Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar 2014 ...

Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen

Academiejaar 2014 – 2015

Bepalen van de zetmeelsamenstelling en -functionaliteit van de

Ethiopische aardappel (Plectranthus edulis) en tarwe

Tom Hellemans

Promotor: dr. ir. Filip Van Bockstaele

Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van

Master of Science in de biowetenschappen: voedingsindustrie

Auteursrechtelijke bescherming

De auteur en promotor geven de toelating deze thesis voor consultatie beschikbaar te stellen en

delen van de thesis te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de

beperking van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting van de bron

uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze thesis.

The author and promotor give the permission to use this thesis for consultation and to copy

parts of it for personal use. Every other use is subject to the copyright laws, more specifically

the source must be extensively specified when using the results from this thesis.

21/08/2015

Tom Hellemans dr. ir. Filip Van Bockstaele

Voorwoord

“Mama, papa, ik ga hotelschool doen!”, waren allicht de woorden die mijn eerste zes jaar dat

ik bewust over voeding en al daaromtrent zou bijleren, hebben ingezet. Van fileren, via

flamberen naar fascineren; van een tiener die de droom had ooit zijn eigen restaurant te openen

naar iemand die wou begrijpen waarom de daar geserveerde roomsaus waarschijnlijk niet

iedereen zou kunnen bekoren. Drie jaar later zou ik, afgestudeerd als voedings- en dieetkundige,

echter pas ten volle beseffen dat dit nutritionele aspect slechts een fractie is van het geheel dat

ik wou kunnen overzien. De keuze om de masteropleiding – in wiens kader ik u vandaag dit

werk voorleg – aan te vangen, was dan ook betrekkelijk snel gemaakt. Deze thesis is, als

sluitstuk van de uitdaging die de afgelopen twee jaar hebben gevormd, een representatie van de

evolutie die in deze periode is doorgemaakt en het leereffect dat hiermee gepaard ging.

Daarenboven zijn er verschillende mensen die een onontbeerlijke bijdrage hebben geleverd

doorheen dit proces, en bijgevolg een eervolle vermelding wordt toegeschreven. Beginnend bij

dr. ir. Filip Van Bockstaele en ing. Ingrid De Leyn op wiens extensieve kennis en raad ik te

allen tijde beroep kon doen. Hun expertise en hulp hebben de kwaliteit van dit werk verder

verbeterd. Ook wens ik de Universiteit Gent te bedanken voor de financiering van dit onderzoek

en het voorzien van de nodige werkingsmiddelen om dit te kunnen voltrekken. Veel dank gaat

tevens uit naar Cnudde nv, de Belgische verdeler van de Thermomix, voor het tijdelijk

beschikbaar stellen van een exemplaar hiervan, alsook naar Tony Ruyssen en Peter Maene voor

de demonstratie van de Stephan mixer en de ondersteuning tijdens het werk in het laboratorium.

Bovendien wil ik mijn ouders, Lieve en Johnny, bedanken om mij in eerste instantie altijd te

hebben gesteund in de gemaakte keuzes en mij de kansen te hebben geboden om verder te

studeren. Papa en Bert, het feit dat na bijna twee jaar halsoverkop weer thuis intrekken zo vlot

verliep, is alleen maar een bewijs van hoe verdraagzaam jullie tegenover mijn soms koppige

karakter staan. Ik zou me geen betere huisgenoten en familie kunnen wensen!

Glenn en Wouter, zonder jullie zouden Highballs niet hetzelfde smaken, zou ik twee

uitzonderlijk goede vrienden minder hebben en zou de afgelopen periode geen succes zijn

geweest! En Gregory; dat het je goed mag gaan.

Ook zij die deze thesis hebben nagelezen – Claudine, Dirk, Guy, Inge, Jürgen, Priska, Seppe –

en zo een belangrijke bijdrage hebben geleverd, wil ik als laatste eveneens hartelijk bedanken.

Bij deze.

Tom

Abstract

De chemische samenstelling en de zetmeelfunctionaliteit werden voor tarwebloem van 21

variëteiten en voor zetmeel van 6 cultivars van de Plectranthus edulis (Ethiopisch knolgewas)

onderzocht. Dit omvat de bepaling van het amylosegehalte, de granulaire eigenschappen en het

verstijfselingsgedrag bepaald met de starch pasting cell. Een selectie van de tarwevariëteiten

werd eveneens toegepast in twee modelsystemen, brood en gels, waarvan de textuur werd

opgevolgd in functie van de bewaartijd als maat voor de retrogradatie.

Voor de PE-stalen werd op basis van de zetmeeleigenschappen een onderscheid gemaakt tussen

de cultivars die werden geteeld op de locatie Wolayta en de drie overige stalen. Het

amylosegehalte kende een ruime spreiding (14,2 - 21,5 %). De mineraalsamenstelling en de

granulaire karakteristieken kenden een beperkte onderlinge overeenstemming en waren

verschillend van aardappelzetmeel (referentie). Voor Chencha werden daarnaast opmerkelijk

meer sferische granulen met een ruimere groottedistributie waargenomen.

De tarwebloemstalen vertoonden een lage gemiddelde amylose- en eiwitconcentratie. De

mineraalsamenstelling stemde grotendeels overeen met de referentiewaarden. De beperkte

zwelkracht werd niet verklaard door de aanwezigheid van fosfor of het amylosegehalte. Tevens

werden geen verbanden met de reologische parameters vastgesteld. Piekviscositeit en

breakdown waren onderling sterk gecorreleerd. Een principale componenten analyse met de

staaleigenschappen maakte een beperkte differentiatie tussen de tarwevariëteiten mogelijk.

De gel firmness bleef ongewijzigd gedurende twee weken, daarentegen werd voor brood na

twee dagen reeds een toename van 50 % in de hardheid waargenomen. Het broodvolume en de

kruimhardheid konden goed worden voorspeld aan de hand van de eiwiteigenschappen, het

gehalte beschadigd zetmeel, de waterabsorptie en de gasceldistributie.

Kernwoorden: Amylose; Retrogradatie; Plectranthus edulis; Tarwe; Brood

The chemical composition and the starch functionality were examined for 21 varieties of wheat

flour and starch of 6 cultivars from the Plectranthus edulis (Ethiopian tuber). This includes the

determination of the amylose content, the granular characteristics and the pasting properties

determined using the starch pasting cell. A selection of wheat varieties was also used in two

model systems, bread and gels, of which the texture was monitored as a function of the storage

time as a measure for the retrogradation.

For the PE-samples, a distinction between the cultivars grown at the location Wolayta and the

three other samples was made based on their starch properties. The amylose content had a wide

distribution (14,2 - 21,5%). The mineral composition and the granular characteristics had a

limited mutual agreement and were different from potato starch (reference). For Chencha were

also remarkably more spherical granules observed with a broader size distribution.

The wheat flour samples exhibited a low average amylose and protein concentration. The

mineral composition was largely in line with the reference values. The limited swelling power

was not explained by the presence of phosphorus or the amylose content. Also, no relationships

with the rheological parameters could be found. Peak viscosity and breakdown were strongly

correlated. A principal component analysis with the sample properties was conducted in order

to make a limited differentiation between the wheat varieties possible

The gel firmness remained unchanged for two weeks, for bread on the other hand, an increase

of 50% in the hardness was observed after two days. The bread volume and crumb hardness

could be predicted on the basis of the protein properties, the content of damaged starch, the

water absorption and the gas cell distribution.

Keywords: Amylose; Retrogradation; Plectranthus edulis; Wheat; Bread

8

Inhoudsopgave

Lijst met afkortingen 11

Lijst met figuren 13

Lijst met tabellen 15

Inleiding 17

1 Literatuurstudie 19

1.1 Zetmeelsamenstelling en functionele eigenschappen 19

1.1.1 Concentratie en ratio van de componenten 20

1.1.2 Moleculair gewicht 21

1.1.3 Polymerisatiegraad 22

1.1.4 Ketenlengte 22

1.1.5 Interactie met endogene componenten 22

1.2 Bepalingsmethoden voor de zetmeelsamenstelling 23

1.2.1 Iodine blauwkleuring 23

1.2.2 Concanavaline A precipitatiemethode 24

1.2.3 High performance size exclusion chromatography 24

1.2.4 Fluorophore assisted carbohydrate electrophoresis 25

1.2.5 Foutenbronnen 26

1.3 Eigenschappen van zetmeelgranules 28

1.3.1 Grootte, vorm en oppervlakte-eigenschappen 29

1.3.2 Zwelkracht 30

1.3.3 Oplosbaarheid 30

1.4 Gedrag van zetmeel tijdens de verhitting 31

1.4.1 Invloed van temperatuur op zetmeel in oplossing 31

1.4.2 Viscositeit en vloeigedrag 32

1.4.3 Retrogradatie van zetmeel 34

1.4.4 Thermisch gedrag 35

1.4.5 Functie van zetmeel in modelsystemen 36

2 Materiaal en methoden 38

2.1 Bloem en zetmeelstalen 38

9

2.2 Vochtgehalte 40

2.3 Zwelkracht en lekkage van zetmeelcomponenten 40

2.4 Amyloseconcentratie 41

2.5 Reologische parameters 42

2.6 Baktesten 43

2.6.1 Broodbereiding en bewaring 43

2.6.2 Broodkarakteristieken 45

2.6.3 Textuuranalyse bij brood 46

2.6.4 Gasceldistributie 47

2.7 Gels 49

2.7.1 Bepaling van benodigd staalvolume 49

2.7.2 Samenstelling van de staaloplossing 49

2.7.3 Bereiding van de gels 50

2.7.4 Textuuranalyse bij gel 50

2.8 Minerale componenten 51

2.9 Statistische analyse 52

3 Resultaten en bespreking 54

3.1 Plectranthus edulis 54

3.1.1 Chemische samenstelling 54

3.1.2 Granulaire eigenschappen 56

3.1.3 Gedrag van PE-zetmeel tijdens opwarmen 59

3.1.4 Tussentijds besluit 62

3.2 Tarwe 63

3.2.1 Algemene staaleigenschappen 63


3.2.3 Granulaire eigenschappen 69

3.2.4 Gedrag van tarwebloem tijdens opwarmen 70

3.2.4.1 Methodeoptimisatie 70

3.2.4.2 Verstijfselingsprofiel van de tarwevariëteiten 72

3.2.4.3 Principale componentenanalyse 75

10

3.2.5 Differentiatie in tarwecultivars 76

3.2.6 Gels 78

3.2.6.1 Firmness 78

3.2.6.2 Cohesiveness 79

3.2.7 Brood 81

3.2.7.1 Staalselectie 81

3.2.7.2 Resultaten 82

3.2.7.3 Gasceldistributie 86

3.2.7.4 Textuuranalyse 90

3.2.8 Tussentijdse conclusie 94

3.3 Vergelijking tussen tarwe en Plectranthus edulis 95


3.3.2 Reologische eigenschappen 96

3.3.3 Principale componentenanalyse 98

4 Besluit 99

4.1 Voornaamste bevindingen 99

4.2 Aanbevelingen 100

Bijlagen 106

11

Lijst met afkortingen

Afkorting Anderstalige betekenis Nederlandse betekenis

% w/v Mass concentration Massaconcentratie

AACCI American Association of Cereal

Chemists, International

-

AR Aspect ratio Breedte-hoogteverhouding

BD Breakdown -

BPS Blé Panifiable Supérieur Hoge kwaliteit baktarwe

BZ Damaged starch Beschadigd zetmeel

CAP Concanavalin A precipitation method Concanavaline A precipitatiemethode

CHL Carbohydrate leaching -

CL Chain length Ketenlengte

CLD Chain length distribution Ketenlengtedistributie

Con A Concanavalin A Concanavaline A

CPC Close packing concentration -

CV Coefficient of variance Variantiecoëfficiënt

d Diameter Diameter

DMSO Dimethyl sulfoxide Dimethylsulfoxide

DP Degree of polymerisation Polymerisatiegraad

ds Dry matter Droge stof

DSC Differential scanning calorimetry Dynamische differentiecalorimetrie

EWds - Eiwitconcentratie op droge stof

FACE Fluorophore Assisted Carbohydrate

Electrophoresis

-

FV Final viscosity Eindviscositeit

GBSS Granule-bound starch synthase -

GI Gluten index Glutenindex

GOPOD Glucose Oxidase/Peroxidase System Glucose oxidase/peroxidase

HPSEC High Performance Size Exclusion

Chromatography

Hoogperformante

gelfiltratiechromatografie

IBV Iodine Blue Value Iodine blauwwaarde

IBV Iodine Blue Value Iodine blauwwaarde

ICP-AES Inductively Coupled Plasma Atomic

Emission Spectroscopy

Inductief gekoppeld plasma atomaire

emissie spectroscopie

IR Infra-red Infrarood

ISO International Standard Organisation -

KW Kruskal-Wallis-test Kruskal-Wallis-test

MV Minimum viscosity -

12

Afkorting Anderstalige betekenis Nederlandse betekenis

MW Molecular weight Moleculair gewicht

MWU Mann-Whitney U-test -

NG - Natte gluten

PC Principal component Principaal component

PCA Principal Component Analysis Principale componentenanalyse

ppm Parts per million -

PV Peak viscosity Piekviscositeit

RVA Rapid Visco Analyzer -

SBP Setback from peak -

SBT Total setback -

SEM Scanning Electron Microscope Elektronenmicroscopie

SEmean Standard error of the mean Standaardfout op het gemiddelde

SP Swelling power Zwelkracht

SS Starch synthase Zetmeelsynthase

TG Pasting temperature Verstijfselingstemperatuur

tG Pasting time Tijdstip van verstijfseling

TPA Texture Profile Analysis Textuurprofielanalyse

Tpiek Peak temperature Piektemperatuur

tpiek Peak time Piektijd

Vh Hydrodynamic volume Hydrodynamisch volume

WA Water absorption Waterabsorptie

WRC Water retention capacity Waterretentiecapaciteit

13

Lijst met figuren

FIGUUR 1 Veralgemeende moleculaire voorstelling van amylose en amylopectine ................ 19

FIGUUR 2 Schematische voorstelling van de macromoleculen van links naar rechts:

amylopectine, amylose, hybride componenten: amylopectine met lange zijketens, amylose met

korte vertakkingen .................................................................................................................... 21

FIGUUR 3 Schematische voorstelling van 2D HPSEC, al dan niet met FACE als secundaire stap

voor de analyse van de CLD van het sample ........................................................................... 25

FIGUUR 4 Monokliene (A-type) en hexagonale (B-type) clusters; projectie in het ab-vlak .... 29

FIGUUR 5 Overzicht van de bepaalde parameters op basis van een viscositeitsmeting onder

gecontroleerde temperatuur en met een constante afschuifsnelheid ........................................ 33

FIGUUR 6 Aanduiding van de acquisitielocaties (Jarmet, Arjo, Chencha, Wolayta) op de

administratieve kaart van Ethiopië ........................................................................................... 39

FIGUUR 7 Voorbeeldcurve van een Texture Profile Analysis of TPA-test uitgevoerd op brood

.................................................................................................................................................. 47

FIGUUR 8: verschillende stappen in de beeldanalyse met ImageJ (National Institutes of Health,

USA). 1: scan van de drie sneden, 2: uitsnede van 600*600 pixels, 3: omzetting naar 8-bit

afbeelding, 4: resultaat na de toepassing van thresholding, 5: partikelanalyse via methode van

Otsu .......................................................................................................................................... 48

FIGUUR 9 Voorbeeldcurve van een back-extrusion test uitgevoerd op gel .............................. 51

FIGUUR 10 Cryo-SEM opname (500x vergroting) van zetmeel geëxtraheerd uit de Plectranthus

edulis 1: Jarmet, 2: Chencha, 3:Chenqoua Wolayta, 4: Lofua Wolayta, 5: Inuka Wolayta ..... 58

FIGUUR 11 Verstijfselingsgedrag (gemiddelde curve op basis van drie herhalingen) van zetmeel

geëxtraheerd uit zes cultivars van de Plectranthus edulis ........................................................ 60

FIGUUR 12 Verband tussen het valgetal van het tarwe en de bloem die hieruit bekomen werd

op basis van 21 tarwevariëteiten .............................................................................................. 64

FIGUUR 13 Verband tussen de eiwitconcentratie en het gehalte natte en droge gluten voor 21

tarwevariëteiten ........................................................................................................................ 67

FIGUUR 14 Verstijfselingsprofiel van tarwebloem van de cultivar Rubisko (valgetal: 107) bij

verschillende concentraties AgNO3 (0 - 300 µl 0,1 M) ............................................................ 71

FIGUUR 15 Verstijfselingsprofiel van tarwebloem van de cultivar Pioneer (valgetal: 338) bij

verschillende concentraties AgNO3 (0 - 300 µl 0,1 M)............................................................ 71

FIGUUR 16 Verstijfselingsprofielen voor de 7 tarwebloemvariëteiten waarvan de baktest is

geslaagd bepaald via een Reometer MCR 102 (Anton Paar GmbH, Ashland, USA) en een starch

pasting cell (n = 3) ................................................................................................................... 74

14

FIGUUR 17 Loading (A) en score (B) plot van de twee eerste PC gebaseerd op de reologische

en granulaire parameters, aangevuld met het gehalte amylose (AM%) en beschadigd zetmeel

(BZ) voor de 21 tarwevariëteiten ............................................................................................. 75

FIGUUR 18 Loading (A) en score (B) plot van de twee eerste PC gebaseerd op de reologische,

chemische en granulaire parameters en de bloemkarakteristieken voor 21 tarwevariëteiten .. 77

FIGUUR 19 Firmness (gemiddelde waarde op basis van vier herhalingen) voor de gelmatrices

in functie van de tijd (3u, 6u, 1, 3, 7, 14 dagen) en temperatuur (7 en 21 °C) ......................... 80

FIGUUR 20 Cohesiveness (gemiddelde waarde op basis van vier herhalingen) voor de

gelmatrices in functie van de tijd (3u, 6u, 1, 3, 7, 14 dagen) en temperatuur (7 en 21 °C) ..... 80

FIGUUR 21 Totale hoogte van de busbroden voor alle tarwecultivars (incl. cluster) waarvan een

baktest werd uitgevoerd, weergegeven als de hoogte na de deegrijs en de ovenrijs (n = 4) .... 83

FIGUUR 22 Volume van de CP-broden (primaire as, n = 6) en de busbroden (secundaire as, n =

4) voor alle 14 tarwevariëteiten (incl. cluster) waarvan een baktest werd uitgevoerd ............. 84

FIGUUR 23 Histogram van de oppervlaktefractie die wordt ingenomen door de gascellen,

ingedeeld in klassen met een toenemende grootte, voor de 7 tarwevariëteiten waarvan de baktest

was geslaagd ............................................................................................................................. 88

FIGUUR 24 Kruimstructuur van de broden waarvan de baktest is geslaagd ............................. 89

FIGUUR 25 Evolutie in de gemiddelde hardness van de broden (op basis van negen herhalingen

per meting), bepaald via TPA op dag 1 en dag 3 na de bereiding; weergegeven als: cultivar

(cluster) ..................................................................................................................................... 90

FIGUUR 26 Loading (A) en score (B) plot van de twee eerste PC gebaseerd op de reologische,

chemische en granulaire parameters voor 21 tarwevariëteiten en 6 stalen van de Plectranthus

edulis ........................................................................................................................................ 98

15

Lijst met tabellen

TABEL 1 Overzicht van de foutenbronnen van de voornaamste bepalingstechnieken voor het

gehalte (schijnbaar) amylose .................................................................................................... 27

TABEL 2 Toegevoegde hoeveelheid moutbloem (in procent van het bloemgewicht en absoluut)

op basis van het valgetal van de bloem (indien ≥ 250) voor de 14 tarwevariëteiten waarmee een

baktest werd uitgevoerd ........................................................................................................... 44

TABEL 3 Vochtgehalte, amyloseconcentratie, gehalte vezels en eiwitten op droge stof en het

totaal mineraalgehalte voor de zes cultivars van de Plectranthus edulis ................................. 55

TABEL 4 Minerale samenstelling van de cultivars van de Plectranthus edulis, uitgedrukt in ppm

op droge stof ............................................................................................................................. 56

TABEL 5 Carbohydrate leaching (CHL), zwelkracht (SP) en close packing concentration (CPC)

voor zetmeel van de PE-cultivars (n = 2) ................................................................................. 57

TABEL 6 Overzicht van de correlaties, weergegeven als R²-waarde (sig.), tussen de minerale

componenten en de reologische parameters bij de stalen van de Plectranthus edulis ............. 60

TABEL 7 Overzicht van de reologische parameters – verstijfselingstemperatuur (TG),

piekviscositeit (PV), piektemperatuur (Tpiek), holding strength (HS), final viscosity (FV),

breakdown (BD), setback from peak (SBP) en total setback (SBT) – voor de 6 stalen van de

Plectranthus edulis en aardappelzetmeel (n = 3) ..................................................................... 61

TABEL 8 Overzicht van de algemene staaleigenschappen (kwaliteit, maalrendement,

vochtgehalte en valgetal van tarwe en bloem) voor de 21 tarwevariëteiten ............................ 64

TABEL 9 Overzicht van de amyloseconcentratie en hoeveelheid beschadigd zetmeel voor de

tarwestalen ................................................................................................................................ 65

TABEL 10 Eiwitconcentratie (% op droge stof), natte gluten (NG) en droge gluten (DG),

glutenindex (GI), sedimentatiewaarde volgens Zeleny en de Zeleny-eiwitratio voor de 21

tarwevariëteiten (n = ................................................................................................................. 66

TABEL 11 Mineraalsamenstelling (ppm op droge stof) voor een selectie van de tarwestalen . 68

TABEL 12 Eigenschappen van de zetmeelgranules bij verhitting (tarwe) ................................ 70

TABEL 13 Verstijfselingsgedrag van de bloemstalen bepaald via een Reometer MCR 102 met

starch cell (Anton Paar GmbH, Ashland, USA) voor 21 tarwevariëteiten (n = 3) .................. 73

TABEL 14 Firmness in functie van de tijd en de temperatuur voor gels op basis van 3 tarwestalen

(n = 4) ....................................................................................................................................... 78

TABEL 15 Cohesiveness, absolute waarden, in functie van de tijd en de temperatuur voor gels

op basis van drie tarwestalen bepaald via back extrusion textuuranalyse (n = 4) .................... 79

TABEL 16 Resultaat van de post-hoc test (Tukey HSD) op de amyloseconcentratie van de vijf

verschillende clusters ............................................................................................................... 81

16

TABEL 17 Overzicht van de voornaamste eigenschappen – amylose, beschadigd zetmeel, eiwit

(op ds), natte gluten en waterabsorptie – van de geselecteerde stalen (n = 14) uit de totale

verzameling (N = 21) ............................................................................................................... 82

TABEL 18 Volume van het CP-brood (n = 6) en volume, hoogte na de deegrijs en ovenrijs

(absoluut en relatief) van de busbroden (n = 4) voor de 14 tarwevariëteiten waarvan een baktest

werd uitgevoerd ........................................................................................................................ 84

TABEL 19 Multivariate lineaire regressie met forward model selection met het busbroodvolume

van de 14 uitgevoerde baktesten (n = 4) als afhankelijke variabele ......................................... 85

TABEL 20 Gascelaantal en de eigenschappen hiervan, waaronder het totaal en gemiddeld

oppervlak, de oppervlaktefractie en de omtrek voor de 14 tarwevariëteiten waarvan een baktest

werd uitgevoerd (n = 9) ............................................................................................................ 87

TABEL 21 Multivariate lineaire regressie met forward model selection met de hardness op dag

één als dependent variabele voor de 7 geslaagde baktesten (n = 9) ......................................... 93

TABEL 22 Vergelijkend overzicht voor de minerale samenstelling van tarwe en de Plectranthus

edulis op basis van de gemiddelde waarden (tarwe: n = 5; PE: n = 6) ..................................... 95

TABEL 23 Vergelijking tussen de twee gewassen (tarwe en Plectranthus edulis) op basis van

het gemiddelde (3 herhalingen) per reologische parameter ..................................................... 96

17

Inleiding

Zetmeel is als onderdeel van de groep koolhydraten de belangrijkste energieleverancier in het

dieet van de mens en is bijgevolg in allerhande basisvoedingsmiddelen talrijk aanwezig. Voor

planten is zetmeel het voornaamste opslagpolysacharide waardoor het in diverse soorten fruit,

groenten, aardappelen, zaden, noten en granen van nature in hoge concentraties is terug te

vinden. De uiteenlopende toepassingen van zetmeel – met als voornaamste zijn gelerende en

indikkende eigenschappen – komen echter maximaal tot uiting wanneer zetmeelhoudende

grondstoffen, al dan niet in een bewerkte vorm, als ingrediënt aan een bereiding worden

toegevoegd en een warmtebehandeling hierop wordt toegepast. Daarnaast kan zetmeel uit deze

producten worden geëxtraheerd en, na opzuivering en eventuele modificatie, in allerhande

industrieën worden aangewend.

De botanische oorsprong en de groeiomstandigheden zijn bepalend voor de eigenschappen van

het zetmeelhoudende gewas en bijgevolg ook voor de samenstelling van het zetmeel. Dit omvat

zowel de chemische samenstelling als de granulaire eigenschappen. Het verkrijgen van een

breder inzicht in de effecten van variaties in deze zetmeeleigenschappen op de functionaliteit,

is noodzakelijk om fundamentele verschijnselen die optreden in voedingsmiddelen op basis van

zetmeel, te kunnen ontrafelen. In dit onderzoek werd de chemische samenstelling en de

zetmeelfunctionaliteit onderzocht voor tarwebloem van 21 variëteiten en voor zetmeel van 6

cultivars van de Plectranthus edulis (Ethiopisch knolgewas). Een selectie van de

tarwevariëteiten werd eveneens toegepast in twee modelsystemen, gels en brood. In beide

gevallen worden de karakteristieken hiervan grotendeels gedefinieerd door de

zetmeeleigenschappen. Voor brood wordt daarenboven geacht dat de chemische samenstelling,

en voornamelijk de ratio van de componenten amylose en amylopectine waaruit deze fractie is

opgebouwd, alsook de granulaire eigenschappen, de hardheid en de retrogradatie bepalen.

In de literatuurstudie wordt in eerste instantie dieper ingegaan op de zetmeeleigenschappen van

verschillende gewassen. Hiertoe wordt de chemische samenstelling en de granulaire structuur

gerekend. Ter aanvulling wordt een overzicht van de voornaamste klassieke, maar tevens de

meer recente bepalingsmethoden, ingesloten. Een tweede deel focust op het verband tussen

deze eigenschappen en het verstijfselingsgedrag, de functie van het zetmeel in de

modelsystemen en de link met retrogradatie.

Voor beide gewassen werd als eerste parameter voor de zetmeelsamenstelling de concentratie

schijnbaar amylose bepaald via de concanavaline A precipitatiemethode. Dit werd voor de

tarwevariëteiten aangevuld met gegevens over het gehalte beschadigd zetmeel, de

eiwitsamenstelling en -kwaliteit zoals de sedimentatiewaarde volgens Zeleny en de glutenindex

en gegevens over de deegkarakteristieken. Dit omvat analyses met de Chopin alveograaf en de

farinograaf van Brabender zodoende meer informatie werd verkregen over de uitrekbaarheid

18

en de elasticiteit van het deeg en de waterabsorptie van de bloem. Ook de mineraalsamenstelling

werd voor een selectie van de stalen vastgesteld. Voor de bepaling van de granulaire

eigenschappen van het Plectranthus edulis-zetmeel en de tarwebloem, werd de carbohydrate

leaching, de zwelkracht en de close packing concentration opgemeten. Dit werd aangevuld met

reologische metingen met de starch pasting cell waardoor een inzicht in het

verstijfselingsgedrag werd verkregen. Voor een selectie van de tarwevariëteiten werd de

retrogradatie bepaald door de opvolging van de hardheid van brood en de firmness van gels in

functie van hun bewaartijd, respectievelijk 3 en 14 dagen. Daarnaast werden gegevens van de

baktesten, zoals volume, rijsgedrag en de gasceldistributie in het broodkruim aan de

gegevensset toegevoegd.

Finaal werd met behulp van principale componentenanalyse (PCA) gepoogd de variatie in de

dataset voor te stellen en groepen van gelijkaardige stalen te clusteren op basis hun chemische

samenstelling, de granulaire eigenschappen en het vertoonde verstijfselingsgedrag. Ter

aanvulling werd via multivariate lineaire regressieanalyse getracht het broodvolume en de

kruimhardheid te voorspellen aan de hand van de variabelen die in de PCA werden gebruikt,

alsook de bloemkarakteristieken en de kruimeigenschappen van het brood.

19

1 Literatuurstudie

1.1 Zetmeelsamenstelling en functionele eigenschappen

Zetmeel is een verzamelnaam voor de voornaamste groep opslagpolysachariden die in planten

voorkomt en bestaat in essentie uit amylose en amylopectine (zie Figuur 1). Amylose is een

weinig vertakt, lang polymeer (moleculair gewicht van 105 - 106 g mol-1) dat is opgebouwd uit

α-(1→4)-gelinkte D-glucose moleculen. Indien vertakt worden lange zijketens waargenomen.

Het zwaardere amylopectine (107 – 109 g mol-1) bestaat tevens uit een lineaire hoofdketen

(ketenlengte (CL) = 20 - 60 monomeer units) maar kent een uitgestrekte vertakking via α-

(1→6)-glycosidische bindingen. De lineaire, op hun beurt opnieuw vertakte zijketens zijn

relatief kort (CL = 15) maar talrijk aanwezig waardoor er ook als ‘hyperbranched’ of ‘branch-

on-branch’ polymeren naar wordt verwezen (Gérard et al., 2001; Hyun-Jung en Qiang, 2009;

Vilaplana en Gilbert, 2011; Vilaplana et al., 2012).

Desalniettemin ontbreekt een afgelijnde definitie voor de twee polymeren. De moleculen

kunnen immers niet ondubbelzinnig worden omschreven en zijn bijgevolg moeilijk te

onderscheiden. Dit maakt dat er verwarring kan optreden bij het bespreken van de relatie tussen

het amylosegehalte en de zetmeeleigenschappen. Om dit te voorkomen, werden de termen

absoluut en schijnbaar amylose geïntroduceerd waarmee wordt aangeduid of de aanwezigheid

van hybride componenten in rekening worden gebracht. Deze hybriden zijn moleculen waarbij

de structurele eigenschappen van zowel amylose als amylopectine – zoals de grootte, de

vertakkingsgraad en de ketenlengte – worden gecombineerd.

Er zijn echter twee definities voor het schijnbaar en absoluut amylosegehalte in de literatuur

terug te vinden. In de eerste situatie worden de moleculen die aan de klassieke omschrijving

(zoals weergegeven in Figuur 1) van amylose voldoen, aangeduid met de term ‘absoluut

amylose’. Het schijnbaar amylose omvat de amylopectine-achtige hybriden met een beperkt

FIGUUR 1 Veralgemeende moleculaire voorstelling van amylose en amylopectine (Bron: Vilaplana en Gilbert, 2010)

Amylose

Amylopectine

-1-6 binding

-1-4 binding

Glucose monomeer

20

aantal langere vertakkingen (Delcour en Hoseney, 2010). In de tweede definitie geldt het

omgekeerde: het schijnbare amylose zijn de lange, weinig vertakte moleculen. Het absoluut

amylose is de som van het schijnbare en de hybride componenten die op vlak van hun

moleculaire eigenschappen het meest bij amylose aansluiten (Vilaplana et al., 2012). Doorheen

deze verhandeling wordt de tweede gehanteerd. De relatie met de zetmeeleigenschappen kan in

alle gevallen evenwel het best worden aangetoond door het gebruik van de totale

amyloseconcentratie (inclusief de hybride componenten) (Fitzgerald et al., 2009; Vilaplana et

al., 2012).

Een alternatieve benadering definieert de zetmeelcomponenten op basis van zowel structurele

als karakteristieke kenmerken. Het gewicht – en dus tevens de grootte – van eventuele zijketens

en van de hele molecule wordt afzonderlijk geanalyseerd, alsook het hydrodynamisch volume

(Vh). Dit is het volume dat door de driedimensionale structuur in het solvent wordt ingenomen.

Op basis van deze parameters, die nauwkeurig worden bepaald via chromatografische

technieken, kan voor praktisch elke matrix het totale amylose- en amylopectinegehalte worden

bepaald. Deze techniek is bovendien ongevoelig voor de eventuele aanwezigheid van

complexerende lipiden. Bij klassieke bepalingsmethoden voor de meting van de

amyloseconcentratie, vormen deze immers een niet te onderschatten foutenbron (Vilaplana et

al., 2012).

1.1.1 Concentratie en ratio van de componenten

De karakteristieken van de zetmeel zijn sterk afhankelijk van de botanische oorsprong, de

groeiomstandigheden zoals de temperatuur en de oogstperiode (Chrisitane et al., 2004).

Bovendien varieert de concentratie en de verhouding van de twee zetmeelcomponenten sterk

en kent dit een heterogene verdeling over de verschillende plantorganellen (Hermansson en

Svegmark, 1996; Stawski, 2008). Zo bevat tarwezetmeel gemiddeld 25 % amylose en varieert

dit voor aardappelzetmeel van 17 - 27 %. Bij rijst is deze spreiding ruimer (4 - 29 %) (Duan et

al., 2012; Sasaki, 2005; Waterschoot et al., 2015).

Naast de plantensoort waaruit het zetmeel wordt gewonnen, speelt ook een eventuele genetische

mutatie of veredeling mee in de aanwezige hoeveelheid amylose. De algemene

zetmeelbiosynthese gebeurt door het enzym starch synthase (SS, zetmeelsynthase) welke

primair in de amylopectineproductie voorziet. De amyloseaanmaak is hier een

downstreamproces van waarbij de activiteit van het waxy-eiwit GBSS (granule-bound starch

synthase) verantwoordelijk is voor de hoeveelheid en de moleculaire structuur ervan.

Door de uitschakeling of onderdrukking van één tot alle allelen van het gen dat hiervoor codeert,

kan de aanmaak van amylose geregeld worden. Verschillende zogenaamde waxy-cultivars

ontbreken Wx-A1, Wx-B1 en/of Wx-D1. Door deze ontwikkeling is zetmeel met een laag (<

10 %) tot zeer laag (< 1,0 %, aangeduid met ‘waxy’) gehalte aan amylose beschikbaar (Ciric et

al., 2014; Fitzgerald et al., 2009; Sasaki, 2005; Vilaplana en Gilbert, 2011). Het ontbreken van

21

één van de allelen en bijgevolg enzymen met betrekking tot de biosynthese van zetmeel, geeft

volgens onderzoek van Gérard et al. (2001) aanleiding tot de opbouw van een intermediair

component (zie Figuur 2). Bij amylose wordt daarnaast een heterogene vertakkingsarchitectuur

waargenomen. De verschillende loci die coderen voor het enzym GBSS, verantwoordelijk voor

de biosynthese van de molecule, liggen vermoedelijk aan de basis van deze variantie.

Zowel naar de meest geschikte bepalingsmethode als naar de talrijke macroscopische effecten

van variërende ratio’s van beide componenten, is reeds veel onderzoek verricht (Gérard et al.,

2001; Rabiha en Kirk D., 2013). Naast de grote variabiliteit tussen en binnen verschillende

matrices geven interfererende componenten zoals eiwitten, lipiden (vetzuren en fosfolipiden)

en ionen aanleiding tot meetfouten die de interpretatie van analyses sterk kunnen beïnvloeden

(Chen en Bergman, 2007; Vilaplana et al., 2012). Zeker voor amyloserijk zetmeel is de

scheiding tussen de twee populaties niet ondubbelzinnig ten gevolge van het hoge aantal

hybriden (Vilaplana et al., 2012).

1.1.2 Moleculair gewicht

Het moleculaire gewicht (MW) van amylose en amylopectine wordt vastgesteld op gemiddeld

105 tot 106 en 107 tot 109 g mol-1 respectievelijk. Afhankelijk van de zetmeelbron kan de

groottedistributie echter relatief breed zijn. Amylose uit aardappelzetmeel heeft bijvoorbeeld

een hoger MW dan maïs- of tarweamylose wat een gevolg is van de gemiddeld hoger aantal

zijketens per molecule (aardappel: 7,9; maïs: 2,4 - 2,9; tarwe: 1,9 - 6,5) en de

polymerisatiegraad. Voor de amylopectinemoleculen geldt het tegenovergestelde: het MW is

gemiddeld het laagst voor aardappelen rijstzetmeel, voor tarwe- en maïs is dit gelijkaardig.

De relatie tussen het MW en de vertakkingsgraad heeft ook een effect op de mobiliteit van de

moleculen (Gérard et al., 2001; Shifeng et al., 2014; Vilaplana en Gilbert, 2010; Waterschoot

et al., 2014).

Door het optreden van bandverbreding – een verschijnsel dat inherent is aan de hiervoor

gebruikte bepalingsmethoden – kan een overlap tussen kleine amylopectinemoleculen en

FIGUUR 2 Schematische voorstelling van de macromoleculen van links naar rechts: amylopectine, amylose, hybride componenten: amylopectine met lange zijketens, amylose met korte vertakkingen (Bron: Vilaplana en Gilbert, 2010)

22

normale amylosemoleculen in de analyseresultaten worden waargenomen. De scheiding wordt

bovendien bemoeilijkt door de aanwezigheid van hybriden. Een alternatieve benadering voor

de bepaling van het MW is daarom de opmeting van het Vh. Een accurate scheiding van de

verschillende fracties op basis van de Vh wordt verkregen via tweedimensionale High

Performance Size Exclusion Chromatography (HPSEC) of Fluorophore Assisted Carbohydrate

Electrophoresis (FACE) (Chi Wu et al., 2014; Vilaplana en Gilbert, 2011).

1.1.3 Polymerisatiegraad

De graad van polymerisatie (DP) wordt gedefinieerd als het aantal monomeereenheden in een

macromolecule (in geval van zetmeel: glucose-eenheden in amylose en amylopectine)

(McNaught en Wilkinson, 1997). Voor amylose werd door Chung en Liu (2009) en

Waterschoot et al. (2014) volgende gemiddelde DP vastgesteld: aardappel (4915 - 8025) > rijst

(847 - 1118) ≥ maïs (830 – 1041). Voor tarwe werd een zeer brede spreiding voor de DP

waargenomen, variërend van 570 tot 1570 monomeerunits. Naast de invloed van de botanische

oorsprong is de DP tevens sterk verwant met de molecuulgrootte; de ketenlengte van de

zijtakken neemt af bij een dalend moleculair gewicht. Dit verband geldt niet bij amylopectine

waarvoor zeer uiteenlopende waarden werden teruggevonden. Voor maïs en rijst werd

respectievelijk een bereik van 5100 tot 15900 en 4700 tot 12800 units bekomen, voor tarwe liep

dit zelfs van 5000 tot 18000 monomeereenheden. Aardappelzetmeel heeft een gemiddeld lage

DP (11200) (Vilaplana en Gilbert, 2011; Waterschoot et al., 2014).

1.1.4 Ketenlengte

De ketenlengte (CL), bepaald uit de DP en het aantal zijketens, bij amylopectine kan in vier

groepen worden opgedeeld: zeer kort (6 - 12); gemiddeld (13 - 24); lang (25 - 36) en zeer lang

(≥ 37 units). Elke groep wordt in variabele hoeveelheden teruggevonden in verschillende

zetmeelbronnen. Deze ketenlengtedistributie is verwant met de kristal- of clustervorm waarin

het amylopectine voorkomt. Zo hebben B-type clusters (aardappel, maïs, peulvruchten) een

gemiddeld hogere CL dan C-typen (voornamelijk bonen) en A-typen (rijst, maïs en tarwe)

(Hyun-Jung en Qiang, 2009; Waterschoot et al., 2014). Daarnaast is ook de vorm en grootte

van de zetmeelgranules indicatief voor de aanwezigheid van een bepaalde groep zijketens. Zo

zijn A-type granulen (partikels met diameter (d) tussen 10 en 35 µm) positief gecorreleerd met

een CL 6 - 12 en negatief gecorreleerd met CL 13 - 24 (Blazek en Copeland, 2008).

1.1.5 Interactie met endogene componenten

De hoeveelheid endogene lipiden is afhankelijk van de botanisch oorsprong. Zo bevat zetmeel

van knol- en wortelgewassen gemiddeld minder lipiden dan het zetmeel gewonnen uit granen

(respectievelijk 0,1 - 0,2 % en 0,6 - 1,4 %). De concentratie ervan is bovendien positief

gecorreleerd met het amylosegehalte. Waxy-cultivars bevatten dan ook frequent een

verwaarloosbare hoeveelheid vet (Waterschoot et al., 2015). Door het extraheren van de in het

23

zetmeel aanwezige lipiden, zullen minder amylose-lipidencomplexen worden gevormd wat tot

een toename in de zwelkracht (SP) – het vergroten van het Vh van de zetmeelgranules – leidt.

Bij knol- en wortelgewassen wordt algemeen een hoger ionengehalte vastgesteld met

voornamelijk een zeer hoge concentratie aan fosfor (> 1000 ppm). Fosfor komt voornamelijk

voor in aardappelzetmeel waar het covalent gebonden is aan amylopectine op de C-6 (61 - 70

%), C-3 (30 - 37 %) en beperkt op de C-2 (1 %) positie. Door zijn negatieve lading stimuleert

het de repulsie tussen aangrenzende amylopectinemoleculen wat een snellere hydratatie van de

zijketens toelaat met een uitgesproken positief effect op het zwelgedrag van de granules. Het

fosforgehalte in graanzetmeel (0,01 - 0,07 %) is significant lager dan dat in aardappelzetmeel

(0,09 %) wat mede verklaart waarom dit laatstgenoemde een hogere SP vertoont. Er bestaat

daarnaast een negatieve correlatie tussen de granulegrootte en de concentratie aan ionen (Noda

et al., 2005; Singh et al., 2003; Waterschoot et al., 2015).

1.2 Bepalingsmethoden voor de zetmeelsamenstelling

Voor de bepaling van de eerder besproken parameters is een breed gamma technieken

beschikbaar. In dit onderdeel worden de voornaamste methoden besproken alsook de relevante

foutenbronnen die hiervoor van toepassing zijn.

1.2.1 Iodine blauwkleuring

De iodine blauwkleuring of iodine blauwwaarde (IBV) is de meest gebruikte methode voor een

snelle bepaling van de amyloseconcentratie. Ze is gebaseerd op de vorming van amylose-

inclusiecomplexen met jood waardoor een wijziging in de kleur, absorbantie of lading van de

oplossing optreedt. Deze effecten kunnen respectievelijk via colorimetrie (bij 620 nm),

spectrofotometrie (bij één, twee of zes golflengten van 590 - 720 nm) of potentio- en

amperometrie worden opgemeten (Duan et al., 2012; Vilaplana et al., 2012).

Amylose is, afhankelijk van de kristallijne vorm waarin het zich bevindt, in staat om, naast een

binding met jood, te complexeren met lipiden en alcoholen. De aanwezigheid van deze

componenten tijdens de analyse kan bijgevolg tot een onderschatting van het amylosegehalte

leiden (Gérard et al., 2001). Jood kan immers niet meer in de helicale structuur waarin amylose

voorkomt, worden opgenomen en draagt aldus niet bij tot de kleurreactie of het ladingsverschil.

Het ontvetten van de stalen via behandeling met methanol of ethanol is daarom aangewezen.

Alternatief kan een correctie van 2 % worden toegepast indien de vetzuren niet werden

verwijderd (AACC International, 1999[a]).

Naast de ongewenste interactie tussen lipiden en amylose zal jood – weliswaar met een veel

lagere affiniteit – ook met amylopectine een complex vormen indien dit laatstgenoemde lange

zijketens heeft. Deze verhoogde iodinecomplexatie, welke voornamelijk optreedt bij

amyloserijk zetmeel, leidt tot een overschatting van de concentratie van het component (Chen

en Bergman, 2007; Duan et al., 2012; Gérard et al., 2001; Vilaplana et al., 2012).

24

Naast interferentie met endogene componenten speelt ook de juistheid van de standaardcurve

een belangrijke rol in de correcte bepaling van het schijnbare amylose. De door de American

Association of Cereal Chemists (AACCI) voorgestelde methode (nr. 61-03.01, 1999[a]) maakt

gebruik van een waxy-cultivar van de onderzochte matrix waaraan gekende hoeveelheden

amylose wordt toegevoegd. Hiervan wordt de joodaffiniteit bepaald waarna dit verband kan

worden uitgezet. Hoewel de matrixfout daarbij in rekening wordt genomen, is de zuiverheid

van zowel het gebruikte waxy-zetmeel als deze van het toegevoegde amylose bepalend.

1.2.2 Concanavaline A precipitatiemethode

Megazyme International Ltd. (Wicklow, Ierland) ontwikkelde een testkit voor de

concentratiebepaling van amylose waarvan de procedure is gebaseerd op de methode van Yun

en Matheson (1990). A priori worden de aanwezige lipiden, oplosbare koolhydraten, resistent

zetmeel en andere interfererende componenten gescheiden van de zetmeelfractie. De

preferentiële neerslagreactie van amylopectine vindt plaats nadat het eiwit Concanavaline A

(Con A), onder gedefinieerde condities van pH, temperatuur en ionische sterkte, een complex

heeft gevormd met -D-glucopyranosyl- en -D-mannopyranosylunits aan de veelvuldig

aanwezige reducerende uiteinden van amylopectine. De bekomen oplossing, die uitsluitend

amylose bevat, wordt enzymatisch gehydrolyseerd tot D-glucose waarna, door gebruik van het

glucose oxidase/peroxidase (GOPOD)-systeem, een kleurreactie ontstaat. Analoog hieraan

wordt een tweede staal bereid (totaal zetmeel) waarin beide polymeren aanwezig zijn door het

overslaan van de behandeling met Con A. Op basis van de verhouding van deze absorbanties,

welke spectrofotometrisch bij 510 nm worden bepaald, kan de amyloseconcentratie worden

berekend (Megazyme International Ltd., 2011).

Hoewel de methode een ruime toepassing kent in zowel de voedingsindustrie als voor

onderzoek, levert ze een beperkte herhaalbaarheid op. Deze is voor pure zetmeelstalen < 5 %

en tot 10 % voor analyses van bloem op basis van graan (Megazyme International Ltd., 2011).

Het gebruik van de testkit voor zetmeel uit mutante rassen (met zeer hoge of lage concentraties

amylose) leidt tot inaccurate waarden door de aanwezigheid van een grote fractie hybride

componenten. De methode meet immers, evenals bij de iodine blauwkleuringstechniek, het

schijnbaar amylose (Gérard et al., 2001). Bovendien is de procedure zeer uitgebreid, niet te

automatiseren en tijdrovend wat ze ongeschikt maakt voor routinematige bepalingen. Ook de

kans op fouten neemt hierdoor aanzienlijk toe (Vilaplana et al., 2012).

1.2.3 High performance size exclusion chromatography

Deze recent ontwikkelde, chromatografische techniek leent zich tot de reproduceerbare

bepaling van het absolute amylosegehalte in zeer uiteenlopende matrices met een variabele

spreiding voor de concentratie van het component.

Binnen deze techniek wordt verder onderscheid gemaakt tussen een uni- en tweedimensionale

vorm. Hoewel het principe voor beide methoden hetzelfde is, kan door middel van de 2D-

25

analyse (zoals voorgesteld in Figuur 3) een meer ondubbelzinnige scheiding tussen de

aanwezige componenten in een staal worden gemaakt. Hierdoor wordt het probleem omzeild

dat twee polymeren met eenzelfde Vh, maar met een volledig verschillende vertakking niet

worden onderscheiden. Een eerste, preparatieve scheiding gebeurt op basis van de

macromoleculaire grootte. Het Vh van elk component zal zijn uitlooptijd bepalen. De

verschillende fracties worden, na de enzymatische afbraak waarbij de zijketens worden

losgeknipt met isoamylase, opnieuw over een gelkolom gebracht. Hieruit wordt de

ketenlengtedistributie van de lineaire ketens bepaald. Via de Mark-Houwink relatie (California

Polytechnic State University, 2007) kan dit laatste naar een corresponderende chain length

distribution (CLD) worden vertaald (Vilaplana en Gilbert, 2011; Vilaplana et al., 2012).

Naast het belangrijke voordeel dat de karakteristieken van alle zetmeelcomponenten – zowel

amylose, amylopectine als hybriden – worden waargenomen, geeft HPSEC het meest accurate

resultaat met betrekking tot de amyloseconcentratie in een staal (Gérard et al., 2001). De

methode is immers ongevoelig voor de aanwezigheid van lipiden en het opstellen van een

kalibratiecurve is niet noodzakelijk. Het gebruik van de techniek is echter beperkt gezien de

dure en gespecialiseerde toestellen die men hiervoor nodig heeft. Daarenboven ontbreekt een

gestandaardiseerde methode voor de staalvoorbereiding (met de focus op het toegepaste

solvent), de gebruikte kolommen en de instellingen van het toestel. Ook bandverbreding, welke

inherent is aan dit type chromatografische technieken, kan de resultaten sterk beïnvloeden

(Chen en Bergman, 2007; Chi Wu et al., 2014; Fitzgerald et al., 2009; Vilaplana et al., 2012).

1.2.4 Fluorophore assisted carbohydrate electrophoresis

Naast de HPSEC techniek is FACE zeer geschikt voor de analyse van de CLD. De bekomen

data is beter dan die van HPSEC daar de techniek ongevoelig is voor bandverbreding,

kalibratie-onregelmatigheden en onnauwkeurigheden in de Mark-Houwink relatie. Bovendien

heeft ze een zeer hoge resolutie en kan een verschil van één -D-glucose-unit worden

FIGUUR 3 Schematische voorstelling van 2D HPSEC, al dan niet met FACE als secundaire stap voor de analyse van de CLD van het sample (Bron: Vilaplana & Gilbert, 2011)

26

gedetecteerd. Voor de absolute concentratiebepaling van de zetmeelcomponenten dient deze

techniek echter te worden gecombineerd met HPSEC (Chi Wu et al., 2014).

FACE werkt volgens het standaardprincipe van capillaire elektroforese. Afhankelijk van de

lading van een molecule zal deze sneller bewegen doorheen een medium onder invloed van een

aangelegde spanning. Het gebruikte capillair heeft op zijn wand een stationaire fase (veelal N-

CHO) gecoat. Via drukinjectie wordt de oplossing op de kolom gebracht waarna een spanning

zal worden aangelegd en de gewenste moleculen zich afscheiden. Deze componenten worden

voorafgaandelijk gelabeld met een fluorescente groep. Dit maakt hen hooggeladen – wat een

goede scheiding in de hand werkt – en eenvoudig detecteerbaar na isolatie. Hiervoor wordt

frequent APTS (9-Aminopyrene-1,4,6-trisulfonzuur) gebruikt dat na een laser geïnduceerde

fluorescentie kan worden gedetecteerd. De gemeten oppervlaktes onder de curven geven de

relatieve hoeveelheid glucanen in de oplossing direct weer (Chen en Bergman, 2007; Chi Wu

et al., 2014).

1.2.5 Foutenbronnen

Elke methode voor het meten van de concentratie verschilt van elkaar door de eigenschap die

wordt opgemeten. Deze wordt naar een veronderstelde concentratie vertaald wat aanleiding

geeft tot een grote variabiliteit en lage herhaalbaarheid, zowel tussen als binnen laboratoria.

Fitzgerald et al. (2009) onderzochten de bronnen van variabiliteit en methoden om deze te

voorkomen. Naast de foutenbronnen die hieronder worden besproken, werd ook het gebruik

van verschillende reagentia, de uitvoering van de techniek en de methode voor het opstellen

van de standaardcurve als mogelijke afwijking aangeduid. Hun conclusie was dan ook dat

bestaande methoden moesten worden gestandaardiseerd of nieuwe technieken voor de

karakteristieke analyse (vb.: HPSEC, FACE, DSC) moeten worden geëxploreerd. Chen en

Bergman (2007) bekwamen in hun onderzoek dat de beperkte voordelen van deze nieuwe

technieken ten aanzien van klassieke methoden (IBV, CAP), ertoe hebben geleid dat er

voornamelijk aandacht is uitgegaan naar het op punt stellen van de procedures en hun stabiliteit

en het beperken van het ongewenste effect van beïnvloedende factoren. Het onderzoek van

Fitzgerald et al. (2009) toont echter aan dat geen van deze optimalisaties de fout, inherent aan

de methode, voldoende kon inperken. Dit bleek uit ringtesten waarbij de standaardafwijking

voor metingen binnen een laboratorium altijd kleiner was dan 5 % maar deze erg hoog opliep

indien er tussen de verschillende laboratoria (n = 27) werd vergeleken. Voor één bepaald sample

werd bijvoorbeeld een spreiding van 4 tot 40 % voor de amyloseconcentratie teruggevonden.

Een ander onderzoek bekeek tevens de inter- en intra laboratoriumherhaalbaarheid en bekwam

eveneens dat voornamelijk tussen labo’s zeer verschillende analyseresultaten werden bekomen

(Vilaplana et al., 2012).

Daarnaast worden de procedures voor het opstellen van de standaardcurven van zowel

AACCI methode 61-03 als ISO 6647 momenteel herzien. Sedert hun ontstaan (resp. 1999 en

27

1987) zijn deze al herhaaldelijk gewijzigd en worden ze beide zoals voorgeschreven of

gecombineerd door laboratoria toegepast. De voornaamste verschillen zijn de gebruikte

matrices voor het compileren van het referentiezetmeel, het totaal zetmeelgehalte (resp. 70 en

90 %) en het in rekening brengen van het vochtgehalte en de invloed van lipiden. Daarenboven

worden factoren zoals de rusttijden van het staal tijdens de procedure en voorafgaandelijk aan

de meting, de gebruikte reagentia en het type spectrofotometer, onvoldoende bekeken. Dit zijn

de voornaamste verklaringen voor de grote variabiliteit in meetresultaten (Fitzgerald et al.,

2009).

Varianten Foutbronnen en beperkingen

Iodi

ne b

lauw

kleu

ring

Spectrofotometrisch

(590 – 720 nm) [1,2,3,4,5,6]

– variabiliteit van het meetresultaat wordt in extremis bepaald

door de gebruikte standaarden en referentiematerialen;

– kans op binding van te lange amylopectineketens en

intermediaire polymeren met jood waardoor de concentratie

amylose wordt overschat;

– gevoelig voor niet-zetmeelcomponenten (fosfolipiden en

vetzuren).

Colorimetrisch

(620 nm) [1,2,3,5]

– zelfde foutbronnen als bij de spectrofotometrische methode;

– consequente overschatting van het amylosegehalte;

– staal dient helder en kleurloos te zijn om de bepaling te

kunnen uitvoeren.

Potentiometrisch [2,4,5,7]

– zelfde foutbronnen als bij de spectrofotometrische methode;

– automatisatie is vereist om de correcte constructie van de

standaardcurve snel en eenvoudig te laten verlopen.

Con

A p

reci

pita

tie

/ [1,4,5,7]

– duur door variëteit aan gebruikte reagentia;

– complexe procedure die getrainde laboranten vereist;

– tijdconsumerend en arbeidsintensief;

– ongeschikt voor routine-analyse

– onderschat zetmeelconcentratie in matrices waarin resistent

zetmeel aanwezig is;

– lage reproduceerbaarheid;

– gevoelig voor niet-zetmeelcomponenten (lipiden);

– onderschatting van amylosegehalte door mogelijke co-

precipitatie van amylose.

TABEL 1 Overzicht van de foutenbronnen van de voornaamste bepalingstechnieken voor het gehalte (schijnbaar) amylose

28

Varianten Foutbronnen en beperkingen H

PSE

C

1D (Vh) [1,4,5,6,7,8,9,10,11]

– zelfde foutbronnen als bij de tweedimensionale methode;

– coëlutie van intermediaire fractie met amylose gezien

gelijkend hydrodynamisch volume;

– onduidelijke scheiding tussen amylose en amylopectine in

het geval van zetmeel met een hoog amylosegehalte.

2D (Vh, CLD) [1,4,5,6,7,8,9,10,11]

– hoge variantie door de monstervoorbereiding,

polymeerdispersie en separatie-efficiëntie;

– bandverbreding is inherent aan techniek;

– interactie tussen zetmeelcomponenten tijdens elutie

(piekverbreding van amylosepiek);

– gebrek aan standaarden om de grootte van de

zetmeelmoleculen te analyseren (huidige: pullulan)

waardoor het matrixeffect mogelijk verloren gaat;

– ongeschikt voor routine-analyse.

2D i.c.m. FACE [11, 7, 12]

– beperkte voorkennis over geschikte kolommen;

– ongeschikt voor de analyse van lange ketens (CL > 80);

– gespecialiseerde chromatografische apparatuur en detector

is vereist;

– bijkomende stap bij staalvoorbereiding door noodzakelijke

labeling met ATPS.

1.3 Eigenschappen van zetmeelgranules

Zetmeel wordt door planten in semi-kristallijne granules gesynthetiseerd met een typische graad

van kristalliniteit tussen 20 - 40 %. Hiernaast worden ook amorfe regio’s onderscheiden welke,

alternerend met de semi-kristallijne zones, concentrische lamellen of zogenaamde groeiringen

vormen (Blazek en Copeland, 2008; Genkina et al., 2014; Waterschoot et al., 2015). Er wordt

algemeen aangenomen dat de dubbele helices, gevormd door de amylopectinezijketens in

monokliene (A-type) of hexagonale (B-type) clusters (zie Figuur 4), bijdragen tot de kristallijne

regio’s. Amylose is geacht voornamelijk de amorfe zones te vormen samen met het minder

geordende amylopectine. Daarnaast draagt het eveneens partieel bij aan de opbouw van de

kristallijne lamel door het aangaan van onderlinge bindingen waardoor kristallijne amylose-

amylosestructuren worden gevormd (Genkina et al., 2014; Hyun-Jung en Qiang, 2009;

Waterschoot et al., 2015).

Bronnen: [1] (Stawski, 2008); [2] (Duan et al., 2012); [3] (Megazyme International Ltd., 2011); [4] (Thianming et al., 2008); [5] (Gérard et al., 2001); [6] (Chen en Bergman, 2007); [7] (Vilaplana et al., 2012); [8] (Bradbury en Bello, 1993); [9] (Ciric et al., 2014); [10] (Fitzgerald et al., 2009); [11] (Chi Wu et al., 2014); [12] (Vilaplana en Gilbert, 2010)

29

Tarwezetmeel bestaat voornamelijk uit A-type clusters die, gezien hun minder open structuur,

een hogere densiteit hebben dan de B-type pakking. Deze laatstgenoemde vorm heeft een

hexagonale opbouw en wordt voornamelijk bij zetmeel uit knolgewassen en peulen, alsook in

maïszetmeel met een hoge amyloseconcentratie, waargenomen. Hiernaast wordt ook het C-type

onderscheiden dat de vormeigenschappen van de A- en B-type kristallen combineert. Een

vierde vorm is het V-type kristal dat inclusiecomplexen kan vormen met jood, alcoholen of

lipiden. Dit wordt in beperkte mate in cassavezetmeel (maniok) teruggevonden (Genkina et al.,

2014; Polesi et al., 2011; Singh et al., 2003; Waterschoot et al., 2015; Wu et al., 2010)

1.3.1 Grootte, vorm en oppervlakte-eigenschappen

Zetmeelgranules van granen (tarwe, gerst, maïs, rijst) zijn gemiddeld kleiner en bevatten meer

residuen van eiwitten en vetten dan deze van knol- en wortelgewassen. Bij tarwe en gerst kan

bovendien een bimodale verdeling worden waargenomen in de grootte van de granules. Grotere

lens- of schijfvormige (d: 10 - 35 µm) en kleine sferische (d: 2 - 10 µm) partikels, respectievelijk

A- en B-typen, worden hierin onderscheiden (Hermansson en Svegmark, 1996; Singh et al.,

2003). De zeer grote, ronde of ovale granules (d: ≤ 100 µm) bij aardappelzetmeel vertonen

daarentegen een normale distributie (Noda et al., 2005; Singh et al., 2003; Waterschoot et al.,

2015).

De graad van enzymatische afbraak van de granulen door -amylase, het voornaamste

zetmeeldegraderende enzym, neemt toe bij een afnemende grootte van de granulen. Dit is

volgens Noda, et al. (2005) het gevolg van een toename in het totale substraatoppervlak bij

kleinere granules waardoor de opportuniteit voor het enzym om deze af te breken, stijgt. De

aanwezigheid van oneffenheden zoals speldgaten (diepe, puntvormige inkepingen) en

equatoriale groeven (rimpelingen), kunnen daarentegen bijdragen tot een vertraagde

enzymatische afbraak, maar hebben eveneens een invloed op factoren zoals de SP en de

FIGUUR 4 Monokliene (A-type) en hexagonale (B-type) clusters; projectie in het ab-vlak (Waterschoot et al., 2015)

30

rigiditeit van de granules. Dergelijke ruwe oppervlakken worden voornamelijk bij maïs-, rijst-

en tarwezetmeel waargenomen (Li et al., 2001; Singh et al., 2003).

1.3.2 Zwelkracht

De zwelling van zetmeelgranules kan voornamelijk aan amylopectine worden toegeschreven

en wordt geïnhibeerd door de aanwezigheid van amylose. Waxy-zetmeel heeft bijgevolg een

hogere SP dan zijn traditionele tegenhangers (Sasaki, 2005; Waterschoot et al., 2015). Dit wordt

daarenboven beïnvloed door het endogene lipidengehalte en de aanwezige hoeveelheid fosfor.

Door zijn covalente binding aan amylopectinemoleculen, zorgt fosfor voor de repulsie tussen

aangrenzende ketens. Dit leidt tot een verzwakking van het netwerk binnen de kristallijne

structuur en tot een toename in de hydratatie van de hydroxylgroepen van de

zetmeelcomponenten. Zo heeft aardappelzetmeel, gekenmerkt door een hoog fosfaatgehalte, de

praktische afwezigheid van amylose-lipidecomplexen en een gemiddelde amyloseconcentratie,

een zeer hoge SP in vergelijking met zetmeelgranules uit graan (Schirmer et al., 2013;

Waterschoot et al., 2015). Naast voorgenoemde factoren speelt ook de zetmeelsamenstelling,

waaronder de ratio van de componenten, de ketenlengtedistributie en de molecuulgrootte, een

rol in de SP. De bepaling van de SP gebeurt door een microscopische analyse van een staal op

verschillende tijdstippen in het verhittingsproces. Tarwezetmeelgranules kunnen zo tot 30 maal

hun origineel volume aannemen, waar dit voor de granules in aardappelzetmeel tot 100 maal

kan oplopen (Singh et al., 2003).

De SP draagt daarenboven bij tot close packing concentration (CPC), een belangrijke parameter

om het gedrag van zetmeel in een viskeuze oplossing te kunnen verklaren. Deze waarde geeft

de concentratie weer waarbij de gezwollen granules net alle beschikbare ruimte zullen innemen,

vastgesteld bij een bepaalde temperatuur (Waterschoot et al., 2014).

1.3.3 Oplosbaarheid

Zetmeelgranules zijn bij kamertemperatuur vrijwel onoplosbaar in water. Voor de chemische

analyse ervan wordt dit daarom in een waterig, op natriumhydroxide (NaOH)- of

dimethylsulfoxide (DMSO)-gebaseerd, solvent gebracht (Chi Wu et al., 2014). De granules zijn

in complexe matrices (zoals levensmiddelen) als compacte, sferische bundels of clusters

ingebed in een driedimensionale structuur met andere nutriënten zoals eiwitten, vetten en

mineralen (Fadda et al., 2014; Singh et al., 2003).

De oplosbaarheid van zetmeelgranules in een waterig milieu is sterk gecorreleerd met de SP.

Ze is afhankelijk van de granulevorm en -grootte, de concentratie amylose hierin aanwezig en

de temperatuur. De laatste parameter kent in sommige gevallen echter geen lineair verband met

de oplosbaarheid. Voor waxy-rijstzetmeel is de relatie tussen de oplosbaarheid en de

temperatuur (bereik van 60 - 90 °C) bijvoorbeeld recht evenredig, bij waxy-maïszetmeel kent

dit eerder een exponentieel verloop. Voor aardappelzetmeel neemt de oplosbaarheid dan weer

31

pas toe vanaf een temperatuur hoger dan 70 °C. Deze factoren kunnen teruggeleid worden naar

de rigiditeit van de granules en vertonen een duidelijk verband met de hoeveelheid van de

zetmeelcomponenten die naar de mobiele fase (de ruimte tussen de granules) lekt (Lin et al.,

2013). Dit laatstgenoemde verschijnsel is eveneens een temperatuurafhankelijk proces.

Amylose zal beginnen met uittreden bij relatief lage temperaturen (< 70 °C) terwijl dit bij

amylopectine pas vanaf 90 °C zal optreden (Singh et al., 2003; Waterschoot et al., 2015).

1.4 Gedrag van zetmeel tijdens de verhitting

De chemische samenstelling en de granulaire compositie bepalen grotendeels het gedrag van

het zetmeel indien het in een waterige oplossing wordt gebracht en een verhitting wordt

toegepast. Deze effecten komen tot uiting door wijzigingen in de macroscopisch waarneembare

parameters zoals de viscositeit en de weerstand bij indrukking. Twee modelsystemen – gels en

brood – worden veelvuldig aangewend om de effecten van de zetmeeleigenschappen te kunnen

bepalen.

1.4.1 Invloed van temperatuur op zetmeel in oplossing

De ratio van de twee polymeren, amylose en amylopectine, is sterk gecorreleerd met

verschillende eigenschappen van het zetmeel. Deze parameter wordt bovendien aangewend als

een belangrijke indicator voor de kook- en processingkwaliteit, de textuur van eindproducten,

de verteerbaarheid en de nutritionele waarde (Blazek en Copeland, 2008; Gérard et al., 2001;

Vilaplana et al., 2012). De functionaliteit van beide zetmeelcomponenten komt echter pas tot

uiting indien ze in een waterige omgeving worden verhit. Wanneer zetmeel in een waterig

medium wordt opgelost, zullen de granules een reversibele zwelling vertonen. Bij een verhitting

van deze oplossing tot boven de zogenoemde verstijfselingstemperatuur (TG), zal amylose

echter beginnen uitlekken naar de mobiele fase en zullen de granules tezelfdertijd snel verder

in volume toenemen. Deze zwelling is irreversibel. Indien de verstijfseling wordt voortgezet –

dit kan slechts tot wanneer alle water is opgenomen – vallen de complexen uit elkaar en gaat

de compacte granulaire en kristallijne structuur verloren. De maat waarin deze afbraak

plaatsvindt is tevens afhankelijk van de aangewende temperatuur, de intensiteit van de

toegepaste afschuifkrachten (roeren) tijdens het verhitten en de zetmeeleigenschappen (Singh

et al., 2003; Waterschoot et al., 2014). Gedurende dit proces wordt overgegaan van een zetmeel-

in-water suspensie naar een zetmeeloplossing (slurry).

De viscositeitstoename van deze oplossing is afhankelijk van de chemische samenstelling van

het zetmeel (al dan niet als onderdeel van bloem), alsook van de SP van de granules en de CPC.

De twee laatstgenoemde factoren bepalen immers de complexiteit van het systeem. In het meest

eenvoudige geval bestaat dit uit twee fasen: enerzijds onderscheidt men het uitgetreden amylose

(mobiele fase) en anderzijds de gezwollen zetmeelgranulen (disperse fase). De viscositeit is in

deze situatie enkel afhankelijk van de eigenschappen van het amylose. Een complexer, gepakt

systeem zal ontstaan wanneer de zetmeelgranulen quasi al het beschikbare water hebben

32

gebonden en de volumefractie hiervan zeer groot wordt. In dit geval wordt de viscositeit van de

suspensie nagenoeg uitsluitend bepaald door de rigiditeit en de oppervlakte-interactie van de

zetmeelgranules onderling. Een beperkte lekkage van componenten naar de mobiele fase wordt

hierbij waargenomen (Hermansson en Svegmark, 1996).

Een temperatuurdaling zal vervolgens aanleiding geven tot de vorming van een complex

driedimensionaal netwerk tussen de vrijgekomen zetmeelcomponenten en (restanten van)

gezwollen granulen. Tijdens deze fase, de gelering, zal hierdoor een gel ontstaan met een in

veel gevallen hogere viscositeit dan deze van de slurry. De effecten die optreden bij de

netwerkvorming maken deel uit van de retrogradatie die verder tot uiting zal komen indien de

gel afgekoeld wordt bewaard. De zetmeelcomponenten zullen almaar meer terug in hun

kristallijne toestand overgaan (retrogradatie) waarbij water wordt afgescheiden

(dehydratatie/synerese). Beide fenomenen – het waterverlies en de netwerkvorming – leiden tot

een toename in de hardheid van de gel of de matrix waarin de verstijfseling heeft

plaatsgevonden.

1.4.2 Viscositeit en vloeigedrag

De viscositeit van een waterige oplossing is een complex gegeven en afhankelijk van

verschillende, uiteenlopende factoren. Voor de bepaling hiervan kan een viscositeitsmeting

worden uitgevoerd. Onder aanbrenging van een constante afschuifsnelheid wordt een

staaloplossing gecontroleerd opgewarmd en afgekoeld. Uit de opgenomen curve (zie Figuur 5)

kunnen volgende reologische parameters worden bepaald:

verstijfselingstemperatuur (TG): de temperatuur waarop de verstijfseling wordt

ingezet, gekenmerkt door een plotse toename in de viscositeit;

piekviscositeit (PV): de maximale viscositeit die wordt opgemeten tijdens de

verstijfseling. De hoogte van de piek weerspiegelt – indien de concentratie boven de

CPC lig – de oppervlakte-interactie van de granules vooraleer ze afgebroken worden.

final viscosity (FV): de eindviscositeit die de gel bereikt na het afkoelen van de slurry

tot de gewenste temperatuur. Deze ligt doorgaans hoger dan de PV;

holding strength (HS): de minimale viscositeit die wordt opgemeten tijdens de houd-

en afkoelingsfase;

breakdown (BD): het verschil tussen de PV en de HS. Dit is een maat voor de rigiditeit

van de granules en de sterkte van het gevormde netwerk;

setback from peak (SBp): het verschil tussen de FV en de PV. De waarde kan zowel

positief als negatief zijn al naargelang de FV respectievelijk hoger of lager dan de PV

ligt. Dit wordt als ‘Setback region’ aangeduid in Figuur 5;

total setback (SBt): het verschil tussen de FV en de HS.

(Saunders et al., 2011)

33

Van de slurry kan daarnaast ook het vloeigedrag en de tijdsafhankelijkheid bij constante

afschuifsnelheid worden bepaald. Voor zetmeel wordt een niet-Newtoniaans shear thinning

(pseudoplastisch) gedrag waargenomen met thixotrope eigenschappen. Dit houdt

respectievelijk in dat bij een toename van de afschuifsnelheid de schijnbare viscositeit afneemt

en dat bij constante afschuifsnelheid structuurafbraak optreedt in functie van de tijd (Genkina

et al., 2014). Deze effecten kunnen worden verklaard door de microscopische eigenschappen

van het zetmeel. Zo wordt voor een oplossing met een gemiddeld kleine granulegrootte, een

lage PV, en BD bekomen. Deze positieve correlatie is het gevolg van de beperkte oppervlakte-

interactie tussen de granules alsook de hogere rigiditeit ervan (Noda et al., 2005).

Een hogere amyloseconcentratie gaat gepaard met een toename in het percentage dat er van

uitlekt tijdens het zwellen van de zetmeelgranules onder invloed van een temperatuurstijging.

De Rapid Visco Analyser (RVA) SBT is positief gecorreleerd met deze concentratie. Waxy-

tegenhangers vertonen dan ook amper enige SBT door het lage percentage amylose dat kan

uittreden waardoor, bij afkoeling van de slurry, geen netwerkvorming zal optreden (Ito et al.,

2007; Lin et al., 2013; Schirmer et al., 2013; Waterschoot et al., 2014). Ook de molecuulgrootte

heeft een duidelijk effect op zowel de viscositeit als de textuur van het eindproduct. Zo speelt

de grootte, en dus ook het moleculair gewicht, een belangrijke rol in de vorming van

waterstofbruggen. Door deze interactie wordt een netwerk gevormd welke leidt tot een

viscositeitstoename. Het molecuulgewicht is daarnaast tevens positief gecorreleerd met de

waterretentiecapaciteit (WRC) van het zetmeel. Maïs- en tarwezetmeel hebben een

FIGUUR 5 Overzicht van de bepaalde parameters op basis van een viscositeitsmeting onder gecontroleerde temperatuur en met een constante afschuifsnelheid (Bron: Saunders et al., 2011)

34

gelijkaardige WRC die laag is in vergelijking met aardappelzetmeel en zetmeel gewonnen uit

gerst (Schirmer et al., 2013). Chung en Liu (2009) bekwamen dat aardappelzetmeel met een

lage moleculaire grootte een hogere retrogradatietendens kende, wat deze bevinding

ondersteunt. Daarenboven hebben de molecuulgrootte van amylose en de amylopectine CLD

een synergetisch effect op de viscositeit van zetmeelpasta. De verhouding vrij en

gecomplexeerd amylose is tevens bepalend voor de maat waarin voorgenoemde effecten tot

uiting komen (Blazek en Copeland, 2008).

Blazek en Copeland (2008) vonden een verband tussen de proportie van lange (DP ≥ 37)

amylopectinezijketens en de finale (r = 0,51), minimum (r = 0,62) en, in mindere mate, PV (r =

0,34) van zetmeelpasta’s bepaald via een RVA-analyse. Aansluitend vonden Waterschoot et al.

(2014) een verband tussen de aanwezigheid van korte keten amylopectinezijketens (CL < 14)

en een afname in de TG van zetmeel. Dubbele helices kunnen immers pas gevormd worden

indien de keten CL groter is dan 10. Bijgevolg heeft zetmeel rijk aan amylopectine met een

hoog gehalte aan korte ketens, een lage kristallijne orde en dus een lagere

verstijfselingstemperatuur. De benodigde hoeveelheid energie om de verbindingen te breken is

immers kleiner. Een relatief grotere hoeveelheid langere ketens zorgt daarentegen voor een

stijging van deze temperatuur door stabilisering van de kristalstructuur.

1.4.3 Retrogradatie van zetmeel

De term retrogradatie omvat de wijzigingen die optreden bij het afkoelen en bewaren van

verstijfselde zetmeelproducten. Amylose, amylopectine en intermediaire componenten zullen

tijdens de gelering en in de daaropvolgende periode opnieuw gaan associëren tot een hecht

netwerk wordt bekomen. De vorming van crosslinks tussen de verschillende ketens gaat

gepaard met de afsplitsing van water waardoor rekristallisatie optreedt. Er wordt aangenomen

dat deze rekristallisatie volledig reversibel is voor amylopectine en slechts partieel bij amylose.

Deze reactie gaat gepaard met een zichtbare precipitatie en veranderingen met betrekking tot

de consistentie en troebelheid van de oplossing. Deze verschijnselen leiden op hun beurt tot

instabiliteit tijdens de opslag van een voedingsmiddel. Hierdoor kan een kwaliteitsverlies

optreden wat in geval van brood wordt gekenmerkt door een toename in de hardheid van het

kruim (staling) (Galkowska et al., 2014; Hermansson en Svegmark, 1996; Wu et al., 2010).

Dit effect wordt grotendeels beïnvloed door de zetmeelsamenstelling (ratio

amylose/amylopectine) en de moleculaire eigenschappen van de componenten (MW, Vh, CLD).

Via enzymatische of chemische modificatie van het zetmeel kan de retrogradatie worden

vertraagd. Dit gebeurt door de aanhechting van zijketens aan de zetmeelcomponenten die de

sterische hindering vergroten en zo rekristallisatie tegengaan (Hermansson en Svegmark, 1996;

Singh et al., 2003). De hiervoor toegepaste chemicaliën maken de methode echter relatief duur

en niet bruikbaar voor zijn toepassing in de voedingsindustrie (Wu et al., 2010). Het gegeven

past bovendien niet in de clean-label policy die consumenten verwachten.

35

Door de lange ketens bij amylose zal retrogradatie hierbij optreden door de vorming van

dubbele helices (40 tot 70 glucose-units lang). Bij amylopectine zal dit daarentegen gebeuren

door de interacties tussen de uiterste zijketens van de molecule (Galkowska et al., 2014). Een

alternatief om retrogradatie tegen te gaan, is het gebruik van zetmeel rijk aan amylopectine met

zeer korte zijketens (CL 6 - 9) zoals waxy-zetmeelvarianten. Deze moleculen kunnen enerzijds

moeilijk associëren en de afwezigheid van amylose leidt anderzijds tot een vertraagde algemene

retrogradatie. Hetzelfde geldt voor amylopectine met lange zijketens (CL 14 - 24) dat als

hybride component in het zetmeel aanwezig kan zijn (Singh et al., 2003).

Amylosemoleculen vertonen in tegenstelling tot amylopectinemoleculen de tendens om binnen

één dag te retrograderen na het afkoelen van een gekookte (95 °C) zetmeelpasta (Fadda et al.,

2014). Amylopectine is gekend om over een langere periode (2 dagen en meer) te

rekristalliseren. De viscositeit van waxy-zetmeelpasta’s zal weliswaar toenemen, doch slechts

langzaam gezien een onvermijdelijk vochtverlies optreedt (Hermansson en Svegmark, 1996;

Sasaki, 2005; Schirmer et al., 2013). Retrogradatie tijdens en na het ontdooien van een

voedingsmiddel gebeurt volgens eenzelfde principe als bij het afkoelen van een zetmeelpasta.

In het geval van een lage amyloseconcentratie, zoals bij producten op basis van waxy-zetmeel,

zal de sterische hindering van het sterk vertakte amylopectine, rekristalliseren van deze

moleculen voorkomen. Experimenten met gels toonden aan dat na het ontdooien, een zachte in

plaats van een ruwe gel ontstaat die tot een verminderde vochtuittreding bijdraagt door een

beperktere synerese (Varavinit et al., 2002).

1.4.4 Thermisch gedrag

Wanneer bij het opwarmen en afkoelen van zetmeel of bloem in gels of brood op basis hiervan,

moleculaire veranderingen plaatsgrijpen, zal dit leiden tot een endo- of exotherme reactie

waarbij respectievelijk warmte moet worden toegevoegd of zal worden vrijgesteld aan de

omgeving. Met behulp van een differentiecalorimeter kan een Differential Scanning

Calorimetrie (DSC) worden uitgevoerd waarbij het staal en een referentie (veelal

gedemineraliseerd water) gelijktijdig en met een identieke snelheid worden opgewarmd. Indien

in één van beide stalen een reactie optreedt en de temperatuursverandering bijgevolg wijzigt,

zal het toestel dit verschil compenseren. Deze energiecorrectie wordt als direct meetresultaat

geregistreerd.

Bij de opname van het thermische gedrag van maïs- en rijstzetmeel worden twee endotherme

pieken waargenomen (bij 60 - 80 °C en 90 - 110 °C) die respectievelijk overeenstemmen met

de zetmeelverstijfseling en het uit elkaar vallen van amylose-lipidecomplexen. Daaruit volgend

werd een correlatie met het lipidegehalte in de stalen bekomen. Voor zetmeel uit aardappelen

en peulvruchten werd slechts één piek geregistreerd. In deze gewassen is immers slechts een

minimale hoeveelheid lipiden aanwezig (Hyun-Jung en Qiang, 2009). Genikina et al. (2014)

onderzochten maïszetmeel waarbij een negatieve correlatie tussen de verstijfselingstemperatuur

36

en amyloseconcentratie werd teruggevonden. Een hogere amyloseconcentratie zou volgens het

onderzoek leiden tot een accumulatie van ongeordende amyloseketens in de amorfe lamel

alsook tot een toename van onderlinge verstrengeling in de kristallijne regio. Dit leidt tot een

daling in de stabiliteit en sterkte van beide netwerken waardoor minder energie nodig is om het

smelten ervan te initiëren (Sasaki, 2005). Hierbij dient evenwel te worden opgemerkt dat de

metingen werden beïnvloed door de hoge concentratie amylose-lipidecomplexen aanwezig in

het onderzochte zetmeel (Genkina et al., 2014). Sulaiman en Dolan (2013) concludeerden dat

de activatie-energie voor de verstijfseling van sommige soorten zetmeel zelfs exponentieel

toeneemt met een dalende amyloseconcentratie.

1.4.5 Functie van zetmeel in modelsystemen

Bij brood speelt zetmeel een voorname rol in het ontstaan van de semi-rigide structuur. Dit is

een gevolg van de fysicochemische wijzigingen die tijdens het bakproces in het deeg zullen

plaatsvinden. Hieronder verstaat men de waterabsorptie door de zetmeelfractie, de uittreding

van amylose uit de granules, de gedeeltelijke disruptie van deze partikels en de complexen

netwerkvorming met bloemlipiden en -eiwitten. Anders dan bij gels zal, door de limiterende

hoeveelheid water die in het deegsysteem beschikbaar is, niet meer dan een partiële

verstijfseling optreden waarbij de granules een beperkte zwelling vertonen en slechts een

minimale fractie van de zetmeelcomponenten zich naar de interstitiële fase beweegt.

Tezelfdertijd zullen de gluteneiwitten in de bloem denatureren waarbij crosslinking door

disulfidebrugvorming optreedt en een rigide netwerk wordt gevormd. De grotendeels intacte

maar vervormde en gezwollen granules worden hierin ingebed en dragen zo bij tot de formatie

van het elastische systeem dat brood na afkoeling is (De Leyn, 2014; Delcour en Hoseney,

2010; Gray en Bemiller, 2003).

Het weinige, uitgetreden amylose zal na het bakken van het brood nagenoeg onmiddellijk

rekristalliseren en bijgevolg onoplosbaar worden waardoor wordt geacht dat dit slechts beperkt

bijdraagt tot de retrogradatie van het product, maar wel mede de initiële kruimstructuur bepaalt.

Ook de interactie tussen de lipiden – die zijn toegevoegd aan de bereiding of die van nature in

de tarwebloem aanwezig zijn – en de zetmeelcomponenten, draagt op twee manieren bij tot de

retrogradatie. Enerzijds wordt de granulaire zwelling geremd en zal amylose minder uittreden,

anderzijds zal een toename in de amylose-lipide complexvorming leiden tot een verlaagde

rekristallisatie van amylopectine waardoor bread staling vertraagd optreedt. Tijdens de

bewaring vinden vermoedelijk geen wijzigingen plaats in deze gevormde componenten, dit in

tegenstelling tot de eiwitfractie. Het water dat oorspronkelijk aan de gluten gebonden was, zal

migreren naar de zetmeelfractie waardoor het de rekristallisatie van amylopectine stimuleert

(Collar, 2003; Fadda et al., 2014; Gray en Bemiller, 2003).

DSC kan naast zijn toepassing voor de bepaling van de amyloseconcentratie, ook worden

aangewend voor een kwantitatieve beoordeling van de bread staling door het opmeten van het

37

enthalpieverschil in functie van de bewaartijd. Dit kan worden toegeschreven aan het afsmelten

van gerekristalliseerd amylopectine in verouderd brood. Hoe hoger de opgenomen waarde, des

te meer van het component in een kristallijne, geretrogradeerde vorm voorkomt (Gray en

Bemiller, 2003; Singh et al., 2003).

38

2 Materiaal en methoden

In deze thesis worden de eigenschappen van 27 stalen onderzocht waaronder 21

tarwevariëteiten en 6 verschillende soorten van een Ethiopisch knolgewas, de Plectranthus

edulis (PE). Het objectief van dit onderzoek richt zich op de vergelijking van beide gewassen

op vlak van hun chemische en minerale samenstelling, granulaire compositie en het vertoonde

verstijfselingsgedrag. Correlaties tussen deze parameters werden uitvoerig nagegaan, zowel

tussen de stalen als de gewassen onderling. Voor de tarwes werd daarenboven het verband met

de retrogradatie in twee verschillende modelsystemen, gels en brood, uitgebreid bestudeerd.

Hiervoor werd gestart met de bepaling van de amyloseconcentratie en de opmeting van de

reologische parameters. Aanvullende gegevens, zoals het eiwit- en glutengehalte en de

bloemkarakteristieken (valgetal, alveograaf- en farinograafgegevens), werden verzameld en ter

beschikking gesteld door ing. Ingrid De Leyn. De bepaling van de minerale samenstelling

werden verricht door de vakgroep Toegepaste Biowetenschappen van de Universiteit Gent

(UGent). Na de uitvoering van baktesten op een selectie van de tarwestalen, werd de textuur

van de broden geanalyseerd, alsook werden extra parameters zoals het volume, de ovenrijs, het

gewichtsverlies en de gasceldistributie, verzameld. Finaal werden gels bereid zodoende in een

alternatief modelsysteem de retrogradatie kon worden onderzocht waarvoor tevens een

textuuranalyse (back extrusion) werd uitgevoerd.

2.1 Bloem en zetmeelstalen

De tarwecultivars zijn nieuwe of relatief nieuwe rassen die door graanveredelaars aan instituten

met proefvelden worden aangeleverd om het landbouwkundig potentieel te testen. De stalen die

in deze verhandeling zijn opgenomen zijn wintertarwes met – voor de meeste stalen – een

voorspelde bakwaardigheid van kwaliteitsklasse Blé Panifiable Supérieur (BPS) tot A. De

stalen werden eind november 2013 gezaaid op de proefvelden van de UGent in Bottelare

(Melle) in een zandleemgrond en geoogst in augustus 2014. Tijdens deze teeltperiode werd een

standaard fytosanitaire behandeling en bemesting toegepast waaronder het gebruik van een

groeiregulator en een insecticide. Alsook werden fungiciden ingezet voor ziektebestrijding op

basis van de heersende ziektedruk (Wittouck et al., 2014).

Na het oogsten van de granen, werden deze geconditioneerd tot de zemel een vochtpercentage

van 15,0 - 15,5 % heeft bereikt waardoor versplinstering tijdens het vermalen wordt beperkt

(AACC International, 2000[b]; Delcour en Hoseney, 2010). Voor dit laatstgenoemde werd een

pilootmolen (MLU-202, Bühler AG, Uzwil, Zwitserland) met drie brekers- en drie gladwalsen

gebruikt waarmee een maalkwaliteit zoals deze van commerciële molens kan worden

geëvenaard. De vermaling vond plaats volgens de AACCI standaardmethode 26-21.02 (AACC

International, 2000[a]). Vervolgens werden de stalen in afsluitbare plastieken zakken verdeeld

en gedurende twee maanden bewaard bij kamertemperatuur. In de tijd tussen de laatste

39

karakteriserende analyses (september 2014) en de eerste baktesten (mei 2015), werd de bloem

bij een constante temperatuur van -18 °C in een donkere koelruimte bewaard. Een werkstaal

van 200 g werd hiervan voorafgaandelijk afgenomen voor de uitvoering van de chemische

analyses. Deze stalen werden in afgesloten containers bij kamertemperatuur opgeslagen.

Voor de PE-stalen werden knollen van dit gewas uit vier verschillende gebieden in Ethiopië

verzameld (Jarmet, Arjo, Chencha en Wolayta) zoals ter illustratie in Figuur 6 is weergegeven.

De extractie van het zetmeel werd ter plaatse door doctoraatstudente Gifty Abera uitgevoerd

volgens de isolatiemethode zoals voorgesteld door Vasanthan (2005). De knollen werden

gewassen en, inclusief de schil, tot een slurry vermalen door ze eerst klein te versnijden en

vervolgens te blenden gedurende vijf minuten tot een homogene massa werd bekomen. Ter

preventie van microbiële groei en om eventueel aanwezig -amylase te inhiberen, werd tijdens

het mixen een 0,1 % w/v natriummetabisulfietoplossing (Na2S2O5) toegevoegd. De slurry werd

gefilterd door deze over een dubbellaagse kaasdoek te brengen om grote, wateronoplosbare

vezelpartikels en andere componenten uit te wassen zodoende uitsluitend middelmatige en

kleine partikels in het filtraat te behouden. Dit werd verder gefiltreerd over een 120 mesh zeef

(125 µm) door herhaaldelijk wassen met gedestilleerd water tot het filtraat helder werd. Na een

rustperiode van drie uur werd het supernatant voorzichtig afgescheiden waarna de zetmeelpasta

voor 48 uur bij kamertemperatuur aan de lucht werd gedroogd. Na de vermaling in een vijzel

en het zeven van de massa door een 60 mesh zeef (250 µm), werden de stalen in een plastieken

zak bij 4 °C bewaard tot verdere analyses hierop werden uitgevoerd.

JARMET

ARJO

CHENCHA

WOLAYTA

FIGUUR 6 Aanduiding van de acquisitielocaties (Jarmet, Arjo, Chencha, Wolayta) op de administratieve kaart van Ethiopië (Bron: Wikipedia, 2015)

40

2.2 Vochtgehalte

De bepaling van het vochtgehalte is noodzakelijk voor de correcte uitvoering van de meeste

analyses en experimenten zodoende telkens eenzelfde hoeveelheid droge massa hiervoor wordt

aangewend. Voor de bepaling wordt gebruik gemaakt van een Sartorius vochtbalans (MA 150,

Sartorius Weighing Technology GmbH, Göttingen, Duitsland) die thermogravimetrisch het

vochtgehalte op een snelle, herhaalbare manier kwantificeert. In vooraf door het toestel

gewogen, aluminium schaaltjes wordt ongeveer 2,5 gram van het staal gelijkmatig verspreid.

Het werkelijke staalgewicht wordt vervolgens geregistreerd door het toestel waarna een

automatische opwarming door middel van infrarode (IR) straling plaatsvindt. Deze IR-stralen

dringen in het product en worden hier naar warmte-energie omgezet waardoor vocht – maar

ook andere vluchtige componenten – zullen evaporeren. De meetsonde neemt tijdens dit proces

het vochtgehalte boven het staal op en detecteert wanneer dit een constante waarde aanhoudt.

Uit het gewicht dat op het einde van de analyse wordt gemeten, wordt het vochtpercentage

berekend (Sartorius Weighing Technology GmbH, 2012).

Daar voor de tarwebloemstalen deze bepaling voorafgaandelijk aan de langdurige bewaring

werd uitgevoerd, is het vochtgehalte via een steekproef gecontroleerd. Hieruit bleek dat er

gedurende de opslagperiode geen veranderingen in het vochtgehalte zijn opgetreden. Voor de

PE-samples werd de meting in drievoud uitgevoerd waarna hiervan het gemiddelde werd

berekend. Wanneer een verschil van meer dan 0,5 % tussen wee opeenvolgende metingen werd

teruggevonden, werd een extra meting uitgevoerd. De afwijkende waarde werd niet aangewend

voor de berekening van het gemiddelde.

2.3 Zwelkracht en lekkage van zetmeelcomponenten

De SP werd bepaald door van het zetmeel een suspensie in een overmaat aan water te bereiden

(1,11 % w/v voor de tarwebloem, 0,25 % w/v voor PE-zetmeel). Het materiaal werd in een

vooraf gewogen centrifugeerbuis gebracht waaraan 20,0 ml gedestilleerd water werd

toegevoegd. Daaropvolgend werd deze voorzichtig gemengd door vijfmaal te inverteren

zodoende de zetmeelgranules minimaal werden beschadigd. De proefbuizen werden verwarmd

tot 95 °C gedurende 30 minuten door onderdompeling in een afgesloten warmwaterbad. Elke 5

minuten werden ze zorgvuldig vijfmaal (eerste menging) en daaropvolgend driemaal

geïnverteerd om alle zetmeelgranules in suspensie te brengen. Na vijf minuten afkoelen bij

kamertemperatuur werden de oplossingen 30 minuten gecentrifugeerd bij 4000 g. Het

supernatant werd afgegoten en de centrifugeerbuis werd tien minuten omgekeerd geplaatst om

het overtollige water te laten uitlekken. Na weging van de proefbuizen kon hieruit de

hoeveelheid sediment (gezwollen granules) worden bepaald waaruit de SP werd berekend via

vergelijking (2). Op basis van het sedimentgewicht en de initieel afgewogen hoeveelheid bloem

of zetmeel (drooggewicht/dry matter starch (ds), vergelijking (1)) werd tevens de close packing

concentration (CPC) bepaald via vergelijking (3) (Waterschoot et al., 2014).

41

Van het supernatant werd 0,1 ml afgenomen waarna dit tot een volume van 5,0 ml werd

aangelengd met gedestilleerd water. Na intensieve menging werd hiervan 1,0 ml in een tweede

proefbuis gebracht waaraan 1,0 ml fenoloplossing (5 % w/v) werd toegevoegd, alsook 5,0 ml

zwavelzuur (97 %). Na een rustperiode van 15 minuten bij kamertemperatuur werd de

absorbantie van deze stalen spectrofotometrisch bepaald bij 490 nm. Via een standaardcurve

kon de concentratie van het uitgelekte materiaal (carbohydrate leaching (CHL)) in de samples

worden bepaald. Voor het opstellen van deze curve werd voor de tarwestalen met een interne

standaard gewerkt. D-glucose (0,0; 10,0; 40,0; 80,0; 160,0; 320,0 mg) werd hiervoor aan 40 mg

bloem toegevoegd waarna de opgemeten absorbanties uitgezet werden in functie van de

concentratie (resp. 0,00; 0,05; 0,20; 0,40; 0,80 en 1,60 %) en waaruit een vergelijking werd

bekomen. Voor de PE-stalen werd de curve opgesteld op basis van uitsluitend D-glucose (30,0;

50,0; 80,0; 100,0; 200,0 mg) in gedemineraliseerd water (20,0 ml).

De analyse is gebaseerd op de vorming van hydroxymethyl furural uit glucose (na dehydratatie)

door de toevoeging van zwavelzuur. Dit breekt initieel tevens poly- en disachariden af tot

monosachariden. Na reactie met fenol ontstaat een bruin-gelig gekleurde oplossing welke een

maximale absorptie heeft bij 490 nm. Desondanks de mogelijke matrixfout bij bloem – welke

door het gebruik van de interne standaard werd ingeperkt – wordt deze methode als de meest

betrouwbare en eenvoudige omschreven om kwantitatief de concentratie aan uitgelekte

koolhydraten in een oplossing te bepalen (Albalasmeh et al., 2013; DuBois et al., 1956).

100 %

100100 %

100

2.4 Amyloseconcentratie

Zoals besproken in onderdeel 1.2 ‘Bepalingsmethoden voor de zetmeelsamenstelling’ zijn

verschillende uiteenlopende technieken beschikbaar om de concentratie van de

zetmeelcomponenten vast te stellen. Gezien de complexiteit van moderne, alternatieve

technieken en de beperkte beschikbare tijd om deze toe te passen, werd geopteerd om het

schijnbare amylose te bepalen door middel van de amylose/amylopectine testkit (K-AMYL)

welke werd verkregen van Megazyme International Ltd. (Wicklow, Ierland). De procedure

zoals beschreven in de handleiding bij de kit is gebaseerd op de methode ontwikkeld door Yun

en Matheson (1990). Een schematisch overzicht hiervan is in Bijlage II toegevoegd.

In essentie werd het staal volledig in oplossing gebracht door het in DMSO te verhitten tot 100

°C. Na herhaaldelijk vortexen om een complete dispersie te bewerkstelligen, werd ethanol (95

% v/v) toegevoegd en de oplossing gecentrifugeerd (2000 g; 5 min). Deze stap zorgt ervoor dat

het zetmeel zich van de eventueel aanwezige lipiden afscheidt. Na een extra verhittingsstap

(1)

(2)

(3)

42

voor de verstijfseling van het zetmeel en om de zetmeelcomponenten in de oplossing vrij te

stellen, werd een buffer aan het staal toegevoegd. Zo worden de ideale werkingscondities van

het Concanavaline A (Con A) bereikt. Vanaf dit punt in de procedure wordt een onderscheid

gemaakt tussen de oplossing voor de bepaling van de schijnbare amyloseconcentratie (sAM) en

deze voor het totaal zetmeel (sTOT). Hoewel werd aanbevolen de bepaling in duplo uit te

voeren, werd geopteerd om voor sAM en sTOT respectievelijk vier en drie herhalingen te

gebruiken.

Aan de oplossing voor de sAM wordt het Con A toegevoegd waardoor, na een rustperiode van

één uur alle amylopectine is geprecipiteerd en eenvoudig van het supernatant kan worden

gescheiden door de oplossing gedurende 10 minuten te centrifugeren bij 14 000 g. Verdere

analyse vindt plaats op het supernatant waarin normaliter uitsluitend amylose aanwezig is. Een

0,1 M natriumacetaatbuffer wordt hieraan toegevoegd zodoende de oplossing een pH van 5

aanneemt. Dit is essentieel voor de werking van de enzymen – -amylase en amyloglucosidase

– die hier vervolgens aan worden toegevoegd en zorgen voor de afbraak van amylose tot D-

glucose. Na incubatie bij 40 °C gedurende 30 minuten wordt de oplossing opnieuw

gecentrifugeerd om de niet-afgebroken fractie af te scheiden. Aan het bekomen supernatant

wordt GOPOD-reagent toegevoegd wat bestaat uit een buffer en drie enzymen: glucose oxidase,

glucose peroxidase en 4-aminoantipyrine die op hun beurt een kleurreactie teweegbrengen.

Voor het staal van het totaal zetmeel (sTOT) wordt de behandelingsstap met Con A

overgeslagen waardoor alle zetmeelcomponenten (amylose en amylopectine) worden

afgebroken tot D-glucose en bijgevolg aan de kleurreactie deelnemen. Hierdoor zal de

oplossing een intensere kleur aannemen.

Van beide oplossingen wordt de absorbantie bij 510 nm spectrofotometrisch vastgesteld. Via

vergelijking (4) kan hieruit het aanwezige percentage amylose in het staal worden bepaald. De

factoren 6,15 en 9,2 zijn de verdunningsfactoren van respectievelijk sAM en sTOT.

% ⁄

6,159,2

100

2.5 Reologische parameters

Voor het opmeten van de pastingcurves werd gebruik gemaakt van een reometer (MCR 102,

Anton Paar GmbH, Ashland, USA) in combinatie met de starch pasting cell die specifiek is

ontworpen voor het analyseren van het verstijfselingsgedrag van zetmeelsuspensies. Een 14,0

% w/v of 7,4 % w/v oplossing werd, voor respectievelijk tarwebloem en aardappelzetmeel,

bereid, rekening houdend met het vochtpercentage van het staal (AACC International, 1999[b]).

Bij de tarwestalen werd, om de werking van het aanwezige -amylase tijdens de meting te

inhiberen, telkens 0,2 ml van een 0,1 M zilvernitraatoplossing (AgNO3) toegevoegd (Blazek en

Copeland, 2008; Crosbie et al., 1999). De invloed van deze concentratie op het pastinggedrag

(4)

43

en de enzymwerking werd ter controle onderzocht. Hiervoor werden verschillende curves

opgenomen met een toenemende concentraties van de zilvernitraatoplossing, van 0 tot 300 µl.

Gedestilleerd water (20,0 ml) en het zilvernitraat werden in een centrifugeerbuis gebracht

samen met het afgewogen staal waarna dit hevig gedurende 15 seconden werd geschud. Om de

eventuele aanwezigheid van schuim te beperken, werd de oplossing daaropvolgend voorzichtig

15 maal geïnverteerd. De troebele suspensie werd in de starch pasting cell overgebracht waarna

het roerwerk tot op 0,300 mm van de onderzijde van de container werd bewogen. De starch

pasting cell werd afgesloten met behulp van een kapje om verdamping te voorkomen tijdens de

analyse.

Gedurende de eerste 5 seconden vindt een pre-shear plaats waarbij het roerwerk, aan een

snelheid van 960 rpm, zorgt voor een homogenisatie van het staal. Hierdoor neemt de oplossing

ook de gewenste begintemperatuur van 50 °C aan. Tijdens de werkelijke meting werd een

rotationele snelheid van 160 rpm aangenomen. Volgende temperatuurcyclus, gebaseerd op

AACCI methode 76-21.01 (1999[b]), werd hierbij doorlopen:

houdfase 1: 50 °C, 2 min;

opwarmfase: 50 °C 95 °C, 5 °C/min, 9 min;

houdfase 2: 95 °C, 5 min;

afkoelfase: 95 °C 50 °C, 5 °C/min, 9 min;

houdfase 3: 50 °C, 2 min.

Op basis van de opgemeten waarden werden door de RheoCompass software (Anton Paar

GmbH, Ashland, USA) automatisch de reologische parameters – zoals eerder gedefinieerd in

onderdeel 1.4.2 ‘Viscositeit en vloeigedrag’ – berekend of werden deze na analyse op een

analoge wijze uit de meetwaarden afgeleid.

2.6 Baktesten

2.6.1 Broodbereiding en bewaring

De procedure die voor de baktest werd gevolgd is deze van de referentiemethode; de Belgische

standaardbakproef voor tarwebloem (De Leyn, 2014) welke voornamelijk wordt gekenmerkt

door een snelkneedproces en een verkorte rijstijd. Voor de deegbereiding werd vertrokken

vanuit het benodigd aantal broden om de herhaalbaarheid van de achteraf uit te voeren metingen

te kunnen garanderen. Dit betreft twee luiken: enerzijds textuuranalyses en anderzijds extra

parameters zoals: het rijsgedrag en het volume van de broden, het vochtverlies doorheen het

broodbereidingsproces en de gasceldistributie. Hieruit volgend werd geopteerd voor de

bereiding van zes broden in een closed pan (CP)-bakvorm (1200 ml; 17 cm 10 7 cm) –

zodoende de invloed van het volume op de textuurmetingen uit te sluiten – alsook 4 kleine

broden in een bakbus (270 ml; 12 cm 5 cm 4,5 cm). Hiervoor is respectievelijk een

44

deegmassa van 400 g en 150 g of een bloemgewicht van 250 g en 100 g benodigd. Het totale

theoretische bloemgewicht (gebaseerd op een vochtgehalte van 14 %) werd met een factor 1,05

vermenigvuldigd om minimale verliezen tijdens de bereiding te compenseren. Daarenboven

werd het bloemgewicht gecorrigeerd naar het werkelijke vochtgehalte van het staal via

vergelijking (5).

1 14%1 ⟨ %⟩

Het toe te voegen volume water werd bepaald op basis van de gemiddelde waarde voor de

waterabsorptie van de stalen waarmee de eerste baktest werd uitgevoerd. Dit bedraagt 57,8 %

wat zich op een bloemgewicht van 1995 g vertaalt in 1153 ml water. Hieraan werd een eveneens

constante hoeveelheid zout (1,5 %) en ascorbinezuur (25 ppm) toegevoegd, respectievelijk 29,9

g en 0,0499 g. Onder de bloem werd de gedroogde gist (1,0 % of 20,0 g) ingemengd zodoende

dit niet rechtstreeks met het zout in contact te laten komen. Indien nodig – zijnde voor de stalen

met een valgetal hoger dan 250 – werd een voorafgaandelijk bepaalde concentratie moutbloem

(zie Tabel 2) toegevoegd om de amylasewerking te standaardiseren. Hiervoor werd in duplo

het valgetal van het staal, waaraan 1 % (0,07 g) moutbloem werd toegevoegd, bepaald. Via

lineaire interpolatie werd uit een grafiek de gepaste toe te voegen concentratie vastgesteld. Aan

de andere stalen werd geen moutbloem toegevoegd.

Cultivar Valgetal

(s) Moutbloem (%) (g)

Atomic 336 0,21 4,19

Cellule 288 0,08 1,60

Espart 315 0,00 0,00

Forum 194 - -

Gedser 223 - -

Granamax 175 - -

Intro 285 0,07 1,40

Cultivar Valgetal

(s) Moutbloem (%) (g)

Lithium 218 - -

Lyrik 195 - -

Matrix 275 0,04 0,80

Pioneer 338 0,20 3,99

Reform 330 0,14 2,79

Sokal 178 - -

Tentation 128 - -

De ingrediënten werden samen in een spiraalkneder gebracht en vervolgens 7 minuten

gekneed tot een homogeen deeg wordt bekomen. Om te verzekeren dat alle componenten in het

deeg werden opgenomen, werden de wanden na een kneedtijd van 2 minuten afgeschraapt

terwijl het kneedproces hiervoor kortstondig werd onderbroken.

De temperatuur van het deeg – welke bij voorkeur tussen de 26,5 en 27,5 °C lag – werd

genoteerd en het deeg werd op een bakplaat overgeheveld en voorzichtig platgedrukt. Bij 30 °C

en een vochtigheid van 100 % werd gedurende 10 minuten een deegrust ingesteld.

(5)

TABEL 2 Toegevoegde hoeveelheid moutbloem (in procent van het bloemgewicht en absoluut) op basis van het valgetal van de bloem (indien ≥ 250) voor de 14 tarwevariëteiten waarmee een baktest werd uitgevoerd

45

Vervolgens werd het deeg in stukken verdeeld van 400 gram en 150 gram voor de CP-vormen

en de kleine bakbussen respectievelijk, alsook opgebold. Aansluitend onderging het brood een

eerste rijsperiode van 30 minuten in dezelfde omstandigheden als bij de deegrust. Inmiddels

werden de verschillende bakvormen (inclusief deksels) voorbereid met het vloeibaar

smeermiddel ‘Olix’ (Puratos nv, Groot-Bijgaarden, België) en in verschillende richtingen op

geperforeerde bakplaten geschikt. Na de voorrijs werd het deeg opgemaakt door dit eerst

voorzichtig uit te rekken zonder het te scheuren en op een deegdoek tussen twee linialen uit te

rollen zoals de Belgische standaardbakproef dit voorschrijft. Dit houdt in dat het deeg viermaal

van het centrum naar het uiteinde wordt gerold en hierna twaalfmaal van het ene uiteinde naar

het andere. Door deze handeling neemt het deeg maximaal de breedte tussen de twee linialen

aan zodat het – na het oprollen en aandrukken – perfect in de bakvorm past. In het geval van de

kleine deegstukken bepaalt dit alleen de dikte van het uitgerolde deeg. Voor de CP-bakvormen

werden ook de deksels reeds aangebracht zodoende het deeg maximaal het volume van de

bakvorm kan aannemen tijdens de tweede rijsperiode. Deze ging opnieuw door bij dezelfde

omstandigheden als de eerste rijsperiode maar gedurende 65 minuten.

Na deze tweede rijstijd werden de broden gebakken in een voorverwarmde oven bij 230 °C

gedurende 30 minuten. In de eerste bakfase wordt stoom geïnjecteerd in de ovenruimte

zodoende de korstvorming wordt uitgesteld en men een verbeterde ovenrijs krijgt. De gebakken

broden werden uit hun bakvorm gehaald en verspreid op metalen roosters zodoende deze aan

de omgevingslucht konden afkoelen.

2.6.2 Broodkarakteristieken

Als eerste parameter werd het gewicht op drie momenten in het bereidingsproces bepaald,

zijnde: na de tweede rijsperiode, nadat de broden uit de oven werden gehaald en na 1 uur

afkoelen op metalen roosters. Daar de broden van hun bakvorm moesten worden ontdaan om

een goede afkoeling mogelijk te maken, werd het gemiddelde gewicht (telkens gebaseerd op

vijf metingen) van de bakbussen bepaald en afgetrokken van de gemiddelde waarde voor het

broodgewicht. Deze metingen werden zowel voor de busbroden als voor de CP-broden

uitgevoerd.

Een tweede meting werd uitgevoerd om de ovenrijs van de busbroden in de kleine bakbussen

te bepalen. Met behulp van een hoogteschuifmaat – welke voorafgaandelijk werd gekalibreerd

– werd de hoogte van het brood plus de bakvorm gemeten op twee momenten: na de tweede

rijsperiode en nadat de broden uit de oven werden gehaald. Het verschil tussen deze twee

meetwaarden bedraagt de ovenrijs.

Na de afkoelperiode van 1 uur werd het broodvolume van zowel de busbroden als CP-broden

gemeten met de VolScan Profiler (VSP) 600 (Stable Micro Systems Ltd, Massachusetts, USA)

met een meetinterval van 2 mm. Deze waarden werden ook gebruikt om te bepalen of een

baktest al dan niet was geslaagd.

46

2.6.3 Textuuranalyse bij brood

Voor de textuuranalyse op de CP-broden werd een Texture Profile Analysis (TPA) uitgevoerd

met een TA.XTPlus Texture Analyzer (Stable Micro Systems Ltd, Massachusetts, USA)

waarbij een cilindrische probe (d = 36 mm) tweemaal een compressie uitoefent op het te

analyseren product. Om een reproduceerbaar resultaat te verkrijgen, werden per baktest negen

metingen uitgevoerd op in totaal drie broden. Net voor de analyse werd het brood met een

broodmachine gesneden zodat elke snede een dikte heeft van ± 9,3 mm. Per meting werden drie

sneden brood gebruikt waardoor de totale hoogte van de broodstapel op 27,9 mm komt. Voor

dit type test wordt aangeraden een compressie van 20 tot 50 % uit te voeren (Texture

Technologies Corp., 2014). Er werd geopteerd om de probe 11,000 mm in het brood te bewegen

wat overeenstemt met een indrukking van 40 %. Door drie sneden te gebruiken, wordt

uitsluitend de weerstand van het brood gemeten in plaats van deze van de onderplaat van het

meetinstrument. De drie stapels werden telkens op dezelfde plaats uit het brood genomen; vanaf

drie sneden van de linkerzijde (korst niet meegeteld), één snede na de eerste stapel en twee

sneden na de tweede stapel. Minimaal drie sneden (exclusief de korst) resteerden nadat de

laatste stapel brood werd afgenomen. De broodstapel werd zo onder de probe geplaatst zodat

de snede die het meest naar het centrum was gericht, telkens bovenaan lag. Dit geldt uitsluitend

voor de eerste en derde stapel die van het brood wordt genomen.

Bij de aanvang van de test werd de probe op een willekeurige hoogte geplaatst zodoende de

sneden zorgvuldig hieronder konden worden geplaatst. De probe beweegt initieel met een

constante pre-testsnelheid van 3,00 mm/s naar het staal. Eenmaal een trigger-force – de kracht

die bereikt moet worden vooraleer de meting van start gaat – van 5,0 g wordt overschreden,

begint de dataregistratie en wordt een testsnelheid van 1,70 mm/s aangenomen. Na de eerste

indrukking – waarbij de probe met eenzelfde snelheid terug naar een positie net boven de

broodstapel beweegt – en een wachttijd van 5,00 seconden, wordt een tweede compressie

uitgevoerd. Na de tweede indrukking wordt teruggekeerd naar de beginpositie met een post-

testsnelheid van 3,00 mm/s.

De dataregistratie en -verwerking gebeurde met Exponent (versie 6.1.8.0, Stable Micro Systems

Ltd, Massachusetts, USA) dat na de meting automatisch een macro uitgevoerde waardoor, uit

de opgenomen curve, volgende parameters werden bepaald (zie Figuur 7):

hardness: de maximale weerstand bij de eerste compressie van het broodkruim;

cohesiveness: de verhouding van het oppervlak onder de curve (arbeid) van de eerste

(A) en tweede (B) compressie. Deze parameter geeft aan hoe goed de structuur van

een product herstelt na de eerste indrukking;

adhesiveness: indien het product na de eerste compressie aan de probe kleeft zal dit

leiden tot de opmeting van een negatieve waarde. Deze parameter geeft de maximale

negatieve waarde aan.

47

springiness: dit wordt gedefinieerd als de maat waarin het product zijn oorspronkelijke

hoogte terug aanneemt na een eerste indrukking of, met andere woorden, hoezeer het

in hoogte herstelt tijdens de wachttijd ( 2 1⁄ );

chewiness: deze parameter wordt specifiek gebruikt bij vaste producten (zoals brood)

en wordt berekend via vergelijking (6):

resilience: de arbeid verricht tijdens de eerste compressie (A1) gedeeld door de arbeid

bij het terug naar boven bewegen van de probe (A2), wordt omschreven als de

resilience of veerkracht. Het geeft aan hoezeer een product terug naar zijn

oorspronkelijke hoogte wenst te keren.

(Texture Technologies Corp., 2014)

Om de evolutie in deze parameters te onderzoeken, werd de textuuranalyse uitgevoerd op de

dag na de baktest alsook na drie dagen. Op basis van de verschillen tussen deze twee

meetmomenten kan bekeken worden hoe, voor de verschillende stalen, de bread staling –

gekenmerkt door voornamelijk een verandering in de hardheid van het brood – plaatsgrijpt.

Na de afkoop van de textuurmetingen werden de sneden terug in een kunststoffen zak gelegd

zodoende deze optimaal te bewaren tot de snede die tijdens de meting onderaan lag – gezien

deze het minste beschadiging vertoont – kon worden ingescand voor de bepaling van de

gasceldistributie.

2.6.4 Gasceldistributie

Van elke onderste snede brood van de stapel die voor de textuuranalyse werd gebruikt, werd

een scan genomen (HP Scanjet 2400, Hewlett-Packard Company, Californië, USA) bij 300

DPI. Met de gratis beeldanalysesoftware ImageJ (versie 1.49t, National Institutes of Health,

USA) werden de foto’s geanalyseerd op hun gascelverdeling. Een voorbeeld van deze analyse

-100

100

300

500

700

900

1100

1300

0 5 10 15 20 25 30 35

Kra

cht (

g)

Tijd (s)

FIGUUR 7 Voorbeeldcurve van een Texture Profile Analysis of TPA-test uitgevoerd op brood

Hardness

Adhesiveness

A1 A2 B1 B2

S1 S2

(6)

48

wordt in Figuur 8 weergegeven. Uit het gescande beeld met hierop telkens drie sneden (één per

brood) [1] werd – uit het centrum van elke snede – een oppervlak van 600 bij 600 pixels

genomen waarna deze als afzonderlijke afbeeldingen werden opgeslagen [2]. De 126

afbeeldingen werden automatisch (via batchverwerking) voorbereid om geanalyseerd te worden

wat inhoudt dat deze eerst naar een 8-bit (grijswaarden) afbeelding werden geconverteerd [3]

en vervolgens via de functie ‘Auto Thresholding’ naar een monochroom zwart-witbeeld werden

omgezet [4]. Hiervoor werd de methode van Otsu gebruikt die het onderscheid maakt tussen

voor- en achtergrond (wit en zwart of vice versa) door de threshold-waarde te gebruiken die

leidt tot de laagste som van gewogen varianties (Greensted, 2010). Op elke voorbereide

afbeelding werd handmatig een partikelanalyse uitgevoerd waarbij volgende parameters van

elke gascel (zwarte spot in de afbeelding) groter dan 50 pixels² werden bepaald [5]:

de partikelgrootte (oppervlak) en –omtrek;

de circulariteit: een waarde van nul wijst op een oneindig lange vorm, 1 betekent dat de

gascel een perfecte ronde is;

de aspect ratio (AR): verhouding van de major-as tot de minor-as wat overeenstemt met

de ratio van de maximale straal over de minimale straal van een ellips gefit aan het

partikel;

de roundness: reciproke van de AR.

(National Institutes of Health (NIH), 2012)

1 2 3

4 5

FIGUUR 8: verschillende stappen in de beeldanalyse met ImageJ (National Institutes of Health, USA). 1: scan van de drie sneden, 2: uitsnede van 600*600 pixels, 3: omzetting naar 8-bit afbeelding, 4: resultaat na de toepassing van thresholding, 5: partikelanalyse via methode van Otsu

49

Van deze meetwaarden wordt een overzicht opgesteld waarin, naast de gemiddelde waarde voor

elke parameter, ook het aantal cellen en de oppervlaktefractie – het oppervlak van de gascellen

ten opzichte van het totaal – worden weergegeven.

2.7 Gels

Naast de toepassing van het zetmeel (als onderdeel van bloem) in brood, werd ook onderzoek

verricht naar de hardheid van gels en de evolutie daarvan in functie van de tijd om via deze weg

een mogelijk verband bloot te leggen tussen de zetmeeleigenschappen en de retrogradatie. Om

dit mogelijk te maken zijn, per categorie van amyloseconcentratie, de stalen waarvan de baktest

was geslaagd en nog voldoende materiaal beschikbaar was, gels bereid. Deze stalen waren:

Intro, Cellule en Reform.

2.7.1 Bepaling van benodigd staalvolume

Daar gelhardheid en plasticiteit typisch via back extrusion worden bepaald, werd vanuit een

voor deze meetmethode geschikt recipiënt vertrokken voor de berekening van het te bereiden

volume. De aangewende, afsluitbare recipiënten hebben een maximaal volume van 35 ml en

dienen voor 75 % met de oplossing te worden gevuld. Een staalvolume van 25 ml gel per meting

was daarom vereist. Gezien de opvolging op korte en middellange termijn is aangeraden – daar

de retrogradatiesnelheid voor beide zetmeelcomponenten sterk uiteenlopend is – vonden zes

metingen plaats (Fadda et al., 2014; Sasaki, 2005; Schirmer et al., 2013). Dit was op 3 en 6 uur

na de bereiding en vervolgens op dag 1, 3, 7 en 14. Omdat ook de bewaartemperatuur een effect

heeft op de snelheid waarmee retrogradatie optreedt, werd de gehele proefopzet verdubbeld

zodoende het effect na bewaring bij kamer- en koelkasttemperatuur (resp. 21 en 7 °C) kon

worden opgevolgd (Fadda et al., 2014; Gray en Bemiller, 2003).

Om de variabiliteit – die inherent is aan dit type meting – te beperken, is er uitgegaan van

vier herhalingen per staal.

2.7.2 Samenstelling van de staaloplossing

Dezelfde concentratie als bij de reologische metingen (14,0 % w/v) werd gebruikt zodoende de

resultaten beter onderling te kunnen vergelijken. Daarenboven werd opnieuw voor het

vochtgehalte van het staal gecorrigeerd waardoor, op 1,5 L vloeistof (gedemineraliseerd water,

zilvernitraat, preservatieoplossingen), een bloemgewicht van 209 gram werd toegevoegd.

De remming van het aanwezige -amylase werd verkregen door 1,5 ml van een 1 M

zilvernitraatoplossing toe te voegen vooraleer de verhitting werd ingesteld en de enzymatische

afbraak zou hebben plaatsgevonden. Om de groei van micro-organismen tijdens de bewaring

tegen te gaan en zo een eventuele negatieve invloed op de textuur van het staal te voorkomen,

werden ook conserveermiddelen toegevoegd. Om te vermijden dat deze een moeilijk oplosbare

neerslag zouden vormen, werden de twee oplossingen, 10 ml van een 15 % w/v

kaliumsorbaatoplossing en 7 ml van een 54 % w/v citroenzuuroplossing, afzonderlijk

50

ingemengd. Dit gebeurde na afloop van de bereidingstijd van de bloem-waterslurry om een

mogelijke beïnvloeding van de verstijfseling te voorkomen (Heyman et al., 2014). Voor de

concentratie van de citroenzuuroplossing werd de maximale oplosbaarheid in water gebruikt

(54 % (Sigma-Aldirch, 2015)) zodoende een maximale hoeveelheid water in het begin aan de

bereiding kon worden toegevoegd. In de gels was uiteindelijk een concentratie van 0,1 %

kaliumsorbaat en 0,25 % citroenzuur aanwezig zoals voorgesteld door Heyman et al. (2014).

2.7.3 Bereiding van de gels

Om varianties in de bereiding te voorkomen was een toestel vereist waarmee de gelbereiding

in één run kon worden uitgevoerd. Dit diende aan volgende criteria te voldoen: gecontroleerde

opwarming van de oplossing tot 95 °C; constante en instelbare rotatie (± 160 rpm) en afsluitbaar

zijn om verdamping tijdens de bereiding te beperken. Uiteindelijk werd geopteerd voor de

Thermomix TM31 keukenrobot (Vorwerk Elektrowerke GmbH & Co. KG, Wuppertal,

Duitsland) gezien zijn gebruikseenvoud en een goede temperatuurcontrole.

Het gedestilleerd water werd samen met het zilvernitraat afgewogen en voorverwarmd tot 50

°C onder continu roeren. Dit gebeurt door middel van een mes – dat tevens het

verwarmingselement is – en een additioneel roerwerk (‘vlinder’). Hoewel de roersnelheid niet

exact kon worden ingesteld, werd op basis van de handleiding gekozen om de

snelheidsschakelaar centraal tussen stand 1 en 2 te plaatsen wat ongeveer met 160 rpm

overeenstemt. Via de opening in het deksel van het toestel werd daaropvolgend de afgewogen

hoeveelheid bloem toegevoegd en gedurende 3 minuten gemengd waarna de verwarming tot 95

°C werd ingesteld. Op basis van eigen metingen (resultaten niet weergegeven) werd bekomen

dat het toestel een nagenoeg lineaire opwarmsnelheid van 7 °C per minuut heeft. Na een

kooktijd van 20 minuten werden de twee preservatie-oplossingen toegevoegd en gedurende 3

minuten ondergemengd. De bereide suspensie werd overgebracht in een maatbeker om het

uitgieten in de containers te vereenvoudigen waarna deze op het zicht werden gevuld tot een

gelijkmatig niveau. Voorafgaandelijk werden de recipiënten gelabeld en op twee platen (per

temperatuur) geschikt per tarwevariëteit en meetmoment. Direct na het vullen werden de

recipiënten afgesloten waarna één plaat in de koeling (7 °C) werd geplaatst.

2.7.4 Textuuranalyse bij gel

De consistentie – en voornamelijk de firmness – van de gels werd bepaald door het uitvoeren

van een back extrusion. Voor deze meting werd de container met hierin het te meten staal,

centraal onder de probe geplaatst. Deze probe is een op maat gemaakte, cirkelvormige schijf

met een diameter van 2,15 cm welke op een metalen staaf is gemonteerd. Tijdens de meting

beweegt de arm van het toestel, waaraan de staaf is bevestigd, omlaag met een pre-test snelheid

van 3,00 mm/s. Van zodra een trigger force van 5,0 g overschreden wordt, zal een snelheid van

1,70 mm/s worden aangenomen. De probe wordt 16,000 mm in de gel gedrukt waarbij zowel

een compressie als een afschuiving plaatsvindt. Het recipiënt heeft immers een diameter van

51

2,80 cm waardoor de inhoud kan beginnen vloeien langs de opening tussen de probe en de wand

eenmaal de yield stress overschreden is. Zo wordt ook de plasticiteit of spreadability opgemeten

wat een maat is voor de viscositeit van het sample. De maximale kracht die wordt geregistreerd

tijdens de neergaande beweging geeft de firmness van de gel aan.

Na de indrukking wordt de probe opnieuw met een snelheid van 3,00 mm/s uit het sample

opgetrokken. De cohesiveness, gedefinieerd als de maximale negatieve waarde die tijdens deze

actie werd opgemeten, geeft de inwendige cohesie van het sample weer. Daarnaast werd ook

de Index of Viscosity bepaald als het oppervlak onder de curve tijdens deze opwaartse beweging.

Om te voorkomen dat de meting foutief verliep diende het recipiënt te worden gefixeerd om te

voorkomen dat deze aan de probe blijft hangen.

Om een maximale gevoeligheid te verkrijgen werd de meetcel van 5 kg aangewend voor de

analyse. Er werd immers niet verwacht dat de gels de maximale hardheid van de meetcel zouden

overschrijden tegen het einde van de bewaartijd daar deze afgesloten werden bewaard.

2.8 Minerale componenten

De minerale analyse werd uitgevoerd via Inductively Coupled Plasma Atomic Emission

Spectroscopy (ICP-AES) met hydride; een hoog gevoelige methode die toelaat spoorelementen

in het parts-per-million (ppm) gebied te detecteren. Tijdens de analyse werd de concentratie

(op productbasis) voor volgende mineralen bepaald: boor (B), calcium (Ca), koper (Cu), ijzer

(Fe), kalium (K), magnesium (Mg), mangaan (Mn), natrium (N), fosfor (P), zwavel (S) en zink

(Zn). Dit werd omgerekend naar de concentratie op droge stof.

In eerste instantie werd hiervoor 1,0 gram van het gemalen monster verast door langdurige

verhitting in een oven bij 500 °C. Deze fractie werd daaropvolgend opgelost in zoutzuur (HCl)

-150

-50

50

150

250

350

0 5 10 15 20 25 30 35

Kra

cht (

g)

Tijd (s)

Firmness

Cohesiveness

Index of Viscosity

Consistency

FIGUUR 9 Voorbeeldcurve van een back-extrusion test uitgevoerd op gel

52

en in een afgesloten container in het toestel, de IRIS Intrepid II XSP (Thermo Fisher Scientific,

Massachusetts, USA), ingebracht. In een gespecialiseerde oven vindt een vooropwarming tot

180 °C plaats waarna de oplossing als een aerosol in de toorts – een geïoniseerde stroom van

argongas – wordt gebracht. Door de hoge temperatuur die hier heerst (10 000 °C) vallen alle

partikels uit elkaar in hun atomaire vorm waarbij de elektronen van deze moleculen loskomen

en herhaaldelijk in het plasma recombineren waardoor straling op een karakteristieke golflengte

wordt uitgezonden. Het emissiespectrum wordt opgenomen via een solid-state detector

waardoor, voor elke golflengte afzonderlijk, de intensiteit kan worden bepaald waarna de

informatie naar een kwantificeerbaar, elektrisch signaal wordt omgezet. Een voorafgaande

kalibratie van het toestel met oplossingen met een gekende concentratie, is hiervoor vereist.

2.9 Statistische analyse

Voor de analyse van de data werd gebruik gemaakt van Microsoft® Excel® 2013 (versie

15.0.4737.1001, Microsoft Corp., Washington, USA) en IBM SPSS Statistics voor Windows

(versie 22.0, IBM Corp., New York, USA).

In eerste instantie werden voor metingen waarvan twee of meer herhalingen werden uitgevoerd,

de gemiddelde waarde en de standaarddeviatie bepaald na het uitsluiten van eventuele outliers.

Zowel resultaten die onomstotelijk afwijken van de schijnbaar correcte meetwaarden, als deze

die meer dan drie maal de standaarddeviatie van de gemiddelde waarden liggen, werden voor

verdere analyse uit de dataset verwijderd. Voor de textuurmetingen werd gestreefd naar een

variantiecoëfficiënt (CV) onder de 15 % waarbij het gemiddelde hiervan over de verschillende

stalen kleiner dan 10 % moest zijn. Indien hieraan werd voldaan, kan de datareeks als

betrouwbaar worden aanzien voor dit type analyse. Voor het correlatieonderzoek, de

clusteranalyse en het onderling vergelijken van de stalen, werden voorgenoemde gemiddelde

waarden aangewend. De resultaten van de herhalingen van de verschillende analyses

(amyloseconcentratie, reologische parameters, textuuranalyse, gewicht, ovenrijs, volume en

gasceldistributie van het brood en de granulaire karakteristieken) werden in afzonderlijke

datasets geplaatst zodoende de nodige statistische tests hierop konden worden uitgevoerd.

Voor het bekijken van de correlaties werd gebruik gemaakt van de Pearson r-waarde in geval

van rationele data en werd Spearman aangewend indien het verband met ordinale of nominale

data werd onderzocht. De resultaten worden als R²-waarde weergegeven. Dit duidt op het

percentage van de variantie die hierdoor wordt verklaard. Indien een correlatie omgekeerd

evenredig is (r < 0) wordt dit met de vermelding ‘r-’ aangeduid.

Een eventueel onderscheid tussen verschillende klassen werd onderzocht door de uitvoering

van een One-Way ANOVA of independent-sample t-Test in het geval van normaal verdeelde

data, of via non-parametrische tests. Hieronder worden de Mann-Whitney U (MWU)-test en de

Kruskal-Wallis (KW)-test gerekend voor de onderlinge vergelijking van respectievelijk twee of

53

meerdere groepen. Bij het gebruik van een ANOVA werd tevens een post-hoc analyse

uitgevoerd om de verschillen aan te duiden. Wanneer een gelijke variantie, bepaald via de

Levene's test for equality of variances, werd teruggevonden, werd een Tukey HSD test

toegepast. In alle andere gevallen werd gebruik gemaakt van de Dunnett’s T3 test.

Voor de voorspelling van een dependent variable werd multivariate lineaire regressieanalyse

aangewend. Door het gebruik van forward model selection, worden uitsluitend de variabelen

die aanleiding geven tot een significante verbetering van het model, hieraan toegevoegd. Naast

de R²-waarde word voor de verschillende modellen ook de R²adj.-waarde weergegeven. Deze

houdt rekening met het aantal variabelen die in het modelsysteem zijn opgenomen. De

standaardfout op het gemiddelde (SEmean) geeft de afwijking van de voorspelde ten aanzien van

de werkelijke waarde weer. Dit neemt af indien de R²-waarde toeneemt.

Wegens de uitgebreide dataset werd via principale componentenanalyse (PCA) getracht het

aantal variabelen te reduceren tot twee. Een Varimax rotatie werd hierop toegepast zodoende

de gekwadrateerde correlaties (R²-waarden) tussen de variabelen en de principale componenten

(PC) geoptimaliseerd werden. Voor elk systeem wordt de loading plot en score plot

weergegeven waarin respectievelijk de positie van de variabelen en van de stalen is aangeduid.

Voor de uitvoeging van deze analyse werd gebruik gemaakt van gestandaardiseerde waarden.

Het aannemen of verwerpen van een hypothese gebeurde voor alle tests op basis van het 95 %

significantieniveau (p = 0,05) dat doorheen deze gehele verhandeling geldt.

54

3 Resultaten en bespreking

3.1 Plectranthus edulis

3.1.1 Chemische samenstelling

Daar het gewas grote gelijkenissen met de aardappel (Solanum tuberosum) vertoont in zowel

botanische kenmerken als chemische samenstelling, wordt deze als referentie aangewend.

Indien in de literatuur gegevens beschikbaar zijn voor de groep ‘knolgewassen’, zullen deze

eveneens ter aanvulling worden getoond. Een overzicht van de chemisch samenstelling voor de

PE-cultivars wordt weergegeven in Tabel 3.

Amylose Voor de stalen van de Plectranthus edulis werd een amyloseconcentratie in het

geëxtraheerde zetmeel teruggevonden van gemiddeld 18,5 ± 3,72 % met een ruime spreiding

van 14,2 % (Chencha) tot 23,9 % (Jarmet). Dit sluit aan bij de waarden die in de literatuur voor

knolgewassen en aardappelen worden teruggevonden. Afhankelijk van de geraadpleegde bron

ligt de gemiddelde amyloseconcentratie hiervoor tussen de 17 en 27 % (Noda et al., 2005;

Schirmer et al., 2013; Waterschoot et al., 2015).

Vezels Het vezelgehalte van de stalen verschilt onderling sterk en twee groepen kunnen

onderscheiden worden. Het zetmeel uit de knollen die in de regio Wolayta werden geteeld, heeft

een lager vezelgehalte (1,22 tot 2,23 %) in tegenstelling tot dit uit de andere stalen (3,84 tot

5,32 %). Een eventuele invloed van de groeiomstandigheden, alsook verschillen in de

extractieprocedure, kunnen hiervoor een verklaring bieden. De concentratie ligt echter in het

algemeen hoger dan het vezelgehalte van het gewas (0,70 g/100 g eetbaar product) waarbij het

echter onduidelijk is of de vezels uit de schil van de knollen hierbij in rekening werden gebracht

(Mekbib en Weibull, 2012). De gemiddelde concentratie vezels in de aardappel (met schil)

bedraagt 1,8 tot 2,1 %. In aardappelzetmeel zijn geen vezels meer aanwezig (Nubel, 2009;

RIVM/Voedingscentrum, 2011).

Eiwit Op basis van gegevens uit de literatuur kan worden gesteld dat de gemiddelde

concentratie eiwit op droge stof voor het PE-zetmeel (1,09 ± 0,41 %/ds) aanzienlijk hoger ligt

dan deze in aardappelzetmeel (0,08 - 0,10 %/ds) (Waterschoot et al., 2014). Daar het

eiwitgehalte van het knolgewas in dezelfde lijn ligt als dit van de aardappel (resp. 1,5 % en 1,3

tot 2,0 %), bestaat het vermoeden dat dit onderscheid wordt verklaard door een verschil in de

extractieprocedure (Mekbib en Weibull, 2012; Nubel, 2009).

Totaal mineraalgehalte Het totaal gehalte aan mineralen werd berekend door de concentratie

van de afzonderlijke ionen te sommeren. Voor deze indicatieve waarde werd een relatief brede

spreiding (0,26 – 0,41 %/ds) teruggevonden waarvan het gemiddelde overeenstemt met het

asgehalte dat voor aardappelzetmeel in de literatuur wordt opgegeven (0,2 – 0,3 %/ds).

Voornamelijk de cultivar Jarmet heeft, met een waarde van 2594 ppm/ds, een aanzienlijk lager

55

mineraalgehalte dan gemiddeld (3465 ± 552,93 ppm/ds). Tussen het eiwitgehalte en de

concentratie mineralen is daarenboven een statistisch significante correlatie op te merken (p =

0,036; R² = 0,709). Dit wijst mogelijk op de verschillende interacties die tussen deze

componenten plaatsvinden.

Het voornaamste onderzochte mineraal, dat tevens in de hoogste concentratie aanwezig is (zie

Tabel 4), is fosfor. Zetmeel uit knolgewassen – en voornamelijk aardappelzetmeel – bevat een

hogere concentratie fosfor wat zorgt voor een snellere toename in de viscositeit en een

vertraagde retrogradatie. De hoeveelheid ligt voor alle stalen hoger dan de waarden die voor

aardappelzetmeel in de literatuur worden teruggevonden welke variëren van 0,06 tot 0,09 % op

droge stof (Noda et al., 2005; Waterschoot et al., 2014).

De grootste onderlinge verschillen zijn op te tekenen voor calcium, koper en kalium.

Opmerkelijk is daarenboven dat de variëteiten die op de locatie Wolayta werden geteeld,

opnieuw meer vergelijkbare resultaten vertonen. Voor magnesium en kalium sluiten de waarden

aan bij de concentratie aanwezig in aardappelzetmeel. Voor calcium wordt een significant

hogere waarde opgemerkt dan deze die in de literatuur voor aardappelzetmeel is gerapporteerd

(resp. 396,95 ± 139,88 ppm/ds t.o.v. 139 ppm/ds) (Noda et al., 2005).

Relaties tussen de verschillende mineralen zijn talrijk; zo heeft calcium met kalium (r-; R² =

0,790), fosfor (r-, R² = 0,824) en zink (R² = 0,859) een correlatie, alsook ijzer en mangaan

vertonen onderling een significant verband (R² = 0,949). Daarnaast gaat een hogere

eiwitconcentratie gepaard met een toename van het kaliumgehalte (p = 0,034, R² = 0,712)

Cultivar Vocht

(%) AM (%)

Vezels (%/ds)

EW (%/ds)

Mineralen (totaal) (ppm/ds)

Jarmet 15,5 15,0 ± 1,54a 3,84 ± 0,04c 0,70 2594

Arjo white 17,5 23,9 ± 6,01cd 4,16 ± 0,12d 1,05 3213

Chencha 17,3 14,2 ± 3,86a 5,32 ± 0,07e 0,70 3264

Chenqoua Wolayta 14,3 18,2 ± 1,20b 2,23 ± 0,05b 1,76 4077

Lofua Wolayta 14,3 18,3 ± 0,75bc 1,21 ± 0,03a 1,34 3959

Inuka Wolayta 14,1 21,5 ± 0,88d 1,22 ± 0,03a 1,01 3683

Gemiddeld 15,5 ± 1,55 18,5 ± 3,71 3,00 ± 1,70 1,09 ± 0,41 3465 ± 553

TABEL 3 Vochtgehalte, amyloseconcentratie, gehalte vezels en eiwitten op droge stof en het totaal mineraalgehalte voor de zes cultivars van de Plectranthus edulis

Waarden binnen één kolom met hetzelfde superscript, zijn niet significant verschillend van elkaar

56

De resultaten voor zwavel en natrium zijn niet weergegeven daar deze werden beïnvloed door

de uitvoering van de zetmeelextractie waarbij natriummetabisulfiet werd toegevoegd voor de

inhibitie van de microbiële activiteit.

Cultivar B Ca Cu Fe K Mg Mn P Zn

Jarmet 2,45 599 6,02 30,4 131 148 2,65 1337 6,61

Arjo white 3,09 512 1,93 18,3 279 190 1,67 1770 5,41

Chencha 4,52 409 16,44 18,5 345 157 1,63 1680 3,64

Chenqoua Wolayta 4,04 337 2,21 14,9 878 182 1,62 2019 4,11

Lofua Wolayta 4,80 216 8,51 24,5 758 215 2,25 2090 3,18

Inuka Wolayta 5,26 310 9,45 18,3 688 157 1,82 1921 3,90

Aardappelzetmeela - 139 - - 859 112 - 900 -

3.1.2 Granulaire eigenschappen

Met behulp van een Cryo-Scanning Electron Microscope (SEM) werd bij verschillende

vergrotingen een beeld opgenomen van het geëxtraheerde zetmeel. In Figuur 10 wordt voor alle

stalen, met uitzondering van Arjo white waarvoor geen analyse werd uitgevoerd, de granulaire

samenstelling bij 500x vergroting weergegeven. Hieruit blijkt duidelijk dat de granules een

ruime grootteverdeling kennen daar binnen één vorm kleine, middelgrote en grote partikels

aanwezig zijn. Dit is tevens in overeenstemming met de literatuur waarin werd bevonden dat

bij zetmeel uit knolgewassen de granules een diameter kunnen hebben welke varieert van 5 –

100 µm (Noda et al., 2005). Voor het staal Lofua Wolayta wordt een nauwere groottedistributie

teruggevonden binnen eenzelfde vorm. Daarenboven worden meer ellipsvormige granules

waargenomen. Deze verschillen ten aanzien van de andere stalen die op de locatie Wolayta

werden gecultiveerd, kunnen mogelijk tot uiting komen in de reologische metingen daar de

oppervlakte-interactie en de onderlinge hindering tijdens het roeren, aanleiding zal geven tot

een verandering in de weerstand en de viscositeit.

Daarenboven worden voor alle stalen voornamelijk sferische – maar tevens ellipsvormige –

partikels onderscheiden. Chencha (Figuur 10-2) vertoont evenwel een andere granulaire

samenstelling, voornamelijk op het vlak van de granulevorm. Dit staal bevat bijna uitsluitend

sferische granules met een ruimere groottedistributie dan bij de andere stalen.

Aardappelzetmeel bestaat, in tegenstelling tot de granulaire samenstelling van de PE-stalen,

voornamelijk uit ovale of onregelmatig gevormde granules en slechts een beperkte fractie van

het A en B-type. Gezien de negatieve correlatie tussen de partikelgrootte en de

mineraalconcentratie van de granules, kan dit mogelijk een verklaring bieden voor het

gemiddeld hogere mineraalgehalte van de PE-stalen (Schirmer et al., 2013; Singh et al., 2003;

Waterschoot et al., 2014).

TABEL 4 Minerale samenstelling van de cultivars van de Plectranthus edulis, uitgedrukt in ppm op droge stof

a (Bron: Noda et al., 2005)

57

Naast de uiterlijke kenmerken van de granules, werden ook de carbohydrate leaching (CHL),

zwelkracht (SP) en close packing concentration (CPC) bepaald waarvan de resultaten in Tabel

5 zijn weergegeven. De percentages voor de hoeveelheid koolhydraten (vnl. amylose) die zijn

uitgelekt, zijn zeer laag in vergelijking met deze die in de literatuur voor aardappelzetmeel

worden teruggevonden (3 – 37 %). Bij de uitvoering van de analyse werden bovendien sterke

verschillen in de viscositeit opgemerkt tussen de herhalingen. Dit doet vermoeden dat de

resultaten hiervoor onbetrouwbaar zijn. De waarden voor de SP liggen daarentegen wel in lijn

met de verwachte hoeveelheid (26 – 206 g/g), al zijn deze gemiddeld gezien laag. Hieruit komt

voort dat de waarde voor de CPC hoger ligt dan deze die in de literatuur (0,6 %) wordt

gerapporteerd (Lin et al., 2013; Waterschoot et al., 2015; Waterschoot et al., 2014). De

gemiddelde SP bedraagt 30,5 ± 13,20 g/g, al zijn er tussen de stalen onderling grote verschillen

op te tekenen (13,9 tot 51,8 g/g).

Cultivar CHL (%)

SP (g/g)

CPC (%)

Jarmet 0,0000 ± 0,0078a 51,8 ± 1,30c 1,9 ± 0,05a

Arjo white 0,0009 ± 0,0059a 37,0 ± 4,71bc 2,7 ± 0,35a

Chencha 0,0063 ± 0,0083a 31,4 ± 2,94abc 3,2 ± 0,30a

Chenqoua Wolayta 0,0829 ± 0,0083c 20,9 4,8

Lofua Wolayta 0,0627 ± 0,0197bc 13,9 ± 1,89a 7,3 ± 0,99b

Inuka Wolayta 0,0258 ± 0,0183ab 28,0 ± 11,26ab 3,9 ± 1,56ab

Gemiddeld 0,0298 ± 0,0352 30,5 ± 13,20 3,97 ± 1,91

TABEL 5 Carbohydrate leaching (CHL), zwelkracht (SP) en close packing concentration (CPC) voor zetmeel van de PE-cultivars (n = 2)


58

FIGUUR 10 Cryo-SEM opname (500x vergroting) van zetmeel geëxtraheerd uit de Plectranthus edulis 1: Jarmet, 2: Chencha, 3:Chenqoua Wolayta, 4: Lofua Wolayta, 5: Inuka Wolayta

1 2

3 4

5

59

3.1.3 Gedrag van PE-zetmeel tijdens opwarmen

Het verstijfselingsgedrag van de stalen en de referentie (commercieel aardappelzetmeel) werd

bestudeerd om meer informatie te verzamelen over het effect van een temperatuurbehandeling

op de viscositeit van de zetmeeloplossing. Zoals in Figuur 11 wordt weergegeven, kan

eenzelfde trend als bij de eerdere analyses worden waargenomen: de drie stalen (Chenqoua,

Lofua en Inuka) die in de regio Wolayta werden geteeld vertonen een gelijkend

verstijfselingsgedrag. Op basis van de reologische parameters (zie Tabel 7) kan eenzelfde

onderscheid voor de TG, PV, Tpiek, BD en SBp worden teruggevonden (MWU-test, p < 0,05).

De piekviscositeit (PV) vertoont een zeer brede spreiding, variërend van 3184 cP (Chencha) tot

7312 cP (Inuka Wolayta). Hoewel in de literatuur herhaaldelijk verbanden met de

amyloseconcentratie en de CHL worden teruggevonden, kon voor de onderzochte stalen geen

significante correlatie met de PV worden aangetoond (Hermansson en Svegmark, 1996;

Schirmer et al., 2013; Waterschoot et al., 2014). Opmerkelijk is evenwel dat voor het staal

Jarmet initieel een viscositeitstoename optreedt die gelijkend is met de andere stalen, maar dat

deze vervolgens sterk afneemt waardoor een uitzonderlijk hoge Tpiek (93,9 °C) werd vastgesteld.

De SP, waarvoor een significante correlatie werd teruggevonden (p = 0,011, R² = 0,832), kan

dit grotendeels verklaren. Granules met een hoge SP zullen snel desintegreren waarbij alle

componenten worden vrijgesteld in de oplossing. In dit geval is de viscositeit voornamelijk

afhankelijk van de eigenschappen van het vrijgekomen amylose en amylopectine. Bij een lage

SP blijven meer granules intact en zal de oppervlakte-interactie bijdragen tot de snelle toename

in de viscositeit. Eenmaal een kritische temperatuur is bereikt zullen zij alsook desintegreren

waardoor een sterk viscositeitsverlies (de BD) optreedt (Blazek en Copeland, 2008; Lin et al.,

2013; Waterschoot et al., 2015). De TG voor de PE-stalen had een smalle spreiding (70,7 tot

74,0 °C).

De stalen Chenqoua en Inuka Wolayta sluiten het meeste aan bij het referentie aardappelzetmeel

al is de TG voor de laatstgenoemde significant lager. Hierdoor liggen deze curves meer naar

rechts in de grafiek, waardoor ook de Tpiek verschillend is. Daarnaast vertoont het

aardappelzetmeel de laagste HS van alle stalen en bijgevolg de grootste BD. Dit is toe te

schrijven aan de lage rigiditeit en de hoge SP van de zetmeelgranules (Schirmer et al., 2013;

Singh et al., 2003; Waterschoot et al., 2015). Ondanks er geen significant verband kan worden

aangetoond met de SP, is wel een positieve correlatie tussen het fosforgehalte en de BD op te

tekenen (p = 0,031, R² = 0,728). Daar een toename in fosfor gepaard gaat met een hogere SP,

leidt dit tot een verhoogde afbraak van de granules tijdens de houdtijd (bij 95 °C) waardoor een

grotere breakdown (BD) optreedt (Noda et al., 2005). Ook voor kalium kan een positief verband

met de BD worden teruggevonden (p = 0,007, R² = 0,870).

60

Fosfor is één van de voornaamste niet-koolhydraatcomponenten in bloem en zetmeel die een

significant effect heeft op de verstijfselingseigenschappen van zetmeel (Singh et al., 2003).

Voor de tarwestalen kan uitsluitend een verband worden teruggevonden tussen de Tpiek en de

concentratie mangaan (p = 0,038; R² = 0,808) alsook tussen de TG en het ijzergehalte van het

staal (p = 0,021; r-; R² = 0,869). Hoewel dit werkingsmechanisme moeilijk kan worden

verklaard, wordt aangenomen dat de waterabsorptie wordt verstoord indien een hogere

concentratie ijzer aanwezig is waardoor de granulaire structuur sneller verbroken wordt en een

hogere SP kan worden waargenomen. Hoewel een duidelijke correlatie tussen de PV en de

concentratie fosfor wordt verwacht, is hiervoor slechts een zwak, en niet-significant verband

terug te vinden (p = 0,076; R² = 0,585) (Noda et al., 2005; Schirmer et al., 2013). Voor kalium

(p = 0,040; R² = 0,692) en het totaal mineraalgehalte (p = 0,069; R² = 0,605) kunnen

daarentegen wel correlaties worden opgetekend. Dit geldt tevens voor de TG, de BD en de SBP.

In Tabel 6 worden de p- en R²-waarden voor deze correlaties weergegeven.

PV TG BD SBP Kalium 0,692 (0,040) r- 0,901 (0,004) 0,870 (0,007) r- 0,929 (0,002) Fosfor 0,585 (0,076) r- 0,733 (0,030) 0,728 (0,031) r- 0,790 (0,018) Mineralen (tot.) 0,605 (0,069) r- 0,801 (0,016) 0,789 (0,018) r- 0,863 (0,007)

0

20

40

60

80

100

0

2 000

4 000

6 000

8 000

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Tem

pera

tuur

(°C

)

Vis

cosi

teit

(cP

)

Tijd (min)

Referentie Jarmet Arjo White Chencha

Chenqoua Wolayta Lofua Wolayta Inuka Wolayta Temperatuur

FIGUUR 11 Verstijfselingsgedrag (gemiddelde curve op basis van drie herhalingen) van zetmeel geëxtraheerd uit zes cultivars van de Plectranthus edulis

TABEL 6 Overzicht van de correlaties, weergegeven als R²-waarde (sig.), tussen de minerale componenten en de reologische parameters bij de stalen van de Plectranthus edulis

61

Cu

ltiv

ar

TG

(°C

) P

V

(cP

) T

pie

k

(°C

) H

S

(cP

) F

V

(cP

) B

D

(cP

) S

BP

(cP

) S

BT

(cP

)

Jarm

et74

,0 ±

0,3

5d 36

03 ±

122

b 93

,9 ±

0,6

4b 28

17 ±

100

d 42

44 ±

76d

786

± 22

a 64

1 ±

46g

1427

± 2

4c

Arj

o w

hite

73,1

± 0

,01d

5172

± 6

7c 83

,0 ±

0,2

1c 29

79 ±

27e

4360

± 1

7e 21

93 ±

90c

-812

± 6

1e 13

81 ±

30c

Che

ncha

73,9

± 0

,23d

3184

± 3

4a 83

,2 ±

0,3

0a 20

73 ±

29b

3172

± 7

1b 11

11±

61b

-12

± 10

4f 10

99 ±

44b

Che

qoua

Wol

ayta

70,7

± 0

,06b

7154

± 3

9f 76

,8 ±

0,2

3f 22

67 ±

40c

3366

± 4

5c 48

87 ±

15e

-378

8 ±

26b

1099

± 1

2b

Lof

ua W

olay

ta71

,6 ±

0,0

6c 57

43 ±

48d

78,3

± 0

,12d

2194

± 2

9c 32

08 ±

29b

3549

± 50

d -2

535

± 39

d 10

14 ±

11b

Inuk

a W

olay

ta71

,1 ±

0,0

7b 73

12 ±

52f

77,8

± 0

,28f

2808

± 36

d 42

56 ±

59de

45

04 ±

16de

-3

056

± 11

0c 14

48 ±

95c

Aar

dapp

elze

tmee

l65

,3 ±

0,1

0a 67

44 ±

215

e 71

,5 ±

0,3

1e 14

38 ±

17a

2342

± 6

1a 53

06 ±

199

e -4

472

± 19

2a 89

7 ±

45a

TA

BE

L 7

Ove

rzic

ht v

an d

e re

olog

isch

e pa

ram

eter

s –

vers

tijfs

elin

gste

mpe

ratu

ur (

TG),

pie

kvis

cosi

teit

(PV

), p

iekt

empe

ratu

ur (

Tpi

ek),

hol

ding

str

engt

h (H

S),

fina

l vis

cosi

ty (

FV),

br

eakd

own

(BD

), s

etba

ck fr

om p

eak

(SB

P)

en to

tal s

etba

ck (

SB

T)

– vo

or d

e 6

stal

en v

an d

e P

lect

rant

hus

edul

is e

n aa

rdap

pelz

etm

eel (

n =

3)

Waa

rden

bin

nen

één

kolo

m m

et h

etze

lfde

sup

ersc

ript

, zij

n ni

et s

igni

fica

nt v

ersc

hill

end

van

elka

ar

62

3.1.4 Tussentijds besluit

De amyloseconcentratie van zetmeel, geëxtraheerd uit de Plectranthus edulis, sluit aan bij het

gehalte dat voor aardappelzetmeel in de literatuur wordt teruggevonden. Het vezel- en

eiwitgehalte ligt daarenboven aanzienlijk hoger dan de referentiewaarden wat vermoedelijk een

gevolg is van de extractieprocedure. Dit geldt eveneens voor de mineraalsamenstelling

waarbinnen twee groepen te onderscheiden zijn. Stalen die in de regio Wolayta werden geteeld,

hebben een lager calciumgehalte en bevatten meer fosfor en kalium.

De granulaire samenstelling werd gekenmerkt door de aanwezigheid van zowel kleine als

middelgrote, sferische en ellipsvormige granules. Het staal Chencha onderscheid zich hier

echter van door het hoge aantal sferische partikels die bovendien een bredere grootteverdeling

kennen. Dit uit zich niet in een verschillend resultaat voor de zwelkracht en de close packing

concentration waarvoor gemiddelde waarden van respectievelijk 30,5 ± 13,2 g/g en 4,0 ± 1,91

% werden vastgesteld.

Voor het verstijfselingsgedrag werden opnieuw twee groepen onderscheiden waarbij de stalen

Chenqoua, Lofua en Inuka Wolayta een gedrag vertoonden dat aansluit bij dit van

aardappelzetmeel. Een relatie met de granulaire eigenschappen zoals de grootte(distributie) en

de vorm, kwam beperkt tot uiting. De verstijfselings- en piektemperatuur ligt evenwel

significant hoger voor de zetmeelstalen van het knolgewas. De overige stalen werden

gekenmerkt door een zeer beperkte breakdown en een lage piekvsicositeit. Hoewel voor de PE-

stalen geen significante correlatie tussen de piekviscositeit en het fosforgehalte werd

teruggevonden, bestond dit wel voor de concentratie kalium en het totaal mineraalgehalte.

63

3.2 Tarwe

3.2.1 Algemene staaleigenschappen

De uitmalingsgraad, het vochtgehalte en het valgetal voor de tarwes en de bloem die hieruit

werd gewonnen, werd voor de 21 tarwevariëteiten bepaald. De resultaten voor deze bepalingen

zijn weergegeven in Tabel 8.

Uitmalingsgraad De tarwestalen werden vermalen tot bloem met een uitmalingsgraad

variërend van 68,08 % (Rubisko) tot 77,02 % (Intro). Deze waarden liggen gemiddeld lager dan

de 78,0 % uitmaling die standaard wordt beoogd. Dit is mogelijk te wijten is aan een verhoogde

kleverigheid tijdens het vermalen wat op zijn beurt toe te schrijven is aan tarwesoorten met een

lagere bakkwaliteit, alsook aan het maalrendement van de molen (De Leyn, 2014; Delcour en

Hoseney, 2010). Er kon echter geen significant verband worden teruggevonden tussen de

uitmalingsgraad en de kwaliteitsklasse zoals deze door de mandataris werd opgegeven.

Vochtgehalte Het vochtgehalte van de bloemstalen, bedraagt gemiddeld 13,6 ± 0,39 %. Rubisko

heef in vergelijking met de andere stalen een uitzonderlijk laag vochtgehalte van 12,3 %. Er

werd een significant verschil (p = 0,033) teruggevonden tussen het gemiddelde vochtpercentage

van de tarwestalen en dit voor de PE-stalen (15,51 ± 1,54 %). Dit kan te wijten zijn aan de

kristallijne vorm waarin de zetmeelcomponenten voorkomen. Bij aardappelzetmeel bestaat dit

voornamelijk uit hexagonale B-type kristallen die tot 4,5 keer meer water kunnen binden dan

de A-types (Schirmer et al., 2013; Waterschoot et al., 2015).

Valgetal Door de nefaste weersomstandigheden tijdens de teeltperiode van de granen, werd een

hoger valgetal verwacht. Het natte voorjaar maakt immers dat de enzymactiviteit in de geoogste

granen hoger ligt daar in de tijd tussen het oogsten en het eventueel nadrogen, meer -amylase

actief werd. Voor bloem met een goede bakkwaliteit is een valgetal van minimaal 250 vereist

zodoende bij een hogere waarde een eventuele correctie kan worden ingesteld door het

toevoegen van moutbloem (De Leyn, 2014; Delcour en Hoseney, 2010).

Het teruggevonden bereik voor het valgetal van de bloem was breed, van 107 tot 338, waarbij

voor 11 stalen een te laag valgetal (< 250) en dus een te hoge amylaseactiviteit werd

opgetekend. Er werd daarnaast een sterke correlatie (p < 0,01, R² = 0,753) teruggevonden tussen

het valgetal van de bloem en de tarwe zoals weergegeven in Figuur 12. Voor beide variabelen

werd een gelijkend gemiddelde teruggevonden (respectievelijk 238 en 233), maar het bereik

voor het valgetal van het tarwe was breder (76 tot 365). Amylasen zijn voornamelijk in de

aleuronlaag aanwezig alsook in het endosperm, afhankelijk van de groeiomstandigheden. Daar

de hoogste concentratie in de buitenste laag van het meellichaam kan worden teruggevonden

en deze slechts bij hogere uitmalingsgraden in de bloem terecht komt, wordt een correlatie met

het maalrendement verwacht (De Leyn, 2014). Deze werd echter niet teruggevonden (p = 0,044,

R² = 0,196).

64

Cultivar Kwaliteit Uitmalings-graad (%)

Vocht (%)

Valgetal tarwe (s)

Valgetal bloem(s)

Armada B1 76,61 14,2 122 159

Atomic A 74,25 13,6 365 336

Cellule BPS 75,55 13,5 284 288

Crusoë A 73,86 13,9 332 287

Edward - 75,07 13,8 244 280

Espart B2 74,48 13,5 348 315

Forum A 75,05 14,0 190 194

Gedser - 75,97 13,7 184 223

Granamax BPS 74,48 13,3 203 175

Intro BPS 77,02 13,5 311 285

Joker A 73,68 14,0 238 231

Lithium A 74,55 13,5 209 218

Lyrik C 73,37 13,4 167 195

Matrix BPS 76,50 13,5 262 275

Ozon - 72,79 13,8 146 288

Pioneer A 73,63 13,9 315 338

Reform A 75,55 13,7 343 330

Rubisko B2 68,08 12,3 76 107

Sokal BPS 72,08 13,8 206 178

Tentation C 72,18 13,2 143 128

Terroir BPS 74,63 13,6 195 178

Gemiddeld - 74,26 ± 1,96 13,6 ± 0,39 233 ± 82 238 ± 70

Ozon

R² = 0,7529

0

100

200

300

400

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Val

geta

l blo

em (

s)

Valgetal tarwe (s)

FIGUUR 12 Verband tussen het valgetal van het tarwe en de bloem die hieruit bekomen werd op basis van 21 tarwevariëteiten

TABEL 8 Overzicht van de algemene staaleigenschappen (kwaliteit, maalrendement, vochtgehalte en valgetal van tarwe en bloem) voor de 21 tarwevariëteiten

65


Amylose Voor tarwe varieert het gehalte schijnbaar amylose van 13,9 % (Gedser) tot 28,6 %

(Reform) met een gemiddelde van 22,1 ± 4,17 % (zie Tabel 9). Voor slechts 4 van de 21 stalen

werd een concentratie schijnbaar amylose teruggevonden die aansluit bij de verwachte waarde

van 25,0 tot 27,8 % (Schirmer et al., 2013; Waterschoot et al., 2015).

Beschadigd zetmeel De beschadiging van de zetmeelgranules treedt op tijdens het vermalen en

is noodzakelijk voor een goede gistwerking indien de bloem voor de broodbereiding zal worden

aangewend. Bij een te beperkte beschadiging (< 5 %) zullen de aanwezige amylases ( - en -

amylase) onvoldoende van de zetmeelcomponenten tot D-glucose kunnen omzetten waardoor

te weinig voeding voor de gist beschikbaar is. Te hoge percentages, 6 tot 10 % of meer, zouden

aanleiding kunnen geven tot een slechte verwerkbaarheid daar het deeg plakkerig zou worden.

Er wordt daarom gestreefd naar een percentage beschadigd zetmeel van 5 tot 6 % (De Leyn,

2014; Delcour en Hoseney, 2010). Een gemiddelde gehalte van 5,7 ± 0,50 % (spreiding: 4,29 -

6,52 %) werd hiervoor bij de tarwestalen teruggevonden.

Cultivar AM (%)

BZ (%)

Armada 24,4 ± 0,64efg 5,96

Atomic 16,6 ± 1,62bc 5,81

Cellule 22,3 ± 2,30de 5,90

Crusoë 25,7 ± 2,06gh 5,62

Edward 25,4 ± 0,42fgh 5,63

Espart 23,8 ± 1,78defg 6,05

Forum 14,5 ± 0,92ab 5,24

Gedser 13,9 ± 1,76a 5,73

Granamax 22,3 ± 1,19de 5,92

Intro 24,3 ± 0,44efg 5,45

Joker 25,2 ± 2,25fgh 6,52

Cultivar AM (%)

BZ (%)

Lithium 27,1 ± 1,64hi 5,37

Lyrik 21,9 ± 0,66de 5,70

Matrix 15,1 ± 2,49ab 5,73

Ozon 17,9 ± 2,10c 6,51

Pioneer 23,7 ± 0,49defg 6,18

Reform 28,6 ± 2,35i 5,17

Rubisko 23,4 ± 1,19defg 5,31

Sokal 21,6 ± 0,81d 5,84

Terroir 23,6 ± 0,73defg 5,08

Tentation 22,7 ± 2,41def 4,29

Gemiddeld 22,1 ± 4,15 5,67 ± 0,50

Eiwit De concentratie eiwit op droge stof wordt als kwaliteitsparameter gebruikt bij de

ontvangst van granen. Een minimaal percentage van 12,0 % op droge stof wordt gehanteerd om

een goede bakwaardigheid bij de bereiding van brood te garanderen. Ongunstige

teeltomstandigheden in de voorjaarsperiode van 2014 hebben echter geleid tot lage

eiwitconcentraties wat ook merkbaar is in deze set stalen (zie Tabel 10). De gemiddelde

concentratie eiwit op droge stof bedraagt 10,30 ± 0,54 % met als maximum 11,70 % (Crusoë).

Deze lage waarden worden verondersteld een negatieve impact te zullen hebben tijdens de


TABEL 9 Overzicht van de amyloseconcentratie en hoeveelheid beschadigd zetmeel voor de tarwestalen

66

uitvoering van de baktesten met betrekking tot het volume en de kruimstructuur (De Leyn,

2014; Delcour en Hoseney, 2010). Aanvullend werd het gehalte natte (NG) en droge (DG)

gluten bepaald via het Glutomatic apparaat (Perten instruments, Hägersten, Zweden). Op basis

van deze analyse werd eveneens de glutenindex (GI) berekend als de hoeveelheid weerhouden

gluten t.o.v. het totale gehalte. Na uitvoering van de sedimentatietest volgens Zeleny werden

ook de kwaliteitsparameters zoals de sedimentatiewaarde en de Zeleny-eiwitratio, vastgesteld.

Cultivar Eiwit (%/ds)

NG (%)

DG (%)

GI (%) Zeleny Zeleny

eiwit

Armada 9,94 18,7 ± 0,07 6,5 ± 0,07 98,7 39 3,92

Atomic 10,80 22,5 ± 0,07 7,3 ± 0,07 96,2 40 3,70

Cellule 10,44 23,5 ± 0,14 7,8 ± 0,07 93,0 35 3,35

Crusoë 11,70 24,4a 8,2a 94,3 36 3,08

Edward 10,47 22,8 ± 0,25 7,4 ± 0,13 68,5 32 3,06

Espart 10,17 19,5 ± 0,07 6,6 ± 0,14 99,2 41 4,03

Forum 10,15 22,1 ± 0,54 7,0 ± 0,13 81,2 29 2,86

Gedser 10,39 24,2 ± 0,52 7,9 ± 0,46 74,8 28 2,69

Granamax 10,23 17,8 ± 0,57 6,2 ± 0,07 97,2 33 3,23

Intro 10,87 23,7 ± 0,07 8,1 ± 0,07 96,8 42 3,86

Joker 11,19 24,8 ± 0,72 8,1 ± 0,06 87,8 36 3,22

Lithium 9,79 21,8 ± 0,00 7,0 ± 0,14 86,2 33 3,37

Lyrik 10,17 17,8 ± 0,28 6,5 ± 0,14 99,4 41 4,03

Matrix 10,66 24,9 ± 0,35 8,0 ± 0,08 86,0 39 3,66

Ozon 9,98 18,0 ± 0,35 6,0 ± 0,00 98,6 40 4,01

Pioneer 10,23 22,2 ± 0,42 7,4 ± 0,00 98,4 42 4,11

Reform 9,88 19,5 ± 0,35 6,3 ± 0,14 97,9 40 4,05

Rubisko 10,39 - - - 31 2,98

Sokal 9,47 14,7 ± 0,14 5,4 ± 0,07 96,9 34 3,59

Tentation 9,47 18,0 ± 0,28 6,2 ± 0,07 98,3 28 2,96

Terroir 9,85 18,8 ± 0,57 6,5 ± 0,07 98,7 37 3,76

Gemiddeld 10,30 ± 0,54 20,0 ± 5,41 6,7 ± 1,73 88,0 ± 22,0 36 ± 5 3,50 ± 0,46

Voor de NG werd een gemiddelde concentratie van 20,0 ± 5,41 % teruggevonden dat significant

verschillend is van de beoogde waarde van 25 - 26 % (Delcour en Hoseney, 2010). Geen van

de stalen bevat immers een toereikende concentratie natte gluten (max: Joker, 24,8 %).

Aansluitend is de gemiddelde GI relatief laag (88 %). Mits de uitsluiting van het staal Rubisko,

waar geen van de gluten konden worden uitgewassen, werd hiervoor alsnog een brede spreiding

TABEL 10 Eiwitconcentratie (% op droge stof), natte gluten (NG) en droge gluten (DG), glutenindex (GI), sedimentatiewaarde volgens Zeleny en de Zeleny-eiwitratio voor de 21 tarwevariëteiten (n =

a geen standaarddeviatie weergegeven door uitsluiting van één van de herhalingen

67

teruggevonden (68,5 - 99,4 %). Een Zeleny-waarde van minimaal 32 en Zeleny-eiwitratio van

minimaal 3 worden gehanteerd om een goede bakkwaliteit aan te duiden (De Leyn, 2014). Met

een gemiddelde waarde van respectievelijk 36 ± 5 en 3,50 ± 0,46 wordt hieraan voldaan. Dit is

echter in contradictie met de conclusie op basis van het gehalte natte gluten. Opnieuw worden

evenwel uiteenlopende waarden teruggevonden voor beide parameters.

Evenals bij de amylaseactiviteit wordt de eiwitconcentratie door de uitmalingsgraad

beïnvloed en kan een correlatie hiertussen worden verwacht. Bij een lager maalrendement zal

voornamelijk het centrum van het endosperm in de bloem terechtkomen. Dit bevat de laagste

concentratie eiwit maar van de hoogste kwaliteit. Indien men meer van het endosperm uitmaalt,

zal de massafractie van de kwalitatieve eiwitten dalen maar zal de totale concentratie toenemen

(De Leyn, 2014). Geen van de eiwitvariabelen vertoont echter een correlatie met de

uitmalingsgraad. Er kan evenwel een matig lineair verband worden geconstateerd tussen de

concentratie natte en droge gluten en de eiwitconcentratie (NG: p < 0,01; R² = 0,598; DG: p <

0,01; R² = 0,690) zoals in Figuur 13 wordt weergegeven. De concentratie NG en DG zijn

bovendien zeer sterk gecorreleerd (p < 0,01; R² = 0,955).

Mineraalsamenstelling Op basis van de selectie voor de uitvoering van de baktesten en de

gelbereiding, werd van vijf tarwestalen de mineraalsamenstelling bepaald waarvan de resultaten

in Tabel 11 zijn weergegeven. Het waargenomen mineraalgehalte (som van alle afzonderlijke

elementen) kent een nauwe verdeling (0,35 tot 0,39 %/ds) en ligt bovendien met een gemiddelde

waarde van 0,37 ± 0,02 %/ds aanzienlijk hoger dan de referentiewaarden voor tarwe. Het

gemiddelde asgehalte (de totale concentratie mineralen, bepaald uit het gewichtsverschil van

het staal voor en na de verassing) varieert immers van 0,16 tot 0,20 %/ds (Schirmer et al., 2013;

Singh et al., 2003; Waterschoot et al., 2015). Tussen de tarwestalen onderling zijn ook voor de

afzonderlijke mineralen slechts beperkt afwijkingen op te tekenen. De gemiddelde waarden

R² = 0,598

R² = 0,690

0

5

10

15

20

25

30

9 9,5 10 10,5 11 11,5 12

Con

cent

rati

e gl

uten

(%

)

Eiwitconcentratie (%)

Natte gluten Droge gluten

FIGUUR 13 Verband tussen de eiwitconcentratie en het gehalte natte en droge gluten voor 21 tarwevariëteiten

68

sluiten daarenboven aan bij de referentiewaarden al is een hogere concentratie voor calcium

(10,8 %), magnesium (12,2 %), natrium (121,4 %) en zink (52,6 %) op te merken.

Intro Atomic Gedser Lithium Cellule Gemiddeld Referentiea

Boor 1,65 1,49 1,39 3,55 1,80 1,98 ± 0,89 - -

Calcium 267 317 247 292 305 286 ± 29 258 190

Koper 2,43 7,47 3,33 2,06 1,46 3,35 ± 2,40 1,6 12

IJzer 14,8 13,5 16,3 12,9 14,8 14,5 ± 1,3 9 15,5

Kalium 1746 2025 1831 2069 1688 1872 ± 169 2764 1857

Magnesium 259 252 290 265 272 267 ± 14 225 238

Mangaan 4,25 4,88 4,29 3,69 3,73 4,17 ± 0,49 - -

Natrium 48,1 55,1 49,7 39,4 51,1 48,7 ± 5,8 22 12

Fosfor 1113,3 1180,6 1378,9 1101,7 1190,8 1193,0 ± 111,1 1157 1048

Zwavel 14,1 35,8 18,1 37,8 24,3 26,0 ± 10,5 - -

Zink 13,87 10,10 11,94 9,45 9,58 10,99 ± 1,89 7,2 7,2

Totaal 3484 3904 3851 3837 3562 3728 ± 190 - -

Voor tarwe wordt daarnaast teruggevonden dat een hogere uitmalingsgraad leidt tot een

lagere zwavelconcentratie in het staal (p = 0,008; r-; R² = 0,931). Dit omgekeerd evenredig

verband is mogelijk toe te schrijven aan een afnemende concentratie zwavel in de buitenste laag

van de korrel waardoor, bij de vermaling van deze fractie, procentueel het gehalte zwavel

afneemt. Voor ijzer kan een statistisch significant verband met de waterbinding van de gluten

(WBNG) worden teruggevonden. Aan de basis hiervoor ligt mogelijk het hoge ijzerbindend

vermogen van gluteneiwitten waardoor tevens de waterbinding toeneemt (p = 0,001; R² =

0,982). Daarnaast werd een mogelijk interessant verband tussen het amylopectinegehalte en de

fosforconcentratie opgemerkt (R² = 0,717). Desondanks dit niet significant is (p = 0,70), is een

belangrijke relatie met de zetmeelcomponenten onweerlegbaar. Fosfor komt immers – naast

zijn aanwezigheid in fosfolipiden – in een met amylopectine gecomplexeerde vorm voor. Door

zijn voorname invloed op de SP, het verstijfselingsgedrag en de gelhardheid, kan het als

belangrijkste niet-zetmeelcomponent dat in deze sporenconcentraties aanwezig is, worden

beschouwd (Noda et al., 2005; Singh et al., 2003; Waterschoot et al., 2015).

TABEL 11 Mineraalsamenstelling (ppm op droge stof) voor een selectie van de tarwestalen

a de waarden in de eerste en tweede kolom onder ‘Referentie’ zijn deze voor respectievelijk ‘Flour wheat white 75% extraction’ uit het Nederlands voedingsstoffenbestand (RIVM/Voedingscentrum, 2011) en ‘Tarwebloem voor fijn gebak’ uit de Belgische voedingsmiddelentabel (Nubel, 2009)

69

3.2.3 Granulaire eigenschappen

Zwelkracht De SP van de tarwestalen ligt gemiddeld op 10,1 g/g wat – desondanks dit eerder

aansluit bij de ondergrens – in lijn is met de in de literatuur opgegeven waarde (9,4 - 26,6 g/g)

voor de SP bepaald bij 95 °C (Blazek en Copeland, 2008; Lin et al., 2013; Waterschoot et al.,

2014). Met een waarde van 30,5 g/g ligt de SP voor het zetmeel uit de Plectranthus edulis

ongeveer driemaal hoger. Dit is tevens volgens de verwachtingen gezien een toename in de

concentratie amylopectine en een hoger fosforgehalte, leidt tot een hogere SP gezien meer

repulsie tussen de ketens zal optreden waardoor een versnelde hydratatie hiervan plaatsvindt

(Waterschoot et al., 2014). Daarnaast is de spreiding voor deze parameter aanzienlijk ruimer

voor de PE-stalen (resp. 6,12 t.o.v. 37,98 g/g).

In tegenstelling tot onderzoek van Blazek en Copeland (2008), die een sterke inverse

correlatie konden terugvinden tussen de amyloseconcentratie en de SP van de zetmeelgranules,

werd geen relatie tussen deze parameters aangetroffen. Er dient evenwel te worden opgemerkt

dat de analyse werd uitgevoerd zonder de inhibitie van -amylase waarvoor wel een significant

verband werd opgetekend (p = 0,002; R² = 0,417). Desalniettemin is bij de afwezigheid van het

enzym – zoals wordt aangenomen bij de PE-stalen het geval te zijn – ook geen correlatie met

amylose terug te vinden.

Carbohydrate leaching Naast de SP werd ook onderzocht hoeveel procent van de aanwezige

zetmeelcomponenten uit de granulaire structuur treedt. De CHL lag voor alle stalen beneden de

1,5 % (gemiddelde: 0,80 ± 0,10 %) wat niet in overeenstemming is met de literatuur.

Desondanks dat gegevens voor tarwe niet gekend zijn, bekwamen Waterschoot et al. (2014)

immers waarden van 9,8 % (waxy-rijstzetmeel) tot 20,5 % (aardappelzetmeel). De methode die

werd aangewend voor de bepaling van deze waarde werd opgesteld voor de analyse van

zetmeel. De mogelijkheid bestaat dat, door de toepassing ervan op bloemsamples, matrixfouten

het resultaat hebben verstoord. Hierom zijn de resultaten niet weergegeven in Tabel 12.

Close packing concentration Op basis van de resultaten werd een gemiddelde CPC van 10,2 ±

1,92 % vastgesteld voor de tarwestalen. Hoewel dit boven de verwachte waarde van 4,6 tot 4,8

% ligt (resp. voor maïs en rijstzetmeel), kan deze indicatieve waarde uitsluitsel geven over de

invloed hiervan op de viscositeit. Zoals vermeld in onderdeel 1.4.1 ‘Invloed van temperatuur

op zetmeel in oplossing’ is dit immers bepalend bij de opmeting van de viscositeit van een

zetmeelsuspensie. Bij de reologische metingen wordt voor tarwezetmeel een percentage van

14,0 % w/v aangewend waardoor de viscositeit voornamelijk door de oppervlakte-interacties

van de granules zal worden bepaald, alsook in mindere mate door de uitgelekte componenten.

70

Cultivar SP

(g/g) CPC (%)

Armada 9,2 ± 0,28bc 10,9 ± 0,33

Atomic 10,3 ± 0,33cde 9,8 ± 0,31

Cellule 9,7 ± 1,10cd 10,5 ± 1,19

Crusoë 11,1 ± 0,04efg 9,1 ± 0,03

Edward 10,2 ± 0,19cde 9,9 ± 0,19

Espart 10,9 ± 0,14efg 9,2 ± 0,12

Forum 9,5 ± 0,07c 10,7 ± 0,09

Gedser 11,0 ± 0,16efg 9,2 ± 0,14

Granamax 10,2 ± 0,13cde 9,9 ± 0,13

Intro 10,1 ± 0,03cde 10,0 ± 0,03

Joker 10,9 ± 0,15efg 9,2 ± 0,13

Cultivar SP

(g/g) CPC (%)

Lithium 11,2 ± 0,20fg 9,0 ± 0,16

Lyrik 10,7 ± 0,01def 9,4 ± 0,00

Matrix 10,2 ± 0,04cde 9,9 ± 0,03

Ozon 10,1 ± 0,18cde 10,0 ± 0,18

Pioneer 10,9 ± 0,16efg 9,2 ± 0,14

Reform 11,8 ± 0,14g 8,5 ± 0,10

Rubisko 5,7 ± 0,06a 17,8 ± 0,18

Sokal 9,6 ± 0,09cd 10,5 ± 0,10

Tentation 8,2 ± 0,32b 12,3 ± 0,49

Terroir 10,0 ± 0,16cde 10,0 ± 0,17

Gemiddeld 10,1 ± 1,28 10,2 ± 1,92

3.2.4 Gedrag van tarwebloem tijdens opwarmen

3.2.4.1 Methodeoptimisatie

Om een mogelijk effect van -amylase op de meting te voorkomen, werd 200 µl van een 0,1

M zilvernitraatoplossing bij elke analyse toegevoegd. De effectiviteit van deze concentratie

werd onderzocht door de toepassing van verschillende concentraties AgNO3 bij het

tarwebloemstaal met het laagste (Figuur 14) en hoogste (Figuur 15) valgetal (en dus

respectievelijk de hoogste en laagste enzymactiviteit). Hieruit kon worden bepaald dat de

aangewende concentratie geschikt was voor de inhibitie van het amylase zonder de meting

hierbij te verstoren.

Bij een laag valgetal, leidt de toevoeging van 0 tot 65 µl 0,1 M AgNO3-oplossing tot een sterke

wijziging in het pastinggedrag van het zetmeel. De TG, PV en FV nemen sterk toe wanneer de

concentratie hoger wordt. Er kunnen slechts minimale veranderingen in de curves worden

waargenomen van zodra er meer dan 75 µl wordt toegevoegd met een stabilisatie in deze

wijzigingen rond 200 µl. Een hogere toevoeging (300 µl) geeft geen aanleiding tot andere

meetresultaten. De enzymwerking kan voor de stalen met een lage -amylaseactiviteit reeds

volledig worden geïnhibeerd bij de laagst toegevoegde concentratie. Net zoals bij Rubisko

vertoont een verdere stijging van het zilvernitraatgehalte geen bijkomend veranderingen.

Aanvullend werden concentraties van 400 en 800 µl van een 1 M AgNO3-oplossing toegepast

(resultaten niet weergegeven). De hoge aanwezigheid van het zilver in de oplossing resulteerde

in een sterke stijging van de PV en FV.

TABEL 12 Eigenschappen van de zetmeelgranules bij verhitting (tarwe)


71

FIGUUR 15 Verstijfselingsprofiel van tarwebloem van de cultivar Pioneer (valgetal: 338) bij verschillende concentraties AgNO3 (0 - 300 µl 0,1 M)

0

20

40

60

80

100

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Tem

pera

tuur

(°C

)

Vis

cosi

teit

(cP

)

Tijd (min)

0 µl 25 µl 35 µl 50 µl 75 µl

100 µl 200 µl 300 µl Temperatuur

0

20

40

60

80

100

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Tem

pera

tuur

(°C

)

Vis

cosi

teit

(cP

)

Tijd (min)

0 µl 25 µl 50 µl 100 µl 200 µl 300 µl Temperatuur

FIGUUR 14 Verstijfselingsprofiel van tarwebloem van de cultivar Rubisko (valgetal: 107) bij verschillende concentraties AgNO3 (0 - 300 µl 0,1 M)

72

3.2.4.2 Verstijfselingsprofiel van de tarwevariëteiten

Analoog aan de uitvoering voor de bepaling van het verstijfselingsgedrag van de Plectranthus

edulis en het referentieaardappelzetmeel, werden ook voor de tarwevariëteiten deze

eigenschappen nagegaan, weliswaar met een concentratie van 14,0 % w/v. De resultaten voor

de verstijfselingstemperatuur (TG), piekviscositeit (PV) piektemperatuur (Tpiek), holding

strength (HS), final viscosity (FV), breakdown (BD), setback from peak (SBP) en total setback

(SBT) worden voor alle tarwevariëteiten weergegeven in Tabel 13. Bijlage III toont per cluster

de pasting curves (waarde gebaseerd op drie herhalingen) voor de 21 tarwecultivars.

De TG ligt gemiddeld op 70,2 ± 0,45 °C wat aansluit bij de gemiddelde waarde die in de

literatuur wordt teruggevonden. De nauwe spreiding, variërend van 69,4 ± 0,15 °C tot 71,0 ±

0,17 °C, komt ook tot uiting in Figuur 16 waarin de verstijfselingscurven voor de stalen van de

geslaagde baktesten worden weergeeft. Onderzoek van Waterschoot et al. (2015) wees uit dat

de TG wordt beïnvloed door de CHL en SP. Deze correlaties werden echter niet teruggevonden

in dit onderzoek. Er wordt daarentegen een significant maar zwak verband waargenomen tussen

de TG en de amyloseconcentratie (p = 0,024, R² = 0,241).

Een brede spreiding kan worden opgetekend voor de PV waarbij waarden van 2747 ± 113 cP

tot 4217 ± 30 cP worden waargenomen voor respectievelijk Armada en Reform. De overige

stalen zijn gelijkmatig hiertussen verdeeld. De Tpiek en tpiek – die onderling een sterk verband

vertonen (p = 0,000; R² = 0,990) – is gemiddeld respectievelijk 92,4 °C ± 0,43 en 9,377 ± 0,087

min. De spreiding hiervan is bijgevolg ook heel erg nauw wat aansluit bij de eerdere bevinding

van de gelijkaardige TG. Voor geen van deze reologische parameters kunnen daarenboven

correlaties worden teruggevonden met de variabelen voor de chemische samenstelling of de

granulaire eigenschappen, analoog aan de waarnemingen bij het PE-zetmeel.

De gelijkmatige verdeling tussen de minimale en maximale waarde wordt tevens waargenomen

voor de HS en FV en – daar volgende parameters op basis van de voorgaande werden berekend

– ook voor de BD, SBP en SBT. Dit wijst op beperkte verschillen in het verstijfselingsgedrag

van de tarwebloem wat mogelijk een gevolg is van een beperkte chemische variatie tussen de

stalen. Daarenboven kunnen de niet-koolhydraatcomponenten zoals eiwit en lipiden het

eventuele onderscheid tussen de stalen afzwakken.

Tussen de reologische parameters zijn verschillende verbanden terug te vinden. In eerste

instantie is een sterke correlatie tussen de PV en de BD (p= 0,000; R² = 0,797) waargenomen

zoals ook door Noda et al. (2005) werd bevonden. Een toename in de FV gaat bovendien

gepaard met een stijging van de HS (p = 0,000; R² = 0,970) en aldus wordt eenzelfde verband

waargenomen tussen de SBT en de HS en FV (p < 0,01; R² > 0,968).

73

Cu

ltiv

ar

TG

(°C

) P

V

(cP

) T

pie

k

(°C

) H

S

(cP

) F

V

(cP

) B

D

(cP

) S

BP

(cP

) S

BT

(cP

) A

rmad

a70

,5 ±

0,0

6 27

47 ±

113

91

,8 ±

0,2

6 16

22 ±

49

3691

± 1

04

1125

± 6

5 94

4 ±

9 20

69 ±

55

Ato

mic

70,3

± 0

,12

3575

± 1

08

92,8

± 0

,12

2044

± 4

1 44

05 ±

70

1530

± 6

7 83

0 ±

46

2361

± 3

1

Cel

lule

69,7

± 0

,12

3558

± 7

0 92

,2 ±

0,1

2 17

78 ±

25

3859

± 4

1 17

80 ±

45

301

± 30

20

81 ±

16

Cru

soë

70,6

± 0

,90

2958

± 9

0 93

,2 ±

0,1

2 17

51 ±

42

3880

± 8

3 12

07 ±

48

922

± 12

21

29 ±

42

Edw

ard

69,8

± 0

,07

3043

± 1

06

92,6

± 0

,14

1929

± 5

1 41

51 ±

93

1114

± 5

5 11

08 ±

13

2222

± 4

2

Esp

art

70,6

± 0

,06

3386

± 2

5 92

,9 ±

0,0

0 18

95 ±

15

4096

± 4

0 14

91 ±

11

710

± 30

22

01 ±

31

For

um69

,7 ±

0,2

1 35

20 ±

97

92,8

± 0

,12

2034

± 3

5 44

29 ±

84

1486

± 6

3 90

9 ±

24

2395

± 4

9

Ged

ser

69,4

± 0

,15

3828

± 9

5 92

,5 ±

0,0

0 21

02 ±

37

4492

± 6

3 17

26 ±

57

664

± 43

23

90 ±

32

Gra

nam

ax69

,7 ±

0,1

0 29

99 ±

52

91,7

± 0

,00

1568

± 2

6 35

27 ±

51

1430

± 2

6 52

8 ±

18

1958

± 2

8

Intr

o70

,1 ±

0,0

6 32

59 ±

34

92,7

± 0

,00

1978

± 1

9 42

62 ±

32

1281

± 1

5 10

03 ±

8

2283

± 1

3

Joke

r69

,4 ±

0,1

2 31

43 ±

56

92,1

± 0

,00

1732

± 1

9 37

69 ±

54

1411

± 4

6 62

6 ±

5 20

37 ±

46

Lit

hium

71,0

± 0

,17

3699

± 1

9 91

,9 ±

0,0

6 18

93 ±

63

4115

± 7

18

06 ±

47

416

± 20

22

22 ±

67

Lyr

ik70

,4 ±

0,0

6 35

24 ±

77

91,9

± 0

,00

1880

± 1

9 41

65 ±

40

1643

± 6

5 64

1 ±

38

2285

± 3

0

Mat

rix

70,1

± 0

,10

3500

± 4

6 92

,3 ±

0,0

0 21

01 ±

17

4520

± 4

0 14

00 ±

29

1019

± 1

1 24

19 ±

23

Ozo

n70

,2 ±

0,0

0 33

84 ±

30

92,8

± 0

,14

1939

± 1

5 41

63 ±

3

1446

± 1

5 77

9 ±

33

2225

± 1

8

Pio

neer

70,2

± 0

,06

3523

± 7

8 93

,1 ±

0,0

0 19

26 ±

31

4139

± 7

4 15

97 ±

47

616

± 12

22

13 ±

44

Ref

orm

70,9

± 0

,07

4217

± 3

0 92

,3 ±

0,0

0 22

03 ±

13

4829

± 3

3 20

14 ±

17

612

± 3

2626

± 2

0

Rub

isko

70,7

± 0

,23

3117

± 1

09

92,1

± 0

,06

1588

± 1

6 35

41 ±

78

1529

± 9

4 42

5 ±

33

1954

± 6

3

Sok

al70

,0 ±

0,1

4 28

56 ±

4

92,5

± 0

,07

1743

± 5

39

44 ±

11

1113

± 1

10

89 ±

8

2202

± 6

Ten

tati

on70

,5 ±

0,0

0 32

34 ±

44

92,3

± 0

,00

1979

± 2

0 44

04 ±

43

1255

± 2

6 11

70 ±

19

2425

± 2

3

Ter

roir

70,2

± 0

,12

3013

± 5

0 92

,7 ±

0,0

6 18

70 ±

22

4148

± 4

2 11

43 ±

28

1135

± 8

22

78 ±

21

Gem

idd

eld

70,2

± 0

,45

3337

± 3

55

92,4

± 0

,43

18

84 ±

173

41

20 ±

334

14

54 ±

251

78

3 ±

257

2237

± 1

67

TA

BE

L 1

3 V

erst

ijfs

elin

gsge

drag

van

de

bloe

mst

alen

bep

aald

via

een

Reo

met

er M

CR

102

met

sta

rch

cell

(Ant

on P

aar

Gm

bH, A

shla

nd, U

SA)

voor

21

tarw

evar

iëte

iten

(n =

3)

Ver

stij

fsel

ings

tem

p. (

TG),

pie

kvis

cosi

teit

(PV

), p

iekt

emp.

(T

G),

hol

ding

str

engt

h (H

S),

fina

l vis

cosi

ty (

FV),

bre

akdo

wn

(BD

), s

etba

ck fr

om p

eak

(SB

P),

tota

l set

back

(S

BT)

74

FIG

UU

R 1

6 V

erst

ijfs

elin

gspr

ofie

len

voor

de

7 ta

rweb

loem

vari

ëtei

ten

waa

rvan

de

bakt

est i

s ge

slaa

gd b

epaa

ld v

ia e

en R

eom

eter

MC

R 1

02 (

Ant

on P

aar

Gm

bH, A

shla

nd, U

SA)

en e

en s

tarc

h pa

stin

g ce

ll (n

= 3

)

0102030405060708090100

0

1 00

0

2 00

0

3 00

0

4 00

0

5 00

0

6 00

0

14

710

1316

1922

25

Temperatuur (°C)

Viscositeit (cP)

Tij

d (m

in)

Intr

oA

tom

icF

orum

Mat

rix

Ref

orm

Lith

ium

Ten

tati

onT

empe

ratu

ur

75

3.2.4.3 Principale componentenanalyse

Een PCA op basis van de reologische parameters, de granulaire eigenschappen en het gehalte

amylose en beschadigd zetmeel werd uitgevoerd om een beter inzicht te krijgen in de informatie

die deze variabelen aanleveren en hoe dit voor de tarwevariëteiten is verdeeld. Een systeem

waarbij de 15 ingegeven variabelen tot twee principale componenten wordt gereduceerd – zoals

in Figuur 17A wordt weergegeven – verklaart de variabiliteit in de data slechts voor 54 %,

respectievelijk voor 33,8 % en 20,5 % door component één en twee. Dit eerste component (PC1)

wordt voornamelijk door reologische parameters ingevuld (SBT, FV, HS en PV). Ook de SP

draagt hiertoe in beperkte mate bij (0,687). Hiertegenover staan de CHL en de CPC. De

pastingtijd (tG) en -temperatuur (TG) – welke beide praktisch dezelfde informatie aanleveren –

definiëren voornamelijk PC2. Het gehalte BZ draag als enige parameter significant bij tot de

negatieve zijde van dit component. Amylose heeft gezien zijn centrale ligging in het Loading

plot een insignificante bijdrage tot de verstijfselingsparameters van de set.

De centrale ligging van een groot deel van de stalen sluit aan bij de eerdere bevindingen. Slechts

beperkte variaties kunnen worden opgetekend bij de cultivars die rond het grafiekcentrum (zie

Figuur 17B) zijn verdeeld. Zoals tevens uit Figuur 17 en de pasting curves in Bijlage III is af te

leiden, worden de stalen Rubisko, Armada en Joker gekenmerkt door een lage SBT, FV en HS

en kan voor Reform een bovengemiddelde waarde hiervoor worden teruggevonden.

HS

FV

SBT

PV

SP

CPC

BD

tpiek

TpiekAM%

BZ

tG

TGCHL

SBP

-1

-0,5

0

0,5

1

-1 -0,5 0 0,5 1

1

23

Armada 5

6

7

8

9 10

Rubisko

Granamax

Reform14

15

16

Joker

1819

Tentation

21

-3

-2

-1

0

1

2

3

-3 -2 -1 0 1 2 3

FIGUUR 17 Loading (A) en score (B) plot van de twee eerste PC gebaseerd op de reologische en granulaire parameters, aangevuld met het gehalte amylose (AM%) en beschadigd zetmeel (BZ) voor de 21 tarwevariëteiten1: Edward, 2: Intro, 3: Terroir, 4: Armada, 5: Atomic, 6: Sokal, 7: Forum, 8: Matrix, 9: Ozon, 10: Gedser, 11: Rubisko, 12: Granamax, 13: Reform, 14: Lithium, 15: Crusoë, 16: Cellule, 17: Joker, 18: Lyrik, 19: Espart, 20: Tentation, 21: Pioneer

PC

2

PC

2

PC1 PC1

A B

76

3.2.5 Differentiatie in tarwecultivars

Eenzelfde aanpak als bij de voorgaande PCA werd gehanteerd om een eventuele differentiatie

binnen de tarwestalen te bewerkstelligen door meerdere variabelen in rekening te nemen

waaronder de bloemkarakteristieken, gedefinieerd door de resultaten van de analyses met de

farinograaf en alveograaf. De variabiliteit kan, na de reductie tot twee componenten echter

slechts voor 52 % worden verklaard waarvan 32,8 % door PC1 en 18,9 % door het tweede

component (PC2). De additie van een extra component – wat tot een complex driedimensionaal

model zou leiden – kan eveneens slechts maximaal 63 % hiervan verklaren.

De WBNG vormt samen met de concentratie van beide glutenfracties (NG en DG), de SP en het

valgetal (van zowel bloem als tarwe) de voornaamste positieve variabelen in PC1. Ook de

reologische parameters (PV, HS, SBT) dragen hier in beperkte mate toe bij. Een sterke correlatie

tussen de SP van de granules, het valgetal van de bloem en de eiwitconcentratie- en kwaliteit

kan op basis hiervan worden uitgelicht. De CPC, CHL en het verlies van consistentie

(afzwakking, F-ZWAK) – welke nagenoeg samenvallen in de matrix (Figuur 18A) en bijgevolg

dezelfde informatie aanleveren – staan hiertegenover. PC2 wordt ingevuld door enerzijds BZ

en de WA en – in mindere mate – de Chopin P- en P/L-waarde. De TG en tG staan hiertegenover,

samen met de uitrekbaarheid van het deeg, gegeven door de Chopin L-waarde. Opnieuw draagt

het amylosegehalte slechts zeer beperkt tot niet bij tot de PC.

Desondanks de grote verscheidenheid aan variabelen, kunnen de stalen slechts matig van elkaar

onderscheiden worden wat aansluit bij de voorgaande PCA die op basis van een beperktere set

variabelen werd uitgevoerd. Deze beperkte variatie komt tot uiting in de score plot (Figuur 18B)

waarbij de stalen binnen de centraal geplaatste cirkel, praktisch allemaal dezelfde

eigenschappen vertonen. De stalen Rubisko, Reform en Tentation onderscheiden zich evenwel

opnieuw sterk van deze centrale cluster door respectievelijk hun afwijkende concentratie natte

en droge gluten, amylose, SP en waterbinding.

De beperkte variatie tussen de staaleigenschappen en het grote verwantschap binnen de

vastgestelde parameters, komt via deze statistische analysemethode sterk tot uiting. Beide

aspecten kunnen als bijkomstige reden worden aangewend voor de bescheiden

overeenstemming met de gevolgtrekkingen die herhaaldelijk in de literatuur worden

teruggevonden. Dit wijst er bovendien op dat het effect van de chemische samenstelling – en

voornamelijk de concentratie en de eigenschappen van de zetmeelcomponenten met in het

bijzonder amylose – niet eenduidig te verklaren is.

77

1

2

3

45

6

78

Ozon

10

Rubisko

Granamax

Reform

14

15

16

Joker

1819

Tentation

21

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

FIGUUR 18 Loading (A) en score (B) plot van de twee eerste PC gebaseerd op de reologische, chemische en granulaire parameters en de bloemkarakteristieken voor 21 tarwevariëteiten 1: Edward, 2: Intro, 3: Terroir, 4: Armada, 5: Atomic, 6: Sokal, 7: Forum, 8: Matrix, 9: Ozon, 10: Gedser, 11: Rubisko, 12: Granamax, 13: Reform, 14: Lithium, 15: Crusoë, 16: Cellule, 17: Joker, 18: Lyrik, 19: Espart, 20: Tentation, 21: Pioneer

PC1

PC

2

PC1

F-ZWAK

WBNG

NG

CPC

SP

DG

VALbloem

VALtarwe

CHL

HS

FV

Maal%

SBT

GI

Vocht

F-Dot

F-STAB

PV

Tpiek

tpiekF-KWAL

ZELENY

BD

BZ WA

C-L

C-P/LC-P

tG

TG

C-W

EWds

SBP

AM%

-1

-0,5

0

0,5

1

-1 -0,5 0 0,5 1

PC

2

A

B

78

3.2.6 Gels

Van Cellule, Intro en Reform – welke een amyloseconcentratie van respectievelijk 22,3 ± 2,3

%, 24,3 ± 0,44 % en 28,6 ± 2,35 % hebben – werden gels bereid waarna deze bij twee

temperaturen (7 °C en 21 °C) werden bewaard gedurende 14 dagen. Op zes tijdstippen werd de

textuur van de gels bepaald; op 3 en 6 uur na de bereiding en op 1, 3, 7 en 14 dagen na de

bereiding. Op basis van de veranderingen in de textuur van de gels, voornamelijk gedefinieerd

door de firmness en cohesiveness, werd getracht de macroscopische uiting van de retrogradatie

in dit modelsysteem te kunnen waarnemen.

3.2.6.1 Firmness

Voor de eerste meting op drie uur na de bereiding van de gels, is reeds een significant verschil

tussen de firmness van de verschillende stalen terug te vinden (zie Tabel 14). Zo wordt voor

Cellule (7 °C: 273,3 ± 6,93 g; 21 °C: 163,2 ± 8,99 g) bij beide temperaturen een beduidend

lagere waarde opgemeten dan bij Intro en Reform (gemiddelde bij: 7 °C: 349,6 ± 7,4741 g; 21

°C: 221,6 ± 6,0434 g). Voor alle daaropvolgende meetmomenten geldt bovendien dat een

significant verschil tussen de drie stalen waar te nemen is. Zoals ook in Figuur 19 wordt

weergegeven, heeft Intro de hoogste en Cellule de laagste firmness bij zowel 7 °C als 21 °C.

Naast een verschil tussen de stalen onderling werd ook voor de drie variëteiten een significant

hogere waarden voor de firmness waargenomen indien de gel bij koelkasttemperatuur (7 °C)

werd bewaard. Voor de normaal verdeelde data werd dit bekeken aan de hand van een

independent-sample t-Test, in het andere geval werd een niet-parametrische KW-test

aangewend. De berekende significanties waren telkens kleiner dan 0,01 wat wijst op een

onomstootbaar verschil. Door de lagere temperatuur vindt de netwerkvorming en rekristallisatie

versneld plaats met een verhoogde vochtuittreding (synerese) tot gevolg.

°C

3 uur 6 uur 1 dag 3 dagen 1 week 2 weken

Intr

o 7 344 ± 9,99 380 ± 16,62 469 ± 30,97 449 ± 17,51 471 ± 5,75 453 ± 19,84

21

229 ± 3,72 235 ± 6,79 256 ± 2,71 267 ± 8,88 260 ± 7,52 246 ± 16,96

Cel

lule

7 273 ± 6,93 277 ± 2,61 282 ± 24,59 307 ± 12,50 328 ± 53,28 274 ± 15,00

21

163 ± 8,99 189 ± 16,34 191 ± 15,48 187 ± 4,41 189 ± 2,61 183 ± 2,95

Ref

orm

7 373 ± 37,31 316 ± 8,65 359 ± 8,88 352 ± 10,80 361 ± 9,28 327 ± 7,78

21

217 ± 9,30 221 ± 6,46 221 ± 4,31 231 ± 2,98 232 ± 4,21 223 ± 0,35

TABEL 14 Firmness in functie van de tijd en de temperatuur voor gels op basis van 3 tarwestalen (n = 4)

79

Opmerkelijk is dat een verband tussen de firmness bij 7 °C en het gehalte beschadigd zetmeel

(3 uur: p = 0,035; R² = 0,996) en de CHL (14 dagen: p = 0,024; R² = 0,998) wordt teruggevonden

daar verondersteld wordt dat de volledige granulaire structuur verloren gaat tijdens de

gelbereiding. Deze relatie is daarenboven uitsluitend waarneembaar voor de firmness op 3 uur

na de bereiding bij de stalen die bij 7 °C werden bewaard. Verder werden zwakke, negatieve

correlaties met fosfor, calcium en magnesium teruggevonden die vermoedelijk wijzen op een

toenemende repulsie tussen de zetmeelcomponenten bij een hogere concentratie hiervan wat op

zijn beurt leidt tot een lagere retrogradatiesnelheid. Het zwakke verband met de glutenindex (p

= 0,076; R² = 0,986) kan mede verklaard worden door een meer algemene relatie met de

eiwitconcentratie van de stalen. Onderzoek van Fadda et al. (2014) heeft immers uitgewezen

dat stalen met een laag eiwitgehalte een hogere retrogradatietendens vertonen.

3.2.6.2 Cohesiveness

Figuur 20 geeft, analoog aan de firmness, het verloop van de cohesiveness van de gelmatrices

aan in functie van de tijd. Eenzelfde tendens, waarbij Cellule zich significant onderscheidt van

de andere stalen, kan tevens voor deze evolutie worden waargenomen. Desalniettemin is dit

voornamelijk bij de stalen die op kamertemperatuur werden bewaard en pas op het tweede

meetmoment ook voor de andere stalen. Aanvullend ligt de cohesiveness bij 21 °C voor alle

stalen significant lager dan bij 7 °C op alle tijdstippen zoals ook uit Tabel 15 is af te leiden.

°C

3 uur 6 uur 1 dag 3 dagen 1 week 2 weken

Intr

o 7 131 ± 8,82 150 ± 0,03 171 ± 0,09 169 ± 7,15 168 ± 7,17 160 ± 7,74

21

117 ± 7,67 108 ± 0,06 118 ± 0,02 129 ± 7,44 122 ± 5,44 121 ± 11,67

Cel

lule

7 116 ± 1,59 123 ± 6,18 113 ± 12,67 116 ± 8,54 125 ± 5,12 113 ± 8,91

21

84 ± 4,72 82 ± 8,80 92 ± 9,78 94 ± 1,85 96 ± 1,46 92 ± 6,29

Ref

orm

7 159 ± 18,30 146 ± 4,86 146 ± 3,25 152 ± 5,96 147 ± 6,84 134 ± 6,01

21

110 ± 10,12 103 ± 2,84 102 ± 4,11 118 ± 4,16 126 ± 4,01 119 ± 1,93

Opmerkelijk is dat bij zowel de firmness als bij de cohesiveness het verschil tussen de

beginwaarde en deze die na 14 dagen werd opgemeten, zeer gelijkend is, dit met uitzondering

van de stalen Cellule bij 21 °C en Intro bij 7 °C.

TABEL 15 Cohesiveness, absolute waarden, in functie van de tijd en de temperatuur voor gels op basis van drie tarwestalen bepaald via back extrusion textuuranalyse (n = 4)

80

0

100

200

300

400

500

600

330

300

Ref

orm

(7

°C)

Ref

orm

(21

°C

)

0

100

200

300

400

500

600

330

300

Cel

lule

(7

°C)

Cel

lule

(21

°C

)

0

100

200

300

400

500

600

330

300

Intr

o (7

°C

)In

tro

(21°

C)

-200

-180

-160

-140

-120

-100-8

0

-60

330

300

Ref

orm

(7

°C)

Ref

orm

(21

°C

)

-200

-180

-160

-140

-120

-100-8

0

-60

330

300

Cel

lule

(7

°C)

Cel

lule

(21

°C

)

-200

-180

-160

-140

-120

-100-8

0

-60

330

300

Intr

o (7

°C

)In

tro

(21°

C)

Tij

d (u

)

Kracht (g)

Tij

d (u

) T

ijd

(u)

Kracht (g) FIG

UU

R 2

0 C

ohes

iven

ess

(gem

idde

lde

waa

rde

op b

asis

van

vie

r he

rhal

inge

n) v

oor

de g

elm

atri

ces

in f

unct

ie v

an d

e ti

jd (

3u, 6

u, 1

, 3, 7

, 14

dage

n) e

n te

mpe

ratu

ur (

7 en

21

°C)

FIG

UU

R 1

9 F

irm

ness

(ge

mid

deld

e w

aard

e op

bas

is v

an v

ier

herh

alin

gen)

voo

r de

gel

mat

rice

s in

fun

ctie

van

de

tijd

(3u,

6u,

1, 3

, 7, 1

4 da

gen)

en

tem

pera

tuur

(7

en 2

1 °C

)

Tij

d (u

) T

ijd

(u)

Tij

d (u

)

81

3.2.7 Brood

3.2.7.1 Staalselectie

Vanuit praktische overwegingen werd voor de uitvoering van de baktesten een selectie binnen

de tarwestalen gemaakt. Daar het verband tussen een variërende amyloseconcentratie en de

retrogradatie-eigenschappen reeds meermaals werd aangetoond (zie 1.4.3 ‘Retrogradatie ’),

werden de variëteiten onderverdeeld in clusters op basis van hun amylosegehalte. Er werd

geopteerd om vijf groepen te creëren met een verschillende gemiddelde amyloseconcentratie.

In Bijlage IV wordt het dendrogram voor de clusteranalyse weergegeven. Een One-Way

ANOVA en bijhorende post-hoc analyse werd ter controle uitgevoerd waarvan de resultaten in

Tabel 16 worden weergegeven. Daar bij de onderlinge vergelijking van alle groepen, p-waarden

kleiner dan 0,01 werden teruggevonden, kan elke subset als significant verschillend van elkaar

worden beschouwd. Dit wordt verder geïllustreerd aan de hand van de figuur in Bijlage V.

Cluster N

Subsets 1 2 3 4 5

4 3 14,475 2 2 17,285 3 5 22,172 1 9 24,384 5 2 27,868

Aanvullend werd tussen de clusters bekeken of er andere factoren die mogelijk de hardheid van

het eindproduct kunnen beïnvloeden, verschillend waren. Noch de eiwitconcentratie (n = 21; p

= 0,478) en -kwaliteit volgens Zeleny (n = 21; p = 0,272), het gehalte aan beschadigd zetmeel

(n = 20; p = 0,252) of de concentratie natte gluten (n = 18; p = 0,055) was significant

verschillend. Voor de waterabsorptie – bepaald via de farinograaf van Brabender – werd initieel

wel een significant verschil waargenomen (n = 18; p = 0,046), maar door uitsluiting van het

staal met de hoogste waarde (Ozon; 65,60 %), verviel deze significantie (p = 0,321).

Als laatste stap werd er uit elke cluster die drie of meer stalen bevatte, een selectie van twee

stalen gemaakt die op basis van hun gekende eigenschappen het meest gelijkend waren. Ook

het valgetal (≥ 250) en de Alveograaf gegevens (P-, L- en W-waarde) werden naast de

voorgenoemde selectiecriteria gebruikt om de keuze te bepalen. Na de uitvoering van de

baktests werden deze geëvalueerd aan de hand van het volume van de closed pan (CP)-broden.

Indien het gemiddelde volume (gebaseerd op zes herhalingen) niet significant kleiner was dan

de verwachte waarde van 1100 ml, werd deze baktest als geslaagd beschouwd. Daar na de

uitvoering van de eerste reeks, slechts vijf van de negen baktesten aan deze voorwaarde

voldeden, werden vijf bijkomende stalen geselecteerd. Tabel 17 geeft per cluster de gemiddelde

waarde weer voor de voornaamste staaleigenschappen, bepaald aan de hand van de cultivars

die deze clusters vormen.

TABEL 16 Resultaat van de post-hoc test (Tukey HSD) op de amyloseconcentratie van de vijf verschillende clusters

82

Clu. N Staal AM (%)

BZ (%)

EWds (%)

NG (%)

Farino WA (%)

1 3 Intro, Espart,

Pioneer 23,9

± 0,35 5,89

± 0,39 10,4

± 0,39 21,8

± 2,13 58,8

± 1,69

2 1 Atomic 16,6 5,81 10,8 22,5 60,0

3 5 Sokal, Granamax,

Cellule, Lyrik, Tentation

22,2 ± 0,42

5,53 ± 0,70

10,0 ± 4,55

18,4 ± 3,18

55,6 ± 3,37

4 3 Forum, Matrix,

Gedser 14,5

± 0,60 5,57

± 2,29 10,4

± 0,26 23,7

± 1,46 58,0

± 2,35

5 2 Reform, Lithium 27,8

± 1,13 5,27

± 0,14 9,8

± 0,06 20,7

± 1,63 54,9

± 1,41

Gem. 14 - 21,3

± 4,59 5,60

± 0,48 10,2

± 0,43 20,9

± 3,01 57,0

± 2,84

3.2.7.2 Resultaten

Gewichtsverlies Het gewichtsverlies werd bepaald door de broden te wegen op drie momenten

in de bereiding ervan: na de tweede rijsperiode, direct na het bakken en na één uur afkoelen

door blootstelling aan de lucht. Daar de verschillen tussen de stalen onderling verwaarloosbaar

zijn, worden de resultaten hiervoor niet in detail weergegeven. Na de deegrijs werd voor de

busbroden een gemiddeld gewicht van 148 ± 0,64 g opgetekend wat aansluit bij het hiervoor

gebruikte deeggewicht van 150 gram. Tijdens het bakken gaat 20,4 ± 1,32 % verloren waarna

een broodgewicht van 118 ± 1,92 g resteert. Dit neemt praktisch niet verder af door de broden

te laten afkoelen daar bij de weging na één uur een gemiddeld gewicht van 117 ± 1,46 g werd

gemeten. Bij de CP-broden gaat – gezien deze in een afgesloten vorm worden gebakken –

slechts 11,4 ± 3,03 % van het deeggewicht verloren. Het hoger resterend vochtgehalte en het

groter verdampingsoppervlak in vergelijking met de busbroden, resulteert in een bijkomstig

verlies van 3,3 ± 1,14 % tijdens het afkoelen.

Ovenrijs Door de bepaling van het verschil tussen de hoogte van de broden na de tweede

rijsperiode en na het bakken, kon de eventuele toename hiervan – de ovenrijs – worden bepaald

(zie Tabel 18). Voor de busbroden werd een gemiddelde hoogte na de deegrijs van 76,0 ± 6,56

mm en een ovenrijs van 4,0 ± 1,82 % vastgesteld. Een ovenrijs van 10 % (mondelinge

mededeling) werd echter verwacht wat door geen van de broden werd bereikt. De hoogste

waarde werd door Reform bekomen, maar ligt met een resultaat van 6,5 ± 0,90 % eveneens

significant onder de verwachtte waarde. De lage eiwitconcentratie en -kwaliteit van de bloem

speelt hierin een belangrijke rol. Opmerkelijk is bovendien de grote spreiding die tussen de

stalen kon worden teruggevonden (68,6 ± 0,79 mm tot 82,0 ± 1,34 mm), alsook het gebrek aan

een verband met het volume van de busbroden (p = 0,298). Tijdens de uitvoering werden tevens

grote verschillen tussen de herhalingen waargenomen. Dit komt tevens tot uiting in Figuur 21.

TABEL 17 Overzicht van de voornaamste eigenschappen – amylose, beschadigd zetmeel, eiwit (op ds), natte gluten en waterabsorptie – van de geselecteerde stalen (n = 14) uit de totale verzameling (N = 21)

83

Daarenboven konden geen correlaties met andere variabelen worden teruggevonden en aldus

ook geen lineaire multivariate regressieanalyse worden aangewend om het rijsgedrag te

voorspellen. Dit doet vermoeden dat de handelingen die tijdens de bereiding plaatsvonden

(voornamelijk het opbollen, uitrekken en uitrollen) een belangrijke invloed hierop hebben.

Volume Zowel voor de bus- als voor de CP-broden werd het volume bepaald. Op basis van deze

parameter kan een inzicht worden verkregen in de bakwaardigheid van de stalen. Tabel 18 geeft,

ter aanvulling op Figuur 22, een overzicht van de gemiddelde waarden voor de verschillende

cultivars. Analoog aan de CP-broden werd het hoogste volume voor de busbroden vastgesteld voor

Forum, Reform en Lithium (resp. 475 ± 5,32 ml, 434 ± 14,89 ml en 429 ± 6,93 ml). Dezelfde relatie

kan eveneens voor de broden met het laagste volume – Granamax, Lyrik en Espart – worden

teruggevonden. Een zeer sterke, significante correlatie kon dan ook tussen beide parameters worden

vastgesteld (p = 0,000; R² = 0,929).

60

65

70

75

80

85

90

95

Hoo

gte

(mm

)

Cultivar

Deegrijs Ovenrijs

FIGUUR 21 Totale hoogte van de busbroden voor alle tarwecultivars (incl. cluster) waarvan een baktest werd uitgevoerd, weergegeven als de hoogte na de deegrijs en de ovenrijs (n = 4)

84

CP-brood Busbrood Volume

(ml) Volume

(ml) Deegrijs

(mm) Ovenrijs

(mm) Ovenrijs

(%) Atomic 1089 ± 27,39 410 ± 5,91 78,9 ± 1,64 4,2 ± 1,61 5,3 ± 0,98

Cellule 995 ± 30,98 350 ± 3,30 68,6 ± 0,79 4,3 ± 0,73 6,3 ± 0,92

Espart 941 ± 19,55 334 ± 11,06 69,5 ± 2,32 2,5 ± 1,49 3,6 ± 0,64

Forum 1201 ± 10,05 475 ± 5,32 89,5 ± 1,36 3,7 ± 0,06 4,2 ± 0,04

Gedser 987 ± 9,57 342 ± 6,18 70,7 ± 2,21 0,4 ± 1,17 0,6 ± 0,53

Granamax 890 ± 24,61 319 ± 11,67 68,6 ± 3,99 3,2 ± 3,35 4,7 ± 0,84

Intro 1105 ± 15,25 416 ± 4,55 80,2 ± 0,83 4,5 ± 0,49 5,6 ± 0,59

Lithium 1166 ± 7,93 429 ± 6,93 82,0 ± 1,34 3,1 ± 1,94 3,8 ± 1,45

Lyrik 938 ± 11,52 322 ± 4,65 68,8 ± 3,73 3,4 ± 2,32 4,9 ± 0,62

Matrix 1086 ± 5,56 400 ± 9,32 80,0 ± 2,40 0,4 ± 1,95 0,5 ± 0,81

Pioneer 1012 ± 19,28 353 ± 4,69 74,1 ± 1,05 3,0 ± 1,36 4,1 ± 1,29

Reform 1138 ± 9,18 434 ± 14,89 79,2 ± 0,74 5,1 ± 0,66 6,5 ± 0,90

Sokal 982 ± 27,36 341 ± 7,35 71,5 ± 4,81 2,8 ± 7,11 4,0 ± 1,48

Tentation 1152 ± 8,89 401 ± 14,22 81,8 ± 3,07 2,0 ± 1,46 2,5 ± 0,48

Gemiddeld 1049 ± 97,33 380 ± 48,96 76,0 ± 6,56 3,1 ± 1,39 4,0 ± 1,82

0

100

200

300

400

500

600

800

900

1000

1100

1200

1300

Vol

ume

busb

rood

(m

l)

Vol

ume

CP

-bro

od (

ml)

Cultivar

CP-brood Busbrood

FIGUUR 22 Volume van de CP-broden (primaire as, n = 6) en de busbroden (secundaire as, n = 4) voor alle 14 tarwevariëteiten (incl. cluster) waarvan een baktest werd uitgevoerd

TABEL 18 Volume van het CP-brood (n = 6) en volume, hoogte na de deegrijs en ovenrijs (absoluut en relatief) van de busbroden (n = 4) voor de 14 tarwevariëteiten waarvan een baktest werd uitgevoerd

85

Om het broodvolume – en bijgevolg de kans op slagen – beter te kunnen voorspellen, werd via

multivariate lineaire regressieanalyse onderzocht welke parameters dit beïnvloeden. Dit werd

voor de verschillende groepen van parameters – zoals de chemische samenstelling, de

granulaire eigenschappen en het verstijfselingsgedrag – zowel afzonderlijk als gecombineerd

bekeken. Tabel 19 geeft naast een overzicht van de relevante modellen, de R²-waarde en de

R²adj, ook de gestandaardiseerde coëfficiënt ( ) weer welke verklaart of een modelvariabele

positief of negatief bijdraagt tot de te voorspellen variabele (dependent variable).

In een model op basis van de parameters voor de chemische samenstelling, verklaart het

beschadigd zetmeel (R² = 0,334, R²adj = 0,324) bijna een derde van de variantie van het

busbroodvolume. Indien deze set wordt uitgebreid met de variabelen voor de

bloemkarakteristieken en de reologische parameters, vormen de FV en de Chopin L-waarde

(uitrekbaarheid) een model dat de variantie voor 63 % kan verklaren (R² = 0,751; R²adj = 0,630).

Een combinatie van de verschillende staaleigenschappen, leidt tot een alternatief model waarbij

de stabiliteit van het deeg (F-STAB) als voornaamste variabele wordt ingepast. Dit wordt

aangevuld met het BZ wat tot een aanzienlijke toename van de R²-waarde leidt (ΔR²) waardoor

dit model het meest geschikt is voor de voorspelling van het broodvolume van de busbroden

(R² = 0,863, R²adj = 0,823).

Het herhaaldelijk terugkeren van het beschadigd zetmeel als variabele en het gegeven dat dit

op zichzelf de variabiliteit voor meer dan 30 % kan verklaren, doet vermoeden dat dit een

voorname invloed heeft op het broodvolume. Daarenboven vertoont het een sterke, inverse

correlatie met de oppervlaktefractie die door de gascellen in het kruim wordt ingenomen (p =

0,000; r-; R² = 0,803) wat vanzelfsprekend bijdraagt tot een verhoogd broodvolume.

Variabelen in het model R² R²adj R² SEmean a

F-STAB 0,376 0,324 - 40 0,575

F-STAB + BZ 0,780 0,739 0,404 25 -0,723

F-STAB + BZ + VOCHT 0,863 0,823 0,084 21 0,319

BZ 0,334 0,279 - 42 -0,751

BZ + VOCHT 0,567 0,488 0,233 35 0,425

BZ + VOCHT + WBNG 0,726 0,644 0,159 29 0,409

FV 0,367 0,314 - 41 0,339

FV + C-L 0,566 0,488 0,199 35 0,628

FV + C-L + F-Dot 0,715 0,630 0,149 30 0,436

TABEL 19 Multivariate lineaire regressie met forward model selection met het busbroodvolume van de 14 uitgevoerde baktesten (n = 4) als afhankelijke variabele

a De gestandaardiseerde coëfficiënten ( ) voor de variabelen die worden weergegeven zijn deze van het laatste model

86

Deze bevindingen impliceren dat elementen zoals de gistwerking en de gasretentie en -

productie – waarvan het effect mede wordt bepaald door de glutennetwerkvorming – bepalend

zijn. In het eerste en tweede model wordt voor het BZ een negatieve -waarde (resp. -0,723 en

-0,751) teruggevonden en is de constante positief. Indien een lager percentage BZ in de bloem

aanwezig is, leidt dit bijgevolg tot een hoger broodvolume wat vermoedelijk voortkomt uit een

verbeterde stabiliteit van het glutennetwerk en een bijgevolg hogere gasretentie. Dit wordt

ondersteund door de relatie met de waterbindingscapaciteit van de natte gluten (WBNG) en de

stabiliteit van het deeg (farinograaf) waarvoor in beide gevallen een positieve coëfficiënt wordt

waargenomen.

3.2.7.3 Gasceldistributie

De verdeling van de gascellen in het broodkruim van het CP-brood werd bepaald daar dit een

belangrijke invloed op de hardheid kan hebben en bovendien meer informatie geeft over het

rijsgedrag zoals weergegeven in Figuur 21 en de bakstabiliteit. Tabel 20 geeft de gemiddelde

waarde weer voor analyses, gebaseerd op negen herhalingen per staal. Voor de

oppervlaktefractie – dit is het percentage van het totale kruimoppervlak dat door gascellen

wordt ingenomen – wordt een gemiddelde waarde van 31,7 ± 4,92 % waargenomen wat

overeenstemt met het gankelijke percentage van 30 % (mondelinge mededeling). De spreiding

is echter vrij breed, variërend van 25,7 ± 2,37 % voor Pioneer tot 41,4 ± 1,27 % voor Tentation.

Het gemiddelde gasceloppervlak, dat een sterke correlatie vertoont met de oppervlaktefractie

(p = 0,000; R² = 0,874), is eveneens met het gehalte beschadigd zetmeel (p = 0,000; r-; R² =

0,817) in verband te brengen. Zwakkere significante correlaties werden teruggevonden met de

waterabsorptie (r-; R² = 0,566) en de CHL (R² = 0,656). Een zwak verband werd eveneens voor

de eiwitkwaliteit volgens Zeleny (sedimentatiewaarde) en het aantal gascellen (p = 0,002; R² =

0,564) waargenomen. Dit wijst op een invloed van de glutennetwerkvorming op de

gasceleigenschappen.

Aanvullend werd, door de gascellen op basis van hun oppervlak in klassen van toenemende

grootte in te delen, onderzocht wat de relatieve bijdrage per klasse is aan het totaal

gasceloppervlak (zie Figuur 23). Uit dit histogram kan worden opgemaakt dat in het algemeen

de cellen met een oppervlak kleiner dan 150 pix² – ondanks dat deze het meest talrijk aanwezig

zijn (gemiddeld 48,9 ± 4,4 % van het totale aantal) – een zeer lage oppervlaktefractie innemen.

Dit is daarentegen maximaal voor de cellen met een oppervlak van 1000 tot 2500 pix² die slechts

5,5 ± 1,9 % van het totaal aantal gascellen vertegenwoordigen. Tevens kunnen twee groepen

aan stalen onderscheiden worden: enerzijds Atomic, Intro en Reform waarvan de kleine

gascellen een hogere bijdrage aan het gasceloppervlak leveren en anderzijds Forum en

Tentation die in verhouding meer grote gascellen bevatten. Dit kan eveneens visueel worden

voorgesteld in Figuur 24 waar hetzelfde onderscheid op basis van de kruimstructuur kan worden

gemaakt.

87

Cultivar Aantal Tot gascelopp

(pix²) Opp fractie

(%) Gem opp

(pix²) Omtrek

(pix)

Atomic 352 ± 25 114972 ± 5659 31,9 ± 1,57 328 ± 28 115 ± 6,78

Cellule 338 ± 20 97757 ± 5967 27,2 ± 1,66 290 ± 17 99 ± 3,62

Espart 333 ± 46 94907 ± 6850 26,4 ± 1,90 290 ± 50 103 ± 8,40

Forum 288 ± 18 140092 ± 6325 38,9 ± 1,76 488 ± 38 140 ± 15,22

Gedser 321 ± 28 99597 ± 5570 27,7 ± 1,55 312 ± 28 103 ± 5,92

Granamax 343 ± 35 103483 ± 6254 28,7 ± 1,74 304 ± 29 107 ± 7,61

Intro 347 ± 32 120827 ± 6482 33,6 ± 1,80 351 ± 37 119 ± 12,00

Lithium 306 ± 17 135554 ± 4389 37,7 ± 1,22 445 ± 36 130 ± 8,74

Lyrik 357 ± 31 102640 ± 6137 28,5 ± 1,70 290 ± 38 102 ± 6,02

Matrix 322 ± 16 114387 ± 5518 31,8 ± 1,53 356 ± 21 113 ± 4,39

Pioneer 338 ± 20 92476 ± 8530 25,7 ± 2,37 274 ± 22 98 ± 11,09

Reform 357 ± 13 124418 ± 3865 34,6 ± 1,07 349 ± 17 119 ± 8,03

Sokal 319 ± 27 109580 ± 4512 30,4 ± 1,25 347 ± 36 112 ± 6,03

Tentation 249 ± 20 148790 ± 4564 41,4 ± 1,27 600 ± 55 147 ± 10,49

Gemiddeld 326 ± 30 114248 ± 17693 31,7 ± 4,92 359 ± 92 115 ± 15

TABEL 20 Gascelaantal en de eigenschappen hiervan, waaronder het totaal en gemiddeld oppervlak, de oppervlaktefractie en de omtrek voor de 14 tarwevariëteiten waarvan een baktest werd uitgevoerd (n = 9)

88

05101520253035

50-7

070

-90

90-1

1011

0-13

013

0-15

015

0-25

025

0-50

050

0-10

0010

00-2

500

2500

-500

050

00-1

0000

>10

000

% v.h. totaal gasceloppervlak

Gas

celo

pper

vlak

(pi

x²)

For

umT

enta

tion

Ato

mic

Intr

oR

efor

mL

ithiu

mM

atri

x

FIG

UU

R 2

3 H

isto

gram

van

de

oppe

rvla

ktef

ract

ie d

ie w

ordt

inge

nom

en d

oor

de g

asce

llen,

inge

deel

d in

kla

ssen

met

een

toen

emen

de g

root

te, v

oor

de 7

tarw

evar

iëte

iten

waa

rvan

de

bakt

est w

as g

esla

agd

89

Ato

mic

F

orum

In

tro

Lit

hium

M

atri

x R

efor

m

Ten

tati

on

FIG

UU

R 2

4 K

ruim

stru

ctuu

r va

n de

bro

den

waa

rvan

de

bakt

est i

s ge

slaa

gd

90

3.2.7.4 Textuuranalyse

De textuur van het brood werd opgevolgd met behulp van een Texture Profile Analysis (TPA)

uitgevoerd op één en drie dagen na de broodbereiding. Het verschil werd voor de alle

parameters – hardness (hardheid), cohesiveness (cohesie), adhesiveness (adhesie), springiness,

chewiness en resilience (veerkracht) – bepaald door de gemiddeld laagste waarde van de

hoogste af te trekken zodoende een toename/afname tussen de twee meetmomenten in een

positieve/negatieve waarde resulteerde. Alle resultaten voor de textuuranalyses worden in

Bijlage VI weergegeven.

Hardheid Verwacht werd dat de retrogradatie van het zetmeel aanleiding zou geven tot een

toename in de hardheid over deze korte periode. Zoals in Figuur 25 wordt weergegeven is er

voornamelijk voor de begin- en eindhardheid een verschil tussen de stalen – en bijgevolg de

clusters – onderling op te merken, maar is de hardheidsverandering tijdens de bewaartijd eerder

gelijkend. Uitsluitend het brood van de cultivar Atomic vertoonde een lagere toename in de

hardheid (330,0 g t.o.v. gemiddeld 396,1 ± 39,18 g). Matrix heeft daarentegen een gemiddeld

hogere waarde (506,1 g).

Intro (1) Atomic (2)Tentation

(3)Matrix (4) Forum (4) Reform (5) Lithium (5)

Dag 1 1019,9 782,3 969,6 959,2 590,7 692,4 710,3

Dag 3 1422,2 1112,3 1404,0 1465,4 907,4 1126,7 1080,9

Verschil 402,3 330,0 434,3 506,1 316,7 434,2 370,5

0

300

600

900

1200

1500

1800

Kra

cht (

g)

Cultivar

FIGUUR 25 Evolutie in de gemiddelde hardness van de broden (op basis van negen herhalingen per meting), bepaald via TPA op dag 1 en dag 3 na de bereiding; weergegeven als: cultivar (cluster)

91

Noch voor de hardheid op zich of voor de verandering ervan, werd een relevante correlatie

teruggevonden met één van de gekende parameters. Desondanks de verwachting dat een

toename kan worden gerelateerd aan de retrogradatie van de amylose- en

amylopectinemoleculen of het verlies van water uit het gluten-zetmeelnetwerk, kan geen

verband hiertussen worden aangetoond. Een marginaal significante correlatie (p = 0,051) kan

evenwel tussen de calciumconcentratie en een toename in de hardheid worden opgemerkt (r-;

R² = 0,994) wat, analoog aan de bevindingen bij de gels, wijst op een verstoring van de

rekristallisatie en dus retrogradatie indien meer calcium aanwezig is door een toename in de

repulsie tussen de (zij)ketens van de zetmeelcomponenten. Evenwel dient in rekening te worden

gebracht dat voor slechts drie stalen de minerale samenstelling gekend is.

Cohesiveness Voor de cohesiveness wordt tussen de clusters een significant verschil

opgetekend voor de waarden van dag één en drie. Evenals bij de hardness worden er voor de

verandering tussen deze twee meetmomenten slechts kleine varianties teruggevonden met

uitzondering van cluster twee waarvan de waarde 16,7 % van het gemiddelde afwijkt (330,0

t.o.v. gemiddeld 396,1 g). Deze parameter geeft aan in welke mate de textuur van het brood

herstelt tijdens de wachttijd (5 seconden) tussen de twee compressies en geeft bijgevolg een

indicatie van de stabiliteit van het netwerk dat in de matrix is gevormd.

Een eerste belangrijke correlatie met de CHL (d1: p = 0,012; r-; R² = 0,746; d3: p = 0,021; r-

; R² = 0,691) duidt mogelijk op een invloed van amylose op de stevigheid van het gevormde

netwerk. De langgerekte ketens verhinderen immers een goede interactie van de componenten

waardoor een beperktere netwerkvorming optreedt. Een bijkomstig verschijnsel is dat, hoewel

geen verband met de eiwitconcentratie of de natte gluten wordt teruggevonden met de hardheid

op dag één, dit wel het geval is voor deze op de derde dag (resp. p < 0,05, R² = 0,627; R² =

0,651). Hetzelfde geldt voor de waterbinding aan de natte gluten (p = 0,020, R² = 0,696) en de

waterabsorptie bepaald via de farinograaf (p= 0,003, R² = 0,857). Dit doet vermoeden dat na

een bewaarperiode van twee tot drie dagen de gluten niet meer in staat zijn het water te binden

en dit in de matrix vrijstellen waardoor amylopectinerekristallisatie versneld optreedt. Dit is in

overeenstemming met bevindingen van Wu et al. (2010) en Gray en Bemiller (2003) die een

toename in de staling na drie dagen toeschrijven aan het verlies van de waterbindingscapaciteit

van de eiwitten. Een alternatieve hypothese is dat tijdens het bakken van het brood minder water

beschikbaar is daar dit aan de gluten is gebonden. Hierdoor kan zetmeel in beperktere mate

verstijfselen en zullen minder granules desintegreren. Hoewel dit in overeenstemming is met

de negatieve correlatie voor de CHL, zou in dit geval evenwel een verband met de

amyloseconcentratie worden verwacht en zou dit voor de hardheid op beide meetmomenten het

geval moeten zijn.

92

Springiness Daar de springiness een bij de cohesiveness aansluitende eigenschap beschrijft en

op een analoge wijze wordt berekend, worden dezelfde correlaties hiervoor teruggevonden.

Naast een relatie tussen de hardheid op de derde dag na de broodbereiding en het gehalte

beschadigd zetmeel, de eiwitconcentratie, de hoeveelheid natte gluten en de waterbinding,

worden ook gelijkende correlaties waargenomen voor de verandering van deze parameter

tijdens de bewaartijd. Het verschil tussen de twee meetmomenten is maximaal 0,054 (Tentation)

en is bijgevolg zeer beperkt.

Resilience De toename in de hardheid en de cohesiveness gaat vanzelfsprekend gepaard met

een afname van de resilience. Deze waarde geeft immers aan in welke mate het product wenst

terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm. Voor clusters 1, 4 en 5 ligt dit op dag één op

gemiddeld 0,353 ± 0,058. Met een veerkracht van respectievelijk 0,245 en 0,320 onderscheiden

clusters 3 en 2 zich duidelijk. De waarde op de derde dag ligt gemiddeld op 0,231 ± 0,035.

Alleen Tentation (cluster 3) heeft een merkbaar lagere waarde (0,155).

Multivariate lineaire regressieanalyse Om het principe van de hardness en de toename hiervan

beter te kunnen begrijpen, werd getracht deze waarde te voorspellen via een multivariate

lineaire regressieanalyse met forward model selection. De verschillende groepen van variabelen

– waaronder de chemische en granulaire samenstelling, de bloemkarakteristieken, de

reologische gegevens en de resultaten van de baktesten – werden afzonderlijk en gecombineerd

onderzocht. Tabel 21 geeft de verschillende modellen en hun statistische parameters (R² en

R²adj, SEmean, ) weer voor de hardness op de eerste dag na de broodbereiding.

Op basis van de chemische samenstelling wordt een model geformuleerd dat aan de hand van

de waterbinding van de natte gluten (WBNG), de concentratie natte gluten (NG) zelf en het

gehalte beschadigd zetmeel (BZ), 73 % van de variabiliteit in de hardness op dag één kan

verklaren. Op basis van dezelfde groep variabelen kan evenwel geen regressie worden

uitgevoerd voor de hardness op de derde dag na de broodbereiding, alsook voor de toename is

dit niet mogelijk.

Na toevoeging van de gegevens van de farinograaf en alveograaf, werd een nieuw model

bekomen waarin de stabiliteit (F-STAB) reeds één derde van de variabiliteit kan verklaren.

Deze waarde vertoont verschillende correlaties met de eiwitconcentratie en -kwaliteit en is

representatief voor de tijd dat het deeg zijn een ideale consistentie van 500 Brabender-eenheden

aanhoudt. Voor de hardness op de derde dag kan eenzelfde model worden opgesteld met een

R²- en R²adj-waarde van respectievelijk 0,815 en 0,759. Voor het verschil wordt alleen de

stabiliteit in rekening genomen wat tevens voor de drie dependent variabelen gebeurt indien

een regressie met uitsluitend de bloemkarakteristieken wordt uitgevoerd. Na de toevoeging van

de reologische parameters blijf het model tevens ongewijzigd.

93

In een derde model, waarbij ook de gasceleigenschappen in rekening worden gebracht, wordt

de fractie dat de gascellen in het kruim innemen (GCopp%), als voornaamste parameter

ingevoegd (R² = 0,475; R²adj = 0,432). Ook de waterabsorptie (WA) bepaald via de farinograaf

en de piekviscositeit (PV) dragen bij tot de voorspelling. In tegenstelling tot de negatieve

correlatie tussen de GCopp% en de WA (r-; R² = 0,566) die in onderdeel 2.6.4 ‘Gasceldistributie’

werd besproken, draagt in dit model de toename van beide parameters bij aan een lagere

hardness op dag één (gestandaardiseerde coëfficiënten: resp. -1,174 en -0,682). De

gasceloppervlaktefractie blijft in de modellen voor de andere dependent variabelen eveneens

als primaire parameter behouden (R² > 0,351).

Na de inclusie van alle broodparameters, wordt het totale gewichtsverlies van zowel de CP-

als busbroden aan de regressie toegevoegd. Deze factoren verklaren de variabiliteit voor de

hardness op dag één voor respectievelijk 78 en 76 %, op dag drie voor 84 en 74 % en voor het

verschil 76 en 54 %. Opmerkelijk is evenwel dat de coëfficiënten telkens negatief zijn wat

betekent dat de harness of het verschil toeneemt indien het gewichtsverlies daalt en dus meer

water in de matrix aanwezig blijft.

Variabelen in het model R² R²adj R² SEmean

GCopp% 0,475 0,432 - 257 -1,174

GCopp% + WA 0,788 0,750 0,313 170 -0,682

GCopp% + WA + PV 0,877 0,840 0,089 136 -0,316

F-STAB 0,384 0,333 - 278 -0,562

F- STAB + BZ 0,689 0,632 0,304 207 0,650

F-STAB + BZ + VOCHT 0,796 0,735 0,107 175 -0,360

WBNG 0,290 0,231 - 299 -5,965

WBNG + NG 0,642 0,577 0,346 222 5,387

WBNG + NG + BZ 0,793 0,731 0,154 177 0,414

TABEL 21 Multivariate lineaire regressie met forward model selection met de hardness op dag één als dependentvariabele voor de 7 geslaagde baktesten (n = 9)

94

3.2.8 Tussentijdse conclusie

Voor het schijnbaar amylosegehalte werd een gemiddeld lage waarde vastgesteld (22,1 %) met

een brede spreiding tussen de tarwevariëteiten. Daarnaast werd een algemeen lage

eiwitconcentratie en -kwaliteit waargenomen als gevolg van de ongunstige

weersomstandigheden tijdens de teeltperiode. De mineraalconcentratie, bepaald voor vijf

cultivars, sloot nauw aan bij de referentiewaarden voor tarwebloem met uitzondering van

natrium waarvoor een dubbel zo hoge concentratie werd teruggevonden. De waargenomen

zwelkracht van gemiddeld 10,1 g/g sloot aan bij de ondergrens die hiervoor in de literatuur

werd weergegeven. Voor de cultivar Rubisko werd een zeer lage waarde van 5,7 g/g

waargenomen al is dit vermoedelijk een gevolg van de hoge -amylaseactiviteit van dit staal.

De tarwestalen vertonen zeer beperkte verschillen in hun verstijfselingsgedrag. Een significant

maar zwak verband kon tussen de verstijfselingstemperatuur en de amyloseconcentratie worden

waargenomen. De waarden hiervoor hadden een zeer nauwe spreiding welke tevens in

overeenstemming is met de literatuur. Er konden geen correlaties tussen de reologische

parameters en de chemische of granulaire samenstelling worden teruggevonden. Dit in

tegenstelling tot de verbanden tussen de verstijfselingsparameters. Zo kon voor de

piekviscositeit en de breakdown een positieve correlatie worden waargenomen, alsook leidde

een hogere holding strength tot een toename in de final viscosity.

Daarnaast werd bevonden dat de inhibitie van -amylase, zonder de meting hierdoor werd

verstoord, kon worden bereikt door de additie van 200 µl (1,0 % v/v) van een 0,1 M

zilvernitraatoplossing.

De gel firmness bleef ongewijzigd gedurende een periode van 14 dagen voor vier van de zes

stalen (drie stalen, bewaard bij twee temperaturen). Correlaties tussen de firmness op 3 uur na

de bereiding en het gehalte beschadigd zetmeel, de carbohydrate leaching en minerale

componenten zoals fosfor, calcium en magnesium werden teruggevonden. Tijdens de

bewaartijd was de firmness op alle meetmomenten hoger voor de stalen die bij 7 °C werden

opgeslagen. Een analoge bevinding werd voor de cohesiveness van de stalen bekomen.

Uit de baktesten kwamen zeer uiteenlopende waarden tot uiting voor de ovenrijs en het volume

van de CP- en busbroden. Deze volumes konden goed worden voorspeld aan de hand van de

farinograaf stabiliteit en het gehalte beschadigd zetmeel. Daarnaast vertoonde de eiwitkwaliteit

(volgens Zeleny) een negatieve correlatie met het gasceloppervlak. Tussen de stalen waarvan

de baktesten waren geslaagd, werden bovendien grote verschillen in de kruimstructuur en de

gasceldistributie waargenomen. De hardheid van brood nam gemiddeld met 50 % toe na twee

dagen bewaring. Dit was voor de verschillende stalen gelijkaardig. De hardheid van de CP-

broden (zelfde volume) kon worden voorspeld via de waterbinding aan en concentratie van de

natte gluten, het beschadigd zetmeel en de farinograaf stabiliteit.

95

3.3 Vergelijking tussen tarwe en Plectranthus edulis


Amylose De amyloseconcentratie van het zetmeel uit de Plectranthus edulis ligt niet significant

lager dan dit van de tarwebloem (p = 0,71). Algemeen gezien liggen de concentraties voor beide

gewassen lager dan de waarden die in de literatuur worden teruggevonden. Een mogelijk reden

hiervoor kan de aangewende bepalingsmethode zijn alsook een verschil in de definitie die werd

gehanteerd (schijnbaar versus absoluut amylose).

Mineraalsamenstelling Tabel 22 geeft een overzicht van de gemiddelde waarden voor beide

gewassen zodoende deze onderling te kunnen vergelijken. Er is eveneens geen significant (p =

0,340) verschil tussen de mineraalconcentratie van de tarwe- en PE-stalen (resp.: 0,37 en 0,35

% op ds) al is de spreiding voor het knolgewas 3,5 maal zo breed. Hierbij dient in rekening te

worden gebracht dat voor de bloemstalen de uitmalingsgraad en bij het zetmeel de

extractieprocedure ervan, deze waarden heeft beïnvloed. De oorsprong (bodemtype) en

fytosanitaire behandeling tijdens de teelt van de gewassen kan sterk bepalend zijn voor de

concentratie van de mineralen die hierin wordt teruggevonden. Voor alle elementen, met

uitzondering van calcium en koper, werd een significant verschil waargenomen tussen beide

gewassen. Opmerkelijk is dat het aantal significante (p ≤ 0,05; R² ≥ ±0,700) correlaties tussen

de verschillende elementen onderling, veel hoger ligt bij de PE-stalen. Waar voor tarwe slechts

twee dergelijke verbanden worden opgetekend (boor - natrium, koper - mangaan) telt men 13

relaties bij de PE-stalen.

Elementa

Tarwestalen Plectranthus edulis Gem. concentratie

(ppm/ds) Gem. concentratie

(ppm/ds) % verschil t.o.v. tarwe

Boor 1,98 ± 0,89 4,03 ± 1,07 104

Calcium 286 ± 28,61 397,0 ± 139,88 39b

Koper 3,35 ± 2,40 7,43 ± 5,40 122b

IJzer 14,5 ± 1,31 20,8 ± 5,62 43

Kalium 1872 ± 168,87 513,0 ± 300,83 -73

Magnesium 267 ± 14,33 174,9 ± 25,46 -35

Mangaan 4,17 ± 0,49 1,94 ± 0,42 -53

Fosfor 1193,0 ± 111,14 1802,8 ± 274,43 51

Zink 10,99 ± 1,89 4,48 ± 1,29 -59

Totaal 3728 ± 190,37 3465 ± 552,66 -7

TABEL 22 Vergelijkend overzicht voor de minerale samenstelling van tarwe en de Plectranthus edulis op basis van de gemiddelde waarden (tarwe: n = 5; PE: n = 6)

a: door de invloed van de extractie (toevoeging natriummetabisulfiet) worden de resultaten voor natrium en zwavel niet weergegeven b: het waargenomen verschil tussen beide stalen is niet significant (p > 0,05)

96

3.3.2 Reologische eigenschappen

Zoals besproken in onderdeel 3.1.3 ‘Gedrag van PE-zetmeel tijdens opwarmen’, vertonen de

stalen van de Plectranthus edulis een onderling sterk verschillend verstijfselingsgedrag. De

voornaamste bevindingen steunen op de variëteit in de zwelkracht (SP) en dus de granulaire

rigiditeit van de stalen. Daarenboven werd een gemiddeld hogere TG en lagere BD

waargenomen dan deze van aardappelzetmeel wat in verband kon worden gebracht met de

fosfor- en kaliumconcentratie hierin aanwezig. De verschillen in chemische en granulaire

samenstelling tussen beide gewassen komt eveneens tot uiting in de reologische eigenschappen

hiervan. Tabel 23 geeft een overzicht van de gemiddelde waarden per parameter voor het

verstijfselingsgedrag van de tarwebloem- en PE-stalen.

De gemiddelde piekviscositeit (PV) van de zetmeelstalen ligt 59 % hoger dan deze van de

tarwebloem desondanks dat de final viscosity (FV) voor de PE-stalen lager ligt (resp.: 3780,0

cP; 4151 cP). Dit is een gevolg van de gemiddeld lagere breakdown (BD) die voor de

tarwestalen kan worden waargenomen wat in lijn ligt met bevindingen van Waterschoot et al.

(2015). De BD is te wijten aan enerzijds de richting van het gevormde netwerk volgens de

draaizin van het roerwerk van het meetinstrument, maar geeft anderzijds ook informatie over

de (granulaire) rigiditeit (Lin et al., 2013; Noda et al., 2005; Waterschoot et al., 2014).

Daarenboven draagt de aanwezigheid van andere macronutriënten zoals eiwitten en vet

vermoedelijk bij tot de stabiliteit van het netwerk waardoor de viscositeitsafname na het

bereiken van de PV beperkter is (Blazek en Copeland, 2008).

Tarwe

Plectranthus edulis Gem/medc ± Gem/medc ± Test Sig.

Piekviscositeit (cP) 3344,44 357,7 < 5331,56 1618,4 t-Testa 0,000

Piektemperatuur (°C) 92,300 0,4269 > 80,850 5,8620

MWUb

0,000

Pastingtemperatuur (°C) 70,200 0,4879 < 72,325 1,3302 0,000

Holding strength (cP) 1897 187,624 < 2494 359,644 0,000

Final viscosity (cP) 4151 391,915 > 3780 533,755 0,025

Breakdown (cP) 1461,24 248,44 < 2816,47 1617,88 t-Testa 0,002

Total setback (cP) 2251,50 176,278 > 1248,00 185,720 MWUb

0,000

Setback from peak (cP) 756,0 262,66 > -1677,5 1670,58 0,000

TABEL 23 Vergelijking tussen de twee gewassen (tarwe en Plectranthus edulis) op basis van het gemiddelde (3 herhalingen) per reologische parameter

a: de independent-sample T-test werd toegepast indien de reeksen voor beide gewassen normaal verdeeld waren.b: wanneer minstens één van de reeksen geen normale verdeling volgden, werd de MWU-test (non-parametrische test) gebruikt voor de vergelijking van de gemiddelden c: indien een non-parametrische test werd aangewend, wordt de mediaan weergegeven, anders het gemiddelde

97

Een zwak verband tussen de HS en het valgetal van de bloem (p < 0,05, R² = 0,266) wijst op

de onderliggende rol van de granulaire rigiditeit en de susceptibiliteit ervan voor enzymatische

afbraak. De relatie met het valgetal is immers opmerkelijk daar de activiteit van het aanwezige

-amylase werd geïnhibeerd door de toevoeging van zilvernitraat. De waargenomen trend wijst

op de invloed van secundaire parameters op de HS. Dit wordt daarenboven ondersteund door

de correlatie die wordt teruggevonden tussen de BD en de PV (p = 0,000; R² = 0,797). Een

toename in de PV leidt tot een hogere viscositeitsafname wat, analoog aan de bevinding bij de

PE-stalen, overeenstemt met de hypothese dat granules die een hoge SP hebben aanleiding

geven tot een hogere PV maar bovendien meer onderhevig zijn aan mechanische en

enzymatische afbraak waardoor ook de BD toeneemt eenmaal de kritische temperatuur is

overschreden.

De verstijfselingstemperatuur (TG) vertoont een significant, maar zeer zwak verband met de

concentratie amylose in de bloem (p = 0,024, R² = 0,241). Een hogere amyloseconcentratie

resulteert in minder amylopectine – aldus ook een kleinere fractie lange, vertakte moleculen –

en bijgevolg in een lagere TG (Waterschoot et al., 2015). Onderzoek van Galkowska et al.

(2014) toont echter aan dat een hogere TG het gevolg is van een toename in de concentratie

(lange) amylopectineketens daar meer energie (warmte) is vereist vooraleer deze structuur

desintegreert. Dit wijst op het belang van de moleculaire opbouw van de zetmeelcomponenten

daar dit de vorm en stabiliteit van de kristallijne structuur bepaalt en dus ook een effect heeft

op de te investeren energie vooraleer desintegratie optreedt (Galkowska et al., 2014; Schirmer

et al., 2013; Waterschoot et al., 2015). Voor de stalen van de Plectranthus edulis werd daarnaast

geen significant verband teruggevonden met de amyloseconcentratie wat vermoedelijk vorige

hypothese ondersteunt. Inzicht in deze parameters (zoals de ketenlengtedistributie en de

vertakkingsgraad) is een vereiste om de effecten tijdens de verstijfseling te kunnen verklaren.

Voor deze PE-stalen kan daarnaast tevens een sterke, inverse correlatie tussen TG en de

eiwitconcentratie op droge stof (p = 0,036; r-; R² = 0,706), alsook met het vezelgehalte (p =

0,025; R² = 0,755), worden waargenomen. Dit kan wijzen op de bijdrage van deze componenten

aan de granulaire structuur en zo het effect van de SP op de parameter bevestigen. De

eiwitconcentratie vertoont bovendien een zeer sterke, correlatie met de CHL (p = 0,008; R² =

0,856). Indien met andere woorden meer eiwitten aanwezig zijn, zullen deze de kristallijne

structuur verstoren waardoor het netwerk dat hierdoor wordt gevormd eenvoudiger

desintegreert na de toepassing van mechanische krachten of het verwarmen ervan.

98

3.3.3 Principale componentenanalyse

Voor de vergelijking van de gewassen wordt door PC1 en PC2 respectievelijk 42,4 en 37,2 %

van de totale variabiliteit verklaard. De variatie in de data uit deze set wordt aldus door dit

model voor 80 % in twee variabelen vervat.

Uit het loading plot (Figuur 26A) kan worden afgeleid dat PC1 voornamelijk wordt

gedefinieerd door enerzijds de SP, TG en tG, het vochtgehalte en de HS en anderzijds de CPC,

CHL en de eiwitconcentratie op droge stof. De SB, piektemperatuur en –tijd (Tpiek en tpiek)

dragen daarnaast positief bij aan PC2, daarentegen de BD en PV dit in de negatieve richting

doet. De verschillende parameters zijn aldus verspreid over beide componenten. Dit systeem

bevestigt eveneens, zoals reeds uit de eerdere statistische analyses kon worden opgemaakt, dat

de amyloseconcentratie praktisch geen bijdrage levert gezien zijn centrale positie in het loading

plot.

Een beperkt onderscheid kan worden waargenomen tussen de tarwe- en PE-stalen op basis van

de in rekening gebrachte parameters. Op vier tarwecultivars na (Rubisko, Joker, Cellule en

Granamax) is vrijwel geen spreiding terug te vinden voor de stalen van dit gewas. Dit komt tot

uiting door de regelmatige spreiding rond het centrum van het score plot (Figuur 26B). Voor

het zetmeel, gewonnen uit de Plectranthus edulis, zijn daarentegen twee duidelijke groepen te

onderscheiden zoals eerder gebeurde op basis van de verstijfselingscurven welke werden

besproken in onderdeel 3.1.3 ‘Gedrag van PE-zetmeel tijdens opwarmen’.

FIGUUR 26 Loading (A) en score (B) plot van de twee eerste PC gebaseerd op de reologische, chemische en granulaire parameters voor 21 tarwevariëteiten en 6 stalen van de Plectranthus edulis Groep I: Terroir, Armada, Crusoë, Ozon, Atomic, Espart, Gedser, Intro, Lithium, Lyrik, Matrix, Reform, Forum, Pioneer, Sokal, Tentation, Edward

SP

TG

tG

Vocht

CPC

CHL

EWds

HS

AM%

SBP

BD

Tpiek

tpiek

PV

SBTFV

-1

-0,5

0

0,5

1

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0

Rubisko

Cellule

Groep I

Granamax

Joker Jarmet

Arjo white

Chencha

Chenqoua Wolayta

Lofua Wolayta

Inuka Wolayta

-3,5

-2,5

-1,5

-0,5

0,5

1,5

2,5

3,5

-2 -1 0 1 2 3 4

A B

PC

2

PC

2

PC1 PC1

99

4 Besluit

Dit onderzoek met tweeledig karakter focuste enerzijds op de chemische, granulaire en

reologische eigenschappen van zetmeel uit de Plectranthus edulis – een Ethiopisch knolgewas

– en de onderlinge relatie tussen deze parameters. Anderzijds werd het verband tussen de

bloemkarakteristieken van 21 tarwevariëteiten en het optreden van retrogradatie in twee

modelsystemen: brood en gels bestudeerd.

4.1 Voornaamste bevindingen

Grote variaties tussen de zes stalen van het Plectranthus edulis-zetmeel werden opgetekend

voor zowel de amyloseconcentratie als de minerale samenstelling. Dit is vermoedelijk een

gevolg van de verschillende regio’s waar de knolgewassen zijn gecultiveerd daar stalen van de

locatie Wolayta meer gelijkaardige eigenschappen vertonen. Bij de reologische metingen kwam

dit onderscheid eveneens tot uiting. Voor Jarmet en Chencha kon een significant lagere

piekviscositeit en een marginale breakdown worden waargenomen wat met de lagere fosfor- en

kaliumconcentratie in verband kon worden gebracht. Inuka en Cheqoua Wolayta sloten voor

zowel hun chemische samenstelling, alsook voor hun verstijfselingsgedrag, het meest aan bij

aardappelzetmeel dat als referentie werd gehanteerd. Deze bevindingen werden bevestigd door

de principale componentenanalyse waaruit tevens kon worden geconcludeerd dat een

beduidend verschil tussen PE-zetmeel en tarwebloem bestond voor de eigenschappen die voor

beide gewassen waren gekend.

Op basis van de chemische en granulaire eigenschappen van de tarwevariëteiten, is slechts een

zeer beperkte differentiatie mogelijk met uitzondering van de stalen Reform, Tentation en

Rubisko. Een algemeen lage eiwitconcentratie en -kwaliteit, een gemiddeld gehalte beschadigd

zetmeel en overeenstemmende bloemkarakteristieken, deden verwachten dat amylose een

voorname invloed zou hebben op de reologische gedraging van bloem- en zetmeelsuspensies,

de bakwaardigheid van de bloem bij de broodbereiding en het optreden van retrogradatie,

bepaald via textuuranalyses. Desondanks het vastgestelde verschil in de amyloseconcentratie

en de hypotheses die door eerder onderzoek werden gesteld, kon geen enkele significante relatie

met deze parameter worden teruggevonden. In tegenstelling werden de eiwitkarakteristieken en

het gehalte beschadigd zetmeel, alsook de waterbinding en de granulaire rigiditeit, herhaaldelijk

als voornaamste beïnvloedende factoren opgemerkt voor onder andere het broodvolume en de

-hardheid.

Daarenboven wordt een verschil tussen de modelsystemen waargenomen voor het optreden van

retrogradatie. De hardheid – welke een goede indicator is voor de graad van staling – blijft voor

de gels vrijwel constant gedurende een periode van 14 dagen, maar neemt bij brood met

gemiddeld 50 % toe op twee dagen tijd. Dit fenomeen kon evenwel niet eenduidig worden

verklaard of met de zetmeeleigenschappen in verband worden gebracht.

100

4.2 Aanbevelingen

Het uitgevoerde onderzoek toont de noodzaak om te beschikken over meer gedetailleerde

informatie over de zetmeeleigenschappen. Dit betreft enerzijds het verkrijgen van een breder

inzicht in de moleculaire opbouw hiervan (ketenlengte, polymerisatiegraad, vertakkingsgraad,

etc.), alsook de granulaire compositie en kristalliniteit (granulegrootte en -vorm, rigiditeit,

susceptibiliteit voor enzymatische degradatie, etc.).

Desondanks de invloed van de mineraalsamenstelling wegens praktische limiteringen slechts

beperkt kon worden aangetoond, wijzen de resultaten op een onweerlegbaar effect hiervan op

de verstijfseling en de retrogradatie. Het ontbreken van gegevens omtrent de aanwezigheid van

lipiden in de bloem, is daarenboven een belangrijk aandachtspunt. Desondanks dit deels is

vervat in de bepaling van de granulaire eigenschappen zoals de zwelkracht en de hoeveelheid

koolhydraten dat tijdens de zwelling uitlekt, is verder onderzoek hiernaar vereist om bepaalde

effecten te kunnen verklaren. Het is daarenboven aanbevelenswaardig een comparatief

onderzoek te realiseren tussen bloem en hieruit geëxtraheerde zetmeel. De invloed van de eiwit-

en lipidenfractie op het verstijfselingsgedrag en de retrogradatie, kan hierdoor meer worden

doorgrond en zo bijdragen tot een beter begrip van beide fenomenen.

De unieke onderzoeksopzet en de uitgebreide statistische verwerking zijn toonaangevend voor

vervolgonderzoek dat vereist is voor de determinatie van de beïnvloedende factoren in het

retrogradatieproces. Hierbij kan de focus worden gelegd op de visualisatie van de rekristallisatie

via moderne technieken zoals Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-Ray Diffraction

(XRD) en Nuclear Magnetic Resonance (NMR) in plaats van dit via macroscopisch

waarneembare parameters te bekijken. Ook de evolutie hiervan doorheen de tijd en de invloed

van de staalvoorbereiding en -nabehandeling – zoals herhaaldelijk opwarmen of bewaring bij

vriestemperaturen – zijn aspecten die waardevolle informatie kunnen aanleveren. Een

doordachte staalselectie moet bovendien bijdragen aan het potentieel om effecten bloot te

leggen. Dit betreft enerzijds de aanwezigheid van voldoende variabiliteit voor de chemische

samenstelling binnen de set, maar tevens het ter beschikking hebben van een passend aantal

herhalingen. Het gebruik van zogenaamde waxy-cultivars kan deze spreiding ten goede komen.

101

Bibliografie

AACC International. (1999[a]). Method 61-03.01, amylose content of milled rice Approved Methods of Analysis, 11th Ed. St. Paul, MN, U.S.A.: AACC International.

AACC International. (1999[b]). Method 76-21.01, general pasting method for wheat or rye flour or starch using the rapid visco analyser Approved Methods of Analysis, 11th Ed. St. Paul, MN, U.S.A.: AACC International.

AACC International. (2000[a]). Method 26-21.02, experimental milling -- bühler method for hard wheat Approved Methods of Analysis, 11th Ed. St. Paul, MN, U.S.A.: AACC International.

AACC International. (2000[b]). Method 26-10.02, experimental milling: Introduction, equipment, sample preparation, and tempering Approved Methods of Analysis, 11th. Ed. St. Paul, MN, U.S.A.: AACC International.

Albalasmeh, A. A., Berhe, A. A., en Ghezzehei, T. A. (2013). A new method for rapid determination of carbohydrate and total cabon concentrations using uv spectrophotometry. Carbohydrate Polymers, 253-261.

Blazek, J., en Copeland, L. (2008). Pasting and swelling properties of wheat flour and starch in relation to amylose content. Carbohydrate Polymers, 380-387.

Bradbury, A. G. W., en Bello, A. B. T. (1993). Determination of molecular size distribution of starch and debranched starch by a single procedure using high-performance size-exclusion chromatography. Cereal Chemistry, 543-547.

California Polytechnic State University. (2007). Gel permeation chromatography. Retrieved from: http://chemweb.calpoly.edu/djones/chem444/GPC.pdf

Chen, M.-H., en Bergman, C. J. (2007). Method for determining the amylose content, molecular weights, and weight- and molar-based distributions of degree of polymeriation of amylose and fine-structure of amylopectin. Carbohydrate Polymers, 562-578.

Chi Wu, A., Li, E., en Gilbert, R. G. (2014). Exploring extraction/dissolution procedures for analysis of starch chain-length distributions. Carbohydrate Polymers, 36-42.

Chrisitane, F. C., Fridrun, P., Roger, J. D., en Mark, S. R. (2004). Feasibility study for the rapid determination of the amylose content in sstarch by near-infrared spectroscopy. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 155-159.

Ciric, J., Woortman, A. J. J., en Loos, K. (2014). Analysis of isoamylase debranched starches with size exclusion chromatography utulizing pfg columns. Carbohydrate Polymers, 458-461.

Collar, C. (2003). Significance of viscosity profile of pasted and gelled formulated wheat doughs on bread staling. European Food Research and Technology, 505-513.

Crosbie, G. B., Ross, A. S., Moro, T., en Chiu, P. C. (1999). Starch and protein quality requirements of japanese alkaline noodles (ramen). Cereal Chemistry, 328-334.

102

De Leyn, I. (2014). Graantechnologie: Theorie en oefeningen. Gent: Universiteit Gent.

Delcour, J. A., en Hoseney, C. R. (2010). Principles of cereal science and technology. St. Paul, Minnesota: AACC International, Inc.

Duan, D. X., Donner, E., Liu, Q., Smith, D. C., en Ravenelle, F. (2012). Potentiometric titration for determination of amylose content of starch - a comparison with colimetric method. Food Chemistry, 1142-1145.

DuBois, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Rebers, P. A., en Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 350-356.

Fadda, C., Sanguinetti, A. M., Del Caro, A., Collar, C., en Piga, A. (2014). Bread staling: Updating the view. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 473-492.

Fitzgerald, M. A., Bergman, C. J., Resurreccion, A. P., Möller, J., Jimenez, R., Reinke, R. F., . . . Mestres, C. (2009). Adressing the dilemmas of measuring amylose in rice. Cereal Chemistry, 492-498.

Galkowska, D., Witczak, T., Korus, J., en Juszczak, L. (2014). Characterization of some spelt wheat starches as a renewable biopolymeric material. ISRN Polymer Science.

Genkina, N. K., Kozlov, S. S., Martirosyan, V. V., en Kiseleva, V. I. (2014). Thermal behavior of maize starches with different amylose/amylopectin ratio studied by dsc analysis. Starch/Stärke, 700-706.

Gérard, C., Barron, C., Colonna, P., en Planchot, V. (2001). Amylose determination in genetically modified starches. Carbohydrate Polymers, 19-27.

Gray, J. A., en Bemiller, J. N. (2003). Bread staling: Molecular basis and control. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 1-21.

Greensted, D. A. (Producer). (2010, Juni 17). Otsu thresholding. The Lab Book Pages. Retrieved from http://www.labbookpages.co.uk/software/imgProc/otsuThreshold.html

Hermansson, A.-M., en Svegmark, K. (1996). Developments in the understanding of starch functionality. Trends in Food Science & Technology, 345-353.

Heyman, B., Van Bockstaele, F., Van de Walle, D., en Dewittinck, K. (2014). Long-term stability of waxy maize starch/wanthan gum mixtures prepared at a temperature within the gelatinization range. Food Research International, 229-238.

Hyun-Jung, C., en Qiang, L. (2009). Impact of molecular structure of amylopectin and amylose on amylose chain association during cooling. Carbohydrate Polymers, 807-815.

Ito, M., Kim, S.-J., Sarker, Z.-I., Hashimoto, N., Noda, T., Takigawa, S., . . . Yamauchi, H. (2007). Staling and texture of bread prepared from new japanese bread wheat varieties with slightly low-amylose starch. Food Science and Technology Research, 121-128.

103

Li, J. H., Vansanthan, T., Rossnagel, B., en Hoover, R. (2001). Starch from hull-less barley: I. Granule morphology, composition and amylopectin structure. Food Chemistry 74, 395-405.

Lin, J.-H., Kao, W.-T., Tsai, Y.-C., en Chang, Y.-H. (2013). Effect of granular characteristics on pasting properties of starch blends. Carbohydrate Polymers, 1553-1560.

McNaught, A. D., en Wilkinson, A. (1997). Glossary of basic terms in polymer science Compendium of chemical terminology, 2nd ed. (pp. 2291). Oxford: Blackwell Scientific Publications.

Megazyme International Ltd. (2011). Amylose amylopectin assay kit. Megazyme. Retrieved from: http://secure.megazyme.com/Amylose_Amylopectin

Mekbib, Y., en Weibull, J. (2012). Local customary use and management of ethiopian potato (plectranthus edulis (vatke)) agnew in sodo zuria district, south ethiopia. Ethnobotany Research & Applications, 381-387.

National Institutes of Health (NIH) (Producer). (2012, Oktober 02). 30 analyze. ImageJ User Guide. Retrieved from http://rsbweb.nih.gov/ij/docs/guide/146-30.html

Noda, T., Takigawa, S., Matsuura-Endo, C., Kim, S.-J., Hashimoto, N., Yamauchi, H., . . . Takeda, Y. (2005). Physicochemical properties and amylopectin structures of large, small, and extremely small potato starch granules. Carbohydrate Polymers, 245-251.

Nubel. (2009). Belgische voedingsmiddelentabel. Brussel: vzw NUBEL.

Polesi, L. F., Sarmento, S. B. S., en Anjos, C. B. P. d. (2011). Composition and characterization of pea and chickpea starches. Brazilian Journal of Food Technology, 74-81.

Rabiha, S., en Kirk D., D. (2013). Effect of amylose content on estimated kinetic parameters for a starch viscosity model. Journal of Food Engineering, 75-82.

RIVM/Voedingscentrum. (2011). Nederlands voedingsstoffenbestand. Den Haag: RIVM.

Sartorius Weighing Technology GmbH. (2012). Moisture meter ma 150. Retrieved from: http://www.sartorius.com/fileadmin/fm-dam/sartorius_media/Lab-Products-and-Services/Lab-Weighing/Moisture-Analyzer/Manuals/MAN-MA150-e.pdf

Sasaki, T. (2005). Effect of wheat starch characteristics on the gelatinization, retrogradation, and gelation properties. Japan Agricultural Research Quarterly, 253-260.

Saunders, J., Izydorczyk, M., en Levin, D. B. (2011). Limitations and challenges for wheat-based bioethanol production Economic effects of biofuel production (pp. 429-446). Kroatië: InTech.

Schirmer, M., Höchstötter, A., Jekle, M., Arendt, E., en Becker, T. (2013). Physicochemical and morphological characterization of different starches with variable amylose/amylopectin ratio. Food hydrocolloids, 52-63.

104

Shifeng, Y., Yongchun, Z., en Kopparapu, N. K. (2014). Relationship between intrinsic viscosity, thermal, and reterogradation properties of amylose and amylopectin. Czech Journal Foor Food Science, 514-520.

Sigma-Aldirch. (2015). Citric acid monohydrate. Sigma-Aldrich. Retrieved from: http://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Product_Information_Sheet/c1909pis.pdf

Singh, N., Singh, J., Kaur, L., Singh Sodhi, N., en Singh Gill, B. (2003). Morphological, thermal and rheological properties of starches from different botanical sources. Food Chemistry, 219-231.

Stawski, D. (2008). New determination method of amylose content in potato starch. Food Chemistry, 777-781.

Texture Technologies Corp. (2014). An overview of texture profile analysis (tpa). Retrieved from: http://texturetechnologies.com/texture-profile-analysis/texture-profile-analysis.php#section-08

Thianming, Z., David, J. S., Randy, W. L., en Bhima, G. (2008). Comparison of amylose determination methods and the development of a dual wavelength iodine binding technique. Cereal Chemistry, 51-58.

Varavinit, S., Shobsngob, S., Varanyanond, W., Chinachoti, P., en Naivikul, O. (2002). Freezing and thawing conditions affect the gel stability of different varieties or rice flour. Starch/Stärke, 31-36.

Vilaplana, F., en Gilbert, R. G. (2010). Two-dimensional size/branch length distributions of a branched polymer. Macromolecules, 7321-7329.

Vilaplana, F., en Gilbert, R. G. (2011). Analytical methodology for multidimensional size/branch-length distributions for branched glucose polymers using off-line 2-dimensional size-exclusion chromatography and enzymatic treatment. Journal of Chromatography A, 4434-4444.

Vilaplana, F., Hasjim, J., en Gilbert, R. G. (2012). Amylose content in starches: Toward optimal definition and validating experimental methods. Carbohydrate Polymers, 103-111.

Waterschoot, J., Gomand, S. V., Fierens, E., en Delcour, J. A. (2015). Production, structure, physicochemical and functional properties of maize, cassava, wheat, potato and rice starches. Starch/Stärke, 14-29.

Waterschoot, J., Gomand, S. V., Willebrords, J. K., Fierens, E., en Delcour, J. A. (2014). Pasting properties of blends of potato, rice and maize starches. Food hydrocolloids, 298-308.

Wikipedia (Producer). (2015, Mei 6). A map of ethiopia. Wikipedia. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Geography_of_Ethiopia#/media/File:Un-ethiopia.png

Wittouck, D., Willaert, L., Boone, K., Lambrechts, Y., Lamont, J. L., Derycke, V., . . . Van Avermaet, R. (2014). Rassenonderzoek wintertarwe 2014. Retrieved from Rumbeke - Beitem:

105

Wu, Y., Chen, Z., Li, X., en Wang, Z. (2010). Retrogradation properties of high amylose rice flour and rice starch by physical modification. LWT - Food Science and Technology, 492-497.

106

Bijlagen

I

Bijlage 1: Schema van de proefopzet

II

Bijlage 2: Overzichtsschema K-AMYL testkit (Megazyme International Ltd.)

III

Bijlage 3: Pasting curves van de tarwecultivars per cluster

1

0102030405060708090100

0

1 00

0

2 00

0

3 00

0

4 00

0

5 00

0

6 00

0

14

710

1316

1922

25

Temperatuur (°C)

Viscositeit (cP)

Tij

d (m

in)

Edw

ard

Intr

oT

erro

irA

rmad

aC

ruso

ëJo

ker

Esp

art

Rub

isko

Pio

neer

Tem

pera

tuur

Clu

ster

1

2

0102030405060708090100

0

1 00

0

2 00

0

3 00

0

4 00

0

5 00

0

6 00

0

14

710

1316

1922

25

Temperatuur (°C)

Viscositeit (cP)

Tij

d (m

in)

Ato

mic

Ozo

nT

empe

ratu

ur

Clu

ster

2

3

0102030405060708090100

0

1 00

0

2 00

0

3 00

0

4 00

0

5 00

0

6 00

0

14

710

1316

1922

25

Temperatuur (°C)

Viscositeit (cP)

Tij

d (m

in)

Sok

alC

ellu

leL

yrik

Gra

nam

axT

enta

tion

Tem

pera

tuur

Clu

ster

3

4

0102030405060708090100

0

1 00

0

2 00

0

3 00

0

4 00

0

5 00

0

6 00

0

14

710

1316

1922

25

Temperatuur (°C)

Viscositeit (cP)

Tij

d (m

in)

For

umM

atri

xG

edse

rT

empe

ratu

ur

Clu

ster

4

5

0102030405060708090100

0

1 00

0

2 00

0

3 00

0

4 00

0

5 00

0

6 00

0

14

710

1316

1922

25

Temperatuur (°C)

Viscositeit (cP)

Tij

d (m

in)

Ref

orm

Lith

ium

Tem

pera

tuur

Clu

ster

5

V

Bijlage 4: Dendrogram van de clusteranalys

V

Bijlage 5: Amyloseconcentratie per tarwecultivar en clust

1

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Amyloseconcentratie (%)

Cul

tiva

r

Clu

ster

1 •

2 •

3 •

4 •

5 •

VI

Bijlage 6: Data van de Texture Profile Analysis op brood voor dag 1 en 3

1

Dag

1

Har

dn

ess

(g)

Coh

esiv

enes

s

Ad

hes

iven

ess

(g

) S

pri

ngi

nes

s

Ch

ewin

ess

(g)

Res

ilie

nce

Ato

mic

782

± 74

0,

669

± 0,

014

-0,6

5 ±

0,25

0,

905

± 0,

012

473

± 47

0,

320

± 0,

015

Cel

lule

1117

± 9

8 0,

732

± 0,

014

-8,5

9 ±

3,17

0,

892

± 0,

019

724

± 58

0,

396

± 0,

018

Esp

art

1656

± 1

62

0,68

2 ±

0,02

1 -0

,41

± 0,

40

0,91

4 ±

0,01

0 10

33 ±

117

0,

367

± 0,

008

For

um59

1 ±

23

0,67

9 ±

0,02

0 -0

,32

± 0,

21

0,92

4 ±

0,01

4 37

0 ±

13

0,35

0 ±

0,02

3

Ged

ser

1132

± 5

5 0,

716

± 0,

006

-1,8

6 ±

1,04

0,

884

± 0,

011

716

± 37

0,

370

± 0,

008

Gra

nam

ax14

98 ±

199

0,

654

± 0,

018

-1,6

9 ±

1,41

0,

882

± 0,

015

864

± 12

0 0,

335

± 0,

016

Intr

o10

20 ±

115

0,

702

± 0,

009

-0,0

7 ±

0,07

0,

934

± 0,

022

659

± 82

0,

374

± 0,

010

Lyr

ik15

90 ±

176

0,

651

± 0,

018

-1,0

7 ±

0,42

0,

904

± 0,

019

935

± 10

0 0,

344

± 0,

016

Mat

rix

959

± 59

0,

723

± 0,

017

- 0,

935

± 0,

020

659

± 67

0,

408

± 0,

025

Pio

neer

1104

± 7

6 0,

676

± 0,

012

-5,9

1 ±

3,06

0,

887

± 0,

013

669

± 45

0,

332

± 0,

013

Ref

orm

692

± 61

0,

704

± 0,

017

-0,5

3 ±

0,44

0,

916

± 0,

016

446

± 36

0,

363

± 0,

018

Sok

al13

83 ±

73

0,61

9 ±

0,00

9 -4

,10

± 1,

81

0,88

5 ±

0,02

0 73

5 ±

101

0,31

2 ±

0,01

9

Ten

tati

on97

0 ±

106

0,52

8 ±

0,01

3 -1

,00

± 0,

78

0,88

3 ±

0,01

1 45

6 ±

47

0,24

5 ±

0,01

6

Gem

idd

eld

1086

± 3

41

0,67

6 ±

0,05

4 -2

,03

± 2,

61

0,90

6 ±

0,02

1 65

9 ±

197

0,35

2 ±

0,04

4

2

Dag

3

Har

dn

ess

(g)

Coh

esiv

enes

s

Ad

hes

iven

ess

(g

) S

pri

ngi

nes

s

Ch

ewin

ess

(g)

Res

ilie

nce

Ato

mic

1422

± 1

66

0,54

8 ±

0,01

3 -0

,45

± 0,

47

0,89

8 ±

0,02

4 69

8 ±

85

0,24

7 ±

0,01

5

Cel

lule

2407

± 1

87

0,55

5 ±

0,01

6 -0

,36

± 0,

59

0,91

7 ±

0,02

7 12

26 ±

124

0,

266

± 0,

016

Esp

art

1457

± 1

92

0,57

4 ±

0,01

7 -2

1,25

± 1

5,84

0,

897

± 0,

017

731

± 80

0,

252

± 0,

012

For

um11

12 ±

91

0,57

1 ±

0,00

9 -0

,10

± 0,

02

0,90

0 ±

0,01

6 57

2 ±

52

0,25

3 ±

0,01

0

Ged

ser

2288

± 2

10

0,51

2 ±

0,02

0 -1

,86

± 1,

19

0,89

1 ±

0,03

1 10

45 ±

121

0,

225

± 0,

015

Gra

nam

ax24

85 ±

272

0,

531

± 0,

024

-0,7

7 ±

0,53

0,

908

± 0,

026

1133

± 8

8 0,

247

± 0,

020

Intr

o18

44 ±

179

0,

550

± 0,

015

-0,4

8 ±

0,24

0,

889

± 0,

009

902

± 89

0,

248

± 0,

012

Lyr

ik18

85 ±

215

0,

491

± 0,

035

-48,

08 ±

22,

73

0,91

4 ±

0,02

8 84

4 ±

107

0,21

2 ±

0,02

9

Mat

rix

1404

± 1

80

0,41

4 ±

0,02

7 -2

4,57

± 1

2,50

0,

937

± 0,

045

532

± 76

0,

155

± 0,

020

Pio

neer

1465

± 9

2 0,

553

± 0,

015

#DE

EL

/0!

0,91

5 ±

0,01

1 74

2 ±

60

0,25

7 ±

0,01

4

Ref

orm

1751

± 9

6 0,

578

± 0,

018

-1,5

7 ±

0,82

0,

862

± 0,

026

873

± 73

0,

260

± 0,

016

Sok

al90

7 ±

71

0,52

8 ±

0,01

9 -7

,20

± 2,

93

0,92

1 ±

0,01

1 44

1 ±

29

0,23

4 ±

0,01

6

Ten

tati

on11

27 ±

80

0,53

2 ±

0,01

8 -0

,19

± 0,

17

0,91

5 ±

0,01

3 54

9 ±

44

0,23

1 ±

0,01

5

Gem

idd

eld

1617

± 5

10

0,53

3 ±

0,04

2 -8

,23

± 14

,56

0,90

7 ±

0,01

9 77

2 ±

243

0,23

8 ±

0,02

8

Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar 2014 ...

Documents

Transcript of Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen Academiejaar 2014 ...