In de komende decennia zal de stijging van de mondiale temperaturen als gevolg van klimaatverandering kan de productie van tarwe belemmeren in veel gematigde streken waar het gewas tegenwoordig wordt verbouwd. De grondstof voor brood, een van 's werelds meest geconsumeerde voedingsmiddelen, kan daardoor schaarser en duurder worden.

Cassavemeel zou tarwebloem in brood gedeeltelijk kunnen vervangen, vooral in Afrika en Latijns-Amerika, maar de bakeigenschappen zijn slecht in vergelijking met die van tarwebloem, volgens experts.

Om deze beperking te overwinnen, in recente jaren, een onderzoeksgroep voerde een reeks onderzoeken uit om enzymen te gebruiken om de bakeigenschappen van maniokmeel bij het bakken van brood te verbeteren. "Cassavemeel bevat meer zetmeel en minder eiwit, inclusief gluten. Ook, het absorbeert meer water. Al deze factoren verklaren waarschijnlijk de relatief slechte bakeigenschappen, " legt hoofdonderzoeker Leif Horsfeld Skibsted uit, een professor in de Food Science Department van de Universiteit van Kopenhagen.

Tijdens een evenement in augustus op het hoofdkantoor van FAPESP waar de resultaten van de samenwerking met Deense agentschappen werden gevierd, Skibsted presenteerde enkele resultaten van de onderzoeken die zijn uitgevoerd met collega's van de Universiteit van Aarhus en de Deense bedrijven Easy Foods en Novozymes. "Het doel van het project was om uit te zoeken of cassavemeel kan worden gebruikt voor de duurzame productie van brood, " hij zei.

De onderzoekers begonnen met een schatting te maken van de mate waarin cassavemeel tarwebloem zou kunnen vervangen in de samenstelling van een brood zonder de sensorische eigenschappen zoals textuur, aroma, smaak en kleur in vergelijking met brood dat alleen met tarwebloem is gemaakt.

De resultaten van de analyse, gedetailleerd in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift LWT - Voedselwetenschap en -technologie , aangegeven dat, afhankelijk van het type, cassavemeel zou tussen de 20 en 30 procent van het tarwemeel kunnen vervangen dat normaal gesproken wordt gebruikt om brood te maken zonder de sensorische eigenschappen significant te veranderen en zonder het rijsproces dat het deeg doet rijzen, aan te tasten.

"Boven de 30 procent grens, het uiterlijk, textuur en smaak van brood gemaakt met een mengsel van tarwe- en cassavemeel beginnen verschillen te vertonen in vergelijking met brood gemaakt met alleen tarwebloem, ' zei Skibted.

Enzymatische verbetering

Echter, cassavemeel had wel invloed op eigenschappen van het deeg zoals viscositeit en retrogradatie (kristallisatie van zetmeelmoleculen) na afkoeling, die beide toenamen in vergelijking met alleen tarwe. Volgens Skibted, dit kan te wijten zijn aan een gebrek aan gluten, verschillen in samenstelling van de zetmeelfractie in cassavemeel ten opzichte van tarwebloem, en beperkte activiteit van het enzym amylase in maniokmeel.

Om te zien of deze nadelige effecten van cassavemeel kunnen worden afgezwakt, de onderzoekers testten of de enzymen die tegenwoordig door de industrie worden gebruikt, de sensorische eigenschappen zouden verbeteren en de structurele kenmerken van brood gemaakt met tot 30 procent cassavemeel zouden veranderen. Bakenzymen worden door broodmakers gebruikt om het volume te vergroten, korstkleur en versheid, onder andere kwaliteiten, maar was tot dusver alleen in tarwedeeg getest.

Door het fragmenteren van polysachariden zoals zetmeel, alfa-amylase verhoogt het broodvolume met dezelfde hoeveelheid ingrediënten en verrijkt de kleur van het brood. Amylase breekt ook zetmeel af in korte dextrineketens (koolhydraat met een laag moleculair gewicht) om de werking van gist te katalyseren.

Xylanase verhoogt het broodvolume door de oplosbaarheid van hemicellulose (een ander polysacharide) in water te verbeteren. Het helpt water en deeg te binden om het volume te vergroten en een fijnere, meer uniforme kruimelstructuur, Skibted uitgelegd. "Ons doel was om verschillende enzymen te testen om te proberen de beste oplossing te vinden voor de productie van brood met cassave en tarwe, " hij zei.

In hun eerste studie de onderzoekers testten de effecten van schimmel en maltogene alfa-amylase, xylanase, lipase, laccase (polyfenoloxidase) en glucose-oxidase in brood gemaakt met tarwe en 30 procent zuur cassavezetmeel, die, zonder enzymen, geeft minder volume weer, een grovere textuur en kleinere kruimelporiën.

De resultaten van de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Europees voedselonderzoek en -technologie , toonde aan dat glucose-oxidase geen effect had op de broodkwaliteit, terwijl alfa-amylase duidelijk de sensorische kenmerken en fysieke structuur verbeterde. Lipase verhoogde het broodvolume door te zorgen voor een betere retentie van kooldioxidegas in het deeg, en laccase maakte het brood zachter.

De beste resultaten, echter, werden verkregen met behulp van xylanase. "Dit enzym verbeterde de structuur en textuur van het brood door het deeg kneedbaarder te maken, " zei Skibted. In een later onderzoek, ook gepubliceerd in Europees voedselonderzoek en -technologie , de onderzoekers evalueerden de individuele en gecombineerde effecten van de toevoeging van water met xylanase en water met laccase op de kwaliteit van brood gemaakt met 70 procent tarwebloem en 30 procent cassavemeel. Hun analyse toonde aan dat een toename van toegevoegd water in combinatie met xylanase resulteerde in een brood met meer volume. "Het brood was ook zachter en de structuur uniformer, ' zei Skibted.

In een andere studie gepubliceerd in hetzelfde tijdschrift, de onderzoekers gingen na of de componenten van tarwebloem enzymen konden activeren om de eigenschappen van brood te versterken, waarin cassavemeel een deel van het tarwemeel verving. Ze ontdekten dat een onbekend hittebestendig element in tarwe de activiteit van xylanase verhoogde.

"Deze bevinding opent het perspectief om enzymen rationeler te gebruiken om de broodkwaliteit te verbeteren, vooral wanneer een combinatie van zetmeelbronnen wordt gebruikt, zoals in het geval van mengsels van tarwe- en cassavemeel, ' zei Skibted.