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Neuartige Auswertungsmethoden und optimierte Backversuche zur Beschreibung der Backqualität von Mehlen aus modernen Weizensorten
Projekt
Förderkennzeichen: MRI-GE-08-2014-01
Laufzeit: 01.05.2013
- 30.04.2016
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Das vorliegende Forschungsprojekt verfolgt zwei Ziele. Zum einen soll ausgehend vom RMT (Rapid-Mix-Test) ein auf Weizenmehle der Praxis ausgerichteter Backversuch (Opti-Mix-Test; OMT) mit zeitunabhängiger Knetung bis zum Teigoptimum entwickelt werden. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass die Backqualität von Weizenmehlen anhand leicht zu bestimmender indirekter Qualitätsparameter wieder verlässlich vorhergesagt werden könnte. Für Züchter wird der OMT als Mikro-Variante (Mikro-Opti-Mix-Test; MOMT) mit 10 g Mehl entwickelt. Das zweite Ziel ist die Etablierung von NIR und US-Fingerprinting als neue indirekte Methoden. ln Kombination mit etablierten indirekten Qualitätsparametern sollen mit Hilfe chemometrischer Methoden neue Kennzahlen zur Vorhersage der Backqualität von Weizenmehlen definiert werden. Dazu werden sortenreine Mehle und ausgewählte Mischungen von Mehlen untersucht und die neuen indirekten Qualitätsparameter mit der OMT-Backqualität korreliert. Auf diese Weise soll eine zuverlässige Beschreibung und Differenzierung der Backqualität moderner Weizensorten ermöglicht werden.
Zur Vorhersage der Backqualität von Weizenmehlen werden neben indirekten Methoden („Kennzahlen“) wie der Bestimmung des Sedimentationswertes auch standardisierte Backversuche verwendet. Ein Kriterium für die Einteilung der Weizensorten in Qualitätsklassen ist in Deutschland das Ergebnis des so genannten Rapid-Mix-Tests (RMT), einem Standardbackversuch, bei dem das Mehl bei hoher Knetgeschwindigkeit in einer festgelegten Zeit zu einem Teig geknetet wird. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass die Korrelationen zwischen den Ergebnissen des RMT und etablierten Kennzahlen bei modernen Weizensorten deutlich schlechter ausfielen als früher. Ein Grund hierfür ist in den Züchtungserfolgen der letzten Jahrzehnte zu sehen, da es parallel zur kontinuierlichen Steigerung der Erträge auch zu inhaltsstofflichen Veränderungen im Weizenkorn gekommen sein könnte. Ziel des Projektes war einerseits die Entwicklung eines auf Weizenmehle der Praxis ausgerichteten Backversuches (Mikro-Opti-Mix-Test; MOMT) mit zeitunabhängiger Knetung sowie die Etablierung von Nah-Infrarot- (NIR) und Ultraschall- (US) Fingerprinting als neue indirekte Methoden zur Qualitätsbeurteilung. In Kombination mit etablierten indirekten Qualitätsparametern sollte mit Hilfe chemometrischer Methoden eine dimensionslose Kennzahl entwickelt werden, welche die Backqualität verlässlich vorhersagen kann. Eine Vielzahl an sortenreinen Mehlen und Mehlmischungen wurden mittels indirekter Standardmethoden und direkten Backversuchen untersucht. Gleichzeitig wurden unter Verwendung der Mehle neue Methoden auf der Grundlage von US und IR zur Erfassung der Korn-, Teig- und Mehleigenschaften entwickelt. Die erhaltenen Ergebnisse wurden mit statistischen Methoden ausgewertet. Um die Backqualität zu beschreiben wurde eine dimensionslose „Qualitätszahl“ definiert, in die das spezifische Brotvolumen zu 60 %, die Wasseraufnahme zu 15 % und Teigstabilität im Farinographen zu 25 % berücksichtigt wurde. Als Backversuche kamen der adaptive Backtest (AD), der RMT und der Mikro-Backtest (MBT; 10 g Mehl) zum Einsatz. Aus allen Ergebnissen der indirekten Messmethoden und den Ergebnissen der drei Backtests wurden auf Basis der Partial Least Squares (PLS) Regressionsanalyse verschiedene Modelle zur Berechnung der Qualitätszahl ermittelt. Die Modellge¬nauigkeit (Bestimmtheitsmaß) der ausgewählten Modelle lag im Bereich von 0,813 bis 0,907. Die höchste Vorhersagewahrscheinlichkeit für die Qualitätszahl lieferte mit 90,7 % das Modell „PLS-RMT-5-10“, bei dem 10 indirekte Parameter zu den Ergebnissen des RMT in Beziehung gesetzt wurden. Die benötigten Modellparameter waren: Mixolab-Stabilität (MS), Alveograph-Deformationsenergie (AW), Extenso¬graphenergie nach 45 min (EE45), Extensographenergie nach 90 min (EE90), Extensographenergie nach 135 min (EE135), Teigerweichung im Farinographen (T), Gehalt an hochmolekularen Gluteninuntereinheiten bei der Osborne-Fraktionierung (OF-HMW), Gehalt an Gluteninmakropolymer mittels Gelchromatographie (GGMP), Gehalt an niedermlekularen Gluteninuntereinheiten mittels Gelchromatographie (GLMW) und Ultraschall-Zero-Crossing-Rate von Teigen (US-T-ZCR). Das geeignetste Modell zur Vorhersage der mit dem RMT ermittelten Qualitätszahl durch möglichst wenige indirekte Parameter war „PLS-RMT-4-4“, das nur die vier Parameter MS, AW, T und NIR-Kornmessung im Wellenlängenbereich von 806-807 nm (NIR-K) beinhaltete. Das Modell war in der Lage, die Qualitätszahl zu 87,1 % vorherzusagen. Eine Einteilung der Qualitätszahl zur Klassifizierung von Weizenmehlen aus der Praxis als gut, mittel oder schlecht steht noch aus, da bisher Erfahrungswerte fehlen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde auch ein optimierter Mikrobacktest, der so genannte MOMT auf der Grundlage eines neuen registrierenden Spiralkneters entwickelt. Die Konstruktion des Kneters orientierte sich an professionellen Teigknetern mittlerer Baugröße im Bäckereibereich. Der MOMT wies hohe Korrelationen mit Ergebnissen des RMT auf und zusätzlich korrelierten die ermittelten Mehlkennzahlen auch sehr gut mit dem MOMT-Volumen.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Pflanzenbau
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
Rahmenprogramm
Ausführende Einrichtung
MRI - Institut für Sicherheit und Qualität bei Getreide (MRI-GE)
