Third party funded individual grant
Start date : 01.02.2019
End date : 31.01.2021
Extension date: 30.09.2021
Bei der Fertigung von Backwaren aus nicht
oder nur unzureichend gesäuerten Roggenteigen lassen sich in der Praxis
vielfach unerwünschte Phänomene in der Backfähigkeit beobachten, die im
Vergleich zu reinen Weizen-mehlteigen zu einer geringeren Elastizität
des Teiges und zu einem geringeren Blasenbindungsvermögen führen. Dies
äußert sich später im Endprodukt durch eine nicht elastische Krume, eine
inhomogene Blasenvertei-lung im Brotlaib und eine ungenügende
Schnittfähigkeit. Als eine der Ursachen wird eine störende Wirkung auf
die Netzwerkbildung von Kleberproteinen durch den hohen Gehalt an
Pentosanen bzw. Arabinoxylanen („Schleimstoffe“) im Roggen genannt.
Besonders die wasserunlösliche Fraktion der Pentosane unterbindet eine
Vernetzung der Kleberproteine durch eine räumliche Umlagerung derselben
und durch den Entzug von Wasser, das zur Quellung der Kleberstruktur
benötigt wird. Um diese Hemmung zu minimieren, werden in der Praxis
durch Zugabe von Endolasen und Xylanasen jene Pentosane wasserlöslich
gemacht, wodurch ebenfalls wieder mehr Wasser von den Pentosanen
freigegeben wird. Allerdings müssen bei diesem Verfahren Reaktionszeit
und Enzymkonzentration an den Teig angepasst werden, da die Menge an
Lignin und Ferulasäure, die als Brückenbildner zwischen unlöslichen
Arabinoxylanen und Zellwand fungieren, die Enzyme räumlich von den
Erstgenannten fernhalten. Im Gegenzug muss eine zu lange Einwirkzeit
vermieden werden, da sie sonst ein Zerfließen des Teigs nach sich zieht.
Alternativ versuchen Backbetriebe, über die Vernetzung der Stärke
die fehlende Kleberwirkung zu kompensie-ren. Dies verlangt jedoch auch
eine Ansäuerung des Teiges, um die Stärke vor einem enzymatischen Abbau
durch die roggeneigenen Amylasen zu schützen und ihre Wasserbindung
aufrecht zu erhalten. Beide Vorgehensweisen verlangen besondere
Führungsbedingungen (Temperatur, pH, Zeit, Zugussmenge) und speziell bei
Enzymen einen Verzicht auf Qualitätssiegel, wie Bio oder Demeter. Eine
Alternative zur enzymatischen Behandlung von Teigen verspricht die
Anwendung von Hochleistungsul-traschall. Je nach Wahl der Frequenz hat
Ultraschall unterschiedliche Auswirkungen in einem viskoelastischen
Körper. Bei niedrigen Frequenzen werden vermehrt kleine Kavitationen
erzeugt, die durch Implosionen umgebende Partikel zerstören und in
wässrigen Lösungen freie Radikale erzeugen können. Bei hohen Frequenzen
werden hingegen Stoffströme geschaffen, die eine unterstützende Wirkung
für enzymatische Reaktionen besitzen. Zwischen beiden Frequenzbereichen
werden zusätzlich Resonanzverhaltensweisen von Partikeln und Blasen
beobachtet, die in direkter Beziehung zwischen ihrer Größe und der
Wellenschwingung stehen. Eine systematische Untersuchung einer
derartigen Teigbehandlung wurde bislang noch nicht durchgeführt.
Ziel
des Forschungsvorhabens ist es, mittels einer Ultraschallbehandlung von
Roggenteigen die Wasserauf-nahme und Quellung der Stärke und der
Proteine zu verbessern und dadurch die Teigstruktur ohne Enzymadditive
zu stärken. Hierdurch sollen auftretende Backfehler durch eine
unzureichende oder fehlende Säuerung bei unterschiedlichen
Roggenmehlanteilen im Teig kompensiert werden.
Bei der Fertigung von Backwaren aus nicht oder nur unzureichend gesäuerten Roggenteigen lassen sich in der Praxis vielfach unerwünschte Phänomene in der Backfähigkeit beobachten, die im Vergleich zu reinen Weizen-mehlteigen zu einer geringeren Elastizität des Teiges und zu einem geringeren Blasenbindungsvermögen führen. Dies äußert sich später im Endprodukt durch eine nicht elastische Krume, eine inhomogene Blasenvertei-lung im Brotlaib und eine ungenügende Schnittfähigkeit. Als eine der Ursachen wird eine störende Wirkung auf die Netzwerkbildung von Kleberproteinen durch den hohen Gehalt an Pentosanen bzw. Arabinoxylanen („Schleimstoffe“) im Roggen genannt. Besonders die wasserunlösliche Fraktion der Pentosane unterbindet eine Vernetzung der Kleberproteine durch eine räumliche Umlagerung derselben und durch den Entzug von Wasser, das zur Quellung der Kleberstruktur benötigt wird. Um diese Hemmung zu minimieren, werden in der Praxis durch Zugabe von Endolasen und Xylanasen jene Pentosane wasserlöslich gemacht, wodurch ebenfalls wieder mehr Wasser von den Pentosanen freigegeben wird. Allerdings müssen bei diesem Verfahren Reaktionszeit und Enzymkonzentration an den Teig angepasst werden, da die Menge an Lignin und Ferulasäure, die als Brückenbildner zwischen unlöslichen Arabinoxylanen und Zellwand fungieren, die Enzyme räumlich von den Erstgenannten fernhalten. Im Gegenzug muss eine zu lange Einwirkzeit vermieden werden, da sie sonst ein Zerfließen des Teigs nach sich zieht.
Alternativ versuchen Backbetriebe, über die Vernetzung der Stärke die fehlende Kleberwirkung zu kompensie-ren. Dies verlangt jedoch auch eine Ansäuerung des Teiges, um die Stärke vor einem enzymatischen Abbau durch die roggeneigenen Amylasen zu schützen und ihre Wasserbindung aufrecht zu erhalten. Beide Vorgehensweisen verlangen besondere Führungsbedingungen (Temperatur, pH, Zeit, Zugussmenge) und speziell bei Enzymen einen Verzicht auf Qualitätssiegel, wie Bio oder Demeter. Eine Alternative zur enzymatischen Behandlung von Teigen verspricht die Anwendung von Hochleistungsul-traschall. Je nach Wahl der Frequenz hat Ultraschall unterschiedliche Auswirkungen in einem viskoelastischen Körper. Bei niedrigen Frequenzen werden vermehrt kleine Kavitationen erzeugt, die durch Implosionen umgebende Partikel zerstören und in wässrigen Lösungen freie Radikale erzeugen können. Bei hohen Frequenzen werden hingegen Stoffströme geschaffen, die eine unterstützende Wirkung für enzymatische Reaktionen besitzen. Zwischen beiden Frequenzbereichen werden zusätzlich Resonanzverhaltensweisen von Partikeln und Blasen beobachtet, die in direkter Beziehung zwischen ihrer Größe und der Wellenschwingung stehen. Eine systematische Untersuchung einer derartigen Teigbehandlung wurde bislang noch nicht durchgeführt.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, mittels einer Ultraschallbehandlung von Roggenteigen die Wasserauf-nahme und Quellung der Stärke und der Proteine zu verbessern und dadurch die Teigstruktur ohne Enzymadditive zu stärken. Hierdurch sollen auftretende Backfehler durch eine unzureichende oder fehlende Säuerung bei unterschiedlichen Roggenmehlanteilen im Teig kompensiert werden.