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Weihenstephaner Institut für Getreideforschung (WIG) Postfach 1223

85312 Freising

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Inhaltsverzeichnis

PROGRAMM MITTWOCH, DEN 02.04.2014 ............................................................................. 4

PROGRAMM DONNERSTAG, DEN 03.04.2014 ........................................................................ 6

VORTRÄGE .......................................................................................................................................... 7

Alterungsverhalten von Backwaren ......................................................................................................... 7

Proteinentwicklung während des Knetens – alles nur eine Frage des Arabinoxylangehalts? ................... 9

Marktscreening glutenfreier Brote – die Backmischung macht's ........................................................... 11

Die Entwicklung eines Aufschlagverfahrens für glutenfreie Brote.......................................................... 12

Charakterisierung glutenfreier Snackartikel: Teigrheologie und Strukturanalyse................................... 13

Einfluss hefetypischer Glutathionmengen auf die Weizenteigbildung ................................................... 14

Aufklärung von Adhäsionseigenschaften zwischen Teigen und Werkstoffoberflächen .......................... 16

Visualisierung der Mikrostruktur der Stärke-Protein-Matrix mittels CLSM: Vom Modell zum Teig ........ 17

Neuigkeiten aus Weihenstephan ........................................................................................................... 18

Kochsalzfreisetzung und -verteilung: Neue Wege zur Kochsalzreduktion in Tiefkühlpizza ..................... 19

Food Safety – Vision und Auftrag ........................................................................................................... 20

Aerosole in der Bäckerei-Neuartige Wege zu Qualität, Energieeffizienz und Haltbarkeit ....................... 21

Fortschritte bei der Teigcharakterisierung mittels Mikroknetens .......................................................... 23

Einfluss thermischer und mechanischer Belastung auf die Struktur und Funktion von

Weizenbestandteilen ............................................................................................................................. 25

Mehlqualitäten im 21. Jahrhundert: Welche Aussage bietet die Fallzahl? ............................................. 26

Lipase-induzierte Veränderung der Lipidzusammensetzung in Weizenteigen ........................................ 28

Abbau von Gluten bei der Bierherstellung mit proteolytisch aktivem Malzextrakt ................................ 30

DAS WEIHENSTEPHANER INSTITUT FÜR GETREIDEFORSCHUNG (WIG) .................. 32

Motivation und Leitideen ...................................................................................................................... 32

Mehrwert für Mitglieder ....................................................................................................................... 32

BILDER ............................................................................................................................................... 33

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Programm

Mittwoch, den 02.04.2014

Ab 8:30 Uhr Anmeldung 09:45-10:00 Uhr Begrüßung

Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München)

10:00-11:00 Uhr Neue Technologische Einsichten Alterungsverhalten von Backwaren Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Proteinentwicklung während des Knetens – alles nur eine Frage des Arabinoxylangehalts? Clemens Döring, Florian Stukenborg, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München)

11:00-11:30 Uhr Kaffeepause 11:30-13:00 Uhr Alternative Produkte aus Getreide

Marktscreening glutenfreier Brote – die Backmischung macht's Maike Föste, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Entwicklung eines Aufschlagverfahrens für glutenfreie Brote Dana Elgeti, Lu Yu, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Charakterisierung glutenfreier Snackartikel: Teigrheologie und Strukturanalyse Volker Lammers, Prof. Dr. Erich Windhab (ETH Zürich)

13:00-14:30 Uhr Mittagspause

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Programm

Mittwoch, den 02.04.2014 14:30-16:00 Uhr Aktuelle Forschung

Einfluss hefetypischer Glutathionmengen auf die Weizenteigbildung Christoph Verheyen, Anna Albrecht, Jonathan Herrmann, Matthias Strobl, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Aufklärung von Adhäsionseigenschaften zwischen Teigen und Werkstoffoberflächen Teresa Maltry, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Visualisierung der Mikrostruktur der Stärke-Protein-Matrix mittels CLSM: Vom Modell zum Teig Isabelle Bernklau, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Neuigkeiten aus Weihenstephan Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München)

16:00-16:30 Uhr Kaffeepause 16:30-17:30 Uhr Inhaltsstoffe und Visionen

Kochsalzfreisetzung und -verteilung: Neue Wege zur Kochsalzreduktion in Tiefkühlpizza Eva Müller, Insa John, Katharina Konitzer, Prof. Dr. Peter Köhler (DFA Freising) Food Safety – Vision und Auftrag Dr. Béatrice Conde-Petit (Bühler, Utzwil)

Ab 18:30 Uhr Bayerischer Abend im Bräustüberl Weihenstephan

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Programm

Donnerstag, den 03.04.2014

09:00-10:30 Uhr Technologie Aerosole in der Bäckerei – Neuartige Wege zu Qualität, Energieeffizienz und Haltbarkeit Prof. Dr. Klaus Lösche (ttz Bremerhaven) Fortschritte bei der Teigcharakterisierung mittels Mikroknetens Stefan Tietze, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Einfluss thermischer und mechanischer Belastung auf die Struktur und Funktion von Weizenbestandteilen Linda Brütsch, Prof. Dr. Erich Windhab (ETH Zürich)

10:30-11:00 Uhr Kaffeepause

11:00-12:30 Uhr Getreidechemie Mehlqualitäten im 21. Jahrhundert: Welche Aussage bietet die Fallzahl? Stefanie Hackenberg, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker (Technische Universität München) Lipase-induzierte Veränderung der Lipidzusammensetzung in Weizenteigen Monika Schaffarczyk, Prof. Dr. Peter Köhler (DFA Freising), Henrik Østdal (Novozymes A/S, DK-Bagsvaerd) Abbau von Gluten bei der Bierherstellung mit proteolytisch aktivem Malzextrakt Verena Knorr, Dr. Herbert Wieser, Prof. Dr. Peter Köhler (DFA Freising)

12:30-13:30 Uhr Mittagspause Ab 13:30 Uhr Besichtigung des Internationalen Getränkewissenschaftlichen

Zentrums (iGZW)

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Vorträge

Alterungsverhalten von Backwaren

Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan mjekle@wzw.tum.de Tel. +49-8161-713669

Das Altbackenwerden von Backwaren während der Lagerung setzt sich aus einem abflachenden Geschmack und Geruch sowie aus einer Verfestigung der Krume zusammen und beeinflusst stark die Wahl des Mindesthaltbarkeitsdatums von Backwaren. Die Qualitätseinbußen durch die Krumenverfestigung über die Lagerzeit (Firming) kann dabei durch viele Einflussfaktoren beeinflusst bzw. verbessert werden: durch Prozessparameter wie Kneten, Aufbereiten oder der Gärphase, durch die Mehlzusammensetzung, durch Zusätze wie Hydrokolloide, Salze, Hefen und Enzyme, aber auch durch die Lagerbedingungen. Die Bandbreite an einer möglichen Einflussnahme auf die Brotalterung erscheint herbei fast unendlich. Die Ursache der Verfestigung der Brotkrume über die Lagerzeit (Firming) ist zum einen ein Verlust an Feuchtigkeit durch Feuchte-Migration von der Krume in die Kruste sowie anschließend durch Feuchteabgabe an die Umgebung. Zum anderen wird das Firming durch Änderungen der Konformation der Inhaltsstoffe beinflusst. Besonders die mengenmäßig bedeutsame Stärke spielt hierbei eine wichtige Rolle: während des Lagerns wandeln sich die während des Backens gebildeten amorphe (ungeordnete) Strukturen wieder zu kristalline (geordnete) Strukturen zurück, da dies ein energetisch günstigerer Zustand für die Moleküle darstellt. Bei dieser Umwandlung wird dem System Wasser entzogen, welches anschließend nicht mehr sensorisch zur Verfügung steht und somit die Krume trockener und fester erscheinen lässt. Diese Verfestigung macht sich beim Konsumenten beim Eindrücken oder Brechen der Brotscheibe mit der Hand oder auch beim Biss in die Brotscheibe bemerkbar. Analytisch kann dies mit einem Textur Profil Analysers (TPA) - der genau eine Daumenprobe eines Bäckers und geübten Sensorikers nachstellt - erfasst werden. In vielen Studien wurde ein hoher Zusammenhang zwischen der Sensorik um dem Analysengerät bestätigt. Aufgrund dieser guten Übertragbarkeit war die Analyse und Verbesserung des Firmings bereits Mittelpunkt vieler wissenschaftlicher Studien. Als Ursache eines verlangsamten Firmings wird oft ein erhöhter Wassergehalt oder -bindevermögen der Zusätze gesucht. Weitere kausale Zusammenhänge wurden teils nicht hinterfragt oder konnten nicht aufgestellt werden. Neben dieser Veränderung der Krumenmatrix selbst werden durch veränderte Prozessparameter und Inhaltsstoffe, jedoch auch der Aufbau der Textur, d.h. die Porenstruktur verändert: deren Größe, Anzahl bis hin zum Gesamtvolumen. Für weitere

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Aufklärung in diesem Forschungsgebiet wurden daher in 20facher Rezepturvariation Weizenbrote hergestellt und vermessen. Dabei stellte sich ein klarer Zusammenhang von R2=0.91 zwischen der Initialtextur (Brotvolumen und Festigkeit) und dem Firming dar. D.h. je fester das Brot nach dem Backen ist, umso größer das Firming, also die Verfestigung der Krume über die Zeit. Dies wurde in rezepturunabhängigen Modellversuchen analytisch wie auch sensorisch bestätigt. Als Ursache für diesen unerwarteten Zusammenhang wird die Methodik zur Erfassung der Krumentextur selbst vermutet: So befindet sich bei der Daumenprobe wie auch beim TPA bei festeren/dichteren Broten mehr Material unter dem Messinstrument (Daumen/Stempel) und somit wirken sich Änderungen über die Zeit deutlich stärker aus, als wenn sich kaum Material (im Extremfall Luft) darunter befindet. Zum Beweis dieser These wurde mit hefelosen, gasgelockerten Broten und einer angepassten Methodik das Firming untersucht. Während bei der klassischen Methode eine Abhängigkeit zwischen Initialtextur und Firming von R2=0.81 erkennbar ist, konnte durch die neue angepasste Methode die Abhängigkeit auf R2=0.43 erniedrigt werden. Die Anpassung der Analyse zeigte somit eine deutlich geringere Abhängigkeit – verursacht durch die Analysenmethodik selbst – und kann somit in Zukunft deutlich effizienter als unabhängige Analyse genutzt werden. Dies stellt die Basis dar, um in Zukunft Einflüsse von Prozessparametern und Rezepturbestandteilen auf die Krumenmatrix, unabhängig von der Porung, erfassen zu können. Somit können kausale Wirkungsbeziehungen erfasst und das Firming bzw. das Altbackenwerden von Broten weiter erniedrigt werden.

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Proteinentwicklung während des Knetens – alles nur eine Frage des

Arabinoxylangehalts?

Clemens Döring, Florian Stuckenborg, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Clemens.Döring@wzw.tum.de Tel. +49-8161-715271

Roggenteige zeigen im Vergleich zu Weizenteigen bei Ihrer Herstellung Unterschiede auf. So bildet sich bei Roggenteig während des Knetprozesses kein zu Weizenteig äquivalentes Proteinnetzwerk aus. Neben der unterschiedlichen Proteinzusammensetzung der Weizen- und Roggenmehle und der damit verbundenen Ausbildung des Proteinnetzwerkes variiert auch der Gehalt an dem Nicht-Stärke-Polysaccharid Arabinoxylan (AX). Während der AX-Gehalt von Weizenmehlen etwa 2-3 % ausmacht, beträgt dieser bei Roggenmehle etwa 5-7 %. Arabinoxylane bestehen aus linear verknüpften β-1,4-D-xylopyranosyl Ketten welche teilweise mit α-L-arabinofuranosyl Einheiten verknüpft sind. Neben der Eigenschaft Wasser zu binden und somit zur Struktur von vor allem Roggenteigen beizutragen, verhindern vermutlich gerade die Arabinoxylane eine mögliche Quervernetzung der Proteine und somit die Ausbildung eines Proteinnetzwerks. Jedoch wurde dieser Vermutung bis jetzt nur unzureichend nachgegangen. Daher liegen nahezu keine Informationen darüber vor, ob die Arabinoxylane die Quervernetzung beeinflussen und wenn ja in welchem Ausmaß. Um den Einfluss der Arabinoxylane auf die Quervernetzung der Proteine in Weizen- und Roggenteigen zu charakterisieren, wurden Modellmehle mit unterschiedlichen Gehalten an AX (0.0; 2.5; 5.0; 7.5; 10.0 %) hergestellt. Zur Charakterisierung der Modellteige wurden rheologische Messungen (Oszillations- und Kriech-Erholungs-Versuche) durchgeführt. Um die Auswirkung des Wassergehalts auf Grund der Wasserbindung der Arabinoxylane auszuschließen, wurden in umfangreichen Vorversuchen alle Teige über den Wassergehalt auf dieselbe Teigfestigkeit eingestellt. Neben der rheologischen Charakterisierung wurde auch erstmals der Einfluss der AX auf die Proteinstruktur visuell mittels konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops dargestellt und mit dem Bildanalyseverfahren „DoughMicrostructureQuantification“ (DoMiQ) ausgewertet. Bei einem AX-Gehalt von 10 % im Weizenmodellmehl konnte bei den Teigen eine Zunahme des Verlustfaktors, welcher das Verhältnis zwischen elastischem und plastischem Anteil beschreibt, von 150 % ermittelt werden. Je größer der Verlustfaktor dabei wird, desto mehr verliert die Probe an Elastizität. Bei den Roggenmodellteigen beträgt die Zunahme des Verlustfaktors 285 %. Der Anstieg des Verlustfaktors ist hauptsächlich auf den Anstieg des Verlustmoduls, welcher den plastischen Anteil der Teige beschreibt, zurückzuführen. Die Bildauswertung der Weizenmodellteige ergab bei einem AX-Gehalt von 10 % im Weizenmodellmehl eine Abnahme des Proteinumfangs von 60 %. Für den Roggenmodellteig konnte eine Abnahme des Proteinumfangs von 25 % ermittelt werden. Die Abnahme des Proteinumfangs der Teige war auch direkt anhand der CLSM-Aufnahmen sichtbar. Somit

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wurde erstmalig der Einfluss von AX auf die Proteinnetzwerkbildung visuell dargestellt. Zudem konnte der Einfluss auch quantitativ bewiesen werden, da sowohl für die rheologischen als auch für die visuellen Ergebnisse höchst signifikante Korrelationen bezüglich des AX-Gehalt ermittelt wurden. Durch die erzielten Ergebnisse konnten neue Einblicke zur Backfähigkeit von Roggen- und Weizenbackwaren aufgezeigt werden. Zur weiteren Charakterisierung des Einflusses von AX auf die Teig- und Backwarenstruktur ist es angedacht, die Verteilung der Arabinoxylane im Teig selbst und somit deren direkten Einfluss auf die Proteinverknüpfung visuell darzustellen und anschließend zu beeinflussen. Somit stehen den Müllern, den Backmittelherstellern als auch den Bäckern neue Möglichkeiten zur gezielten Modifizierung des Proteinnetzwerks zur Verfügung. Dies lässt eine gesicherte Produktqualität zu.

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Marktscreening glutenfreier Brote – die Backmischung macht's

Maike Föste, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Maike.Foeste@wzw.tum.de Tel. +49-8161-715327

Glutenfreie Brote stehen aufgrund von Zöliakie und Glutensensivität zunehmend im Fokus der Backwarenindustrie. Das Angebot erstreckt sich dabei auf eine Vielzahl an Produkten aus dem Lebensmitteleinzelhandel (LEH), Reformhäusern oder aus dem Internet. Um eine Zubereitung auch im häuslichen Gebrauch zu ermöglichen, werden vor allem Convinience-Produkte, wie beispielsweise glutenfreien Backmischungen, zunehmend im Internet angeboten. Diese weisen zumeist eine lange Zutatenliste auf und liegen preislich pro 500 Gramm Fertigmehlmischung in einer Spannbreite von ca. zwei bis fünf Euro. Das Ziel der Arbeit bestand darin, auf dem Markt erhältliche glutenfreie Backmischungen hinsichtlich ihrer Qualitätsmerkmale zu evaluieren. Das zu prüfende Sortiment umfasste sowohl „Weißbrote“ als auch „Dunkelbrote“. Die Herstellung der 500 g Brotlaibe erfolgte weitestgehend in Anlehnung an die Vorgaben der Hersteller. Zur Beurteilung der Brotqualität wurden das Brotvolumen, die Krumeneigenschaften sowie die Krumenporung und die Krustenfarbe mittels L*a*b* bestimmt. Darüber hinaus wurde eine computergestützte, sensorische Evaluierung der Brote durch ein im Vorfeld geschultes Panel durchgeführt. Die Verkostungen lieferten u.a. Aussagen zur Krumen- und Krustenfarbe sowie zum Mundgefühl. So wurden einige der Brote als trocken oder krümelig eingestuft, was zumeist in einer geringeren allgemeinen Beliebtheit der Endprodukte resultierte. Auffällig waren zudem die starken Variationen hinsichtlich des Geruchs und des Geschmacks. Das spezifische Brotvolumen der Weißbrote lag in einem Bereich von 1.50 - 2.70 ml/g und korrelierte mit der Krumenhärte (R2 = 0.9494, n = 17, p < 0.000). Im Vergleich dazu erzielten Dunkelbrote ein maximales Brotvolumen von 2.43 ml/g, wobei keine Korrelationen zwischen Volumen und Krumenhärte feststellbar waren. Diese Arbeit hat gezeigt, dass bereits zahlreiche glutenfreie Backmischungen, mit deutlich variierenden Qualitätsmerkmalen der Endprodukte, auf dem Markt erhältlich sind. Im Vergleich zu glutenhaltigen Broten erzielten einige der glutenfreien Brote sogar eine annähernd vergleichbare Qualität. Jedoch hat die sensorische Evaluierung gezeigt, dass das Mundgefühl überwiegend als krümelig oder trocken und der Geschmackseindruck oftmals als fremd bzw. brotuntypisch charakterisiert wurde. Daraus ergeben sich für die Zukunft weitere Ansatzpunkte, um auch in diesem wirtschaftlich interessanten Produktsegment, die Qualität weiter zu verbessern.

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Die Entwicklung eines Aufschlagverfahrens für glutenfreie Brote

Dana Elgeti, Lu Yu, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Delgeti@wzw.tum.de Tel. +49-8161-715327

Die steigende Nachfrage bezüglich glutenfreier Lebensmittel treibt die Forschung und die Lebensmittelindustrie an, die bisher häufig mangelhafte Qualität der Produkte zu verbessern. Mehrere Strategien können verfolgt werden um das fehlende viskoelastische Netzwerk und die damit einhergehende Gashaltefähigkeit in den Teigen zu kompensieren. Aktuelle Forschungsarbeiten beschäftigen sich hauptsächlich mit der Verbesserung der strukturellen Eigenschaften durch Austausch und/oder Variation von Inhaltsstoffen. Die Entwicklung eines neuartigen Herstellungsprozesses unter Anpassung der Prozessparameter an die Fließeigenschaften von glutenfreien Teigen bietet großes Potenzial zur Erhöhung der Produktqualität. Dabei sollten alle Parameter des traditionellen Verfahrens mit den Grundoperationen Dosieren, Mischen, Kneten, Aufarbeiten, Fermentieren und Erhitzen in Frage gestellt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde anstelle der üblichen Teigbereitung ein Aufschlagverfahren entwickelt um bereits vor einer Hefe-Fermentation einen maximalen Gaseintrag zu erzielen. Zunächst wurden in umfangreichen Vorversuchen Grenzen festgelegt und der Wassergehalt der auf Reis- und Maismehl basierenden Standardrezeptur wurde schrittweise von TA 180 auf TA 250 erhöht um ein Aufschlagen bei hohen Geschwindigkeiten zu ermöglichen. Um direkt nach dem Aufschlagen den Gaseintrag beurteilen zu können wurde ein Teil des Teiges einem Zentrifugationsschritt zur Entgasung (4500 x g, 20 min, 20 °C) unterzogen. Durch den Vergleich der Teigvolumina vor und nach dem Zentrifugieren konnte der Gasvolumenanteil bestimmt werden. Die Variation von Mixgeometrie, Dauer, Leistung und Füllhöhe ergab, dass durch eine Kombination von Schneebesen, 8 min, 420 rpm und 44 % Füllung in Relation 121 % mehr Gas eingetragen werden konnte, als durch den üblichen Knetprozess. Allerdings zeigten erste Backversuche, dass das eingetragene Luftvolumen nach Fermentation und Backen bisher nicht zu einer verbesserten Porung führte. In weiteren Versuchen mit Quinoa Weißmehl (ohne Kleie) anstelle von Reis- und Maismehl konnte zum einen deutlich mehr Luft (ca. + 144 % rel.) eingetragen werden und zum anderen schien die Gashaltefähigkeit der Teige verbessert zu sein, da ein höheres spezifisches Brotvolumen resultierte. Eine Anpassung der Prozessparameter an die Gegebenheiten der glutenfreien Struktur ist somit eine vielversprechende Strategie zur Verbesserung der Brotqualität. Somit kann zukünftig ein optimiertes Verfahren für glutenfreie Brote entwickelt werden, welches sich auf Bäckereien, die Industrie und Haushalte übertragen lässt um den Ansprüchen der entsprechenden Verbrauchergruppe gerecht zu werden.

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Charakterisierung glutenfreier Snackartikel: Teigrheologie und

Strukturanalyse

Volker Lammers, Prof. Dr. Erich J. Windhab ETH Zurich Institute of Food, Nutrition and Health, LF0 F 24.2 Schmelzbergstrasse 9 CH-8092 Zurich volker.lammers@hest.ethz.ch Tel. +41-44-6328536

Die Herstellung glutenfreier Snackartikel vergleichbarer Qualität zu Gluten beinhaltenden Produkten wird bislang nicht hinreichend gut beherrscht. Die Abwesenheit des Glutennetzwerkes führt zu einer reduzierten Dehnbarkeit und Gashaltefähigkeit der Teige. Diese Nachteile wirken sich auf die Struktur und Eigenschaften der gebackenen Snackartikel aus und äußern sich in einem geringen Backvolumen und einer erhöhten Bruchanfälligkeit. Die Charakterisierung der rheologischen Eigenschaften glutenfreier Teige dient dazu den Einfluss von Rezepturbestandteilen auf die Teigverarbeitung und die Backfähigkeit beschreiben zu können. Zur Bestimmung der Viskosität, Dehnbarkeit und Elastizität wurden als Messinstrumente ein Dehnrheometer, ein Hochdruckkapillarrheometer und ein Texture Analyzer verwendet. Als hilfreiches Werkzeug zur Charakterisierung der Snackstruktur und Porenmorphologie hat sich die Mikro-Computertomographie erwiesen. Parameter wie die Porengrößenverteilung, die Porosität und die Dichte dienen dazu Volumenveränderungen und Gashalteigenschaften zu untersuchen. Das Bruchverhalten der gebackenen Snacks als wichtiges Merkmal zur Beschreibung des Bisseindruckes wurde mittels Drei-Punkte-Bruchtest untersucht. Ziel ist es anhand von der Teigrheologie, der Snackmorphologie und der Bruchmechanik die Zusammenhänge zwischen Prozess, Struktur und Eigenschaften besser beschreiben zu können, um so die Herstellung glutenfreier Backwaren weiter optimieren zu können.

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Einfluss hefetypischer Glutathionmengen auf die Weizenteigbildung

Christoph Verheyen, Anna Albrecht, Jonathan Herrmann, Matthias Strobl, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Christoph.Verheyen@wzw.tum.de Tel. +49-8161-713653

Der Knetprozess ist ein wesentlicher Schritt bei der Herstellung von Backwaren. Nach dem Vermischen und Hydratisieren einzelner Zutaten findet die Entwicklung eines viskoelastischen Glutennetzwerks statt, welches bei Überschreitung einer gewissen Energiemenge wieder abgebaut wird. Eine herausragende Rolle bei der Vernetzung von Glutenproteinen spielen der räumliche Aufbau und die Anordnung einzelner Gluteninfraktionen, wobei die rheologischen Teigeigenschaften insbesondere durch deren Verknüpfung über Disulfidbrücken geprägt werden. Mehleigene, aber auch dem Teig zugesetzte Reduktionsmittel wie beispielsweise Glutathion (GSH) führen dagegen zu einer Spaltung der Polypeptidbindungen und einer damit einhergehenden Schwächung der Teigstruktur. Ziel der Forschungsarbeit war die Untersuchung des strukturschwächenden Effektes von Glutathion, welches während der Teigherstellung unwillkürlich aus abgestorbenen Hefezellen in das Mehl-Wasser-Gemisch diffundiert. Auf Basis vorausgegangener Untersuchungen an hefegelockerten Weizenteigen wurden die Auswirkungen verschiedener Handelsformen von Saccharomyces cerevisiae (Bäckerhefe) auf die Strukturkinetik im Z-Kneter untersucht. Weiterhin wurde eine photometrische Methode zur Bestimmung des freien GSH-Gehalts in Bäckerhefe adaptiert, um den Effekt hefetypischer Mengen des Reduktionsmittels auf die Ausbildung der Teigstruktur charakterisieren zu können. Mit einem Spektralphotometer wurde für verschiedene Trocken- und Frischhefen der Spezies S. cerevisiae der wasserlösliche und somit ins Teigmedium diffusionsfähige GSH-Gehalt analysiert. Nachfolgend wurden während eines zwanzigminütigen Knetprozesses in einem Z-Kneter der Einfluss verschiedener hefetypischer GSH-Mengen auf die Teigentwicklung, -stabilität und –erweichung bestimmt. Darüber hinaus wurden mittels Rheometer die viskoelastischen Eigenschaften der glutathionangereicherten Teige analysiert. Abschließend wurde der Effekt unterschiedlicher GSH-Gehalte auf die Gashalteeigenschaften im Rheofermentometer ermittelt. Es konnte nachgewiesen werden, dass insbesondere die für Trockenhefen ermittelten GSH-Gehalte zu einer signifikanten Verkürzung der Teigentwicklung von ca. 50 % führten (p<0,05). Darüber hinaus nahm die Teigstabilität ab, während die Teigerweichung mit zunehmender Glutathionmenge anstieg. Die fundamental rheologischen Untersuchungen mittels Rheometer zeigten ebenfalls, dass speziell die für Trockenhefen nachgewiesenen GSH-Gehalte zu einer signifikanten Erweichung der Teigmatrix führten. Dagegen konnte nachgewiesen werden, dass die Gashaltekapazität der Teige nur bei der höchsten in S.

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cerevisiae bestimmten Glutathionmenge signifikant abnahm (p<0.05). Die erzielten Ergebnisse deuten darauf hin, dass es in erster Linie bei der Verwendung von Trockenhefe zu einer Schwächung der Teigstruktur kommt. Dennoch zeigt es das große Forschungspotenzial einer nachhaltigen Steuerung des Herstellungsprozesses von S. cerevisiae, so dass durch gezielte Anreicherung gewünschter Metaboliten die Teigbereitung optimiert werden kann.

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Aufklärung von Adhäsionseigenschaften zwischen Teigen und

Werkstoffoberflächen

Teresa Maltry, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Teresa.Maltry@wzw.tum.de Tel. +49-8161-713264

Bei der Produktion von Backwaren entstehen oftmals durch an Werkstoffoberflächen (Transportbänder, Gärtücher, Teigteiler, Knetelemente) anhaftende Teigreste zusätzliche Kosten. Durch Adhäsionserscheinungen, die auf molekulare Haftkräfte zwischen dem viskosen System Teig und den Werkstoffoberflächen zurückzuführen sind, lösen sich Teiglinge häufig unzureichend von den Kontaktflächen. Als Resultat entstehen nicht nur unnötige Ruhezeiten der Maschinen durch aufwendige Reinigungs- und Wartungsarbeiten, sondern auch Produktionsausfälle durch verklebte Maschinenteile und somit eine erhöhte finanzielle Belastung für die Betriebe. Im Rahmen der Promotion soll die Klebrigkeit, mit der die Adhäsionserscheinungen häufig beschrieben werden, in chemischer und physikalischer Hinsicht grundlegend aufgeklärt werden. Es wird der Frage nachgegangen, „was den Teig überhaupt klebrig macht“ und welche Einflüsse dabei eine Rolle spielen. Zunächst wird das Klebeverhalten verschiedener Modell- und Werkstoffmaterialien (Textilien wie Mono- & Multifilamentgewebe, Kunststoffe und Edelstähle) zum Teig mittels am Lehrstuhl entwickelter Texturanalyse untersucht. Dabei wird die Kraft gemessen, die zum Ablösen der Materialien von einem Modellteig benötigt wird. Im Laufe der Promotion sollen die Grundlagen der Klebrigkeit genau analysiert und definiert werden. Des Weiteren wird der Einfluss der Oberflächenstruktur der Materialien auf die Klebrigkeit zum Teig untersucht. Dies geschieht u.a. durch indirekte Messung der Oberflächenenergie. Die freie Oberflächenenergie wird über die Messung der Kontaktwinkels unterschiedlich polarer Flüssigkeiten auf dem zu untersuchenden Material bestimmt. Ziel ist es einen Zusammenhang zwischen der Oberflächenenergie als Oberflächenstruktureigenschaft und der Klebrigkeit zu ermitteln, um später zielgerichtet definierte Oberflächen herstellen zu können. Ziel der weiteren Forschung ist darüber hinaus eine genaue Betrachtung der Benetzungseigenschaften der Werkstoffmaterialien sowie der anhaftenden Restbestandteile des Teiges an den Oberflächenstrukturen. Durch die Aufklärung der Haftkraftmechanismen kann sowohl ein störungsfreier Produktionsfluss ermöglicht als auch hygienische Aspekte, wie schimmeltypische Stockflecken, vermieden und damit die Langlebigkeit der Werkstoffe (v.a. Gärgutträger) verbessert werden. Die detaillierte Aufklärung der Zusammenhänge der Haftmechanismen zwischen den Kontaktpartnern (Teig und Werkstoffoberfläche) ermöglicht somit zukünftig die gezielte Auswahl von Materialien mit geringen Adhäsions- und Verkeimungseigenschaften und somit eine sicherere und hygienischere Produktion.

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Visualisierung der Mikrostruktur der Stärke-Protein-Matrix mittels CLSM:

Vom Modell zum Teig

Isabelle Bernklau, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Isabelle.Bernklau@wzw.tum.de Tel. +49-8161-712694

Die Erforschung der Mikrostruktur von Teigen ist ein wichtiger Bestandteil zur Aufklärung von Teig- und Broteigenschaften. Durch Erfassen der Mikrostruktur können Rückschlüsse auf die Teig-Rheologie und Brotqualität, wie Stabilität, Textur und Aussehen, gezogen werden. Zudem können die Interaktionen der verschiedenen Teigbestandteile und deren Struktur – Funktionsbeziehungen aufgeklärt werden. Durch dieses Wissen eröffnet sich die Möglichkeit, neue oder verbesserte Lebensmittel zu entwickeln, indem beispielsweise die Konzentrationen der einzelnen Bestandteile variiert werden. Ziel dabei ist eine bewusstes Einstellung von Qualitätsmerkmalen von Teigen und damit ebenfalls der Endprodukte, den Backwaren. Dafür ist eine exakte und reelle Visualisierung der Teig-Matrix erforderlich. Zur Veranschaulichung der Mikrostruktur eignet sich besonders gut die Konfokale Laser-Scanning Mikroskopie (CLSM), da sogar dreidimensionale Bilder erzeugt werden können. Das Prinzip der CLSM beruht auf einer Fluoreszenzmessung, weshalb zur Markierung der zu untersuchenden Bestandteile Fluoreszenzfarbstoffe benötigt werden. Ein Ziel der Forschungsarbeit ist unter anderem, das spezifische Anfärben von Stärke und Proteinen zu verbessern. Dazu werden verschiedene Färbetechniken und unterschiedliche Farbstoffe erprobt, wobei besonders auf kovalente und nicht-kovalente Farbstoffbindungen eingegangen wird. Außerdem soll aufgeklärt werden, ob und ab welcher Konzentration Farbstoffe Einfluss auf die Konformität der Mikrostruktur nehmen. Dazu werden vorerst Untersuchungen an der reinen Stärke-Protein-Matrix vorgenommen und das dadurch gewonnene Wissen auf das komplexe Medium Teig angewandt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist es, die Quantifizierbarkeit dieser Farbstoffeinflüsse weiter zu entwickeln, um eine objektive Auswertung der erzeugten CLSM Bilder zu erreichen. Mit diesen neu gewonnenen Erkenntnissen ist es möglich, den gesamten Herstellungsprozess exakt zu visualisieren. Beispielsweise können strukturelle Veränderungen bei der Scherung beobachtet und auf gewünschte Eigenschaften optimiert werden. Somit können verschiedene Herstellungsverfahren auf mikro-Ebene detailliert verglichen und für eine Vereinfachung des Prozesses auf makro-Ebene übertragen werden, um eine zielgerichtete Produktion zu erreichen.

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Neuigkeiten aus Weihenstephan

Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan mjekle@wzw.tum.de Tel. +49-8161-713669

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Kochsalzfreisetzung und -verteilung: Neue Wege zur Kochsalzreduktion in

Tiefkühlpizza

Eva Müller, Insa John, Prof. Dr. Peter Köhler, Katharina Konitzer Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie Lise-Meitner-Str. 34 85354 Freising Eva.Mueller@lrz.tu-muenchen.de Tel. +49-8161-9868430

Eine hohe Aufnahme von Kochsalz (Natriumchlorid) wird mit einer erhöhten Häufigkeit von Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie z. B. Schlaganfall in Verbindung gebracht. Da laut WHO1 zum einen mehr als zwei Drittel des gesamten Salzkonsums auf verarbeitete Lebensmittel zurückzuführen sind und zum anderen der Konsum an Fertigprodukten steigt, war es das Ziel der durchgeführten Studie, geeignete Methoden zur Verringerung des Natriumgehaltes von Tiefkühlpizzen zu entwickeln. Dies sollte zunächst in Pizzaböden erreicht werden. Zur Untersuchung der Natriumfreisetzung wurden eine kontinuierliche und zwei diskontinuierliche Methoden2 angewandt, außerdem wurden die verschiedenen Pizzaböden sensorisch bewertet. Zunächst wurde die Anwendbarkeit der bereits für Brot entwickelten Strategien2, 3 auf Pizzaböden untersucht, anschließend wurden auch neue Strategien getestet. Die Ergebnisse der sensorischen Untersuchungen zeigten, dass eine Natriumreduktion von 10 % ohne geschmackliche Einbußen in Pizzaböden möglich war. Durch einen partiellen Ersatz von Natriumchlorid durch Kaliumchlorid konnte der Kochsalzgehalt sogar um 30 % gesenkt werden. Die Substitution von herkömmlichem Speisesalz durch kommerzielle Kochsalz-Ersatzprodukte führte nicht zum Ziel. Bei der Verwendung von grobkörnigem Salz und nach Aufsprühen einer Salzlösung auf die Oberfläche des Produktes wurden die so erhaltenen

Pizzaböden im Vergleich zum Standardpizzaboden sensorisch als intensiver salzig bewertet. Die Natriumfreisetzungsversuche zeigten, dass sich Natrium aus diesen Böden schneller löste als aus den Kontrollböden und bestätigten die Ergebnisse der sensorischen Untersuchungen. Die beiden letztgenannten Strategien ermöglichten eine Verringerung des Natriumgehaltes um 25 %, ohne dass die Intensität des Salzgeschmacks verringert wurde. Das Ziel der Reduktion des Natriumgehaltes von Pizzaböden wurde damit erreicht. 1 WHO: www.euro.who.int/de/what-we-do/health-topics/disease-prevention/, 13.08.2013 2 Konitzer K, Pflaum T, Oliveira P, Arendt E, Koehler P, Hofmann T. J. Agric. Food Chem, 2013, 61, 10659–10669 3 Pflaum T, Konitzer K, Hofmann T, Koehler P. J. Agric. Food Chem, 2013, 61, 10649–10658

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Food Safety – Vision und Auftrag

Dr. Béatrice Conde-Petit, Bühler AG Bühler AG Corporate Technology CH-9240 Uzwil beatrice.conde-petit@buhlergroup.com Tel. +41-71-9552152

Die Neubeurteilung der biologischen Gefahren für die Sicherheit von pflanzlichen Lebensmitteln niederer Feuchte ist auf neue wissenschaftliche Erkenntnisse, auf gesellschaftliche Veränderungen bezüglich Konsumgewohnheiten zurückzuführen und auf die starke Zunahme des globalen Handels zurückzuführen. Die Zunahme von Convenience-Produkten stellt höhere Anforderungen an die Hygiene bei der Verarbeitung. Rohmaterialien wie Getreidemahlerzeugnisse müssen heute strengeren mikrobiologischen Anforderungen genügen, die nur durch eine Reihe von Massnahmen, von der Nacherntebehandlung über verschiedenen Massnahmen zur Reduktion der biologischen Kontamination zu erreichen sind. Eine weitere Herausforderung für die Lebensmittel verarbeitende Industrie und die Technologieanbieter sind die steigenden Anforderungen an die hygienische Ausgestaltung von Anlagen und Produktionsumgebungen, wobei die effektive und effiziente Reinigung an Bedeutung gewinnen. Als globaler Anbieter von Technologien entlang der Getreidewertschöpfungskette engagiert sich Bühler für die Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und Nachhaltigkeit. Die Eckpfeiler dieser Initiative sind Ausbildungsprogramme nach HACCP Grundsätzen und der Aufbau von Wissen, vor allem auf dem Gebiet der Reduktion von biologischen Gefahren von Mykotoxinen über Bakterien bis Insekten. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Weiterentwicklung des Portfolios mit Augenmerk auf hygienisches Design in Kombination mit Effizienzsteigerungen von Linien. Die Initiative setzt auf Partnerschaften und Kooperation mit Kunden, Forschungsinstitutionen und Organisationen rund um die Welt.

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Aerosole in der Bäckerei-Neuartige Wege zu Qualität, Energieeffizienz und

Haltbarkeit

Prof. Dr. Klaus Lösche ttz Bremerhaven - BILB / EIBT - Am Lunedeich 12 - 27572 Bremerhaven - Germany KLoesche@ttz-bremerhaven.de Tel. +49-471-80934200

Die Nutzung von Heißdampf für spezielle Proessschritte in der Bäckerei betrifft etablierte Verfahren wie Gären, Gärsteuern oder das Backen. Nicht immer trifft die Nutzung von Heißdampf die Notwendigkeiten, die für die Herstellung qualitativ hochwertiger und energetisch günstig zugänglicher Teig- und Backprodukte wünschenswert sind. Heißdampf in Räume von ca. 30 -35 °C eingebracht (vgl. Gärräume) führt notwendigerweise zu Kondensationsreaktionen und damit zu sehr großen Tröpfchen-Größen (ca. 150-200 μm) mit ausgeprägten Sedimentationseigenschaften. Dieses erklärt u.a. dementsprechend eintretende hygienische Probleme in entsprechend konzipierten Klimakammern oder Räumen (vgl. CCP bei herkömmlichen Gärräumen). Teiglinge für z. B. Weizenkleingebäcke (Semmel, Baguette etc.) charakterisieren sich einerseits und u.a. durch eine Wasseraktivität (aw-Wert) von ca. 0,96. Typische Umgebungsfeuchten, die während der Herstellung und Verarbeitung derartiger Teiglinge eintreten, liegen andererseits im Bereich von ca. 40-70 % rel. Luft-Feuchte z. B. unter Kühl- bzw. Gefrier-Bedingungen oder 80-85 % rel. Feuchte unter Gärbedingungen (Gärräume). Aus dieser Situation heraus ergeben sich als Folge von zu geringen Gleichgewichts-feuchten -namentlich z. B. unter Gärsteuerungs-Bedingungen- vielfach unerwünschte Desorptions-Prozesse bei Teiglingen, die u. a. zu einer Hautbildung auf deren Oberfläche führen. Diese traditionelle und durchaus typische Situation in Back-Betrieben führt zu einer Reihe nachteiliger, qualitativer und energetischer Veränderungen. Im Einzelnen muss unter derartigen Bedingungen ein Verlust der Wärmeleitfähigkeit bei Teiglingen hingenommen werden (z. B. längere Gärzeiten, längere Backzeiten), oder die Enzymaktivität auf der Teig-Oberfläche (Haut) wird als Folge des Wasserverlustes eingegrenzt (u. a. verminderte Bräunungsreaktionen, verminderte Aromaausbildung etc.) und es kommt darüber hinaus zu einer limitierten Aktivität von Mikroorganismen (Hefen, Milchsäurebakterien), was wiederum die Porosität einer späteren Kruste beeinträchtigt (u. a. minimierte Gasblasen-Expansion durch höhere Viskosität in einer desorbierten Oberfläche). In der Folge resultiert so eine rel. dünne, wenig poröse Kruste, die vergleichsweise schlechter bräunt (weniger Aroma und Geschmack) und außerdem weniger Glanz liefert, als Folge einer reduzierten thermischen Stärkehydrolyse. Dieses wiederum ist nur ein Grund für eine verminderte spröde Materialreaktion entsprechender Gebäcke (geringere Fensterung, verminderte Rösche). Der Einsatz von Wasser-Aerosolen (i. d. R. durch Ultraschall-Generatoren erzeugt) mit Tröpfchengrößen von ca. 5-10 um anstelle der Nutzung von Wasserdampf (i. d. R. durch

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Elektrodampferzeuger erzeugt) etwa im Bereich von Gärsteuerungsverfahren (z. B. Gärverzögerung, Gärunterbrechung), führt erstmals dazu, dass über alle typischen Prozessschritte wie Kühlen, Gefrieren, Auftauen und Gären, Umgebungsfeuchten realisiert werden können, die derjenigen von Teiglingen entsprechen (z. B. 96 % rel. Luft- Feuchte ist äquivalent zu einem Teig aw-Wert von 0,96). Unter diesen Bedingungen treten die o.g. nachteiligen Effekte nicht ein, da nunmehr entsprechend hohe Gleichgewichtsfeuchten im Verlauf eines Prozesses eingehalten werden können, die keine Desorptionen verursachen. Entsprechend qualitativ hochwertige Backwaren (Premiumqualität) werden so zugänglich bei vergleichsweise energetisch günstigeren Konditionen (ca. 30 % verminderter Energiebedarf (kWh) unter Bedingungen eines Gärunterbrechungs-Zyklus von ca. 20 h). Eine Gärverzögerung unter Nutzung der Aerosol-Technologie, generiert z.B. vergleichsweise porösere Krustenstrukturen, die nach einem Backprozess durch Vakuum-Kühlung vermehrt in den Glaszustand und damit zu einer erheblich verlängerten Rösche geführt werden können (vermehrt generierter Glaszustand führt zu einer Rösche von z. B. 12-14 h bei Semmeln). Der Einsatz Ultraschall-erzeugter Aerosole verzichtet auf energetisch aufwändige Verdampfungsvorgänge, und kann gleichermaßen ausreichend hohe rel. Luftfeuchtigkeit erzeugen, die mittlerweile zu etablierten und auch neuartigen Anwendungen im Backbetrieb geführt haben und weiter führen können (Handwerk wie Industrie). In diesem Zusammenhang sind nicht nur Gärsteuerungsverfahren angesprochen, nicht nur Gärverfahren als solche, sondern viele weitere Prozesse können spezifisch optimiert werden und werden im Vortrag kurz vorgestellt. Im Einzelnen betrifft dieses die sog. „adiabatische Kühlung“ von Schnittbrot, die vergleichsweise zu verbesserten Qualitäten, vor allem zu verlängerten physikalischen und mikrobiellen Haltbarkeiten finaler Gebäcke führt. Die Vermeidung des Abplatzens der Kruste bei teilgebackenen und gefrorenen Backwaren kann vollständig dann vermieden werden, wenn vor dem Schockgefrierens eine Form der adiabatischen Kühlung unter Nutzung von Aerosolen der Backwaren spezifisch durchgeführt wird. Neben diesen o.g. Verfahren wird u.a. das optimierte Auftauen von TK-Lebensmitteln durch Nutzung von Aerosolen angesprochen und weitere Anwendungen diskutiert. Der Vortrag führt u.a. in klimatechnische Problemstellungen im Backbetrieb ein und zeigt

neuartige praktische Wege zu verbesserten Lösungen für Qualität und Energieeffizienz auf.

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Fortschritte bei der Teigcharakterisierung mittels Mikroknetens

Stefan Tietze, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Stefan.Tietze@wzw.tum.de Tel. +49-8161-715271

Für die Herstellung von Weizenteig ist die Einleitung von mechanischer Energie notwendig, um das für Weizen einzigartige viskoelastische Glutennetzwerk entstehen zu lassen. Es zeichnet sich durch seine Gashaltefähigkeit aus, sodass gelockerte Teige möglich sind. Im Vorfeld konnte gezeigt werden, dass durch kontinuierliches Einwirken von Scherkräften als Quelle der mechanischen Energie die Glutenentwicklung und somit die Teigherstellung möglich ist. Hierzu wurde Teig in einem handelsüblichen Rheometer hergestellt, wodurch sich der Vorteil ergibt, die entstehenden Teige ohne externe Herstellung simultan zu vermessen. Aus den Rheometer-Ergebnissen ergab sich die Möglichkeit einer einfachen und schnellen Analyse der Mehl- und Teigeigenschaften. Um die Genauigkeit der Teigcharakterisierung und somit die Vorhersagekraft auf die Backqualität zu erhöhen, wurde nun statt kontinuierlichem Scheren oszillierendes Scheren angewandt. Durch vorangegangene Messungen konnte gezeigt werden, dass die Herstellung von Weizenteig im Rheometer und damit allein durch den Eintrag von Energie in Form von Scherung möglich ist. Verdeutlicht wurde dies u.a. durch die Auswertung von Mikrostruktur-Aufnahmen. In den nun durchgeführten Versuchen wurden verschiedene oszillierende Scherknetverfahren und deren Vorhersagekraft auf Teigeigenschaften erprobt. Hierzu wurden kontinuierliche und diskontinuierliche Oszillationstests durchgeführt. Zu verschiedenen Zeitpunkten während des Knetens im Rheometer wurden rheologische Tests wie Frequenzsweep, Stresstest und Quetschabziehtest durchgeführt. Parallel wurden Teige konventionell hergestellt und hinsichtlich ihrer Klebrigkeit, ihrer Dehnbarkeit, ihrem Garvermögen (Rheofermentometer) und ihren Backeigenschaften evaluiert. Die Teigkennzahlen der herkömmlichen Tests dienten zur Korrelation der im Rheometer hergestellten Teige. Die Versuche zeigen, dass die rheologischen Werte wie G*, G‘ oder G‘‘ (Festigkeit, Elastizität, Viskosität) der entstandenen teigähnlichen Matrix mit voranschreitender Knetzeit zunehmen, um ab einem bestimmten Punkt wieder abzufallen. Die Entwicklung der rheologischen Eigenschaften geht mit den Teigentwicklungszeiten im Rheometer einher. Durch die Analyse von Relaxationsspektren, die entweder direkt aus den Daten des eigentlichen Knetvorgangs oder aus eingeschobenen Tests erstellt werden konnten, ist zu erkennen, dass Übereinstimmungen mit herkömmlichen Teig- und Backwarenkennzahlen bestehen. Mit einer Standardkegelgeometrie eines Rheometers ist es möglich, zum einen Weizenteig herzustellen als auch ihn simultan zu vermessen. Zur Beurteilung von Mehl bzw. Teig stellt dies u. U. eine Alternative zu bisher angewandten Methoden dar. Auf die Herstellung eines Teiges im herkömmlichen Kneter könnte hier verzichtet werden. Zudem stellt dies eine

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Analyse dar, die auf weitere Gerätschaften verzichten könnte, da Herstellen und Vermessen von Teig in einem Schritt und einem Gerät geschehen; die Probenahme von anderen Geräten entfällt. Um Eigenschaften von Backwaren mit Bestimmtheit vorhersagen zu können, sind weitere Versuche nötig, die verschiedene Mehlsorten einschließen. Weiterhin sind Optimierungen an der Rheometer-Knetmethode als auch der Knetgeometrie denkbar, um das Potential der Methode zur Vorhersage von Teig- und/oder Backwareneigenschaften zu erhöhen.

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Einfluss thermischer und mechanischer Belastung auf die Struktur und

Funktion von Weizenbestandteilen

Linda Brütsch, Prof. Dr. Erich Windhab ETH Zürich Institute of Food, Nutrition and Health IFNH Laboratory of Food Process Engineering LMVT, LFV E20 Schmelzbergstr. 7 CH-8092 Zurich linda.bruetsch@hest.ethz.ch Tel. +41-44-6329429

Weizen spielt bei der weltweiten Ernährung der Bevölkerung eine wichtige Rolle. Dies ist vorwiegend den spezifischen Eigenschaften des Weizenmehls zuzuschreiben, durch welche sich eine Vielzahl von schmackhaften und sättigenden Lebensmitteln herstellen lassen. Weizen ist zudem die einzige Getreidesorte, welche ein Gluten-Netzwerk formen kann. Zur Produktion der Weizenprodukte sind die Struktur und Funktion der Weizenbestandteile von entscheidendem Wert, da sie die Form und Stabilität des Teiges, sowie die des Endproduktes durch ihre Interaktionen definieren. Für eine ständige Verbesserung bestehender Produkte und die Entwicklung neuer Produkte ist eine genaue Charakterisierung der Protein- und Stärkefraktion unabdingbar. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, den Einfluss thermischer und mechanischer Belastung während des Verarbeitungsprozesses auf die Struktur und Funktion des Weizenmehles, zu analysieren.

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Mehlqualitäten im 21. Jahrhundert: Welche Aussage bietet die Fallzahl?

Stefanie Hackenberg, Dr. Mario Jekle, Prof. Dr. Thomas Becker Technische Universität München Lehrstuhl für Brau- und Getränketechnologie Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik 85350 Freising-Weihenstephan Stefanie.Hackenberg@wzw.tum.de Tel. +49-8161-712694

Deutschland ist weltweit bekannt für sein umfangreiches Angebot an Brot- und Backwaren. Verwendet wird hierfür insbesondere das Weizenmehl, was sich auf Grund seiner guten Backfähigkeit bestens für die Brotherstellung eignet. Innerhalb und zwischen den Weizensorten ist jedoch bedingt durch unterschiedliche genetische Eigenschaften, Witterungs-, Boden- sowie durch verarbeitungstechnologische Einflüsse mit Qualitätsschwankungen zu rechnen. Um die Backeignung von Weizensorten einschätzen zu können, ist die Getreide- und Mehlanalytik ein wichtiger Bestandteil zur Einstufung des Weizens in entsprechende Qualitätsklassen. Die Einteilung erfolgt nach der Mahl- und Backfähigkeit des Weizens sowie durch weitere schnelle indirekte Qualitätskennzahlen, zu denen auch die Fallzahlmethode gehört. Mit der Fallzahlmethode nach Hagbert Perten (1964), international standardisiert nach ICC Nr. 107, AACC Nr. 56-81B und ISO/DIS 3093, lässt sich der Zusammenhang zwischen den Verkleisterungseigenschaften der Stärke und der Aktivität der stärkeabbauenden α-Amylase in Mehl und Schrot beurteilen. Die Amylase bewirkt dabei, dass die Viskosität der verkleisterten Stärke schnell abnimmt und die Stärke zu wasserlöslichen Dextrinen hydrolysiert wird. Die Fallzahl ist somit die Zeit in Sekunden, inbegriffen 60 s Rührzeit, die ein Viskosimeterstab benötigt, um durch einen Stärkekleister aus erhitztem Mehl und Wasser hindurch zu sinken. Als optimal galten bislang bei Weizenmehlen der Type 550 Fallzahlen im Bereich von 220 bis 300 s. So besaßen Weizenbrote die aus Mehl mit einer Fallzahl von 250 s hergestellt wurden meist eine ansehnliche Form, eine gute Bräunung und ein gutes Volumen. Seit einigen Jahren ist jedoch kein eindeutiger Zusammenhang mehr zwischen der Fallzahl und dem Backverhalten zu erkennen. Besonders im Jahr 2010 konnten auf Grund der Witterungsbedingungen nur sehr niedrige Fallzahlen erreicht werden und trotzdem konnten mit diesen Mehlen sehr gute Backqualitäten erzielt werden. In diesem Zusammenhang hat u.a. die Stärkebeschaffenheit einen großen Einfluss auf die Enzymumsetzung und somit auf die Fallzahl. Ziel der Arbeit war es, den Einfluss der Stärkebeschaffenheit auf die Fallzahl zu untersuchen. Im Fokus stand hier zunächst die Stärkebeschädigung. Hierzu wurden mit der Kugelmühle verschiedene Beschädigungsgrade (4.4 % bis 8.8 %) bei Weizenmehl, Waffelmehl und Weizenstärke erzeugt, mittels der Sdmatic von Chopin vermessen und anschließend mit der Fallzahl korreliert. Der Beschädigungsgrad der Weizenstärke korrelierte dabei mit einem R2

von 0.45 nur schwach mit der Fallzahl und zeigte somit keinen starken linearen Zusammenhang. Weizenmehl und Waffelmehl zeigten mit einem R2 von 0.73 bzw. 0.76 einen moderaten linearen Einfluss auf die Fallzahl. Mit dem Ceralpha Kit von Megazyme, einer direkten enzymatischen Methode zur Bestimmung der Enzymaktivität, konnte in keiner der Proben eine α-Amylaseaktivität detektiert werden. Um darzustellen, welchen Einfluss die α-Amylaseaktivität in Abhängigkeit des Stärkebeschädigungsgrades auf die Fallzahl hat, wurde

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zu den verschiedenen Beschädigungsgraden der Weizenstärke eine definierte α-Amylaseaktivität zugegeben und anschließend die Fallzahl bestimmt. Die Werte der Stärkefallzahlen sinken unter der konstanten Enzymzugabe von 0.05 FAU (fungale α-Amylase Units) mit zunehmender Beschädigung. Es konnte mit der externen Enzymzugabe zudem eine gute Korrelation zwischen der Fallzahl und dem Stärkebeschädigungsgrad bei Weizenstärke erreicht werden. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass je höher die α-Amylaseaktivität der Probe ist, desto besser korreliert die Fallzahl mit dem Stärkebeschädigungsgrad. Aus den Ergebnissen wird deutlich, dass die Stärkebeschaffenheit und -modifikation einen großen Einfluss auf die Fallzahlmethode und somit auf die Enzymumsetzbarkeit hat. Daher muss die Bewertung der Fallzahl im Kontext mit weiteren Kennzahlen wie u.a. der Stärkebeschaffenheit neu evaluiert werden.

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Lipase-induzierte Veränderung der Lipidzusammensetzung in Weizenteigen

Monika Schaffarczyk, Prof. Dr. Peter Köhler, Henrik Østdal Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie Leibniz Institut Lise-Meitner-Straße 34 85354 Freising Monika.Schaffarczyk@lrz.tu-muenchen.de Tel. +49-8161-9868431

Emulgatoren sind als Zusatzstoffe bei der Backwarenherstellung weit verbreitet, um die Backeigenschaften von Weizenmehlen zu verbessern. Aus verschiedenen Gründen werden Emulgatoren jedoch mehr und mehr durch Lipasen ersetzt. Diese hydrolysieren die mehleigenen Lipide zum Teil und erhöhen dadurch den Anteil polarer Lipide im Teig, wodurch die mehleigenen Lipide als „endogene“ Emulgatoren wirken und somit die Teig- und Backeigenschaften verbessern. Über die Spezifität der derzeit im Backgewerbe verwendeten Lipasepräparate hinsichtlich der Hydrolyse der verschiedenen in Weizenmehl vorliegenden Lipidklassen liegen jedoch nur wenige Informationen vor. Solche Informationen sind aber zum Verständnis der Wirkung von Lipasen und die Optimierung ihres Einsatzes unerlässlich. Daher war das Ziel dieser Arbeit, die Lipidzusammensetzung von Weizenmehl sowie Weizenteig vor und nach einer Behandlung mit Lipasen quantitativ mittels HPLC-ELSD zu analysieren, wobei zwei Extraktionsmittel zur Isolierung von Lipiden verglichen werden sollten. Des Weiteren sollte die Backaktivität von Lipase behandelten Lipidmischungen und Lipidfraktionen mittels Rekombinationsbackversuchen im Mikromaßstab untersucht werden. Zur Identifizierung der in Weizen enthaltenen Lipidklassen wurden diese als Referenzsubstanzen aus Weizenlipid isoliert. Mit Hilfe der Referenzsubstanzen wurde eine Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Methode mit Lichtstreuungsdetektion (HPLC-ELSD) zur Quantifizierung von 26 Lipidklassen in einem HPLC-Lauf optimiert. 1 Teiglipide wurden aus gefriergetrockneten, mit Lipasen behandelten Teigen extrahiert und die enthaltenen Lipidklassen mittels interner Kalibrierung mit Cholesterin quantifiziert. Die Backaktivität von Lipidimischungen wurde mit Hilfe eines Mikrobackversuches (10 g Mehl) bestimmt, wobei mit 2-Propanol bei 20 °C entfettetes Mehl als Basis verwendet und mit wassergesättigtem n-Butanol extrahierte Teiglipide zugesetzt wurden. Die Ergebnisse der Quantifizierung der in Weizenmehl und Weizenteig enthaltenen Lipide zeigten deutlich, dass wassergesättigtes n-Butanol (WSB; 20 °C) im Vergleich zu 2-Propanol (75 °C) das bevorzugte Extraktionsmittel zur Lipidisolierung war. Es wurde deutlich, dass nach Zusatz von Lipasen vor allem einzelne Lipidklassen partiell hydrolysiert worden waren. Mit ansteigender Menge an Lipase wurde eine verstärkte Hydrolyse von Triglyceriden, Digalactosyldiacylglyceriden, N-Acylphosphatidylethanolaminen und Monogalactosyldiacyl-glyceriden festgestellt. Entsprechend nahmen die Gehalte der Hydrolyseprodukte freie Fettsäuren, Monogalactosylmonoacylglyceride N-Acyllysophosphatidylethanolamin und Digalalctosylmonoacylglyceride zu. Bei den Mikrobackversuchen war zur Erhaltung der Funktionalität nach dem Entfetten die Wahl des geeigneten Extraktionsmittels und der Extraktionstemperatur von großer Bedeutung. Mit 2-Propanol bei 20 °C entfettetes Mehl

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lieferte nach Zusatz isolierter Teiglipide (WSB; 20 °C) vergleichbare Ergebnisse zum unbehandelten Kontrollmehl. Wurde mit WSB (20 °C) und 2-Propanol (75 °C) entfettetes Mehl als Basis verwendet, so verschlechterten sich nach der Rekombination die funktionellen Eigenschaften. In abschließenden Arbeiten wird mit Hilfe des etablierten Backtests die Backaktivität von mit Lipase behandelten Lipidfraktionen untersucht 1 Graeve M, Janssen D (2009) J Chromatogr B, 877: 1815-1819

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Abbau von Gluten bei der Bierherstellung mit proteolytisch aktivem

Malzextrakt

Verena Knorr, Dr. Herbert Wieser, Prof. Dr. Peter Köhler Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie Lise-Meitner-Str. 34 85354 Freising Verena.Knorr@lrz.tu-muenchen.de Tel. +49-8161-712926

Ziel der durchgeführten Arbeiten war die Herstellung eines untergärigen Bieres nach dem Vorläufigen Biergesetz auf der Basis von Gerstenmalz, das von Zöliakiekranken vertragen wird und den Vorgaben der EU-Verordnung 41/2009 für glutenfreie Lebensmittel entspricht. Dies sollte durch Behandlung mit peptidasenaktiven Malzpräparaten erreicht werden. Das glutenfreie Bier sollte in Qualitätsmerkmalen wie Schaumstabilität und Geschmack einem herkömmlichen Bier entsprechen. Zunächst wurden mit Hilfe der Response Surface Methodology (RSM) die Keimungsbedingungen (Dauer, Temperatur und Keimgutfeuchte) bei Gerste so variiert, dass Malze mit möglichst hoher Peptidasenaktivität und guten brautechnischen Eigenschaften entstanden. Die glutenspezifische Peptidasenaktivität wurde mittels RP-HPLC ermittelt, indem wässrige Extrakte der Malze mit zwei zöliakieaktiven Substratpeptiden (PQPQLPYPQPQLPY; P1 aus α-Gliadin und SQQQFPQPQQPFPQQP; P2 aus γ-Hordein) inkubiert wurden und der Abbau quantifiziert wurde. Zusätzlich wurde der Einfluss des Darrens auf die Enzymaktivität und die Auswirkungen der Temperatur auf den wässrigen Extrakt untersucht. Anschließend wurde durch Aufkonzentrierung bei 50 °C unter vermindertem Druck ein enzymaktiver Malzextrakt hergestellt. Dieser wurde zur Verminderung des Glutengehalts von Würze eingesetzt, wobei der Einfluss von pH-Wert, Inkubationszeit, Temperatur und Konzentrierungsgrad des Extrakts untersucht wurden. Die Ergebnisse der RSM zeigten, dass die malzeigenen Enzyme in der Lage waren, zöliakieauslösende Peptide abzubauen, wobei zum Teil Fragmente mit einer Länge von weniger als neun Aminosäuren entstanden. Die Enzymaktivität des Malzes war im Vergleich zum Rohmaterial deutlich gesteigert und konnte durch Veränderung der Keimungsbedingungen optimiert werden. Die malzeigenen Peptidaseaktivitäten wurden durch die hohen Temperaturen von bis zu 80 °C während des Darrens nur minimal verringert. In wässriger Lösung wurden Temperaturen von bis zu 50 °C ohne Aktivitätsverlust toleriert. Der hergestellte konzentrierte Malzextrakt wies im Vergleich zum Rohextrakt eine höhere Aktivität auf, wobei die Aktivität durch ein erhöhtes Schüttungsverhältnis nochmals gesteigert werden konnte. Gleichzeitig mit der Peptidasenaktivität stieg bei der Aufkonzentrierung auch der Glutengehalt der Extrakte an. Nach Zusatz des Malzextraktes zu Würze wurde bei hoher Temperatur und hohem pH-Wert mehr Gluten abgebaut als in der Kälte, allerdings waren die Enzyme bei niedrigeren Temperaturen länger aktiv. Der Glutengehalt von Würze sank bei der Inkubation mit 10 % Malzextrakt (Schüttungsverhältnis 1:2,5; 38 % Brix) bei 50 °C nach 24 Stunden unter den Höchstwert von 20 mg Gluten/kg für glutenfreie Lebensmittel und nach 36 Stunden unter die Bestimmungsgrenze der verwendeten ELISA Methode. In abschließenden

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Arbeiten wird die Methode in den Großmaßstab übertragen und der Glutengehalt sowie einschlägige Qualitätsparameter des erhaltenen Bieres bestimmt. Das IGF-Vorhaben AiF 16971N der Forschungsvereinigung Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI), Godesberger Allee 142-148, 53175 Bonn, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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Das Weihenstephaner Institut für Getreideforschung (WIG)

Motivation und Leitideen

- Initiierung und Durchführung von Forschungsprojekten

- Multiplikation und Hebel von eingesetzten Industrieressourcen durch öffentliche

Forschungsförderung

- Kooperation von getreidewissenschaftlichen Forschergruppen

- Ideenbörse für zukunftsorientierte Fragestellungen in der Getreidewissenschaft

- Sichtbarmachung der Getreidewissenschaft

- Identitätsstiftende Institution und Ansprechpartner in getreidewissenschaftlichen

Themenfeldern, u. a. durch Branchentreffen an jährlichen Tagungen

- Kooperationsplattform und Wissens-bzw. Technologietransferzentrum für

getreidewissenschaftliche Innovationen

- Nachwuchsförderung und Auszeichnung besonderer Leistungen

Mehrwert für Mitglieder

- Innovative Forschungsansätze, sowohl auf technologischer und analytischer als auch

auf anwendungsorientierter Basis

- Selbstkostenpreis für Auftragsanalytik und Tagungen

- Fachkundige Ansprechpartner und Problemlöser für industrielle Partner und

institutionelle Fördermitglieder

- Lösungen für industrielle Problemstellungen, Umsetzung wissenschaftlicher

Erkenntnisse in die Praxis

- Jährliche Tagungen

- Aktive Forschungsgestaltung durch die Industrie

- Vergabe eines Zertifikats an Forschungsförderer

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