Ernährungs- & Warenkunde

Chemie des Brotes: Mythos versus Wissenschaft

Aufklärungsveranstaltung des Verbands Deutscher Mühlen und des Verbands der Backmittel und Backgrundstoffhersteller im Hause Ireks

Kulmbach (pf). Wenn im Zusammenhang von Backwaren mit Backmitteln gesprochen wird, dann taucht vielfach gleich das Wort Chemie mit seinen ganzen negativen Assoziationen auf. Viele Vorurteile fallen einen ein. Doch wesentliche Fakten bleiben bei einer ersten Betrachtung außen vor.

Der Verband Deutscher Mühlen und der Verband der Backmittel und Backgrundstoffhersteller wollen hier informieren. „Die durch Werbung und Standespolitik zunehmende Mythologisierung der Herstellung von Backwaren steht im Widerspruch zur heutigen Nutzung der Bäckereitechnologie und Getreidechemie“, argumentierte Amin Werner, Geschäftsführer des Backmittelverbandes.

Fachzeitschriften für das backende Handwerk, aber auch Redakteure von Publikumszeitschriften und Multiplikatoren des Hausfrauenverbandes wurden in Kulmbach umfassend über das Thema informiert.

Weitere Veranstaltungen zu ähnlichen Themen sollen in den nächsten Jahren folgen.

Chemische Abläufe bei der

Brotherstellung

Welche chemischen Abläufe sind tatsächlich im Brot? Diese Frage ging Dr. Peter Köhler von der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie und der Technischen Universität München nach. Er entzauberte auch gleich das Thema Chemie: „Chemie ist, wenn Stoffe reagieren.“ Welche chemischen Prozesse bei der Brotherstellung ablaufen, dies beleuchtete Köhler in seinem Vortrag.

Von Chemie des Brotes könne in mehrfacher Hinsicht gesprochen werden. So seien alle Qualitätsparameter von Backwaren, also die Zusammensetzung, Aroma, Geschmack, Farbe und Nährwert stofflich determiniert. Für die Hersteller sei es Herausforderung Optimierungen bei gleichzeitigen zeit- und kostenoptimiertem Herstellungsprozess zu finden. Auch Produkte mit Zusatznutzen (Functional Food) könnten entwickelt werden. Aufgabe der Forschung sei die Klärung von molekularen Ursachen und deren Wirkung, sowie die Neuentwicklung von analytischen Verfahren.

Die Aufgaben der Getreide-

forschung

Dr. Köhler zeigte in diesem Zusammenhang die Aufgaben der Getreideforschung auf.

Sie soll Beiträge dazu leisten, dass Getreideprodukte mit verbessertem ernährungsphysiologischem Wert, verringertem allergenen Potenzial, möglichst geringeren Konzentrationen an toxischen Verbindungen und aus nachhaltigem, umweltschonenden Anbau verzehrt werden.

Klar erkannte Dr. Köhler den Trend hin zu „natürlichen“ Produkten ohne die Verwendung von Zusatzstoffen. Wobei er offen die Frage stellte, was Natürlichkeit sei. Deshalb zeigte der Wissenschaftler einmal auf, welche „natürlichen“ chemischen Vorgänge bei der Backwarenherstellung ablaufen.

Proteine sorgen für chemische Reaktionen

Bereits bei der Teigknetung, also dem Mischen der Inhaltsstoffe, kommt es zu chemischen Reaktionen. Verantwortlich sind dafür die Proteine (Kleber) im Mehl. Die funktionellen Eigenschaften von Weizenteig beruhen auf Makrostrukturen aus Kleber, Stärke und Wasser. Die Kleberproteine Gliadine (Einzelprotein) und Glutenine (Aggregate) aus dem Mehl sorgen hierbei für die elastische Masse. Während die Glutenine den Teig zusammenhalten, wirken die Gliatine wie ein Schmiermittel, dass die Dehnfähigkeit herstellt.

Dr. Köhler zeigte die chemischen Reaktionen in diesem Zusammenhang auf. Das im Mehl natürlicher Weise vorkommende Glutathion spaltet die Glutenine durch Thiol/Disulfidaustausch. Dabei kommt es zu einer Erweichung des Teiges. „Je mehr Schalenbestandteile, desto mehr Glutathion“, zeigte Dr. Köhler auf. Durch den Zusatz von Ascorbinsäure kann die teigschädliche Wirkung von Glutathion aufgehoben werden. „Ascorbinsäure verhindert einfach ein Weichwerden des Teiges.“

Polysaccharide und Backeigenschaften

Hauptkohlenhydrat im Getreide ist die Stärke. Diese kommt als Reservestoff nur im Mehlkörper vor. Form und Größe der Stärkekörner sind je nach Getreideart unterschiedlich und tragen wesentlich zu charakteristischen Backeigenschaften bei. Hauptbestandteile sind die Amylose und Amylopektine.

Polymere Kohlenhydrate und –derivate, die von Enzymen im Magen-Darm-Trakt nicht abgebaut werden können, also Ballaststoffe sind, werden Pentosane/Arabinoxylane genannt. Diese haben eine indirekte physiologische Wirkung, da sie fettarm und mineralstoffreich sind. Die direkte physiologische Wirkung ist die Regulierung des Blutzuckerspiegels und die Senkung des Cholesterinspiegels.

Für den Bäcker interessant sind natürlich die backtechnischen Eigenschaften. Pentosane haben ein hohes Wasserbindevermögen. Wasserunlösliche Pentosane (WUP) haben jedoch einen ungünstigen Einfluss auf die Backeigenschaften. Wasserlösliche Pentosane (WEP) haben dagegen einen günstigen Einfluss. Durch den chemischen Prozess der Xylananse werden im Teig unlösliche zu löslichen umgewandelt.

Lipide und ihr Einfluss auf die Backfähigkeit

Trotz des geringem Gehaltes von 2 - 3 Prozent (Hafer 7 – 8 Prozent) haben Lipide (Fette) einen großen Einfluss auf die Backfähigkeit. Dr. Peter Köhler: „Polare Lipide – Emulgatoren – sind backtechnisch wichtig.“ Sie haben insbesondere auf das Brotvolumen Einfluss. Durch den Zusatz von polaren Lipiden zu Teigen werden diese weniger klebrig, besser maschinengängig und erhalten ein größeres Volumen.

Dr. Peter Köhler zeigte auch die Wirkung von im Mehl vorhandenen Enzymen (endogene) und zugesetzten Enzymen (exogene) auf. Amylasen, Proteasen, Peroxidasen und Lipoxygenasen sind vorhanden. Zugesetzt werden können Amylasen, Xylanasen, Lipasen, Glucoseoxidasen und Transglutaminasen.

Die Amylase spaltet Stärke unter Freisetzung von Maltose. Alpha-Amylasen als Endoenzym sorgt für eine Abnahme der Teigviskosität; die Gebäcke werden großporiger. Beta-Amylasen senken dagegen nicht die Viskosität; die Gebäcke bleiben feinporig. Maltose wird gebildet, die Nahrung für die Hefe ist.

Eine wichtige Aufgabe haben die Lipasen, die unpolare in polare Lipide spalten. So können im Mehl enthaltene unwirksame Verbindungen in einem Emulgator überführt werden.

Die chemischen Aspekte der Aromabildung

Generelle chemische Aspekte der Aromabildung bei der Brotherstellung zeigte Dr. Köhler ebenfalls auf: Mehl-Aromastoffe werden über die Teig- und Backphase in Krume und Kruste transportiert. Während der Teigfermentation kommt es zu einer biologischen Bildung von Aromastoffen; Aromavorläufer werden ebenfalls biologisch gebildet. Beim Backprozess kommt es zu einer thermischen Bildung von Aromastoffen. „Viele davon verlieren sich aber wieder“, skizzierte Dr. Köhler die Entstehung von Aromastoffen.

Der Wissenschaftler zeigte auf, wie die Aromastoffe gemessen werden. Neben technischen Detektoren sei es vor allem die Nase – die viel empfindlicher ist – mit der entsprechend gemessen wird.

Das bei der Geschmacksbildung „Chemie im Spiel“ zeigte Dr. Köhler anhand der wichtigsten Aromastoffe in der Weißbrotkruste auf. 2-Acetyl-1-pyrrolin sorgt zum Beispiel für ein röstiges, popcornartiges Aroma. (E)-2-Nonenal gibt einen fettig und grünes Aroma. 80 Prozent des Aromas kommt nach Aussage von Dr. Köhler aus der Kruste von Backwaren und 20 Prozent aus der Krume. Was die Bedeutung des richtigen Backens unterstreicht. Dr. Köhler brachte aber auch Beispiele, wie sich unterschiedliche Hefen auf die Bildung von Aromastoffen im Teig auswirken. Die Hefe Saccharoymces cerevisiae bildet im Gegensatz zu Dekkera bruxellensis wesentlich mehr Methylpropanol, 3-Methylbutanol und 2-Phenylethanol.

Ein anderes Beispiel ist der Gehalt von 3-Methylbutanol. Dieser Aromastoff ist bei Trockensauer (Trommeltrocknung) in einer höheren Konzentration in der Brotkrume vorhanden, als bei der Verwendung von frischen Sauerteig.

Dr. Peter Köhler zeigte auch die Bedeutung der physiologisch aktiven Substanzen Pronyl-Lysin (antioxidative Wirkung) auf. Es besteht eine Korrelation zwischen antioxidativer Wirksamkeit und Farbe der Fraktionen. Pronyl-Lysin ist in einer wesentlich höheren Konzentration in Vollkornbrot, als in Weißbrot vorhanden.

Fazit: „Nicht alles Chemie, aber sehr vieles.“

„Also doch alles Chemie bei der Brotherstellung“, fragte Dr. Köhler abschließend. Chemie bedeute nicht zwangsläufig, dass durch den Zusatz von (chemischen) Verbindungen bestimmte Eigenschaften von Backwaren erreicht würden. Alleine schon die natürlichen Inhaltsstoffe der Rohstoffe bilden durch chemische Reaktionen die typischen Qualitätsmerkmale von Backwaren. Die Reaktionen der Inhaltsstoffe können durch technologische Maßnahmen (Mikroorganismen, Art der Teigführung, Backbedingungen) beeinflusst werden. „Also nicht alles Chemie, aber sehr vieles.“