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Die Erfindung betrifft mit Transglutaminase
fermentierte Vorteigprodukte oder Sauerteigprodukte, sowie deren
Verwendung und Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung betrifft
auch die Verwendung von Transglutaminase bei der Herstellung fermentierter
Vorteig- und Sauerteigprodukte. Weiter betrifft die Erfindung mittels
Transglutaminase und ggf. weiteren Enzymen, insbesondere Lipase
und Milchsäurebakterien,
bevorzugt Lactobacillus fermentum, fermentierte Vorteige oder Sauerteige
in den in der Backwarenindustrie üblichen Formen, wie z.B. Fertigteige
oder deren Trockenprodukte, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
bei der Herstellung von Backwaren. Die Erfindung betrifft auch Backwaren,
hergestellt mit erfindungsgemäßen Vor-
oder Sauerteigen.
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Vorteige einschliesslich Sauerteige
sind Fermentationsprodukte und dienen im Wesentlichen der Aroma-
und Geschmacksausprägung
und Verbesserung. Das Verfahren der Teigzubereitung mit Vorteigen
oder Sauerteigen und deren Zugabe zum eigentlichen Backteig nennt
man – im
Gegensatz zu der einstufigen direkten Teigführung – indirekte Teigführung. Bei
der indirekten Teigführung
werden verschiedene Mikroorganismen und zum Teil auch mehleigene
Enzyme wirksam, von denen einige die natürlichen Bestandteile des Mehls,
insbesondere Proteine, Hemicellulosen und Stärke abbauen. Hierzu gehören Amylase,
Protease, Pentosanase, Xylanase, Hemicellulase, Pullulanase und
Phytase. Unter den Sammelbegriffen der Enzyme wie Amylase oder Protease
wird im Rahmen der Erfindung jeweils auch die entsprechende Enzymgattung
verstanden, die verschiedene Spezies umfassen kann. Aus der Aktivität solcher
strukturabbauender Enzyme resultieren die bekannten Nachteile dieser
Verfahrensführung,
von denen die Verluste der Konsistenz und der Textur des Vorteigs
bis hin zu dessen Verflüssigung
am bekanntesten sind. Unter dem Einfluss dieser Enzyme erfolgt eine
Schwächung
des Teiges, verbunden mit verminderter Gärtoleranz, schlechter Gashaltigkeit
und unzureichender Elastizität
des fertigen Teiges und schließlich
eine unerwünschte
Krumenschwäche
des fertigen Gebäcks.
Hinzu kommt meist eine sehr nachteilige und deutlich ausgeprägte Minderung
des Gebäckvolumens.
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Transglutaminase (TG) wird als Enzym
im Lebensmittelbereich zur Verbesserung von Prozessen und Produkten
bereits eingesetzt. Auch in der Bäckerei wird Transglutaminase
seit einiger Zeit verwendet, um die Teigeigenschaften von Hefeteigen,
insbesondere Weizenteigen zu verbessern.
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Fertige Transglutaminase-Präparate sind
seit einiger Zeit meist in Form von Mischungen des Enzyms mit weiteren
Enzymen wie Xylanasen und/oder Amylasen in verschiedenen Mischverhältnissen
im Handel.
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In US-A-5 279 839 und EP-A-0 492
406 werden zum Beispiel Anwendungen beschrieben, wonach Weizenteig
, speziell Hefeteig, unmittelbar und in direkter Teigführung verbacken
wird. Hier war die Aufgabe zu lösen,
das zur Erhöhung
des Dehnwiderstands von Backteigen, insbesondere Hefeteigen, in
großem
Umfang verwendete Kaliumbromat durch einen natürlichen und verdaubaren Eiweißkörper zu
ersetzen und so den Einsatz anorganischer Bromsalze als Hilfsstoffe
zu vermeiden. Es wurde seinerzeit gefunden, dass sich mittels Transglutaminase
gegenüber
Kaliumbromat ein vergleichbar hoher Dehnwiderstand des Teiges erreichen
lässt und
sich somit Transglutaminase als Ersatz von Kaliumbromat eignet.
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Ein wesentlicher Teil der bäckerischen
Arbeit besteht in der Herstellung von Vorteigen oder Sauerteigen.
Roggensauerteige erleichtern zum Beispiel die Backfähigmachung
von Roggenmehl unter anderem durch die pH-bedingte Hemmung der α-Amylasen und verbessern
sowohl den Geschmack als auch die Haltbarkeit von Roggenbackwaren.
Bei der Verarbeitung von Weizenmehl stehen besonders Geschmack und
Haltbarkeit im Vordergrund. Allerdings werden die Vorteile von Sauerteig
durch den bereits erwähnten
nachteiligen Einfluss mehleigener Enzyme relativiert. Geschmack
und Geruch von aus Roggen- oder Weizenmehl hergestellten Backwaren
werden zwar verbessert, dafür
muss aber regelmäßig eine
Minderung der strukturellen Qualität von so gefertigten Backwaren
hingenommen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
Vorteige bzw. Sauerteige mittels Transglutaminase unter Vermeidung
der erwähnten
Nachteile zu fermentieren und unter Einsatz der mit Transglutaminase
modifizierten Vor- oder Sauerteige eine Verbesserung der Qualität von Backwaren
zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass sich
Transglutaminase zur Herstellung von Vor- oder Sauerteigprodukten
hervorragend eignet, wenn man dem Enzym vor der Einwirkungsmöglichkeit
konkurrierender und störender
Enzyme oder Mikroorganismen ausreichend „Zeit lässt", unter für das Enzym günstigen
Fermentationsbedingungen ein Netzwerk zu bilden und wenn man auf
diese Weise dafür
sorgt, dass ungünstige Konkurrenzreaktionen
mit weiteren Enzymen oder Mikroorganismen nicht stattfinden können, bevor
sich ein stabiles Proteinnetzwerk gebildet hat. Es hat sich nämlich überraschend
herausgestellt, dass das gebildete Proteinnetzwerk so stabil ist,
dass nach dessen Bildung weitere zur Herstellung eines Vor- oder
Sauerteigs benötigte
enzymatische Reaktionen oder Aktivitäten von Mikroorganismen ablaufen
oder initiiert werden können, ohne
dass das gebildete Netzwerk gestört
oder gar zerstört
wird.
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Mit dieser Erkenntnis und den hieraus
ermittelten technischen Maßnahmen
ist es erstmals möglich, unter
Einsatz von Transglutaminase Vor- oder Sauerteigprodukte hervorragender
Qualität
herzustellen Transglutaminase ist in der Lage, während der Fermentation des
Vor- oder Sauerteigs außerordentlich
stabile intra- und intermolekulare Brücken zwischen verschiedenen
Proteinen auszubilden. Bei diesem "Cross-linking" genannten Vorgang entstehen widerstandsfähige molekulare
Protein-Netzwerke mit funktionellen Eigenschaften, welche die Qualität fermentierter
Teige und schließlich
die Qualität
der daraus hergestellten Backwaren erheblich verbessern können.
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Zu diesen Qualitätsvorteilen gehören verbesserte
rheologische Eigenschaften und eine verbesserte Gashaltung des Teiges.
Der Einfluss derartiger "Cross-linkings" führt auch
zu einer Erhöhung
der Dehnungsfähigkeit
des Teigs, wodurch insbesondere auch dessen maschinelle Verarbeitbarkeit
verbessert wird. Die Stärkung
der Membranen der im Teig gebildeten Gaszellen führt außerdem zu erhöhter Gärtoleranz,
was wiederum das Gas- und Backvolumen in sehr erwünschter
Weise erhöht.
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Die Anwendung von Transglutaminase
bringt auch bei gefrosteten Teigen Vorteile, da die Volumenausbeuten
trotz des Einfrierens erheblich verbessert werden. Es ist nämlich bekannt,
dass die Qualität
eines Teiges bei jedem Einfrieren beeinträchtigt wird. Auch diesem negativen
Einfluss des Gefriervorgangs kann mit Transglutaminase entgegengewirkt
werden.
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Die Verwendung von Transglutaminase
in Vorteigen ist neu und war bisher trotz des Einsatzes bei der direkten
Teigführung
nicht möglich,
da die Ausbildung der „Cross-links" relativ viel Zeit
benötigt,
so dass bei der in der EP-A-0 492 406 vorgegebenen hohen Verfahrenstemperatur
von 30 bis 32 °C
die im Mehl natürlich vorkommenden
Enzyme und die zur Säuerung
des Teigs eingesetzten Milchsäurebakterien
in nicht kontrollierbaren Konkurrenzreaktionen eine reproduzierbare
Steuerung der Transglutaminasefermentation praktisch unmöglich machen,
so dass eine Qualitätsverbesserung
des Teigs und letztlich der hieraus gewonnenen Backwaren über den
Vor- oder Sauerteig nach bisherigem Kenntnisstand des Fachmanns
nicht realisiert werden konnte.
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Das in EP-A-0 492 406 beschriebene
Verfahren der "direkten
Teigführung", die bei einer relativ
hohen Temperatur von 30 – 32° C durchgeführt wird
und ca. 2 Stunden dauert, ergab jedenfalls bei analoger Anwendung
mit Sauerteig erwartungsgemäß keine
brauchbaren Ergebnisse. Die dort vorgeschlagene Kombination von
Transglutaminase mit anderen Enzymen wie Amylase und Hemicellulase
führte
vielmehr zur totalen Verflüssigung
des Vorteiges, so dass mit dessen Einsatz kein brauchbares Backprodukt
erhalten werden konnte.
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Zur Begriffsdefinition ist anzumerken
dass als Vorteige im allgemeinen wässrige Teige aus Getreidemehl
(z. B. 1 Gewichtsteil Mehl zu 1 Gewichtsteil Wasser) bezeichnet
werden, die mit Backhefe fermentiert werden. Sauerteige werden hingegen
mittels Milchsäurebakterien
ggf. auch zusammen mit Hefe fermentiert. Sehr oft verwendet man
den Ausdruck "Vorteig" aber auch als Oberbegriff
für spezielle
in der indirekten Teigführung
angewandten Teigzubereitungen. Hierzu gehören z. B. die in den USA gebräuchlichen
Sponge-Sauerteige, sowie Brühstück und Quellstück.
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Abhängig von der Fermentationstemperatur
dauert die primäre
Vernetzungsreaktion durch Transglutaminase etwa 2 bis 10 Stunden.
Das ist länger
als im Stand der Technik für
die direkte Teigführung
beschrieben. Man erhält
bei längerer
Reaktionszeit eine besonders dichte Vernetzung der Proteine im Vorteig,
was insbesondere bei gesäuerten
Teigen eine hohe Konsistenz, und Gärtoleranz und damit auch ein
hohes Gashaltevermögen
bewirkt.
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Nach der Fermentierungsstufe mit
Transglutaminase und nach abgeschlossener Ausbildung der Netzstruktur
kann die Fermentation unter Zusatz von Startern mit Milchsäurebakterien
und/oder Hefe bis zur endgültigen
Reife des Vor- oder Sauerteigs weitergeführt werden, wobei die bei der
Vernetzung erzielte Qualitätsverbesserung
des Vor- oder Sauerteigs weitgehend erhalten bleibt.
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Erfindungsgemäß wird die Fermentation eines
Vor- oder Sauerteigs demnach bevorzugt in mindestens zwei Stufen
nacheinander vorgenommen, wobei die Vernetzungsreaktion in der ersten
Stufe stattfinden muss. Einstufig kann gearbeitet werden, wenn neben
der Transglutaminase Enzyme oder Mikroorganismen eingesetzt werden,
die die gewünschte
Vernetzungsreaktion nicht stören
oder gar verhindern.
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Die genannten Fermentationsschritte
werden je nach den hierbei aktiven Enzymen in unterschiedlichen
Temperaturbereichen durchgeführt.
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Transglutaminase ist bereits in einem
Bereich von 20 bis 28 °C
voll aktiv, kann aber auch bei höheren Temperaturen
bis etwa 40 °C
verwendet werden.
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Da die Transglutaminaseaktivität und die
Proteinvernetzung vorrangig stattfinden soll, wird dieser Fermentationsschritt
in der Regel zuerst und bevorzugt bei einer Temperatur zwischen
20 und 27 °C
durchgeführt. Die
Fermentationszeit kann in diesem Temperaturbereich 2 bis 16 Stunden
betragen, ist aber meist in weniger als 10 Stunden beendet. Ist
das verwendete Substrat reich an natürlich vorhandenen abbauenden
Enzymen, wie z.B. Proteasen oder Hemicellulasen, werden durch den
ersten Fermentationsschritt bei möglichst niedriger Temperatur
die zu erwartenden unerwünschten
Konkurrenzreaktionen dieser Abbauenzyme unterdrückt.
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Hierbei ist besonders zu beachten,
dass durch den Stoffwechsel von Lactobacillus Essigsäure und Milchsäure gebildet
werden, die zwangsläufig
zu einer Erniedrigung des pH-Werts im Substrat bis unter 5,0 führen und
so die Aktivität
von Transglutaminase bis zur Unwirksamkeit hemmen. Lactobacillus
fermentum wird aber erst ab etwa 27 °C aktiv, so dass man hier die
Reaktion durch stufenweise Anhebung der Temperatur so steuern kann,
dass man erfindungsgemäß im Bereich
von 20 bis 27 °C
mit Transglutaminase zuerst das stabilisierende Proteinnetzwerk
ausbilden wird und erst nach Anhebung der Temperatur bis auf etwa
28–35 °C die Säuerungsreaktion
in Gang setzt.
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In dem beschriebenen höheren Temperaturbereich
werden im Teig vorhandene oder zugegebene Enzyme besonders aktiv.
Deren Aktivität
kann jedoch die durch die Transglutaminase erst einmal ausgebildete vernetzte
Struktur dann nicht mehr negativ beeinflussen. Es ist überraschend,
dass das ausgebildete Proteinnetzwerk so stabil ist, dass es durch
weitere Enzymreaktionen nicht beeinträchtigt wird. Auf diese Weise
ist es also möglich,
beliebige in der Teigführung
nützliche
Mikroorganismen und/oder Enzyme oder Enzymkombinationen zuzugeben
und in dem jeweils günstigsten
Temperaturbereich zur optimalen Wirkung zu bringen und gleichzeitig
die stabilisierende mit Transglutaminase vernetzte Teigstruktur
mit der damit verbundenen Qualitätsverbesserung
zu erhalten.
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Unterhalb von etwa 20° C wird die
enzymatische Aktivität
von Transglutaminase so gering, dass eine Temperaturabsenkung in
diesen Bereich nicht sinnvoll ist.
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Der unerwünschten enzymatischen Verflüssigung
des Teigs durch Proteasen, Amylasen, Xylanasen oder Hemicellulasen
kann folglich durch Ausbildung des erwähnten Proteinnetzwerks sehr
effektiv entgegengewirkt werden.
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Durch die Vernetzung ergeben sich
sogar wertvolle synergistische Effekte. Bei den Untersuchungen der
Vor- und Sauerteige der Erfindung hat sich nämlich herausgestellt, dass
die Kombination von Transglutaminase mit Lipase und/oder oxidierenden
Enzymen dem Teig unerwartet homogene Eigenschaften verleiht, die
durch die einzelnen Enzyme bzw. deren Anwendung nicht erreicht werden
können,
Besonders gute Ergebnisse werden mittels Lipasen erzielt, die neben
einer partiellen Hydrolyse von Fetten auch eine Veresterung von
Fettsäuren
mit Glycerin bewirken. Hierdurch gebildete Monoglyceride sind backtechnisch
von besonderem Interesse. Es ist aus der direkten Teigführung zwar
bereits bekannt, dass Lipasen verschiedener Herkunft zur Teigstabilisierung
beitragen. Bei der indirekten Teigführung erzielt man darüber hinaus
durch die vorgelagerte Transglutaminaseaktivität eine besonders gleichmäßige Teig-
und Krumenstruktur, ein größeres Brotvolumen und
eine verlängerte
Frischhaltung der erzeugten Backwaren. Die Aktivität der Lipase
unterstützt
die festigende Wirkung der Transglutaminase daher in besonderer
Weise. Erfindungsgemäß wird der
mit Transglutaminase behandelte Vorteig oder Sauerteig durch die
enzymatische Wirkung von Lipase außerdem so homogen, dass sich
der normalerweise erforderliche Einsatz von Emulgatoren erübrigt.
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Die Herstellung von Vor- bzw. Sauerteigen
kann sowohl durch Milchsäurebakterien,
als auch in Kombination mit Hefen realisiert werden. Die Nutzung
von Transglutaminase kann daher erfindungsgemäß sehr vielfältig gestaltet
werden, wenn Bedingungen eingehalten werden, die insbesondere die
Reaktionsabfolge, den pH-Wert, die Zeit und die Temperatur betreffen.
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Der pH-Wert des Substrats (hier z.
B. ein Mehl-Wasser-Gemisch) sollte für eine optimale Wirksamkeit der
Transglutaminase oberhalb von 5,0 (bevorzugt oberhalb pH 5,5) liegen,
damit die erwünschte
Vernetzung (Cross-linking) von Proteinen eintreten kann. Eine solche
enzymgestützte
Vernetzung verlangt eine bestimmte Zeit, während der durch die Fermentation
unter den genannten pH-Bedingungen der Aufbau der Protein-Netzstrukturen
stattfindet. Hieran kann sich dann eine Periode der Säuerung,
also die Herstellung eines Sauerteigs anschließen, bei der die eigentliche
Aktivität
der Milchsäurebakterien
einsetzt. Sie wird begleitet von einem pH-Abfall unter 5,0. Je nach
Stamm des Lactobacillus beginnt die Säuerungsreaktion schon unterhalb
25 °C und
setzt sich bis 35 °C
ggf. bis 40°C
fort.
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Beim Einsatz von Lactobacillus fermentum
findet aber eine nennenswerte Versäuerung unterhalb einer Temperatur
von etwa 25° C
nicht statt. Der pH-Wert eines Sauerteiges fällt unter diesen Bedingungen
daher auch nicht ab und bleibt in einem für die Transglutaminasereaktion
unschädlichen
Bereich oberhalb von etwa pH 5,5. Bei einer Temperatur von 20 bis
25° C ggf.
auch bis 28° C
wird innerhalb von 2–10
Stunden die erwünschte
Vernetzung durch Transglutaminase erreicht. Die Vernetzung ist naturgemäß dosis-wirkungsabhängig. Danach
wird durch Anheben der Temperatur auf einen Bereich oberhalb von
28° C (besser
30 bis 35° C)
Lactobacillus fermentum aktiviert, womit die Säuerung beginnt. Durch die Teigsäuerung und
den damit verbundenen pH-Abfall würde an sich die Aktivität der Transglutaminase
stark beeinträchtigt
werden. Die zuvor aufgebauten Proteinbindungen bleiben bei der Säuerung aber
trotz des niedrigen pH-Werts des Substrats voll erhalten. Das Ergebnis
ist ein Sauerteig, der alle Anforderungen an Aroma und Geschmack
erfüllt,
aber außerdem
unerwartet günstige
rheologische und backtechnisch vorteilhafte Eigenschaften besitzt.
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Die Fermentierung mit Transglutaminase
kann, wie gesagt, auch bei höherer
Temperatur im Bereich von etwa 30 – 40°C durchgeführt werden, wenn nur dafür gesorgt
ist, dass nicht gleichzeitig interferierende Reaktionen z.B. eine
vorzeitige Säuerung durch
Lactobacillus stattfinden können.
Grundsätzlich
können
speziell bei der Anwendung von Enzymkombinationen und/oder Mikroorganismen
auf diese Weise immer die jeweils günstigsten Temperatur- und pH-Bedingungen
ausgewählt
und eingestellt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist daher
ein fermentiertes Vorteigprodukt für Backwaren, erhalten aus Getreidemehl
bzw. aus Getreidemehl und/oder Nichtgetreide-Rohstoffen, 0,1 bis 2 Gew. % Transglutaminase
(bezogen auf das eingesetzte Mehl) und gewünschtenfalls Backhefe und/oder
Milchsäurebakterien,
das gewünschtenfalls
weitere Enzyme, insbesondere Lipase und/oder Oxidasen und Hilfsstoffe
enthalten kann.
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Der Begriff Vorteigprodukt bezeichnet
im Sinne der Erfindung sowohl die typischen mit Backhefe fermentierten
Vorteigprodukte, als auch solche, die mittels Milchsäurebakterien
fermentiert sind und üblicherweise
unter den Begriff Sauerteig fallen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Herstellung eines mit Transglutaminase fermentierten
Vorteigprodukts, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet
ist:
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- a.) Herstellung eines wässrigen Teigs aus Getreidemehl
unter Zusatz von 0,1–2
Gew. % Transglutaminase und gewünschtenfalls
weiteren Hilfs- und
Zusatzstoffen,
- b.) 2–10
ständige
Fermentierung des im Schritt a.) erhaltenen Teigs in einem Temperaturbereich
von etwa 20° C
bis 40° C
unter Einhaltung eines pH-Bereichs von etwa 5,5 bis 7,5,
- c.) gewünschtenfalls
Zumischung von Hefe und/oder eines Milchsäurebakterien enthaltenden Starters
in einem der enzymatischen Aktivität des Starters entsprechenden
Temperaturbereich und Fermentierung bis zum gewünschten Reife- oder Säuerungsgrad
- d.) gewünschtenfalls
anschließende
schonende Trocknung, bevorzugt Gefriertrocknung, und ggf. Mahlen des
getrockneten Produkts.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren zur Herstellung eines mit Transglutaminase fermentierten
Vorteigprodukts, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet
ist:
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- a.) Herstellung eines wässrigen Teigs aus Getreidemehl
unter Zusatz von 0,1–2
Gew. % Transglutaminase und gewünschtenfalls
weiteren Hilfs- und
Zusatzstoffen,
- b.) Zugabe und Einarbeiten eines Starters mit im Wesentlichen
erst oberhalb von 27 °C
aktiven Milchsäurebakterien,
- c.) 2- 10 stündige
Transglutaminase-Fermentierung des im Schritt b.) erhaltenen Teigs
in einem Temperaturbereich von etwa 20 bis 27° C unter Einhaltung eines pH-Bereich
von 5,5 bis 7,5.
- d.) Temperaturerhöhung
auf bis zu 40° C
und 8–16
stündige
Milchsäure-Fermentierung unter
Säuerung
auf einen pH-Bereich unter 5,5 bis zum gewünschten Säuerungsgrad und
- e.) gewünschtenfalls
anschließende
schonende Trocknung, bevorzugt Gefriertrocknung und ggf. Mahlen des
getrockneten Produkts.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist die Verwendung von Transglutaminase zur Herstellung eines Vorteigprodukts
zur Herstellung von Backwaren, sowie die Verwendung eines solchen
Vorteigprodukts zur Herstellung von Backmischungen oder Backwaren.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
sind Backmischungen oder Backwaren, hergestellt mit Hilfe eines
mittels Transglutaminase hergestellten Vorteigprodukts.
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Vorteigprodukte oder Vorteigmischungen
gemäß der Erfindung
werden aus Getreidemehl oder Mehlmischungen mit oder ohne Zusatz
von Bäckerhefe
hergestellt, wo bei zur Fermentierung eine Transglutaminase im Bereich
von 0,1 bis 2 Gewichts-% (bezogen auf die Menge des eingesetzten
Mehls), entsprechend 100 bis 2000 internationalen Einheiten Transglutaminase,
zugegeben wird.
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Diese Vorteigprodukte oder Mischungen
können
in trockener Form, als wässrige
Suspension oder als Teig vorliegen und gegebenenfalls auch bereits
gebrauchsfertig sein und so als wässrige Mischung oder Teig, auch
in schonend getrockneter bzw. gefriergetrockneter und vermahlener
Form vorliegen.
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Hierzu gehören beispielsweise vorfermentierte
Vorteigmischungen, die zusätzlich
mindestens einen Starter mit Milchsäurebakterienkulturen, bevorzugt
Lactobacillus fermentum, und/oder Hefe enthalten. Diese sind Fertigprodukte
für die
erfindungsgemäß zweistufige
Fermentation. Die auf die Fermentierung mit Transglutaminase folgende
Versäuerungsstufe
wird dann weitere 8 bis 16 Stunden bevorzugt bei 28 bis 35°C und bei
absinkendem pH-Wert durchgeführt.
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Grundsätzlich sind Vormischungen aller
Herstellungsstufen brauchbar, mit denen sich das beschriebene Verfahren
zur Herstellung eines Vor- oder Sauerteigs durchführen lässt.
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Dabei kommt es nur darauf an, dem
den Backteig herstellenden Bäcker
die nötigen
Informationen zur stufenweisen Gestaltung des Fermentationsverfahrens
an die Hand zu geben.
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So sind z.B. Mehlmischungen mit Transglutaminase
und Lactobacillus fermentum möglich,
die nach Zugabe von Wasser und erfolgter Teigherstellung zuerst
bei einer Temperatur unterhalb von 25 °C und, nach Abschluss der Vernetzung,
bei einer Temperatur oberhalb 25 °C,
z.B. bei 35 °C
gesäuert
werden können.
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Es ist auch ein Handelsprodukt möglich, das
einen bereits mit Transglutaminase vernetzten und gefriergetrockneten
Teig mit einem Zusatz von Hefe und/oder Lactobacillus enthält.
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Schließlich kann auch ein fertiger
Vor- oder Sauerteig in gefriergetrockneter Form feilgeboten werden, der
nach Zugabe von Wasser unmittelbar dem eigentlichen Backteig zugefügt werden
kann.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
sind solche Vorteigmischungen, die unter Einsatz von Nichtgetreide-Rohstoffen
bzw. unter deren zusätzlicher
Verwendung hergestellt sind. Nichtgetreide-Rohstoffe sind beispielsweise
Molkeproteine oder Lupinen-, Hirse- oder Buchweizenmehl.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
sind Backwaren, hergestellt unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorteigmischungen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
sind Verfahren zur Herstellung derartiger Backwaren.
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Mit den nachfolgenden Versuchsbeschreibungen
wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. Diese sind nur als Beispiele
zu betrachten und haben keinerlei einschränkenden Einfluss.
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Der erfindungsgemäße Einsatz von Transglutaminase
z.B. in einfachen Vorteigen (Mehl und Wasser, mit wenig Hefe (z.
B. 0,5 Gew.-% auf Mehl bezogen) führt überraschenderweise zu drastischen Änderungen der
Teigkonsistenz. Dies ist in zusammengefasster Form in nachfolgender
Tabelle 1 dargestellt.
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Tabelle 1 Einfluss von Transglutaminase
auf die Teigeigenschaften von Weizenvorteigen (Fermentation: 12
Stunden bei einer Temperatur von etwa 25 °C, Zugabe von 0,5% Hefe, bezogen
auf Mehl, WM Type 550, nach 8 Stunden, bei einer Temperatur von
etwa 25 °C)
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Den Daten der Tabelle 1 ist zu entnehmen,
dass in Gegenwart einer (z. B. mikrobiellen) Transglutaminase wirksame
Proteinstrukturen aufgebaut werden und als solche erhalten bleiben,
die einer "Verflüssigung" des Teiges unerwartet
wirksam entgegenarbeiten. Demgegenüber weist ein Hefe-Vorteig
ohne Transglutaminase einen ausgeprägt flüssigen Zustand auf. Die Gärgase mit
flüchtigen
Aromastoffen können
sich in einem solchen verflüssigten
Teig nicht ausreichend „halten", während ein
mit Transglutaminase vernetzter Vorteig ein unerwartet hohes Gashaltevermögen besitzt.
Versuche mit Roggenvorteigen zeigen ebenfalls, jedoch weniger ausgeprägt, die
hier nicht dargestellten Resultate.
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Demnach kann die Vernetzung eines
Sauerteigs mit Transglutaminase nicht nur im Weizenbereich, sondern
auch im Roggenbereich oder bei anderen Getreidearten, wie beispielsweise
Reis die Produktqualität von
Backwaren deutlich erhöhen.
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Weitere Ergebnisse sind in Tabelle
2 dargestellt.
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Die Herstellung eines Sauerteigs
aus Weizen oder Roggen verläuft
in 2 Stufen (TA 200):
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- 1. Stufe: enzymatische Reaktion durch Transglutaminase
in einem Temperaturbereich von 20 bis 25° C (<28°C),
2–10 Stunden
- 2. Stufe:
Die Temperatur des Sauerteiges wird auf > 28° C (30 – 35° C) erhöht unter Zugabe einer Starterkultur
von Lactobacillus fermentum; Fermentationszeit: 8-16 Stunden.
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Tabelle 2
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Enzymgestützte Sauerteigfermentation
mittels Transglutaminase: Eigenschaften Sauerteig (2stufiges Verfahren
(s. o.), TA 200, Dosierung Lactobacillus fermentum 1 : 0,5 bezogen
auf Mehl
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Verfahren:
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- 6 Stunden bei 25° C
(1. Stufe); danach 12 Stunden bei 33° C (2. Stufe)
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Den Ergebnissen der Tabelle 2 ist
zu entnehmen, dass eine mittels Transglutaminase enzymatisch gestützte Sauerteigfermentation
zu völlig
neuartigen, unerwartet günstigen
Resultaten führt.
Die Kombination von Transglutaminase mit Lactobacillus fermentum
ist besonders zielführend,
da bei diesem "Starter" die Säuerung (Milch- und Essigsäure) erst
bei Temperaturen oberhalb von etwa 25 °C beginnt. Die Transglutaminase
kann daher in einem für
sie optimalen pH-Bereich oberhalb 5,5, ungehindert von der Konkurrenzreaktion
durch die Enzyme des Lactobacillus fermentum zuerst ihre vernetzende
enzymatische Aktivität
entfalten.
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Die in diesem und den nachfolgenden
Versuchen eingesetzte Transglutaminase ist mikrobieller Herkunft
mit einer Enzymaktivität
von 1000 Units U pro Gramm Pulver. Daraus ergibt sich die in der
Tabelle 1 angegebene Dosierung von Transglutaminase mit 200 ppm
bezogen auf Mehl. Mit anderen Transglutaminase Handelspräparaten
mit geringerer Enzymaktivität,
z.B. nur 100 U/g Pulver sind entsprechend höhere Mengen einzusetzen, in
diesem Fall 2000 ppm.
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Andere Lactobacillus-Starter arbeiten
schon in einem Temperaturbereich unterhalb von 25°C und stören somit
die enzymatische Aktivität
von Transglutaminase durch vorzeitige Versäuerung (und damit pH-Senkung).
Man muss daher dafür
Sorge tra gen, dass solche Enzyme im Temperaturbereich, der für die Transglutaminasereaktion
reserviert ist, nicht vorhanden oder nicht aktiv sind.
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Bei Temperaturen unterhalb von 20°C besitzt
die Transglutaminase kaum noch Enzymaktivität.
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Wie die obigen Beispiele zeigen,
erhält
man erfindungsgemäß Sauerteige
von besonders hoher Konsistenz, Gärtoleranz und besonders gutem
Gashaltevermögen.
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Für
den Fachmann ergibt sich hieraus unter anderem:
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- 1. eine bessere Homogenität und Verarbeitbarkeit der
(späteren)
Teige,
- 2. höhere
Gefrier-Tau-Resistenz von Teigen (Einsatz bei "grünen" und vorgegarten
Teiglingen für
TK-Prozesse),
- 3. ein höheres
Gebäckvolumen,
- 4. eine bessere Krumenausbildung,
- 5. eine Ersparnis von Backmitteln (z.B. weniger Emulgatoren
oder Hydrokolloide) insbesondere durch Zugabe von Lipase und
- 6. ggf. "clean
label", da bestimmte
Zusatzstoffe fortfallen können.
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Der Einsatz eines Weizen-Sauerteiges
entsprechend dem dargestellten zweistufigen Verfahren für ein Weißbrot (Type
550) wird nachfolgend in Tabelle 3 dargestellt (Einsatz: 10 Gew.-%
der Mehlmenge als Sauerteig).
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Tabelle 3
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- Einfluss von Weizensauerteig (Type 550), hergestellt
in einem zweistufigen Verfahren
mit und ohne Transglutaminase.
Sauerteigstarter:
0,5 Gew.-% Lactobacillus fermentum bezogen auf Mehl;
Transglutaminase
= 200 ppm bezogen auf Mehl.
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Aus der Tabelle 3 ergeben sich für eine mit
Transglutaminase gestützte
Sauerteigfermentation in allen kritischen Bereichen deutlich verbesserte
Resultate.
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Die erhöhte Gärtoleranz kann genutzt werden,
um Emulgatoren, die z. B. für
verbesserte Gärtoleranz eingesetzt
werden, zu ersetzen oder deutlich zu verringern. Ähnliches
gilt auch für
die Merkmale "Krumenelastizität", "Volumen" und weitere Eigenschaften.
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Schließlich wird deutlich, dass erfindungsgemäß der Einsatz
von Sauerteig erhöht
werden kann, wenn der Bäcker
eine besondere Geschmacks- und Aromaverbesserung anstrebt oder eine
größere mikrobielle
Sicherheit in sein Backprodukt integrieren möchte (z. B. verbesserten Schimmelschutz
oder Schutz gegen "Fadenziehen"). Die Zugabe von
mehr Sauerteig bringt bekanntlich mehr Säure (z.B. Essigsäure) ins
Produkt. Damit erhält
man zwar einen verbesserten Schutz gegen das bekannte "Fadenziehen", muss aber – wie oben bereits
beschrieben – normalerweise
eine Schwächung
des Teiges hinnehmen, was wiederum mit einer Qualitätseinbuse
des Gebäcks
verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße zweistufige und gezielt
enzymgestützte
Fermentation erlaubt nunmehr dem Bäcker, diese Nachteile eines
Sauerteiges durch die vorab durch Transglutaminase bewirkte Vernetzungsreaktion
zu überwinden
und entsprechenden Vorteil daraus zu ziehen.
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Diese Vorteile beziehen sich nicht
nur auf "mehr Sicherheit" (mikrobiologisch),
weniger Additive" (clean label,
Konsumptivkosten), sondern auch auf "mehr Qualität", "mehr
technische Sicherheit" (Verarbeitbarkeit wird
verbessert) und "extreme
Sortenvielfalt" (alle
gängigen
Backwaren, die Vorteige und/oder Sauerteige benötigen).
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Die genannten Beispiele (Weizensauer)
lassen sich selbstverständlich
auch auf andere Getreidesorten und -arten übertragen.
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So kann analog auch eine enzymgestützte Roggensauerteig-Fermentation
realisiert werden.
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Auf diesem Wege kann (erstmals) auch
das im Roggen bekanntlich nicht strukturierende Kleber-Eiweiß stabilisiert
werden. Dementsprechende Teig- und Backresultate verbessern entscheidend
die Qualität, obwohl
sie nicht so ausgeprägt
sind, wie bei Weizenprodukten.
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Erfindungsgemäß erreicht man demzufolge mehr
Sicherheit beim Backen, mehr Qualität der Backwaren und eine Verringerung
laufender Kosten.
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Es ist vorteilhaft, dass auch andere
Getreidearten insbesondere Reis oder Mais analog verarbeitet werden
können
und ebenfalls zu verbesserten Ergebnissen führen. Sogar Nicht-Getreide-Produkte,
wie z. B. Buchweizenmehl, Lupinenmehl und Molkenproteine können analog
oder als Bestandteil (von z. B. Weizenmehl) enzymgestützt fermentiert
werden.
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Der "lange Weg" einer solchen enzymgestützten Sauerteigfermentation
kann daher dazu genutzt werden z. B. Molkenproteine mit Weizenproteinen
(in der Transglutaminase-Stufe) zu vernetzen. Dies führt wiederum
zu neuartigen und unerwartet günstigen
Produkteigenschaften.
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In einer anderen Ausführungsform
wird die Transglutaminasestufe in einem Teig durchgeführt, der
anschließend
schonend getrocknet und damit konserviert wird und so als Pulver
dem Backbetrieb verfügbar
gemacht werden kann. Derartige getrocknete Produkte können als
neuartige Rohstoffe zur Herstellung einer Vielzahl von Backerzeugnissen
und Bäckereiprodukten
herangezogen werden. Der Bäcker
kann mit einem so hergestellten Produkt ohne Veränderung des ihm vertrauten
Verfahrensablaufs die Stufe der eigentlichen Versäuerung einleiten
und durchführen.
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Es ist in einer weiteren Ausführungsform
auch möglich,
zweistufig fermentierte Teige schonend zu trocknen und als "getrocknete Sauerteige" dem Backbetrieb
verfügbar
zu machen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
für den
Bäcker
betrifft die kombinierte Zweistufen-Anwendung einer gefriergetrockneten
Kultur von Lactobacillus fermentum oder einer anderen Milchsäuerbakterien-Kultur,
die mit Transglutaminase als pulverförmigem Starter ihre enzymatische
Aktivität
in einem Temperaturbereich oberhalb 25 bis 28 °C entfaltet.
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Die Teigeigenschaften können ergänzend durch
oxidierende Enzyme, auch zusammen mit anderen Enzymen, erheblich
verbessert werden. Oxidierende Enzyme unterstützen die durch die Transglutaminase
bewirkte Strukturverbesserung des Vor- oder Sauerteigs in sehr erwünschter
Weise. So wird in EP-A 0 321 811 der Einsatz von Sulfhydryl-Oxidase
und Glucose-Oxidase vorgeschlagen. Beide Enzyme sorgen für eine Oxidation
des Teiges, was zu seiner Stärkung
und damit zu einer erhöhten
Teig- und Verfahrenstoleranz beiträgt. Darauf baut auch EP-A 0
338 452 auf, die allerdings, zusätzlich
zu den beiden vorgenannten Enzymen, auch den Einsatz einer Hemicellulase/Cellulase
vorschlägt.
Der Einsatz einer solchen Enzymzusammensetzung hat zur Folge, dass
der Teig unbeschadet des Abbaues von Hemicellulosen- und Cellulosefibrillen
eine homogenere Struktur aufweist, weil seine Struktur und Festigkeit
aufgrund der Aktivität
der Glucose-Oxidase sowie der Sulfhydryl-Oxidase erhalten kann.
Diese Effekte lassen sich mittels Transglutaminase noch günstiger
beeinflussen.
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Auch in der EP-A 0 396 162 wird die
Verwendung von Cellulase, Glukose-Oxidase sowie Peroxidase vorgeschlagen.
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In der PCT/DK94/0233 wird ebenfalls
die Verwendung einer Peroxidase in Kombination mit einer Xylanase,
also einer Hemicellulase, sowie einer Glucose-Oxidase offenbart.
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Auf eine Erhöhung der Teigstärke durch
eine Oxidase-Reduktase zielt die PCT/DK96/0055 ab, welche den Einsatz
einer Pyranose-Oxidase vorschlägt.
Im Gegensatz zur Glucose-Oxidase, welche für die Oxidation von Glucose
an der C1-Position
verantwortlich ist, katalysiert Pyranose-Oxidase die Oxidation verschiedener Monosaccharide
in der Position C2 unter damit einhergehender Produktion von Wasserstoffperoxid.
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Es muss hier besonders darauf hingewiesen
werden, dass der genannte Stand der Technik, in welchem die folgenden
Enzyme in beliebiger Kombination verwendet werden (Glucose-Oxidase,
Pyranose-Oxidase – auch
Hexose-Oxidase- Sulfhydryl-Oxidase,
Peroxidase sowie Hemicellulase/Cellulase) die Verbesserung der Teigstabilität unter
den Gegebenheiten der sehr kurzen direkten Teigführung betrifft.
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Eine Anwendung dieser Enzyme – auch in
Kombination – zeitigt
bei der Vorteigfermentation, also der indirekten Teigführung nur
dann einen Erfolg, wenn vor deren enzymatischer Aktivität die beschriebene
Proteinvernetzung durch Transglutaminase stattgefunden hat und ein
stabiles Netzwerk aufgebaut worden ist. Dann aber entwickeln entsprechende
Vorteige eine sehr stabile Konsistenz und Struktur. Diese Enzyme,
erfindungsgemäß mit Transglutaminase
kombiniert, liefern bei Vorteigen erhebliche Verbesserungen, die
zum Teil nur durch synergistische Effekte zu erklären sind.
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Neben den erwähnten Enzymen ist auch Ascorbinsäure ein
teigrheologisch und backtechnisch wichtiger Zusatz zu den erfindungsgemäßen Backmischungen
und Backzubereitungen. Ein Vorteig kann gewünschtenfalls auch zusammen
mit verschiedenen Oxidasen bei höherer
Temperatur im Bereich von 30 bis 40 °C mit Transglutaminase fermentiert
werden, da Oxidasen anders als die Säuerungsreaktion von Lactobacillus,
deren Aktivität
und die Proteinvernetzung nicht stören.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind folgende Zusammensetzungen unter Einsatz von
Enzymkombinationen für
die Vorteigstabilisierung vorgesehen: 100 Teile Weizenmehl (Type
550), 100 Teile Wasser, 0,1–0,2
Gew. % (bezogen auf das Mehlgewicht) Transglutaminase in Form eines
handelsüblichen
Präparats,
0,01 – 0,5
Gew.% Glucose-Oxidase/Katalase und gewünschtenfalls 0,01 – 0,1 Gew.%
(jeweils bezogen auf Mehl) L-Ascorbinsäure.
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Der Teig wird mittels einer solchen
Enzymkombination bei einer Temperatur von 28 – 40 °C, bevorzugt bei 30 bis 35 °C über einer
Zeitraum von etwa 1 bis 12, meist 2 bis 6 Stunden, ruhend oder unter
Rühren
fermentiert. Man erhält
einen festen Vorteig, der eine sehr hohe Konsistenz aufweist und
bei sehr guter Wasserbindung ohne Rheodestruktion besonders gute
elastische Eigenschaften besitzt.
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Ein solcher Vorteig kann unmittelbar
zur Fertigung eines Teiges z.B. für Hamburger, Buns, Baguettes oder
Pizza verwendet werden. Er zeichnet sich durch sehr gute Eigenschaften
bezüglich
Stabilität
und Gärtoleranz
und sehr gute Verarbeitungseigenschaften in der Maschine, insbesondere
durch eine hohe Resistenz gegenüber
mechanischer Beanspruchung während
der maschinellen Teigverarbeitung, aus.
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Die Qualität des hieraus erhaltenen Gebäcks ist
mindestens so gut wie die von Gebäck, das unter Verwendung von
Emulgatoren hergestellt wurde. Ein entsprechender Vergleichsteig
ohne die o.g. Enzymkombination wird bereits im Ansatz verflüssigt; insbesondere
wenn länger
als 4 Stunden fermentiert wird. Mit einem solchen verflüssigten
Teig gefertigtes Gebäck
weist erwartungsgemäß wesentlich
schlechtere Gebäckeigenschaften
auf, so dass ein solcher Teig normalerweise nicht eingesetzt werden
kann.
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In einer weiteren Ausführungsform
wird eine Formulierung zusammen mit einer spezifischen Starterkultur
mit Lactobacillus fermentum in einer zweistufigen Sauerteigführung verwendet:
In
der ersten Transglutaminase-Stufe wird bei Temperaturen unter 28°C (z.B. bei
25°C) über einen
Zeitraum von 6 – 12
Stunden und in der zweiten Stufe bei einer Temperatur oberhalb von
30°C 10
bis 16 Stunden zur Aktivierung der Säurebildung durch Lactobacillus
fermentiert.
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Der so erhaltene Sauerteig aus Weizen
oder Roggen zeigt gegenüber
einem Vergleichssauer, das nur Starter und Transglutaminase enthält, deutlich
stabilere Teigeigenschaften und dementsprechende Gebäckeigenschaften.
Für die
Durchführung
einer Roggenfermentation, aber auch einer Weizenfermentation, bietet sich
zusätzlich
(neben Glucose-Oxidase und Transglutaminase) auch eine Hemicellulase
(speziell Xylanase) insbesondere aber die Zugabe von Lipase an,
um die rheologischen Eigenschaften während einer Vorteigfermentation
weitergehend zu verbessern.
