Bloemfunctionaliteit II
Opportuniteit en probleemstelling
Naast de intrinsieke tarwekwaliteit, bepalen ook de bewaarcondities van zowel tarwe als bloem de functionaliteit van bloem. Wijziging in bloemeigenschappen door tarwe op verschillende ogenblikken te vermalen en/of bloem langer of korter te bewaren leiden tot variaties in het verwerkingsgedrag van tarwebloem en/of hebben een weerslag op de kwaliteit van graangebaseerde eindproducten. In de industriële praktijk worden momenteel veelal additieven aangewend om de functionaliteit van bloem en bijgevolg haar kwaliteit te controleren. De aard en dosering van de additieven is echter niet altijd gerelateerd aan of afgestemd op de wijziging in bloemeigenschappen tijdens bewaring. Verder is niet geweten of deze additieven best aan versgemalen bloem of aan bewaarde bloem vlak voor de verwerking tot eindproduct toegevoegd worden.
Zowel het beheersen van bloemveroudering als rationeel gebruik van additieven om dit doel te bereiken hebben een grote industriële relevantie en dit zowel bij de aankoop, verkoop of verwerking van tarwe(bloem).
Inhoud voorgesteld onderzoek
Dit vervolgproject, Bloemfunctionaliteit II, heeft tot doel de veranderingen in bloem tijdens bewaring beter te beheersen door rationeel gebruik van additieven en sturing van proces-condities. Resultaten uit het lopende project Bloemfunctionaliteit I wijzen op de belangrijke rol van proteïnen en lipiden en enzymactiviteiten tijdens bewaring van bloem. In dit vervolgproject, Bloemfunctionaliteit II, zal dan ook de tot op heden opgedane kennis geëxploiteerd worden om de veranderingen in bloem tijdens bewaring te sturen. Enerzijds wordt het effect van additieven op de bloemveroudering bestudeerd. Zowel chemische additieven, als enzymen worden geëvalueerd en het optimale moment van toevoegen ervan wordt bepaald. Anderzijds wordt het effect van endogeen aanwezige enzymen en mineralen op bloemveroudering bestudeerd door een vergelijking te maken tussen het verouderingsproces van bloemstalen met verschillende uitmalingsgraden. Hoe hoger de uitmalingsgraad, hoe meer materiaal, en dus ook enzymen en mineralen, van de buitenste lagen van de korrel in de bloem aanwezig zijn.
Een grondige kennis van de invloed van additieven en van uitmalingsgraad op de bloemverouderings laat toe deze veranderingen beter te controleren en zo de bloemkwaliteit zo optimaal en zo constant mogelijk te houden.
Werkpakketten
n WP1 – Controle van bloemveroudering door toevoeging van additieven
n DP 1.1 – Chemische additieven
n DP 1.2 - Biochemische additieven
n WP2 – Controle van bloemveroudering door variatie van uitmalingsgraad
Verwachte resultaten en toegevoegde waarde voor bedrijven
De verworven inzichten zullen toelaten bij de verwerking van bloem met afwijkende functionaliteit (bv. verouderde bloem) toch de specifieke eindproductkwaliteit te behalen door gericht additieven toe te voegen. Grondige kennis van het effect van de additieven laat toe de dosering en de aard ervan zo optimaal mogelijk te kiezen, wat zal leiden tot een veel efficiënter gebruik van de additieven.
Het lijkt niet onwaarschijnlijk dat door kleine proceswijzigingen door te voeren en zo de uitmalingsgraad te wijzigen bloem bekomen wordt die anders veroudert. Grondige kennis van het effect van uitmalingsgraad laat toe de veroudering van bloem optimaal te sturen.
Kennis van de relatie tussen bewaarcondities, additieven (redoxagentia en enzymen) en bloemfunctionaliteit kunnen leiden tot:
- Maaltechnieken die leiden tot bloem met een voor bepaalde toepassingen optimaal verouderingsgedrag
- Behandelingsmethoden voor het remediëren en/of optimiseren van bloembewaring.
- Efficiënter gebruik van chemische additieven en/of alternatieven voor bestaande additieven
- Optimisatie van gehaltes aan exo- en endogene enzymen
- Beperken van productieverliezen
- Een analytische procedure ter voorspelling van bloemverouderingsgedrag.
Doelgroepbedrijven
De inzichten van dit project komen de hele keten van de graanverwerkende industrie (molens, industriële bakkerijen, cake-, koekjesproducten…) of delen ervan ten goede.
Projectbudget
Projectbudget: 134403.5 Euro
Personeelsbezetting: 1.25 VTE
Duur: 14 maanden
Uitvoerders
De onderzoeksmissie van het Laboratorium voor Levensmiddelenchemie en –biochemie van de K.U. Leuven (LMCB, http://www.biw.kuleuven.be/lmt/labolmc/labolmc.htm) bestaat er in basisinzicht te genereren in verband met graanconstituenten zoals zetmeel, niet-zetmeelpolysachariden, lipiden, reserveproteïnen en relevante fysiologische proteïnen. Daarnaast is het een expliciet doel deze basiskennis toe te passen in graangebaseerde biotechnologische processen om procesparameters te optimiseren, en de kwaliteit en gezondheidsbevorderende effecten van verschillende producten (brood, koekjes, cakes,…) te verbeteren.
Dit project past volledig binnen zowel het basis- als het toegepaste luik van de missie.
Het voorgestelde project kan terugvallen op de aan het Laboratorium beschikbare expertise en infrastructuur op vlak van structurele en functionele karakterisering van de bloemconstituenten en het gebruik van enzymen en redoxagentia als middel om via doelgerichte wijzigingen in bloemconstituenten inzicht te verwerven in hun functionaliteit in graan-gebaseerde biotechnologische processen. Relevante onderzoeken in deze context zijn de FWO-projecten ‘Invloed van amylolytische enzymen en inhibitoren ervan op broodveroudering en broodhardheid (2004-2007)’ en ‘Verhoogd inzicht in de enzymatische hydrolyse van amylose, amylose-lipidecomplexen en amylopectine (2007-2010)’ en de IWT- projecten ‘De rol van de proteïnematrix tijdens broodveroudering (2003-2007)’, ’Relatie tussen ultrastructuur en kwaliteit van pasta: een moleculaire, micro- en macroscopische benadering (2005-2010). Relevant in deze context zijn ook drie afgelopen Flanders’ Food projecten: ‘Rol van tarwebloemconstituenten, suiker en vet in koekjessystemen’ (2006-2009), ‘Rol van tarwebloemconstituenten, suiker en vet in quatre quart cakesystemen (2006-2009)’ en ‘Evaluatie van de bloemfunctionaliteit voor graangebaseerde toepassingen’ (2007-2009), en –uiteraard- ook het huidige project Bloemfunctionaliteit.
Het LMCB heeft bovendien nauwe contacten met internationaal gerenommeerde experts in het domein. Zo is expertise beschikbaar bij R&R Research Services (dr. R. Carl Hoseney) en bij Food Polymer Science Consultancy (drs. Louise Slade & Harry Levine). In eerdere Flanders’ FOOD projecten werd reeds van de kennis van beiden groepen gebruik gemaakt via consultancy sessies.
De onderzoekseenheid maakt deel uit van meerdere grote netwerken. Zo is LMCB lid van LFoRCe (Leuven Food Science and Nutrition Research Centre, www.LFoRCe.kuleuven.be), dat de onderzoeks- en valorisatieactiviteiten van de KU Leuven inzake levensmiddelentechnologie, de relatie tussen voeding en gezondheid en de maatschappelijke aspecten in verband met voeding samenbrengt. Ook in het Methusalem-programma ‘Food for the Future’ (www.kuleuven.be/research/keydomains/methusalem/index.html) van de KU Leuven is het aanreiken van innovatieve en wetenschappelijk onderbouwde concepten voor onder meer de optimalisatie van graangebaseerde processen een centraal thema. De onderzoeksgroep is reeds sinds de oprichting van Flanders’ Food actief als kennisinstelling binnen verschillende projecten (vet-, suiker- en zoutreductie, fysico-chemische houdbaarheid, bloemfunctionaliteit). Daarnaast onderhoudt LMCB goede contacten met verscheidene andere afdelingen binnen de KU Leuven (o.a. de afdeling mechanische materiaalkunde, de afdeling mechatronica, biostatistiek en sensoren, de afdeling moleculaire en nanomaterialen…).
