Zugl.: Bonn, Univ., Diss.,

By-products of fruit, cereal and vegetable processing are often regarded as waste while they contain significant amounts of dietary fibre and phytochemicals that can positively contribute to the human diet when reused as food ingredient. The application of fibre from by-products in baked goods could increase the sustainability of the processing chain but is usually associated with changes in product characteristics, such as lower volume, denser structure and increased hardness. In the current study, the interactions of fibres from by-products and wheat macromolecules were analysed in muffins, starch slurries and wheat doughs. The three selected fibres differed significantly in their chemical composition and technofunctional properties. In muffins wheat flour replacement by apple fibre was assessed by rheological measurements of batter and determination of product characteristics. Water proportion adaption based on batter viscosity to create isoviscosity was evaluated as a promising method to develop muffins with satisfying characteristics, where a wheat flour replacement of 30 % is suggested. The addition of apple fibre influenced starch gelatinisation in muffins during baking as indicated by the results of pasting experiments and in vitro starch digestion. Starch slurries with apple and wheat fibre were analysed in pasting experiments. Soluble dietary fibre, mainly pectin, strongly influenced the pasting profile of wheat starch, in comparison to insoluble dietary fibre, that acted as an inert filler and did not interact with the starch. Wheat doughs with fibre from by-products were analysed for rheology, texture and microstructure. The gluten development was negatively influenced by the fibres, which resulted in less extensible doughs. Soluble dietary fibre resulted in increased dough stickiness and limited dough handling at high application levels. It can be reasoned that dough with 10% fibre from by-products would produce products with satisfying characteristics, whereas higher application levels cannot be recommended without using additives to increase the gluten strength. Fibres from by-products are suitable wheat flour replacers in bakery products, where the negative effects of the high water binding capacity of the fibre, can be partly balanced by water proportion adaption, especially in products were gluten development is not that dominating for product structure, like in muffins or cakes. / Nebenprodukte der Obst-, Getreide- und Gemüseverarbeitung werden oft als Abfall betrachtet, wobei sie signifikante Gehalte an Ballaststoffen und sekundären Pflanzeninhaltsstoffen aufweisen, und bei der Verwendung als Lebensmittelzutat positiv zur menschlichen Ernährung beitragen können. Die Anwendung von Fasern aus Nebenprodukten in Backwaren könnte die Nachhaltigkeit der Verarbeitungskette erhöhen, ist jedoch mit Änderungen der Produkteigenschaften verbunden, wie verringertes Volumen, dichtere Struktur und erhöhte Härte. In der vorliegenden Studie wurden die Wechselwirkungen von Fasern und Weizenmakromolekülen in Muffins, Stärkesuspensionen und Weizenteigen analysiert, wobei sich die drei ausgewählten Fasern in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren technofunktionellen Eigenschaften unterschieden. In Muffins wurde die Mehlsubstitution durch Apfelfaser anhand von Teigrheologie und Produkteigenschaften analysiert. Die Anpassung des Wassergehaltes basierend auf der Teigviskosität wurde als vielversprechende Methode zur Entwicklung von Muffins mit akzeptablen Eigenschaften bewertet, wodurch ein Mehlersatz von 30% möglich war. Die Zugabe von Apfelfasern beeinflusste die Stärkeverkleisterung in Muffins, wie durch die Ergebnisse von Verkleisterungsexperimenten und In vitro-Stärkeverdauung gezeigt wurde. Stärkesuspensionen mit Apfel- und Weizenfasern wurden auf ihr Verkleisterungsverhalten analysiert. Lösliche Ballaststoffe beeinflussten das Verkleisterungsprofil von Weizenstärke im Vergleich zu unlöslichen Ballaststoffen, die als inerter Füllstoff fungierten und nicht mit der Stärke in Wechselwirkung traten. Weizenteige mit Fasern wurden auf Rheologie, Textur und Mikrostruktur untersucht. Die Glutenentwicklung wurde durch die Fasern negativ beeinflusst, was zu weniger dehnbaren Teigen führte. Lösliche Ballaststoffe führten zu einer erhöhten Teigklebrigkeit. Weizenteig mit 10% Faser besitzt zufriedenstellenden Eigenschaften, während höhere Fasermengen nicht zu empfehlen sind, ohne Zusatzstoffe, um die Glutenfestigkeit zu erhöhen. Fasern aus Nebenprodukten sind geeignet als Mehlersatz in Backwaren, wobei die negativen Auswirkungen der hohen Wasserbindekapazität der Faser teilweise durch Wasseranpassung ausgeglichen werden können, insbesondere in Produkten, bei denen die Glutenentwicklung nicht die Produktstruktur dominiert, wie in Muffins oder Kuchen.

By-products of fruit, cereal and vegetable processing are often regarded as waste while they contain significant amounts of dietary fibre and phytochemicals that can positively contribute to the human diet when reused as food ingredient. The application of fibre from by-products in baked goods could increase the sustainability of the processing chain but is usually associated with changes in product characteristics, such as lower volume, denser structure and increased hardness. In the current study, the interactions of fibres from by-products and wheat macromolecules were analysed in muffins, starch slurries and wheat doughs. The three selected fibres differed significantly in their chemical composition and technofunctional properties. In muffins wheat flour replacement by apple fibre was assessed by rheological measurements of batter and determination of product characteristics. Water proportion adaption based on batter viscosity to create isoviscosity was evaluated as a promising method to develop muffins with satisfying characteristics, where a wheat flour replacement of 30 % is suggested. The addition of apple fibre influenced starch gelatinisation in muffins during baking as indicated by the results of pasting experiments and in vitro starch digestion. Starch slurries with apple and wheat fibre were analysed in pasting experiments. Soluble dietary fibre, mainly pectin, strongly influenced the pasting profile of wheat starch, in comparison to insoluble dietary fibre, that acted as an inert filler and did not interact with the starch. Wheat doughs with fibre from by-products were analysed for rheology, texture and microstructure. The gluten development was negatively influenced by the fibres, which resulted in less extensible doughs. Soluble dietary fibre resulted in increased dough stickiness and limited dough handling at high application levels. It can be reasoned that dough with 10% fibre from by-products would produce products with satisfying characteristics, whereas higher application levels cannot be recommended without using additives to increase the gluten strength. Fibres from by-products are suitable wheat flour replacers in bakery products, where the negative effects of the high water binding capacity of the fibre, can be partly balanced by water proportion adaption, especially in products were gluten development is not that dominating for product structure, like in muffins or cakes. / Nebenprodukte der Obst-, Getreide- und Gemüseverarbeitung werden oft als Abfall betrachtet, wobei sie signifikante Gehalte an Ballaststoffen und sekundären Pflanzeninhaltsstoffen aufweisen, und bei der Verwendung als Lebensmittelzutat positiv zur menschlichen Ernährung beitragen können. Die Anwendung von Fasern aus Nebenprodukten in Backwaren könnte die Nachhaltigkeit der Verarbeitungskette erhöhen, ist jedoch mit Änderungen der Produkteigenschaften verbunden, wie verringertes Volumen, dichtere Struktur und erhöhte Härte. In der vorliegenden Studie wurden die Wechselwirkungen von Fasern und Weizenmakromolekülen in Muffins, Stärkesuspensionen und Weizenteigen analysiert, wobei sich die drei ausgewählten Fasern in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren technofunktionellen Eigenschaften unterschieden. In Muffins wurde die Mehlsubstitution durch Apfelfaser anhand von Teigrheologie und Produkteigenschaften analysiert. Die Anpassung des Wassergehaltes basierend auf der Teigviskosität wurde als vielversprechende Methode zur Entwicklung von Muffins mit akzeptablen Eigenschaften bewertet, wodurch ein Mehlersatz von 30% möglich war. Die Zugabe von Apfelfasern beeinflusste die Stärkeverkleisterung in Muffins, wie durch die Ergebnisse von Verkleisterungsexperimenten und In vitro-Stärkeverdauung gezeigt wurde. Stärkesuspensionen mit Apfel- und Weizenfasern wurden auf ihr Verkleisterungsverhalten analysiert. Lösliche Ballaststoffe beeinflussten das Verkleisterungsprofil von Weizenstärke im Vergleich zu unlöslichen Ballaststoffen, die als inerter Füllstoff fungierten und nicht mit der Stärke in Wechselwirkung traten. Weizenteige mit Fasern wurden auf Rheologie, Textur und Mikrostruktur untersucht. Die Glutenentwicklung wurde durch die Fasern negativ beeinflusst, was zu weniger dehnbaren Teigen führte. Lösliche Ballaststoffe führten zu einer erhöhten Teigklebrigkeit. Weizenteig mit 10% Faser besitzt zufriedenstellenden Eigenschaften, während höhere Fasermengen nicht zu empfehlen sind, ohne Zusatzstoffe, um die Glutenfestigkeit zu erhöhen. Fasern aus Nebenprodukten sind geeignet als Mehlersatz in Backwaren, wobei die negativen Auswirkungen der hohen Wasserbindekapazität der Faser teilweise durch Wasseranpassung ausgeglichen werden können, insbesondere in Produkten, bei denen die Glutenentwicklung nicht die Produktstruktur dominiert, wie in Muffins oder Kuchen.