Ist der Rohproteingehalt heute noch das geeignete Kriterium zur schnellen Beurteilung der Backqualität von Winterweizen? Dr.

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1 Ist der Rohproteingehalt heute noch das geeignete Kriterium zur schnellen Beurteilung der Backqualität von Winterweizen? Dr. Simone Seling Max Rubner-Institut (MRI) Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel Detmold

2 - 1 -?? Einschätzung der Backqualität am Besten durch einen geeigneten Backversuch!

3 - 2 - Wechselbeziehung zwischen Anbau & Verarbeitung Qualitäts-orientierte Erzeugung Weizen austauschbares Schüttgut Anbau Verarbeitung Definition der Produkt-Qualität Bezahlung der Qualität u.a.: äußere Beschaffenheit, Wassergehalt, Stärkebeschaffenheit, Proteingehalt,

4 - 3 - Besonderheiten der Proteine im Weizen ~ 1740 Beccari Weizenmehl Trennung in Stärke & Kleber ~ 1900 Osborne Proteintrennung n. Löslichkeit Albumine Globuline Gluten Gliadine Glutenine Struktur- Proteine ( 20%) Speicherproteine ( 80%)

5 - 4 - Bedeutung des Proteingehaltes für das Backvolumen ~ 1948 Finney & Barmore Zunahme des Backvolumens Hefe-gelockerter Brote mit steigendem Proteingehalt Sortenspezifisch unterschiedliche Zunahme Proteinqualität Finney & Barmore (1948) Cer. Chem. 25, molekulare Zusammensetzung der Proteine genetische Fixierung der Protein-Zusammensetzung Schnell-Methoden zur Proteingehalts-Bestimmung

6 - 5 - Methoden zur Bestimmung des Protein-Gehaltes bei Weizen Bedeutung in der Routineanalytik: Kjeldahl (ICC 105) Dumas (ICC 167) Kjeldahl-Proteingehalt [% i.ts] Kjeldahl = 0, ,962 Dumas r ² = 0,988 (n=1655) Log (1/R) Bedeutung in der Getreide-Annahme: NIRS-Scan vom Fallzahlschrot 0,8 Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIR, NIT ) 0,6 y = x 0,4 0,2 0, Schnell Zuverlässig Richtig? Wellenlänge [nm] Dumas-Proteingehalt [% i.ts]

7 - 6 - Schematische Darstellung der Glutenin- u. Gliadin- Vernetzungsfähigkeit Quelle: Köhler, P.; Schurer, F.; Kieffer, R.; Wieser, H.; Forschungsreport 2006 Mehl Glutenine Gliadine Disulfid- Bindung kneten kneten Kleber

8 - 7 - Bildquelle: Amend, T.; Beliz, H.D.; Kurthen, C., 1990 Polymeres Proteinnetzwerk Intra- und intermolekulare Disulfid-Bindungen von entscheidender Bedeutung Zusammensetzung der Kleberproteine Polymerisierung, Depolymerisierung Abbruch der Polymerisierung Menge der Kleberproteine

9 - 8 - Proteinqualität Ansprüche an Proteinqualität & quantität bei Weizengebäck hoch Hohe Proteinqualität fördert: Teigausbeute, Teigeigenschaft, Gebäckvolumen und Krumenbeschaffenheit Toast Brötchen Brot niedrig Kekse Fladenbrot Proteingehalt [%TS]

10 - 9 - Backqualität Rapid-Mix-Test Standardisierter Brötchen-Backversuch mit Mehl Type 550 Ein Backversuch kann nicht die Backqualität für alle mögliche Verwendungszwecke voraussagen. In der Praxis sind Optimierungsmöglichkeiten vorhanden. Ermöglicht Materialvergleich unter Standardbedingungen.

11 Zusammenstellung aus den Ergebnisse der Wertprüfung (MRI & BSA), Stand 2009 Zusammenhang zwischen Proteingehalt und Backvolumen bei den deutschen Backqualitätsgruppen 900 RMT-Backvolumen [ml/100g] Zunahme des 600 Backvolumens je Prozent Protein: ml Eliteweizen Brotweizen C E A B (je nach Backqualitätsgruppe) Aufmischweizen sonstige Weizen Korn-Proteingehalt [%TS]

12 RMT-Vol.: Sorte Akteur (E) Korn-Prot.: 12,7 13,6 14,7 16,0% Mehl-Prot.: 12,1 13,1 14,3 15,5% Vol: Sorte Türkis (A) KP: 12,0 13,0 14,0 % MP: 11,3 12,1 13,1 %

13 Vol: Sorte Brilliant (A) KP: 11,1 11,8 12,8 13,9% MP: 10,4 11,3 12,2 13,3% Vol: Sorte Tommi (A) KP: 11,0 11,5 12,6 13,9 % MP: 10,0 10,8 11,8 13,0 %

14 *Ergebnisse der Wertprüfung (BSA, MRI) Einfluss des Proteingehaltes auf das RMT-Backvolumen* - Ergebnisse der Sorte Batis in Standort (N-Steigerungsversuch) Batis Verschiedene Standorte Batis 800 RMT-Backvolumen [ml/100g] RMT-Backvolumen [ml/100g] ml + 42 ml r 2 =0, r 2 =0, Korn-Proteingehalt [%TS] Unterschiede im Backvolumen lassen sich zu 96% durch die Unterschiede im Protein erklären Korn-Proteingehalt [%TS]

15 *Ergebnisse der Wertprüfung Je nach Sorte ist der Zusammenhang unterschiedlich eng: Toras, Tarso Pamier, Kranich* RMT-Backvolumen [ml/100g] RMT-Backvolumen [ml/100g] Korn-Proteingehalt [%TS] Korn-Proteingehalt [%TS] Tarso (r 2 =0,03) Toras (r 2 =0,01) Pamier (r 2 =0,76) Kranich (r 2 =0,77)

16 Statistische Auswertung langjähriger Untersuchungen Ernte- und Wertprüfungsmuster von nur Sorten-reine Muster mit Korn-Fallzahl > 220 s Qualitäts- Erntemuster Wertprüfungsmuster gruppe r 2 +VB r 2 +VB E A B (n= 422) 0,38 96 (n=1068) 0,47 74 (n= 383) 0,36 76 (n= 665) 0,33 66 (n=1871) 0,32 67 (n=1336) 0,20 78 Proteingehalt erklärt 20-47% der Variabilität im Backvolumen Vertrauensbereich beträgt im Ø + 75 ml

17 Krankheiten Komplexes Netzwerk der Backqualität Umwelt, Anbau, Ernte obligatorische Zusammenhänge für hefe-gelockerte Weizenbackwaren (Bolling, 1973) Qualität

18 Herausforderungen an den Erst-Verarbeiter Heterogene Qualitäten Weizen-Separierung bei der Getreide-Annahme E, A, B-Weizen Protein Fallzahl Müller Homogene Qualitäten Kundenspezifisch & ständig verfügbar! Mehlprofil eines Industriekunden Selektion & Separierung & Vermahlungstechniken & Mehl-Mischungen Öko-Weizen A-Weizen Brotweizen hochwertiger A-Weizen Keksweizen

19 Ist der Rohproteingehalt heute noch das geeignete Kriterium zur schnellen Beurteilung der Backqualität von Winterweizen? Die besonderen funktionalen Eigenschaften der Weizenproteine sind unerlässlich für die Herstellung Hefe-gelockerter Backwaren Zunahme des RMT-Backvolumens je Prozent Protein - ist sortenspezifisch unterschiedlich groß Zusammenhang zwischen Protein und RMT-Backvolumen - ist sortenspezifisch unterschiedlich eng - wird von Standort-/Witterungsfaktoren beeinflusst Bei Nicht-Fallzahl-schwachen Weizenpartien erklärt der Proteingehalt 20-47% der Unterschiede im Backvolumen Rechtfertigt das die hohe Bedeutung, die dem Proteingehalt in der Praxis beigemessen wird? JA, denn

20 Der Proteingehalt liefert einen hohen Einzelbeitrag zum Backvolumen! ist einfach & rel. zuverlässig bestimmbar! Außerdem: Es gibt z.zt. keine praxistaugliche Methode, deren Ergebnisse in engerem Zusammenhang zum Backvolumen stehen! ABER: Grenzen der Aussagekraft kennen! Ausblick?

21 Ausblick Auswirkung auf die gesamte Wertschöpfungskette Zukunft des regionalen Angebots von Qualitätsweizen? Produktlabeling? CO 2 -Bilanz / CO 2 -Fußstapfen Herausforderungen an die Landwirtschaft Nachdenken über die Höhe der Proteinanforderung umweltverträgliche nachhaltige rentable Erzeugung qualitativ hochwertiger pflanzlicher Rohstoffe Nachdenken über die Praxis der N-Spätdüngung

22 Ausblick (A) Verstärkte Nutzung vorhandener Kenntnisse Sortenkenntnis stärker nutzen Zusammenstellung großer Partien von Sorten mit ähnlichem guten Backverhalten ABER: eher geeignet für die Vermarktung in der Nacherntezeit Sortenvielfalt und Sortenwechsel erschweren Vermarktungsvorteil (Verarbeiter können sich kaum darauf einstellen) (B) Entwicklung aussagekräftigerer & praxistauglicher Methoden Berücksichtigung von Menge, Zusammensetzung und funktionalen Eigenschaften der Proteine, Stärke,Fette, Pentosane

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit