Enzyme

Bedeutung von Enzymen bei der Backwarenherstellung

Professor Dr. Bärbel Kniel, Bremen

Von zunehmender Bedeutung ist der Einsatz von Enzymen bei der Backwarenherstellung. Während vor wenigen Jahrzehnten nur Amylasen bzw. amylasehaltige Malzmehle zur Verbesserung der Backeigenschaften eingesetzt worden sind, gibt es mittlerweile neben diesen traditionellen Enzympräparaten eine ganze Reihe neuerer Enzymsysteme, mit denen die Eigenschaften von Teigen und Gebäcken verbessert werden können. Abbildung 1 gibt einen Überblick über backtechnisch wirksame Enzyme sowie die Bestandteile im Weizenmehl, die von diesen Enzymen beeinflußt werden.

Enzyme werden in unterschiedlicher Form in Backmitteln eingesetzt (Tab. 1). Mengenmäßig an erster Stelle stehen enzymreiche, pflanzliche Lebensmittelrohstoffe wie beispielsweise die traditionellen Malze als Lieferant von alpha-Amylasen. Sojamehl wird als Lieferant von Lipoxygenasen verwendet. Es gibt keine wirksamere, bessere und billigere Lipoxygenasequelle als Sojamehl. Die enzymaktiven Sojamehle haben eine teigstabilisierende Wirkung. Sie bewirken darüber hinaus eine sehr helle Brotkrume, die gerade bei Weißbroten und Toastbroten gewünscht ist, indem die Lipoxygenase die mehleigenen Carotinoide in farblose Substanzen überführt. Da Sojamehle zunehmend aus gentechnisch veränderten Sojabohnen gewonnen werden, gibt es in einigen Backbetrieben einen gewissen Interessenskonflikt zwischen dem Wunsch nach einer hellen Brotkrume und dem Wunsch, wegen möglicherweise negativer Verbraucherreaktionen auf den Einsatz von Sojamehlen aus gentechnischen veränderten Sojabohnen zu verzichten.

Zunehmend werden auch Enzympräparate verwendet, die aus Mikroorganismen gewonnen werden, beispielsweise aus Schimmelpilzen und Bakterienstämmen, die als Produzenten für Exo-Enzyme wie Amylasen, Xylanasen, Proteasen und Oxidasen eingesetzt werden. Von nachgeordneter Bedeutung ist der Einsatz von Enzympräparaten aus Pflanzen. Die dafür eingesetzten Rohstoffquellen wie beispielsweise Ananas, Papaya und Feigen sind unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht sehr attraktiv.

Unterscheidet man die Enzympräparate nach ihren Hauptaktivitäten, so sind die Amylasepräparate nach wie vor die backtechnisch wichtigsten Enzyme, gefolgt von den Xylanasen und der Lipoxygenase. Andere Enzyme werden in deutlich geringerem Umfang, z.B. bei Spezialapplikationen, eingesetzt. Dazu gehören die Glucoseoxidasen, die Lipasen und die Peroxidasen. Xylanasehaltige Enzympräparate haben in den letzten Jahrzehnten deutlich an Bedeutung gewonnen. Ihr Wirkungsmechanismus ist immer noch nicht vollständig aufgeklärt, es gibt aber mehrere Modellvorstellungen. Ein anschauliches Modell ist in Abbildung 2 dargestellt. Dabei wird angenommen, dass backtechnisch vorteilhafte Xylanasen bei der Teigbereitung die unlöslichen Anteile der Hemicellulose angreifen und diese im Inneren des Hemicellulosepolymers hydrolysieren. Daraus entstehen lösliche Pentosanfraktionen mit niedrigerem Molekulargewicht, die sehr viel Wasser aufnehmen können. Es resultiert ein fester, aber dennoch dehnbarer Teig. Insbesondere in der Phase der Endgare und der ersten Backphase scheinen diese Pentosane weiter zu Oligosacchariden abgebaut zu werden, so dass nach und nach ein Teil des gebundenen Wassers freigesetzt wird. Dies führt zu einem allmählichen Viskositätsabfall im Teig, was zu einem guten Ofentrieb führt. Das freigesetzte Wasser soll von der Stärke während der Verkleisterung aufgenommen werden. Es wird auch für den Frischhalteeffekt von guten Xylanasepräparaten verantwortlich gemacht. Neben diesem Modell gibt es noch andere Vorstellungen über die Wirkung der Xylanase.

Bei den Amylasen gibt es seit einigen Jahren Präparate mit sehr guten Frischhalteeigenschaften, die zum Teil aus gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt werden. In Abbildung 3 ist die Frischhaltewirkung von zwei handelsüblichen Amylasepräparaten bei Weißbroten nach 4 Tagen Lagerung anhand einer Textur-profilanalyse dargestellt. Bei dieser Messung dringt ein Stempel mit einer konstanten Geschwindigkeit in einen Brotwürfel von definierter Kantenlänge ein, komprimiert diesen bis zu 50% und entlastet dann den Würfel, in dem der Stempel wieder zurückfährt. Während dieses Meßvorganges wird die Kraft in N erfasst, die der Stempel für diese Deformation aufbringen muss. Je höher die Kurvenverläufe, desto fester ist die Brotkrume. Sehr deutlich ist die Frischhaltewirkung des Monoglycerids zu erkennen, die durch Zusatz von geeigneten Amylasepräparaten noch deutlich verbessert werden kann.

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