bremerhavener institut für lebensmitteltechnik und bioverfahrenstechnik

Bremerhavener Institut für Lebensmitteltechnik und Bioverfahrenstechnik


Tabelle 1: Übersicht über die historische Entwicklung des Tabelle 1: Übersicht über die historische Entwicklung des Einsatzes von Enzymen bei der BackwarenherstellungEinsatzes von Enzymen bei der Backwarenherstellung

1859: Englisches Patent über die Nutzung von enzymatischem Malzextrakt bei der Teigbereitung

1898: Diastatischer Malzextrakt für die Weißbrotherstellung

1899: Einführung eines Backmittels auf Malzmehlbasis

1929: Einsatz von enzymaktivem Sojamehl als Backmittel

seit 1950: Einsatz von Pilz-alpha-Amylasen und Proteinasen

seit 1970: Einsatz von mikrobiellen Xylanasen

seit 1990: Einsatz von Glucoseoxidase, maltogener Amylase, Peroxidase, Lipase und Amyloglucosidase


Tabelle 2: Wirkungsweise von Enzymen bei der Teig- und Tabelle 2: Wirkungsweise von Enzymen bei der Teig- und GebäckherstellungGebäckherstellung

Wirkung Schlüsselenzyme

Teigentwicklung Xylanasen, Glucoseoxidase, Peroxidase

Trockene, nicht klebende Teige

Xylanasen

Gärstabilität, Gärtoleranz

Xylanasen

Gebäckvolumen Amylasen, Xylanasen

Gebäckfarbe, Geschmack

Amylasen, Proteasen, Peptidasen

Frischhaltung Amylasen, Xylanasen, Lipasen


Tabelle 3: Zusammensetzung handelsüblicher Malzmehle Tabelle 3: Zusammensetzung handelsüblicher Malzmehle

Wasser 5-10 %

red. Zucker (ber. als Maltose) 5 – 8%

Stärke 53 – 57%

Eiweiß (Nx5,8) 10 – 12 %

Mineralstoffe 1 – 2 %

Alpha-Amylase (ICC-Einheiten*/g) 400 - 600

*nach ICC-Standard 108


Tabelle 4: Zusammensetzung handelsüblicher, enzymaktiver Tabelle 4: Zusammensetzung handelsüblicher, enzymaktiver Malzextrakte Malzextrakte

Wasser 18-23 %

red. Zucker (ber. als Maltose) 48 – 60%

Maltose 27 – 39%

Glucose 5 –9 %

Dextrine 7 – 13 %

Eiweiß (Nx5,8) 7 – 13 %

Mineralstoffe 3 – 8 %

Alpha-Amylase (ICC-Einheiten*/g) 400 - 600

*nach ICC-Standard 108


Tabelle 5: Temperaturcharakteristika von stärkeabbauenden Tabelle 5: Temperaturcharakteristika von stärkeabbauenden EnzymenEnzymen

Enzymtyp Topt (°C) T50 (°C)

Malz-alpha-Amylase

55 – 60 65 – 75

Pilz-alpha-Amylase

50 –55 60 – 70

Bakterien-alpha-Amylase

70 – 80 85 – 90

Topt = Temperatur, bei der das Enzym seine höchste Aktivität aufweist

T50 = „Halbwertstemperatur“ (Temperatur, bei der das Enzym 50% seiner höchsten Aktivität aufweist


Abbildung 1: Die Bestandteile von Weizenmehl und deren Abbildung 1: Die Bestandteile von Weizenmehl und deren Beeinflussung durch backtechnisch wirksame Enzyme Beeinflussung durch backtechnisch wirksame Enzyme

EnzymeBestandteile

von Weizenmehl

AmylasenAmylasen

GlucoseoxidasePeroxidaseLipoxidenaseProtease

XylanasePeroxidase

LipasenLipoxigenasen

Stärke Stärke (77%)(77%)

Stärke,beschädigt (7%)

Protein (12%)

Hemicellulose (2%)Pentosane (1)

Lipide (1%)


Abbildung 2: Einfluss verschiedener Zusatzstoffe in Abbildung 2: Einfluss verschiedener Zusatzstoffe in Backmitteln auf das Volumen (x10Backmitteln auf das Volumen (x1033) von Weizenbrötchen (6 ) von Weizenbrötchen (6 Stück)Stück)

1,51,7

2

2,7

3,15

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5B

ackvolu

men

(m

l)

KontrolleAscorbin-

säure

AmylaseAscorbin-

säure

Emulgator

AmylaseAscorbin-

säure

XylanaseEmulgatorAmylaseAscorbin-

säure


Abbildung 3: Verfahrensablauf bei der Gewinnung von Abbildung 3: Verfahrensablauf bei der Gewinnung von MalzproduktenMalzprodukten

Weizen- und GerstenmalzWeizen- und Gerstenmalz

Maischen: vollständiger enzymatischer Stärkeabau in Maltose, Dextrine und Glucose

Maischen: vollständiger enzymatischer Stärkeabau in Maltose, Dextrine und Glucose

Abläutern: Abfiltern der unlöslichen Bestandteile

Abläutern: Abfiltern der unlöslichen Bestandteile

Konzentrieren: Eindampfen in VakuumKonzentrieren: Eindampfen in Vakuum

Trocknen: Walzen, Sprüh- oder Vakuumtrocknung

Trocknen: Walzen, Sprüh- oder Vakuumtrocknung

ZerkleinernZerkleinern

Malzmehl Malzextrakte

dickflüssig

MALZEXTRAKTPULVER


Tabelle 5: Temperaturcharakteristika von stärkeabbauenden Tabelle 5: Temperaturcharakteristika von stärkeabbauenden EnzymenEnzymen

Enzymtyp Topt (°C) T50 (°C)

Malz-alpha-Amylase

55 – 60 65 – 75

Pilz-alpha-Amylase

50 –55 60 – 70

Bakterien-alpha-Amylase

70 – 80 85 – 90

Topt = Temperatur, bei der das Enzym seine höchste Aktivität aufweist

T50 = „Halbwertstemperatur“ (Temperatur, bei der das Enzym 50% seiner höchsten Aktivität aufweist


Abbildung 4: Temperaturbereich der Inaktivierung von Abbildung 4: Temperaturbereich der Inaktivierung von stärkeabbauenden Enzymen stärkeabbauenden Enzymen

50

60

70

80

90

100

Stärkeverkleisterung

°C

Malzmehl Pilzamylase bakteriellemaltogene

Amylase Amylase11

65

100

70 70

90

72

75

56

80

55


Abbildung 5: Übersicht über die historische Entwicklung des Abbildung 5: Übersicht über die historische Entwicklung des Einsatzes von Enzymen bei der BackwarenherstellungEinsatzes von Enzymen bei der Backwarenherstellung

überschüssiges Wasser

60°C

Verk

leis

teru

ngst

em

pera

tur

Wassergehalt


Abbildung 6: Frischhaltung von Amylasen bei Weißbroten Abbildung 6: Frischhaltung von Amylasen bei Weißbroten nach 4 Tagen Lagerungnach 4 Tagen Lagerung

* Standardrezeptur : 100 Teile Weizenmehl T550; 62% Wasser; 2 % Salz; 3 % Hefe geschlossener Kasten,; spez. Volumen: 3,7 ml/g Gerät: Texture Anaylser (Stable Micro Systems)

Standard* (1)

+ 0,3% Monoglycerid (90%) (2)

+ 0,3% Monoglycerid (90%)+ Enzym 1 (200 ppm) (Amylase) (3)

+ 0,3% Monoglycerid (90%)+ Enzym 2 (200 ppm) (Amylase) (4)


Abbildung 8: Abbau von Hemicellulose durch Xylanasen Abbildung 8: Abbau von Hemicellulose durch Xylanasen


Abbildung 9: Einfluss einer backaktiven Xylanase auf die Abbildung 9: Einfluss einer backaktiven Xylanase auf die Gärstabilität von Weizenteigen ------------- ohne Xylanase; Gärstabilität von Weizenteigen ------------- ohne Xylanase; ______________ ______________ mit Xylanasemit Xylanase


Abbildung 7: Ausschnitt der Struktur von ArabinoxylanenAbbildung 7: Ausschnitt der Struktur von Arabinoxylanen


elastisch

trocken

plastisch

klebrig,

feucht

Xyl 5

Xyl 1

Xyl 3Xyl 2

Xyl 4

Einteilung von Xylanasen anhand der Teigeigenschaften

elastische Krume

Volumen (+)

plastische Krume

Volumen (-)

Xyl 5

Xyl 1

Xyl 3

Xyl 2

Xyl 4

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