Water is vaak een van de belangrijkste bestanddelen van levensmiddelen. Bijgevolg heeft de fysische toestand van water, of veranderingen daarvan, een belangrijke weerslag op de structuur en textuur van die levensmiddelen. Vooral in diepgevroren levensmiddelen kan dit een probleem zijn. Tijdens het invriezen, een proces waarin ijskristallen zich vormen uit onderkoeld water, gebeurt eerst een kiemvorming (nucleatie), gevolgd door een ijs-herkristallisatie. De grootteverdeling van de ijskristallen die tijdens de herkristallisatie gevormd worden, heeft een grote impact op de textuur van bevroren levensmiddelen. In roomijs bijvoorbeeld, dragen ijskristallen in de range van 15-20 µm bij tot een aangename, gladde textuur. Ijskristallen die groter zijn dan 40 µm geven roomijs een ongewenste grove en zanderige textuur. Temperatuursschommelingen in bevroren levensmiddelen bevorderen kristalgroei. Kristalgroei is laag bij lage temperaturen, vooral bij temperaturen die beneden de glastransitietemperatuur liggen. Voor roomijs ligt de glastransitietemperatuur typisch bij -30 tot -40°C (de samenstelling van het ijs speelt hierin een rol). Boven deze temperatuur leidt de moleculaire mobiliteit van water tot een snellere groei van ijskristallen. Typisch ligt de bewaartemperatuur van roomijs boven -20°C en schommelt de temperatuur (door bv. automatische ontvriescycli). Deze omstandigheden bevorderen de groei van de kristallen, waardoor de kwaliteit van het product achteruitgaat. |
Gelatine hydrolysaten
Onderzoekers van de universiteit van Winsconson gingen de effecten van diverse gelatine hydrolysaten na op de vorming van ijskristallen in roomijs. Ze stelden vast dat een aantal hydrolysaatfracties de ijskristalgroei efficiënt konden remmen.
Experimenten en resultaten
Gelatine werd enzymatisch ‘geknipt’ (i.e. gehydrolyseerd) met papaïne. De zo ontstane gelatinefragmenten (hydrolysaten) werden op basis van grootte gescheiden verzameld. Zo ontstaan fracties waarin gelatinefragmenten met een vergelijkbare grootte verzameld zijn.
Het effect van diverse gelatinefracties op de groei van ijskristallen (in roomijs) werd geëvalueerd. Het roomijs werd hiertoe onderworpen aan temperatuurscycli (van -14°C tot -12°C, 3 cycli per minuut).
De fracties met peptiden met een gemiddeld moleculair gewicht van 2000-5000 Da (Dalton: atomaire massa-eenheid) konden de kristalgroei het efficiënts belemmeren. Fracties met peptiden die groter waren dan 7000 Da remden de kristalgroei niet.
De condities waarbij het gelatine geknipt werd (pH, temperatuur, tijd, hoeveelheid enzyme) beïnvloedden de grootte van de fragmenten.
Er werd een aanzet gegeven voor een werkingsmechanisme van de kristalgroei-inhibitie. Het is mogelijk dat de werking van de gelatinehydrolysaten vergelijkbaar is met ‘antivries’proteïnen (zie ook ISPs).
bron: Damodaran Srinivasan (2007). Inhibition of Ice Crystal Growth in Ice Cream Mix by Gelatin Hydrolysate. J. Agric. Food Chem., 55 (26).
Ijs Structurerende proteïnen (Ice structuring proteins - ISPs)
Ijs Structurerende proteïnen komen van nature voor in diverse levende organismen, zoals vissen, planten en insecten. De ISPs beschermen deze organismen in koude omstandigheden tegen weefselschade. Ze doen dit door te temperatuur voor ijskristalgroei te verlagen en door de vorm en grootte van de ijskristallen te beïnvloeden.
Wanneer ISPs gebruikt worden in de productie van bevroren producten ondersteunen ze de vorming van een grote hoeveelheid kleine kristallen, daar waar men traditioneel eerder een beperkter aantal grotere kristallen vindt. Deze kleine kristallen bevorderen de sensorische eigenschappen (romig, glad) van de levensmiddelen. Door hun eigenschappen maken ze het ook mogelijk om producten met bv een verlaagd vetgehalte te produceren waarbij de sensorische eigenschappen behouden worden.
Unilever ontwikkelde een procedure om ISPs te produceren via gisten. Ze dienden een novel food applicatie in voor het gebruik van deze ISPs in roomijs en aanverwanten. Deze aanvraag werd ter goedgekeuring door het Verenigd Koninkrijk voorgedragen aan andere EU-lidstaten.
bron: www.unilever.com
Andere
Daarnaast worden door diverse ingrediëntenleveranciers andere oplossingen ‘ter controle van ijskristalvorming’ aangebracht, waaronder:
- Grinsted Ice Pro stabilizer - Danisco (persmededeling , presentatie )
- Sherex Enlite – Kerry bio- science
- Gelstar - FMC Biopolymer