DE69006970T2

DE69006970T2 - Verzögerung des Festwerdens der Brotkrume während der Lagerung.

Info

Publication number: DE69006970T2
Application number: DE69006970T
Authority: DE
Inventors: Brian Edward Jones; Eijk Johannes Henricus Van
Original assignee: Gist Brocades NV
Current assignee: Koninklijke DSM NV
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1990-08-02
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2010-08-03
Also published as: DE69006970D1; EP0412607B1; FI104303B1; ATE101964T1; DD300503A5; DK0412607T3; JPH03119949A; FI903962A0; JP3104980B2; US5023094A; FI104303B; EP0412607A1; ES2052162T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verzögerung der Festigung der Krume während der Aufbewahrung.
Das Altbackenwerden von Brot ist als Problem erkannt worden, das ernster wird, je mehr Zeit zwischen dem Zeitpunkt der Herstellung des Brotproduktes und dem Zeitpunkt des Verbrauchs liegt. Unter dem Ausdruck Altbackenwerden werden im Prinzip alle Aenderungen der Eigenschaften des Brotproduktes nach dem Verlassen des Ofens verstanden, die für den Verbraucher unerwünscht sind. Die wichtigsten Veränderungen sind
1. die Zunahme der Festigkeit der Brotkrume,
2. Aenderungen in der Kruste, die infolge des Transfers von Feuchtigkeit aus der Krume in die Kruste des Brotproduktes zäh und lederig wird,
3. das Verdampfen von Feuchtigkeit aus der Krume,
4. ein Verlust von Brotgeschmack und Veränderungen des Brotgeschmacks,
5. mikrobieller Verderb.
Wie sie hier verwendet werden, sollen die Ausdrücke "Brot" und "Brotprodukt" sich allgemein auf Bäckereiprodukte beziehen.
Die Aenderungen in dem Brot beginnen unmittelbar nach dem Verlassen des Ofens. Bis zu 4 Stunden nach dem Verlassen des Ofens werden diese Veränderungen nicht als negativ angesehen. Die Schneidbarkeit und die Kaueigenschaften verbessern sich sogar in dieser Periode als Ergebnis von Umkristallisationsphänomenen der Stärke, die während des Backens gelatinisiert worden ist. Jedoch geht der Umkristallisationsprozess der Stärke während der Aufbewahrung des Brotes weiter. Die Festigkeit der Brotkrume nimmt während der Aufbewahrung weiter bis zu einem Niveau zu, das als negativ angesehen wird. Die Zunahme der Festigkeit der Krume, die als der wichtigste Aspekt des Altbackenwerdens angesehen wird, wird von dem Verbraucher lange Zeit, bevor das Brotprodukt für den Verbrauch ungeeignet worden ist, erkannt.
Studien über das Altbackenwerden von Brot zeigen, dass die Amylose und das Amylopectin in der Brotkrume, hauptsächlich das Amylopectin, beim Altbackenwerden eine Rolle spielen. Offensichtlich kristallisieren die linearen Kohlehydratketten der Amylose fast sofort (innerhalb der ersten wenigen Stunden nach dem Backen), was das Hartwerden der Krumenstruktur verursacht. Die Festigkeit von frischer Brotkrume wird hauptsächlich durch die Amylosekomponente bestimmt, die während des Backens und Abkühlens des Brotes zu einem Amylosegel kristallisiert ist. Während der Aufbewahrung assoziieren die verzweigten Kohlehydratketten des Amylopectins sich oder richten sich im Laufe der Zeit aus, was die Festigkeit und die Abnahme der löslichen Dextrine erzeugt, die altbackene Krume charakterisieren. Somit verstärkt während der Aufbewahrung die Kristallisation der Amylopectinkomponente das Stärkegel, das aus kristallisierter Amylose zusammengesetzt ist, weiter.
Der Stand der Technik schlägt bereits Wege vor, um die negativen Aspekte des Altbackenwerdens von Brot zu verringern. Bisher beziehen sich alle Vorschläge auf die Verbesserung der Weichheit der Krume direkt nach dem Backen. Ein niedrigerer Ausgangswert für die Festigkeit der Krume direkt nach dem Backen führt zu einem niedrigeren Wert der Festigkeit der Krume nach einer bestimmten Aufbewahrungszeit ohne Aenderung der Geschwindigkeit der Festigung der Krume. Dadurch wird der Zeitpunkt, in dem der Verbraucher den Grad der Festigkeit nicht länger akzeptiert, hinausgeschoben.
Die Verringerung der Festigkeit der Krume resultiert daraus, dass man dem Teig α-Amylase (Getreide- oder bakteriell) oder Emulgatoren zusetzt. Die Nachteile dieser Lösung nach dem Stande der Technik sind ein zu hoher Ausgangswert für die Weichheit der Krume, die zu einem schlechten Gefühl im Mund und schlechter Schneidbarkeit des frischen Brotes führt. Ueberdies hat die Brotkrume durch die Verwendung von Emulgatoren einen weichen und unelastischen Charakter, und durch Verwendung von α-Amylase neigt die Brotkrume auch dazu, ein gummiartiges Gefühl im Mund zu geben, insbesondere wenn die Dosierung von Malz- oder bakterieller α-Amylase nicht richtig gesteuert wird. Das US-Patent Nr. 4 654 216 beschreibt eine Verfahrensweise, bei der dieser letzte Nachteil angeblich dadurch vermieden wird, dass bakterielle oder Getreide-α-amylase in Kombination mit Pullulanase zu dem Teig zugesetzt wird. Die α-Amylase ergibt eine höhere Weichheit der Brotkrume, während Pullulanase die Gummiartigkeit der Brotkrume vermeidet, die dadurch verursacht wird, dass kleine (verzweigte) Dextrine während des Abbaus von Stärke durch α-Amylase erzeugt werden. Promozyme TM, das kein thermisch beständiges Enzym ist, wurde als Pullulanase verwendet, die allein gemäss diesem Patent keine die Krume erweichende Wirkung hat. Die Erklärung dafür ist gemäss diesem Patent, dass die Verwendung von Promozyme TM die Gummiartigkeit durch Spaltung von 1,6-Glycosidbindungen in Dextrinen mit niedrigem Molekulargewicht herabsetzt.
Obgleich eine der nachteiligen Wirkungen der Verwendung von α-Amylase vermieden wird, ist die Krume des frisch gebackenen Produktes noch sehr weich infolge eines übermässigen Abbaus der Brotkrume zu Dextrin durch zuviel Abbau der Amylosekomponente, wogegen die Retrogradation der Hauptmenge der Amylopectinkomponente nicht beeinflusst wird.
Somit beeinflussen α-Amylasen und Emulgatoren insbesondere die Weichheit des Brotes direkt nach dem Backen entweder durch Abbau oder durch Komplexbildung der Amylosekomponente; jedoch beeinflussen sie nicht die Zunahme der Festigkeit der Krume während weiterer Aufbewahrung, die durch die Kristallisation der Amylopectinkomponente verursacht wird.
Chemical Abstracts, Bd. 80, 1974, Columbus, Ohio, USA, S. 253; Ref. No. 46621H lehrt die Verwendung von Amyloglucosidase und β-Amylase in einem Verfahren zur Erzeugung von Brot mit verbesserter Qualität durch Zusatz der Enzyme vor den Backstufen.
Chemical Abstracts, Bd. 82, No. 9, 3.3.75, Columbus, Ohio, USA, S. 460; Ref. No. 56222J offenbart den Zusatz von Amyloglucosidase zu Teig vor dem Gehenlassen, was zu einem verbesserten Brot führt.
Sowohl Amyloglucosidase als auch β-Amylase werden bei Temperaturen über 65ºC schnell inaktiviert und bleiben bei höheren Temperaturen, die notwendig sind, um während des Backens die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente selektiv zu modifizieren, nicht aktiv.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man in den Teig mindestens eine Verbindung, vorzugsweise ein Enzym, die bevorzugt die Retrogradation der Amylopectinfraktion zu verhindern oder mindestens zu verzögern vermag, einmischt. Vorzugsweise beeinflusst dieses Enzym das Retrogradationsverhalten der Amylosekomponente nicht wesentlich.
Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Brotproduktes oder eines anderen Nahrungsmittels auf Getreidebasis mit verlangsamter Geschwindigkeit der Festigung der Krume während der Aufbewahrung zur Verfügung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man dem Teig mindestens eine thermisch beständige α-1,6-Endoglucanase oder α-1,4-Exoglucanase in einer Menge zusetzt, die die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente während des Backens selektiv zu modifizieren vermag, wobei das thermisch beständige Enzym während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist.
Unter Nahrungsmittel auf Getreidebasis werden die Produkte verstanden, die vom Backen eines giessbaren oder knetbaren bzw. auswallbaren Teigs aus einem Gemisch von Wasser und gemahlenem Getreidemehl stammen.
Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung können Brotprodukte erhalten werden, in denen die Elastizität der Krume direkt nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur nicht wesentlich herabgesetzt wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise ein thermisch beständiges Enzym verwendet, das die Verzweigung von Amylopectin zu beseitigen vermag, indem es die α-1,6-glucosidischen Bindungen spaltet. Derartige α-1,6-Endoglucanasen sind in der Literatur bekannt, zum Beispiel als Pullulanase, Isoamylasen oder R-Enzym. Isoamylase und R-Enzym spalten die α-1,6-Bindungen in Amylopectin. Pullulanase hydrolysiert auch α-1,6-Bindungen in Pullulan. Ferner können auch thermisch beständige α-1,4-Exoglucanasen, wie β- Amylase oder Amyloglucosidase, verwendet werden. Diese Exoamylasen vermögen Glucose (Amyloglucosidase) oder Maltose (β-Amylase) von den nicht reduzierenden Kettenenden von Amylose und Amylopectin abzuspalten. Die Tendenz zum Umkristallisieren hängt hauptsächlich von der mittleren Kettenlänge der linearen α-1,4-Kohlehydratketten von Amylose und Amylopectin ab. Weil die mittlere Kettenlänge der linearen α-1,4-Seitenketten in Amylopectin viel kleiner ist als die mittlere Kettenlänge von Amylose (15 bis 50 bzw. 500 bis 2000 Glucoseeinheiten), verringern diese Exoenzyme ziemlich selektiv die Tendenz von Amylopectin zum Umkristallisieren. Im Gegensatz dazu werden die Kristallisationseigenschaften von Amylose durch diese Exoenzyme nach Entfernung von 5 bis 15 Glucoseeinheiten von der langen Amylosekette kaum beeinflusst.
Vorteilhafterweise werden 250 bis 75 000 U/kg, vorzugsweise 2500 bis 25 000 U/kg, einer thermisch beständigen Pullulanase und/oder 25 000 bis 500 000 U/kg, vorzugsweise 50 000 bis 250 000 U/kg, thermisch beständige Amyloglucosidase und/oder 12 500 bis 250 000, vorzugsweise 25 000 bis 125 000 U/kg, thermisch beständige β-Amylase zugesetzt (die Mengen sind auf 1 kg Mehl bezogen).
Unter Einheit (U) wird die Menge an Enzym verstanden, die 1 uMol pro Minute bei 80ºC erzeugt. Im Falle von Pullulanase bedeutet dies die Bildung von 1 uMol Maltotriose pro Minute aus Pullulan. Im Falle von Amyloglucosidase erzeugt eine Einheit 1 uMol Glucose pro Minute aus Zulkowsky-Stärke bei 80ºC. Im Falle von β-Amylase erzeugt eine Einheit 1 uMol Maltose pro Minute aus Zulkowsky-Stärke bei 80ºC.
Es wird gefunden, dass Brot, das von einem Teig stammt, der diese thermisch beständigen Stärke abbauenden Enzyme enthält, eine Krume zeigt, die eine Elastizität nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur hat, die vergleichbar ist mit derjenigen von Brot, das aus Teig erzeugt wurde, der kein derartiges Enzym enthielt. Es ist klar, dass diese thermisch beständigen Enzyme nur die Festigkeit der Brotkrume während der Lagerung beeinflussen. Sie beeinflussen die anfängliche Festigkeit der Brotkrume direkt nach dem Abkühlen nicht signifikant, und daher wird das Risiko der Ueberdosierung vermieden. Eine geeignete Dosierung kann leicht durch den Fachmann bestimmt werden.
Enzyme, die vorzugsweise angewandt werden, um die Geschwindigkeit der Festigung der Krume zu verlangsamen, sind ein oder mehr Enzyme, die aus der Gruppe von thermisch beständiger Pullulanase und thermisch beständigen Exoamylasen gewählt sind. Thermisch beständige Pullulanase wird zum Beispiel durch die folgenden Mikroorganismen erzeugt:
Pyrococcus furiosus
Pyrococcus woese
Clostridium thermohydrosulfuricum
Thermococcus-Spezies
Thermoanaerobacter-Spezies
Thermisch beständige Exoamylasen werden zum Beispiel durch die folgenden Organismen erzeugt:
Clostridium thermosulfurogenes (β-Amylase)
Bacillus stearothermophilus (β-Amylase)
Clostridium thermohydrosulfuricum (Amyloglucosidase)
Unter thermisch beständig wird verstanden, dass das Enzym während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist und somit für Stärke abbauende Enzyme zugänglich geworden ist. Enzyme können Stärke nur nach der Gelatinisierung abbauen und müssen daher während des Bakkens bei Temperaturen zwischen 60ºC und 95ºC, vorzugsweise zwischen 65ºC und 95ºC und bevorzugter zwischen 80ºC und 95ºC, aktiv sein.
Gemäss einem Aspekt der Erfindung wird das thermisch beständige Enzym während des Backprozesses nur bei Temperaturen oberhalb von 60ºC aktiv und bleibt bis ca. 95ºC aktiv, wonach das Enzym wahrend des letzten Teils des Backprozesses inaktiviert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Figur zeigt die Festigkeit der Brotkrume als Funktion der Aufbewahrungszeit.
Die Festigkeit der Brotkrume wird wie von A.E. Baker et al., Cereal Foods World Bd. 32, No. 7 (1987) 486 beschrieben unter Verwendung eines Voland-Stevens Texture Analyzer gemessen und definiert. Jedoch können viele Instrumente und Methoden verwendet werden, um die Festigkeit der Brotkrume zu messen, und die vorliegende Messmethode wird nur verwendet, um die vorliegende Erfindung zu erläutern.
In der Backtechnik wird es im allgemeinen bevorzugt, dass die Elastizität des Brotproduktes sich während der Aufbewahrung während mehrerer Tage nicht verändert. In der Figur wird dies ausgedrückt durch Kurve (a), in der die Festigkeit der Krume mindestens drei bis fünf Tage lang konstant bleibt.
Es wird erkannt, dass die Festigkeit des Brotes zunimmt, was ein wohlbekannter Aspekt des Altbackenwerdens ist, wenn dem Teig keine Verbindungen zugesetzt werden. In der Figur zeigt Kurve (d), dass für diese Brotprodukte die Festigkeit sich während der Periode zwischen dem ersten und fünften Tag ungefähr verdoppelt. Das Phänomen des Altbackenwerdens wurde von den Fachleuten gründlich studiert, und es wurden viele Vorgehensweisen für die Verlangsamung des Altbackenwerdens den Fachleuten vorgeschlagen. Alle diese Vorgehensweisen haben gemeinsam, dass die Anfangsfestigkeit radikal verringert wird. Zum Beispiel kann die Festigkeit auf einen Wert nach einem Tag herabgesetzt werden, der fast halb so gross ist wie der Wert ohne einen solchen Zusatz. Wenn die Festigkeit sich zwischen dem ersten und fünften Tag ungefähr verdoppelt, ist die Festigkeit am fünften Tag fast gleich wie die Ausgangsfestigkeit des ersten Tages von Brot ohne Zusatz. Die Wirkung eines derartigen bekannten Zusatzes wird durch Kurve (b) gezeigt. Zwischen dem zweiten und fünften Tag schneidet diese Kurve (b) Kurve (a). Daher wird der Verbraucher dieses Brot nach dem dritten und dem fünften Tag der Aufbewahrung als ziemlich weich ansehen. Durch den Zusatz von Promozyme TM, wie in dem US-Patent Nr. 4 624 216 beschrieben, wird keine signifikante Aenderung der Kurve (b) festgestellt. Der Zusatz des Promozyme TM, das thermisch ziemlich labil ist, ergab eine Verringerung der Gummiartigkeit, aber keine wesenliche Aenderung der Festigkeit.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Zunahme der Festigkeit der Brotkrume verlangsamt, indem man die Amylopectinkomponente der Stärke selektiv angreift, ohne die Retrogradation der Amylosekomponente der Stärke wesentlich zu beeinflussen. Die vorliegende Erfindung ist in der Figur als Kurve (c) gezeigt. Der Verbraucher wird nicht nur feststellen, dass das Brotprodukt während eines langen Zeitraums ganz frisch ist, sondern er wird auch erfahren, dass Nebenwirkungen von Emulgatoren oder Getreide-/bakterieller α-Amylase, nämlich die Klebrigkeit, Gummiartigkeit und schlechte Schneideeigenschaften, vermieden werden.
Wie in der Figur gezeigt, kann die Festigkeit der Brotkrume im Laufe der Zeit etwas zunehmen. Wenn die Möglichkeit einer verhältnismassig langen Aufbewahrungszeit erwünscht ist, ist es möglich, kleine Mengen eines Emulgators und/oder einer Getreide-/bakteriellen α-Amylase zuzusetzen, die für eine etwas höhere Ausgangsweichheit sorgen. Jedoch können geringere Mengen verwendet werden, wodurch die negativen Nebenwirkungen der höheren Mengen vermieden werden, die in dem Stande der Technik zum Erhalten eines die Krume erweichenden Effektes erwähnt werden.

Claims

1. Verfahren zur Produktion eines Brotproduktes oder anderer Nahrungsmittel auf Getreidebasis mit verlangsamter Geschwindigkeit der Festigung der Krume während der Aufbewahrung, dadurch gekennzeichnet, dass man zu einem Teig mindestens eine thermisch beständige α- 1,6-Endoglucanase oder α-1,4-Exoglucanase zusetzt in einer Menge, die die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente während des Backens selektiv zu modifizieren vermag, wobei das thermisch beständige Enzym während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermisch beständiges Enzym zugesetzt wird, das während des Backens bei Temperaturen zwischen 80ºC und 95ºC aktiv ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermisch beständige Pullulanase zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Amyloglucosidase oder β-Amylase zugesetzt wird.

5. Methode zur Verlangsamung der Festigung der Krume, dadurch gekennzeichnet, dass man zu dem Teig mindestens eine thermisch beständige α-1,6-Endoglucanase oder α-1,4-Exoglucanase zusetzt, die die Retrogradation der Amylopectinkomponente des Brotproduktes zu verhindern oder mindestens zu verzögern vermag, wobei die thermisch beständige α-1,6-Endoglucanase oder α- 1,4-Exoglucanase die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente während des Backens selektiv zu modifizieren vermag und wobei das thermisch beständige Enzym während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist.

6. Brotprodukt, erhältlich mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

7 Brotprodukt, das vom Backen eines giessbaren oder knetbaren bzw. auswallbaren Teiges, gefolgt von Abkühlen auf Raumtemperatur und Aufbewahrung bei Raumtemperatur, herrührt, wobei das Verhältnis der Festigkeit, das wie vorstehend angegeben definiert ist, nach 120 Stunden und 24 Stunden zwischen 1 und 1,7, vorzugsweise zwischen 1,05 und 1,6 und bevorzugter zwischen 1,1 und 1,5, liegt.

8. Verbesserungsmittel für Teig, Brot und andere Nahrungsmittel auf Getreidebasis, die normale Additive enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass es 250 bis 75 000 U/kg, vorzugsweise 2500 bis 25 000 U/kg, bezogen auf 1 kg Mehl, einer thermisch beständigen Pullulanase aufweist, die die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente während des Backens selektiv zu modifizieren vermag, wobei die thermisch beständige Pullulanase während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist.

9. Verbesserungsmittel für Teig, Brot und andere Nahrungsmittel auf Getreidebasis, die normale Additive enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass es 25 000 bis 500 000 U/kg, vorzugsweise 50 000 bis 250 000 U/kg, bezogen auf 1 kg Mehl, an thermisch beständiger Amyloglucosidase aufweist, die die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente während des Backens selektiv zu modifizieren vermag, wobei die thermisch beständige Amyloglucosidase während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist.

10. Verbesserungsmittel für Teig, Brot und andere Nahrungsmittel auf Getreidebasis, die normale Additive enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass es 12 500 bis 250 000 U/kg, vorzugsweise 25 000 bis 125 000 U/kg, bezogen auf 1 kg Mehl, an thermisch beständiger β-Amylase aufweist, die die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente während des Backens selektiv zu modifizieren vermag, wobei die thermisch beständige β- Amylase während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist.

11. Verwendung von thermisch beständiger a-1,6- Endoglucanase oder α-1,4-Exoglucanase, die die Kristallisationseigenschaften der Amylopectinkomponente während des Backens selektiv zu modifizieren vermag, in einem Teig, wobei das thermisch beständige Enzym während des Backens nicht inaktiviert wird, bevor die Hauptmenge der Stärke gelatinisiert worden ist.