Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Restaktivität und Funktionalität exogener Enzyme in Backwaren

Um schwankende Rohstoffeigenschaften auszugleichen und positive technologische Wirkungen zu erzielen, werden bei der Herstellung von Backwaren exogene Enzyme zugesetzt. Diese exogenen Enzyme sind lebensmittelrechtlich als Verarbeitungshilfsstoffe klassifiziert, die nicht auf der Zutatenliste deklariert werden müssen, sofern im Endprodukte keine technologische Wirkung mehr vorliegt. Bisher wurde angenommen, dass in Backwaren eingesetzte Enzyme durch die starke Erhitzung während des Backens inaktiviert werden und im Endprodukt keine technologische Wirkung mehr haben. Es gibt jedoch Hinweise, dass z. B. bei bestimmten Amylasen Restaktivitäten in zum Verkauf ausliegenden Backwaren vorliegen. Vorversuche an kommerziellen Backwaren haben dies bestätigt, systematische Untersuchungen hierzu fehlen aber bisher.

Ziel des Vorhabens ist es daher, die Aktivitäten verschiedener bei der Herstellung von Backwaren relevanter endogener und exogener Enzyme von der Teigbereitung über die Verarbeitung bis zum Endprodukt und während der Lagerung systematisch zu analysieren. Zudem werden Methoden zum Nachweis einer technologischen Wirkung der Enzyme im Endprodukt erarbeitet, die dabei helfen sollen, Zusammenhänge zwischen technologischen Enzymaktivitäten vor und nach der Erhitzung sowie texturellen Veränderungen der Krume während der Lagerung zu verstehen.

Es wird Basiswissen für die Entwicklung neuer Produkte und Verfahren und für die Erfüllung von Standards und gesetzlicher Auflagen geschaffen. Die Ergebnisse werden Erkenntnisse über die Inaktivierungskinetik zugesetzter Enzyme bei der Herstellung von Backwaren liefern. Durch die zeitgleiche Untersuchung der technologischen Auswirkung von enzymatischen Restaktivitäten im Endprodukt soll zusätzlich Klarheit hinsichtlich der Deklarationspflicht bzgl. der eingesetzten Enzympräparate geschaffen werden, die für eine Vielzahl von KMU, die Backwaren herstellen, von wirtschaftlicher Relevanz ist.

Ergebniszusammenfassung:

Bei der Herstellung von Backwaren werden exogene Enzyme während der Teigbereitung als technische Hilfsstoffe eingesetzt. Bisher wurde davon ausgegangen, dass exogene Enzyme während des Backprozesses vollständig denaturiert werden, wobei eine mögliche Restaktivität angenommen wurde. Im Vorhaben wurden die höchsten Restaktivitäten für die maltogene Amylase aus Geobacillus stearothermophilus und die maltotetragene Amylase aus Pseudomonas saccharophila ermittelt. Bei den Lipasepräparaten wurde nur für die Lipase aus Thermomyces eine geringe Restaktivität detektiert. Bei den Glucoseoxidasen wurden für die zwei Präparate aus Aspergillus niger sehr geringe Restaktivitäten festgestellt. Eine innovative Methodik zur Herstellung porenfreier Krumenpellets wurde entwickelt, die zur Differenzierung der Funktionalität von Enzymen vor und nach dem Backprozess dient. So konnte erfolgreich der Wirkzeitpunkt verschiedener Enzympräparate differenziert werden. Die Anwesenheit von Lipase oder Xylanase wirkte sich zwar auf die Krumenausbildung aus, allerdings konnte keine technologische Funktionalität gezeigt werden. Für α-Amylase- und maltotetragene Amylasepräparate konnte keine, oder eine sehr niedrige Restaktivität detektiert werden. In einem eigens entwickelten standardisierten Laborbackversuch wurden die Effekte verschiedener Prozess- und Produktparameter auf die Inaktivierung der Amylasepräparate getestet und in Kombination mit der entwickelten Pelletmethode eine eventuelle Restfunktionalität der verbleibenden Enzymaktivität nach dem Backprozess im finalen Produkt quantifiziert. Hierbei ergab sich kein signifikanter Einfluss auf das Alterungsverhalten des Krumenmaterials. Auch für die nachgestellte verbliebende Restaktivität einer maltogenen Amylase konnte kein verändertes Alterungsverhalten nachgewiesen werden. Prozess- und Produktparameter (Fett, Zucker, Erhitzungsrate) zeigten zudem im Rahmen der Versuche keinen Einfluss auf das Inaktivierungsausmaß.