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Der Brotteig als „multifaktorieller Bioreaktor“

In der Reihe Mythos versus Wissenschaft wurde die Biologie des Brotes aus geschichtlicher und wissenschaftlicher Sicht betrachtet

Langenfeld (rs). Zur dritten Runde der Veranstaltungsreihe Mythos versus Wissenschaft folgte die Fachpresse der Einladung des Verbandes der Backmittel- und Backgrundstoff- Hersteller e.V. (BVB); des Backmittelinstitutes e.V. (BMI) und dem Verband Deutscher Mühlen e.V. (VDM) nach Langenfeld. Unter dem Hauptthema „Getreideverarbeitung im Spannungsfeld“ war die „Biologie des Brotes“ das Schwerpunktthema.

Entwicklung der Biotechnologie

Lange bevor man erkannte, dass Mikroorganismen den Teig säuern und Gas erzeugen, hätten handwerklich arbeitende Bäcker aus eigener Erfahrung biotechnologische Verfahren entwickelt, um Brot in guter Qualität herzustellen, so Prof. Dr. Ludwig Wassermann aus Neu-Ulm, der die Entwicklung der Biotechnologie aufzeigte.

In Grimms Wörterbuch von 1878 wird z. B. die Gärung als ein Fäulnisvorgang beschrieben. Und Herodot (484-425 v. Chr.) berichtete, dass die Menschen Furcht vor dem Faulen von Speisen hatten. Doch die alten Ägypter stellten den Brotteig so auf, dass er faulen musste.

Mit der Forschung in den vergangenen 100 Jahren sind die Reaktionen und Vorgänge beleuchtet worden, die während der Herstellung von Teigen ablaufen und somit für die Qualität der Backwaren verantwortlich sind. So wurde unter anderem auch die Wissenschaft der Biotechnologie begründet. Diese behandelt immer Reaktionen, die im Prinzip biologischer Natur sind. Daraus hergestellte Produkte sind zum Beispiel Antibiotika, Enzyme, organische Säuren und Vitamine. Während bei den meisten biotechnologischen Verfahren ein Reaktionsprodukt durch technische Verfahren erzeugt wird, sind es bei der Brotherstellung zahlreiche biosynthetisch erzeugte Stoffe, welche für die Qualität des Endproduktes verantwortlich sind. Deshalb, so Wassermann, kann man den Brotteig auch als einen „Multifaktoriellen Bioreaktor“ bezeichnen.

Geschichte der Bäckerhefe

Brot essen die Menschen seit zirka 7000 Jahren. Vor zirka 3000 Jahren entdeckten die Ägypter, vermutlich durch Zufall, die Wirkung von Hefen im Brotteig. Bis zur Begründung der Zellentheorie bei Hefe durch Theodor Schwann (1810-1882) war es ein langer Weg, den Stoffwechsel der Hefe wissenschaftlich zu erklären und Hefe „maßgeschneidert“ industriell herzustellen. Bis ins 19. Jahrhundert ging man nicht davon aus, dass Hefen Lebewesen sind. 1857 stellte Louis Pasteur die „vitalistische Gärungstheorie (Lehre von der Lebenskraft) auf, der zufolge die alkoholische Gärung nur in Verbindung mit lebenden Zellen möglich sei. So weiß man heute z. B., dass auf eine Fläche von 1 mm² mehr als 25 000 Hefezellen passen und ein Gramm Backhefe etwa 10 Milliarden Zellen entsprechen. Dipl. Ing. Lothar Völker von Uniferm verdeutlichte dies anschaulich in seinem Vortrag „Backhefe – Geschichte und Einfluss auf die Backwarenherstellung“. Uniferm bietet heute für jede Anwendungsart die passende Backhefe als Granulat, Press- oder Flüssighefe.

Produktion der Backhefe

Wie aus Melasse, dem Nebenprodukt der Zuckerherstellung, in verschiedenen technischen Behandlungsstufen über Fermentation die Bäckerhefe in unterschiedlicher Form für unterschiedliche Anwendung entsteht, dies erläuterten Dr. Marek Mösche und Dipl. Ing. Helmut Grimmer von Uniferm.

Für die Vermehrung von Hefezellen werden die in der Melasse befindlichen Mineralstoffe und Vitamine benötigt und nur noch wenige hinzugesetzt. Moderne Prozesssteuerung ermöglicht eine optimale Abstimmung des Nahrungsangebotes auf den Bedarf der Zellen. Interessant ist die optimale und umweltbewusste Verwendung der Melasse in einem Rohstoffkreislauf, wo am Ende des Fertigungsprozesses neben Backhefe auch Viehfutter, Düngeprodukte wie Vinassesalz, Viehfutter Vinasse und Biogas erzeugt werden. So kann Uniferm mit letzterem seinen eigenen Strombedarf decken und den restlichen Strom ins Netz einspeisen.

Auch die großen Wassermengen, welche beim Hefeherstellungsprozess benötigt werden, sind zu 98 Prozent gereinigt und werden dem nahe gelegenen Rhein zugeführt. Bei der Werksbesichtigung in Monheim wurde sichtbar, welch großer technischen Aufwand es erfordert, allein die Lagerung der Roh- und Halbfertigerzeugnisse in riesigen Tanks mit bis zu 5000 m³ Fassungsvermögen bereitzustellen. Auch der hohe Automatisierungsgrad vom Lager bis zur Verpackung des Endproduktes beeindruckte.

Forschung rund um Sauerteig

Mit einem Rückblick in die Historie der Brotherstellung in Mesopotanien (4000 v. Chr.) bis zu den Ägyptern (2000 v. Chr.) über versteinerte Brotausgrabungsfunde aus Pompei (79 v. Chr.) gab Dr. Peter Stolz von der Firma Böcker einen Überblick bis zur Neuzeit. Deutlich wurde dabei, welch komplizierte biochemische Vorgänge bei der Säure-, Aroma- und Geschmacksbildung ablaufen, um die Verbesserung der Brottextur und Frischhaltung zu erreichen. Dass dabei noch längst nicht alle Parameter bekannt sind, ist auch eine Tatsache. Doch hier hat sich die Firma Böcker in vier Generationen ein umfangreiches Know-how erarbeitet. So können dem Bäcker heute Starterkulturen für Roggen- und Weizenprodukte in flüssiger, pastöser, fester und getrockneter Form, für unterschiedliche Führungs-arten mit höchster Produktsicherheit angeboten werden. Letztendlich liegt die Brotqualität trotz modernster Steuerung in der Hand des Bäckers, dem Rohstoff Mehl und wie gewissenhaft er seinen Sauerteig in Temperatur und TA führt. Auch die Aufmerksamkeit bei der Aufarbeitung, der Brotreifung und dem Backprozess ist von entscheidender Bedeutung, damit sein Kunde wieder kommt.

Dem Brotaroma auf der Spur

Brot und Wein, diese Lebens- und Genussmittel haben eine ganz besondere Wertigkeit bei den Menschen, hier von einem Mythos zu sprechen ist legendär und in unserer Kultur verwurzelt. Dipl. Ing. Michael Kleinert von der Hochschule Wädenswil, Schweiz, stellte nicht nur die Brotqualität und -vielfalt der Eidgenossen in den verschiedenen Kantonen vor. Sein Denkansatz zum Thema Brotgeschmack beflügelte ihn bei dem Verkosten verschiedener Weine und deren vielfältige Geschmacksvarianten. Diese sind Standard und in einem Weinaromarad definiert. Mit sensiblen Geschmacksknospen sind bei Weinverkostungen erstaunliche Aromastoffe wie fruchtig (z.B.Kirsche), holzig (z.B. Eiche) blumig z.B. Flieder), würzig (z.B. Vanille) oder erdig (z.B. Pilze) zu erkennen. Winzer nutzen diese Tatsache als Marketinginstrument mit Erfolg.

Definition des Geschmacks

Bei der Geschmacksvielfalt von Backwaren könnte man in ähnlicher Weise Geschmacksvarianten erkennen und definieren. Wir alle lieben z.B. den Duft frischer Backwaren, nur ist eine spezielle Geschmackszuordnung nicht definiert. Kleinert stellt Qualität als einen Tempel der Weisheit dar. Das Dach ist die Lebensmittelqualität, die von drei Säulen getragen wird: der Kundschaft/Konsument; der Fachleute/Technologen/Sensorik und der Wissenschaft/Analyse. Das ganze Gebäude steht auf dem Boden der verwendeten Rohstoffe, den Verarbeitungsprozessen und dem Produkt.

Um Backwarenqualität zu erreichen, spielen Rohstoffe wie Mehl, Backmittel, Butter und Hefe eine Rolle. Der Verarbeitungsprozess wie Triebführung, Backprozess, Tiefkühlung und Logistik spielen die zweite Rolle; und das Produkt bildet mit Aroma, Geschmack und Frische den dritten Qualitätsfaktor. Wenn alle Teile optimal zusammenwirken, kommt Qualität heraus, welche dem Kunden schmeckt. Als wichtigste Kriterien für Qualität nennt der Referent die Aktivität der Teigruhe durch Vorteige, Gärsteuerung, das Patt-Verfahren sowie den Backprozess. Bei der Aromaanalytik von über Langzeitführung hergestellten Gebäcken wurde durch eine gaschromatographische Analyse fruchtig-blumige, honig-nelkenartige, grünliche-kartoffelartige und malzige Aromakomponenten festgestellt.

Wirkung auf die Ernährung

Seit Jahrtausenden bilden Getreideprodukte das Grundnahrungsmittel des Menschen. Diese einzigartige Rolle spielen sie auf Grund ihrer besonderen Zusammensetzung wie Stärke, Eiweiß, Ballaststoffgehalt, Mineralstoffe und Vitamine. In einer vorausschauenden Studie ging Prof. Dr. Hans-Joachim F. Zunft der Frage nach, ob bei der ernährungsphysiologischen Bedeutung von Backwaren Zweifel berechtigt sind oder nicht.

Negative Wirkungen des Getreides auf den Stoffwechsel werden der Pythinsäure zugeschrieben, die Eisen und Zink in Komplexen bindet. Dadurch kann die Absorption im Darm unzureichend, die Bioverfügbarkeit eingeschränkt und die Mineralstoffversorgung gefährdet sein. Lektine, die selbst Proteine darstellen, können auf die Enzyme im Stoffwechsel hemmend wirken. Vorausschauend angelegte epidemiologische Studien warfen die Frage auf, ob Ballaststoffe überhaupt eine gesundheitliche Wirkung auf das Herz-Kreislauf-System und bei bestimmten Krebsformen besitzen. Der derzeitige wissenschaftliche Stand spreche jedoch für eine schützende Wirkung, so Prof. Zunft.

Für die weltweit steigende Krankheitshäufigkeit von Fettleibigkeit und Diabetes Typ 2 stellt der glykämische Index (GI), und die glykämische Last (GL) eine messbare Bezugsgröße zu den Lebensmitteln her. Der GI beschreibt die Wirkung von Lebensmitteln auf den Blutzuckerspiegel, während die glykämische Last die Aussagen des GI erweitert.

Auch diese Werte und Empfehlungen stellt Prof. Zunft in Frage, da unterschiedlich aufgenommene und zusammengesetzte Nahrung bei Menschen unterschiedlich wirkt. Zur Verunsicherung der Betroffenen trage der wissenschaftliche Meinungsstreit, aber auch die sensationsorientierte Berichterstattung in den Medien bei.

Zunft zitierte abschließend den Philosophen Karl Popper: „Wissenschaft ist nicht der Besitz von Wissen, sondern die Suche nach der Wahrheit.“