Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss der Vermälzung von Gerste und Weizen auf die Ausbildung und Freisetzung

spezifischer Präkursoren von Vinylaromaten bei der Herstellung von Weizenbier

Einfluss der Vermälzung von Gerste und Weizen auf die Ausbildung und Freisetzung erwünschter und unerwünschter Präkursoren von Vinylaromaten bei der Herstellung von Weizenbier

Das vorliegende Forschungsvorhaben dient vorrangig der Sicherheit und Qualität von Weizenbier. Die Untersuchung der Einflüsse des Mälzungsprozesses auf die Bildung und Freisetzung der Präkursoren von Vinylaromaten stellen daher den Forschungsschwerpunkt dieses Vorhabens dar. In diesem Zusammenhang wird zwischen Vinylaromaten, die mit einem positiven Weizenbieraroma korrelieren, wie z. B. 4-Vinylguajakol und 4-Vinylphenol, und dem Vinylaromaten 4-Vinylbenzol (Styrol), der eine toxikologische Relevanz hat, unterschieden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen Wege aufgezeigt werden, wie ein möglichst geringer Gehalt des Styrol-Präkursors Zimtsäure, unter Beibehaltung der positiven sensorischen Eigenschaften, die mit den Präkursoren Ferula- und p-Cumarsäure in Verbindung stehen, erreicht werden kann. Dazu müssen zuerst die Mälzungsparameter Weichen, Keimen und Darren hinsichtlich ihres Beitrags zur Bildung von erwünschten bzw. unerwünschten Präkursoren verifiziert werden. Auf Basis dieser Untersuchungen können gezielte, technologische Maßnahmen für eine Optimierung bzw. Minimierung der Präkursorengehalte in den Malzen entwickelt werden. Weiterhin sollen Versuchsreihen zu den Bildungsmechanismen einen tieferen Einblick in die vorliegende Problematik ermöglichen. Wichtige Reaktionsparameter, wie z. B. Temperatur, pH-Wert und Zeit sowie vorliegende Enzymaktivitäten werden in Zusammenhang mit den gebildeten Metaboliten betrachtet. Zur Sicherstellung der sensorischen Qualität der produzierten Weizenbiere wird in dem vorliegenden Forschungsvorhaben das bewährte Konzept der „Molekularen Sensorik“ angewandt. Auf diesem Wege werden den zugehörigen Unternehmen, die zum Großteil kmU sind, Möglichkeiten eröffnet, einem möglichen Imageschaden schon im Vorfeld entgegenzuwirken.

Ergebniszusammenfassung:

Forschungsschwerpunkt war die Untersuchung der Einflüsse des Mälzungsprozesses auf die Bildung und Freisetzung der Präkursoren von Vinylaromaten. Auf Grundlage eines Rohstoffscreenings wurden zwei Gerstensorten und eine Weizensorte ausgewählt und vermälzt. Methoden zur Bestimmung der freien Phenolsäuren und der Vinylaromaten wurden bzgl. ihres Probendurchsatzes optimiert und validiert. Für die Bestimmung der Enzymaktivitäten wurden Enzymkits etabliert. Gleiches erfolgte für die Bestimmung der β-Glukan- und Arabinoxylangehalte. Hinsichtlich der Freisetzung von Phenolcarbonsäuren (PCS) konnten die relevantesten Einflussfaktoren identifiziert werden. Die Steuerung ist am effektivsten innerhalb der Keimphase der Rohstoffe, wobei hohe Belüftungsraten und niedrige Keimtemperaturen zu einem deutlichen Anstieg der freigesetzten PCS führten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Getreidesorte einen großen Einfluss hat, ein Sorten-Screening wird daher empfohlen. Der Einsatz von Röstmalzen im Brauprozess reduziert den Gehalt an PCS in Würze. Hohe Abdarrtemperaturen haben einen Einfluss auf die Feruloylesteraseaktivität und auf die Aktivität anderer Enzyme, die an der Biosynthese und dem Abbau von Nicht-Stärke-Polysacchariden beteiligt sind.

Die forcierte Bildung erwünschter Präkursoren bei gleichzeitiger Reduktion unerwünschter Präkursoren ist möglich. Ein weitergehendes Sortenscreening wird basierend auf den Ergebnissen empfohlen. Die zu untersuchenden Parameter und Methoden stehen zur Verfügung. Der KMU geprägten Malzwirtschaft stehen neue sortenspezifische Prozess- und Qualitätsparameter sowie die Optimierung und Standardisierung von Gersten- und Weizensorten zur Verfügung. Die ebenfalls KMU geprägte Brauwirtschaft kann durch eine entsprechende Rohstoffauswahl und optimale Verfahrensweise im Brauprozess gezielt bestimmte aromarelevante Verbindungen fördern und unerwünschte Verbindungen unterdrücken.