Technologische toepassingen en eigenschappen van voedingsvezels

Vezels worden in het algemeen in voedingsmiddelen toegepast voor vezelverrijking, vet- of suikervervanging, stabilisering en/of textuurvorming. Daarbij wordt gebruik gemaakt van diverse technologische functies. Hieronder worden een aantal van deze functies beschreven.

Waterbinding, oplosbaarheid, viscositeit
Voedingsvezels hebben specifieke eigenschappen die hun gedrag gaan bepalen wanneer zij in contact komen met water. De viscositeit, oplosbaarheid in water en waterbinding worden dan ook hydratatie eigenschappen genoemd. Deze eigenschappen worden bepaald door het volume dat een vezel inneemt in water en de mate waarop de vezel kan mengen met water. Over het algemeen binden vezels veel water. In een voedingsmiddel kunnen vezels water vasthouden, maar ook water onttrekken aan andere componenten, zoals gluten.

Textuurvorming, gelvorming, stabilisering
Textuurvorming hangt voor een groot deel samen met waterbinding en viscositeit. Een gel is een vloeistof die zo stevig is dat hij blijft staan, zoals bijvoorbeeld pudding. Het gel ontstaat doordat de voedingsvezels een netwerk vormen dat water vasthoudt. Oplosbare vezels met een hoog moleculair gewicht, zoals pectine, worden hiervoor gebruikt. Van stabilisering is sprake wanneer vezels bijvoorbeeld zorgen dat deeltjes in een vloeistof blijven zweven of dat een (snack)product diepvriesstabiel is. Vaak speelt waterbinding hierin een rol.

Vetbindende eigenschappen
Vezels kunnen ook vet binden in een levensmiddel. Vet speelt een belangrijke rol bij de smaak en textuur van een product. Het zorgt voor een dun laagje in de mond zodat het product romig wordt gevonden (mondgevoel). In de praktijk betekent dit dat bij vezelverrijking soms de receptuur aangepast moet worden wat betreft de hoeveelheid en soort vet.

Emulgerend vermogen
Een emulgator is een stof die helpt bij het mengen van twee stoffen die normaal gesproken niet of moeilijk mengbaar zijn, zoals water en olie. Op die manier wordt een emulsie gevormd. In brood gaan emulgatoren een interactie aan met gluten en zorgen zo voor de elasticiteit van het deeg en verhoging van het volume. In overige bakkerijproducten en voedingsmiddelen zorgen emulgatoren voor het verdeeld houden van vet en de stabilisatie van de luchtbellen. Diverse vezels, zoals Arabische gom, hebben als additief ook een rol als emulgator.

Vulstof
Soms worden vezels gebruikt als vulstof, bijvoorbeeld om de verlaging van het suiker- of vetgehalte te compenseren. In dat geval dient erop gelet te worden dat de textuureigenschappen van het uiteindelijke product overeenkomen met het oorspronkelijke product.

Zoetheid
Bepaalde vezels zoals resistent maltodextrinen hebben van nature een licht zoete smaak. Ook zijn er vezels, zoals inuline en oligofructose, die door het proces deels worden afgebroken tot suikers en daardoor zoetheid en soms ook bruinkleuring geven.

De toepassing van vezels heeft verschillende technologische gevolgen binnen het bereidings- en productieproces. In veel producten is bij toepassing van extra vezels een correctie van het watergehalte nodig. Op basis van de startreceptuur van een leverancier en de specificaties van de producten, kan worden bepaald welke toepassingsmogelijkheden er zijn, hoe de correctie voor watergehalte eruit ziet en welke andere aanpassingen nodig zijn. Dit kan door de leverancier worden aangegeven of proefondervindelijk worden vastgesteld.
In het algemeen geldt dat hoe zuiverder een vezel en hoe hoger het gehalte aan oplosbare vezels, hoe eenvoudiger de toepassing zal zijn. Geïsoleerde vezels uit granen kunnen in hogere concentraties worden toegevoegd dan hele zemelen. Dit omdat de geïsoleerde vezels nauwelijks eiwitten bevatten en een lager asgehalte hebben. Vezels met een hoger gehalte aan oplosbare vezels, zoals havervezels, hebben minder effect op bijvoorbeeld de kleur, de smaak en het volume van het brood. Toepassing van noten heeft logischerwijs een sterke effect op de zichtbaarheid in en de smaak van het product.

Van nature voorkomende vezels binnen het broodbereidingsproces
In wit brood zit gemiddeld 2,5% vezels, in volkoren brood ongeveer 6,7% vezels en in meergranen volkorenbrood ongeveer 7,2% vezels. Bij het bakken van de diverse broden – zonder correctie op vocht en zonder toevoeging van broodverbetermiddel – wordt duidelijk dat een hoger vezelgehalte zorgt voor een lager broodvolume. Dit effect komt doordat de vezel met een deel van het vocht bindt en daardoor water weghoudt bij de glutenontwikkeling tijdens het kneden, maar ook bij de zetmeelverstijfseling tijdens het bakken. Bij het gangbare bereidingsproces van brood met een hoger vezelgehalte wordt gewerkt met extra water, gluten en broodverbetermiddel om zo toch een goede broodstructuur en volume te krijgen.

Naast graan gebaseerde vezelingrediënten zijn ook verschillende ingrediënten op de markt, die niet uit granen afkomstig zijn. Voorbeelden hiervan zijn inuline, citrusvezels, suikerbietvezel, acaciavezel, erwtenvezel, lupinemeel, sojavezel en microkristallijn cellulose. Ook verdikkingsmiddelen zoals hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) en pectine kunnen als vezel in producten worden toegepast. Het werkingsprincipe daarvan berust voornamelijk op waterbinding. Bij elk product zal de exacte dosering en correctie voor water moeten worden bijgesteld. Bevat het ingrediënt een hoger gehalte aan oplosbare vezel, dan kan een redelijk broodvolume worden bereikt. Ook hier moet echter vaak gebruik worden gemaakt van extra gluten of enzymen om toch een goede broodstructuur te krijgen.
Toevoeging van inuline, fructo-oligosachariden (FOS) of oligofructose aan brooddeeg, is een manier om het vezelgehalte te verhogen en toch een witte broodstructuur te behouden. Inuline zorgt voor een stugger deeg en heeft daardoor een negatief effect op het broodvolume. FOS of oligofructose hebben minder effect op de deegeigenschappen en -verwerking. Deze laatsten hebben wel een licht zoete smaak en worden meer afgebroken door gist. In het algemeen zal er bij FOS iets meer bruinkleuring optreden. Het advies is om de baktemperatuur en baktijd iets naar beneden te brengen. Tijdens het kneed-, rijs- en bakproces van brood wordt dus een deel van de inuline en FOS afgebroken tot suikers. Dit deel telt dan uiteraard niet meer mee in het totaal vezelgehalte van het voedingsmiddel.

In bakkerijproducten met een hoog gehalte aan vet en suiker, zoals koekjes en cake kunnen vezels worden gebruikt om het vet- of suikergehalte te verlagen, het vezelgehalte te verhogen of de malsheid te verbeteren.

Koekjes
In koekjes zijn toepassing van zemelen van haver en gerst en ook geïsoleerde vezels (zoals inuline, bèta-glucanen, geïsoleerde havervezel en gerstevezel) het meest geschikt. Bij toepassing van vezels in koekjes is aanpassing van de receptuur nodig. Het deeg bevat weinig water en de vezels zullen water willen binden. De correctie van het watergehalte is afhankelijk van het te vervangen ingrediënt. Bij vetvervanging is het nodig om een soepel deeg te krijgen. Daartoe zal vezel en water worden toegevoegd. Het extra water zal ook deels op het glutennetwerk inwerken en glutenontwikkeling geven. Bij het bakken verdwijnt het vocht en vindt er zetmeelverstijfseling plaats. Het effect van het extra water op de gluten en zetmeel maakt dat het product te hard wordt. Suikervervanging is ook mogelijk, omdat vezels de waterbindende capaciteit van suiker voor een deel kunnen invullen. Hierbij moet wel rekening worden gehouden met de verminderde zoetheid van het product.
In bijna alle gevallen van toepassing van vezels in koekjes treedt minder vloei op tijdens het bakken. Dit doordat het deeg stugger is en de koekjes tijdens het bakken meer vocht vasthouden. De koekjes zullen daardoor dikker en kleiner zijn.

Cake
Bij toepassing van vezels in cake moet rekening worden gehouden met de vocht- en vetbinding. Daardoor wordt het deeg stugger. Dit maakt het moeilijker om aan dit deeg vruchten of andere ingrediënten toe te voegen. Vezels hebben een effect op de waterbinding en dus ook op de houdbaarheid. Het water wordt min of meer vastgehouden, maar niet altijd chemisch of fysisch gebonden, waardoor het nog wel beschikbaar is voor groei van schimmels en gisten. Wanneer vezels worden ingezet om suiker (dat wel de capaciteit heeft om water fysisch te binden) te verlagen, dan kan meer water beschikbaar komen en zal het product sneller bederven.
Geïsoleerde vezels en vezels met een hoog gehalte aan oplosbare vezels, zoals inuline, haver- en gerstevezel lijken het eenvoudigst te kunnen worden toegepast. Soms leidt dit tot een hogere vochtigheid van de kruim en een zachtere kruimstructuur.

Gefrituurde producten
Vezels kunnen worden ingezet voor waterbinding in het deeg en om te zorgen voor vetverlaging van gefrituurde producten. Methylcellulose kan bijvoorbeeld de vetopname door het deeg verlagen. Deze en ook andere vezels kunnen eveneens worden ingezet om waterbinding te geven bij opslag in de diepvries en na ontdooien.

Tijdens het productieproces van levensmiddelen kunnen voedingsvezels blootgesteld worden aan extreme condities. Als gevolg daarvan kunnen de eigenschappen van voedingsvezels veranderen, zoals het verkrijgen van oplosbare vezels uit onoplosbare voedingsvezels. Dit is enerzijds van belang voor hun functionele eigenschappen. Anderzijds kunnen vezels ook afgebroken worden tot suikers, waardoor de bijbehorende gezondheidseffecten teniet worden gedaan. Relevante factoren zijn bijvoorbeeld temperatuur, druk en pH, maar ook processen als malen en fermentatie. Het handboek ‘Voedingsvezels ontrafeld’ gaat dieper in op het effect van de procesomstandigheden. Dit handboek is op te vragen via kennis@nbc.nl.