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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 !