Gmodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

C.V.I. ยง 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

2

HULPSTOFFEN

2.11 Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

Auteur : F.A.R. Krol

december 1998

blad 1 van 8

C.V.I. ยง 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

I NHOUDS OPGAV E

1

INLEIDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2

METHODEN OM ZETMEEL TE MODIFICEREN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3

TOEPASSINGEN VAN GEMODIFICEERD ZETMEEL . . . . . . . . . . . . . . 5

4

DE ROL VAN GEMODIFICEERD ZETMEEL IN DE VLEESW ARENBEREIDING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5

LITERATUUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

blad 2 van 8

C.V.I. § 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

1

INLEIDING

In veel toepassingen of productieprocessen geeft het gebruik van een natief zetmeel niet altijd het gewenste resultaat gezien de strengere eisen die de moderne voedingsmiddelenindustrie aan deze zetmelen stelt. Het consumptiepatroon en de wensen van de consument zijn aan verandering onderhevig en dit is mede een reden waarom natieve zetmelen niet altijd meer volstaan. Modificatie van een natief zetmeel wordt dan ook uitgevoerd om het zetmeel de eigenschappen te geven die in deze gevallen gewenst zijn.

Zetmeel wordt onder andere bij de bereiding van voedingsmiddelen hoofdzakelijk toegepast om verdikking, binding, gelering, verkleving of filmvorming te bewerkstelligen. De diverse methoden waarmee een natief zetmeel kan worden gemodificeerd hebben tot doel om één of meerdere van de volgende eigenschappen te beïnvloeden: C De verstijfselingstemperatuur van het zetmeel; C De relatie tussen de vaste stofconcentratie en de viscositeit; C De zwellingskarakteristiek en het viscositeitsgedrag bij verhitting; C De bestendigheid tegen de invloed van zuur, hitte en mechanische krachten (shear); C De mate van retrogradatie (retrogradatie is een verschijnsel waarin verstijfselde zetmeelmoleculen terugkeren naar een geordende structuur tengevolge waarvan vochtuitdrijving kan optreden); C De ionbezetting, waardoor het verstijfselingsgedrag bij verhitting van een zetmeelsuspensie wordt beïnvloed; C Het hydrofiele karakter.

Met de intrede van gemodificeerde zetmelen is het gebruik van zetmeel verder toegenomen, zowel binnen de voedingsmiddelenindustrie als daarbuiten. De huidige wetgeving staat het gebruik van gemodificeerd zetmeel in vleesproducten toe. In dit hoofdstuk worden de eigenschappen van gemodificeerd zetmeel (zetmeelderivaten, gemodificeerd voedingszetmeel) toegelicht en wordt ingegaan op de gebruiksmogelijkheden voor de vleeswarenindustrie.

2

METHODEN OM ZETMEEL TE MODIFICEREN

De modificatie van natief zetmeel is mogelijk met behulp van fysische, biochemische en chemische methoden, waarbij ook combinaties van deze methoden mogelijk zijn. De specifieke samenstelling en de eigenschappen van de verschillende natieve zetmelen, zoals die zijn behandeld in het hoofdstuk 2.5 "Meel" in de vleeswarenindustrie, blijven ook na het toepassen van dergelijke modificatie-methoden in meer of mindere mate behouden.

De belangrijkste industriële productiemethoden voor het modificeren van zetmeel zijn de volgende: C Reacties aan droog of licht bevochtigde zetmeel; C Reacties in een waterige suspensie van niet verstijfseld zetmeel; C Reacties in verstijfselde zetmeeloplossingen.

In tabel 1 is uiteengezet welk type zetmelen met dergelijke reacties worden verkregen met vermelding van hun eigenschappen.

Verderop wordt verder ingegaan op de diverse modificaties, de chemicaliën die daarbij gebruikt worden en de specifieke eigenschappen die worden verkregen.

blad 3 van 8

C.V.I. § 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

Tabel 1

Modificatie-typen, productiemethoden en eigenschappen van zetmeel

kenmerk gemodificeerd zetmeel voorverstijfseld zetmeel

laag-visceus zetmeel

verknoopt zetmeel

productiemethode - walsdrogen - extrusie - sproeidrogen onder verstijfselingscondities - thermisch en zuur behandelen in droog milieu - zure hydrolyse of oxidatie van zetmeel in suspensie - enzymatische hydrolyse van verstijfseld zetmeel verknopen met behulp van chemicaliën van zetmeel in suspensie

gestabiliseerd zetmeel

veresteren en veretheren

combinatie van voorgaande modificaties zetmeelsuikers

diverse combinaties van vermelde productiemethoden enzymatische hydrolyse

veranderde eigenschappen koud water oplosbaarheid

verlaagde viscositeit; verbeterde stabiliteit van de viscositeit veranderde kookkarakteristiek; verbeterde bestendigheid tegen zuren, hitte en shear verbeterde stabiliteit van de viscositeit diverse veranderde eigenschappen verkrijgen van zoetkracht; vulmiddel

Voorverstijfseld zetmeel Voorverstijfselde zetmelen (in het engels ‘cold swelling’) worden gebruikt als een zetmeel in onverhitte, vloeibare eindproducten toch een viscositeitstoename moet geven.

Ze worden geproduceerd door middel van, met stoom verhitte, walsdrogers waarbij het zetmeel al dan niet in verstijfselde vorm op de wals wordt gebracht. Het zo ontstane zetmeelproduct hoeft door de eindgebruiker niet meer verhit te worden wat een voordeel oplevert. De producten worden dan ook toegepast in gemaksvoeding, zoals instant soep of pudding, en verder producten voor kleefstoffen, papierbereiding en boorspoelingen.

Voorverstijfseld zetmeel kan geproduceerd worden op basis van elk natief of gemodificeerd zetmeel. Graanzetmelen als maïs en tarwe zij n hierbij iets minder geschikt.

Doordat de korrelstructuur verloren is gegaan als gevolg van de voorverstijfseling, kunnen aanwezige onverzadigde vetten, door oxidatie, een ranzige geur geven.

Laag-visceus zetmeel Dit type zetmeel ondergaat een modificatie waarbij natief zetmeel gedeeltelijk wordt afgebroken. Chemisch gezien worden glycoside verbindingen in zetmeel verbroken met als gevolg dat de viscositeit na opkoken sterk wordt verlaagd. De modificatie maakt het mogelijk om zetmelen bij veel hogere droge stofconcentraties, tot wel 65 gew-% te verwerken. In de papierindustrie heeft dit bijvoorbeeld grote voordelen omdat bij het aanbrengen van een zetmeelcoating op papier minder energie nodig is voor de verstijfseling en deze aangebrachte coating sneller droogt.

Er zijn meerdere methoden om viscositeitsverlaging van zetmeel te verkrijgen. Een hittebehandeling van droog of licht bevochtigd zetmeel, al of niet bij verlaagde pH levert een product op dat bekend staat onder de verzamelnaam dextrines, niet te verwarren met maltodextrines, welke door enzymatische hydrolyse van zetmeel worden verkregen.

Afhankelijk van de aangelegde condities (vochtgehalte, temperatuur en pH) treedt hydrolyse en in sommige gevallen polymerisatie op van zetmeelketens. Dit levert een groot aantal dextrineproducten op welke onder andere verschillen in viscositeit en stabiliteit.

blad 4 van 8

C.V.I. § 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

Een andere methode is de zure modificatie van zetmeel in een waterige suspensie waarbij door het toevoegen van zoutzuur de zetmeelketens tot kleinere (lineaire) fragmenten worden gehydrolyseerd (zuur-gemodificeerd). Een belangrijke eigenschap die wordt verkregen is de neiging van een zetmeelsuspensie om na verhitting en afkoeling een gel te vormen.

Oxidatie van zetmeel wordt uitgevoerd met oxiderende reagentia (bijvoorbeeld natriumhypochloride, kaliumpersulfaat, waterstofperoxide). Sinds 1930 wordt geoxideerd zetmeel industrieel geproduceerd en oxidatie met hypochloride is hierbij een veel gebruikte techniek. Afhankelijk van het gebruikte reagens worden, naast het verbreken van zetmeelmoleculen, ook carboxylgroepen ingebouwd. Deze geven een verminderde retrogradatie van aanwezig amylose. Daarnaast hebben geoxideerde zetmelen een lage verstijfselingstemperatuur, een snellere verstijfseling en een lagere viscositeit, en vormen ze heldere zetmeelstijfsels.

Verknoopt zetmeel Verknopingsreacties als ook de hierna behandelde stabilisatiereacties, worden uitgevoerd in een waterige suspensie waarbij zodanige condities zijn aangelegd dat zetmeelkorrels niet zwellen en daarmee hun zetmeelkarakter niet verliezen. De verknopingsreactie met bepaalde reagentia is een zeer gangbare manier van zetmeelmodificatie waarbij bruggen tussen de hydroxylgroepen van twee of meer zetmeelketens worden gevormd. Hierdoor ontstaat, afhankelijk van de hoeveelheid reagens, een hechter netwerk waardoor de zetmeelkorrels beter bestand zijn tegen zwelling en viscositeitstoename bij verhitting.

Bij de methode van Feltron en Schopmeyer beschreven in 1940 wordt de verknoping uitgevoerd door 0,15 tot 0,25 gew-% fosforoxychloride aan een 40 gew-% zetmeelsuspensie toe te voegen. Er ontstaat naast keukenzout een zogenaamde ‘distarch phosphate’. Kerr and Cleveland hebben in 1954 een proces beschreven waarbij gebruik wordt gemaakt van natriumtrimetafosfaat. Beide methoden zijn toegestaan voor de productie van zetmeel voor de voedingsmiddelenindustrie.

De eigenschappen die door middel van verknopen worden verkregen zijn: C Een verhoogde weerstand tegen zwelling van de zetmeelkorrels; C Er wordt een hogere viscositeit verkregen na volledige verstijfseling van zetmeel; C Verbeterde weerstand van een zetmeelstijfsel tegen verlaagde pH, hitte en invloed van roeren; C Verandering van het karakter van een aardappel-, tapioca- of waxy-maïszetmeelstijfsel van een rubberige, elastische naar een meer gladde textuur.

Gestabiliseerd zetmeel Gestabiliseerde zetmelen worden verkregen door een veretherings- of veresteringsreactie in alkalisch milieu. Anders dan bij verknopen worden geen bruggen tussen de zetmeelketens gevormd, maar worden door reactie bijvoorbeeld acetyl, hydroxyethyl, hydroxypropyl of carboxymethyl groepen op de zetmeelketens aangebracht. Commercieel verkrijgbare zetmeelesters of ethers hebben een substitutiegraad van 0,2. Dit houdt in dat per 100 glucose-eenheden 20 reagentmoleculen (zijgroepen) zijn aangebracht.

Het effect van deze zijgroepen is dat het hergroeperen van ketens (retrogradatie) in een zetmeeloplossing tegen wordt gegaan, waardoor geen viscositeitsverlies optreedt. Dit verklaart de naamgeving van dit type gemodificeerd zetmeel.

3

TOEPASSINGEN VAN GEMODIFICEERD ZETMEEL

De botanische oorsprong van het zetmeel (aardappel, maïs, tarwe, tapioca) en de toegepaste modificatie(s) bepalen de uiteindelijke eigenschappen en toepassingsmogelijkheden van zetmeelproducten. De belangrijkste toepassingsgebieden staan vermeld in tabel 2.

blad 5 van 8

C.V.I. § 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

Tabel 2

Belangrijkste toepassingsgebieden voor zetmeelproducten

industriesector voedingsmiddelen

papier kleefstoffen en textiel overige sectoren

toepassingsgebied vla, ijs, pudding, desserts, bakkerij producten, zoetwaren, soepen, sauzen, snacks, spreads, dressings, vis en vleesproducten, noodles papierversterkers, papier-oppervlak-versterkers en coatings o.a. behangerslijm, enveloppenlijm, garenversterkers farmaceutische producten, fermentatie, filtratie-hulpstof, bio-afbreekbaar plastic, boorspoeling, diervoeding

Binnen de voedingsmiddelenindustrie worden zetmeelproducten in de regel niet vanwege de nutritionele waarde toegepast maar om hun functionaliteit. Zetmeel geeft in, door de industrie bewerkte, voedingsmiddelen een bepaalde gewenste eigenschap als mondgevoel, binding, verdikking en stabiliteit.

Hieronder volgen enkele korte beschrijvingen van specifieke voedingsmiddelen en de rol van gemodificeerd zetmeel hierin.

Pudding en desserts Voorverstijfselde en verknoopte zetmelen worden gebruikt in droge poedermengsels zoals instant puddings en desserts, welke door de consument worden aangemaakt met water of melk. Om een gewenste puddingtextuur te verkrijgen is het noodzakelijk dat natief zetmeel wordt verknoopt alvorens het wordt voorverstijfseld tot koudoplosbare producten. De toegepaste modificaties voorkomen de vorming van een sterk samenhangende kleverige textuur.

Bakkerij-producten Diverse modificatie-typen zijn in dit segment gangbaar, te weten verknopen van zetmeel, verknopen en stabiliseren van zetmeel, eventueel gecombineerd met een voorverstijfselingsreactie. De gewenste functionaliteit is voornamelijk verdikking in taart, fruitvullingen en bakkersroom.

Zoetwaren Laag-visceuze aardappel, tapioca en waxy-maïs zetmelen zijn geschikt als bindmiddel in gum-achtige producten als fruit en wijngums. Zuur afgebroken zetmelen worden vooral toegepast in ‘jelly candies’ vanwege hun vermogen om een sterke gel te vormen na verhitting van het zetmeel met overige componenten als suiker en suikerstroop. Zelfs bij de gewenste hoge droge stofconcentratie blijft de viscositeit dusdanig laag dat de verwerking tot eindproducten mogelijk is.

Soepen en sauzen Natief of verknoopt aardappelzetmeel heeft door zijn lage verstijfselingstemperatuur en hoge viscositeit preferentie boven andere zetmelen als verdikkingsmiddel in poedermengsels voor soep. Bij automaatsoepen wordt gebruik gemaakt van voorverstijfselde zetmelen. In bliksoep moeten zetmelen verhoogde temperaturen weerstaan en stabiel zijn gedurende bewaren. Verknoping en stabilisatie van zetmeel zijn hier de geëigende technieken om dit te bereiken.

blad 6 van 8

C.V.I. § 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

Snacks op basis van zetmeelproducten De productie van snacks bestaat uit het samenstellen van een deeg, gevolgd door verwerking met bijvoorbeeld een extruder bij bepaalde druk, temperatuur en vochtigheid.

De extrudaten kunnen naar wens tot allerlei productvormen worden omgezet. Deze extrudaten worden in de regel gefrituurd waardoor geëxpandeerde snacks worden verkregen. Het deeg bestaat naast water en zout uit aardappel-granules en natief en voorverstijfseld zetmeel.

4

DE ROL VAN GEMODIFICEERD ZETMEEL IN DE VLEESW ARENBEREIDING

In veel voedingsmiddelen worden vooral chemisch gemodificeerde zetmelen toegepast.

Vanwege restricties door regelgeving spelen deze producten een geringe rol in de vleeswarenindustrie. Met de implementatie van de restadditieven-richtlijn 95/2/EG in de Nederlandse Warenwet is op grond van artikel 5 van het Vlees en Vleeswarenbesluit het gebruik van diverse gemodificeerde zetmelen mogelijk geworden. Hieronder volgt deze lijst van toegestane gemodificeerde zetmelen met vermelding van E-nummer en de naamgeving volgens de Warenwet. Al deze gemodificeerde zetmelen worden gemaakt door gebruik te maken van reeds beschreven methoden van modificatie.

C C C C C C C C C C

E 1404 E 1410 E 1412 E 1413 E 1414 E 1420 E 1422 E 1440 E 1442 E 1450

geoxideerd zetmeel monozetmeelfosfaat dizetmeelfosfaat gefosfateerd dizetmeelfosfaat geacetyleerd dizetmeelfosfaat zetmeelacetaat geacetyleerd dizetmeeladipaat hydroxypropylzetmeel hydroxypropyl dizetmeelfosfaat zetmeelnatriumoctenylsuccinaat.

Gemodificeerd zetmeel wordt veelal toegepast vanwege de verhoogde stabiliteit ten opzichte van de natieve zetmeelvariant. Deze stabiliteit uit zich in verminderd vochtverlies bij bewaarde vleesproducten, waardoor het product er aantrekkelijk uitziet voor de consument en de kans op ongewenste microbiële groei als gevolg van deze vochtafzet wordt gereduceerd. Verder is het ook mogelijk vleesproducten in te vriezen voor bijvoorbeeld exportdoeleinden, aangezien de vochtbinding ook bij invriezen en ontdooien gehandhaafd blijft. Een andere overweging bij het gebruik is dat de verstijfselingstemperatuur (de temperatuur waarbij het zetmeel vocht gaat binden) door modificatie van zetmeel wordt verlaagd tot 55-60EC. Dit moment valt dan ongeveer samen met het moment dat vleeseiwit vocht gaat afstaan bij het verhittingsproces.

Afhankelijk van de grootte of het kaliber van een vleesproduct kan een meer of minder ver gemodificeerd zetmeel worden gebruikt om een optimale vochtbinding te verkrijgen. Er wordt hierbij tussen de twee tot vier gewichtsprocent toegevoegd afhankelijk van de samenstelling van de receptuur van een vleesproduct. De voedingszetmelen die worden gebruikt in vleesproducten behoren tot de categorie van zetmeelacetaat (E 1420) en geacetyleerd of hydroxypropyl dizetmeelfosfaat (E 1414, E 1442). Een gemodificeerd zetmeel op basis van aardappelzetmeel heeft in sommige gevallen lichte voorkeur.

Vooral in lichtgekleurd vlees als dat van gevogelte, waarbij weinig extra smaak aan het product wordt toegevoegd, is de neutrale smaak van het betreffende zetmeel positief.

blad 7 van 8

C.V.I. § 2.11 Hulpstoffen; Gemodificeerde zetmelen in de vleeswarenindustrie

De prijs van gemodificeerd zetmeel ligt in de regel lager dan die van bijvoorbeeld plantaardige eiwitten. Een gangbare werkwijze die door de producenten van vleesproducten wordt gehanteerd is het gecombineerde gebruik van soja-eiwit concentraat en gemodificeerd zetmeel waarbij een maximale productie opbrengst en hoge stabiliteit van het eindproduct wordt verkregen zonder afwijking van de smaak.

Een belangrijke toepassing van gemodificeerde zetmelen, vooral binnen de Amerikaanse markt, is de vervaardiging van vetarme en vetvrije vleesproducten. Bij het verlagen van het vetgehalte in een vleesproduct worden de textuur en de smaak negatief beĂŻnvloed.

Dit valt voor een groot deel te ondervangen door het toepassen van gemodificeerd zetmeel dat een stabilisatie geeft van het toegevoegde water in de vorm van een gelmatrix. Deze matrix heeft een vetachtige structuur en bij consumptie van het vleesproduct wordt een sappigheid waargenomen die vergelijkbaar is met een product met een hoger vetpercentage.

Enkele praktische toepassingen van gemodificeerd zetmeel in vleesproducten zijn kort samengevat: C bij de fabricage van vetarme vleesburgers waar de toevoeging van voorverstijfseld gemodificeerd zetmeel de gewenste sappigheid geeft aan een eindproduct; C bij de fabricage van gemaksvoeding, waarin ook vleesproducten zijn gebruikt, komt gemodificeerd zetmeel tegemoet aan de strenge eisen die worden gesteld aan de bewaarstabiliteit; C bij het aanvriezen van vleesproduct als voorbewerking van het fabrieksmatig snijden tot voorverpakt gesneden vleeswaar, kan het gebruik van gemodificeerd zetmeel vochtverlies tegen gaan.

Resumerend bieden de gunstige eigenschappen van gemodificeerde zetmelen de vleeswarenindustrie mogelijkheden om eindproducten te produceren die tegemoet komen aan de wensen van de consument.

5

LITERATUUR

1 Swinkels, J.J.M. Industrial Starch Chemistry AVEBE product information Ref.no.109341/0497/vG/1000 2 Skrede, G. (1989) Comparison of various types of starch when used in meat sausage Meat Sci. 25, p. 21

blad 8 van 8