W. FREUND Inhaltsstoffe von Roggenmahlerzeugnissen. Eigenschaften

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1 W. FREUND Die Backeigenschaften der Mahlerzeugnisse werden nicht nur durch die Inhaltsstoffe sondern auch durch die funktionellen Eigenschaften von Proteinen, Pentosanen und Stärke bestimmt. Somit sind Angaben über die Mengen einzelner Inhaltsstoffe nicht im jeden Fall gleichzusetzten mit der Festlegung der Backqualität. Quantität und Qualität Inhaltsstoffe von Roggenmahlerzeugnissen und funktionelle Eigenschaften Vergleicht man die Mengenangaben über die Inhaltsstoffe von Roggen und Weizen miteinander, sind keine gravierenden Unterschiede zu erkennen. Roggen enthält etwas weniger Eiweiß, dafür einen höheren Anteil an Pentosanen. Mineralstoff- und Stärkegehalt liegen etwa gleich hoch (siehe Tab ). Unterschiede Tab Inhaltsstoffe von Weizenmehlen und Roggenmehlen mit vergleichbarem Ausmahlungsgrad, Angaben gerundet Merkmal Weizenmehl Type 1050 Roggenmehl Type 1150 Ausmahlungsgrad 82 bis 85 % 79 bis 83 % Stärke 78 % 73 % Eiweiß 13 % 11 % Fett 2 % 1,5 % Pentosane nicht bestimmt 7 % Ballaststoffe 5 % 8 % Handbuch Backwaren Technologie

2 Roggenteige haben plastische Eigenschaften Keine Kleberbildung Wasserbindevermögen Lösliche und unlösliche Pentosane Viel deutlicher sind die Unterschiede zwischen beiden Brotgetreidearten zu bemerken, wenn Mehle mit Wasser angeteigt werden. Weizenteige lassen sich dehnen, gehen aber in ihre ursprüngliche Form wieder zurück. Dieses Verhalten wird als viskoelastisch bezeichnet. Roggenteige sind kurz, sie behalten die gegebene Form, sie sind klebrig und haben plastische Eigenschaften, ohne Überwindung von Gegenkräften lassen sich die Teiglinge formen. Die Gründe für die Unterschiede im Teigverhalten erklären sich aus den Abweichungen der Roggenproteine, der Roggenstärke und der Roggenpentosane gegenüber den Inhaltsstoffen des Weizens. Auch ist der Anteil wasserlöslicher Stoffe im Roggen höher. Beim Anteigen von Roggenmehl entwickelt sich kein Kleber, weil gequollene Pentosane die Ausbildung von Klebersträngen verhindern Pentosane Die Pentosane werden in der Fachwelt teilweise auch noch als Schleimzucker bezeichnet. Es sind süßliche, etwas schleimige Substanzen, die beispielsweise beim Auswaschen von Feuchtkleber in der Weizenmehlanalytik auf der Gare zurückbleiben. Sie werden auch den Ballaststoffen zugeordnet. Technologisch gesehen ist das überaus hohe Wasserbindevermögen interessant, dieses ist auch der Grund, weshalb Roggenteige eine deutlich höhere Wasseraufnahme aufweisen als Weizenteige. Eingeteilt werden die Pentosane in löslich und unlöslich. Chemisch gehören sie zu den Polysacchariden, sie bestehen hauptsächlich aus Arabinoxylan. Die unlöslichen Pentosane quellen sehr stark. Sie bestimmen in großem Maße die Teigeigenschaften der Roggenteige. Auch die lange Frischhaltung der Roggenbrote wird durch die Pentosane begünstigt. Die weiteren technologisch bedeutsamen Unterschiede fasst die Tabelle zusammen. 2 Handbuch Backwaren Technologie

3 Tab Technologische Unterschiede zwischen Weizen und Roggen [1] Merkmale Weizen Roggen Quellstoffe: Kleber (Protein) 7 bis 13 % 7 bis 13 % Pentosane 6 bis 7 % 7 bis 9 % Wasserbindung der Quellstoffe ca. 2-fach (Protein) ca. 6- bis 8-fach (Pentosane) Lösliche Stoffe wenig: 7 bis 9 % viel: 13 bis 16 % Stärkeverkleisterung später: 60 bis 88 C früher: 56 bis 68 C enzymatische Aktivität zum Abbau der Inhaltsstoffe gering, bei normalen Wachstumsbedingungen hoch, bei den älteren Roggensorten, bei den neueren Sorten ist die enzymatische Aktivität deutlich geringer Anmerkungen: Die Pentosane sind im Weizenkorn hauptsächlich in den Randschichten zu finden, beim Roggen sind sie über das ganze Korn verteilt. Hinsichtlich der enzymatischen Aktivität wurde die Tabelle vom Autor modifiziert. Die Wasserbindung erfolgt im Roggenteig hauptsächlich durch die Pentosane, die auch die Struktur des Teiges bestimmen. Von Bedeutung sind dabei die Anteile der in Wasser löslichen und unlöslichen Pentosane. Das Wasserbindungsvermögen der Roggenteige steigt mit dem höheren Anteil an unlöslichen Pentosanen, wie aus der Tabelle ersehen werden kann. Nach Untersuchungen von SUCKOW u. a. [2] lassen sich durch enzymatischen Abbau der unlöslichen Pentosane deutlich besser gelockerte, offenporigere und gut elastische Krumeneigenschaften erzielen. Deshalb sollten die Angaben über die löslichen und die unlöslichen Pentosane als Qualitätsmerkmal mehr an Bedeutung gewinnen. Über den Einfluss der Pentosane auf die Wasseraufnahme, die Teigeigenschaften und die Gebäckqualität haben WEIPERT und ZWINGELBERG [3] berichtet. Enzymatischer Abbau Pentosan-Stärke- Verhältnis Handbuch Backwaren Technologie

4 Zugabe von Pentosan Sie stellten Mehle mit unterschiedlichem Pentosan-Stärke- Verhältnis her. Mehle mit zu hohem Stärkeanteil üblicherweise Roggenmehle mit geringerem Aschegehalt ergeben eine niedrige Teigausbeute, weichere und fließendere Teige, flache Gebäcke mit straffer Krume und starker Neigung zu Krumenrissen. Bei der Type 815 beträgt das Pentosan- Stärke-Verhältnis ca. 1:20 und führt damit zu den genannten Einschränkungen in der Tauglichkeit. Bei der Type 997 ist das optimale Verhältnis Pentosanen zu Stärke mit 1:16 erreicht. Bei Mehlen mit höherem Ausmahlungsgrad kommen dann mit zunehmendem Pentosananteil die funktionellen Eigenschaften der Schleimstoffe vermehrt zum Tragen. Verändert man dieses Optimum zugunsten der Pentosane, dann kann zwar die Teigausbeute erhöht werden, doch die Teige werden fester und die Krume dichter. Wenn man einen zu großen Pentosananteil im Teig hat, kann die Krume klitschig werden durch das während des Backens frei werdende Wasser. Der Grund liegt beim zu geringen Stärkeanteil, der das Wasser nicht binden kann. Diese negativen Merkmale werden besonders deutlich, wenn das Verhältnis von Pentosanen zu Stärke unter den Bereich von 1:12 kommt. Eine praktische Konsequenz dieser Ergebnisse könnte darin liegen, dass zukünftig Roggenmehle mit definiertem Pentosan-Stärke-Verhältnis hergestellt werden könnten, ähnlich wie die Klebermenge beim Weizenmehl auch durch Zugabe von Vitalkleber beeinflusst werden kann. Proteine und Pentosane Proteine Der Beitrag der Roggenproteine an der Teigbildung ist noch sehr wenig erforscht, abgesehen von der Tatsache, dass manche Autoren bei zu hohem Eiweißanteil im Roggenmehl von schlechteren Teigeigenschaften sprechen. Begründet könnte dieses Verhalten durch die Komplexbildung (chemische Verknüpfungen) der Proteine mit den Pentosanen sein. Die Bindigkeit der Roggenteige scheint durch die Komplexe eingeschränkt zu sein, doch bei den 4 Handbuch Backwaren Technologie

5 Gebäckeigenschaften und der Frischhaltung sind ebenfalls Einflüsse durch die Proteinmenge zu erwarten. Man kann davon ausgehen, dass das Gashaltevermögen und die Krumenelastizität durch größere Mengen an Proteinen verbessert werden. Die Wechselwirkungen der Proteine mit den Pentosanen sind in ihren Auswirkungen noch weitgehend unbekannt. Es muss untersucht werden, ob die Anteile löslicher und unlöslicher Pentosane in Kombination unterschiedlicher Proteinmengen einen Einfluss auf die Teige und Gebäcke haben. Vermutet werden kann, dass die Bindungen des Proteins mit dem löslichen Pentosanfraktionen eine bessere Gashaltung zur Folge haben. Auch die Gebäckalterung sowie die Elastizität der Krume dürften durch diese Komplexe beeinflusst werden. Doch nicht nur die Wechselwirkungen zwischen Pentosanen und Proteinen verändern die Roggenteige, auch die Wirkung von Enzymen beeinflusst das Teigsystem. Jeder Bäcker weiß, dass die Sauerteige am Ende der Stehzeit deutlich weicher sind als zum Zeitpunkt des Ansetzens. Während der Reifezeit erfolgt ein Abbau der wasserbindenden Inhaltsstoffe. Ob es sich nun allein um Abbau der Pentosane in die lösliche Form handelt, ist nicht im Detail untersucht und somit fraglich. Neben den Pentosanen darf der Einfluss der Proteine auf die Struktur des Teiges nicht unterschätzt werden. In der Literatur wird über den Einsatz von Transglutaminasen bei Roggenteigen berichtet [4]. Allerdings sind die Wirkungen auf das Gebäckvolumen noch nicht sehr deutlich zu erkennen. Dieses mag darauf beruhen, dass der ph-wert der Roggenteige durch Milchsäure abgesenkt wurde. Damit unterschreitet man weit das Optimum bei diesem Enzym, welches bei ph 7 liegt. Eigene erste Versuche mit nicht gesäuerten Roggenteigen zeigten, dass sich die Viskosität dieser Teige durch Zusatz von Transglutaminase erhöhte und somit eine intensivere Proteinvernetzung vorlag [5]. Diese Erfahrung deckt sich Lösliche Pentosane und Proteine Abbau der Inhaltsstoffe Transglutaminasen Intensivere Proteinvernetzung Handbuch Backwaren Technologie

6 mit den Arbeiten von KÖHLER et al. [6], die eine Modifizierung der Roggenproteine unter dem Einfluss dieses Enzyms feststellten. Diese ersten Ergebnisse zeigen, dass der Einfluss der Roggenproteine auf die Teig- und Gebäckstruktur bisher noch nicht ausreichend erforscht worden ist. Die Bedeutung der Roggenproteine scheint größer zu sein, als bisher angenommen Roggenstärke Abbau durch Amylasen Große Aufmerksamkeit muss der Roggenstärke gewidmet werden. Da sie zumindest bei alten Sorten bei deutlich niedrigeren Temperaturen verkleistert als die Weizenstärke, wird sie für den enzymatischen Abbau durch Amylasen sehr leicht angreifbar, denn deren Temperaturoptimum fällt mit ca. 60 C genau in den Bereich, bei dem die Roggenstärke verkleistert. Nicht allein die niedrige Verkleisterungstemperatur, sondern auch die höhere enzymatische Aktivität, gefördert durch eine leichtere Neigung zu Auswuchs, führt dazu, dass die Roggenbrotkrume während des Backprozesses so weit abgebaut werden kann, dass unter der Kruste große Hohlräume und über dem Boden des Brotes deutliche Klitschstreifen entstehen. Brotroggen Roggenmehlqualität Die Roggenqualität orientiert sich in erster Linie an der Verkleisterungsendtemperatur der Stärke und der enzymatischen Aktivität. Nach der Darstellung von SEIBEL [7] kann Roggen erst dann als Brotroggen vermarktet werden, wenn die Viskosität der Schrot-Wasser-Suspension nach dem Diagramm des Amylographen nach BRABENDER bei mindestens 63 C im Kurvenhöchstpunkt mindestens 200 Einheiten erreicht. 6 Handbuch Backwaren Technologie

7 Diese aus einer Verordnung der Europäischen Gemeinschaft übernommene recht schwerfällige Beschreibung sagt nichts anderes aus, als dass ein Schrotamylogramm mindestens 200 Amylogrammeinheiten aufweisen muss bei einer Maximumtemperatur von 63 C. Wenn während der Erntezeit Regen für einige Zeit das Mähen und Dreschen des Roggens verhindert, so kann es leicht dazu kommen, dass große Teile der Ernte regional unterschiedlich nicht die Qualitätsmerkmale von Brotroggen erreichen. Der Grund liegt in der kurzen Keimruhezeit des Roggens. Wenn er nach der Abreife nicht sehr bald geerntet und eine Kornfeuchtigkeit von unter 16 % erreicht wird, beginnt das Korn mit der Bildung einer neuen Pflanze, dabei steigt die Enzymaktivität sehr stark an. Mehle aus Auswuchsroggen haben deshalb eine so geringe Viskosität im Verkleisterungsmaximum, weil die Stärke durch die hohe Enzymaktivität schon direkt während der Verkleisterung zu Dextrinen und Zucker abgebaut wird. Bis weit in die 80er Jahre des 20. Jahrhunderts bestand alle paar Jahre das Problem, dass ein erheblicher Anteil des geernteten Roggens nicht als Brotroggen vermarktet werden konnte, weil die Amylogrammwerte zu niedrig waren. In den letzten 20 Jahren ergab sich aber eine völlig neue Situation, mit Ausnahme der Ernte des Jahres Die Roggenzüchtung führte zu Sorten, die gegenüber den Witterungseinflüssen während der Abreife vergleichsweise stabil waren und somit Roggenmahlerzeugnisse ergaben, die nur eine geringe enzymatische Aktivität aufwiesen. Diese Mehle ergaben Fallzahlen, die vergleichbar zu denen von Weizenmehlen waren. Das Ergebnis waren teilweise trocken backende Brote, also Roggenbrote mit einer sehr kurzen Frischhaltung und einer Neigung zur Bildung von Trockenrissen. Somit eine deutliche Verschlechterung der Brotqualität infolge der Roggenmehlqualität. Wenn diese Mehle dann mit der gleichen Menge an Säure oder Sauerteig wie in früheren Zeiten verarbeitet wurden, ergaben sich Brote, die eine sehr dichte Porung auf- Auswuchs Neue Züchtungen Dichte Porung Handbuch Backwaren Technologie

8 wiesen und schon nach einem Tag eine sehr feste und trockene Krume hatten. Es ist zu vermuten, dass diese Veränderung der Roggenmehle dazu beigetragen hat, dass die Verarbeitungsmenge an Roggenmehl von ca. 1 Million Tonnen, wie im Jahre 1990 auf weniger als Tonnen zurückgegangen ist. Walsroder Roggentest Abb Roggenbrot mit dichter Porung Diese Veränderung ist auch in der Wissenschaft diskutiert wurden. BRÜMMER [7] von der Bundesforschungsanstalt für Getreideverarbeitung konnte einen interessanten Versuch mit den Landwirten der Ortschaft Walsrode (Niedersachsen) durchführen. Die Felder wurden mit unterschiedlichen Roggensorten bestellt. Bei der Ernte wurde aber nur die Hälfte dieser Felder gedroschen, der Drusch der anderen Hälfte erfolgte vier Wochen später. Aus dem jeweiligen Erntegut wurden dann Brote hergestellt und beurteilt. Das Ergebnis dieser Versuchsreihe hat Brümmer in der folgenden Tabelle dargestellt. 8 Handbuch Backwaren Technologie