het water toevoegen tot de consistentie van het vezelverrijkte deeg gelijk was aan het gewone brood. Met een geoptimaliseerd watergehalte lukte het wel om 10 procent-AX-verrijkt brood te bakken met een verbeterd volume en een goede textuur”, aldus Zhang.

Opschalen

Om van de experimenten in het laboratorium naar commerciële toepassing in de industrie te komen, zijn nog een aantal stappen nodig. “De productie van de arabinoxylanenfractie uit tarwezemelen met droge fractionering kunnen we verder optimaliseren en opschalen. Dat geldt natuurlijk ook voor de toepassing van de AX-fractie in brood”, zegt Schutyser. “Denk aan testen op pilotschaal, smaakproeven uitvoeren, verschillende recepturen vergelijken. Er is nog veel kennis nodig, want droge fractionering met elektrostatisch scheiden is met tien jaar een relatief jonge technologie die verdere ontwikkeling behoeft.” Ingrediëntenleveranciers en voedingsmiddelenfabrikanten zien de kansen voor de markt en tonen belangstelling voor gemeenschappelijk onderzoek. Schutyser: “Met droge fractionering kunnen we niet alleen vezelverrijkte fracties uit tarwezemelen produceren, maar bijvoorbeeld ook eiwitverrijkte fracties uit kikkererwten, lupine of oliehoudende gewassen. En naast de elektrostatische scheiding, die nog in de onderzoeksfase is, kunnen we ook luchtclassificatie toepassen, een scheiding op basis van deeltjesgrootte. Dat proces wordt trouwens in de praktijk al toegepast voor de eiwitverrijking van erwtenbloem.” Hij noemt ook de mogelijkheid om de restproducten van droge fractionering te hergebruiken: “Haal je uit tarwezemelen een vezelrijke fractie, dan blijft er een zemelfractie met een verhoogde concentratie zetmeel en eiwit over. Daar zijn ook toepassingen voor.”

Norm

Bedrijven die belangstelling hebben voor onderzoek naar droge fractionering met elektrostatische scheiding, vinden in Wageningen bijzondere apparatuur waarmee tot enkele honderden grammen van verrijkte fracties zijn te produceren. Daarnaast is veel kennis aanwezig om verrijkte fracties op maat te ontwikkelen voor verschillende toepassingen. Droge fractionering heeft de toekomst, daar zijn Zhang en Schutyser van overtuigd: “Mild en duurzaam produceren is geen trend, het wordt de norm.”

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Maarten Schutyser, maarten.schutyser@wur.nl, 0317-488 629.

A. Barbier-Schenk is freelance journalist

Reageer op dit artikel