Endringer i FODMAP-innholdet under surdeigsfermentering og steking av brød basert på ulike hvetetyper dyrket i Norge

Abstract

Fermenterbare oligo-, di- og monosakkarider og polyoler (FODMAP) har vist seg å forverre symptomene på irritabelt tarm-syndrom (IBS). Den eneste behandlingen for å unngå denne lidelsen er å redusere inntaket av FODMAPs i kostholdet. Fermentering har blitt foreslått som en bearbeiding av hvetebaserte produkter for å redusere innholdet av FODMAPs som fruktan og raffinose. Disse karbohydratene har vist seg å være hovedbidraget til oligosakkaridene som utgjør FODMAPs i hvetebaserte produkter. Det finnes produkter med lavere innhold av FODMAPs på markedet, men disse er ofte glutenfrie med lavt kostfiber innhold og dårligere sensoriske egenskaper. Det har blitt vist i studier at fermentering av hvetebaserte produkter gir et lavere innhold av FODMAPs uten at det går på bekostning av kostfiberinnholdet. Derimot er det ingen studier på norsk-dyrket varianter av moderne hvete og urkorn. Hensikten med oppgaven var å undersøke endringen av fruktan- og raffinoseinnhold i norsk-dyrket moderne hvete og urhvete under surdeigsfermentering. I denne oppgaven ble surdeigsbrød laget med mel av fire norsk-dyrket moderne hvetetyper (Fram, Bastian, Børsum og Mirakel) og urhvetetyper (emmer, spelt og einkorn) ved to ulike inkuberingsbetingelser (22 °C i 12 timer og 4 °C i 41 timer). Det ble også inkludert vekst- og metabolismeforsøk som måling av organiske syrer, maltose, glukose og fruktose, pH og bestemt celletall for gjær og melkesyrebakterier. Resultatene viste at fruktaninnholdet i mel varierte fra 1,296 til 0,913 g/100g i henholdsvis Mirakel og einkorn. Raffinoseinnholdet var lavere og varierte fra 0,596 til 0,292 g/100g i henholdsvis emmer og einkorn. Fermentering hadde en signifikant effekt på reduksjon av fruktan og raffinose for alle hvetetypene. Nedbrytningen var mest effektiv for fermenterte deiger ved 22 °C i 12 timer. Ved denne inkuberingsbetingelsen ble det også produsert mest melkesyre og eddiksyre, samtidig høyest reduksjon i pH og funnet høyest celletall for melkesyrebakterier og gjær. Derimot viste steking av brød kun en signifikant reduksjon i fruktan og raffinose for noen av hvetetypene. Konsentrasjonen av maltose, glukose og fruktose ble målt ved to typer HPLC-metoder. Det var variasjon i konsentrasjonen av maltose og glukose, men begge metodene viste den samme trenden hvor karbohydratene ble i størst grad metabolisert i surdeigene fermentert ved 22 °C. Derimot var det større forskjeller i målt fruktose for metodene for hvetetypene fermentert ved 22 °C og 4 °C. Hvor fruktose ble akkumulert ved en av metodene og metabolisert ved den andre metoden.

Fermentable oligo-, di- and monosaccharides and polyols (FODMAPs) have been shown to worsen the symptoms of irritable bowel syndrome (IBS). The only treatment to avoid this disorder is to reduce the intake of FODMAPs in the diet. Fermentation has been proposed as a processing method of wheat-based products to reduce the content of FODMAPs such as fructans and raffinose. These carbohydrates have been shown to be the main contributor to the oligosaccharides that make up FODMAPs in wheat-based products. There are products with a lower content of FODMAPs on the market, but these are often gluten-free with a low dietary fiber content and poorer sensory properties. It has been shown in studies that fermentation of wheat-based products results in a lower content of FODMAPs without compromising the dietary fiber content. However, there are no studies on Norwegian wheat varieties. The aim of this project was to investigate the change in fructan and raffinose content in Norwegian grown modern wheat and ancient wheat types during sourdough fermentation. Sourdough bread was made with flours of four Norwegian grown modern wheat types (Fram, Bastian, Børsum and Mirakel) or ancient wheat types (emmer, spelt and einkorn) at two different incubation conditions (22 °C for 12 hours and 4 °C for 41 hours). Growth and metabolism experiments were also included, such as measurement of organic acids, maltose, glucose and fructose, pH measurement and cell count for yeast and lactic acid bacteria. The results showed that the fructan content in flour varied from 1.296 to 0.913 g/100g in Mirakel and einkorn respectively. The raffinose content was lower and varied from 0.596 to 0.292 g/100g in emmer and einkorn respectively. Fermentation had a significant effect on the reduction of fructan and raffinose in all wheat samples. The degradation was most effective in sourdoughs incubated at 22 °C for 12 hours. Under this incubation condition, the most lactic acid and acetic acid were also produced, at the same time the highest reduction in pH and the highest cell count measured for lactic acid bacteria and yeast. Baking bread only showed a significant reduction in fructan and raffinose for some of the wheat types. The concentration of maltose, glucose and fructose were measured by two types of HPLC methods. There was variation in the concentration of maltose and glucose, but both methods showed the same trend where most of the carbohydrates were metabolized in the sourdoughs incubated at 22 °C. In contrast, there were greater differences in measured fructose for the methods for the wheat samples fermented at 22 °C and 4 °C. Where fructose was accumulated by one method and metabolized by the other method.