Microbiologische houdbaarheid van brood

Microbiologische houdbaarheid van brood

De distributie van vers brood is een probleem op zich. Er wordt een zekere houdbaarheid verwacht van brood. Brood dat hermetisch verpakt is, is slechts enkele dagen houdbaar bij kamertemperatuur. Er zullen niet alleen verouderingsverschijnselen optreden (veranderingen van malsheid en smaak) maar het brood zal ook beschimmelen. Het is ook mogelijk dat, bepaalde schadelijke bacteriën zich beginnen te ontwikkelen in de kruim indien het product een hoog vochtgehalte heeft. De methoden (zowel fysische als chemische) die bestaan om de microbiologische houdbaarheid van brood te verlengen worden besproken.

Inleiding

Het hoog vochtgehalte van brood bevordert de groei van schimmel op het brood. Schimmels worden wel afgedood gedurende het bakproces maar sporen en schimmels aanwezig in de lucht van de bakkerij zorgen ervoor dat het brood terug besmet wordt. Alhoewel een strikte toepassing van hygiëne regels in de bakkerij het herbesmetten tot een minimum kan beperken is het uiterst moeilijk om herbesmetting voor 100 % te vermijden.

De distributie van vers brood is een probleem op zich. Er wordt een zekere houdbaarheid verwacht van brood. Brood dat hermetisch verpakt is, is slechts enkele dagen houdbaar bij kamertemperatuur. Er zullen niet alleen verouderingsverschijnselen optreden (veranderingen van malsheid en smaak) maar het brood zal ook beginnen te beschimmelen. Het is ook mogelijk dat, bepaalde schadelijke bacteriën zich beginnen te ontwikkelen in de kruim indien het product een hoog vochtgehalte heeft. De technieken die men kan toepassen om de microbiologische houdbaarheid van het brood te verlengen, zijn de volgende:

• Bewaarmiddelen gebruiken
• Verpakken onder beschermende atmosfeer
• Invriezen
• Pasteuriseren

In dit overzicht hebben we bewust het drogen van brood achterwege gelaten omdat men dan een wezenlijk verschillend product krijgt. Maar het drogen m.a.w. het maken van beschuit, is niets anders dan een methode om het product "brood" langer houdbaar te maken.

Door gebruik te maken van een of meerdere van deze technieken kan men een product verkrijgen dat praktisch niet meer gaat beschimmelen. Een houdbaarheid van 90 dagen of meer kunnen bereikt worden door het combineren van een aantal conserveringsmethodes. In dit geval wordt de houdbaarheid niet meer bepaald door het al dan niet beschimmelen van het product maar door de organoleptische genietbaarheid van het product. Men kan zich inderdaad afvragen of een brood, waaraan alcohol is toegevoegd tijdens het verpakken, nog echt wel smakelijk is na 20 of 30 dagen. Het hoeft geen betoog dat het product er organoleptisch op achteruit gaat. Bij voorgebakken brood gaat men deze minder goede eigenschappen enigszins verdoezelen door het oppiepen van het product.

De groei van micro-organismen (en de snelheid waarmee ze tot ontwikkeling komen) wordt o.a. bepaald door:

• De temperatuur waarbij het product bewaard wordt
• De pH van het product
• Het vochtgehalte van het product
• De aw waarde van het product
• Het soort micro-organismen dat aanwezig is
• De mate waarin het product besmet is met micro-organismen
• Aanwezigheid van producten die de schimmelgroei tegengaat (bijvoorbeeld rozijnen; deze bevatten relatief grote hoeveelheden tartraarzuur dat als schimmelwerende stof gaat ageren)
• Het al dan niet verpakt zijn (verpakt brood gaat sneller beschimmelen omdat de lucht in de verpakking vochtig wordt)

Bacteriën worden onderverdeeld, gebaseerd op hun gevoeligheid naar temperatuur, in drie groepen :

• Psychrofiele bacteriën met een temperatuurrange van 5°C tot 30°C. Deze bacteriën geven problemen bij opslag van voedsel in de koelkast omdat ze bij relatief lage temperaturen nog groeien.
• Mesofiele bacteriën groeien optimaal tussen 15°C en 50°C. De meeste bacteriën behoren tot deze groep en zo ook de meeste voor de mens pathogene (ziekteverwekkende) bacteriën die een optimum temperatuur van 35°C tot 40°C hebben.
• Thermofiele bacteriën waarvan de optimum temperatuur tussen de 50°C en 60°C ligt. In hete warm water bronnen worden bacteriën gevonden die kunnen groeien bij temperaturen tot 90°C.

Ook in functie van pH-tolerantie kan men onderverdelingen maken :

Acidogene bacteriën zijn micro-organismen die uit voedselbronnen zuren kunnen vormen. De pH gaat dalen. Gisten en melkzuurbacteriën behoren tot deze categorie.
• cidofiele micro-organismen groeien nog goed bij een lage pH. De meeste bacteriën groeien bij een neutrale pH van 7 en kunnen over het algemeen een pH range van 5 tot 8 tolereren.

3.5.2. Wateractiviteit of aw-waarde

Wat is de aw-waarde van een product? De term aw-waarde werd in 1953 geïntroduceerd door W.F. Scott. De aw-waarde, ook wel de wateractiviteit genoemd, is een maat voor de hoeveelheid vrij water die aanwezig is in het product. Per definitie is de aw-waarde van water gelijk aan 1. De aw-waarde wordt bepaald met een hygrometer. Men gaat de relatieve vochtigheid meten van de lucht rond het product wanneer er een evenwicht ontstaan is tussen het product en de lucht die zich rond het product bevindt. Met andere woorden men meet de vochtigheid van de lucht wanneer deze geen vocht meer gaat onttrekken aan het product of omgekeerd. De aw-waarde van een product wordt beïnvloed door de volgende factoren:

• De hoeveelheid opgeloste stoffen in het vrije water
• Het moleculair gewicht van de opgeloste stoffen
• De temperatuur waarbij het product bewaard wordt
• De omstandigheden waarin het product bewaard wordt
• De barrière eigenschappen van het verpakkingsmateriaal

De volgende tabellen geven een overzicht van de aw-waarde van een aantal producten.

Hierboven hebben we vermeld dat er een verband bestaat tussen de aw-waarde en de microbiële groei. Hoe lager de aw-waarde hoe moeilijker het wordt voor het micro-organisme om zich te ontwikkelen. De volgende tabel geeft aan bij welke aw-waarde een bepaald micro-organisme niet meer tot ontwikkeling zal komen. Dit is uiteraard gelieerd aan een bepaalde temperatuur. De onderstaande tabel moet men als volgt lezen: indien een product een aw-waarde heeft van 0,90 of meer en bewaard wordt bij 27°C of meer, dan zal Saccharomyces cerevisiae (gist dus) tot ontwikkeling komen.

Microbiële besmetting van brood

Door het bakken wordt het brood praktisch gesteriliseerd. Theoretisch is dit echter niet zo omdat de temperatuur in de kern niet boven de 100°C uitkomt. Anderzijds heeft men echter kunnen vaststellen dat een brood, bewaard in steriele omstandigheden, niet gaat beschimmelen. Het is ook geweten dat een brood dat in "clean room" omstandigheden (gefilterde lucht + uiterst hygiënische omgeving) gesneden en verpakt wordt, niet gaat beschimmelen gedurende de eerste 20 dagen. Het is dus van belang te onthouden dat, tenzij men adequate voorzorgsmaatregelen neemt, de microbiële besmetting van brood gebeurt na het bakken tijdens het koelen en het verpakken. Alhoewel dus initiële besmettingen niet uit te sluiten zijn, is de oorzaak van het beschimmelen meestal te zoeken in onhygiënische lokalen en machines. Sporen zijn alom aanwezig in de lucht. Deze dwarrelen gewoon op de korst. De korst is echter geen goede voedingsbodem voor micro-organismen omdat ze vrij weinig vocht bevat. Men zal dan ook maar uitzonderlijk schimmel vinden op de korst van het brood (tenzij het brood voorgebakken is en dus geen korst heeft of tenzij de korst vocht geabsorbeerd heeft uit de lucht en dat ze dus toch niet zo droog is als men wel denkt). Door het snijden en het verpakken echter gaat men de sporen verplaatsen van de korst naar de kruim. En de kruim is juist wel een goede voedingsbodem voor schimmels en gisten waar ze dan ook heel gemakkelijk gaan tot ontwikkeling komen en groeien. Hygiëne in de bakkerij is dus een onmisbare voorwaarde om het beschimmelen van brood tegen te gaan.

De schimmels die men normaal in brood vindt, behoren meestal tot de volgende families:

Penicillum (corylophilum, expansum, frequentans, roqueforti)
Aspergillus (flavus, niger, paecilomyces)
Eurotium (amsteldami, crustosum, chrysogenum, verucosum, herbariorum, chevalieri)

Daarenboven is het goed even stil te staan bij twee gevallen die zich die zich vrij frequent voordoen in de bakkerij. Het eerste geval is een micro-organisme dat Bacillus subtilis genoemd wordt en waarvan er vrij veel soorten bestaan (bijvoorbeeld B. subtilis mesentericus). Als deze groeit in de kruim van het brood, dan gaat deze eerst lichtjes verkleuren en een fruitige geur (ananas, perzik) krijgen. Daarna gaat de kruim echter helemaal verslijmen en beginnen stinken. Dit verschijnsel noemt men 'leng'. De bakkers praten ook wel over "de broodziekte". Jammer genoeg bestaat er geen microbiologische proef om vast te stellen of een of andere soort Bacillus mesentericus leng gaat veroorzaken. Het is ook de enigste bacterie die het bakproces kan overleven en zij komt dan ook regelmatig voor in brood. Daarenboven is het vrij vervelend dat deze bacterie op natuurlijke wijze voorkomt op het graan en dus per definitie aanwezig is in de bloem. Een besmetting met B. subtilis is ook moeilijk te bestrijden en het is niet abnormaal dat men ganse producties moet vernietigen.

Het fenomeen leng is vrij diepgaand bestudeerd. De bacterie is aanwezig in elke bakkerij en komt dus binnen via de bloem. Om de microbiologische kwaliteit van de bloem na te gaan kan men volgende proef doen.

Een suspensie van bloem in water wordt voor 10' verhit bij 80°C. Na afkoelen inoculeert men een petri plaat met een aangepaste voedingsbodem. Men incubeert de petri plaat bij 37°C gedurende 48 uur. De aanwezigheid van maximaal 20 kolonies B. subtilis in 100 g bloem wordt als aanvaardbaar beschouwd.

Men kan uiteraard wel een aantal voorzorgsmaatregelen nemen:

• Totale en absolute hygiëne in de bakkerij (niet poetsen met perslucht maar met een stofzuiger bijvoorbeeld).
• Een goede hoeveelheid gist gebruiken (door het principe van de "overheersing" zal de gist, er voor zorgen dat B. subtilis niet of moeilijk tot ontwikkeling komt).
• Niet al te slappe degen gebruiken.
Voldoende lang bakken: baktijden respecteren.
• Het brood zo snel mogelijk en in hygiënische omstandigheden afkoelen.
• Het brood niet verpakken tot zolang het niet volledig afgekoeld is.

Wanneer de besmetting zich toch voordoet dan is er maar één middel om van de bacterie vanaf te geraken nl. het gebruik van azijn.

• Voeg 1 liter azijn van 8° toe per 100 kg bloem (pH van het deeg moet tussen de 5,0 en 5,15 liggen)
• Behandel de ganse bakkerij tot in de kleinste hoeken met azijn d.w.z. was de muren, de tafels, alle machines, de vloeren enz. met azijn.

Deze beide zaken moet men minimaal 3 dagen na elkaar doen; ook het poetsen en afwassen van de bakkerij met azijn.

Het tweede geval dat vrij veel voorkomt is een rode schimmel. We hebben allemaal wel al eens gehoord van "bloedende hosties". In de Roomse Kerk is er in bepaalde gevallen reeds over "miraculeuze toestanden" gewag gemaakt. De rode kleur is echter afkomstig van rode pigmenten die aanwezig zijn in een bacterie die men Serratia marcescens noemt. Dit micro-organisme groeit vrij gemakkelijk op producten die veel zetmeel bevatten. Kolonies van deze bacterie hebben een levendige rode kleur. Er zijn ook twee schimmels die een rode kleur kunnen veroorzaken: Monilia stiophila en Oidium geotrichum aurantiacum.

Fysische methoden om de houdbaarheid van brood te verlengen

Men kan het brood op een aantal manieren behandelen om te vermijden dat het zou beschimmelen of om het beschimmelen te vertragen. De voornaamste zijn:

• Pasteurisatie.
• Verpakken onder beschermende atmosfeer.

Pasteurisatie

De bedoeling van het pasteuriseren is een brood te maken zonder bewaarmiddelen. Pasteuriseren betekent dat men het brood verhit gedurende een bepaalde tijd bij een bepaalde temperatuur om op die manier alle aanwezige micro-organismen af te doden. Dit kan gebeuren zowel met hete lucht als met microgolven.

De klassieke manier van verhitten (men brengt het verpakte brood in een kamer waar men hetzij via warme lucht, hetzij via stoom, het brood opnieuw gaat verhitten) heeft in de praktijk niet veel succes gehad. Een van de redenen hiervoor is dat het een duur en lang proces is (90 – 120 minuten). De sponsachtige structuur van de kruim bevordert de warmte overdracht binnen in het brood helemaal niet, vandaar de lange tijd die nodig is om de gewenste temperatuur te bereiken in het centrum van het brood. Dit veroorzaakt op zijn beurt een aantal organoleptische veranderingen die niet altijd de kwaliteit ten goede komen. Het is inderdaad zo dat de oppervlakte van het brood verwarmd wordt tot 130°C terwijl het centrum nog maar 60 – 70°C bereikt heeft. Op de koop toe loopt men het risico, indien men het proces zou willen versnellen omwille van de organoleptische wijzigingen, dat het brood in de kern helemaal niet gepasteuriseerd wordt. Tevens gaat het verpakkingsmateriaal vrij hoog verwarmd worden waardoor er – afhankelijk van de aard van het materiaal – vervormingen kunnen ontstaan. Er kunnen ook monomeren gevormd worden. Om dit alles tegen te gaan is men verplicht vrij duur verpakkingsmateriaal te gebruiken.

Om de ongemakken van deze methode enigszins te omzeilen kan men zijn toevlucht nemen tot microgolven. De energie, opgewekt door het elektromagnetisch veld, wordt in de kern van het brood omgezet in warmte. Met behulp van microgolven kan men het brood in de kern opwarmen tot 100°C in ongeveer 2 tot 5 minuten naargelang het volume en de vorm van het brood. Bij de tijd nodig om het brood op te warmen moet men ongeveer 5 – 10 minuten bijtellen om het brood op de gewenste temperatuur te houden. Op die manier verkrijgt men een totale behandelingsduur van 7 tot 15 minuten. Daarna is het brood klaar om afgekoeld te worden.

De hoge snelheid waarmee brood opgewarmd wordt bij het gebruik van microgolven heeft te maken met de weinig compacte structuur van brood. Hierdoor kunnen de microgolven vrij gemakkelijk tot in de kern van het product penetreren. Bij bepaalde soorten roggebrood is die penetratie tijd dan ook merkelijk langer dan bij wit tarwebrood. Het is evident dat het verpakkingsmateriaal de microgolven moet doorlaten. Dat is ook de reden waarom het verpakkingsmateriaal niet echt warm wordt, tenzij door de warmte uitwisseling tussen product en folie, daar waar deze twee met elkaar in contact zijn.

Het afkoelen van gepasteuriseerd brood moet men zo snel mogelijk doen. Er is wel een secondair effect, de zogenaamde na-pasteurisatie. Door de warmte die in het product als het ware "gevangen" zit, duurt de pasteurisatie eigenlijk iets langer dan de tijd die men het brood bloot stelt aan de warme lucht of aan de microgolven. Dezelfde overweging kan echter ook een negatieve invloed hebben. Indien niet alle sporen volledig zijn afgedood, kunnen deze terug ontkiemen als de tijd te lang is waarbij het product lekker bewaard wordt. Hier gaat ook de pH een rol spelen. Bij iets zuurdere broden (roggebroden of tarwebrood gemaakt met zuurdesem) kan die afkoelperiode theoretisch iets langer zijn, omdat de lagere pH ook een microbieel effect heeft.

Verpakken onder beschermende atmosfeer

Zoals eerder reeds opgemerkt is het brood praktisch gesproken steriel wanneer het uit de oven komt. Indien men het dus in perfect steriele omstandigheden laat afkoelen en gaat verpakken, dan is er geen microbiële besmetting en gaan er geen schimmels groeien. Om die schimmelgroei nog verder tegen te gaan, gaat men het product ook nog extra beschermen door het zodanig te verpakken dat er geen zuurstof aanwezig is in het pakje. Het is inderdaad zo dat de meeste bacteriën en schimmels zuurstof nodig hebben om te groeien. Gaat men dus de lucht uit het pakje vervangen door een ander gas dan krijgen de micro-organismen geen kans om tot ontwikkeling te komen. Om deze techniek succesvol te kunnen toepassen moeten er wel een aantal randvoorwaarden vervuld zijn:

• De ruimtes waarin het brood gekoeld en verpakt worden moeten absoluut zo steriel mogelijk gehouden worden. In het Engels praat men van "clean room technology", in het Italiaans van "la camera bianca" (de witte kamer). Dit betekent een enorme discipline van de mensen die in deze steriele zones werken (de handen wassen voor het betreden; beschermende kledij dragen incluis overschoenen). Deze kamers worden ook onder druk gezet door gefilterde lucht. Men kan inderdaad, door het gebruik maken van zogenaamde absolute filters er voor zorgen dat er in de lucht geen micro-organismen meer aanwezig zijn. Door gebruik te maken van een overdruk dan er ook geen lucht van buiten uit de clean room binnenstromen maar ook geen vliegende insecten.

• De folies die men gebruikt moeten een zekere gasbarrière hebben zodanig dat zij geen O2 van buiten uit in het pakje doorlaten maar ook dat de gassen die zich in het pakje bevinden niet ontsnappen.

De gassen die men kan gebruiken zijn de volgende:

• Stikstof (N2): is een inert gas dat niet oplosbaar is in water, smaak- en kleurloos is. Het wordt vooral om deze eigenschappen toegevoegd: het gaat het schijnvacuüm of pseudo-vacuüm tegen gaan.

• Koolstofdioxide (CO2): praktisch inert gas oplosbaar in water en in vetten. Heeft een typische geur en smaak. Het is daarenboven echt bacteriostatisch m.a.w. het gaat de groei van micro-organismen belemmeren. Het gaat eventueel een licht zure smaak geven aan het product, vooral als dit vrij grote hoeveelheden vrij water bevat.

• Voor de volledigheid vermelden we dat ook zuurstof (O2) wordt gebruikt in een aantal toepassingen in de vleessector. Men gaat, nadat men de lucht volledig verwijderd heeft, terug een kleine hoeveelheid zuurstof toevoegen omdat deze er voor zorgt dat het vlees mooi rood blijft.

Meestal gaat men een mengeling van twee of meer gassen gebruiken. In de bakkerij is het niet ongebruikelijk om stikstof en koolstofdioxide te mengen in de verhouding 20:80. De CO2 wordt dan ingezet voor zijn microbiële eigenschappen, terwijl de stikstof het ontstaan van een schijnvacuüm moet verdoezelen. Er moet wel opgemerkt worden dat schimmels gevoeliger zijn voor CO2 dan bacteriën en gisten. Krijtschimmel (Saccharomycopsis fibuligera of ook bekend onder de naam Endomyces fibuligera) is, in tegenstelling tot wat de naam zou laten vermoeden, geen schimmel, maar een gist die toch vrij gemakkelijk tot ontwikkeling komt in een zuurstofarme atmosfeer. Vandaar dat uiterste hygiëne absoluut noodzakelijk is bij het produceren van zuurstofarm verpakte broden. Hierbij mag men niet uit het oog verliezen dat koeltorens en transportbanden de moeilijkst te reinigen onderdelen zijn van een automatische lijn.

Krijtschimmel

Saccharomycopsis fibuligera groeit het best bij 30°C en een aw-waarde van 0,976. Deze gist heeft een laag suikervormend vermogen en kan slechts in beperkte mate enige hoeveelheden maltose, glucose en ethanol produceren. Karakteristiek voor deze gist is het feit dat hij ovale tot cilindrische vegetatieve cellen produceert met een pseudomycelium. Xylose en galactose worden door deze gist niet geassimileerd. Hij heeft het niet moeilijk om zetmeel af te breken.

Veel gistsoorten kunnen groeien op het oppervlak van brood vooral op deze met een hoge aw-waarde. Het uitzicht van deze gist heeft geleid tot de uitdrukking "krijtschimmel" omdat hij het voorkomen heeft van krijtstof. Dus alle micro-organismen die gekleurde pigmenten bezitten of die in duidelijke kolonies groeien zijn uitgesloten van de term "krijtschimmel". Krijtschimmels zijn gisten die een pseudomycelium ontwikkelen. Naast de Saccharomycopsis fibuligera is ook de Pichia burtonii een krijtschimmel.

Als het brood besmet is zal de krijtschimmel zich binnen de 4 dagen ontwikkelen. In een studie die dateert van 1942 kwam Miller tot het besluit dat de snelheid van ontwikkelen afhangt van de temperatuur, het vochtgehalte van het brood en de grootte van de initiële besmetting. Hij ontwikkelt zich binnen een temperatuur verval van 15 - 35°C en de optimum pH ligt bij 4,2 - 5,0. De groei van S. fibuligera wordt volledig lam gelegd door 0,2 % kaliumpropionaat en 0,05 % sorbinezuur.

Pichia burtonii is de grootste boosdoener van krijtschimmel in het Verenigd Koninkrijk terwijl de S. fibuligera de oorzaak is van krijtschimmel op het continent. Dit mag eigenaardig lijken en de oorzaken hiervan moeten gezocht worden in de manier van brood maken : de pH van het deeg, de kruimstructuur en het bloemtype.

Zuurstofarm verpakt brood en calciumpropionaat

Een interessante studie is deze van M. Rodriguez, L. Medina en R. Jordano (Universiteit van Cordoba) verschenen in het tijdschrift Nährung (nummer 44 in het jaar 2000). In deze studie werd de houdbaarheid bestudeerd van gas verpakt brood in functie van een aantal variabelen:

• Brood geproduceerd zonder of met 0,36 % (op de bloem) calcium propionaat.
• Vochtgehalte van het brood.
• pH van de kruim (5,4 - 6,0).
• Samenstelling van het gas.

Voor wat betreft de samenstelling van het gas werden getest : 100 % stikstof, 80:20 N2:CO2, 50:50 N2:CO2 en lucht.

Zestig procent van het brood verpakt zonder beschermede atmosfeer, geproduceerd zonder bewaarmiddel en bewaard bij 22 - 25°C, vertoonde schimmelgroei na 8 dagen en alle broden waren beschimmeld na 13 dagen. Ook de broden bewaard bij een lagere temperatuur (15 - 20°C) waren allemaal beschimmeld na 13 dagen. Brood dat wel calcium propionaat bevatte en onder dezelfde omstandigheden bewaard werd, was na 20 dagen allemaal beschimmeld indien het bewaard was bij 22 - 25°C en alle broden waren beschimmeld na 34 dagen indien ze bewaard werden bij 15 - 20°C.

Brood verpakt in zuivere stikstof gaf de volgende resultaten te zien :

• Brood dat geen calcium propionaat bevatte : na 13 dagen was 100 % beschimmeld indien het bewaard werd bij 22 - 25°C. Ook bij lagere temperatuur bewaard was al het brood beschimmeld na 13 dagen. Er was dus geen verschil met broden bewaard in lucht.
• Brood met calcium propionaat : na 26 dagen was al het brood beschimmeld al het bewaard werd bij 22 - 25°C maar na 52 dagen bewaren was slechts de helft van het brood beschimmeld indien het bewaard werd bij 15 - 20°C.

Indien het brood verpakt was in een mengsel van N2:CO2 (80:20) verkreeg men volgende resultaten :

• 100 % van het brood zonder calcium propionaat was beschimmeld na 20 dagen indien bewaard bij 22 - 25°C (dus, in vergelijking met lucht of zuivere stikstof, het duurde 7 dagen langer voor al het brood beschimmeld was). Bij lagere temperatuur duurde het 52 dagen voor al het brood beschimmeld was.
• Met calcium propionaat was 60 % van al het brood beschimmeld na 26 dagen indien bewaard bij 22 - 25°C en 50 % indien bewaard bij 15 - 20°C.

Tenslotte het brood dat verpakt werd met een mengsel van N2:CO2 (50:50) :

• 100 % van het brood zonder calcium propionaat was beschimmeld na 26 dagen indien bewaard bij 22 - 25°C (dus, in vergelijking met lucht of zuivere stikstof, het duurde 13 dagen langer voor al het brood beschimmeld was). Bij lagere temperatuur was na 52 dagen nog één derde van het brood schimmelvrij. Men kan dus spreken van een verdubbeling van de levensduur.
• Met calcium propionaat waren alle broden nog schimmelvrij na 26 dagen bij 22 - 25°C en na 52 dagen bij 15 - 20°C.

Met de techniek van de gecontroleerde atmosfeer wil men volgende objectieven bereiken:

• De ontwikkeling en groei van schimmel vertragen. Het is in de praktijk onmogelijk een 100 % zuurstofvrije verpakking te krijgen. Naargelang de technologie die gaat gebruiken blijft er 0,5 – 5 % restzuurstof in het pakje. In functie van de aw-waarde en de initiële microbiële besmetting zullen er zich dan toch schimmels ontwikkelen in een periode van 5 tot 15 dagen (bij 25°C).
•  Vermijden dat men chemische bewaarmiddelen moet gebruiken

In de praktijk gaat men uitsluitend CO2 gebruiken bij producten die een vochtgehalte hebben van 20 % of minder. In de andere gevallen gaat men meestal een mengsel gebruiken van stikstof met koolstofdioxide. Er zijn twee basistechnieken voor deze technologie die beiden fundamenteel verschillend zijn.

• Flow pack machines waar men de techniek van de luchtverdringing gaat toepassen. Terwijl het pakje gevormd wordt gaat men met een bepaalde druk en een bepaalde snelheid het gasmengsel in de verpakking blazen zodanig dat de lucht vervangen wordt door het gasmengsel. Deze techniek heeft het voordeel dat ze geen al te grote investeringen vergt (de machines zijn relatief goedkoop) en dat men een behoorlijk aantal verpakkingen per uur kan maken. Het nadeel is echter dat de restzuurstof 5 – 7 % kan bedragen naargelang de oneffenheid van het oppervlak van het product.

• Dieptrek machines waarbij men eerst een vacuüm gaat creëren in het pakje en dit vacuüm dan gaat vervangen met een gasmengsel. Het voordeel van deze techniek is dat men zeer lage waardes krijgt m.b.t. de restzuurstof (0,4 – 0,7 %). Het nadeel is echter dat men dure machines moet kopen die een relatief lage capaciteit hebben (7 slagen per minuut, dus bij een 4-rije machine maakt men 28 pakjes per minuut).

Verpakkingsfolie

Welke technologie men ook gebruikt, in beide gevallen is het noodzakelijk folies te gebruiken met een goede gasbarrière. Om deze barrières te creëren gaat men ook samengestelde folies gebruiken. EVOH wordt tussen twee lagen polyamide of polyethyleen aangebracht en naargelang de samenstelling en de dikte van de EVOH laag verkrijgt men bepaalde barrière eigenschappen. Ook gebruikt men soms gemetalliseerde folies (bij aardappelchips bijvoorbeeld). Deze folies vormen een grote barrière. De dikte van het materiaal zelf is meestal niet zo belangrijk voor wat betreft de doorlaatbaarheid van het materiaal. De dikte is wel belangrijk met het oog op de mechanische resistentie van het materiaal (het al dan niet gemakkelijk lekprikken van de verpakkingen). Dan is er ook nog de hele problematiek van het schijnvacuüm. Inderdaad door het feit dat het gas langzaam maar zeker uit het pakje verdwijnt gaat het langzaam maar zeker beginnen lijken op product dat vacuüm verpakt is. Daarenboven is de doorlaatbaarheid van de folie erg temperatuurgevoelig. Met andere woorden voor producten die men in Spanje wenst te verkopen moet men een andere folie gebruiken dan voor producten die men in Zweden gaat verkopen.

De EVOH bepaalt de permeabiliteit van de folie. EVOH is een copolymeer van ethyleen en vinylalcohol. Naarmate er meer ethyleen aanwezig is worden de barrière eigenschappen slechter. In de praktijk maakt men gebruik van 32 % of 38 % (en soms 44 %) EVOH. Dit betekent dat de EVOH 32, 38 of 44 % ethyleen bevat. De doorlaatbaarheid van de folie hangt af van:

• De hoeveelheid ethyleen.
• Het vochtgehalte van de EVOH laag.
• De temperatuur tijdens het stockeren.

In principe mag men stellen dat hoe meer ethyleen er aanwezig is, hoe kleiner de barrière wordt. Dit geldt bij vochtgehaltes tot circa 95 %. Boven de 95 % RV krijgt men het omgekeerde fenomeen en beschermt 38 % beter dan 32 %. Ook de temperatuur heeft een belangrijke invloed op de doorlaatbaarheid: bij een temperatuurstijging van 10°C mag men stellen dat de doorlaatbaarheid stijgt met een factor 2. Tenslotte is de doorlaatbaarheid voor CO2, ongeveer 4 maal groter dan de doorlaatbaarheid voor O2 en is de doorlaatbaarheid voor N2 ongeveer 1/4de van de doorlaatbaarheid van O2

De meest gebruikte folies zijn als volgt samengesteld:

• 37,5 µ polyamide + 5,0 µ EVOH + 37,5 µ polyamide + 150 µ polyethyleen (type I)

• 22,0 µ biorientated polypropyleen + 19 µ polyethyleen + 4,0 µ EVOH + 27,0 µ polyethyleen (type II)

We moeten er van uitgaan dat de RV in het pakje hoog is (aw-waarde = 0,97 m.a.w. 97 % RV in het pakje) terwijl de atmosfeer in normale omstandigheden droger zal zijn. Er zal dus vochtmigratie optreden van binnen naar buiten. Aangezien polyamide een lage waterdamp barrière heeft, zal het vocht gemakkelijk door die lagen kunnen dringen en wordt de EVOH-laag droog gehouden in het geval van de folie type I (onderfolie). In het geval van de folie type II (die meestal gebruikt wordt als bovenfolie) doet het omgekeerde fenomeen zich voor: door de hoge barrière die polyethyleen heeft ten overstaan van waterdamp, krijgt de EVOH-laag de kans om vocht op te nemen en ze verliest daardoor haar barrière eigenschappen ten overstaan van O2 en CO2.

Een aantal metingen geeft de volgende resultaten voor wat betreft de doorlaatbaarheid van een aantal folies bij 23°C en 0 % RV:

• Type I: 0,6 m3 O2/m2/24 uur/bar
• Type II met 32 % ethyleen: 0,8 m3 O2/m2/24 uur/bar
• Type II met 38 % ethyleen: 1,7 m3 O2/m2/24 uur/bar

Chemische methoden om de houdbaarheid van brood te verlengen

Men kan aan het brood een aantal additieven toevoegen die de schimmelgroei gaan tegengaan. Zij gaan de ontwikkeling van micro-organismen vertragen. Hierbij mag men niet uit het oog verliezen dat ook de gist een micro-organisme is en dat men de rijssnelheid negatief gaat beïnvloeden wanneer men bepaalde microbiële stoffen gaat toevoegen aan het deeg.

Warmte en vocht gaan de kans op ontwikkeling van schimmel en bacteriën bevorderen. Suiker en zout gaan het effect van vocht wat verminderen omdat de aw-waarde kleiner wordt door de aanwezigheid van suiker en zout. Ruwe vezel gaat ook water absorberen maar heeft weinig invloed op de aw-waarde waardoor bijvoorbeeld "light" producten (waarin de suiker meestal gedeeltelijk vervangen wordt door ruwe vezel) gemakkelijker gaan beschimmelen dan de normale versie van het product.

Hoe zuurder het product hoe kleiner de kans dat het gaat beschimmelen. Door een langere rijstijd te gebruiken en door zuren toe te voegen kan men de pH verlagen. De meeste conserveermiddelen werken trouwens op het principe van pH verlaging. In die context kan men de bewaarmiddelen onderverdelen in 3 categorieën :

• Minerale zuren zoals bijvoorbeeld fosforzuur zijn sterke zuren en hebben dan ook het grootste effect op de pH. Calciumwaterstoffosfaat is hiervan een voorbeeld maar als conserveermiddel is het niet zo effectief.
• Organische zuren zoals melkzuur, tartraarzuur of benzoëzuur hebben een kleiner effect op de pH maar zijn toch betere bewaarmiddelen omdat ze bijkomende vertragende werking vertonen. Rozijnen of druivensap is hier een typisch voorbeeld van omwille van het aanwezige tartraarzuur.
• Vetzuren zoals bijvoorbeeld azijnzuur, sorbinezuur en propionzuur die eigenlijk het minst van de drie soorten zuren de pH gaan beïnvloeden maar, als bewaarmiddel, effectiever zijn dan de vorige twee families.

Tegenwoordig is er “gefermenteerde bloem” op de markt die zich ook uitstekend leent om calcium propionaat te vervangen. Door bloem te laten vergisten met bepaalde stammen micro-organismen (o.a. propionzuur bacteriën en melkzuur bacteriën) worden tijdens de fermentatie een reeks organische zuren geproduceerd door het micro-organisme. De voornaamste zuren zijn propionzuur, melkzuur en azijnzuur maar daarnaast zijn er nog een ganse reeks andere o.a. boterzuur, tartraarzuur en appelzuur. Al deze zuren gaan de groei van schimmel tegengaan. Het grote voordeel van gefermenteerde bloem is dat men minder de onaangename geur van chemisch calcium propionaat waarneemt, dat men een natuurlijk product toevoegt en dat men geen e-nummer hoeft te declareren op de verpakking.

De meeste bewaarmiddelen die de groei van bacteriën en schimmels vertragen, beïnvloeden ook de gist en bijgevolg dus ook de rijs.

Ook de wetgever legt het gebruik van bewaarmiddelen aan banden. In de Verenigde Staten worden de meeste bewaarmiddelen als GRAS (Generally Recognised As Safe) bestempeld op voorwaarde dat ze gebruikt worden volgens de algemeen gangbare GMP normen (Good Manufacturing Practice). In principe betekent dit dat de fabrikant niet meer bewaarmiddel gebruikt dan strikt noodzakelijk. In Europa ligt het gebruik van bewaarmiddelen veel gevoeliger en wordt er gebruik ervan aan banden gelegd. Zo mag men bijvoorbeeld maximaal 0,3 % calciumpropionaat op de bloem toevoegen.

a) sorbinezuur (E 200)

Sorbinezuur is een wit kristallijn poeder, reukloos en met een licht zure smaak dat relatief gemakkelijk oplost in water. Sorbinezuur is vooral werkzaam tegen de sporen. Het geeft de beste resultaten bij een pH net boven de 6. Uit proeven is gebleken dat de meest geschikte concentratie om en bij de 190 g per 100 kg deeg is.

Anderzijds zijn gisten heel gevoelig aan sorbinezuur en beïnvloedt het sorbinezuur duidelijk de rijs. Er bestaat echter ook een vorm van ingekapseld sorbinezuur. Het sorbinezuur krijgt dan een microlaagje coating van plantaardig vet. Het kan daardoor zonder problemen in het deeg verwerkt worden. Het vetlaagje smelt boven de 60°C (in de oven dus tijdens het bakken) waardoor de gist er tijdens de rijs geen hinder van ondervindt. Op die manier kan sorbinezuur als alternatief gebruikt worden voor calciumpropionaat.

Een andere mogelijkheid is het brood als het uit de oven komt besproeien met een oplossing van sorbine zuur in water. Deze techniek kan trouwens ook toegepast worden met azijnzuur of calcium propionaat.

Men kan ook de zouten van sorbinezuur, zoals kaliumsorbaat gebruiken. De maximum toegelaten hoeveelheid is 0,1 % kaliumsorbaat gebaseerd op de bloem.

b) azijn

We hebben hierboven reeds het onderwerk azijn aangeraakt i.v.m. leng. Het gebruik van azijn is een conserveringsmethode die men in de oudheid reeds kende. Azijn wordt dan ook als een natuurlijk bewaarmiddel beschouwd.

De microbiële werking van azijn zit hoofdzakelijk in het pH verlagend effect dat het heeft alhoewel er normaal een grotere dosis azijn moet gebruikt worden dan de concentraties die men normaal gebruikt van andere zuren. Er moet minstens 0,5 % azijn aanwezig zijn wil het een microbieel effect hebben. Het is ook in de eerste plaats vooral werkzaam tegen bacteriën en in veel mindere mate tegen schimmel en gisten. Door 0,3 – 0,5 % azijn toe te voegen aan deeg kan men verhinderen dat het brood gaat beschimmelen.

Tenslotte mag men ook niet vergeten dat azijn kan gebruik worden om de bakkerij te ontsmetten. Het is daarom aan te raden van op regelmatige tijdstippen tafels en machines af te wassen met azijn. Men moet zo'n 90 ml azijn van 8 % gebruiken per vierkante meter om de oppervlakte te desinfecteren. Indien men minder gebruikt dan stelt men vast dat bepaalde schimmels sneller gaan groeien omdat ze beter tot ontwikkeling komen in een licht zure omgeving.

c) calciumpropionaat

Het gebruik van calciumpropionaat is in bepaalde gevallen wettelijk toegestaan. Het is een vrij controversieel additief in die mate dat sommige wetenschappers beweren dat het helemaal geen effect heeft op de schimmelgroei en dat het niet goed is voor de gezondheid (het zou o.a. een verhoogde nervositeit veroorzaken bij hyperactieve kinderen). Indien men 0,5 % gebruikt, lijken de schimmels niet te groeien. In feite is het echter zo dat ze wel groeien, maar dat de kolonies heel klein blijven zodanig dat ze met het blote oog moeilijk waar te nemen zijn.

Calciumpropionaat wordt geproduceerd door propionzuur te neutraliseren met calciumhydroxide. Chemisch gezien heeft het de volgende formule:

Wanneer calciumpropionaat opgelost wordt in water gaat het dissociëren, zoals alle chemische zouten, in calcium ionen en propionaat ionen. Eens de propionaat ionen aanwezig zijn in het water gaan zij met het water propionzuur vormen. Chemisch gezien krijgt men volgende reacties : Ca(CH3-CH2-COO)2 -> Ca2+ + 2(CH 3-CH 2-COO)- 2(CH3-CH2-COO)- + 2H20 -> 2CH3-CH2-COOH + 2OH-

Omdat deze reactie een hydroxylion produceert hangt de verhouding propionaat/propionzuur af van de pH. Bij een lagere pH zal er meer propionzuur aanwezig zijn. Bij een pH 4,9 is de verhouding propionaat/propionzuur 50/50.

Calciumpropionaat is een vrij effectieve anti-microbiële stof maar gaat ook markant de rijs beïnvloeden. De werkzame stof is het propionzuur terwijl het propionaat geen remmende invloed heeft op de schimmelgroei. Men gaat er van uit dat het propionzuur dat binnendringt in de gistcel de enzymatische activiteit beïnvloedt waardoor de gist of schimmel niet of trager tot ontwikkeling komt.

Het vertragend effect van calciumpropionaat is dus sterk afhankelijk van de pH van het deeg. Indien bijvoorbeeld de pH van het deeg 0,3 eenheden lager of hoger is, leidt dit tot een verdubbeling of halvering van de concentratie van het propionzuur waardoor de effectiviteit of verdubbeld of gehalveerd wordt. De reden hiervoor is dat de pH een logaritmische functie is en het logaritme van 2 is ongeveer 0,3. Een strikte controle van de pH van het deeg bij gebruik van calciumpropionaat is dus absoluut noodzakelijk. Dubbele waakzaamheid is geboden wanneer men met zuurdesem werkt. Hoe dan ook de pH moet lager zijn dan 5,4 en om dat te bereiken kan men bijvoorbeeld wat citroenzuur toevoegen aan het deeg (0,2 % is meestal voldoende).

d) ethylalcohol

Door gebruik te maken van alcohol kan men de levensduur van brood verlengen. In feite is het inspuiten van alcohol in de verpakking een bijzonder geval van de technologie van de beschermende atmosfeer. Het is inderdaad zo dat de alcohol als damp gaat aanwezig zijn in de atmosfeer in het pakje. Het is uiteraard voldoende bekend dat alcohol een desinfecterende werking heeft. Naargelang het seizoen gaat men, als vuistregel, 1 tot 2 % van het gewicht (uitgedrukt in ml) van het product gebruiken. Met andere woorden bij een brood van 400 g gaat men in de zomer 4 ml alcohol gebruiken en in de winter gebruikt men de helft ervan. Men gaat ervan uit dat de alcohol een aw-verlagend effect heeft en dat het daarom een microbiële invloed uitoefent. Alcohol is bijzonder actief tegen schimmels, minder tegen gisten. Dus de zogenaamde krijtschimmel (en dit is helemaal geen schimmel maar een gist met als wetenschappelijke naam Saccharomycopsis fibuligera, die in anaërobe omstandigheden toch tot ontwikkeling komt en een pseudomicelium gaat vormen) gaat toch wel groeien wanneer men alcohol gebruikt als bewaarmiddel. Men dient ook op te merken dat alcohol een typische geur geeft wanneer men de verpakking gaat openen. Mensen ruiken de alcohol en men kan zich afvragen of dit steeds wel gewenst is. Tenslotte mag men ook niet vergeten dat alcohol het verouderingsproces vertraagt. Dit is een welkom secondair effect van het gebruik van alcohol als antischimmel middel