Fermented versus unfermented macroalgae as sodium chloride replacers in bread : impact on dough rheology, bread quality and sensory properties

Abstract

Norge er en av de mest produktive stedene for utnyttelse av makroalger i verden, og verdens tredje største produsent av villhøstede av makroalger. Makroalger har et stort potensiale til å bli brukt som en viktig ingrediens i prosessering av matvarer, da det er en god kilde til fiber og mineraler, samt at de er et komplett protein og består av lite fett. Det har også blitt foreslått at makroalger kan bidra til å redusere innholdet av natrium klorid (NaCl) i matvarer. Brød er en av de største kildene til NaCl i kostholdet, som følge av de store mengdene som konsumeres. En reduksjon av NaCl i brød er derfor viktig for å redusere forekomsten av hjerte- og karsykdommer blant den norske populasjonen. På bakgrunn av dette er formålet med studien å undersøke om de norske brunalgene Saccharina latissima og Alaria esculenta (fermentert og ufermentert) kan brukes som potensielle NaCl erstattere i brød som inneholder finmalt sammalt hvetemel.

Effekten av makroalger og NaCl reduksjon på de reologiske egenskapene til deig, brød kvalitet og sensorisk kvalitet ble undersøkt ved hjelp av ulike teknikker. Raffinert (33%) og sammalt finmalt (66%) hvetemel ble brukt. Et full-salt kontroll brød (0.6 g natrium/100 g mel) og tre salt-reduserte kontroll brød (0.4, 0.35, 0.30 g natrium/100 g mel) var inkludert. Inkorporering av alger var i området 0,89-3,3 % for å oppnå natriuminnhold på 0.35 eller 0ø3 g natrium/100 g mel, avhengig av natriuminnhold i algepulveret. Farinograf, ekstensograf og SMS/Chen-Hoseney Dough Stickiness Rig-analyse ble brukt for å studere effekten på de reologiske egenskapene i deig, mens SE-HPLC ble benyttet for å analysere størrelsen og mengden av glutenproteiner i deigen. Spesifikt volum, H/B ratio, farge, krumstruktur- og fasthet ble målt for å bestemme kvaliteten på brødene. Til slutt ble en beskrivende sensorisk analyse utført av et trent panel på Nofima Ås.

Tilsetning av fermentert og ufermentert S. latissima og A. esculenta pulver og reduksjon i NaCl i deig økte vannabsorpsjonen betydelig, samt reduserte deigens stabilitet og utviklingstid på en doseavhengig måte. Videre hadde økte nivåer av makroalger og reduserte mengder NaCl en signifikant effekt på Rmax, ekstensibilitet og forholdet mellom polymere og monomere proteiner, samt spesifikt volum. Teksturparametere var ikke signifikant forskjellig mellom prøvene, men fargen på brødet ble påvirket ved tilsetning av makroalger. Resultatene fra den sensoriske analysen indikerte at makroalger kan brukes til å øke oppfatningen av salt smak, men distinkt algesmak og lukt ble observert av paneldeltakeren. Derimot fikk inkorporeringen av fermentert S. latissima lavere skår for visse uønskede sensoriske egenskaper sammenliknet med andre typene alger.

Norway is one of the most productive places for utilization of macroalgae in the world and the world’s third largest producer of wild macroalgae. Macroalgae have great potential to be used as an ingredient in foods, as they are rich in fibre and minerals, contain a balanced amino acid profile and are low in fats. It has also been proposed that macroalgae could help reduce the sodium chloride (NaCl) content in food products. Bread is one of the staple foods in the Norwegian diet and therefore one of the largest sources of NaCl. A reduction of NaCl in bread is therefore a tool to reduce the sodium intake of among the population and lower the risk for hypertension and associated diseases. As such, the present study evaluated if Norwegian brown macroalgae Saccharina latissima and Alaria esculenta (fermented and unfermented) could be used as potential NaCl replacers in bread containing whole wheat.

The effects of macroalgae and NaCl reduction on dough rheology, bread characteristics and sensory properties were investigated using various techniques. Refined (33%) and wholemeal wheat flour (66%) were used for breadmaking. A full salt control bread (0.6 g sodium/100 g flour) and three salt-reduced control breads (0.4, 0.35, 0.30 g sodium/100 g flour) were included. Incorporation of algae was in the range of 0.89-3.3% to achieve sodium contents of 0.35 or 0.3 g sodium/100 g flour, depending on the intrinsic sodium content in the algae powder. Farinograph, extensograph and SMS/Chen–Hoseney Dough Stickiness Rig analysis were applied to study the effect on dough rheology, while size exclusion high performance liquid chromatography was used to analyse the size and amounts of gluten proteins in the dough. Specific volume, H/B ratio, colour, crumb structure- and firmness were measured to determine the bread quality. Lastly, a descriptive sensory analysis was conducted by a trained sensory panel.

Addition of fermented and unfermented S. latissima and A. esculenta powder and reduction in NaCl in bread significantly increased water absorption and decreased dough development time, and dough stability in a dose-dependent manner. Further, increased levels of macroalgae and lower levels of NaCl had significant effects on extensibility, Rmax, stickiness, the ratio of polymeric to monomeric proteins and specific volume. Textural parameters were not significantly different among the samples, whereas the colour of the bread was affected by addition of macroalgae. The results from the sensory analysis indicated that macroalgae could be used to increase the perception of salty taste, but distinct algae flavour and odour were observed by the panellists. However, incorporation of fermented S. latissima received lower scores for scores for certain undesirable sensory attributes than other bread with algae.