Het vloeigedrag van meergranendeeg - Het verkennen van de reologie van brooddeeg op basis van mengsels van tarwe- (Triticum aestivum L.) en roggebloem (Secale cereale L.)

Dit PhD onderzoek duikt dieper in de complexe wereld van meergranendeegreologie, met name de reologie van gemengd tarwebloem-roggebloemdeeg.

Gedurende de broodbereiding van tarwebloem (TB) speelt het glutennetwerk een onontbeerlijke rol voor de finale broodkwaliteit. Het 3D netwerk voorziet tarwedeeg van de nodige visco-elastische eigenschappen voor de productie van volumineuze broden met een uniforme kruimstructuur. Recente veranderingen in het interessegebied van consumenten richting meer voedzaam voedsel heeft de populariteit van niet-tarwe granen doen toenemen. Echter, deeg dat wordt bereid van deze alternatieve granen bezit, in tegenstelling tot tarwedeeg, niet dezelfde mogelijkheden om een sterk glutennetwerk op te bouwen, en heeft zodoende andere reologische eigenschappen. Bijgevolg, ten einde brooddeeg te bekomen met de nodige reologische eigenschappen om broden te produceren van hoge kwaliteit en die aan de marktvraag voldoen, is een uitgebreide kennis nodig van de reologische eigenschappen van meergranenbrooddeeg en diens bestanddelen.

Een mogelijke strategie voor de productie van kwaliteitsvol en voedzaam brood is het mengen van TB en een niet-TB. Voor het laatst genoemde werd roggebloem (RB) gekozen in dit PhD onderzoek. Een uitgebreide studie van de reologische eigenschappen van gemengd TB - RB deeg werd uitgevoerd. Terwijl lineaire dynamische metingen veelvuldig worden gebruikt voor het onderzoeken van deegreologie, waren het voornamelijk de uni-axiale extensionele metingen die veel potentieel vertoonden. Het blijkt dat componenten van RB een onmiskenbare rol spelen in de reologie van TB – RB degen degen. De hypothese werd vooropgesteld dat voornamelijk arabinoxylan (AX) en eiwitten een belangrijke rol spelen in de reologie van gemengd TB-RB deeg.

De impact van AX op deegreologie werd onderzocht aan de hand van enzymen: xylanase van Aspergillus aculeatus en Bacillus subtilis werden hiertoe voor gebruikt. Gas chromatografie werd gebruikt om de AX populatie te karakteriseren. De rol van eiwitten in deegreologie van gemengd TB – RB werd onder de loep genomen aan de hand van redoxreagentia. Kaliumiodaat, een sterk oxidans, werd gebruikt om het aantal disulfide (SS) bindingen in deeg te verhogen. L-cysteïne, een vaak voorkomend reductans in de broodindustrie, deed het aantal SS-bindingen dalen. High-performance liquid chromatography (HPLC) en bepaling van het gehalte aan vrije sulfhydrylgroepen werd gebruikt om de eiwitfracties te karakteriseren en het effect van de redoxreagentia na te gaan. De impact van AX en eiwitten op deegreologie werd bestudeerd aan de hand van uni-axiale extensionele metingen en kleine-amplitude oscillatorische afschuifmetingen.

Als laatste werd het gebruikt van constitutieve vergelijkingen voor het modelleren van extensionele deegreologie bestudeerd. Deeg is een complex materiaal met meerdere lengte- en tijdschalen, hetgeen meestal een aanzienlijk aantal parameters vereist om het reologisch gedrag te beschrijven aan de hand van de klassieke mechanische modellen. In dit PhD onderzoek werd de voorkeur gegeven aan het gebruik van een Fractional K-BKZ framework om deegreologie te modelleren met een beperkt aantal parameters. Dit model combineert de input van het lineaire Fractional Maxwell model met een damping functie in het niet-lineaire K-BKZ framework. Voor het eerst werd de damping functie bepaald aan de hand van spanningsrelaxatie metingen in extensie.

Reologie is een krachtig middel om brooddeeg te onderzoeken, en kan worden gebruikt in de ontwikkeling van kwaliteitsvolle meergranenbroden. In dit PhD onderzoek werd de focus gelegd op een beperkt aantal bestanddelen in gemengde TB – RB degen, maar de gebruikte methodologie en technieken kunnen worden doorgetrokken naar andere types bestanddelen (zetmeel, β-glucanen, eiwitten ander dan tarwegluten en rogge secalinen, etc.) of meergranensystemen. Het Fractional K-BKZ framework, dat nu in staat is om nauwkeurig het uni-axiaal extensioneel gedrag van deeg te modelleren, is een volgende stap in de richting van een verbeterde controle van het broodbakproces.