Wissenswertes über Gluten - Schweizerische Brotinformation

Schweizerische Brotinformation SBI
Postfach 7957
3001 Bern
Tel.+41 (0)31 385 72 79
Fax+41 (0)31 385 72 75
[email protected]
www.schweizerbrot.ch
www.painsuisse.ch
www.panesvizzero.ch
FACHBERICHT SCHWEIZER BROT
WISSENSWERTES ÜBER GLUTEN: WIE ES ENTSTEHT UND WAS ES BEWIRKT
Dr. sc. nat. Stephanie Baumgartner Perren, Ernährungswissenschaftlerin, infood GmbH, Brugg
Gluten ist ein Gemisch von Proteinen, den Gluteninen und Gliadinen, welche die hervorragende Backqualität des Weizenmehls erklären. Dank des eidgenössischen Weizenzüchtungsprogramms stehen den
Schweizer Bauern geeignete, den Umweltbedingungen angepasste Weizensorten zur Verfügung, die nach
traditioneller Art durch Selektion und Kreuzung gewonnen wurden. In den Mühlen werden die Weizensorten sorgfältig verarbeitet und so gemischt, dass dem Bäcker optimale, einheimische Backmehle zur
Verfügung stehen. In der Backstube entfaltet das Gluten unter dem Einfluss des Knetens seine Wirkung
und ermöglicht ein feinporiges, aromatisches, formfestes Brot. Durch die Kombination mit anderen Proteinquellen wird Brot zu einer vollwertigen Mahlzeit und ist aus der Schweizer Küche nicht wegzudenken.
Schweizer Weizen enthält einen ausbalancierten Proteinanteil
WAS SIND PROTEINE? WAS IST GLUTEN?
Proteine sind biologische Makromoleküle, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Jeder Organismus nutzt Proteine, das Weizenkorn ebenso wie der menschliche Körper. Proteine finden sich in allen Zellen und verleihen
ihnen Struktur, sie transportieren Stoffwechselprodukte, pumpen Mineralstoffe, katalysieren Stoffwechselreaktionen und erkennen Signalstoffe.
Gluten ist ein Gemisch aus den Proteinen Gliadin und Glutenin, die im Samen einiger Getreidearten vorkommen. Sie bilden zusammen mit dem zugegebenen Wasser beim Kneten eine gummiartige, elastische und
doch formfeste Masse.
Dank des eigenen Züchtungsprogramms produziert die Schweiz Brotgetreide von hoher Backqualität und konnte
ihren Selbstversorgungsgrad von 15% Ende des 19. Jahrhunderts auf heute 85% steigern. Da in der Schweiz nie
mithilfe der Gentechnik gezüchtet wurde, findet man in den modernen Schweizer Sorten immer noch das Genmaterial der alten Landsorten, ergänzt durch Genmaterial einiger ausländischer Sorten von guter Qualität. Entsprechend enthält Schweizer Weizen seit Beginn der Züchtung dieselben Proteine in vergleichbarer Menge. Schweizer
Weizen weist 8–18% Protein auf. Dieses besteht zu 80–85% aus wasserunlöslichen Gluteninen und Gliadinen
und zu 15–20% aus wasserlöslichen Albuminen und Globulinen. Diese sind im Weizenkorn ungleich verteilt (siehe
Download «Aufbau des Getreidekorns» auf www.schweizerbrot.ch).
Verteilung der Proteine in den verschiedenen Kornfraktionen
Schalen
Anteil im Korn
5%
Proteingehalt
6,9%
Gew. % der Trockenmasse
Vorwiegender Proteintyp
Strukturproteine
1
Aleuronschicht
9%
31,7%
Mehlkörper
82%
12,6%
Keimling
4%
34,0%
Strukturproteine
und Enzyme:
Albumine und
Globuline
Speicherproteine: Strukturproteine
Glutenine und
und Enzyme:
Gliadine
Albumine und
Globuline
Schweizerische Brotinformation SBI
Postfach 7957
3001 Bern
Tel.+41 (0)31 385 72 79
Fax+41 (0)31 385 72 75
[email protected]
www.schweizerbrot.ch
www.painsuisse.ch
www.panesvizzero.ch
Die heutigen drei Hauptziele der Weizenzüchtung sind:
• Stabilisierung der hohen Qualität, insbesondere der Backqualität
• Ertragssicherheit bei ökologischeren, extensiven Anbaumethoden
• Genügend Resistenz gegenüber Pilzkrankheiten für den extensiven Anbau
Zu den drei Hauptzuchtzielen kommen weitere Ziele wie Standfestigkeit der Pflanze und Resistenz gegenüber
Kälte und Auswuchs hinzu. Zudem wird auf Biodiversität geachtet und darauf, dass kein altes Genmaterial verloren geht. Man darf allerdings nicht vergessen, dass die erzielten Fortschritte pro Ziel umso kleiner ausfallen, je
mehr Ziele verfolgt werden. Ziele wie die Auswuchsresistenz sind zudem Balanceakte, denn es geht darum, den
Auswuchs auf der Ähre zu bremsen und auf den gewünschten Moment nach der Aussaat zu verschieben.
Die hohe Backqualität des Weizens hängt von seinem Proteingehalt ab und von einem günstigen Verhältnis der
Gliadine und Glutenine, die im Brotteig das Gluten bilden. Eine solche Kombination ist ein schwierig zu erreichendes Zuchtziel, denn es ist genetisch komplex determiniert. Der Proteingehalt sollte zudem nicht zu stark gesteigert
werden, weil zu viel Protein zu harten Weizenkörnern führt und in der Folge zu vermehrter Beschädigung der
Stärkekörner beim Mahlen. Die Stärke liegt im Mehlkörper des Weizenkorns als kleine Knäuel vor, die intakt bleiben sollten. Zudem besteht eine stark negative Wechselbeziehung zwischen dem Proteingehalt und dem Ertrag,
sodass sich nicht beides beliebig steigern lässt. Die ertragreichen sind deshalb meist proteinärmere Weizensorten
und zeigen im Durchschnitt ein bloss befriedigendes Backverhalten. Das Proteinmuster ist nicht nur von Sorte,
Boden und Düngung abhängig, sondern auch von unbeeinflussbaren Faktoren wie dem Wetterverlauf während
des Pflanzenwachstums. Die Aufgabe des Bauern besteht darin, Boden, Sorte und Düngung so aufeinander
abzustimmen, dass er mit Brotweizen den von den Verarbeitern für den jeweiligen Verwendungszweck benötigten
Proteingehalt erreicht.
Zusammensetzung des Proteins im Backmehl
Nach der Ernte mischt der Müller die Weizenpartien so, dass die Backfähigkeit des daraus resultierenden
Mehls für die jeweiligen Einsatzgebiete (z.B. Brot, Gipfeli, Konditoreiwaren) resp. die Verarbeitungsmöglichkeiten
(z.B. Langzeittriebführungen) bestmöglich erfüllt sind. Denn es braucht unterschiedliche Proteingehalte für die
Herstellung unterschiedlicher Produkte. Das Brotmehl gehört zu den anspruchsvollen Mehlen. Für handelsübliche
Weizen-Brotmehle sind 10–15% Protein wünschbar, hauptsächlich aus dem Mehlkörper. Für das Ruchmehl
wird ein Anteil der Aleuronschicht mitverarbeitet, die den Mehlkörper von der Schale (Kleie) trennt. Für das Vollkornmehl nutzt der Müller auch Kleie und den Keimling, der zusätzliches Protein liefert. Ergänzend kann der
Anteil an gesunden Inhaltsstoffen durch die separate Zumischung von Weizenkleie und stabilisiertem Aleuron
und Keimling erhöht werden.
Mehle aus Schweizer Weizen finden weltweit Anerkennung, z.B. in Frankreich als «farine améliorante». Sie
bringen für die moderne, automatisierte Brotproduktion und für tiefgekühlte Brotteiglinge Vorteile. Zudem
sind die Sorten der Klassen Top und 1 im Ausland sehr beliebt, weil ihre Backqualität das Backen von Vollkornbroten erleichtert.
Das für den Backprozess wichtige Speicherprotein aus dem Mehlkörper des Weizenkorns besteht aus 20–50%
Gliadinen und 50–80% Gluteninen. Gluten, auch Kleber oder Klebereiweiss genannt, ist der Sammelbegriff für das
Gemisch aus Gliadinen und Gluteninen. Gliadine sind kleinere, dehnbare, kugelige Proteine. Glutenine bestehen
aus einer Mischung von grösseren und kleineren, faserigen Proteinen. Diese räumlichen Formen werden durch
interne Disulfidbrücken stabilisiert. Beide Proteine enthalten viel Prolin und Glutamin, im Vergleich zu den Albuminen und Globulinen aber weniger von den essenziellen Aminosäuren Lysin, Tryptophan und Methionin, was die
2
Schweizerische Brotinformation SBI
Postfach 7957
3001 Bern
Tel.+41 (0)31 385 72 79
Fax+41 (0)31 385 72 75
[email protected]
www.schweizerbrot.ch
www.painsuisse.ch
www.panesvizzero.ch
begrenzte biologische Wertigkeit von Weizenprotein erklärt. Viele dieser Proteine lösen bei insgesamt rund 5% der
Bevölkerung Unverträglichkeiten aus (siehe Fachbericht «Trotz einer Unverträglichkeit beschwerdefrei leben»).
BIOLOGISCHE WERTIGKEIT DER PROTEINE
Der menschliche Körper baut sein Protein aus 23 Aminosäuren auf. Von diesen sind 8 essenziell, d.h. lebensnotwendig, und können vom Körper nicht selber hergestellt werden. Deshalb müssen sie mit der Nahrung
aufgenommen werden. Die biologische Wertigkeit der Proteine eines Lebensmittels ist ein Mass dafür, mit
welcher Effizienz diese in körpereigene Proteine umgebaut werden können. Je ähnlicher das Nahrungsprotein
dem Körperprotein ist, umso grösser ist seine biologische Wertigkeit und umso weniger muss der Mensch davon essen, um alle für ihn notwendigen Aminosäuren aufzunehmen. Besondere Bedeutung kommt dabei dem
Gehalt an essenziellen Aminosäuren zu. Als Referenzwert dient Vollei, dessen biologische Wertigkeit als 100
definiert wurde. Durch geschickte Lebensmittelkombinationen kann dieser Wert übertroffen werden.
Roggenvollkornmehl80
Weizenvollkornmehl58
Helles Weizenmehl
47
75% Milchprotein und 25% Vollkornweizenmehl-Protein
123
68% Hühnereiprotein und 32% Vollkornweizenmehl-Protein
118
Der Einfluss von Teigbereitung, Triebführung und Backprozess auf das Weizenprotein
Dem Bäcker obliegt es nun, aus dem Schweizer Brotmehl feine Brote zu backen. Dazu nutzt er seine vertieften
Kenntnisse über die Prozesse der Teigbereitung, der Triebführung und des Backens. Bei der Teigbereitung
wird Weizenmehl mit Wasser vermischt, es entsteht eine gummiartige und elastische Masse. Die ursprünglich
gefalteten oder verknäuelten Proteine wickeln sich auf und strecken sich. Die Gliadine und Glutenine reorganisieren sich unter der Kneteinwirkung und formen gemeinsam das Glutengerüst des Brotlaibs. Da es das Zwei- bis
Dreifache seines Eigengewichts an Wasser bindet, liegt der Feuchtglutengehalt bei etwa 30–35%. Durch Disulfidbrücken zwischen den Proteinen bzw. ihren schwefelhaltigen Aminosäuren entsteht ein elastisches Netz.
Durch das Kneten des Teigs entsteht das Glutengerüst des Brotlaibs
Die Glutenine und Gliadine liegen im Mehl locker
durcheinander.
Durch die Zugabe von Flüssigkeit und insbesondere
das Kneten ordnen sie sich neu an.
Im gut gekneteten Teig bilden sich Disulfidbrücken
zwischen den Gluteninen und Gliadinen, es entsteht
ein Netz.
3
Schweizerische Brotinformation SBI
Postfach 7957
3001 Bern
Tel.+41 (0)31 385 72 79
Fax+41 (0)31 385 72 75
[email protected]
www.schweizerbrot.ch
www.painsuisse.ch
www.panesvizzero.ch
Im optimal ausgekneteten Teig ist das Gluten stark vernetzt und dehnt sich bei der folgenden Triebführung zu
dünnen Porenwänden aus. Sie halten das bei der Gärung entstehende Gas (CO2) sowie die eingeknetete Luft.
Der Teig geht auf, gewinnt an Volumen und entwickelt seine Form. Während des Gärprozesses bilden die Enzyme
der Hefe und die Mikroorganismen des Sauerteigs zahlreiche neue Stoffe, die dem Brot seine Konsistenz und sein
Aroma verleihen. Teige, die bei Temperaturen zwischen 20 °C und 40 °C geführt werden, gehen schnell auf. Es
entstehen grössere Poren, jedoch weniger Aromastoffe. Dagegen ergeben Teige, die bei niedrigen Temperaturen
geführt werden, aromatischere Brote mit kleinen, gleichmässigen Poren. Unterschiedliche Aromen bringen auch
Mehle von Roggen, Hafer, Mais oder Kartoffeln.
ROGGENBROT
Weizen macht 90% des Brotgetreides in der Schweiz aus, aber auch mit Roggen lässt sich Brot backen.
Während der Teigbereitung quillt und verklebt das Gluten und bildet schliesslich ein räumliches Netz mit vielen
Poren. Dabei wirken auch Pentosane (Schleimstoffe) mit. Weizen bildet ein starkes, formfestes, elastisches
Glutengerüst, enthält dagegen nur wenig Pentosane. Roggen enthält mit mind. 5% etwa doppelt so viele Pentosane wie das Weizenmehl, bildet dafür ein schwächeres, krümeligeres Gluten mit reduzierter Formfestigkeit.
Deshalb haben Roggenbrote eher eine Fladenform. Im Roggenbrot sind die Pentosane dank ihrer besonders
hohen Wasserbindungs- und Quellkapazität für das Teiggerüst und die Backeigenschaften verantwortlich.
Durch Ansäuern des Teigs (pH-Wert um 4,2) verbessert sich ihre Wirkung. Teige aus 20% und mehr Roggenmehl benötigen deshalb zusätzlich zur Hefe auch Sauerteig bzw. Teigsäuerungsmittel.
Im Backofen laufen drei Prozesse ab: Teiglockerung, Krumenbildung und Krustenbildung. Zunächst wird verstärkt
Gas gebildet, der Brotlaib gewinnt weiterhin an Volumen und es entsteht eine poröse, stabile Krume. Das Glutengerüst wird im Backprozess bis ca. 60 °C weicher, denaturiert und wird ab 70 °C fester. Dabei gibt das Gluten
Wasser ab, welches von der Stärke aufgenommen und für die Verkleisterung genutzt wird. Im Innern des Teiglings steigt die Temperatur auf 95 °C. Das nun geronnene Glutengerüst sorgt dafür, dass das Gebäck seine Form
behält. Die Krume bleibt dank des Gliadinanteils aber elastisch. Die Aussentemperatur des Teiglings nähert sich
der Ofentemperatur von rund 180 °C. Dabei laufen Bräunungsreaktionen (Maillard-Reaktionen) ab, die zur Bildung
von Aromastoffen und der Brotkruste führen.
4
Schweizerische Brotinformation SBI
Postfach 7957
3001 Bern
Tel.+41 (0)31 385 72 79
Fax+41 (0)31 385 72 75
[email protected]
www.schweizerbrot.ch
www.painsuisse.ch
www.panesvizzero.ch
GETREIDE WIRD DURCH DIE VERARBEITUNG BESSER VERDAULICH
Mit der Verarbeitung von Lebensmitteln wird allgemein ein Nährstoffverlust assoziiert. Für die Makronährstoffe
Protein, Stärke und Nahrungsfasern aus dem Getreide gilt das Gegenteil. Proteine liegen in unverarbeiteten
Lebensmitteln in ihrer nativen, vierfach zusammengelegten Form vor. Das erschwert den menschlichen Verdauungsenzymen das Aufschneiden der Aminosäureketten. Durch das Erhitzen wird das Protein denaturiert,
es öffnet seine Struktur und kann leichter verdaut werden. Auch die Stärke ist in ihrer nativen Form nur schwer
verdaubar, sie liegt verknäuelt als Stärkekörner vor. Durch das Mischen mit Wasser und das anschliessende
Erhitzen verkleistert die Stärke, öffnet sich und wird leichter verdaulich. Getreidemehle enthalten, abhängig
vom Ausmahlungsgrad, mehr oder weniger Nahrungsfasern. Durch die Erwärmung in feuchter Umgebung
quellen sie auf und werden dadurch wirksamer gemacht. Auch vom Ausmahlungsgrad abhängig ist der Phytatgehalt eines Mehls. Phytate binden in der Pflanze und im Speisebrei Mineralstoffe, sodass diese dem Körper
nicht mehr zur Verfügung stehen. Nun enthalten die Getreide und die Hefe auch Phytatabbauende Enzyme.
Bei der Herstellung von Vollkornprodukten wird deshalb durch die verlängerte Teigführung der Phytatgehalt
reduziert und dadurch die Mineralstoffverwertung verbessert.
Aufgrund dieser Eigenschaften, des feinporigen Teigs, der knusprigen Kruste und des feinen Aromas, ist Weizen
sehr beliebt. Weizen macht 90% des Brotgetreides in der Schweiz aus und liefert nennenswerte Mengen Protein.
Bei einem durchschnittlichen, täglichen Konsum von 133 g bzw. 2–3 Scheiben Brot sind dies 12,6 g Protein pro
Person und Tag, bei einem täglichen Bedarf von 50 bis 70 g pro Tag für eine Frau bzw. einen Mann (Basis: 0,8 g
pro Kilogramm Körpergewicht).
Der durchschnittliche Nährstoffgehalt pro 100 g Produkt beträgt:
Weizenkorn
Ruchmehl
Ruchbrot
Ruchmehl (100%)
Ruchmehl (56%), Wasser,
Hefe, Salz
1285 kJ/306 kcal
1440 kJ/340 kcal
1000 kJ/235 kcal
1,8 g
1,7 g
1,2 g
Hauptzutaten
Energie
Fett
Kohlenhydrate
61,0 g
64,6 g
44,3 g
Protein
11,4 g
13,5 g
9,5 g
Nahrungsfasern
13,3 g
5,7 g
4,1 g
Das im Brot enthaltene Protein besitzt zwar eine geringere biologische Wertigkeit (siehe «Biologische Wertigkeit
der Proteine» S. 3) als tierisches Protein. Durch den gleichzeitigen Verzehr von Milch, Fleisch oder Eiern wird es
jedoch aufgewertet. Auch Getreide zusammen mit Hülsenfrüchten, was eine tolle vegane Kombination ist, ergeben
ein hochwertiges Protein, z.B. Erbsensuppe mit Brot, Falafel in einer Brottasche oder Linsen mit Reis.
5
Schweizerische Brotinformation SBI
Postfach 7957
3001 Bern
Tel.+41 (0)31 385 72 79
Fax+41 (0)31 385 72 75
[email protected]
www.schweizerbrot.ch
www.painsuisse.ch
www.panesvizzero.ch
Quellenhinweise und weiterführende Literatur
• www.schweizerbrot.ch (letzter Zugriff 14. Juli 2015)
• Bundesamt für Landwirtschaft (BLW), FA Agroscope Changins-Wädenswil (ACW) und FA Agroscope Reckenholz-Tänikon (ART) (2008) «Sorten, Saat- und Pflanzgut in der Schweiz».
www.blw.admin.ch/themen/00011/00077/ (letzter Zugriff 16. März 2015)
• www.healthgrain.org (letzter Zugriff 16. März 2015)
• www.healthbread.eu (letzter Zugriff 16. März 2015)
• Felber J et al (2014) «S2k-Leitlinie Zöliakie – Ergebnisse einer S2k-Konsensuskonferenz zur Zöliakie,
Weizenallergie und Weizensensitivität». www.dgvs.de/leitlinien/zoeliakie/
AWMF-Register Nr. 021/021 publiziert durch Deutsche Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und
Stoffwechselerkrankungen (DGVS) und Deutsche Zöliakie-Gesellschaft (DZG e.V.)
• Bundesamt für Landwirtschaft (BLW); Fachbereich Marktbeobachtung (2009), «Brotkonsumstatistik».
www.blw.admin.ch
• Weiss C (2010) «Brot und Backwaren». Ernährungsumschau 9/10: 33–36
• Weiss C (2012) «Nährstoffveränderungen bei der Lagerung, Verarbeitung und Zubereitung von Lebensmitteln».
Ernährungsumschau 7: B25–B29 (A); 8: B29–B32 (B) und 9: B33–36 (C)
• Belitz HD, Grosch W, Schieberle P (2001) «Lehrbuch der Lebensmittelchemie, Kapitel Getreide und Getreideprodukte». 5. Aufl. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York. ISBN 3-540-41096-1
• Köhler P, Schurer F, Kieffer R, Wieser H (2006) «Folien aus Weizeneiweiss».
Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Forschungsreport 2/2006:30–32
• Baraka S et al (2015) «Biochemical and Functional Properties of Wheat Gliadins: A Review».
Critical Reviews in Food Science and Nutrition 55 (3): 357–368
• Veraverbeke WS, Delcour JA (2002) «Wheat Protein Composition and Properties of Wheat Glutenin in Relation
to Bread Making Functionality». Critical Reviews in Food Science and Nutrition 42 (3): 179–208
6

Download Report