The aim of this study was to develop sustainable methods to modify the structure of wheat bran used in food applications. The methods of interest were wet milling and enzymatic treatment. The effect of these methods on a product quality...
moreThe aim of this study was to develop sustainable methods to modify the structure of wheat bran used in food applications. The methods of interest were wet milling and enzymatic treatment. The effect of these methods on a product quality was tested in a pilot scale baking process. Wheat bran is composed of many nutritionally valuable components, such as dietary fibre, antioxidants and proteins. Due to its relatively low price, wheat bran holds a great potential as an ingredient to be added into food products. However, most of the previous studies have shown that the addition of wheat bran usually decreases the quality of food products. The focus of this study was on modifying the properties of wheat bran, so that it could be used as a filler ingredient. Besides the particle size reduction and enzymatic treatment, the stability of wheat bran-water suspensions was studied by following the phase separation. The aim of the modifications was to release valuable components from the wheat bran matrix, to concentrate the dietary fibre and to alter the physico-chemical properties of wheat bran. Wet milling and subsequent centrifugation increased the fibre content of the wheat bran fractions and increased the proportion of insoluble fibre. The enzymatic treatment increased the amount of reducing sugars in the soluble fraction after centrifugation. The highest solubilisation was obtained by using enzymes Depol 740L and Ecopulp TX200A. In addition, the phase stability of the wheat bran water mixtures increased in proportion to the level of milling. The effect of modified wheat bran on the quality of the breads was not as good as wanted due to the decreased volume and hardness of the test breads. Similar results were obtained both with dry and wet milled wheat bran fractions. The negative effect of wheat bran on the bread's structure was most clearly seen with 20 % addition level. As a conclusion, wheat bran could be used as a bakery ingredient and a source of dietary fibre, when the addition level is lower than 20 % (of the dry mass in dough). However, the protocol for particle size reduction and the chosen enzymes are of utmost importance. As the desired properties of bread seemed to decrease in proportion to added wheat bran, the effect of particle size, enzymatic hydrolysis and addition level would need further studies. wheat bran, particle size, wet milling, enzymatic treatment, baking, bread Tiivistelmä Tekijä Nimi Sivumäärä Aika Olli-Pekka Lehtinen Vehnäleseen muokkaus elintarvikesovellutuksiin märkäjauhatuksella ja entsymaattisella hydrolyysillä 63 sivua + 9 liitettä 20.5.2012 Tutkinto Insinööri (AMK) Koulutusohjelma Bio-ja elintarviketekniikka Suuntautumisvaihtoehto Tuotekehitys ja laadunvalvonta Ohjaajat Tutkija, Projektipäällikkö, Juhani Sibakov (VTT) Lehtori, Mikko Halsas (Metropolia Ammattikorkeakoulu) Tämän insinöörityön tarkoituksena oli kehittää menetelmiä vehnäleseen rakenteen muokkaamiseksi elintarvikesovellutuksia varten. Tutkittavat muokkausmenetelmät olivat vehnäleseen märkäjauhatus sekä entsymaattinen hydrolyysi. Muokkauksen vaikutuksia arvioitiin pilot-mittakaavan koeleivonnassa. Vehnälese sisältää monia ravitsemuksellisesti arvokkaita komponentteja kuten ravintokuitua, antioksidatiivisia komponentteja sekä proteiinia. Vehnälesettä on hyödynnetty suhteellisen vähän elintarvikkeissa, mutta oikeanlainen muokkaus voisi mahdollistaa sen käytön ravitsemuksellista arvoa lisäävänä raaka-aineena. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että muokkaamattoman vehnäleseen lisäys heikentää elintarvikkeiden ominaisuuksia. Insinöörityössä tutkittiin partikkelikoon pienentämisen ja entsymaattisen hydrolyysin lisäksi muokatun vehnälese-vesi -suspension stabiiliutta faasierottumisen funktiona. Menetelmien tavoitteena oli vapauttaa vehnäleseen matriisista arvokkaita komponentteja, kuten ravintokuitua ja proteiinia sekä tarkastella muuttuvia fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia. Märkäjauhatus lisäsi sentrifugoinnin jälkeisen kiinteän lesefraktion kuitupitoisuutta sekä liukenemattoman kuidun osuutta. Entsymaattinen hydrolyysi lisäsi vehnälese-vesi -suspension pelkistävien sokereiden pitoisuutta supernatanttiliuoksessa sentrifugoinnin jälkeen. Parhaan tuloksen antoivat entsyymit: Depol 740L ja Ecopulp TX200A. Vehnälese-vesi -suspension stabiilius parani myös jauhatusasteen myötä. Muokkausten vaikutus leivontaominaisuuksiin ei kuitenkaan antanut toivottua lopputulosta. Muokatun vehnäleseen lisäys huononsi leipien tilavuutta ja lisäsi kovuutta. Kun vehnäleseen lisäystaso oli 20 %, leipien ominaisuudet olivat merkittävästi huonommat verrattuna vehnäjauholeipään. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että vehnälesettä voidaan käyttää leipomotuotteissa nostamaan kuitupitoisuutta, kunhan lisäystaso ei ylitä 20 % taikinan kuivapainosta. Vehnäleseen partikkelikoon pienentäminen ja entsyymien valinta vaikuttaa oleellisesti tuotteen ominaisuuksiin. Koska ominaisuudet huononevat oleellisesti suhteessa lisättyyn vehnäleseeseen, lisätutkimukset ovat tarpeen partikkelikoon pienentämisen, valittavan entsyymin ja tuotteeseen lisättävän vehnäleseen määrän optimoinnin osalta.