Optimal functionality of iodate in industrial bread making - layered double hydroxides

Promovendus/a: Karl Lauwers

Promotor(en): Prof. dr. Christine Kirschhock, Prof. dr. ir. Jan Delcour, Dr. Eric Breynaert

Brood is een belangrijk bestanddeel van ons dagelijks dieet. In het brood bereidingsproces ontstaat er tijdens het mengen van de verschillende ingrediënten een driedimensioneel netwerk van glutenproteïnen zodat een visco-elastisch deeg met zijn typische reologische eigenschappen gevormd wordt. In de industriële brood bereiding moeten deficiënties en variaties in de tarwebloem kwaliteit weggewerkt worden zodat het deeg optimaal kan verwerkt worden en brood van goede en betrouwbare kwaliteit aan de consument aangeboden kan worden.
Oxidantia zoals kalium bromaat of kalium jodaat kunnen toegevoegd worden aan het brood bereidingsproces om het glutennetwerk in het deeg te versterken en dusdanig de deeghandelbaarheid, het broodvolume en de kruimstructuur te verbeteren. Kalium bromaat heeft een uitstekende oxiderende werking door zijn relatief lage reactiviteit tijdens de eerste stadia en zijn verhoogde reactiviteit tijdens de latere stadia van de brood bereiding. Daartegenover staat wel dat kalium bromaat inname kan leiden tot schadelijke kankerverwekkende effecten.
Kalium jodaat heeft geen ongezonde bijwerkingen bij inname maar is te reactief in de brood bereiding en zal al tijdens het kneden van het deeg in werking treden. Dit zorgt voor over- oxidatie, wat de extensibiliteit van het deeg en bijgevolg de volumetoename tijdens de fermentatie negatief zal beïnvloeden. Daarom werd in dit onderzoek de incapsulatie van jodaat ontwikkeld om de oxidatieve werking ervan gecontroleerd en op het juiste moment vrij te geven in de brood bereidingsproces. Hiervoor wordt er gebruikt gemaakt van gelaagde dubbel hydroxide (layered double hydroxides, LDHs).
LDHs zijn gelaagde, positief geladen kation-hydroxide structuren met ladingscompenserende anionen in hun tussenlagen. Isomorfe substitutie van twee- door driewaardige kationen bepaalt de anion uitwisselingsselectiviteit en –capaciteit van LDH materialen. LDHs zijn commercieel en technologisch interessante materialen als gevolg van hun relatief gemakkelijke goedkope productiemethode, diverse structurele mogelijkheden en goede biocompatibiliteit. Zo worden LDHs al gebruikt voor specifieke toepassingen in de katalyse, adsorptie of foto- en elektrochemie en worden ook al toegepast voor de gecontroleerde vrijgave (controlled release) van verschillende anionische farmaceutische geneesmiddelen.
Dit onderzoek focust op de ontwikkeling van een jodaat specifieke LDH, om de gecontroleerde vrijgave van jodaat in de brood bereiding te optimaliseren. Het sterke oxidatie effect van jodaat zal op het juiste moment in werking treden zodat op relatief korte termijn een industrieel relevante toepassing ontwikkeld kan worden. Het specifieke voorbeeld van jodaat en LDHs kan ook veralgemeend worden naar het concept van de incorporatie en vertraagde vrijgave van redox agentia met behulp van anorganische (LDH) materialen. Een schematische ‘flow chart’ toont aan hoe de eigenschappen van het incapsulatie materiaal kan geoptimaliseerd worden voor andere brood bereiding toepassingen.