FLANDERS' FOOD RADAR

Fysicochemische eigenschappen van hydrothermaal behandelde zetmelen en zetmeelcombinaties: alternatieven voor chemische modificatie?

Omdat de functionele eigenschappen van natieve zetmelen vaak ontoereikend zijn om aan de proces- en producteisen van de industrie te voldoen, wordt vaak chemisch gemodificeerd zetmeel gebruikt. Deze term wordt echter negatief ervaren door de consument. De industrie is dus op zoek naar een “clean-label” alternatief voor dit chemisch gemodificeerd zetmeel.

Zetmelen van verschillende botanische oorsprong

De fysicochemische en functionele eigenschappen van natieve zetmelen zijn in grote mate afhankelijk van hun botanische oorsprong. Tarwe- en aardappelzetmeel hebben een lagere verstijfselingstemperatuur dan cassave-, maïs- en rijstzetmeel. De verstijfselingsenthalpie van aardappel- en cassavezetmeel is groter dan de verstijfselingsenthalpie van graanzetmelen. Aardappel- en cassavezetmeel hebben ook een hoger zwelvermogen en een hogere viscositeitsontwikkeling dan graanzetmelen. Alle natieve zetmelen hebben een slechte zuur-, hitte- en shearstabiliteit. Ook de vriesdooi-stabiliteit is voor de meeste natieve zetmelen slecht.

Chemische modificatie

Omdat de eigenschappen van natieve zetmelen vaak niet voldoende zijn om aan de proces- en producteisen van de industrie te voldoen, wordt vaak chemische gemodificeerd zetmeel gebruikt in voedingstoepassingen. Door verknoping van zetmeelketens wordt de zuur-, hitte- en shearstabiliteit verbeterd, terwijl substitutie met een omvangrijke groep op de zetmeelketens (bv. een acetyl- of hydroxypropylgroep) retrogradatie verhindert. De consument van vandaag ervaart de term ‘chemische modificatie’ echter als negatief. Het gebruik van gemodificeerd zetmeel moet vermeld worden op het etiket van producten die het als additief bevatten. Daarom is het voor de industrie interessant om op zoek te gaan naar meer natuurlijke alternatieven om de eigenschappen van zetmelen te wijzigen.

Natuurlijke alternatieven om zetmeeleigenschappen te wijzigen

Hydrothermale behandelingen

De eigenschappen van natieve zetmelen kunnen gewijzigd worden via tempering of droge hittebehandeling. Tempering gebeurt typisch in overmaat water (>67%) en bij een relatief lage temperatuur (40-60 °C), terwijl droge hittebehandeling gebeurt bij een laag vochtgehalte (<30%) en een hoge temperatuur (90-120 °C). Beide behandelingen zorgden voor verhoogde interacties tussen de zetmeelketens in de granules en veranderden de verstijfselings- en gelvormende eigenschappen van de zetmelen. Het effect van de behandelingen was het grootst voor aardappelzetmeel. Het zwelvermogen van aardappelzetmeel werd door een droge hittebehandeling sterk gereduceerd en een verbeterde hittestabiliteit werd bekomen.

Zetmeelmengsels

Ook de eigenschappen van mengsels van natieve en/of hydrothermaal behandelde zetmelen werden bestudeerd. Wanneer twee zetmelen gemengd worden, kan het ene zetmeel het gedrag van het andere zetmeel beïnvloeden waardoor de eigenschappen van het mengsel anders dan verwacht zijn. Waterabsorptie, verstijfseling en zwellen gebeurde anders dan verwacht in mengsels van aardappelzetmeel met rijst-, waxy rijst- of waxy maïszetmeel door competitie voor water tussen de zetmelen. Het verschil in granulegrootte droeg waarschijnlijk bij tot een oneven distributie van het aanwezige water. De onderzochte mengsels vertoonden ook een betere hittestabiliteit en bereikten een hogere eindviscositeit dan wat op basis van de individuele zetmelen verwacht werd. Mogelijk speelden zowel verhoogde interacties tussen uitgeloogd materiaal van beide zetmelen als een grotere rigiditeit van de aardappelzetmeelgranules door onvolledige zwelling een rol bij de ontwikkeling van de eindviscositeit.

Samengevat kunnen zetmeeleigenschappen tot op een bepaalde hoogte verbeterd worden door een hydrothermale behandeling toe te passen of door zetmelen te combineren. De gunstige eigenschappen van chemisch gemodificeerde zetmelen werden echter (nog) niet geëvenaard.

Meer informatie

Project 'Combistarch'

Laboratorium voor levensmiddelenchemie en –biochemie; K.U.Leuven

Nuttige links