ProtFz_Ackerbau DBV_134_Berlin

Dr.-Ing. Klaus Münzing:

Qualitätsparameter für Brotgetreide –Sind die Bestimmungsmethoden noch zeitgemäß?

Qualitätsparameter für Brotgetreide –Sind die Bestimmungsmethoden noch zeitgemäß?

Max Rubner-Institut (MRI)Institut für Sicherheit und Qualität bei Getreide, Detmold

Stärkequ

alität

Eiweißq

ualität

Eiweißm

enge

Qualitätsmodell 1965

DBV-Ackerbautagung: „Parameter zur Bestimmung der Qualität von Brotgetreide“

am 20. / 21. Juni 2013 in Berlin

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

0

11

12

13

14

0

20

30

40

50

Proteing

ehalt [% TS]

Sedimentationsw

ert [mL]

Erntejahr

Proteingehalt und Sedimentationswert der deutschen Winterweizenernte von 1965 bis 2012- Ergebnisse der Besonderen Ernte- und Qualitätsermittlung -

alte Bundesländer gesamte Bundesländer

mediterraner Juli

Sommer-trockenheit

Praxisanbau

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

0,0

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Spezifischer Sedimentationswert der deutschen Winterweizenernte von 1965 bis 2012- Ergebnisse der Besonderen Ernte- und Qualitätsermittlung -

alte Bundesländer gesamte Bundesländer[mL Se

dimen

tationswert / %

Proteingehalt]

spezif. Sedi.-wert

Erntejahr

Praxisanbau

Mindestanforderungen für E-, A- und B-Weizen 2012 in Ausprägungsstufen (APS)

Rohproteingehalt

Wasseraufnahme

Volumenausbeute

Sedimentationswert

Mehlausbeute Fallzahl

E

AB

Quelle: BSA, Beschreibende Sortenliste 2012APS 1 - 9

Qualitätsgruppen E A B C

MerkmaleEliteweizen APS Qualitätsweizen APS Brotweizen APS sonstiger Weizen

RMT-Volumenausbeute mind. 8 mind. 6 mind. 4 -

Fallzahl mind. 6 mind. 5 mind. 4 -Rohproteingehalt mind. 6 mind. 4 mind. 2 -

Sedimentationswert mind. 7 mind. 5 mind. 3 -Wasseraufnahme mind. 4 mind. 3 mind. 2 -

Mehlausbeute (T550) mind. 5 mind. 5 (WW) / mind. 4 (SW) mind. 4 (WW) / mind. 3 (SW)

Prozesssicherheit bei Weizengebäcken (hefegelockert): Eiweißqualität und -menge

E

A

B

C

Kekse

Sedimentationswert [mL]

Proteingehalt [% TS] (N=5,7)

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

70

60

50

40

30

20

10

0

Hohe Eiweißmenge fördert Backfähigkeit und Prozess-sicherheit innerhalb der Sorte oder Qualitätsgruppe (Hefelockerung: >11,5 % Proteingehalt)

Fladenbrot

Eiweißqualität (Sedi.-wert) fördert: Teigausbeute, Teigeigenschaft, Gärtoleranz, Gebäckvolumen und Krumenbeschaffenheit

Brot

Toast undBrötchen

Korn-Proteingehalt [% TS]0 11 12 13 14 15 16

RMT-Backvolum

en [m

L/10

0g]

0570

600

630

660

690

720

750

780

Korn-Proteingehalt [%TS]0 11 12 13 14 15 16

RMT-Backvolum

en [m

L/10

0g]

0

570

600

630

660

690

720

750

780

*Ergebnisse der Wertprüfung

∅A-S

orten

∅A-S

orten

Pamier (R2 = 0,76)Kranich (R2 = 0,77)

Tarso (R2 = 0,03)Toras (R2 = 0,01)

Zusammenhang von Rohproteingehalt und Backvolumen bei ausgewählten A-SortenToras, Tarso �� Pamier, Kranich*

A-Weizensorten: Wirkung der Proteinänderungen auf das Backvolumen (2010)

mL Backvolumenänderung je % Korn-Proteingehalt

0 10 20 30 40 50 60

RMT-Ba

ckvolumen

[mL] (b

ei 13%

Proteinge

halt)

620

630

640

650

660

670

680

690

700

TigerKorund

Retro

Kranich

GeckoPamier

TorrildZobel

Boomer

Magnus

Tarso MirageKontrast

SchamanePetrus

Pegassos Türkis

Meteor

ComplimentNoah

Toras

Akratos

Olivin

EllvisEsket

Tommi

Sokrates

Format

Discus

Cubus

Sobi

Lucius

LeifferBatis

NaturastarLudwig

TorontoJengaJB Asano

Brilliant

LahertisFedor

Paroli

Astron

ProfiliusCardos

Potenzial

TransitImpression

Tuareg

Alitis

Milvus

Berechnungsbasis: Ergebnisse der Weizen-Wertprüfung 2010

Tarso

Kranich

Proteingehalt 13% TS

RMT-Ba

ckvolumen

[mL/100g] Beispiel:

sorten(-gruppen)-spezifische

Beurteilung des

Eiweißgehaltes: wichtiges

Potenzial für eine nachhaltige

Landwirtschaft und

wirtschaftliche Verarbeitung

RMT-Ba

ckvolumen [m

L/100g

] (be

i 12,45%

Proteingehalt)

mL Backvolumenänderung je % Kornproteingehalt

Berechnungsbasis: Ergebnisse der Sortenprüfung im Rahmen der Wertprüfung (Vergleichs-/Verrechnungssorten, Prüfstämme)

Toras

Türkis

Schamane

Akratos BrilliantPotenzial Tuareg

Meister

Avenir4371

44114420

Opal

Cubus

Magnus

Rumor ImpressionPamier

LinusTommi

Discus

Sokrates

Kometus

Mindest-

Backvol. für APS

64412

4422 4403

446743834359

4442

4438

4363

A-Sorten vorläufige-Betrachtung: A 2013Mindest-Volumenausb. bei APS 6

JB Asano

Julius

Rot = neu zugelassen

A-Weizensorten 2013: Wirkungsbeziehung des Proteingehaltes (der Proteinänderungen) zum RMT-Backvolumen

B-Weizensorten 2013: Wirkungsbeziehung des Proteingehaltes (der Proteinänderungen) zum RMT-Backvolumen

RMT-Ba

ckvolumen [m

L/100g

] (be

i 11,75%

Proteingehalt)

mL Backvolumenänderung je % Kornproteingehalt

MulanInspiration

4471

44184441

Mindest-

Backvol. für APS

4Gordian4399

44134407

Memory

Desamo

Berechnungsbasis: Ergebnisse der Sortenprüfung im Rahmen der Wertprüfung (Vergleichs-/Verrechnungssorten, Prüfstämme)

B-Sorten vorläufige-Betrachtung: B 2013Mindest-Vol.-ausb. bei APS 4

Tobak

Egoist

Sophytra

MatrixColonia

PrimusOrcas

Edgar

Kredo

Rot = neu zugelassen

Der Landeskulturelle Wert der Sorten ist gewachsen, die Anforderungen an die Mehlqualität ebenfalls.

Welche Proteinmenge braucht Brot- und Qualitätsweizen?

•Für welches Backwarensortiment?•Funktionalität der Sorte ? •Funktionalität der Sortenmischung?

Protein-Sekundär-Effekte

sind vom Gehalt und der Qualität des Proteins abhängig. Dies sind Funktionalitäten, die kaufentscheidend für den Backbetrieb sind.

Beispiele:

•Gliadin fördert das Teigrheologische Optimum (Gluten-Index, Wasseraufnahme der Teige, Dehnwiderstand, Dehnbarkeit)•Gär-Toleranz (abhängig von: Gehalt und Qualität des Klebers)•reduzierte α-Amylase-Wirkung im Teig •Kornhärte und Stärkebeschädigung (Wasseraufnahme im Teig) •Grießausbeute, Mehlausbeute (bei schwachen Proteingehalten oder -qualitäten)•Anfälligkeit gegenüber Fusariosen (Sekundär-Infektionen)

Weizenqualitätsmerkmale in Abhängigkeit vom Mehlanfall

% Mehlanfall50 60 70 80 90 100

1,5 %

1,0

0,5 %

Mineral-

stoffgehalt

Mehlkörper

Aleuron-schicht

Schale

13 %

12

11 %

24 %

28 %

26

Feucht-kleber-gehalt

Protein-gehalt

600 mL

650 mL

RMT-Back-volumen

Mehl-Mineralstoffgehalt [% TS] 0,49 0,53 0,57 0,61Mehl-Fallzahl [s] 350 340 340 360Mehl-Proteingehalt [% TS] 11,9 12,1 12,2 12,3Sedimentationswert [mL] 46 45 44 41Feuchtklebergehalt [%] 30,0 29,4 30,0 30,7Teigausbeute 156,2 156,2 156,3 155,7Teigoberfläche etw. feucht etw. feucht etw. feucht sehr feuchtTeigelastizität normal normal etw. geschmeidig etw. geschmeidigVolumenausbeute [mL/100g] 643 625 610 590

Wirkung der Ausmahlung im Bereich der Mehltype 550 auf die Backqualität - Sorte JB Asano, Ernte 2011 -

Proteingehalt hoch Eiweißqualität schwach

Proteingehalt schwach Eiweißqualität hoch

schlechte Gashaltung

gute Gashaltung

46 mL 41 mL

Weizenkleber: fördert Gashaltung, Krumenlockerung und Backvolumen

kneten

zum Kleber

kneten

Glutenine GliadineDisulfid-

BindungVom Mehl

Stärkekörner

Weizenkleber-Netzwerk

Stärkekörner

Weizenkleber-Netzwerk

+ Wasser

Klebermodell: Köhler, P. et al, Garching 2006

Max Rubner-Institut (MRI)Institut für Sicherheit und Qualität bei Getreide, Detmold

� Technologiewandel: höhere Ansprüche an Mehl für Backwaren

� Sortenwandel = Qualitätsvielfalt

� Wissenswandel: Backvolumen (-zunahme) nicht nur durch Proteingehalt erklärbar

� Zunahme des RMT-Backvolumens je % Proteingehalt ist sortenspezifisch und wird von Standort- und Witterungseinflüssen beeinflusst

� Technologische Ansätze nutzen: Ausmahlungsgrad (innerhalb einer Mehltype), Proteingehalt, Eiweißqualität und Backverhalten der Sorten, Sortenverhalten in Mischungen (Aufmisch- und Passereffekte). Eiweißfunktionalität stärker bewerten!

Folgerungen

Umwelt, Anbau, ErnteSorte: Ertrag,Qualitätsausprägung,Resistenzausstattung,Trockenheitstoleranz,

Standfestigkeit,Winterhärte

Weizenbrotund -kleingebäck,hefe-gelockert

Knettole

ranz

Back

Qualität

Klim

a/Boden

Krankheiten

Düngung

Protein -

menge

funktion

Mahl-

Qualität

-

Wasseraufn.

Teigausb.

Gärtoleranz

Volumen

Reinigungsverl

.

Gebäckbesch.

Mehla

nfall

Trennbarkeit

Fein

hei tsg

r.

Kraftbedarf

Kornstruktur

Stärkebesch.

y

funktion

menge

funktion

genetische Veranlagung, Sorte

E -/ A -/ B -/ C -Weizen

Stärke -

Kleber -

und

menge

Kornhärte (sorten- / proteinabhängig) gibt Hinweis auf:

Kontinuität der Proteinmatrix, geringere Enzymwirkung (erhöhte Fallzahl und Wasseraufnahme).

Sorte und Umwelt prägen die Kornstruktur wie Schalen- und Kernhärte

60

160

260

310

360

14. Jul 19. Jul 24. Jul 29. Jul 03. Aug 08. Aug 13. Aug 18. Aug 23. Aug

Fallzah

l [s]

Gelbreife

Bereich zunehmender Fallzahlen

Schrot-Fallzahl „idealer Termin“

Entwicklung vor der Ernte

Auswuchs, Späternte

Druschreife

Modellkurve: Entwicklung der Weizen Fallzahlen (s) 2010

Bereich abnehmender Fallzahlen

Im Zeitraum zwischen Druschreife und Auswuchs liegt die Fallzahl des Endospermmehles deutlich über der Schrotfallzahl.

α-Am

ylase-Aktivitä

t: falle

nd

α-Amylase-Aktivität: steigend

Erntejahr

92 93 94 95 96 97 98 99 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Prozen

tualer Anteil [%]

0

10

20

30

40

50

60

Fallzahl < 220 sFallzahl < 120 s

Häufigkeit der Weizenfallzahl-Problemjahre, bundesweit, 1992 bis 2012

Korn- / Mehl-Fallzahlen und RMT-Backvolumen, sortiert nach Fallzahl-Bereichen

Einh

eiten

Fallzahlbereich:

Korn Mehl Type 550

<150 s150 – 220 s>220 s

Auswuchsjahre: 2000, 2002, 2005, 2006

0

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

Erntejahr 2010

Korn Mehl Type 550

Korn Mehl Type 550

Back-vol.

Back-vol.

Back-vol.

Korn - Fallzahl [s]

Weizen

schwach

Behandlung mit Malzmehl

Brotweizen

Rückgang der Gärstabilität und

Krumen-elastizität

Krumenelastizität normal

60 120 180 240 300 360

700

650

600

550

500

stark

weich fest

α-Amylasewirkung

RMT-Ba

ckvolen [m

L/10

0g]

Fallzahl-Problempartien

2000 - 2010

α-Amylasewirkung (Fallzahl) und Backvolumen von Weizenkleingebäck -Mehltype 550

A-Sorten-Entwicklung und Backvolumen von 2000 bis 2010(Beschreibende Sortenliste des Bundessortenamtes 2010)

23%

70%

2000: nur die A-Sorten (n = 30)

Proteingehalt (APS)

3 4 5 6 7 8 9

RMT-Ba

ckvolumen (A

PS)

4

5

6

7

8

9

30%

61%

2010: nur die A-Sorten (n = 52)

Proteingehalt (APS)3 4 5 6 7 8 9

RMT-Ba

ckvolumen (A

PS)

4

5

6

7

8

9

Erntejahr

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Relative Häu

figke

it [%

]

0

20

40

60

80

100

unbekannt

C

EU

B

A

E

Bundesgebiet: Ernte 2012

� mehr A-Sorten mit höherem Backvolumen� gleiches Backvolumen mit weniger Protein � erhöhte Backqualität der A-Sorten

2010:

Wirkung der Nachreife auf die Fallzahlen von Brotweizen, Ernte 2010

Untersuchungen

Weizen Handelspartie

E-Qualitätsweizen, Ernte 2010

Magister

I

Magister

II

hL-Gewicht kg/hL 77,8 75,8

Korn-Fallzahl, s Werte bei Anlieferung: 111 104

Korn-Fallzahl, s 2 Wochen später: 164 123

Mehl-Fallzahl, s 3 Wochen später: 230 190

Proteingehalt, % TS 15,6 15,4

Sedimentationswert, mL 59 59

Feuchtklebergehalt, % 32,1 31,2

Gluten-Index 95 96

Wasseraufnahme, % 60,3 58,7

RMT-Backvolumen, mL/100g 722 729

�

�= herbeigeführt durch Nachreifeprozesse (z.B. Schwitzprozess)

� Niedrige Fallzahlen bedeuten bei Qualitätssorten nicht unbedingt Auswuchs.

� Aktive α-Amylasen befinden sich hoch kumuliert in der Aleuronschicht (nicht im Mehlkörper).

� Bei intaktem Stärkeaufbau und guter Aggregation des Klebers (Dehnwiderstand, Glutenindex) bleibt die Wirkung der α-Amylasen untergeordnet, insbesondere bei erhöhten Proteingehalten.

� Kleinkornanteil aussortieren. Nachschwitzen und Nachreife fördern Backqualität (Fallzahlanstieg Viskositätszunahme, Anstieg freier polarer Lipide, Rückgang des löslichen Proteins und des Bedarfs an Ascorbinsäure).

� Mehlherstellung an das Backpotenzial anpassen (Relation Kornfallzahl zur Mehlfallzahl beachten).

� Wasseraufnahme der Teige: weniger Verkleisterung (üblich sind 35 - 40 %).

Folgerungen:

� Heutiges Backpotenzial bei Qualitätssorten: Gute Qualität auch bei niedrigen Fallzahlen.

� Handelsusancen bezüglich der Fallzahlen stehen nicht im Einklang mit der wissenschaftlichen Erkenntnislage: Niedrige Fallzahlen können für Mühlen Preissicherheit bedeuten.

Fallzahl: Hintergründe und Denkanstöße

Hintergründe, Perspektiven, Denkanstöße:

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

a) Ausbau und verstärkte Nutzung des Sortenpotenzials:

Bei der Zusammenstellung großen Partien von Sorten mit ähnlich gutem Backeigenschaften: Eigenschaftskriterien der Sorten stärker berücksichtigen.

b) Entwicklung aussagekräftigerer und praxistauglicherer Methoden:

Berücksichtigung von Menge, Zusammensetzung und technofunktionalen Eigenschaften mit Wirkung auf das RMT-Backvolumen der Proteine, Stärke, Pentosane, Lipide…

Hemmnisse bei der Festlegung Qualitätsanforderungen:

Jahrgangseffekte, Mengen- und Qualitätsverfügbarkeit (Regional und Überregional), Sortenvielfalt und -wandel, Technologievielfalt und -wandel.

Vorgeschlagene Perspektiven sind bei guter Erkenntnislage nur in der Nacherntezeit umsetzbar !