FORSCHUNG
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Optimierung der Brotqualität durch Ultraschall Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
Von Aliena Altmann, Prof. Dr. Antonio Delgado und
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Prof. Dr. Bernhard Gatternig
Werden Roggenbrote aus ungesäuertem Teig hergestellt, lassen sich oft negative Effekte gegenüber Weizenprodukten oder Broten aus gesäuerten Teigen beobachten. Oft ist der Teig zu wenig elastisch und das Gashaltevermögen dadurch gering. Dies hat Brote mit wenig elastischer Krume, ungleichmäßiger Porenverteilung, geringem Volumen und schlechter Schnittfähigkeit zur Folge. Häufig werden hierfür die im Roggenmehl enthaltenen Pentosane verantwortlich gemacht, die im Teig als Schleimstoffe fungieren und ihm seine Struktur verleihen. Diese Pentosane setzen sich aus wasserlöslichen und wasserunlöslichen Arabinoxylanen (AX) zusammen. Während sich die wasserlöslichen AX positiv auf Teig- und Broteigenschaften auswirken, behindern die wasserunlöslichen AX die Vernetzung des Proteinnetzwerks durch eine räumliche Umlagerung der Proteinbausteine und indem sie das zur Quellung der Glutenstruktur notwendige Wasser entziehen. Um diesen negativen Effekten entgegenzuwirken, werden Roggenteige in der Praxis entweder mit Sauerteig zubereitet oder enzymatisch behandelt. Bei der Zubereitung mit Sauerteig kompensiert eine Vernetzung der Stärke das fehlende Proteingerüst. Jedoch ist hierzu eine aufwendigere Teigführung notwendig, um das richtige Verhältnis von Säure, Hefe und Aroma zu erreichen. Die dabei entstehende Säure hemmt die Amylasen, die während des Backprozesses Stärke abbauen. Bei der enzymatischen Behandlung werden Endolasen und Xylanasen eingesetzt, um die Pentosane zu zersetzen, wasserlöslich zu machen und das gebundene Wasser wieder freizusetzen. Enzymmenge und Einwirkzeit müssen hierbei auf den jeweiligen Teig angepasst werden, da bei zu geringem oder zu kurzem Einsatz nicht die volle Wirkung erzielt wird, ein Übereinsatz hingegen ein Zerfließen des Teiges zur Folge hat. Beide Möglichkeiten gehen mit zusätzlichen Kosten und anspruchsvolleren Führungsbedingungen (pH-Wert, Temperaturführung, Timing, Dosierung)
www.brotundbackwaren.de 02/2022
einher. Eine Zugabe von Enzymen verhindert zudem einen Verkauf der Produkte mit Bio- oder Demeter-Siegel. Daher wurde nach einer Möglichkeit gesucht, die Qualität der Brote einfach zu verbessern, ohne dabei die Nachteile zu tragen, die sich durch den Einsatz von Sauerteig oder Enzymen ergeben. Als eine Möglichkeit wurde im Rahmen des AIF20517 Projekts die Verbesserung der Roggenbrote durch den Einsatz von Hochleistungsultraschall während der Teigbereitung untersucht. Dieser dringt als mechanische Welle in den Teig ein und breitet sich dort als Abfolge von Druckwellen (Dehnung und Stauchung des Mediums) aus. Diese Druckwellen können, je nach Intensität und Medium, unterschiedliche Effekte hervorrufen. Niedrige Frequenzen von 20 kHz bis zu mehreren 100 kHz führen hierbei zu Kavitationen innerhalb des Mediums, die enthaltene Partikel zerkleinern können. Frequenzen ab 2 MHz rufen hingegen sonochemische Effekte hervor. Im Fall der Brotherstellung sollen auf diese Weise die wasserunlöslichen Arabinoxylane
Abbildung 1: Fertig gebackenes Versuchsbrot neben verwendeter Kastenform
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