Stabilisatoren in consumptie-ijs: evaluatie van alternatieven voor guargom

Jens

Van den Bosch

Smaakt ijs zonder guargom: that’s the question?

Wie de ingrediëntenlijst op een verpakking van ijs leest, komt vaak guargom tegen als stabilisator. Veel consumenten fronsen daarbij de wenkbrauwen en vragen zich af wat die moeilijke woorden betekenen en waarom ze in hun geliefde ijsje zitten.

Waarom zitten er stabilisatoren in ijs?

Stabilisatoren worden gebruikt om grote en merkbare ijskristallen te vermijden tijdens de bewaring. Deze grote kristallen worden vooral gevormd door temperatuursschommelingen. Stabilisatoren zorgen verder ook voor een romig mondgevoel. Guargom is één van de stabilisatoren die in ijs worden gebruikt. Naast guargom worden vaak ook nog andere stabilisatoren zoals johannesbroodpitmeel en carrageen gebruikt. Elk van deze stabilisatoren heeft specifieke eigenschappen waardoor meestal meerdere stabilisatoren tegelijk gebruikt worden. Stabilisatoren zijn grote moleculen die nauwelijks verteerd worden en dus ook geen gezondheidsrisico’s geven.

Wat is het probleem met guargom?

Naast de voedingssector wordt guargom ook gebruikt door de olie-industrie. Daar wordt het gebruikt om een dikke vloeistof te maken waarmee nieuwe bronnen voor aardolie of aardgas aangeboord worden. De vraag naar guargom voor deze toepassing is sinds eind 2011 sterk gestegen terwijl de hoeveelheid guargom die jaarlijks geproduceerd kan worden eerder beperkt is. Daaruit volgde een sterke prijsstijging.

De prijs liep zo hoog op dat voedingsbedrijven alternatieven moesten zoeken om geen prijsstijging te moeten doorrekenen aan de klant. Het doel van deze scriptie was dus een geschikt alternatief zoeken voor guargom zonder dat de smaak en het mondgevoel van het ijs veranderen.

Kan guargom vervangen worden?

In consumptie-ijs wordt gebruik gemaakt van een zogenaamd bindmiddel. Dat is een poedervormig mengsel van stabilisatoren en een emulgator. Het wordt kant-en-klaar geleverd zodat bij de bereiding van het ijs slechts één hoeveelheid moet worden afgewogen. In dit onderzoek werd op zoek gegaan naar een bindmiddel zonder guargom.

Het alternatieve bindmiddel zonder guargom moest voldoen aan drie vereisten wanneer het verwerkt wordt in ijs: geen smaakverschil geven, de vorming van grote ijskristallen voldoende tegengaan en een correct smeltgedrag geven.

Het belangrijkste criterium waaraan voldaan moest worden, was dat de smaak van het ijs niet mocht verschillen van die van het origineel recept. Dat werd getest aan de hand van driehoekstesten. Een driehoekstest is een sensorische test waarbij drie bolletjes ijs op een bord gelegd worden die slechts afkomstig zijn van twee verschillende recepten. De proefpersonen moeten dan aanduiden welk bolletje ijs volgens hen verschilt van de twee andere en waarom. Wanneer veel proefpersonen het nieuwe recept als verschillend aanduiden is dat alternatief bindmiddel niet geschikt.

Het was zeer moeilijk om een bindmiddel te vinden dat voor dezelfde smaak en hetzelfde mondgevoel zorgde als het origineel met guargom. Dat komt omdat guargom zeer specifieke eigenschappen geeft aan het ijs. Het zorgt voor een heel romig ijs met een warmer mondgevoel. Toch werden een aantal interessante alternatieven geselecteerd.

Naast de smaak werd ook de invloed van temperatuursschommelingen onderzocht aan de hand van een zogenaamde heat shock test. Bij de heat shock test wordt ijs in een speciale diepvries bewaard waarbij de temperatuur in een cyclus van 24 uur daalt van ‑8 °C tot -17,5 °C en daarna weer stijgt. Tussenin blijft de temperatuur gedurende zes uur constant. Met dit temperatuursprogramma komt zes weken bewaren in de heat shock vriezer overeen met 18 maanden houdbaarheid voor de consument. De heat shock test laat dus toe om op een versnelde manier de gevolgen van bewaring na te bootsen.

Uit deze test bleek dat wanneer geen guargom gebruikt wordt er iets sneller ijskristallen gevormd worden op het oppervlak. Bij de meeste van de geteste bindmiddelen werd de hoeveelheid ijskristallen onaanvaardbaar na vijf weken. De houdbaarheid zou dus met een drietal maanden verkort moeten worden. Eén alternatief bindmiddel beperkte de vorming van ijskristallen wel voldoende.

Naast de smaak en de houdbaarheid werd ook het smeltgedrag beïnvloed door het gebruikte bindmiddel. Door een hoeveelheid ijs op een gestandaardiseerde manier te laten smelten, kan het smeltgedrag in de mond worden nagebootst. Het bleek echter dat deze test veel nauwkeuriger is dan het proefpanel en de consument kan waarnemen. Verschillen die door de test worden aangeduid, moeten daarom altijd bevestigd worden door het proefpanel. De meeste bindmiddelen scoorden goede punten op deze test.

Het bleek niet gemakkelijk te zijn om een bindmiddel zonder guargom te vinden dat perfect voldeed aan alle vereisten. Van de 15 onderzochte bindmiddelen kon er één als goed alternatief worden aangeduid. Ook een ander bindmiddel met een verlaagd gehalte aan guargom bleek voldoende gelijkend te zijn. Deze bindmiddelen kunnen in de toekomst dus als vervanger voor het origineel bindmiddel worden gebruikt.

De ijsindustrie wil een perfect ijsje, met een lekkere smaak, goede houdbaarheid en romig mondgevoel. Ook al zijn er alternatieven voor guargom die de hoge kwaliteitseisen van de industrie benaderen, toch is guargom een stabilisator die moeilijk te vervangen is.

Bibliografie

Literatuurlijst

Alftrén, J., Peñarrieta, J.M., Bergenstàhl, B. & Nilsson, L. (2012). Comparison of molecular and emulsifying properties of gum arabic and mesquite gum using asymmetrical flow flied-flow fractionation. Food Hydrocolloids, 26 (1), 54-62.

Alvarez, V.B. (2009). Chapter 10: ice cream and related products. In Clark, S., Costello, M., Drake, M. & Bodyfelt, F. (Eds.), Sensory evaluation of dairy products (2nd ed.) (p. 271-333). New York: Springer Science + Business Media.

Andersen, A.M. (2008). Milk soldids non fat (MSNF) in ice cream. Danisco ice cream training course. Onuitgegeven presentatie.

Bahramparvar, M. & Tehrani, M.M. (2011). Application and functions of stabilizers in ice cream. Food reviews international, 27 (4), 389-407.

BeMiller, J.N. (2008). 6.4 Gums and Related Polysaccharides. Fraser-Reid B., Tatsuta, K. & Thiem J. (Eds.). Glycoscience. Berlijn: Springer- Verlag Berlin Heidelberg.

Chaires-Martinez, L., Salazar-Montoya, J.A & Ramos-Ramírez, E.G. (2008). Physicochemical and functional characterization of the galactomannan obtained from mesquite seeds (Prosopis pallida). European Food Research and Technology, 227 (6), 1669-1676.

Chang, Y.H., Cui, S.W., Roberts, K.T., Ng, P.K.W. & Wang, Q. (2011). Evaluation of extrusion-modified fenugreek gum. Food Hydrocolloids, 25 (5), 1296-1301.

Chang, Y. & Hartel, R.W. (2002). Stability of air cells in ice cream during hardening and storage. Journal of Food Engineering, 55 (1), 59-70.

Christensen, F.H. (2008). Ice cream processing, part I. Danisco ice cream training course. Onuitgegeven presentatie.

Chudzikowski, R.J. (1971). Guar gum and its applications. Journal of the Society of Cosmetic Chemists of Great Britain, 22 (1), 43-60.

Clarke, C. (2004). The science of ice cream. (p. 60-83). Cambridge: The Royal Society of Chemistry.

Clark, J.P. (2009). Chapter 11: ice cream. Food Engineering Series, Case studies in food engineering (vol. 2, p. 103-11). New York: Springer Science + Business Media.

Daas, P.J.H., Schols, H.A. & de Jongh, H.H.J. (2000). On the galactosyl distribution of commercial galactomannans. Carbohydrates Research, 329 (3), 609-619.

Dahl, L. (2007).Determination of the melting rate of ice cream. Technical memorandum 2520, Danisco. Onuitgegeven nota’s.

Dakia, A.P., Blecker, C., Robert, C., Wathelet, B. & Paquot, M. (2008). Composition and physicochemical properties of locust bean gum extracted from whole seeds by acid or water dehulling pre-treatment. Food Hyrdocolloids, 22 (5), 807-818.

Danisco. (2007). Heat shock stability test for ice cream. Technical memorandum 2524, Danisco. Onuitgeven nota’s.

Danisco. (2008). Ice cream training course 2008, onuitgegeven presentaties.

Danisco. (2012). Ice cream training course 2012, onuitgegeven presentaties.

Dubey, U.K. & White, C.H. (1997). Ice cream shrinkage: a problem for the ice cream industry. Journal of Dairy Science, 80 (12), 3439-3444.

Falshaw, R., Bixler, H.J., Johndro, K. (2001). Structure and performance of commercial kappa-2-carrageenan extracts I. Structure analysis. Food Hydrocolloids, 15 (4-6), 441‑452

Farstrup, K. (2008). Sugars for ice cream. Danisco ice cream training course. Onuitgegeven presentatie.

Flores, A.A. & Goff, H.D. (1999). Recrystallization in ice cream after constant and cycling temperature storage conditions as affected by stabilizers. Journal of Dairy Science, 82 (7), 1408-1415.

Geneq. (s.a.). Bostwick Consistometer. Gevonden op het internet: http://www.geneq.com/catalog/en/consisto_botwick.html, 13 augustus 2012.

Glacio. (2009). Ice cream designers. Gevonden op het internet: www.glacio.be, 3 juli 2012.

Glacio. (2012). Glacio presentation. Onuitgegven presentatie.

Goff, H.D. (1997). Colloidal aspects of ice cream- a review. International Diary Journal, 7 (6-7), 363-373.

Goff, H.D. (2002). Formation and stabilisation of structure in ice-cream and related products. Current Opinion in Colloid and Interface Science, 7 (5-6), 432-437.

Goff, H.D. (2006). Ice cream. In Fox, P.F. & McSweeney, P.L.H. (Eds.), Advanced Dairy Chemistry Volume 2 Lipids, (p. 441-450). New York: Springer Science + Business Media.

Goff, H.D. (s.a.). Ice cream manufacture. Gevonden op het internet: http://www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/icmanu.html, 20 juli 2012.

Goff, H.D. (s.a. (b)). Structure of ice cream. Gevonden op het internet: http://www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/icstructure.html, 24 juli 2012.

Goff, H.D. & Jordan, W.K. (1989). Action of emulsifers in promoting fat destabilization during the manufacture of ice cream. Journal of Dairy Science, 72 (1), 18-29.

Goff, H.D., Verespej, E. & Smith, A.K. (1999). A study of fat and air structures in ice cream. International Dairy Journal, 9 (11), 817-829.

Goh, C.H., Heng, P.W.S. & Chan, W.L. (2012). Alginates as a useful natural polymer for microencapsulation and therapeutic apllications. Carbohydrate Polymers, 88 (1), 1-12.

GumTechnology. (2012). CoyoteBrand Tara Gum. [Brochure]. Gevonden op het internet: http://www.gumtech.com/products/ProductResults.php?preapp=Dairy&app=ice cream, 13 juli 2012.

Hoefler, A.C. (2000). Introduction to food gums: chemistry, functionality and applications. Hercules Incorporated Food Gums Group, Wilmington. Gevonden op het internet: http://class.fst.ohio-state.edu/fst621/Additive%20classes/ggum3.pdf, 10 juli 2012.

IngremaSwiss. (2012 (a)). Ingresan G-10 Serie. [Productspecificatie].

IngremaSwiss. (2012 (b)). Ingresan G-30 Serie. [Productspecificatie]

Jimenez-Colmenero, F., Cofrades, S., Herrero, A.M., Solas, M.T. & Ruiz-Capillas C. (2012). Konjac gel for use as potential fat analogue for healthier meat product development: Effect of chilled and frozen storage. Food Hydrocolloids, 30 (1), 351-357.

Katzbauer. B. (1998). Properties and applications of xanthan gum. Polymer Degradation and Stability, 59 (8), 81-84.

Klyosov, A.A., Dotsenko, G.S., Hinz, S.W.A. & Sinitsyn, A.P. (2012). Structural features of β-(1-4)-D-galactomannans of plant origin as a probe for β- (1-4)- mannanase polymeric substrate specificity. Carbohydrate Research, 352 (11), 65-69.

Koninklijk besluit van 11 juni 2004 betreffende consumptie-ijs. (2004,23 juli). Belgisch Staatsblad.

Krog, N. (2002). Food emulsifiers-chemical structure and physico-chemical properties. Technical paper 18, Danisco. Onuitgeven nota’s.

Kuntz, L. (2009). Locust bean gum: good as gold. Food Product Design, 18 (8). Gevonden op het internet: http://www.foodproductdesign.com/topics/gums-starches.aspx, 9 juli 2012.

Marshall, R.T., Goff, H.D. & Hartel, R.W. (2003). Ice cream ( sixth edition ). New York: Kluwer Academic / Plenum Publishers.

Méndez-Velasco, C. & Goff, H.D. (2012). Fat structure in ice cream: A study on the types of fat interactions. Food Hydrocolloids, 29 (1), 152-159.

Mirhosseini, H. & Amid, B.T. (2012). A review study on chemical composition and molecular structure of newly plant gum exudates and seed gums. Food Research International, 46 (1), 387 – 398.

Murtaza, M. A., Ud Din, G.M., Huma, N., Shabbir, M.A. & Mahmood, S. (2004). Quality evaluation of ice cream prepared with different stabilizers/emulsifier blends. International journal of agriculture & biology, 6 (1), 65-67.

Muse, M.R. & Hartel, R.W. (2004). Ice cream structural elements that affect melting rate and hardness. Journal of Dairy Science, 87 (1), 1-10.

Naresh, L. & Shailaja, U. M. (2006). Stabilizer blends and their importance in ice cream industry – A Review. New Zealand Food Magazine.

Palaniraj, A. & Jayaraman, V. (2011). Production, recovery and applications of xanthan gum by Xanthomans campestris. Journal of Food Engineering, 106 (1), 1-12.

Pandelaers, L. (2012). Melkvervanging in consumptie-ijs: receptuuroptimalisatie in functie van kostprijs. Onuitgegeven masterthesis, Katholieke Hogeschool Kempen, Departement Industriële en Biowetenschappen.

Petzold, G. & Aguilera, J.M. (2009). Ice morphology: fundamentals and technological applications in foods. Food Biophysics, 4 (4), 378-396.

Prenzo, A. (2011). The world of cellulose gums. Food product design, 21 (5), 1-3. Gevonden op het internet: http://www.foodproductdesign.com/topics/gums-starches.aspx, 9 juli 2012.

Provisco Swiss Food Systems. (2012). News/information: raw material: carrageenan. Gevonden op het internet: http://www.provisco.ch/english/infothek_rohstoffe_carrageen.html, 13 juli 2012.

Schorsch, C., Jones, M.G. & Norton, I.T. (2000). Phase behaviour of pure micellar casein/κ-carrageenan systems in milk salt ultrafiltrate. Food Hyrdrocolloids, 14 (4), 347-358.

Shepperd, W.D. (2009). Ceratonia siliqua L. - carob. Agriculture Handbook No. 727 (p. 371-373). Washington: U.S. Department of Agriculture, Forest Service.

SilvaTeam. (2012). Food ingredients: tara gum. Gevonden op het internet: http://en.silvateam.com/Products-Services/Food-Ingredients/Tara-gum, 13 juli 2012.

Sofjan, R.P. & Hartel, R.W. (2004). Effects of overrun on structural and physical characteristics of ice cream. International Dairy Journal, 14 (3), 255-262.

Soukoulis, C., Chandrinos, I. & Tzia, C. (2008). Study of the funcionality of selected hydrocolloids and their blends with κ-carrageenan on storage quality of vanilla ice cream. LWT- Food Science and Technology, 41 (10), 1816-1827.

Soukoulis, C., Lyroni, E. & Tzia, C. (2010). Sensory profiling and hedonic judgement of probiotic ice cream as a function of hydrocolloids, yoghurt and milk fat content. LWT- Food Science and Technology, 43 (9), 1351-1358.

Spagnuolo, P.A., Dalgleish, D.G., Goff, H.D. & Morris, E.R. (2005). Kappa-carrageenan interactions in systems containing casein micelles and polysaccharide stabilizers. Food Hydrocolloids, 19 (3), 371-377.

Stamatiou, E., Meewisse, J.W., Kawaji, M. (2005). Ice slurry generation involving moving parts. International Journal of Refrigiration, 28 (1), 60-72. Gevonden op het internet: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014070070400146X, 20 juli 2012.

Thaiudom, S. & Goff, H.D. (2003). Effect of κ-carrageenan on milk protein polysaccharide mixtures. International Dairy Journal, 13 (9), 763-771.

Van Tichelt, G. (2005). Pilootinstallatie voor bereiding van consumptie-ijs: Handleiding, smeltkarakteristiek en heat shock test. Onuitgegeven eindwerk, Katholieke Hogeschool Kempen, Departement Industriële en Biowetenschappen.

Verordening (EU) nr. 605/2010 van de commissie van 2 juli 2010 tot vaststelling van de volks- en diergezondheidsvoorwaarden en de veterinaire certificeringsvoorschriften voor het binnenbrengen in de Europese Unie van rauwe melk en zuivelproducten, bestemd voor menselijke consumptie. (2010, 10 juli). Publicatieblad van de Europese Unie, 1 (L175),1-24.

Verordening (EU) nr. 889/2008 van de commissie van 5 september 2008 tot vaststelling van bepalingen ter uitvoering van Verordening (EG) nr. 834/2007 van de Raad inzake de biologische productie en de etikettering van biologische producten, wat de biologische productie, de etikettering en de controle betreft. (2008, 18 september). Publicatieblad van de Europese Unie, 1 (L250), 1-84.

Verordening (EU) nr. 1333/2008 van het Europees parlement en de raad van 16 december 2008 inzake levensmiddelenadditieven. (2008, 31 december). Publicatieblad van de Europese Unie, 16 (L354), 16-33.