Biotechnologie (Fach) / Backhefe und Sauerteig (Lektion)

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  • Backhefe -Einordnung Organismus -Aussehen -Vermehrung -Energiestoffwechsel -Zusammensetzung -Eucaryot mit ZK und Mitochondrien -rund-oval, 5-10 um -vegetativ: Knospung oder Sprossung -fakultativ anaerob: Atmung Co2, Wasser Gärung Co2, Ethanol -ca 70 % Wasser sonst überwiegend Protein
  • Herstellung Historie -15 Jh: Schnaps und Bierbrauer -Holländische Methode Gerstenmaische -Wiener Verfahren Getreidemaische def Verdünnungsgrad, AUfschwimmen und Abschöpfen Weiterentwicklung:Melasse, Zulaufverfahren, Entwässerung
  • Crabtree-Effekt bei Überschreitung Wert Glucosekonzentration => Vergärung Hemmung mitochondrialer Enzyme Vermeidung, da Biomasse gebildet werden soll
  • 3 Verfahrensschritte Hefeherstellung 1. Melasseaufarbeitung Zugabe H2SO4 , Sterilisation, Filtration 2. Hefeproduktion: Nährmedium, Vor und Hauptfermenter 3. Ernte: Seperation, Waschen, Filtration, Form, Abgabe
  • 4 Angebotsformen Herstellung und Eigenschaften 1) Flüssighefe Bäckereien hoher Automatisierungsgrad, Tankwagen, Absetzen muss durch Rühren oder Stabilisatoren vermieden werden 2) Presshefe Füssigkeitsentzug Stangen, Würfel, Strang 3) Granulathefe Extruder, Pressen durch Lochblech, Filtration Einsatz Suspension 4) Trockenhefe Wirbelschichttrocknung aktive und Instant-Trockenhefe
  • 4 Brotgrundsorten Def und Eigenschaften Weizenbrot: 90 % mild, aromatisch Roggenbrot: 90 % kräftig, säuerlich Mischbrote: mind 50 % unterschiedlich Vollkornbrot 
  • Backprozess Phasen mit Temperaturen bis 50 °C: Hefe arbeitet schneller 60-90 °C: Tod Hefe, Gasausdehnung, Enzyme Verkleisterung Roggen Proteindenaturierung, Abgabe Wasser 50-90 °C: Stärkequellung, Krumenbildung über 100 °C: Krustenbildung, Maillard
  • Wasserbindung während Backphase Protein: Abgabe Stärke: Aufnahme Pentosane: relativ konstant
  • Def Sauerteig 2 Eigenschaften Teig, dessen Mikroorganismen in aktivem oder reaktivierbaren Zustand sind. Nach Zugabe Wasser und Getreide Säuerung -Säuerung nur durch MO -Anstellgut für neue Teige
  • Unterschiede Weizen und Roggen Teig/Brot 5 Prozess -Zusammensetzung: mehr lösliche Anteile und Pentosane -Teige plastisch, klebrig, geringer Energieaufwand -Teigbildung: Pentosane nicht Kleberproteine -bessere Gasbildung, schlechteres Halten -Krume fest feucht
  • Problem und Lösung bei Roggenbrotherstellung -hohe Amylaseaktivität -Verkleisterung: Temperaturoptimum fällt mit Optimum Amylase zusammen => Teigverflüssigung -Säuerung inhibiert die Amylase
  • 3 Ziele Teigsäuerung 1) Teiglockerung durch Co2 Bildung alternativ chemischer Trieb 2) Teigsäuerung technologisch notwendig Alternative: Säuerungsmittel 3) Beeinflussung qualitätsbestimmende Eigenschaften: Sensorik, Textur, Haltbarkeit, Nährwert
  • Verlagerung des Einsatzes von Sauerteigfermentation früher heute früher: Triebmittel jetzt: Verbesserung Brotqualität, Substitution Zusatzstoffe Ergänzung der Hefeaktivität lange Fermenationen => endogene Enzyme
  • Verbesserung Haltbarkeit Sauerteig 2 Sachen, wogegen, wie 1) Verhinderung Altbackenwerden Retrogradation Stärke, Exopolysacharide helfen 2) mikrobieller Verderb Fadenzieher Bacillus subtilis und amyloliquefacients  => Essigsäure, Capronsäure, antimikrobieller Stoffe, Phenylmilchsäure, pH-Senkung
  • Verbesserung Haltbarkeit Sauerteig 2 Sachen, wogegen, wie 1) Verhinderung Altbackenwerden Retrogradation Stärke, Exopolysacharide helfen 2) mikrobieller Verderb Fadenzieher Bacillus subtilis und amyloliquefacients  => Essigsäure, Capronsäure, antimikrobieller Stoffe, Phenylmilchsäure, pH-Senkung
  • Aroma Sauerteig -Kruste -Krume -Verbindungen Kruste: Backprozess Krume: Sauerteig Verbindungen: Verhältnis MS: Essig 75:25 mehr Essigs: sauer weniger: fad
  • 3 wichtige Mikroorganismengruppen Sauerteig mit Bsp Vertreter -homofermentative MS: MS Lb. acidophilus, planatarum -heterofermentativ: MS, Essigsäure Lb Sanfranciscensis -Hefen: Co2, Aromavorstufen S. exiguus, cerivisae
  • Klassifizierung Sauerteige 4 -Anstellgut, Rohware -Mikrobiota -Säure -Funktion -Eignung Anstellgut Typ 0: Hefe, Weizen; Hefe und weniger Lb; pH bis 5, Lockerung, Aroma bei langen Stehzeiten wachsen Lb Typ 1: Sauert, Weizen /Roggen, Hefe und Lb; pH bis 4; Säuerung, Trieb, Anstellgut Typ 2: Sauert, Roggen, Lb dominant, pH bis 3,8, Säuerung säuretolerante Lb und Hefen Typ 3: Bakterien, Trockenteig, nur trockenresistente Lb
  • Mikrobiota Rohware -nach Reinigung -Bedeutung Hefen, Schimmel, Bakterien  äußere Kornschichten  Reduktion Reinigung 105-107 => 103 => 10^7 Bedeutend bei Spontansauerteigen
  • Bakterien Rohware u.a. Bacillus subtilis und licheniformis => Fadenzieher Pseudomonas, Xanthomonas... MS bakterien Kokken Stäbchen homo und heteroferm
  • Hefen Rohware -Menge -Bedeutung -Backhefe 103-104 je nach Getreide/Mehl Fehlfermentationen S. cerivisae nur bei Kontakt
  • Schimmelpilze Rohware 2 Gruppen und Eigenschaften Bedeutung Feldmikrobiota: vor Ernte, temperaturresistent niedrig Bsp Alternia Lagermikrobiota:  höhere Toleranz niedrige aw Aspergillus Mycotoxine
  • Def Spontansauerteige Mikrobiota Entwicklung Zeitverlauf -Mehl und Wasser Mischen ohne Starterkultur -MO abhängig Rohware 1. Dominanz Enterobakterien 2. MS wachsen, pH hemmt Enterobakterien 3. Hefepopulation
  • 4 Stufen Sauerteigführung 2 Zwischenschritte Anstellsauer Anfrischsauer Grundsauer Vollsauer Mischen, Reifen
  • Einflussfaktoren MO-Wachstum -Zeit -Temperatur -Teigfeste
  • 3 Sauerteigstufen und Funktionen Anfrischsauer: Hefevermehrung Grundsauer: Aroma und Säure Vollsauer: Optimierung Gärleistung, Säure
  • Kohlenhydrat, Protein, Lipidmetabolismus -Was machen MO? -Bedeutung Endprodukte KH: Energie, Cofaktor, Schutzprodukte, Biofilm => Textur, Wasserbindung, Geschmack, Flavour Protein: Stickstoff, Energie, Säureresistenz => Volumen, Geschmack, bioaktive Fett: Energie, Membranhomöstase => Kontrolle Lipidoxidation, Fungizide
  • KH-Metabolismus -Bedeutung -Abbau: wodurch, Folgen -Problematik -60-70 % Brot, Krumenstruktur, Altbackenwerden -Amylasen Abbau, fermentierbare KH, reduz. Zucker -Amylase und Verkleisterung Roggenstärke => Säuerung =>Amylaseakt hat aber abgenommen
  • Lactobacillus sanfranciscensis -Bedeutung -Verhalten -Stoffwechsel, Substrate -weltweit dominierend in Sauerteigen -schnelles Wachstum, Säureverdrängung -keine Hydrolasen, Maltoseabbau,  Glucoseausscheidung dann Hexokinaseinduktion
  • Abbauprozese Stärke und Proteine: getreideeigene Amylasen und Proteasen Stärkeweg: Saccharose über Invertasen zu Fructose Fructose uber San. zu Mannit Maltose über San zu Gluc, Glu1P über PPW zu MS Proteinweg: Peptide San zu AS
  • Candida humilis -Bedeutung -Eigenschaften -Stoffwechselsubstrate -Folge 100:1 MS:Hefen, Sauerteighefe -säureresistenter -Gluose, keine Maltose, AS => keine Konkurrenz mit Lb San
  • Proteinmetabolismus -Bedeutung Proteine -Einflussfaktoren auf SW -Auswirkungen Säuerung -Weizen: Wasserbindung, Gashalten -Abbau abhängig Bakterien und endogenen Enzymen -Säuerung: Löslichkeitserhöhung, Aktivierung Asparginsäure Proteasen => mehr Abbau
  • Lipidstoffwechsel -Bedeutung Lipide -2 primäre Reaktionen -Folgereaktionen -Lipidoxidation: Aromen, Teigrheologie -Sauerstoffverbrauch Lipoxygenase -Oxidation Linol zu Hydroxyperoxysäuren -enzymatisch und nichtenzymatisch => Aldehyde
  • Verstoffwechselung Linolsäure Getreideenzyme: Peroxid MO: weiter zu Coriolsäure, antifugal Hexanol oder Linolsäure mit OH

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