Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Auswirkungen der Wechselwirkungen von Roggenhemicellulosen und Roggenproteinen auf die Brotqualität, insbesondere das Trockenbacken

Obwohl Roggenbrote in Umfragen zu den beliebtesten Brotsorten zählen, ist in Deutschland der absolute Anteil der Roggenvermahlung seit Jahren konstant bzw. rückläufig. Der derzeitige Umsatz dieser Produktgruppe liegt bei etwa 3,3 Mrd. € p.a.

Bei Roggenbrot treten immer wieder Qualitätsmängel auf, die als „Trockenbacken“ bezeichnet werden. Sie sind nicht an betriebliche oder technologische Situationen gebunden, sondern ausschließlich rohstoffabhängig und betreffen generell roggenhaltige Rezepturen. Die Ursachen des „Trockenbackens“ sind bislang nicht geklärt. Bisher konnte belegt werden, dass die Wechselwirkungen zwischen den funktionell wirksamen Hemicellulosen und Proteinkomponenten das Verkleisterungsverhalten der Stärke und damit die Strukturbildung in Roggenbackwaren beeinflussen. Allerdings gibt es keine quantitativen Zusammenhänge zwischen den Gehalten an Glucanen und Pentosanen der Mahlprodukte, ihren Verarbeitungseigenschaften und der resultierenden Gebäckqualität.

Ziel des Vorhabens ist es deshalb, die Einflussfaktoren auf die Qualität von Roggenbrot zu identifizieren und die Wechselwirkungen zwischen löslichen und unlöslichen Proteinen und Glucanen und Pentosanen sowie phenolischen Verbindungen aufzuklären, um hieraus Empfehlungen abzuleiten, wie KMU die Qualität ihrer Produkte verbessern können.

Ergebniszusammenfassung:

Ausgehend von den Ergebnissen des Vorläuferprojekts wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Zugänglichkeit der Stärke als Voraussetzung für eine ausreichende Stärkeverkleisterung und auch die Verfügbarkeit von Wasser eingeschränkt sein können. Diese Hypothese wurde durch die Ergebnisse des Projekts bestätigt. Die quantitative Analyse von Inhaltsstoffen von Roggenmahlprodukten erlaubt hingegen keine sicheren Rückschlüsse für die Eignung als Brotroggen. Lediglich die Menge an Pentosanen und ß-Glucanen sowie der Stärkegehalt sind Parameter, die hilfreich sind. Methoden zur Quantifizierung von Hemicellulosen sind allerdings nicht in den Betriebslabors von Mühlen und Backwarenbetrieben etabliert. Es wurde ermittelt, dass weitere Einflussfaktoren existieren, die bisher nicht quantifizierbar sind. Das betrifft die Wechselwirkungen zwischen Proteinen und Hemicellulosen, die entweder kovalent oder nicht-kovalent sein können und Veränderungen an den Stärkekornoberflächen unter der Bedingung des Wassermangels, die zu einer erheblichen Einschränkung der Zugänglichkeit der Stärke für Wasser führen. Kovalente und nicht-kovalente Wechselwirkungen konnten in realen Stoffsystemen unterschieden werden, wobei der Fokus nach Untersuchungen von Protein-Hemicelluloseextrakten durch pH-Wert-Änderungen und enzymatischer Hydrolyse (Xylanase, Protease, Amidase) auf der Charakterisierung der kovalenten Wechselwirkungen lag.

Es wurde eine große Anzahl analytischer Daten für ausgewählte Roggenmuster aus 4 Erntejahrgängen ermittelt. Die durchgeführte Datenanalyse erlaubt es zu ermitteln, welche dieser Parameter die Krumenqualität mit einer Signifikanz von 95 bzw. 99 % beeinflussen.

Diese Ergebnisse sind in Übereinstimmung mit den Hypothesen des Projekts, zeigen aber auch, dass keine einfachen Messmethoden existieren, anhand derer gut backfähiger Roggen von trockenbackenden Partien unterschieden werden kann. Einzelne Labormethoden sind nicht geeignet, den Ursachenkomplex abzubilden.