Oudbakken brood

Oudbakken brood

Vooraleer dieper in te gaan op het fenomeen van het oudbakken worden van brood, willen we er aan herinneren dat het geen zin heeft om, in absolute termen, over de kwaliteit van brood te praten. Iedere bakker maakt brood zoals het op zijn lokale markt gewenst wordt. Nochtans heeft iedere bakker – waar ook ter wereld – te maken met het fenomeen dat de goede eigenschappen van brood vrij snel verloren gaan. Ieder brood van zodra het uit de oven komt begint te verouderen. Na enkele dagen is het brood oudbakken en nog nauwelijks te genieten.

Bij de bespreking van het verouderingsproces ("staling" genoemd in het Engels) mag men volgende zaken niet uit het oog verliezen:

• Brood is, bekeken vanuit een fysisch-chemisch standpunt, een delicaat product: het onevenwicht dat er bestaat tussen korst en kruim is nu precies het kenmerkende en het is tevens verantwoordelijk voor het typisch lekker zijn van brood. Het product gaat steeds minder op lekker brood lijken naarmate dat dit onevenwicht verdwijnt.

• Het oudbakken worden van brood is een proces dat we nog niet volledig begrijpen. De allereerste studie i.v.m. het oudbakken worden van brood dateert van 1856. Sindsdien zijn er ontelbare studies uitgevoerd geweest zonder dat deze tot een model geleid hebben waarmee het fenomeen van het oudbakken worden volledig kon uitgelegd en verstaan worden.

• Het verouderingsproces komt op gang van zodra het brood uit de oven komt. Men kan het niet blokkeren. Wel kan men de snelheid waarmede dit proces verloopt beïnvloeden.

• Er kan niet genoeg de nadruk op gelegd worden dat het verouderingsproces weinig of niets te maken heeft met het verlies van vocht (uitdrogen van brood dus). Het is inderdaad zo dat het verouderingsproces in gelijk mate op gang komt en met hetzelfde resultaat als men het brood zodanig bewaart dat het geen vocht kan verliezen. Het harder worden van de kruim wordt veroorzaakt door de retrogradatie van het zetmeel alhoewel de retrogradatie van het zetmeel zeker niet de enige reden is waarom brood veroudert en waarom de kruim steeds droger en harder wordt. Men mag dit alles echter niet verwarren met het feit dat een vers brood dat een meer vochtige kruim zal hebben, ook malser zal overkomen bij het eten.

• Het is natuurlijk belangrijk de juiste grondstoffen te gebruiken van een goede kwaliteit, maar het is even belangrijk het productieproces technologisch evenwichtig te laten verlopen. Dit laatste verliest men nogal eens uit het oog.

Definitie van oud brood

Het is heel moeilijk een definitie te geven van oud brood. Het verouderingsproces is heel ingewikkeld en het kan moeilijk in eenvoudige termen beschreven worden. In het algemeen verstaat men onder het fenomeen "oudbakken worden" alle veranderingen die plaats vinden in de eigenschappen van het brood van zodra het uit de oven komt, behalve het beschimmelen. Gedurende het verouderingsproces vinden een hele reeks reacties plaats op moleculair niveau. In het product zelf manifesteren deze reacties zich als volgt:

• Herverdeling van het water tussen de kruim en de korst: er treedt watermigratie op van de kruim naar de korst

• Veranderingen in de sensorische beleving van het brood: de smaak, de kauweigenschappen, het mondgevoel enz. veranderen

• De kruim wordt steeds harder, maar zoals hierboven reeds gezegd wordt die kruim – ook zonder vochtverlies – harder en harder en dit met dezelfde snelheid als een brood dat wel vocht verliest.

Een aantal van die veranderingen kan men meten uiteraard. Wel is het noodzakelijk een verband te leggen tussen de gemeten waarden en de graad van genietbaarheid van het product. Dit vergt het zorgvuldig bereiden van een standaard product, het vastleggen van de zogenaamde nulwaarde. Daarna vergelijkt men de gevonden cijfers met de resultaten die men gevonden heeft bij het standaard product.

• Veranderingen in de smaak: hiervoor heeft men een getraind panel nodig van experten die onderscheid kunnen maken in de smaak van een vers brood en de smaak van een oud brood.

• Het harder worden van de kruim kan men meten o.a. met een penetrometer. Men bepaalt de kracht die nodig is om met een bepaald gewicht de kruim over een bepaalde afstand in te drukken.

• Naarmate het brood ouder wordt gaat de kruim meer neiging vertonen tot kruimelen

• De kruim van ouder brood gaat minder water opslorpen dan de kruim van vers brood

• Men kan ook de hoeveelheid zetmeel meten in de kruim voor en na een behandeling met α-amylase. Naarmate het brood ouder wordt zal er minder zetmeel afgebroken worden.

• De hoeveelheid oplosbaar zetmeel aanwezig in de kruim gaat afnemen naarmate het brood ouder is.

Het mechanisme van het verouderingsproces

Zoals reeds aangehaald is het verouderen van brood een vrij ingewikkeld proces dat we op de dag van vandaag nog niet 100 % begrijpen. Sinds de eerste studie van 1856 zijn reeds ontelbare studies gebeurd en naarmate dat er nieuwere analysetechnieken maar ook meer precieze analysemethodes beschikbaar kwamen, werd er steeds een klein stukje van sluier verder opgelicht. Het hier beschreven mechanisme wordt wel door de meeste onderzoekers aanvaard als zijnde correct.

De kruim van brood bestaat uit twee fasen : het continue glutennetwerk en de discontinue fase die bestaat uit gegelatineerde zetmeelkorrels. Tussen beide fasen bestaat er intiem contact over de ganse oppervlakte van de gezwollen zetmeelkorrels, die als het ware omsloten worden door de continue fase. Naarmate het brood ouder wordt, gaan beide fasen zich van elkaar beginnen afscheiden. De zetmeelkorrels komen los te liggen van de celwanden en het brood wordt langzaam maar zeker harder en harder.

Er zijn proeven gebeurd met gebakken glutengels, gemaakt met eenzelfde hoeveelheid water als brood, en men heeft vastgesteld dat deze gels niet harder worden bij het verouderen. Op dezelfde manier heeft men vastgesteld dat gels gemaakt van zetmeelkorrels wel stijver, harder worden op een manier die veel gelijkenis vertoont met wat er zich bij brood voordoet.

Men heeft ook vastgesteld dat het harder (stijver) worden van de kruim een sterke correlatie vertoont met een verandering in de kristallijne structuur van het zetmeel en dit zowel in brood als in glutenvrij brood. Die kristallijne structuur is reversibel, want als men het brood verwarmd tot boven de 80°C, dan krijgt de kruim haar oorspronkelijke malsheid terug.

Gedurende het bakken is er ook watermigratie. Net voor het bakken bevindt zich ongeveer 2/3de van het vocht in de gluten en 1/3de zit gebonden aan het zetmeel. Na het bakken heeft men een situatie waarin zowel gluten als zetmeel hetzelfde percentage zetmeel bindt (45 – 46%). De rest van het water zit gebonden aan andere deegconstituenten zoals de pentosanen.

De oorspronkelijke hypothese i.v.m. het verouderingsproces is langzaam maar zeker opgebouwd geweest en is gebaseerd op de resultaten van het onderzoek van een hele schare van onderzoekers. Men gaat ervan uit dat de kruim opgebouwd is uit zetmeelkorrels waarbij het continue glutennetwerk dienst doet als de cement die tussen de zetmeelkorrels zit, die op hun beurt beschouwd als de bouwstenen van het geheel. Gedurende het bewaren worden die bouwstenen steeds harder en harder terwijl de cement die er tussen zit zijn oorspronkelijke plasticiteit behoudt. Door het opwarmen verkrijgen de bouwstenen (zetmeelkorrels) hun oorspronkelijke malsheid terug en het brood is weer vers. Hier moet wel aan toegevoegd worden dat men vastgesteld heeft dat het verouderingsproces veel sneller verloopt na een "verversingsoperatie" door verwarmen.

Een eerste wijziging aan deze hypothese was het in rekening brengen van vochtmigratie tussen de gluten en het zetmeel. Het is inderdaad zo dat er tijdens het bakken vochtmigratie optreedt van de gluten naar het zetmeel tot beiden zo ongeveer 45 % binden. Een aantal onderzoekers opperden de mogelijkheid dat na het bakken de gluten toch nog meer water zou bevatten dan het zetmeel en dat er achteraf een migratie tot stand kwam van de gluten naar het zetmeel waardoor het glutennetwerk meer rigide en dus minder mals zou worden. Dit is echter in tegenspraak met de vaststelling die men gedaan had dat zowel normaal brood als glutenvrij brood op gelijkaardige wijze verouderen.

De veranderingen die plaatsvinden in de gelstructuur van de zetmeel fase, zijn met vele technieken bestudeerd geweest (X-stralen diffractie, DSC differential scanning calorimetry, NIR, NMR, penetrometrie, Fourier transformatie IR, Raman spectroscopie enz.). Naarmate dat die technieken beschikbaar kwamen en verfijnd werden, gecombineerd met een grotere kennis i.v.m. polymeren, is de oorspronkelijke hypothese verfijnd.

glucose helix De zetmeel (polymeer) moleculen zijn na het bakken amorf. Naarmate het brood koelt gaan de polymeren complexen beginnen vormen hetzij met kleinere moleculen of met andere zetmeel moleculen. De eerste interacties gebeuren bij 70 – 80°C als amylose complexen begint te vormen met monoacyl lipiden. Dit complex heeft een enkelvoudige helix structuur en wordt door X-stralen diffractie gedecteerd als een V-patroon of als een piek bij 110 – 120°C bij analyse met DSC. Nog later, als het brood tot kamertemperatuur gekoeld is, gaan de amylose ketens met elkaar complexeren om een dubbele helix te vormen. Amylose moleculen zijn lineair en bestaan uit zo'n 500 tot 1000 glucose moleculen. Hoe meer deze moleculen gaan complexeren en dat er verbinden gaan ontstaan tussen de twee delen van de dubbele helix, hoe minder mals de kruim gaat beginnen aanvoelen.

Ook amylopectine, dat veel langere ketens vormt (en dus veel meel glucose eenheden bevat) gedraagt zich op een analoge manier. Er worden ook allerlei complexen gevormd, al dan niet met andere moleculen aanwezig in de kruim, maar dan wel aan een lagere snelheid. Eens de amylose alle lipiden gecomplexeerd heeft, dan gaan de amylose ketens complexen aan met zichzelf om op die manier een tweede gel netwerk te vormen binnenin de zetmeelfase. Deze moleculaire structuren gaan zich ook beginnen aligneren en op die manier stabiele kristallijne structuren vormen.

Zowel in brood als in zetmeelgels heeft men een grote correlatie gevonden tussen het ontstaan van die stabiele kristallijne structuren enerzijds en het verlies aan malsheid anderzijds. Hoe dan ook polymeer kristallisatie is afhankelijk van veel factoren o.a. van de concentratie, het type moleculen enz. Er bestaan echter enzymen die kunnen inspelen op de grootte van deze kristalstructuren door onder andere de bruggen die ontstaan in de dubbele helixen door te "knippen".

Rol van de korst in het verouderingsproces

In een vers brood is het vocht niet homogeen verdeeld tussen de kruim en de korst. De korst heeft een laag vochtgehalte (3 – 5 %) terwijl de kruim uiteraard veel vochtiger is (40 – 45 %). Als gevolg daarvan gaat er migratie optreden van het water: het water gaat zich verplaatsen van de kruim naar de korst. Die migratie gaat nauwelijks een invloed hebben op het vochtgehalte van de kruim, maar op de korst is de invloed heel duidelijk. Een verhoging van het vochtgehalte van de korst met slechts een paar procentpunten is er de oorzaak van dat de krokantheid verloren gaat.

Men mag daarbij niet uit het oog verliezen dat de korst dat opgenomen vocht geheel of gedeeltelijk zal afgeven aan de omgeving naargelang de relatieve vochtigheid van de lucht. Dat is ook de reden waarom een niet verpakt brood ogenschijnlijk langer krokant blijft dan een verpakt brood. Het proces van waterverlies gaat bij een niet-verpakt brood gewoon door, waardoor de korst droog blijft en ogenschijnlijk krokant. Er is echter een verschil tussen een krokante korst en een droge korst. Het onderscheid mag duidelijk wezen als men bijvoorbeeld aan beschuit denkt… daar is zowel de korst als de kruim droog en niet krokant.

Een andere interessante proef is de volgende. Hij werpt ook een bepaald licht op het fenomeen van de veroudering. Van een brood verwijdert men de korst zodanig dat men alleen nog kruim overhoudt. Dit gaat men vergelijken met een brood waarvan de korst niet verwijderd geweest is. Beide broden worden in dezelfde omstandigheden van temperatuur bewaard en wel zodanig dat ze geen vocht kunnen verliezen bijvoorbeeld in een hermetisch gesloten blikken trommel. Als men dan na twee dagen de broden gaat gaan vergelijken dat komt het brood zonder korst verser over dan het brood met korst. Men kan dus besluiten dat de aanwezigheid van de korst het verouderingsproces gaat versnellen en er één van de oorzaken van is.

Rol van het vocht in het verouderingsproces

In de voorgaande alinea's hebben we reeds een aantal keren over vocht en vochtmigratie gesproken. Als we de rol van het vocht en de vochthuishouding in het verouderingsproces op een rijtje zetten komen we tot de volgende overwegingen:

Tijdens het totale traject van de broodproductie, treden er veranderingen op in de fysische toestand van het water. In brood is water hoofdzakelijk onder twee vormen aanwezig: vrij water en geboden water (gebonden aan eiwitten, zetmeel enz.). Anderzijds manifesteert de betrokkenheid van het water in het verouderingsproces zich op 3 manieren:

• Het uitdrogen van het brood.
• Equilibratie van het vocht tussen kruim en korst.
• Herverdeling van het vocht tussen de moleculaire bestanddelen van het brood.

De verhouding tussen gebonden water en vrij water beïnvloed de snelheid waarmede het verouderingsproces gaat plaats vinden. Het is belangrijk de hoeveelheid vrij water zo laag mogelijk te houden. Het is dus belangrijk een optimaal kneedproces te hebben en een goede bakcurve. Een voorbeeld hiervan is brood waarin roggebloem verwerkt zit. Omdat roggebloem meer pentosanen bevat dan tarwebloem gaat de roggebloem ook meer water binden. Een brood dat een kleine hoeveelheid roggebloem bevat gaat ook langer vers blijven. Daarenboven bestaat er ook het waanidee dat weinig gebakken brood langer mals gaat blijven omdat het dan zogezegd meer water bevat. Dat het meer water bevat is juist, maar het is ongebonden water en daarom zal het ook sneller verouderen. Het is belangrijk om brood voldoende (lang) te bakken teneinde een smaakvol product te krijgen, met een veerkrachtige kruim, dat licht verteerbaar is en waarvan het verouderingsproces trager verloopt.

Het is ook belangrijk de juiste hoeveelheid water te gebruiken bij het aanmaken van het deeg. Zowel het gebruik van te veel water als van te weinig water is af te raden. Als leidraad moet men hier de kwaliteit van de bloem nemen en het wateropslorpend vermogen als maatstaf nemen. Het gebruik van te veel water heeft volgende effecten:

• Een kruim waarvan de cellen dikke celwanden zullen hebben en deze dikke celwanden geven een totaal ander mondgevoel dan een kruim met fijne celwanden.

• Te klein volume en dus een klein specifiek gewicht (of specifiek volume). En het specifiek gewicht heeft een invloed op de snelheid waarmee het verouderingsproces gaat plaats vinden.

• Bij gebruik van slappe degen gaat men het gebruik van strooibloem opvoeren. Te veel strooibloem gebruiken heeft een zeer nefaste invloed op de kwaliteit van het brood. Die strooibloem krijgt in het ganse broodbereidingsproces nergens de kans om te hydrateren (trouwens rauwe bloem is niet lekker om te eten). Maar niet gehydrateerde bloem gaat na het bakken zich gedragen als een spons die water gaat aanzuigen uit de kruim. En dit gaat het verouderingsproces versnellen.

Het is tevens aan te raden van bloem te gebruiken die niet al te vers gemalen is. Tijdens een korte stockage van de bloem gaat deze op natuurlijke wijze vocht verliezen en dit vochtverlies om de wateropname ten goede tijdens het kneden. Per procent vochtverlies gaat de bloem er ongeveer 2 terug opnemen. Men koopt dus beter bloem met een vochtgehalte van 14,5 % dan een bloem met een vochtgehalte van 15,5 %. Het bewaren van de bloem totdat deze wat vocht verloren heeft, betekent natuurlijk ook dat er meer silo's moeten beschikbaar zijn om de bloem in te stockeren. Dit vraagt natuurlijk de nodige investeren.

Rol van het zetmeel in het verouderingsproces

Het zetmeel speelt uiteraard ook een belangrijke rol met betrekking tot de waterhuishouding. Het is bewezen dat water migreert zowel tijdens het bakken als na het bakken, van de eiwitten (gluten) naar het zetmeel. Dit fenomeen doet zich voor in de amylopectine fractie van het zetmeel. Het "harder" worden van het zetmeel, dat wetenschappelijk retrogradatie wordt genoemd, is een fysisch verschijnsel en is onomkeerbaar. Dat is nogal evident want er bestaat hoegenaamd geen manier om het brood terug om te zetten in deeg.

In het algemeen wordt aangenomen dat het verouderingsproces van brood veroorzaakt wordt door het kristalleren van het zetmeel. Het zetmeel bestaat uit amylose en uit amylopectine. Wanneer men een mengsel van water met zetmeel gaat verwarmen dan stelt men vast dat het zetmeel gaat opzwellen en dat er een gel ontstaat. Bij afkoelen echter vindt er een herkristallisatie plaats van het zetmeel. Dit fenomeen noemen we retrogradatie van zetmeel en het is de retrogradatie die in een belangrijke mate verantwoordelijk is voor het verouderen van brood.

Amylose en amylopectine zijn aaneenschakelingen van glucose moleculen. De ene (amylose) heeft echter een lineaire structuur terwijl de andere een vertakte structuur heeft. Zij hebben dus een verschillende moleculaire structuur. Amylose retrogradeert ook veel sneller dan amylopectine en heeft daarom een grotere invloed op het verouderingsproces. Er bestaat enorm veel literatuur over de rol die het zetmeel speelt in het verouderingsproces. Ik som hier alleen de voornaamste aspecten op:

• Om het zetmeel te gelatiniseren heeft men het bakproces nodig. Door het gelatiniseren beperkt men de hoeveelheid vrij water die overblijft in de kruim. Men kan de amylograaf gebruiken om na te gaan in hoeverre het zetmeel gegelatinseerd is dat zich in de kruim bevindt.

• Het gebruik van enzymen om zetmeel af te breken en op die manier het harder worden van de kruim te verdoezelen heeft ook negatieve effecten. Het brood wordt er zoeter door en de kruim wordt soms papperig, een fenomeen dat men niet mag verwarren met mals zijn.

• Er lijkt een correlatie te bestaan tussen de hoeveelheid eiwitten en de bijdrage die amylose levert aan het verouderingsproces. In brood dat weinig eiwit bevat gaat de amylose ook bijdragen aan de snelheid waarmede het verouderingsproces voortschrijdt. Bij bloemsoorten met een hoog eiwitgehalte lijkt het dat alleen de amylopectine een rol speelt in het verouderingsproces.

• Een studie van Cluskey et all, toont echter aan dat het harder worden van de kruim niet alleen kan verklaart worden door het fenomeen van de retrogradatie.

• De aanwezigheid van beschadigd zetmeel is ook een belangrijke factor in het verouderingsproces. In de literatuur wordt aangeraden er voor te zorgen dat er 8 à 12 % beschadigd zetmeel aanwezig is in de bloem.

Om de hydrolisatie van het zetmeel te bevorderen kan men gebruik maken van zuurdesems. Zuurdeeg zorgt er namelijk voor dat de pH van het deeg gaat dalen waardoor het zetmeel gemakkelijker gaat hydroliseren (zich splitsen in kortere glucose ketens of dextrinen).

Rol van de pentosanen in het verouderingsproces

Pentosanen zijn zoals zetmeel polysachariden. Bloem bevat pentosanen en die kan men onderverdelen in twee types:

• Water oplosbare pentosanen: deze kunnen ongeveer 6,3 maal hun eigen gewicht in water absorberen.

• De pentosanen die niet oplosbaar zijn in water: deze kunnen ongeveer 6,7 maal hun eigen gewicht in water opslorpen.

Het zal duidelijk zijn dat de pentosanen dus een belangrijke rol spelen in de verhouding gebonden – vrij water. Het water dat geboden zit aan de pentosanen kan na het bakken niet migreren. Het blijft dus als gebonden water in de kruim en de pentosanen hebben daarom een belangrijke invloed op de malsheid van de kruim. Dit is tevens de voornaamste reden waarom roggebrood langer vers blijft want roggebloem bevat ongeveer dubbel zoveel pentosanen als tarwebloem. Het is daarom ook goed een kleine hoeveelheid roggebloem toe te voegen aan tarwebloem. Het verouderingsproces zal iets trager verlopen. Er is echter een limiet aan deze techniek:

• Roggebloem bevat praktisch bijna geen gluten en deze spelen op hun beurt een belangrijke rol in het verouderingsproces. Er gaat dus minder gluten aanwezig zijn waardoor het brood minder lang vers blijft.

• Hoe meer roggebloem men gebruikt hoe meer de structuur en de smaak gaat afwijken van een traditioneel tarwebrood.

Rol van de proteïnen in het verouderingsproces

Zoals voor het zetmeel bestaan er ontelbare studies die de rol van de eiwitten onderzocht hebben in verouderingsproces van brood. Men heeft in het bijzonder heel studies gedaan met bloem die opnieuw werd samengesteld door het mengen van gluten en zetmeel. Als men het eiwitgehalte varieert dan kan men in het algemeen stellen dat er in de eerste 24 uren weinig of geen verschil vast te stellen is m.b.t. het verouderingsproces. Na de eerste 24 uur kan men stellen dat het verouderingsproces trager verloopt naarmate er meer eiwitten aanwezig zijn. Het is niet helemaal duidelijk wat de oorzaak daarvan is. Dit kan simpelweg een gevolg zijn van het feit dat er minder zetmeel aanwezig is (naarmate er meer eiwitten zijn) maar het zou natuurlijk ook een gevolg kunnen zijn van het feit dat naarmate er meer eiwit is, er minder vrij water zal aanwezig zijn. Gebruikmakend van de vergelijking van Avrami kan men de veroudering van brood bestuderen. Een groter eiwitgehalte doet de tijdsconstante in de vergelijking stijgen. En dit betekent dat de snelheid waarmede het verouderingsproces plaatsvindt kleiner wordt. Anderzijds is de exponent van de vergelijking bijna een constante en dit is een bewijs dat de hoeveelheid eiwitten weinig of geen invloed uitoefenen op het mechanisme zelf van het verouderen. De volgende tabel geeft de resultaten weer van een studie die gedaan werd aan het AIB (American Institute of Baking) in samenwerking met de Kansas State University:

Wat hier helemaal buiten beschouwing gelaten wordt is de kwaliteit van de gluten. Alle proeven onderzoeken de invloed van de hoeveelheid eiwitten maar voor wat betreft de invloed van de kwaliteit van de eiwitten (en daaronder verstaan we enerzijds welke aminozuren er aanwezig zijn en anderzijds in welke volgorde ze aan elkaar verbonden zijn) tast men nog volledig in het duister.

Rol van de verbeteraars in het verouderingsproces

Emulgatoren spelen een rol in het verouderingsproces. De meest effectieve zijn de zogenaamde mono- en diglyceriden. Lecithine heeft een minder goede werking. Verschillende studies hebben aangetoond dat emulgatoren – die tensioactief zijn – verbindingen gaan vormen met het gluten. Het verbeterend effect manifesteert zich vooral door het groter volume van het brood en in de structuur van de kruim (vorm en dimensies van de alveolen). Dit vindt wordt op zijn beurt veroorzaakt door de grotere elasticiteit van het gluten wanneer er emulgatoren aanwezig zijn in het deeg. De mono- en diglyceriden gaan onoplosbare complexen vormen met de amylose en op die manier hebben ze een vertragend effect op het verouderingsproces. Er is echter een trend waarneembaar die alle e-nummers uit het brood weert en verbeteraars worden meer en meer vervangen door enzymen.

Amylose bezit de capaciteit om dergelijke complexe structuren te vormen dank zij zijn helix structuur, die de lineaire moleculen waaruit de mono- en diglyceriden bestaan, kan vasthouden. Het zetmeel in de broodkruim heeft na het bakken een amorfe structuur die ombuigt naar een kristallijne structuur als het brood afkoelt. De toevoeging van emulgatoren heeft een vertragend effect op deze omzetting. De toevoeging van emulgatoren aan het deeg heeft volgende effecten:

• Verhoging van het water absorberend vermogen van de bloem.
• Verlaging van de hoeveelheid water aanwezig in de amorfe zetmeel structuren.
• Verhoging van de capaciteit van het deeg om gas vast te houden.

De invloed van enkele enzymen op het verouderingsproces

Enzymen zijn uitgebreid bestudeerd geweest als eventueel middel om het verouderingsproces te vertragen. Zijn er claims voor zowat alle mogelijke enzymen behalve voor β-amylase afkomstig van graangewassen en voor proteasen. Deze enzymen zouden geen invloed hebben op de malsheid van de kruim. In het geval van β-amylase afkomstig van graangewassen komt dit omdat dit enzym door de warmte gedenatureerd wordt nog voor het zetmeel gegelatiniseerd is. Er bestaan een veel studies die tot tegenovergestelde resultaten kwamen. Het is mogelijk dat een aantal enzymen zoals α-amylase (zowel van bacteriële als plantaardige oorsprong), hemicellusases en lipases een invloed hebben omdat zij het zetmeel of pentosanen gaan hydroliseren of omdat ze een brood geven met een groter volume. Daardoor krijgt de consument de perceptie dat de kruim malser is maar meestal gaat het verouderingsproces met dezelfde snelheid plaatsvinden.

Amylasen

Amylasen kunnen zetmeel splitsen als de zetmeelkorrels gehydrateerd en gegelatiniseerd zijn. Zij kunnen eveneens zetmeel, dat beschadigd werd tijdens het malen, afbreken. Alle amylasen kunnen beschadigd zetmeel afbouwen omdat dit proces reeds bij normale temperaturen plaats vindt. De α-amylase echter blijft actief tot zo'n 65°C of meer naargelang de oorsprong (graan, schimmels, bacteriële oorsprong) en op dat moment is het zetmeel reeds gegelatiniseerd en opgezwollen zodanig dat het enzym het zetmeel kan afbreken.

Het zetmeel wordt afgebroken tot dextrinen. Waar het enzym precies inwerkt is afhankelijk van het enzym zelf waardoor de grootte van dextrinen kan variëren. Daarnaast speelt ook de pH een rol en de warmte stabiliteit van het enzym, dat uiteraard een invloed heeft op de duur dat het enzym kan inwerken op de kruim.

Amylasen afkomstig van schimmels is een endo-enzymen dat de ketens op willekeurige plaatsen gaat afbreken. Hierdoor worden grote dextrineketens gevormd waardoor de viscositeit van de zetmeelgel lager zal zijn en dit komt ten goede van het volume van het brood. Het wordt gedenatureerd bij 65 – 70°C en heeft geen anti-staling effect tenzij dat een meer volumineus brood malser overkomt in de mond.

Amylasen afkomstig van graangewassen is ook een endo-enzymen met een gelijkaardige werking, maar het ze blijven actief in het deeg tot zo'n 80 – 85°C, waardoor dat het zetmeel meer en verder gesplitst wordt. Dit geeft een malser brood, maar als de concentratie te hoog wordt, dan gaat men een kleverige kruim krijgen met gebrek aan veerkracht. Men mag dit niet verwarren met een anti-staling effect.

Maltogene bacteriële amylasen worden beschouwd als exo-enzymen die disachariden (maltose, maltotriose) vormen alhoewel er recentelijk bewezen is dat ze zich in verdunde amylose oplossingen ook als endo-enzymen kunnen gedragen. Zij hebben een vertragend effect op de vorming van de kristallijne vorm van zetmeel. De kruim blijft veerkrachtig. Zij worden vernietigd bij 85°C.

Andere bacteriële amylasen zijn warmteresistent over een grote temperatuur spanne. Het zijn endo-enzymen die een gelijkaardig effect vertonen als de maltogene bacteriële amylasen. Meestal echter geven zij een kleverige kruim en dat gaat gepaard met een verlies aan veerkracht.

Men gaat er van uit dat alle α-amylasen wel een anti-staling effect hebben maar dat in de praktijk enkel de maltogene bacteriële amylasen toepasbaar zijn. Zij werken in op de oppervlakte van de gezwollen zetmeelkorrels waarbij ze vooral amylose afbreken en waarschijnlijk ook – maar in geringe mate – ook de amylopectine. De dextrinen die gevormd worden door bacteriële amylasen zijn relatief lange ketens welke niet lijken te complexeren met het zetmeel waardoor de kristallisatie van het zetmeel niet trager verloopt.

Hemicellulases

De celwand van tarwe bevat een hele reeks polysachariden (arabinosen, arabinogalactaten enz.). Bloem bevat 2 – 3 % polysachariden waarvan ongeveer 1/3de, de pentosanen, oplosbaar is. Hemicellulases, zoals de naam het zelf zegt, is de verzamelnaam voor een groep van enzymen die de aanwezig polysachariden gaat afbreken.

De hemicelluloses kunnen veel water binden, tot 20 keer hun eigen gewicht. Dit gebeurt reeds tijdens het kneden. Het onoplosbare gedeelte zwelt en slorpt het grootste gedeelte van dit water op. Onder de invloed van de hemicellulases zullen de onoplosbare hemicelluloses omgezet worden in oplosbare hemicelluloses waardoor de hoeveelheid water die zij kunnen binden gereduceerd wordt. Hierdoor wordt het deeg soepeler en kan het zelfs plakkerig worden.

Men denkt ook dat, door het afbreken van de hemicelluloses, men een sterker glutennetwerk verkrijgt. Daarom worden hemicellulases zoals arabinofuranosidase, β-xylosidase en β-glucanase toegevoegd aan broodverbeteraars. Door het onoplosbare stuk te verminderen, kunnen de gluten meer gas weerhouden en het netwerk kan gemakkelijker uitzetten in de beginfasen van het bakproces. Dit geeft een brood met een groter volume en dit geeft op zijn beurt een malser brood. Endo-xylanases zijn commercieel beschikbaar.

Ze hebben dus geen echt anti-staling effect d.w.z. zij gaan de snelheid waarmee het verouderingsproces plaats heeft niet beïnvloeden. Om de snelheid van het verouderingsproces te beïnvloeden moet men kunnen ingrijpen op de waterhuishouding in het brood. Als het zou blijken dat, door het gebruik van hemicellulases, meer vrij water zou overblijven in de kruim na het bakken, dan zou de herkristallisatie van het zetmeel kunnen gereduceerd worden.

lipases

Lipases zijn in kleine hoeveelheden aanwezig en produceren vetzuren in bloem die voor een langere periode bewaard is. Lipases splitsen de binding die er bestaat tussen vetzuuresters en glycerol waardoor een mengsel ontstaat van vetzuren en monoglyceriden. Het wel bekend dat monoglyceriden, die men toevoegt aan het deeg (0,5 – 0,75 % op het bloemgewicht) het verouderingsproces gaan vertragen.

Verzadigde vetzuren (14 – 18 C-atomen) zijn de meest effectieve anti-staling monoglyceriden. Er wordt aangenomen dat ze amylose complexeren. Amylose vormt met onverzadigde vetzuren minder gemakkelijk een complex. Onverzadigde vetzuren zouden ook reacties aangaan met de eiwitten uit de bloem waardoor ze het deeg rheologisch zouden beïnvloeden.

De invloed van de technologie op het verouderingsproces

Naast de afzonderlijke grondstoffen heeft ook de manier waarop men het brood maakt een niet te onderschatten invloed op het verouderingsproces. Als men de technologie niet correct toepast dan heeft dit zijn invloed op de structuur van de kruim, de manier waarop het water gebonden zit enzovoort. Vandaar dat de technologie al even belangrijk is als de grondstoffen. De volgende tabellen geven een overzicht: + betekent dat de levensduur positief beïnvloed wordt, - wil zeggen dat de houdbaarheid negatief beïnvloed wordt.

Ook de volgende tabel kan handig zijn voor het beoordelen van het belang van een aantal factoren.