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Enzymatische Modifikation der Arabinoxylan- und Proteinfraktion zur Aufklärung und Optimierung der Strukturbildungseigenschaften von Roggenteigen
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 17315 N
Laufzeit: 01.01.2011
- 31.12.2014
Fördersumme: 456.300 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Roggenbrote genießen beim Konsumenten aufgrund des im Vergleich zum Weizen höheren Gehaltes an Ballaststoffen und des ernährungsphysiologisch höherwertigen Proteins (höhere Gehalte an Lysin und Arginin) einen hohen Stellenwert. Jedoch weist die Herstellung von Roggenbrot im Vergleich zu Weizenbrot Besonderheiten auf, da Roggenteige im Gegensatz zu Weizenteigen keinen zusammenhängenden Kleber ausbilden und daher eine verringerte Viskoelastizität aufweisen. Eine weiteres Merkmal von Roggenteigen ist der hohe Anteil an Pentosanen, die insbesondere bei sauren pH-Werten das 5-20fache ihres Eigengewichtes an Wasser binden können, wodurch sie die Teigviskosität erhöhen und zum Backverhalten von Roggengebäcken beitragen. Pentosane gehören zu den Hemicellulosen und bestehen aus den beiden Polysacchariden Arabinoxylan (AX) und Arabinogalactan. AX machen mit etwa 70 % den Großteil der Pentosane aus (30 % Arabinogalactan). Der AX-Gehalt von Roggen beträgt ca. 8-12 %, im Weizen nur etwa 5-6 %. Neben den geschilderten Wirkungen der AX auf das Backverhalten von Roggenmehl beeinflussen insbesondere die wasserunlöslichen AX (75 %) das Gashaltevermögen der Teige und somit das Endproduktvolumen nachteilig. Zudem führt die starke Wasserbindung der AX zu einer feucht-schmierigen Teigoberfläche sowie zu über-wiegend plastischen, schwierig zu verarbeitenden Teigen. Dem könnte die Ausbildung einer kontinuierlichen, kleberähnlichen Proteinphase entgegenwirken, was bei nativen Roggenmehlen im Gegensatz zu rekonstituierten Roggenmehlen ohne Pentosane) jedoch nicht stattfindet. Zwei Gründe sind für die nicht ausreichende Ausbildung eines kleberartigen Proteinnetzwerkes bei Roggen verantwortlich: (1) Die im Vergleich zu Weizen unterschiedliche Protein- bzw. Disulfidstruktur und (2) der im Vergleich zu Weizen deutlich höhere Gehalt an AX. Erstere führt zu einer schlechten Vernetzung der Roggenproteine und letzterer stört deren Aggregation von Proteinstrukturen durch die Ausbildung schleimartiger Schichten um die Mehlpartikeln beim Anteigen. Damit wird die Ausbildung einer stabilen und dennoch gut gelockerten Krume bei Roggenbrot verhindert. Hieraus kann daher abgeleitet werden, dass eine gezielte partielle Hydrolyse der Roggen-AX mit geeigneten Enzymen die Schleimschichten beseitigen und damit die Aggregation der Roggenproteine ermöglichen würde. Ein gezielter Abbau würde Rest-AX-Gehalte von ca. 3 % anstreben, um die positiven Auswirkungen dieser Inhaltsstoffe auf die Wasserbindung und die Viskosität zu erhalten. Die Proteinaggregation könnte dann durch zusätzliche Vernetzung mit dem Enzym Transglutaminase (TG) noch verbessert werden, um somit eine Protein-, Teig- und Brotstruktur zu erzielen, ähnlich wie bei der Verarbeitung von Weizen. Die gezielte partielle Enzymhydrolyse der AX des Roggenmehles mit anschließender Verknüpfung der Proteine mit proteinvernetzenden Enzymen (TG) wurde sowohl zur wissenschaftlichen Analyse der Protein-Pentosan-Wechselwirkung als auch zur Optimierung der Backtechnologie bei Roggenteigen bislang nicht verfolgt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, aufbauend auf den Ergebnissen des Forschungsvorhabens AiF 15457 N die rheologischen und backtechnischen Eigenschaften von Roggenmehl durch enzymatische Modifizierung so zu verbessern, dass im Vergleich zu unbehandeltem Roggenmehl Teige mit verringerter Klebrigkeit und verbesserter Maschinengängigkeit erhalten werden, die beim Backen ein erhöhtes Brotvolumen sowie eine verbesserte Krumenstruktur und -elastizität liefern.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Lebensmittelchemie
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
