Over maltodextrines merkte een collega ooit op: “We hebben het hier niet over raketwetenschap.”
Maar deze bedrieglijk eenvoudige verbindingen gaan verder dan de basis door een steeds belangrijkere rol te spelen in het ontwerp van voedingsmiddelen. Naast hun traditionele rol als vulstoffen en dragers, hebben maltodextrinen een rol gekregen als vetvervangers, voedingssupplementen en hightech filmvormers in een veelheid van toepassingen.
Het is D’glucose
De U.US Food and Drug Administration heeft maltodextrinen gedefinieerd als een “niet-zoet voedzaam sacharidepolymeer dat bestaat uit D-glucose-eenheden die hoofdzakelijk verbonden zijn door (alfa)-1,4 bindingen en dat een dextrose-equivalent (DE) heeft van minder dan 20. Het wordt bereid als een wit poeder of geconcentreerde oplossing door gedeeltelijke hydrolyse van maïszetmeel of aardappelzetmeel met veilige en geschikte zuren en enzymen”. (21 Code of Federal Regulations Sec. 184.1444.)
De voedingsindustrie verwijst meestal naar producten op basis van maïs wanneer ze het over maltodextrinen heeft. Maar naast de wettelijk gedefinieerde maïs en aardappel versies, produceren sommige ingrediëntenfabrikanten ook “maltodextrinen” van andere zetmeelrijke bronnen, zoals rijst en tapioca. De huidige etiketteringsstatus van deze producten is onopgelost, zodat zij wellicht de term “gehydrolyseerd … (zetmeel/bron).”
Ook voor deze niet-graan- of niet-aardappelproducten houden de fabrikanten de DE meestal onder de 20. Afhankelijk van het uitgangsmateriaal kunnen deze echter ook andere verbindingen bevatten dan glucosepolymeren. Zo bevat een rijstmaltodextrine op basis van gehydrolyseerd rijstmeel 5 tot 7% eiwit. Een ander bedrijf biedt een rijstmaltodextrine aan die gehydrolyseerd is uit mechanisch (in plaats van chemisch) afgeleid rijstzetmeel, en dit ingrediënt bevat ongeveer 3% eiwit.
“Een rijstmaltodextrine die eiwit bevat, gedraagt zich anders dan een maïsmaltodextrine, of zelfs dan een rijstproduct dat zonder dat eiwit is vervaardigd,” zegt Mohamed Obanni, Ph.D., research manager, California Natural Products, Lathrop, CA. “
De chemische structuur van maltodextrinen ligt ergens tussen de complexe polysacharideketens van zetmeel en de eenvoudiger moleculen van maïssiroop of suikers. Zij bestaan uit een mengsel van verschillende sacharidepolymeren als gevolg van het hydrolyseproces. Een zetmeelmolecule ondergaat enzymatische of zure hydrolyse of een combinatie van de twee. Hierdoor wordt het molecuul in kleinere, willekeurig lange ketens gesplitst.
Zelfs de producten met dezelfde DE kunnen een verschillende verdeling van moleculen bevatten – meer moleculen van gemiddelde afstand en minder grotere moleculen, bijvoorbeeld. Het proces, de omstandigheden waaronder het plaatsvindt en het soort zetmeel dat als uitgangsmateriaal wordt gebruikt, zijn van invloed op de precieze samenstelling en structuur van de resulterende ketens. Dit is op zijn beurt weer van invloed op de functionaliteit.
Het meeste zetmeel bestaat uit twee belangrijke polymeren met verschillende structuren. Amylose vertoont hoofdzakelijk een lineaire structuur, bestaande uit glucose verbonden door (1-4) bindingen, terwijl amylopectine sterk vertakt is. Deze vertakkingen zijn met (1-6) bindingen aan elkaar verbonden. De zetmeelsamenstelling varieert naar gelang van de bron. Zo bestaat zetmeel van wasachtige maïs bijna volledig uit amylopectine, terwijl gewone gele deeg 72% bevat, aardappelzetmeel ongeveer 79%, tarwe ongeveer 72% en tapioca ongeveer 17%. Naast enkele chemische verschillen beïnvloedt de verhouding amylose:amylopectine de eigenschappen van de gegelatineerde vormen.
“Vanwege deze verschillen in eigenschappen van verschillende zetmeelbronnen, kan worden verwacht dat maltodextrinen uit deze bronnen enigszins verschillende eigenschappen hebben,” zegt Henry Nonaka, manager technische klantenondersteuning, Corn Products, Summit-Argo, IL. “Als je een maltodextrine van wasachtige maïs zou maken, zouden de oplosbaarheid en de helderheid van de oplossing groter zijn dan die van platte maïs, vooral bij een lage DE, minder dan 10. Dit komt door het ontbreken van lineaire moleculen die zich kunnen hergroeperen.
“Als je maltodextrine uit aardappelzetmeel zou maken, zou het – naast een hoger amylopectinegehalte – een hoger fosfaatgehalte hebben dan andere zetmeelbronnen. Deze eigenschappen geven het een aantal unieke eigenschappen, zoals het feit dat het zetmeel niet tot een vaste gel wordt. Tot op zekere hoogte kan aardappelzetmeel worden beschouwd als een afgeleid zetmeel,” zegt hij.
Maltodextrinen uit andere bronnen dan maïs vertonen niet alleen functionele verschillen, maar vaak ook andere verschillen, zoals de smaak. Aangezien ze over het algemeen duurder zijn dan maïsmaltodextrinen, moeten de voordelen die ze bieden wel opwegen tegen de kosten. Maar naast functionaliteit zijn er nog andere overwegingen.
“Rijst wordt gebruikt in gevallen waar, om redenen van allergie of marketingstrategieën, mensen iets anders willen gebruiken,” zegt Joseph Hall, technical sales manager, bij California Natural Products. “Er zijn sulfietproblemen voor sommige producten, en dat is iets dat vaak wordt gebruikt bij de verwerking van maïs- en aardappelproducten. Het kan zelfs internationaal voor rijst worden gebruikt, dus als dat een punt van zorg is, moet je voorzichtig zijn.”
Bovendien heeft het proces invloed op de soorten moleculen die ontstaan. Bij zure hydrolyse beïnvloedt het beheersen van pH, tijd en temperatuur het resultaat.
“Wij doen een zeer snelle hydrolyse; het duurt minuten in plaats van dagen,” zegt Neil Hammond, directeur, nieuwe productontwikkeling, Pacific Grain Products, Inc., Woodland, CA. “Dat geeft ons verschillende voordelen. Er is bijna geen karamelisatie, geen nevenreacties. Omdat we een rijst gebruiken met wat amylopectine, krijgen we andere functionaliteiten dan bij rijst uit het Zuiden.”
Volgens Obanni zijn rijstmaltodextrinen die met niet-chemische (mechanische en enzymatische) processen zijn gemaakt, beter bestand tegen retrogradatie.
Bij enzymatische hydrolyse spelen procesfactoren een rol, maar ook het gebruikte specifieke enzym is van invloed op het eindresultaat. Zo tast alfa-amylase de (1-4) bindingen van zetmeel aan (de hoofdketen van amylopectine of amylose). Andere enzymen, zoals isoamylase, katalyseren de hydrolyse van de (1-6) bindingen en fungeren als “debranching”-enzymen. In het algemeen levert zure hydrolyse meer suikers op, zoals dextrose en maltose, wat de bruinkleuring bevordert. Het zuur/enzym-proces resulteert gewoonlijk in een lager dextrosegehalte.
Omgaan met DE
Door de verschillende factoren te controleren, beheersen fabrikanten de mate van hydrolyse en verkrijgen zij een consistent product. Toch bestaan de meeste commerciële maltodextrinen uit een mengsel van verschillende koolhydraatpolymeren. Het disacharideprofiel dat zo ontstaat, beïnvloedt de eigenschappen van de maltodextrine. Maltodextrinen worden echter meestal ingedeeld volgens DE. De DE biedt de voedingsontwerper een leidraad voor de eigenschappen die deze ingrediënten vertonen.
“Waarschijnlijk de belangrijkste meting die we doen is dextrose-equivalent,” zegt Tonya Armstrong, toepassingswetenschapper, Grain Processing Corporation (GPC), Muscatine, IA. “Het is een nat-chemische methode die aangeeft hoeveel hydrolyse er op een zetmeelmolecuul is uitgevoerd. De analyse is een meting van het gemiddelde reductievermogen ten opzichte van een dextrose-standaard.”
DE geeft de polymerisatiegraad (DP) van de zetmeelmolecule aan – het aantal monosaccharide-eenheden in de moleculen. DE wordt afgeleid uit de formule DE = 100 ÷ DP. Hoe hoger de DE, hoe hoger het gehalte aan monosachariden en polymeren met korte ketens. Glucose (dextrose) heeft een DE van 100; zetmeel is ongeveer nul. Omdat maltodextrines en andere gehydrolyseerde zetmelen uit een mengsel van polymeerlengtes bestaan, is de DE een gemiddelde waarde.
“Er bestaat een misvatting dat DE verwijst naar de hoeveelheid glucose,” merkt Hammond op. “Maar waar DE naar verwijst, is die glucose aan het eind van het molecuul. Dus, 5 DE betekent niet 5% glucose. In een maltodextrine is dat misschien maar een tiende daarvan.”
Omdat een maltodextrine met een lage DE een grotere hoeveelheid langere rechte en vertakte ketens bevat, heeft het de neiging om kenmerken te vertonen die meer overeenkomen met die van zetmeel, zoals viscositeit. Naarmate de DE toeneemt en het gehalte aan producten met een lager molecuulgewicht toeneemt, gaat de maltodextrine zich meer gedragen als een vaste stof op basis van maïssiroop. Dit betekent dat een aantal kenmerken van maltodextrines verband houden met de DE.
“Voor elk product zal er een reeks van DE zijn,” merkt Armstrong op. “Bijvoorbeeld, een 5 DE maltodextrine varieert over het algemeen van 4 tot 7 DE; een 10 DE kan variëren van 8 tot 12.”
Binnen deze marges zullen de ingrediënten geen significante verschillen in functionaliteit laten zien. Armstrong merkt op dat het moeilijk is om verschillen te vinden bij een kleine verschuiving in DE, maar dat grotere verschillen duiden op sterk verschillende polymeerlengtes. De eigenschappen van een 5 DE zijn heel anders dan die van een 18 DE. Naarmate de DE-waarde toeneemt, nemen ook de volgende kenmerken toe:
- Bruinvorming (door het hogere gehalte reducerende suikers);
- Hygroscopiciteit/humecterende eigenschappen;
- Plasticiteit;
- zoetheid;
- Solubiliteit;
- Osmolaliteit.
Als DE afneemt, nemen de volgende eigenschappen toe:
- Moleculair gewicht;
- Viscositeit;
- Cohesievermogen;
- Filmvormende eigenschappen;
- Voorkomen van grote suikerkristalvorming.
Functie volgt vorm
De meeste commerciële maltodextrinen worden gesproeidroogd en als poeder verkocht, hoewel er ook vloeibare maltodextrinen verkrijgbaar zijn.
“Bijna alle maltodextrinen worden gesproeidroogd verkocht – of gesproeidroogd en geagglomereerd,” merkt Nonaka op. “Er zijn redenen waarom dit, in zekere zin, bijna verplicht is; de instabiliteit in oplossing voor microbiële groei, bijvoorbeeld. Als je het als een vloeibaar product koopt, is het in de meeste gevallen gedeeltelijk geformuleerd – daarmee bedoel ik dat het eindgebruik in een product zal zijn dat conserveringsmiddelen of zuur in het eindproduct vereist. Op die manier kunnen de conserveringsmiddelen en/of zuren vooraf aan de maltodextrose-oplossing worden toegevoegd om de stabiliteit en de houdbaarheid ervan te vergroten.”
Het sproeidroogprocédé en een bijkomend procédé – agglomeratie – zijn ook van invloed op de kenmerken van een bepaald maltodextrineprodukt. De methode en de omstandigheden van het sproeidrogen zijn van invloed op de deeltjesgrootte en -vorm en het resulterende oppervlak. Typische bulkdichtheden van standaard gesproeidroogde maltodextrines variëren van ongeveer 0,45 tot 0,65 gram/cc.
“Een van de dingen die het gevolg is van het sproeidroogproces is dat het product de neiging heeft vrij poreus te zijn; er is veel interstitieel leeg volume in gesproeidroogd materiaal,” legt Nonaka uit. “Dat helpt in toepassingen waar je het gebruikt als drager voor smaakstoffen of andere ingrediënten, omdat het je veel oppervlakte geeft. En omdat een deel van dat oppervlak interstitieel is, zijn kleuren en smaken daar beter beschermd.”
Voor agglomeratie wordt het oppervlak van de afzonderlijke deeltjes bevochtigd om ze kleverig te maken, en bewerkt zodat ze samensmelten. Het proces wordt, samen met meer details over sproeidrogen, uitgelegd in “Spray-Drying – Innovative Use of an Old Process” (Food Product Design, mei 1997).
Het agglomereren van de deeltjes verlaagt de bulkdichtheid van ongeveer 0,05 tot 0,30 gram/cc, en vergroot de deeltjesgrootte. De grotere, poreuzere structuur vergroot het volume van de lege ruimte en creëert een lagere oppervlakte/volume-verhouding. Dit verbetert de stroombaarheid, dispersie en bevochtigbaarheid, en vermindert ook het stuiven. Uit tests die bij GPC zijn uitgevoerd, blijkt dat de vloeibaarheid van geagglomereerde maltodextrinen, gemeten in cc/seconde, vergelijkbaar is met die van sucrose. Standaard maltodextrineproducten zouden onder dezelfde testomstandigheden niet stromen.
“Iedereen gebruikt een ander agglomeratieproces – sommigen hebben continue agglomeratoren, anderen hebben batchagglomeratoren – en dat zal leiden tot verschillende bulkdichtheden,” zegt Armstrong.
Agglomeratie van maltodextrinen biedt ook een middel om unieke ingrediënten te ontwikkelen.
“Met behulp van fluid-bed technologie – een agglomeratiemethode die voor het eerst in de farmaceutische industrie werd gebruikt – kunnen smaakstoffen, kleuren en andere functionele ingrediënten ook worden opgenomen in de ontwikkeling van de bulk-agent matrix tijdens het agglomeratieproces dat in de droger plaatsvindt,” zegt Eugene H. Sander, president, Zumbro Inc, Hayfield, MN. “Gekleurde en/of gearomatiseerde agglomeraten met een lage dichtheid kunnen worden gegenereerd om aan te sluiten bij het voedingsmiddel waaraan ze worden toegevoegd. Zuren kunnen tijdens het wervelbedproces worden opgespoten om de pH van de uiteindelijke oplossing aan te passen of te wijzigen.”
Het co-agglomereren van andere ingrediënten met maltodextrinen helpt bij de uniforme verdeling van kleine hoeveelheden ingrediënten in de uiteindelijke mix. Het kan ook de viscositeit wijzigen, en helpen bij de effectieve hydratatie van gommen en andere viscosifiers.
“Co-agglomeratie vervangt ook het droog mengen van de hydrocolloïde gom met een oplosbare drager,” vervolgt Sander. “Gewoonlijk dispergeert de brondrager sneller dan de gom, waardoor deze achterblijft en visogen vormt. Bij coagglomeratie dispergeren gom en drager gelijktijdig.”
Toegepaste maltodextrinen
Maltodextrinen fungeren als dispergeermiddelen, smaakdragers, vulstoffen, bevochtigingsmiddelen, viscosifiers en andere functionele ingrediënten. Zij kunnen in een grote verscheidenheid van toepassingen worden gebruikt – van droge mixen tot vullingen en van sauzen tot dranken. Door hun osmolaliteit kunnen ze een waardevolle bron van voedzame koolhydraten zijn.
De functionele kenmerken met betrekking tot DE helpen bij het bepalen van de toepassingen waarin maltodextrinen worden gebruikt.
“Er zijn twee manieren om te kijken naar het gebruik van maltodextrinen,” zegt Nonaka. “De ene is in een vloeibaar systeem en de andere is in een droog systeem. Er zijn verschillende soorten functionaliteiten waar je in elk van deze systemen naar op zoek bent.”
Bij een droog mengsel is de bulkdichtheid bijvoorbeeld uiterst belangrijk. In een vloeistof kan de belangrijkste overweging oplosbaarheid of viscositeit zijn. Voor een drankmengsel in poedervorm zijn al deze factoren van cruciaal belang. Elke toepassing heeft zijn eigen eisen.
Omdat maltodextrinen in het lagere DE-bereik vallen, leveren ze weinig of geen zoetheid. Ze zijn tamelijk flauw, hoewel ze soms een laag smaakniveau leveren. Ze zijn relatief inert bij hitte, pH en andere procescondities, zoals afschuiving.
Maltodextrinen helpen bij de vochtbeheersing. Oplosbare suikermoleculen met een laag moleculair gewicht verlagen de wateractiviteit en verlagen het vriespunt aanzienlijk. De ketens met een hoger molecuulgewicht – vertegenwoordigd door de maltodextrinen met een laag DE – binden water en voegen vaste stoffen toe zonder deze effecten. Bovendien lossen sommige van de lange-ketenpolymeren niet op en kunnen ze water zelfs fysiek binden door een gel te vormen. Aangezien deze niet in oplossing gaan, zien ze er troebel uit. Zoals gezegd, hangt de mate van deze kenmerken af van de DE van het product. Tijdens de opslag zullen maltodextrinen, net als zetmeel, echter retrograderen, waardoor water vrijkomt en synerese optreedt.
Deze ingrediënten dragen bij tot de viscositeit door vaste stoffen toe te voegen, en in sommige gevallen, vooral bij producten met een lagere DE, door een gel te vormen. Zij kunnen ook olie absorberen in niet-waterige systemen.
Zoals gezegd, variëren deze eigenschappen, afhankelijk van het gebruikte type maltodextrine. Een rijstmaltodextrine bijvoorbeeld, afgeleid van amylopectinehoudend rijstmeel, geeft een romige textuur en een ondoorzichtig uiterlijk.
“Veel mensen kijken naar een rijstmaltodextrine en denken dat die zich zal gedragen als een maïsmaltodextrine, maar dat is echt niet zo,” zegt Hammond. “In een product als een saus of in een pudding krijg je een veel gladdere, romigere textuur. Het eiwit kan ook wat extra functionaliteit aan de maltodextrines geven.”
Dragers en vulstoffen
Door de flauwe smaak en het inerte karakter van maltodextrinen zijn ze van oudsher een belangrijke rol gaan spelen als economische drager of vulstof. Zij fungeren als extender voor duurdere ingrediënten en als verdunningsmiddel voor micro-ingrediënten, zodat deze nauwkeuriger kunnen worden verwerkt en verpakt. Het mengen van maltodextrinen met gommen en andere hydrocolloïden helpt bij dispersie, bevochtiging zonder klonteren, en juiste hydratatie.
Zij zijn bijzonder waardevol in de smaakindustrie, waar zij een matrix leveren voor het sproeidrogen of plating van smaakstoffen of emulsies op oliebasis. Met maltodextrinen kunnen deze vloeistoffen in een vrijstromend poeder worden omgezet zonder de smaak te veranderen of te maskeren.
Bij het plateren worden ingrediënten op oliebasis met behulp van een fijne nevel op het oppervlak van het maltodextrinedeeltje gecoat. Dit proces kan worden gebruikt voor smaakstoffen of om kleine hoeveelheden olie te verspreiden in producten als koffiewitmakers.
“Als je smaakstoffen plating gebruikt, wil je misschien een grote deeltjesgrootte,” zegt Armstrong. “Het zal niet zo gemakkelijk te mengen zijn als een gesproeidroogd aroma, en je wilt een zo groot mogelijk oppervlak om het product op te blazen, zodat het vrij blijft stromen. Met geagglomereerde producten krijg je een onregelmatiger oppervlak, wat kan helpen bij een platingtoepassing.”
Maltodextrinen zijn ideaal voor sproeidroogtoepassingen, omdat door hun hoge oplosbaarheid een hoog gehalte in de voedingsoplossing van de droger kan worden opgenomen, waardoor minder water hoeft te worden verwijderd. Bovendien zijn de producten door hun lage hygroscopiciteit gemakkelijker te drogen.
“De typische DE die wordt gebruikt voor sproeidrogen en agglomeratie is 10 of 15,” zegt Armstrong. “Het is minder hygroscopisch dan hogere DE’s omdat het een iets langere ketenlengte heeft. De hoge glasovergangstemperatuur zorgt voor een goede productstabiliteit.”
Vaak wordt een maltodextrine gebruikt in combinatie met Arabische gom en gemodificeerd zetmeel, vooral voor het sproeidrogen/inkapselen van producten met een hoog oliegehalte. Armstrong beveelt voor deze producten een lipofiel zetmeel of Arabische gom aan dat een affiniteit heeft voor zowel olie als water. “Het helpt de olie te emulgeren, terwijl de maltodextrine helpt bij het inkapselen en drogen.”
Spuitdrogen van aroma’s verandert niet alleen vloeistoffen in vaste stoffen, het biedt ook enige bescherming aan de aroma’s zelf. Dit gebeurt in normale sproeidroogbewerkingen wanneer het aroma gedeeltelijk door de maltodextrinematrix wordt omgeven. Maltodextrinen worden echter vaak gebruikt in echte inkapselsystemen door gebruik te maken van hun filmvormende eigenschappen om een beschermende laag te vormen voor aroma’s en andere gevoelige ingrediënten. In het hoofdartikel van deze maand, “Een reactie krijgen: De complexe wereld van aroma’s”, gaan we dieper in op de inkapseling van aroma’s. Omdat de inkapseling een koolhydraat is, is het vrijgavemechanisme vocht, dus het zou het ingekapselde product alleen beschermen in droge mixen.
“De reden dat maltodextrinen goed werken in deze toepassing is hun filmvormende eigenschappen,” zegt Nonaka. “Je hebt het nodig om een samenhangende film te vormen rond het materiaal dat je probeert te beschermen. Ook het vermogen van maltodextrinen om een materiaal efficiënt in te kapselen kan soms worden bepaald door hoe goed het product emulgeert. Wat je eigenlijk doet, is het mengsel emulgeren en dan sproeidrogen.”
Maltodextrinen kunnen ook worden gebruikt als vulstof voor een grote verscheidenheid aan droge mengsels. Net als bij smaakstoffen zorgen ze voor een gelijkmatigere dispersie van micro-ingrediënten, zoals smaakstoffen, kleuren en vitaminen. Producten die voor deze toepassing worden gebruikt, moeten over bepaalde eigenschappen beschikken. In de meeste gevallen moet het eindproduct een vrijstromend poeder zijn. Maltodextrinen met een lage DE-waarde behouden deze eigenschap zelfs wanneer zij worden geëquilibreerd bij een relatieve vochtigheid van bijna 70%. Een maltodextrine met een DE van 20 vormt dan een vaste koek.
“Hoe hoger de DE, hoe kleveriger de maltodextrine, en dit kan een factor zijn bij droge mengsels. De bulkdichtheid is ook erg belangrijk op dit gebied,” zegt Armstrong. “Je wilt de bulkdichtheid van de maltodextrine afstemmen op die van de andere ingrediënten, omdat je geen ontmenging van het droge mengsel wilt.”
Calorieverlaging
In voedingssystemen met een hoger vochtgehalte en minder vet – zoals vlees, dressings, sauzen en bakkerij- en zuivelproducten – bieden maltodextrines een aantal van de kenmerken van vet. Zij houden vocht vast en zorgen voor viscositeit en textuur, zonder aan zoetheid bij te dragen. Doordat ze de viscositeit verhogen, verbeteren ze het mondgevoel en helpen ze bij de beluchting van bakwaren en diepvriesdesserts. Omdat ze een laag reducerend suikergehalte hebben, kunnen ze gebruikt worden in hoge temperatuur toepassingen, waar overmatige bruinkleuring door karamelisatie, of de Maillard reactie van hogere DE koolhydraten, ongewenst zou zijn.
Maltodextrinen en op maltodextrine gebaseerde vetvervangende systemen kunnen 9 kcal/gram vetten vervangen in een waterig systeem door een gel van koolhydraten en water te vormen die, op gewichtsbasis (afhankelijk van de exacte verhouding koolhydraat:water), slechts 1 kcal/gram bijdraagt. Afhankelijk van het gebruikte ingrediënt, bevatten deze gels gewoonlijk 15% tot 40% maltodextrine. De maltodextrine kan rechtstreeks aan een formulering worden toegevoegd, of eerst met water worden vermengd, indien dat voor een bepaalde toepassing nodig is. De textuur van de gel neigt naar kort en romig. En, wanneer ze worden gebruikt in combinatie met gommen, kunnen ze de draderigheid van het eindproduct verminderen.
Sommige van dezelfde eigenschappen kunnen worden gebruikt in volvette producten, wat de volgende voordelen biedt: beheersing van de viscositeit en de textuur; besparing van duurdere stabilisatoren; en verbetering van de kleverigheid en soortgelijke functies.
“Je kunt maltodextrinen gebruiken, in combinatie met andere stabilisatoren, en het zal de stabiliteit van het systeem verbeteren,” zegt Armstrong. “Maltodextrinen vullen andere stabilisatoren aan en kunnen vaak synergetisch werken met zetmeel en gommen.”
Vochtarme producten, zoals pindakaas, kaas of vullingen op vetbasis, kunnen ook maltodextrinen gebruiken om vaste stoffen te vervangen wanneer vet wordt verwijderd. De deeltjesgrootte moet bij deze toepassingen zeer fijn zijn, anders wordt een korrelig mondgevoel bevorderd.
Vrieswaren
Maltodextrinen fungeren als cryoprotectants in diepvriesproducten en desserts. Vanwege hun hogere moleculaire gewicht verlagen ze het vriespunt niet zo veel als suikers op basis van een equivalent gewicht.
Voor ijs en andere bevroren desserts kan een daling van het vriespunt verschillende negatieve effecten hebben. Een lager smeltpunt geeft een ongewenst ijzig mondgevoel en maakt het product moeilijk om te scheppen; het heeft ook een negatieve invloed op de beluchting en vereist meer energie om stevig te bevriezen.
Maltodextrinen remmen ook de vorming van lactose en ijskristallen en voorkomen de korreligheid en het kwaliteitsverlies die daarvan het gevolg zijn. Ze helpen de smelteigenschappen van het product te verbeteren.
Sport en voeding
Voor sport-, zuigelingen- en medische dranken – zoals orale rehydratatie en vloeibare voeding met een laag restgehalte – leveren maltodextrinen complexe koolhydraten en maken ze de formulering mogelijk van een product dat de osmolaliteit van lichaamsvloeistoffen evenaart (280 tot 300 mOsm/Kg). Hierdoor kunnen krampen en andere ongewenste bijwerkingen als gevolg van rehydratie met water worden voorkomen.
Om een evenwicht tussen calorieconcentratie en osmolaliteit te bereiken, kunnen maltodextrinen worden gebruikt als onderdeel van de koolhydraatbron. De producten met een lagere DE/hogere molecuulmassa hebben een lagere osmolaliteit op gewichtsbasis dan suikers zoals dextrose, fructose of glucose. Als het de bedoeling is een bepaald aantal calorieën te leveren, kunnen veel hogere hoeveelheden maltodextrinen worden gebruikt, terwijl de osmotische balans van het lichaam toch in stand wordt gehouden. Omdat maltodextrinen niet bijdragen aan de zoetheid, worden ze meestal gecombineerd met suikers voor de smaak.
“In de meeste sportdranken, balanceer je de zoetstoffen, zoals fructose, sucrose en dextrose, met maltodextrinen om te proberen het koolhydraatprofiel en de osmolaliteit te optimaliseren,” zegt Armstrong. “Als je alleen maltodextrinen zou toevoegen, zelfs een 18 DE, zou het maar een beetje zoet zijn, maar niet zo zoet als je zou willen. Als je alleen andere zoetstoffen zou gebruiken, zoals fructose of sucrose, op hetzelfde niveau als de maltodextrinen, zou het waarschijnlijk te zoet zijn, en de osmolaliteit zou te hoog zijn.”
Maltodextrinen kunnen ook helpen in het proces. “Voor vloeibare dranken wil je normaal gesproken sommige gommen en andere moeilijk te dispergeren ingrediënten, zoals vitaminen, voormengen met maltodextrine,” adviseert Armstrong.
Sommige oud, sommige nieuw
Naast deze algemene toepassingscategorieën worden maltodextrinen ook gebruikt in meer specifieke toepassingen. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor een aantal verschillende zoetwarenproducten: als bindmiddel in tabletten, als droogmiddel en als bindmiddel in pancoating. Door maltodextrinen aan snoep toe te voegen, kan men de kristallisatie van suiker helpen wijzigen en suikerbloei voorkomen. In zacht snoepgoed, zoals fruitbroodjes, kunnen ze als bevochtigingsmiddel fungeren en de flexibiliteit verhogen.
Wanneer ze aan geëxtrudeerde snacks worden toegevoegd, dragen ze bij tot de smeerbaarheid en helpen ze uitzetting te beheersen. Ze kunnen dienen als bindmiddel voor smaakmakers en coatings voor noten, ontbijtgranen of snacks, vooral niet-gebakken.
“Maltodextrinen fungeren als secundaire filmvormers wanneer ze worden gebruikt in combinatie met zetmeel en gommen,” zegt Armstrong. “Ze worden gebruikt als coating voor snoepjes of op pizzakorsten, waar ze fungeren als een vochtbarrière tussen de korst en de saus om vochtmigratie tegen te gaan. De producten met een lagere DE-waarde zijn betere filmvormers, maar als je op zoek bent naar helderheid en glans, zoals voor een coating van ontbijtgranen, dan biedt een DE-waarde van 15 of 18 die.”
Maltodextrinen zijn door het Amerikaanse ministerie van Landbouw goedgekeurd voor gebruik in vleesproducten als bindmiddel. Zij absorberen overtollig water en verminderen het uitlopen tijdens de opslag.
De filmvormende eigenschappen van maltodextrinen kunnen de hechting van ijs op gebakken producten verbeteren, zonder de zoetheid te verhogen.
Hoewel de meeste van deze ingrediënten misschien niet worden onderworpen aan een geavanceerde verwerking om deze eigenschappen te verbeteren, is het niet buiten het bereik van de mogelijkheid. Het in Princeton, NJ-Gebaseerde Avebe America, Inc. biedt aardappelmaltodextrinen aan die lang een hoofdbestanddeel voor vetvervangingstoepassingen zijn geweest.
Vele voedingsbedrijven zoeken maltodextrinen of op maltodextrine-gebaseerde ingrediënten die een specifieke functie vervullen – vetvervanging in een specifieke toepassing, oplosbaarheid onder bepaalde voorwaarden, bijvoorbeeld. Hiervoor zullen vrijwel zeker nieuwe technologieën nodig zijn om ingrediënten te ontwikkelen die aan deze behoeften voldoen.
Andere fabrikanten kijken naar verschillende grondstofbronnen en proberen te ontdekken of deze toepassingen of functionele kenmerken hebben die anders en waardevoller zijn dan de norm. In de toekomst kunnen wetenschappers de hydrolyse manipuleren om bepaalde koolhydraatprofielen te verkrijgen die specifieke voordelen bieden voor voedingsontwerpers.
Een andere mogelijkheid is het gebruik van andere grondstoffen, zoals gemodificeerd zetmeel. Niemand doet dit momenteel omdat het de kosten opdrijft. “Zouden we daar unieke producten uit kunnen halen?” vraagt Nonaka zich af. “Dat zou heel goed kunnen. Er zijn heel veel gemodificeerde zetmelen, en het zou technisch heel interessant kunnen zijn om te zien wat er gebeurt, maar je zou de extra kosten moeten kunnen terugverdienen.”
Hightech maltodextrinen zijn op dit moment misschien niet praktisch, of zelfs technisch haalbaar, maar waarom niet in de toekomst? Immers, als de raketwetenschap robots op Mars kan zetten, kan de voedingswetenschap de eenvoudige maltodextrine verbeteren.