DE102004055312A1

DE102004055312A1 - Verfahren zur Herstellung von chemisch modifizierten proteinhaltigen Backzutaten und solche Zutaten

Info

Publication number: DE102004055312A1
Application number: DE102004055312A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Muscat
Original assignee: Blattmann Cerestar AG
Current assignee: Blattmann Schweiz AG
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-05-18
Also published as: WO2006053642A1; EP1696740A1

Abstract

Proteinhaltige Grundsubstanz, wie Gluten, die als Backzutat benutzt werden kann, wird durch ein thermisches Verfahren unter Anwesenheit eines Aromazusatzstoffs, wie Aminosäure oder Saccharosen oder Proteinhydrolysate, chemisch modifiziert, wodurch ein verbesserter Aromaeindruck für die Backwaren erzielt wird.

Description

Einführung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen für die Backwarenindustrie, indem ein Verfahren bereitgestellt wird, durch das Backzutaten zur Erzielung eines verbesserten Aromas chemisch modifiziert werden. Sie bezieht sich im Besonderen auf die Modifikation von Protein enthaltenden Stoffen, wie zum Beispiel Gluten.
Da die Backwarenindustrie heutzutage stark von der Wahrnehmung und dem Geschmack der Endverbraucher abhängt, bedarf es nicht nur einer gleich bleibenden Qualität, die unabhängig von den natürlichen Variabilität bei den Rohstoffen ist, sondern auch einer zunehmenden Flexibilität und Vielfalt in der Zusammenstellung der Formulierung. Organoleptische Eigenschaften wie der Geruch sollen nicht nur eine Signalwirkung bei den Backwaren, wie z.B. Brot hervorrufen, sondern sollten auch spezielle Zusammensetzungen herausheben, die besondere Zutaten haben (wie ungemahlene Körner oder Sonnenblumenkerne) oder ein besonderes Aroma.
Obwohl Brot eine wichtiges Element unter den Backwaren ist, zielen auch andere Artikel, wie Kuchen, Waffeln, Brötchen, Biskuits, Kekse, und viele mehr auf einen lang anhaltenden Frischeeindruck, ansprechende Form, angemessenes Aussehen und angemessenen Volumeneindruck, sowie angenehmen Geschmack und Geruch, leichte Zubereitungs- und Serviereigenschaften oder gar gesundheitliche Vorteile. Im Allgemeinen beruhen solche Waren auf einer Stärke- oder Proteinkomponente, einer flüssigen Komponente und Backhilfen, d.h. auf Mehl, Wasser, Salz und Hefe bei Hefeteigen bzw. Backtriebmittel bei Rührteigen. Obwohl der Herstellungsprozess gleich bleibend und häufig auch kontinuierlich sein sollte, aber dennoch Flexibilität erlauben sollte, ist er einer Vielzahl von variierenden Einflüssen unterworfen, externen (wie die Fermentationstemperatur und -dauer, Backtemperatur und -dauer, Umgebungsfeuchte, oder Handhabung) wie auch internen (wie Qualität und Zusammensetzung der Einsatzstoffe). Um nun die erwähnte gleich bleibende Qualität zu erreichen, können Backhilfsmittel eingesetzt werden, die natürlich die gesundheitlichen und behördlichen Anforderungen erfüllen müssen, aber welche besonders umwelt- oder gesundheitsbewusste Verbraucher auch nicht vom Kauf abhalten sollen (siehe auch EP-A-1080642).
Ein typisches Backhilfsmittel ist Gluten, welches auch modifiziert sein kann, wie es z.B. im US-Patent 4076845 beschrieben worden ist. Dabei ist trockenes, pulverisiertes Gluten zur Verbesserung der Backeigenschaften mit einem nicht-toxischen Chelatbildner, zum Beispiel Natriumzitrat, EDTA, Phytaten, oder Phosphaten behandelt worden. In EP-A-0282038 wird die Modifikation von Gluten beschrieben, indem Weizenmehl, L-Ameisensäure, Cystein und Wasser vermengt worden sind, und durch mechanische Behandlung das teigartige hydratisierte Mehlgemisch erhalten wurde.
Andere Entwicklungen zielen auf eine Verbesserung der organoleptischen Eigenschaften von Backwaren, und dabei besonders auf die Geruchs- und Aromaeigenschaften. Das deutsche Gebrauchsmuster DE-20314608U beschreibt verschiedene Farb- und Aromazusätze für Lebensmittel, wie Knödel oder Brötchen. EP-A-1206913 bezieht sich auf eine Backhilfsmittelzusammensetzung, die einen Emulgator und eine umhüllte Grundstruktur enthält, sowie einen Ko-Emulgator aus einem Gemenge von Aromasubstanzen mit Emulgatoreigenschaften. Gemäß dem Inhalt von EP-A-1161883 wird eine Teigzusammensetzung beschrieben, die von dem industriellen Hersteller vorgebacken und von dem Endverbraucher aufgebacken wird. Die Zusammensetzung enthält zumindest Mehl, Wasser, Hefe, Backhilfsmittel sowie einen umhüllten hydrophilen Aromastoff, welcher während des Aufbackens bei dem Endverbraucher oder danach freigesetzt wird. Eine Zusammensetzung zur Intensivierung der Bräunung und des Aromas von Backwaren ist in EP-A-0937402 beschrieben, welche auf die Oberfläche von vorgeformten Backwaren aufgesprüht wird. DE-A-19544916 beschreibt, wie Brote oder Brotzutaten geräuchert werden, um so den Geschmack wie auch die Haltbarkeitsdauer der Backwaren zu verbessern. FR-A-2808420 bezieht sich auf thermisch behandeltes Buchweizenmehl, bei dem durch milde Karamellisierung unter anderem Aroma und Geschmack verbessert werden. In DD-217981 ist ein Verfahren zur Herstellung von Proteinhydrolysaten beschrieben, bei dem das Protein aber durch die Hydrolyse seine Vitalität verliert und dadurch zum Backen untauglich wird.
Alle die gezeigten Ansätze befriedigen jedoch noch nicht den Wunsch nach einer verbesserten Aromawahrnehmung, die sowohl in Bezug auf Intensität wie auch auf die Art des Aromas einfach und konsistent einzustellen ist, und bei der die Vitalität der Einsatzstoffe nicht unnötig verringert wird.
Zusammenfassung
Diese Zielsetzung wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, die in einem Aspekt das chemische Modifizieren von proteinhaltigen Backzutaten für eine verbesserte Aromawahrnehmung betrifft. In einem zweiten Aspekt betrifft sie Stoffe, die durch ein solches Verfahren erhalten werden können, und in einem dritten Aspekt betrifft sie vitales, chemisch modifiziertes Gluten als Geruchstoffbasis für Backzutaten.
So ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur chemischen Modifikation eines proteinhaltigen Grundstoffs für eine Backzutat, welches die folgenden Verfahrensschritte enthält:

a) Das Bereitstellen eines proteinhaltigen Grundstoffs, welcher vorzugsweise einen Feuchtegehalt von weniger als 40 Gew.-% hat, und welcher vorzugsweise aus Getreide, vorzugsweise aus Weizen oder Dinkel, gewonnenes Gluten enthält, und welches vorzugsweise mehr als ca. 50 Gew.-% Protein auf Trockenbasis enthält. Besonders bevorzugt ist vitales Weizengluten.
b) Das Bereitstellen eines Aromazusatzstoffs, welcher mit dem proteinhaltigen Grundstoff bei erhöhten Temperaturen eine chemische Reaktion eingehen kann. Vorzugsweise ist der Aromazusatzstoff eine Aminosäure, ein Saccharid oder ein Polysaccharid oder ein hydrolysiertes Protein. Vorzugsweise liegt der Aromazusatzstoff in flüssiger Form vor, und besonders bevorzugt ist eine wässrige Lösung, Dispersion oder Emulsion. Der Aromazusatzstoff wird vorteilhafterweise in Mengen von über 1 Gew.-%, typischerweise aber unter 50 Gew.-% auf der trockenen Basis von proteinhaltigem Grundstoff und Aromastoff zugegeben.
c) Dem Mischen des proteinhaltigen Grundstoffs mit dem Aromastoff in einer Mischapparatur. Vorzugsweise wird der Aromastoff in Form einer wässrigen Lösung, Dispersion oder Emulsion aufgesprüht. In einer bevorzugten Ausführung geschieht dies in einer Wirbelschicht oder in einem Rotationsmischer.
d) Der thermischen Behandlung dieses Gemisches, um die Aroma erzeugende chemische Reaktion zu initiieren, welche kovalenter oder ionischer Art, aber auch eine Wasserstoffbrückenbindung sein kann. Vorzugsweise ist diese Reaktion eine Maillard-Reaktion. Die Reaktionstemperaturen sollten über 60°C, werden typischerweise über 100°C, und häufig über 110°C liegen, sollten allerdings 200°C nicht überschreiten, werden typischerweise nicht 180°C, und häufig nicht 150°C überschreiten. Optional kann ein leichtes Vakuum eingesetzt werden, welches nicht zu stark sein sollte, um die Aromaintensität nicht zu verschlechtern. Die thermische Behandlung sollte länger als 1 Minute dauern, wird typischerweise länger als 10 Minuten sein, und häufig länger als 15 Minuten dauern, sollte aber nicht mehr als 8 Stunden dauern, wird typischerweise nicht mehr als 2 Stunden dauern und häufig nicht mehr als 60 Minuten.

In einer bevorzugten Ausführung enthält der proteinhaltige Grundstoff vitales Gluten, dessen Vitalität durch den Parten^® Gluten Index und/oder durch die Bartender^® Extensometer^® Methode, welche als Ergebnis die „Extensograph-Fläche" ergibt, beschrieben werden kann. Der Gluten Index sollte vorzugsweise zwischen über 10 %, noch bevorzugter zwischen 10 % und 80 % liegen, und häufig wird ein Gluten Index zwischen 30 % und 60 % am meisten bevorzugt. Durch die Modifikation gemäß der vorliegenden Erfindung sollte der Gluten Index nicht aus diesen Bereichen herausfallen. Für die Extensometer-Methode sollte das Ergebnis vorzugsweise nicht um mehr als 50 %, noch vorteilhafterweise um nicht mehr als 25 %, und am vorteilshaftesten im Wesentlichen überhaupt nicht reduziert werden, wenn die Materialwerte vor dem Mischen und nach der thermischen Behandlung verglichen werden.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen proteinhaltigen Backgrundstoff, der durch das obige Verfahren erhalten werden kann, und welches einen vorbestimmten Aromaeffekt erzielt, vorzugsweise einen nussigen, fruchtigen, fleischigen oder an Gewürze oder Gemüse erinnernden Geruch.
In einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein chemisch modifiziertes vitales Gluten als Geruchsstoff für Backwaren oder Vormischungen für solche, welches bevorzugterweise einen Gluten Index von mehr als 10 % aufweist. Bei Anwendung der Bartender Extensograph^® Methode, sollte die Fläche unter der Extensogram-Kurve (die der zur Extension benötigten Energie entspricht) mehr als 50 % der Fläche entsprechen, die für ein nicht modifiziertes vitales Gluten erhalten wird. Vorzugsweise ist das Aroma ein nussiger, fruchtiger, fleischiger, oder an Gewürze oder Gemüse erinnernder Geruch.
Eingehende Beschreibung
In der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff "backen" zur Beschreibung des Prozesses benutzt, bei dem die Backzutaten zu einem Teig – sei es ein Hefe- oder ein Rührteig – vermengt werden und bei dem diese dann überwiegend trockener Hitze in einem Ofen ausgesetzt werden, wobei sich die Struktur des Teiges in die der Backwaren ändert. Ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuengen, können solche Backwaren Brot, Kuchen, Plätzchen, Waffeln, Brötchen, Nudeln, Biskuits, oder Kekse sein. Das Gemenge der Backzutaten kann gegebenenfalls verschiedene Prozessschritte unterlaufen bevor es erhitzt wird, so im Falle eines Hefeteigs ist das Aufgehen dieses Teigs eine Wartezeit, während der Gase (wie Kohlenstoffdioxid) entstehen können, die eine poröse Struktur des Teigs und der Backwaren erzeugen können.
Während der Anwendung der trockenen Hitze, die häufig auch synonym mit dem Begriff „backen" benutzt wird, laufen eine Reihe von physikalischen und chemischen Prozesse ab. Diese thermisch induzierten oder initiierten Prozesse finden nicht unbedingt gleichzeitig und homogen überall in der Struktur statt. Am ausgeprägtesten kann man diese Prozesse an der Oberfläche beobachten, wo auch die Bräunung am intensivsten auftritt. Allerdings wird die thermische Behandlung strukturelle Veränderungen im gesamten Backgut erzeugen. In Teigen, welche Gluten enthaltend, wird die Erwärmung Wassermoleküle entfernen, die in den im Wesentlichen wasserunlöslichen Proteinen (wie Gliandin und Glutenin) eingeschlossen sind, so dass sich eine sowohl plastisch wie elastisch verformbare poröse Struktur ausbildet, in der Gasbläschen eingeschlossen sind. Der Backprozess wird in der Regel beendet, wenn der Feuchtigkeitsentzug die optimalen Strukturen bezüglich der taktilen Eigenschaften ergeben hat, wie also eine knusprige Oberfläche bei einem weichen Inneren. Um diese Eigenschaften zu erreichen, muss das eingesetzte Gluten „vital" sein – im Gegensatz zu denaturiertem Gluten, welches nicht zum Aufgehen des Teiges beitragen kann, weil es z.B. zu stark erhitzt worden ist. Ohne dass die folgende Erklärung die Erfindung beschränken sollte, wird als Erklärung angenommen, dass diese Eigenschaft mit der Viskoelastizität des Glutens verbunden ist, die wiederum mit dem hohen Anteil der Polypeptidketten des Glutamins und anderer Aminosäuren mit unpolaren Gruppen geknüpft ist.
Die wichtigsten chemischen Reaktionen während des Backprozesses sind die Entwicklung bestimmter Aromen und Geschmackskomponenten, wie zum Beispiel das Karamellisieren und andere Reaktionen, die unter dem Begriff der Maillard-Reaktionen bekannt sind. Beim Backen im industriellen Maßstab wird häufig ein kontinuierlicher Prozess mit den Schritten Mischen, Ausformen, Aufgehenlassen und schließlich Ausbacken benutzt. Bei den komplexen Abläufen ist das Ergebnis oft ein Kompromiss aus den sich oft widersprechenden Anforderung des Endverbrauches, wie Geschmack und Aussehen, und denen des Herstellers, wie Kostenminimierung oder ein einfacher Prozessablauf. Eine Möglichkeit, in diesem Dilemma mehr Flexibilität zu erzeugen, ist das Bereitstellen von vorgefertigten Backmischungen, meistens in trockener Form, obwohl pastöse Vormischungen auch bekannt sind. Dadurch wird die Anwendung einfacher, weil zum Beispiel die einzelnen Einwaageschritte wegfallen. Ein anderer Ansatz ist das "Vorbacken", bei dem der Endverbraucher bereits vorgebackene Artikel kauft, und diese bei einfach einzuhaltenden Bedingungen zuhause fertig- oder „auf"-bäckt, um so in den Genuss frischer Backwaren zu gelangen.
Unter den oben erwähnten „Backzutaten" sind die wichtigsten auf Getreide basiert, wie Weizen, Gerste, Roggen, Dinkel, Reis, oder Mais, die jeweils in der Form ganzer Körner, oder aber mehr oder weniger fein geschrotet oder gemahlen, also als Schort oder Mehl, eingesetzt werden können. Außerdem können auch modifizierte Getreidematerialien als Backzutat benutzt werden, wenn zum Beispiel Hydrolysate eingesetzt werden, oder Auszüge aus dem Getreide, wie zum Beispiel Gluten, welches zu unterschiedlichen Anteilen in den verschieden Getreidearten vorkommt, und ganz wesentlich zu den Festigkeitseigenschaften der Backwaren beiträgt.
Wasser wird hinzugesetzt, um die entsprechende Teigstruktur und -konsistenz zu erzeugen bzw. die rheologischen Eigenschaften des Teigs zu beeinflussen. Hefe oder Backtriebmittel wie Backpulver erzeugen eine poröse Struktur durch das Freisetzen von Kohlendioxid, welches in Form von Gasbläschen im Teig eingeschlossen wird. Salz beeinflusst nicht nur den Geschmack, sondern auch die physikalischen Eigenschaften eines Teigs.
Des Weiteren gibt es noch eine Fülle weiter Backhilfsmittel. Ohne hierbei eine Beschränkung implizieren zu wollen, seinen genannt: Oxidationsmittel, wie Azodicarbonamide, Bromate, Iodate; Anti-oxidantien, wie Ascorbinsäure; Teigerweicher wie Cysteine, Cystine, Glutathione; Enzyme, wie Amylasen, Hemicellulasen (Pentosanasen, Cellulasen, Pektinasen), Lipasen, Galactomanasen, Oxidoreductasen, Glucoseoxidasen; Emulgatoren, wie Diacetyl-weinsäureester der Monoglyceride (DATEM), Natrium- oder Kalzium-Stearoyllactylate (SSL, CSL), Mono- oder Diglyceride, Polysorbate, Lezithin; Kohlenhydrate wie Saccharose, Glucose, Fructose, Lactose, Dextrin, Maltodextrin; Malzstoffe, wie aktives gemälztes Mehl, geröstetes Malzmehl, Malzextrakt, Stärke, zum Beispiel aus Weizen, Mais, oder Kartoffeln; Soja-Derivate, wie Sojamehl, Sojaproteine, Sojagrütze; Verdicker und Hydrokolloide, wie Guarkernmehl, Johannisbrotkernmehl, Carboxymethylcellulose, Xanthan, Alginate etc.; Milchprodukte und -derivate, wie Milchpulver, ggf. mit reduziertem Fettgehalt, Lactoserum, Molkepulver, Kasein; pflanzliche oder tierische Fette, Salze, wie Azetate, Citrate, Karbonate, Sulphate, Phosphate; Konservierungsmittel, wie Natrium-diacetat, Kalziumproprionat, oder Sorbat. Ebenso können proteinhaltige Stoffe zugesetzt werden, besonders auch Gluten, um dadurch die Teigeigenschaften zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung zielt nun auf eine Verbesserung bei der Backindustrie ab, in dem ein einfacher Weg aufgezeigt wird, durch den das Aroma von Backwaren verbessert werden kann.
Im Gegensatz zu vielen bekannten Ansätzen zur Verbesserung des Aromas trennt die vorliegende Erfindung die Erzeugung der Aromastoffe von dem eigentlichen Backprozess ab. Auf Grund der Komplexität der konventionellen Backprozesse bestimmen oft andere Eigenschaften wie Konsistenz, Form, Volumen oder Knusprigkeit den Backprozess, wodurch sich die Aromaeigenschaften nicht vollständig entwickeln können. Dies trifft auch dann zu, wenn Aromazusätze benutzt werden, selbst wenn diese besonders behandelt worden sind, wie zum Beispiel durch einen Überzug. Außerdem werden solche Aromazusätze oft in relativ kleinen Mengen zugegeben, so dass eine homogene Verteilung oft nicht erreicht werden kann.
Diese Schwierigkeiten werden noch ausgeprägter, wenn bestimmte Aromen gewünscht werden, welche nicht unbedingt den typischen Backaromen entsprechen, wie Nussaromen, Fruchtaromen, oder die an Fleisch, Gewürze oder Gemüse erinnern.
Daher ist ein wichtiges Element der vorliegenden Erfindung, aromaerzeugende Substanzen unabhängig vom eigentlichen Backprozess im Backofen zu erzeugen.
Daher werden Substanzen ausgewählt, die in der Lage sind, eine Aromawahrnehmung zu erzeugen, und die in der Lage sind, eine chemische Bindung mit proteinhaltigen Backzutaten einzugehen.
Wenn es natürlich eine groß Vielzahl von solchen Substanzen gibt, müssen sie doch die allgemeinen an Lebensmittel gestellten Forderungen erfüllen, so auch die in behördlichen Regelwerken aufgestellten, wie denen der US-amerikanischen Food and Drug Adminsitration (FDA), oder der Schweizer Lebensmittelverordnung etc..
Besonders geeignete Aromazusatzstoffe sind – ohne eine Limitierung implizieren zu wollen: Saccharide, wie Mono-, Di-, Oligo-, oder Polysaccharide, wie Saccharose, Stärke, Maltodextrine, flüssiger Invertzucker und Invertzuckersaft, Glukosesirup, Glukose-Fruktosesirup, Fruktose-Glukosesirup, letztere jeweils auch in getrockneter Form, Dextrose, Fruktose, Laktose, Maltose, Gelierzucker, Vanillinzucker, Vanillezucker, Karamellzucker, brauner Zucker, Hydrolysate, wie von abgebauten Polysacchariden oder Zuckerrüben- oder Zuckerrohrmelasse. Ebenfalls sehr geeignete Aromazusatzstoffe sind Aminosäuren, wie L-Arginin, L-Aspargin, L-Cystin, L-Histidin, L-Isoleucin, L-Leucin, L-Lysin, L-Cystein, L-Karnitin sowie zu allen die entsprechenden Hydrochloride; L-Methionin; L-Phenylalanin; L-Threonin; L-Tryptophan; L-Tyrosin; L-Valin; Taurin; Cytidin-5'-monophosphat, Uridin-5'-monophosphat, Adenosin-5'-monophosphat, Guanosin-5'-monophosphat, Inosin-5'-monophosphat, jeweils mit den entsprechenden Natriumsalzen; sowie Proteinhydrolysate z.B. aus Hefen oder Melassen.
Zusätzlich zu diesen Aromazusatzstoffen können weitere Additive beigefügt werden, von denen vermutet wird, dass sie die Reaktionen vom Maillard-Type unterstützen, oder die eine katalytische Funktion einbringen, wie zum Beispiel Vitamine, oder Mineralstoffe, die natürlich auch die allgemeinen an Lebensmittel gestellten Forderungen erfüllen, so auch die in behördlichen Regelwerken aufgestellten, wie denen der US-amerikanischen Food and Drug Adminsitration (FDA), oder der Schweizer Lebensmittelverordnung etc.
Um nun das gewünschte Aroma zu erzeugen, wird eine dieser Substanzen, oder ein Gemisch verschiedener mit verschiedenen Gewichtsanteilen eingesetzt. Um zum Beispiel ein Nussaroma zu erzeugen, können Dextrin, Dextrose, Saccharose und L-Cystein-Hydrochlorid-monohydrat eingesetzt werden. Um zu einem Fleischaroma zu gelangen, kann Dextrose, Saccharose, L-Cystine, L-Methionin, Taurin und L-Cystein-Hydrochlorid-monohydrat eingesetzt werden. Um ein Gemüsearoma zu erzeugen, können Dextrin, Dextrose, Saccharose, L-Lysine und L-Aspargin eingesetzt werden.
Die verschiedenen Aromaingredienzien können auf verschiedene Weise zusammengebracht werden. Beim Vermengen im trockenen Zustand sollte beachtet werden, dass eine möglichst homogene Verteilung erreicht wird, und Dichte- und/oder Korngrößenunterschiede sollten berücksichtigt werden. Eine bevorzugte Methode benutzt die Vermischung in flüssiger Form, noch vorteilhafter in wässriger Lösung (wobei es in dem vorliegenden Zusammenhang auch Emulsionen und Dispersionen umfassen soll). Die Gesamtkonzentration der Ingredienzien in der Lösung kann weit schwanken, sollte aber über etwa 1 Gew.-% bezogen auf die Lösung liegen und ist typischerweise unter 50 Gew.-%. Die Lösung kann bei leicht erhöhten Temperaturen stattfinden, diese sollte jedoch etwa 95°C nicht überschreiten.
Die Aromazusatzstoffe können dann mit einem proteinhaltigen Grundstoff zusammengebracht werden. Dieser kann jegliches proteinenthaltendes Material sein, welches mit dem Backprozess als solchem ebenso kompatibel wie mit den Anforderungen an Nahrungsmittel. Vorzugsweise enthält der proteinhaltige Grundstoff mindestens 50 Gew.-% (trockene Basis) an Protein, wie es z.B. gemäß der durch die „International Association for Cereal Science and Technology" (ICC, Wien), as ICC Standard No. 159 herausgegebenen Methode "Determination of Protein by Near Infrared Reflectance (NIR) Spectroscopy", bestimmt werden kann. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der proteinhaltige Grundstoff ein Material ist, welches in dem Backprozess schon für andere Zwecke eingesetzt wird. So kann es das Backmehl oder ein Teil davon sein, welches mit den Aromazusatzstoffen behandelt wird. Es kann Backhilfsstoff sein, welcher Protein enthält. Besonders bevorzugte proteinhaltige Grundstoffe enthalten Getreideproteine, wie Gluten, Sojaproteine, Milchproteine wie Kasein, und Gluten ist der am meisten bevorzugte Grundstoff, wie er durch bekannte Verfahren aus Getreide wie Weizen, Mais, Gerste, Roggen, Dinkel oder Mais gewonnen werden kann. Noch bevorzugter ist „vitales Gluten". Der proteinhaltige Grundstoff liegt oft, wenn auch nicht unbedingt, in trockener Form vor und hat einen Feuchtegehalt von weniger als etwa 40 Gew.-%, wie durch übliches vorsichtiges Vakuumtrocknen bei 105°C über 3 Stunden bestimmt werden kann.
Das Zusammenbringen der Aromazusatzstoffe mit den proteinhaltigen Grundstoffen kann in üblichem Mischgerät vorgenommen werden, so dadurch eine möglichst homogene Verteilung erreicht werden kann. Da der proteinhaltige Grundstoff im Allgemeinen im Überschuss vorliegt, ist es meistens auch günstiger, die Aromazusatzstoffe dem vorgelegten proteinhaltigen Grundstoff zuzufügen. Dies kann kontinuierlich oder auch chargenweise geschehen. Ohne eine Beschränkung zu implizieren, wird in einer bevorzugten Methode der proteinhaltige Grundstoff in einem Wirbelbett vorgelegt, wozu die Aromazusatzstoffe gegeben werden. Dabei können diese in trockener, bevorzugterweise aber in flüssiger Form durch feines Aufsprühen aufgegeben werden. Die Mischapparatur kann auch ein Rotationsmischer sein, wie ein so genannter „Lödige"-mischer, oder ein Extrudermischer. Wenn die Aromazusatzstoffe mit Wasser aufgebracht werden, sollte darauf geachtet werde, dass nicht zuviel auf einmal eingebracht wird, was andernfalls unerwünschtes Verklumpen oder Klebrigkeit erzeugen könnte. Typischerweise werden für einen Teil proteinhaltige Grundsubstanz 0,01 bis 1,0 Teile der Aromazusatzstofflösung eingebracht. Auch bei diesem Verfahrensschritt sollte die Temperatur zu keiner Zeit 95°C überschreiten.
Nachdem der proteinhaltige Grundstoff und die Aromazusatzstoffe möglichst gleichmäßig gemischt worden sind, wird das Gemenge thermisch behandelt, so dass eine chemische Reaktion stattfinden kann. Dabei sollten die Bedingungen so sein, dass die Temperaturen über 60°C liegen, vorzugsweise werden sie über 100°C liegen und häufig werden Temperaturen über 110°C noch bevorzugter sein. Allerdings sollten sie nicht 200°C überschreiten, vorzugsweise werden sie unter 180°C liegen, und häufig werden Temperaturen unter 150°C noch bevorzugter sein. Optional kann ein leichtes Vakuum angelegt werden, welche aber nicht zu stark eingestellt werden sollte, da ansonsten die Aromaintensität verringert werden könnte. Die Dauer der thermischen Behandlung sollte wenigstens 1 Minute sein, vorzugsweise länger als 10 Minuten dauern und häufig wird eine Dauer von 15 Minuten noch mehr bevorzugt. Allerdings sollte sie nicht 8 Stunden überschreiten, vorzugsweise nicht mehr als 2 Stunden dauern, und häufig wird eine Dauer von weniger als 60 Minuten noch bevorzugter sein. Die optimale Temperatur und Behandlungsdauer hängt von den Ausgangsstoffen und dem gewünschten Aromaeffekt ab, und es liegt im Rahmen der normalen Experimentiertätigkeit, dieses Optimum zu bestimmen.
Die thermische Behandlung kann in ähnlichen Apparaten wie das Mischen vorgenommen werden, und kann sogar in demselben Apparat stattfinden. Ein besonders bevorzugter Prozess benutzt einen Mischreaktor des Noredux Typs, der durch die Firma Blattmann-Cerestar AG, Schweiz, bekannt ist.
Die durch die thermische Behandlung initiierten chemischen Reaktionen sind ein wichtiger Bestandteil des vorliegenden Verfahrens, und sie können kovalenter oder ionischer Art, aber auch Wasserstoffbrückenbindungen sein. Ein wichtiger Reaktionstyp in diesem Zusammenhang sind die so genannten und als solche wohlbekannten Maillard-Reaktionen, womit man in der Regel Reaktionen bezeichnet, bei denen die Carbonyl-Guppe eines reduzierenden Zuckers (Aldose) mit einer freien Aminogruppe eines Proteins oder einer Aminosäure reagiert. Die Reaktion kann recht komplex ablaufen und auch zu komplexen Reaktionsprodukten führen, die oft ein intensives Aroma besitzen.
So wird der entstandene modifizierte proteinhaltige Stoff auch einen bestimmten Geruch besitzen, im Wesentlichen ohne eine Veränderung der übrigen Eigenschaften. Dieses wird im Folgenden beispielhaft anhand von vitalem Gluten als die vorgelegte Grundsubstanz weiter erläutert, ohne die Erfindung darauf limitieren zu wollen. Dabei sollte das vitale Gluten seine Vitalität nicht durch die beschrieben Behandlung verlieren. So kann das nun aromatisierte vitale Gluten in einem konventionellen Backprozess ohne Veränderungen dieses benutzt werden, wobei auch die Eigenschaften der Backwaren auch nicht verändert werden, bis auf das sie das verbesserte Aroma besitzen oder noch weiter entwickeln.
Die Vitalität von Gluten kann durch verschiedene Testmethoden evaluiert werden. Dabei werden unter genau definierten Bedingungen verschiedene Mischungen und Teige ausgebacken, und zum Beispiel das Volumen durch auslitern mit Rapssamen bestimmt.
Eine sehr nützliche Methode ist die durch die „International Association for Cereal Science and Technology" (ICC, Wien) entwickelte und veröffentlichte Bestimmung der Gluten Vitalität gemäß ICC Methode No. 114, wobei sowohl die Wasseraufnahme wie auch die Extensionseigenschaften des Teiges mittels eines Brabender Extensographen^®, erhältlich von der Brabender OHG, Deutschland, bestimmt werden. Nach reproduzierbarer Vorbereitung des Teigs wird dieser in dem Extensographen^® bis zum Zerreißen gedehnt. Dabei wird die benötigte Kraft aufgenommen (Zug-Dehnungs-Kurve), und die Fläche unter der Kurve bestimmt (die Extensogram-Fläche). Diese sollte durch die Benutzung von gemäß dieser Erfindung behandeltem Gluten im Vergleich mit unbehandeltem Gluten um weniger als 50 %, vorzugsweise weniger als 25 % und noch bevorzugterweise nicht signifikant abnehmen. Eine weitere nützliche Testmethode ist die Bestimmung des Gluten Indexes, wie in der ICC Methode No 155 (für Weizenmehl) bzw. No. 158 (Weizenvollkornmehl) beschrieben. Wenn Weizenkörner evaluiert werden, sollten diese vorher gemahlen werden, zum Beispiel in einer Labor-Hammermühle. Danach wird das Gluten in einem Glutomatic^® Apparat, wie dem Glutomatic^® 2015, erhältlich von Perten^® Instruments, Schweden, oder einem äquivalenten, zentrifugiert, wobei das nasse Gluten durch eine Siebkonstruktion gedrückt wird. Der relative Anteil des auf dem Sieb verbleibenden Glutens zum Gesamtgluten wird als der Gluten Index bezeichnet. Bei einem „schwachen" Gluten mit einer sehr geringen Vitalität kann alles durch das Sieb gehen, und der Gluten Index ist 0 %. Bei einem sehr starken Gluten mit standard- bis hoher Vitalität kann alles auf dem Sieb verbleiben, und der Gluten Index ist 100 %.
Erfahrungsgemäß ergibt ein Gluten mit einem Gluten Index über 10 % zufrieden stellende Backergebnisse, vorzugsweise sollte er zwischen 20 % und etwa 80 % liegen, häufig werden die besten Backergebnisse mit einem Material, welches einen Gluten Index von zwischen 30 % und 60 % aufweist, erzielt. Daher kann es auch vorteilhaft sein, wenn sich durch die Behandlung der Gluten Index so verändert, dass dieser danach in dem bevorzugten Bereich liegt.
Der Gluten Index zusammen mit der Extensograph^® Methode beschreiben die Vitalität von Gluten sehr gut. Wenn diese Tests auch primär nur für spezifische Mehlsorten (Triticum Aestivum) entwickelt worden sind, wird sie ein Fachmann problemlos auf andere übertragen können. Außer diesen Methoden stehen noch weitere zu Verfügung, wie ICC Methode No. 115 (Brabender^® Farinograph^®), worin die Wasseraufnahme sowie die „Konsistenz", hier das Drehmoment, wenn ein Teig bei konstanter Geschwindigkeit gerührt wird, bestimmt wird, oder ICC Methode No. 121 (Alveograph^®), worin die Dehnbarkeit eines Teiges bzw. der Dehnwiderstand ermittelt wird.
Ausführungsbeispiel
Eine Lösung mit der in Tabelle 1 angeführten Zusammensetzung wurde bei einer Temperatur von 62°C angesetzt.
Tabelle 1
Diese Lösung wurde durch eine feine Düse bei einer Temperatur von 50°C bei einer Rate von 2,5 Liter pro Stunde auf 1000 g kommerzielles vitales Gluten aufgesprüht, und für ca. 10 Minuten in einem 5 Liter-Mischer (Lödige) vermengt.
Jeweils 300 g der Mischung wurden unter Vakuum (97 mbar – zur Verhinderung von Kondensation, wodurch wiederum das Gelieren der Stärke verhindert werden soll) in einem Rotavapor Typ Bürchi RE 111 bei 110°C bis 150°C für 15 Minuten bis 60 Minuten gemäß den Angaben in Tabelle 2 thermisch behandelt, wobei bis zu einer Temperatur von 60°C mit einer Aufheizrate von 5°C/Minute geheizt wurde. Danach wurde eine Heizpause von 1 Minute eingelegt, und anschließend mit einer Aufheizrate von 2,5°C/Minute bis zum Erreichen der Endtemperatur weitergeheizt. Danach wurde die Endtemperatur über die angegebene Dauer erhalten.
Tabelle 2
Jeder der vier Proben wurde sensorisch untersucht, wobei sich die angegebene Geruchsintensität ergeben hat. Die Geruchsrichtung wurde für alle Proben mit „Brotrinde", „nussig" und „Toastbrot" bezeichnet.
Beispielhafte Brotherstellung
Vier verschiedene Probebrote wurden mit den vier modifizierten Glutenproben gemäß der Rezeptur in Tabelle 3 hergestellt, worin die Mengen relativ zu der Gesamtmehlbasis angegeben sind. Ein weiteres Brot wurde als Referenz hergestellt, bei dem das modifizierte Gluten durch handelsübliches ersetzt wurde.
Tabelle 3
Die trockenen Anteile wurden in einem „Herbst-" Mixer mit einer Schüssel vorgelegt, und das Wasser wurde mit einer Temperatur von etwa 25°C zugefügt, und der Teig 10 Minuten lang gerührt. Dann wurde der Teig in eine Plastikschüssel gegeben, und für 70 Minuten bei Raumtemperatur gehen gelassen. Anschließend wurden 500 g des Teigs in eine 0,9 Liter Aluminiumbackform gefüllt. Das Brot wurde dann in einem elektrischen Ofen (WTB Binder) bei 210°C 40 Minuten lang gebacken.
6 Stunden nach dem Backen wurde für die Brote das Volumen verglichen, jedes der Brote in der Mitte aufgeschnitten und aromasensorisch evaluiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst
Tabelle 4
Die Brote mit den modifizierten Glutenproben wiesen also ein deutlich ausgeprägteres und stärkeres Aroma auf, ohne dass andere Eigenschaften wie das Volumen negativ beeinflusst worden sind.

Claims

Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat, worin die folgenden Verfahrenschritte enthalten sind: a. Das Bereitstellen eines proteinhaltigen Grundstoffs; b. Das Bereitstellen von einem Aromazusatzstoff, der mit dem proteinhaltigen Grundstoff bei erhöhten Temperaturen Reaktionen eingehen kann; c. Das Mischen des proteinhaltigen Grundstoffs und des Aromazusatzstoffs in einem Mischapparat; d. Das thermische Behandeln des Gemisches für länger als eine Minute, aber für weniger als 8 Stunden bei über 60°C aber unter 200°C, um eine chemische Reaktion zu initiieren.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß Anspruch 1, worin der proteinhaltige Grundstoff Gluten enthält, welches aus Getreide gewonnen worden ist, vorzugsweise aus Weizen oder Dinkel.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß Anspruch 2, worin der proteinhaltige Grundstoff vitales Gluten enthält, vorzugsweise vitales Weizengluten.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der proteinhaltige Grundstoff einen Feuchtegehalt von weniger als etwas 40 Gew.-% aufweist.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der proteinhaltige Grundstoff einen Proteingehalt von mindestens 50 Gew.-% enthält.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Aromazusatzstoff aus der Gruppe der folgenden Stoffe gewählt wird: Aminosäuren, Polysaccharide, Saccharide, Proteinhydrolysate oder Gemische aus diesen.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Aromzusatzstoff in flüssiger Form vorliegt, vorzugsweise als wässrige Lösung, Dispersion oder Emulsion.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß Anspruch 7, wobei der Aromazusatzstoff in flüssiger Form vorliegt bei einer Konzentration von mindestens 1 Gew.-%.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei der in flüssiger Form vorliegende Aromazusatzstoff auf den proteinhaltigen Grundstoff aufgesprüht wird.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Aromazusatzstoff hinzugefügt wird in einer Menge von mehr als 1 Gew.-%, bezogen auf den gesamten proteinhaltigen Grundstoff und den Aromazusatzstoff.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Mischen in einem Wirbelbett oder in einem Rotationsmischer vorgenommen wird.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die thermische Behandlung für mehr als 15 Minuten durchgeführt wird, aber weniger als 2 Stunden.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die thermische Behandlung bei Temperaturen von über 100°C, vorzugsweise von über 110°C durchgeführt wird.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die thermische Behandlung bei Temperaturen von unter 180°C, vorzugsweise von unter 150°C durchgeführt wird
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die aromaerzeugende Reaktion von kovalenter oder ionischer Art ist, oder eine Wasserstoffbrückenbindung darstellt.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die chemische Reaktion eine Maillard Reaktion ist.
Verfahren zum chemischen Modifizieren eines proteinhaltigen Grundstoffs als Backzutat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der proteinhaltige Grundstoff vitales Gluten enthält, welches einen Extensographen-Wert aufweist, welcher im Laufe des Verfahrens um weniger als 50 %, vorzugsweise um weniger als 25 % und noch bevorzugterweise nicht wesentlich reduziert wird.
Proteinhaltiger Grundstoff der durch ein Verfahren gemäß eines der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17 hergestellt werden kann.
Proteinhaltiger Grundstoff gemäß Anspruch 18, welcher einen voreingestellten Aromaeffekt aufweist, und vorzugsweise ein nussiges, fruchtiges, oder würziges Aroma aufweist, oder ein nach Fleisch oder Gemüse riechendes.
Chemisch modifiziertes vitales Gluten als Aromaträger für Backzutaten, Backmischungen, oder Backvormischungen, welches vorzugsweise ein nussiges, fruchtiges, oder würziges Aroma aufweist, oder ein nach Fleisch oder Gemüse riechendes, und welches einen Gluten Index einen Gluten Index von über 10 % aufweist.
Chemisch modifiziertes vitales Gluten als Aromaträger für Backzutaten, Backmischungen, oder Backvormischungen, welches vorzugsweise ein nussiges, fruchtiges, oder würziges Aroma aufweist, oder ein nach Fleisch oder Gemüse riechendes, welches eine Exensographenfläche von über 50 % der Fläche die sich bei Bestimmung eines ansonsten gleichen, aber nicht chemisch modifizierten Glutens enthält.
Chemisch modifiziertes Gluten gemäß der Ansprüche 20 oder 21, mit einem Feuchtegehalt von weniger als 40 Gew.-%.