Sucrose and leavening agent functionality in cake systems

Promovendus/a: Thibault Godefroidt

Promotor(en): Prof. dr. ir. Jan Delcour

Cakes zijn bakkerijproducten waarvan een aantal ingrediënten spijtig genoeg gelinkt zijn aan bepaalde gezondheidsproblemen, namelijk sucrose en fosfaat-houdend bakpoeder. Cakerecepten kunnen sterk van elkaar verschillen. Sponge cake (ook wel biscuit-cake genoemd) wordt geproduceerd met enkel bloem, eieren, sucrose en rijsmiddel, terwijl recepten voor cream cake en pound cake ook nog olie, margarine of boter bevatten.

In een eerste experimenteel deel werd gefocust op de functionaliteit van sucrose. De effecten van sucrose, de polyolen maltitol en mannitol, en de voedingsvezels oligofructose en inuline op de eigenschappen van beslag, BL, en cake werden vergeleken. De goed oplosbare maltitol en oligofructose beïnvloeden het beslag en de cake positief, op een gelijkaardige manier als suiker. Enkel op vlak van het moment van structuurzetting tijdens het bakken heeft oligofructose een licht negatief effect. Minder oplosbaar mannitol en inuline beïnvloeden de eigenschappen van het beslag en cake zeer negatief. Een interessante bevinding was dat de combinatie van oligofructose en mannitol een optimale sucrosevervanger is in recepten van zowel sponge, cream en pound cake, ofschoon deze componenten op zichzelf suboptimale sucrosevervangers zijn.

Een alternatieve manier om de negatieve gevolgen van het verlagen van het sucrosegehalte in cakesystemen te verminderen is het veranderen van de mengatmosfeer bij het bereiden van beslag. Lucht, stikstofgas (N2) en CO2 zijn getest. Het effect van verschillende mengatmosferen blijkt af te hangen van de oplosbaarheid van het gebruikte gas in de waterige (en lipide) fase(n). N2 is iets minder oplosbaar in BL dan lucht. Hierdoor zorgt het gebruik ervan ervoor dat het beslag iets stabieler is. CO2 heeft een aanzienlijk hogere oplosbaarheid in BL dan lucht. Het gebruik ervan resulteert in beslag dat minder stabiel is en een hogere densiteit heeft. Echter, tijdens het bakken daalt de oplosbaarheid van CO2, wat zorgt voor intenser rijzen. Bij het maken van sponge cake overschaduwt het negatieve effect van het gebruik van CO2 op de schuim-/beslag-stabiliteit het positieve effect op het rijzen, wat resulteert in een aanzienlijk slechtere cakekwaliteit. Bij de bereiding van cream cakes heeft het gebruik van CO2 het omgekeerde effect; het effect op de rijsfase overschaduwt het effect op beslagdensiteit. Dus, cream cakes waarvan het beslag onder CO2-atmosfeer wordt bereid, hebben een aanzienlijk hoog volume en kwaliteit. Bovendien verlaagt het gebruik van CO2-atmosfeer in de bestudeerde cake-types de pH van het beslag, wat de vorming van een proteïne-netwerk tijdens het bakken bevordert en zo leidt tot een betere caketextuur.

In het tweede experimentele deel lag de focus op de functionaliteit van rijsmiddelen.
Om het veelgebruikte anorganische fosfaat-houdende HX natriumzuurpyrofosfaat (SAPP)
te vervangen, werden de organische zuren adipinezuur, fumaarzuur, citroenzuur en
α-ketoglutaarzuur getest. Citroenzuur en α-ketoglutaarzuur lossen grotendeels op tijdens de beslagbereiding, wat ze kwalificeert als vroeg-werkende HX's. Maar daardoor worden slechts kleine hoeveelheden CO2 gevormd tijdens de bakfase, wat resulteert in cakes met een laag volume. Adipinezuur en fumaarzuur daarentegen zijn net als SAPP maar beperkt oplosbaar bij kamertemperatuur, wat hen kwalificeert als laat-werkende HX. Omdat ze tijdens het bakken het grootste deel van de CO2 genereren, leidt het gebruik ervan tot cakes met hoog volume en hoge kwaliteit. Daarnaast werd ok vastgesteld dat het moment van CO2 vrijgave moest gebeurden voor structuurzetting om de cake optimaal te laten rijzen.

Een innovatieve benadering om anorganische fosfaat-houdende SAPP te vervangen is het gebruik van enzymen. Het potentieel van het gebruik van het enzym glutaminezuur-decarboxylase (GAD ST) samen met zijn substraat mononatriumglutamaat (MSG) en zijn cofactor pyridoxal 5'-fosfaat werd onderzocht in zowel pannenkoeken als cream cake. De hoeveelheid MSG bepaalt hoeveel CO2 geproduceerd wordt, terwijl de concentraties van het enzym en zijn cofactor de snelheid waarmee CO2 vrijkomt bepalen. Daarnaast hangt de efficiëntie van het enzymatisch rijsmiddel sterk af van de pH en temperatuur van het beslag. Een pH (ongeveer 5,5) lager dan de gebruikelijke pH van beslag voor pannenkoeken en cream cake, een temperatuur van ongeveer 55 °C en een tragere verwarmingssnelheid dan klassiek gebruikt tijdens het bakken zijn nodig om het enzym optimaal te laten werken. Onder dergelijke omstandigheden is enzymatisch rijzen minstens even efficiënt als chemisch rijzen.