Biochemie der Getreideverarbeitung

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Backeigenschaften von Mehlen Prof.Dr.K.Lösche Allgemeine Produkttechnologie pflanzlicher Lebensmittel Von den im Teig aus 100g Mehl vorhandenen 78g Wasser sind ca. 90% (ca. 71g) durch die Mehlkomponeneten Stärke, Glutenproteine und Pentosane gebunden. Im Teig ergibt sich etwa folgende Wasserbindung pro Gramm ( bei Abwesenheit von Zusatzstoffen): Pentosane Glutenproteine Stärke 11 fach 2 fach 0,3 fach für die Wasserbindung der nichtverkleisterten Stärke sind besonders die mechanisch beschädigten Stärkekörner verantwortlich. Nach dem Backen ist das Wasser in der Brotkrume vermutlich hauptsächlich durch die verkleisterte Stärke (Amylos – Amylopektin – Gel) und die Pentosane gebunden. Grundsätzlich kann man verschiedene Formen der Wasserbindung in Naturstoffen und Geweben unterscheiden; an Ihnen sind bevorzugt Biopolymere beteiligt. Allgemein werden die unterschiedlichen Energieniveaus der Wasserbindung in Lebensmitteln und lebender Materie wie folgt charakterisiert: Typ I Wasser in Einschicht – Adsorption oder in chemischen Hydraten - a w (Wasseraktivität) stark reduziert ( 1µm), Fasern, Gele - a w – Wert leicht reduziert (< 1,0 bis 0,80 ), - Gefrierpunkt erniedrigt, - mind. 0,14 bis 0,33 und max. 20g H 2 O / g Trockensubstanz in Geweben. Bei der Wasserbindung durch Proteine werden drei Formen unterschieden (Fennema 1977): a) chemisch gebundenes Wasser ( Konstitutionswasser): ca. 0,003 g / g Protein. Es ist im Molekülinneren an spezifischen Stellen oder winzigen Zwischenräumen lokalisiert; es ist im allgemeinen das am wenigsten mobile Wasser. 8
Backeigenschaften von Mehlen Prof.Dr.K.Lösche Allgemeine Produkttechnologie pflanzlicher Lebensmittel b) physikalisch – chemisch gebundenes Wasser („Interfacial – Wasser“) weniger als 0,6 g/ g Protein. Es ist an der Proteinoberfläche und in kleinen Spalten, Poren u.ä. von molekularen Dimensionen lokalisiert; die Mobilität ist reduziert, die Bindungsernergien sind größer als in Wasser von normaler Beweglichkeit. c) physikalisch gebundenes Wasser („Bulk – phase – Wasser“): Es ist freies Wasser und physikalisch eingeschlossenes Wasser ( ähnlich wie im Gel ); es ist der Hauptanteil des Wassers in verdünnten Proteinlösungen bzw. in Zellen. Die Eigenschaften des Wasser sind ähnlich dem Wasser von normaler Beweglichkeit. Zur Wasserbindung der Proteine tragen hauptsächlich Aminosäuren mit polaren Resten bei, am wenigsten Aminosäuren mit hydrophoben Resten ( Tabelle 1.4). Tabelle 1.4 Beitrag von Aminosäuren zur Wasserbindung (synthetische Polypeptide der einzelnen Aminosäuren bei 308 K) Mol Wasser Aminosäure – pro Mol Aminosäure 1) Reste 7 6 4 3 2 1 0 Glu - , Tyr – Asp – Lys + , His + , Lys Arg + Arg, Tyr, Pro Asp, Glu Asn, Gln, Ser, Thr, Trp Gly, Ala, Val, Ile, Leu, Met, Phe 1) Es handelt sich um die Bestimmung des nichtgefrorenen Wassers, woraus die Anzahl der gebundenen Wassermoleküle pro Aminosäureseitenkette abgeleitet wurde. Die unterschiedliche Wasserbindung z.B. im Teig hat Bedeutung für - den Gefrierpunkt des Wassers, - die Mobilität der Wassermoleküle, - die Quellung und Konformation der Biopolymere - die enzymatische Aktivität und Zugänglichkeit der Enzyme, - die Entwicklung von Mikroorganismen, - die chemische Reaktivität, z.B. mit Sauerstoff, - die Sorption bzw. Desorption von Wasser ( • Sorptionsisotherme), - den Anteil an der flüssigen, d.h. mobilen Phase und damit für rheologische Eigenschaften. Die Wasserbindung durch die Teiginhaltsstoffe beruht prinzipiell auf dem Dipolcharakter des Wassermoleküls sowie dem vorhanden sein von funktionellen Gruppen und ist von 9
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