Toon alle artikels

Polariteit van verdikkingsmiddelen beïnvloedt aromavrijgave

Gepubliceerd op 24 februari 2011

Textuur heeft een invloed op de aromavrijgave van een product, en dus de smaakbeleving ervan. Maar ook de polariteit van de ingrediënten en additieven kan de smaakbeleving beïnvloeden.

De mate waarin aromacomponenten worden vrijgegeven uit een voedingsmiddel is bepalend voor de perceptie ervan. Het bepaalt namelijk hoeveel aromadeeltjes tot bij de receptoren in de neus raken, en hoe sterk het aroma lijkt. Deze vrijgave wordt bepaald door de partitiecoëfficiënt tussen de gasfase (lucht) en de voedingsmatrix, anders gezegd, het evenwicht tussen moleculen in de lucht en in de voedingsmatrix. De samenstelling van de voedingsmatrix is hierbij van cruciaal belang. Naast vetten spelen koolhydraten, zoals suikers en verdikkingsmiddelen, hierin de belangrijkste rol. Koolhydraten en aromacomponenten kunnen op verschillende manieren interageren, zowel door fysische als door chemische eigenschappen (zie kader). Kennis over deze verschillende interacties speelt een belangrijke rol bij productontwikkeling, en zeker in het kader van suiker- en vetreductie, aangezien koolhydraatgebaseerde additieven maar al te vaak worden gebruikt om de textuur van caloriegereduceerde producten te verbeteren. Het gebruik hiervan heeft echter ook een weerslag op het aroma van het product. 

Een effectieve binding van aromacomponenten met componenten uit de voedingsmatrix kan op verschillende manieren.

  • Covalente binding: irreversibele chemische binding
  • Waterstofbinding: reversibele binding door de vorming van waterstofbruggen
  • Hydrofobe binding: zwakke reversibele binding zoals Van der Waals bindingen
  • Fysische binding: Door de vorming van inclusies

Daarnaast zijn ook fysische eigenschappen verantwoordelijk voor vrijstelling van aromacomponenten uit de bulk.

  • Partitie: Het evenwicht tussen de moleculen in de gasfase en de moleculen in de matrix
  • Sterische eigenschappen: Deze bepalen de mate waarin moleculen kunnen diffunderen doorheen de matrix naar de oppervlakte.


De types van interacties die plaats vinden tussen de aromadeeltjes en de koolhydraten zijn afhankelijk van het type aroma en koolhydraat. Het effect van de eigenschappen van de aromacomponent in een koolhydraat(+water) matrix zijn beschreven in het kader onderaan.

Aan koolhydraatzijde spelen zowel het effect van ketenlengte, hydrofobiciteit en chemische groepen een rol, maar ook de tertiaire structuur. Bij gommen zal vooral de polariteit bepalend zijn, bij suikers en zetmelen spelen andere effecten.

Xanthaangom

Xanthaan, dat een eerder apolaire molecule is, zal in water een soort hydrofobe regio’s vormen. Aromamoleculen die eveneens apolair zijn, zoals limoneen, zullen aangetrokken worden tot deze apolaire regio’s en daar vast komen te zitten, zodat zij niet meer waarneembaar zijn in de gasfase.

Carrageenaan

Carragenaan heeft vrijwel geen invloed op de interacties tussen de aromamoleculen (hydrofobe en hydrofiele) en het water.

Pectine

Bij pectine zullen door de vorming van positief geladen zones aan het oppervlak de interacties tussen aroma en matrix wel wijzigen.

Monosacchariden en disacchariden

Het belangrijkste effect van mono- en disacchariden is het ‘uitzouten’. Doordat de suikers oplossen in water zal de hoeveelheid vrij water dat beschikbaar is voor het oplossen van polaire aromamoleculen dalen. Het evenwicht tussen de aromamoleculen in de water- en de gasfase zal zich opnieuw instellen en meer aromamoleculen zullen naar de gasfase gaan.

Zetmelen

Het effect van zetmelen ligt voornamelijk in het feit dat zij complexen en inclusies vormen met de aromacomponenten. De mate waarin is afhankelijk van de amylose/amylopectine verhouding en de tertiaire structuur. Zetmelen van het A-type, zoals maïszetmeel vormen compacte structuren waarin weinig water te vinden is, en dus ook weinig aromamoleculen in vast komen te zitten. Zetmelen van het B-type, zoals aardappelzetmeel hebben een meer open structuur met een gehydreerde kern. Samen met het water komen ook de aromacomponenten in de kern vast te zitten. Zetmelen van het B-type zullen dus de aromavrijgave uit het product verlagen.

Dextrines

Dextrines vormen waterstofbindingen met het water, waardoor er competitie optreedt met aromamoleculen, en meer aromamoleculen worden vrijgegeven. 

  • Effect van moleculair gewicht: Componenten met een laag moleculair gewicht vertonen een hogere vluchtigheid in een koolhydraatmatrix dan componenten met een hoog moleculair gewicht.
  • Effect van ketenlengte: Componenten met kortere ketens kunnen makkelijker ontsnappen uit de matrix en vertonen dus een hogere vluchtigheid dan molecules met langere ketens.
  • Chemische groep: Deze bepaalt de chemische bindingen tussen aromacomponenten en koolhydraatmatrix. Aldehyden vertonen hierbij algemeen een hogere vluchtigheid dan ketonen, en ketonen vertonen een hogere vluchtigheid dan alcoholen. Alcoholen binden dus het best aan de matrix.
  • Hydrofobiciteit: Polaire (hydrofiele) componenten (bijvoorbeeld trans-2-hexanoaat) vertonen een hogere vluchtigheid dan apolaire (hydrofobe) componenten (bijvoorbeeld limoneen) doordat zij beter oplossen in water en zo makkelijker kunnen diffunderen doorheen de matrix.

 
Bronnen

  • Retention-release equilibrum of aroma compounds in polysaccharide gels: study by quantitative structure-activity/property relationship approach (2010) Tromelin A, Merabtine Y & Andriot I. Flavour & Fragrance Journal, 25(6):431-442.
  • Quantitative structure-property relationships approach of aroma compounds behavior in polysaccharide gels () Tromelin A, Merabtine Y, Andriot I, Lubbers S & Guichard E. Expression of Multidisciplinary Flavour Science
  • Factors affecting retention and release of flavour compounds in food carbohydrates (2010) Naknean P & Meenune M. International Food Research Journal, 17:23-34.
  • Polar charges may play important role in aroma release. FoodNavigator, 14/01/2011.