_____ __ ___ _______ Prof. K. Lösche BILB Bremerhaven

Tabelle 1: Übersicht über die historische Entwicklung des Einsatzes von Enzymen bei der Backwarenherstellung 1859: Englisches Patent über die Nutzung von enzymatischem Malzextrakt bei der Teigbereitung 1898: Diastatischer Malzextrakt für die Weißbrotherstellung 1899: Einführung eines Backmittels auf Malzmehlbasis 1929: Einsatz von enzymaktivem Sojamehl als Backmittel seit 1950: Einsatz von Pilz-alpha-Amylasen und Proteinasen seit 1970: Einsatz von mikrobiellen Xylanasen seit 1990: Einsatz von Glucoseoxidase, maltogener Amylase, Peroxidase, Lipase und Amyloglucosidase

Wirkung Schlüsselenzyme Tabelle 2: Wirkungsweise von Enzymen bei der Teig- und Gebäckherstellung Wirkung Schlüsselenzyme Teigentwicklung Xylanasen, Glucoseoxidase, Peroxidase Trockene, nicht klebende Teige Xylanasen Gärstabilität, Gärtoleranz Gebäckvolumen Amylasen, Xylanasen Gebäckfarbe, Geschmack Amylasen, Proteasen, Peptidasen Frischhaltung Amylasen, Xylanasen, Lipasen

red. Zucker (ber. als Maltose) Stärke Eiweiß (Nx5,8) Mineralstoffe Tabelle 3: Zusammensetzung handelsüblicher Malzmehle Wasser 5-10 % red. Zucker (ber. als Maltose) 5 – 8% Stärke 53 – 57% Eiweiß (Nx5,8) 10 – 12 % Mineralstoffe 1 – 2 % Alpha-Amylase (ICC-Einheiten*/g) 400 - 600 *nach ICC-Standard 108

red. Zucker (ber. als Maltose) Maltose Glucose Dextrine Eiweiß (Nx5,8) Tabelle 4: Zusammensetzung handelsüblicher, enzymaktiver Malzextrakte Wasser 18-23 % red. Zucker (ber. als Maltose) 48 – 60% Maltose 27 – 39% Glucose 5 –9 % Dextrine 7 – 13 % Eiweiß (Nx5,8) Mineralstoffe 3 – 8 % Alpha-Amylase (ICC-Einheiten*/g) 400 - 600 *nach ICC-Standard 108

Bakterien-alpha-Amylase Tabelle 5: Temperaturcharakteristika von stärkeabbauenden Enzymen Enzymtyp Topt (°C) T50 (°C) Malz-alpha-Amylase 55 – 60 65 – 75 Pilz-alpha-Amylase 50 –55 60 – 70 Bakterien-alpha-Amylase 70 – 80 85 – 90 Topt = Temperatur, bei der das Enzym seine höchste Aktivität aufweist T50 = „Halbwertstemperatur“ (Temperatur, bei der das Enzym 50% seiner höchsten Aktivität aufweist

Bestandteile von Weizenmehl Enzyme Amylasen Stärke (77%) Glucoseoxidase Peroxidase Lipoxidenase Protease Stärke, beschädigt (7%) Protein (12%) Hemicellulose (2%) Pentosane (1) Lipide (1%) Xylanase Peroxidase Lipasen Lipoxigenasen Abbildung 1: Die Bestandteile von Weizenmehl und deren Beeinflussung durch backtechnisch wirksame Enzyme

Backvolumen (ml) Xylanase Emulgator Amylase Ascorbin- säure Emulgator Amylase Ascorbin- säure Amylase Ascorbin- säure Ascorbin- säure Kontrolle Abbildung 2: Einfluss verschiedener Zusatzstoffe in Backmitteln auf das Volumen (x103) von Weizenbrötchen (6 Stück)

Weizen- und Gerstenmalz Maischen: vollständiger enzymatischer Stärkeabau in Maltose, Dextrine und Glucose Zerkleinern Abläutern: Abfiltern der unlöslichen Bestandteile Malzextrakte dickflüssig Konzentrieren: Eindampfen in Vakuum Malzmehl Trocknen: Walzen, Sprüh- oder Vakuumtrocknung MALZEXTRAKTPULVER Abbildung 3: Verfahrensablauf bei der Gewinnung von Malzprodukten

Bakterien-alpha-Amylase Tabelle 5: Temperaturcharakteristika von stärkeabbauenden Enzymen Enzymtyp Topt (°C) T50 (°C) Malz-alpha-Amylase 55 – 60 65 – 75 Pilz-alpha-Amylase 50 –55 60 – 70 Bakterien-alpha-Amylase 70 – 80 85 – 90 Topt = Temperatur, bei der das Enzym seine höchste Aktivität aufweist T50 = „Halbwertstemperatur“ (Temperatur, bei der das Enzym 50% seiner höchsten Aktivität aufweist

Stärkeverkleisterung °C 100 90 80 75 72 70 70 65 Stärkeverkleisterung 56 55 Malzmehl Pilzamylase bakterielle maltogene Amylase Amylase11 Abbildung 4: Temperaturbereich der Inaktivierung von stärkeabbauenden Enzymen

überschüssiges Wasser Verkleisterungstemperatur 60°C überschüssiges Wasser Wassergehalt Abbildung 5: Übersicht über die historische Entwicklung des Einsatzes von Enzymen bei der Backwarenherstellung

Standard* (1) + 0,3% Monoglycerid (90%) (2) + 0,3% Monoglycerid (90%) + Enzym 1 (200 ppm) (Amylase) (3) + 0,3% Monoglycerid (90%) + Enzym 2 (200 ppm) (Amylase) (4) * Standardrezeptur : 100 Teile Weizenmehl T550; 62% Wasser; 2 % Salz; 3 % Hefe geschlossener Kasten,; spez. Volumen: 3,7 ml/g Gerät: Texture Anaylser (Stable Micro Systems) Abbildung 6: Frischhaltung von Amylasen bei Weißbroten nach 4 Tagen Lagerung

Abbildung 8: Abbau von Hemicellulose durch Xylanasen

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

Abbildung 7: Ausschnitt der Struktur von Arabinoxylanen

Einteilung von Xylanasen anhand der Teigeigenschaften elastisch trocken plastisch klebrig, feucht Xyl 5 Xyl 1 Xyl 3 Xyl 2 Xyl 4 elastische Krume Xyl 1 Xyl 2 Volumen (-) Volumen (+) Xyl 3 Xyl 4 Xyl 5 plastische Krume