Enzymen in brood

BROOD & BANKET
Enzymen in brood
Technologische en nutritionele sleutels
Niet iedereen beseft het, maar ons dagelijks brood zou lang niet zo lekker en gezond zijn zonder
gevorderde enzymtechnologie. Meer nog: de vandaag alomtegenwoordige, lekker luchtige volkorenbroden zouden nauwelijks te verkrijgen zijn. En de mogelijkheden van deze technologie lijken nog
maar het begin. Want dankzij nieuwe inzichten en producten liggen nog hogere voedingswaarden
in het verschiet, net als een langere versheid, prebiotische eigenschappen, een nog betere smaak
en geur, koudetolerante varianten die automatisering moeten vergemakkelijken...
Tekst: Els Jonckheere - Foto’s: Timesaver & Prof. Dr. Christophe Courtin
De term ‘enzym’ slaat op een proteïne die
een chemische reactie versnelt. Het is dus
een ‘biokatalysator’. Vaak komt het erop
neer dat er een stuk van een molecule
wordt ‘afgeknipt’. Maar dat is niet altijd
zo: stukken kunnen, bijvoorbeeld, ook aan
elkaar worden ‘gelast’. In alle gevallen
wordt het enzym na de reactie echter ongewijzigd teruggevonden. Levende wezens
(dieren, planten, insecten, schimmels, ...)
maken massaal enzymen aan, met name
om stofwisselingsprocessen mogelijk te
maken. Ook bij voedselbereidingen zijn
deze eiwitten belangrijk. Een typisch voorbeeld is de aanmaak van kaas uit melk
met behulp van chymosine, een enzym dat
vroeger vooral uit de lebmaag van kalveren
werd gewonnen. In broodbakkerijen is er
voor enzymen eveneens een cruciale rol
weggelegd. In die sector wordt van oudsher gebruik gemaakt van moutmeel, dat
door het drogen en malen van gekiemd
graan (dat rijk is aan enzymen) ontstaat.
Tegenwoordig gebeurt de productie van
enzymen echter vooral in grote fermentoren met behulp van micro-organismen
(bacteriën, schimmels, gisten). Prof. Dr.
Christophe Courtin, verbonden aan het
Centrum voor Levensmiddelen- en Microbiële Technologie van de K.U.Leuven:
“Enzymen zorgen ervoor dat nuttige reacties in een tijdspanne van een paar minuten of uren gebeuren, waardoor ze relevant
worden in de context van levensmiddelenproductie. Wereldwijd besteedt de voedingssector dan ook naar schatting 1,2
miljard dollar aan zo’n stoffen. Het merendeel daarvan wordt door suikerstroopproducenten gebruikt, onder meer voor de fabricatie van frisdranken. De tweede belangrijkste afnemer is de bakkerijsector,
want ook in brood is enzymtechnologie belangrijk: net daardoor is het zo lekker!
Vooral bruine broden zijn erbij gebaat,
want omdat volkorenmeel veel vezels bevat, ligt haar bakkwaliteit lager dan die
Prof. Dr. Christophe Courtin: “Enzymen
zorgen ervoor dat nuttige reacties in een
tijdspanne van een paar minuten of uren
gebeuren, waardoor ze relevant worden in
de context van levensmiddelenproductie.”
64
FO O D I N D U STRY-S E PTE M B E R 2010
van haar witte tegenhanger. Zonder enzymtechnologie, naast enkele andere toevoegingen, zou het brood weinig rijzen,
plakkerig zijn en er niet erg appetijtelijk
uitzien.” Het zal dan ook niet verbazen dat
er heel wat onderzoek loopt om de enzymtechnologie nog performanter te maken.
Wat vaak blijkt, zegt Prof. Dr. Courtin, is
dat steeds nadrukkelijker wordt gestreefd
naar het verbeteren van de nutritionele eigenschappen van het brood. Leidmotief
daarbij is: ‘Matching Technological and
Nutritional Needs’.
Maar laat ons nu even de belangrijkste enzymen voor brood onder de loep nemen…
Amylasen
De belangrijkste enzymen bij broodbereiding zijn ongetwijfeld de amylasen. Ze oefenen verschillende functies uit. Neem het
moment direct na het bakken: wanneer het
brood afkoelt, zullen zetmeelmoleculen in
Prijs U gelukkig met
· etiketteringswetgeving?
· eisen van retailers?
· audits?
· recalls?
codeerapparatuur !
L
BRUSSE
K
C
A
P
M
0
E
EPt 201
s
0
3
29
F001
R
StAndn
Print & Apply P104
Me
er da
n 70 bedrijven
bedrijv
drijven
en in de
Meer
dan
vvoedingsmiddelenindustrie
o e dingsmiddelenindustrie
lat
en zich onderst
ondersteunen
eunen door
door
laten
bra
br
anchespecifiek
cifiekee sof
softtware
branchespecifieke
software
BESTMIX® Fo
FFood.
ood.
CAB printer A4 met stacker
ontwik
wikkkel sneller en
· ontwikkel
meer
meer pro
producten
pr
oducten
· bespaar
bespaar op ingr
ingrediënten
ediënt
diënten
en
resour
resour
esourcces
en resources
vermijdt recalls
rreecalls en
· vermijdt
ontevreden
ontevr
evreeden klanten
klant
kla
nten
en
Etiketten, transferlinten
en software
Haal me
meer
er uit uw R&D!
inktjet APs multitasking
en onderhoudsvrij
A
Adifo
difo NV
IIndustrielaan
ndustrielaan 11B
9990 M
Maldegem
aldegem
T:
T: 050 303 208
F
F:: 050 711 193
sales@adif
[email protected]
o.be
www.adifo.com
w
ww.adifo.com
ContACt BELgiUM nv
Nijverheidsstraat 24, 2390 MAllE
t 03-312 88 88, F 03-312 88 89
[email protected]
www.contact-belgium.be
FO O D I N D U STRY-S E PTE M B E R 2010
65
FI-sept10-Ch
de kruim met elkaar interageren waardoor
er (niet met het blote oog detecteerbare)
kristallen worden gevormd. Hierdoor krijgt
de kruim de gewenste stevigheid. Maar
daar blijft het niet bij. Tijdens de bewaring
van brood migreert er water van de kruim
naar de korst, kristalliseren zetmeelmoleculen verder, wordt de kruim nog droger en
harder, en wordt de korst alsmaar stugger.
Kortom: het brood wordt oudbakken. Er is
evenwel een groep enzymen, de α-amylases, die in zetmeelmoleculen ‘knipt’ zodat
deze in dextrines en korte suikers (vooral
maltose, maar ook onder meer glucose) uiteenvallen. Omdat dextrines minder snel (of
helemaal niet) kunnen uitkristalliseren,
blijft het brood langer vers. Prof. Dr. Courtin: “Het verouderingsproces van brood is
een behoorlijk complexe aangelegenheid
die al jaren intensief wordt bestudeerd. De
onderzoekers hopen te ontdekken hoe ze
de structuur van α-amylasen best wijzigen
om de meest optimale effecten te verkrijgen. Overigens wordt dit type enzymen in
ons land minder gebruikt dan in veel andere regio’s. Omdat er in België veel warme
bakkers zijn, hebben we immers geen nood
aan brood dat twee weken houdbaar is.”
Tot daar de rol van de dextrines die uit het
verknipte zetmeel zijn ontstaan. Maar er
waren ook nog de korte suikers: vooral
maltose, maar eveneens glucose. Welnu,
deze worden door gist tot CO2 en ethanol
omgezet. Beide staan in voor het rijzen
van het deeg (tijdens fermentatie en ovenrijs) en dus ook voor het uiteindelijke volume van het brood. Naast α-amylasen bevindt zich in tarwebloem trouwens ook
α-amylase: een ander enzym dat eveneens
en exclusief korte suikers, zoals maltose,
van de zetmeelketens knipt. Dit enzym
helpt nauwelijks tegen het oudbakken
worden, maar draagt vooral bij tot de gasvorming en dus het rijzen van het brood.
Bovendien komen α-amylasen van nature
in meer constante, grote hoeveelheden in
de graankorrel voor. Dat kan niet worden
gezegd van α-amylase, zodat het vaak
wordt toegevoegd om het brood voldoende
te laten rijzen en broodveroudering te vertragen.
Een ander, minder belangrijk, enzym dat
in de bakkerijsector een rol kan spelen is
glucoamylase. Het splitst glucose af van
zetmeel, waardoor het de zoetheid van
brood en de kleurvorming in de korst verhoogt. Het vergroot ook de hoeveelheid beschikbare voedingsstoffen voor de gist.
Ligt u wak
wakker
w
akker va
vvan
an
BROOD & BANKET
Xylanasen
Xylanasen worden dan weer aan het deeg
toegevoegd om het soepeler te maken, het
broodvolume te laten toenemen en de
kruimstructuur te verbeteren. Dit type enzymen verknipt tarwecelwandcomponenten
met de naam ‘arabinoxylanen’ (die in
hoofdzaak onoplosbaar zijn). “En deze
noemen we wel eens de ‘ondergewaardeerde dieetvezels’,” legt Prof. Dr. Courtin uit.
“Omdat ze aanwezig zijn in tarwe – dat de
basis van de meeste van onze graanproducten vormt – worden ze in veel grotere
mate geconsumeerd dan bijvoorbeeld de
oplosbare beta-glucanen uit haver. Het is
nochtans naar deze laatste dat veel nutritioneel onderzoek wordt verricht en waarvoor gezondheidsclaims zijn toegestaan.
Nu worden arabinoxylanen oplosbare vezels wanneer ze in beperkte mate met xylanasen worden geknipt. Analoog aan betaglucanen wordt onderzocht of ze eveneens
cholesterolverlagend werken. Als de arabinoxylanen echter sterk worden verknipt,
ontstaan er kortere moleculen, ‘arabinoxylanoligosachariden’ of kortweg AXOS. Dit
zijn prebiotica: niet-verteerbare voedingsbestanddelen die de groei en activiteit van
de gezondheidsbevorderende micro-organismen in het maag/darmsysteem stimuleren.” Maar omdat arabinoxylanen opvallend veel water absorberen, betekent sterk
verknippen ervan ook vrijstelling van dit
water, met kleverige en minder stevige degen tot gevolg. “Om dit probleem aan te
pakken, werd een enzymtechnologie op basis van thermofiele xylanasen ontwikkeld.
Omdat deze enkel bij hoge temperaturen
actief worden, knippen ze de arabinoxyla-
kwaliteit zou zijn. “Sommige reactieproducten van lipasen kunnen de reologische
eigenschappen van deeg verbeteren, met
goede deegsterkte en stabiliteit tot gevolg.
Ze verhogen het broodvolume en geven
een betere kruimstructuur en kruimzachtheid. Toch heerst er nog heel wat onduidelijkheid over hun rol en mogelijkheden,”
klinkt het.
Transglutaminasen
Het allerbelangrijkste bij het bakken van brood
is de vorming van een goed glutennetwerk.
nen enkel tijdens de bakfase en heeft een
bakker geen last van watervrijzetting tijdens de deegbereiding.” Het concept is geoctrooieerd, maar deze enzymen zijn nog
niet op de markt te verkrijgen.
Tevens is de afgelopen jaren duidelijk geworden dat in tarwe veel ‘inhibitoren’ aanwezig zijn die de werking van xylanases afremmen. Prof. Dr. Courtin: “Intussen hebben onderzoekers gezorgd voor xylanasen
waarvan één of twee bouwsteentjes, ‘aminozuren’, werden gewijzigd. Deze nieuwe
xylanasen zijn van die aard dat ze weinig
of niet worden geremd door de inhibitoren
in tarwe, met als gevolg dat ze tien keer
efficiënter zijn. Op laboschaal werden
sommige enzymen zelfs tachtig keer efficiënter gemaakt!” Tevens wordt intensief
onderzoek verricht naar het creëren van
(nog) efficiëntere en sterkere xylanasen,
en naar hun rol inzake broodveroudering.
Oxidasen
Het allerbelangrijkste bij het bakken van
brood is de vorming van een goed glutennetwerk. Oxidasen lijken hierbij te helpen.
“Zo zorgen glucoseoxidasen voor een drogere, stevigere deeg,” verklaart Prof. Courtin.
Lipasen
Xylanasen zorgen er onder meer voor dat deeg
soepeler wordt, het broodvolume toeneemt en
de kruimstructuur verbetert.
66
FO O D I N D U STRY-S E PTE M B E R 2010
Tot de enzymen die de belangstelling van
veel vorsers wekken, behoren alleszins de
lipasen. Deze verknippen lipiden (vetachtige stoffen), wat gunstig voor de brood-
Transglutaminasen zijn in staat om proteïnen in deeg aan elkaar te knopen. Zo ontstaat een netwerk dat de rol van gluten ten
dele kan overnemen inzake het vasthouden van CO2 in het deeg. Er wordt dan ook
geprobeerd dit enzym bij het bakken van
glutenvrije broden in te zetten.
Proteasen
Proteasen splitsen proteïnen zodat er kortere eiwitketens ontstaan. Ze hebben diverse effecten in het deeg. Zo bevorderen
ze de glutenontwikkeling, wat in een kortere kneedtijd resulteert. Ook zorgen ze
voor een verbeterde kleuring van de korst
en meer smaak/aroma in het brood. En ze
maken het deeg soepeler: dit is bijvoorbeeld gewenst bij de productie van stokbroden, waarbij een stukje deeg moet worden langgestoken.
Maar als het gluten teveel wordt afgebroken, ontstaan er ongewenste effecten, zoals te slappe en haast onverwerkbare degen, onvoldoende gashoudend vermogen
(en daardoor een te klein volume), een
grove/onregelmatige kruimstructuur en
zwakke plekken in de korst.
Nieuwe tijden, nieuwe enzymen
Bakkers vinden steeds moeilijker personeel, met als gevolg dat er een evolutie is
naar meer automatisering. ‘Remrijskasten’
kunnen daarbij helpen: ze laten toe de fermentatie van degen te controleren door ze,
bijvoorbeeld, ‘s nachts in koude omstandigheden te bewaren. Enzymen met nieuwe eigenschappen zijn nodig om deze
technologieën volledig tot hun recht te laten komen. Op de eerste plaats denken we
daarbij aan enzymen die koudetolerant
zijn. Kortom, het bakken van brood mag
dan duizenden jaren oud zijn, er is nog
steeds verbetering mogelijk. En enzymen
spelen daarbij een cruciale rol.