Das Aroma von Backwaren wird wesentlich durch die verwendeten Zutaten und den Herstellungsprozess beeinflusst. So können Weizenbrote sowohl mit als auch ohne Zusatz von Vorteigen hergestellt werden, die das Brotaroma in der Regel maßgeblich verbessern. Ein Vorteig besteht aus Mehl, Wasser und der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae und wird für bis zu 24 h fermentiert. Die während der Fermentation entstehenden Aromen werden durch die metabolische Aktivität von S. cerevisiae und die im Mehl vorhandenen Substrate bestimmt. In dieser Arbeit wurde daher das metabolische Potenzial von alternativen Hefen bezüglich ihrer Fähigkeit zur Aromabildung am Beispiel der Fermentation von Weizenteigen untersucht. Darüber hinaus wurde das Angebot an Aromavorstufen durch den Zusatz unterschiedlicher Nebenströme der Lebensmittelindustrie (Apfel-, Karotten- und Traubentrester oder Biertreber) erhöht. Erwartungsgemäß wirkten sich diese Zusätze unterschiedlich auf das Wachstum bestimmter Hefespezies und der davon eingesetzten Hefestämme aus. Während einige Nebenströme das Wachstum bestimmter Hefen förderte, blieben andere davon unbeeinflusst. Insbesondere die Kombination von Apfel- oder Karottentrester mit den Hefen Cyberlindera jadinii, Kluyveromyces marxianus, Torulaspora delbrueckii oder Wickerhamomyces anomalus wirkte sich positiv auf die Hefeflora und die Aromabildung aus. Weiterhin förderte vor allem der Zusatz von Karottentrester das Wachstum der ebenfalls im Teig vorhandenen Milchsäurebakterien, was allerdings keinen wesentlichen Einfluss auf das Aroma der Teige hatte. Somit ist neben den beschriebenen Inhaltsstoffen vor allem die Hefeflora ein wichtiger Faktor der Aromabildung in Teigen. Bezüglich der verschiedenen Hefestämme zeigten Propagationsstudien, dass K. marxianus DIL 82 besonders kompetitiv ist und auch nach vier Tagen Fermentation noch im Teig persistiert. In entsprechenden Teigen mit Apfeltrester wurde durch K. marxianus eine besonders fruchtige Note zugeschrieben. Die Bestimmung der in dem Teig gebildeten Aromakomponenten zeigte, dass unter anderem die Konzentration an Esterverbindungen und höheren Alkoholen durch die Fermentation mit K. marxianus DIL 82 gesteigert wurde. Backversuche zeigten, dass nicht alle der in der Fermentation gebildeten Aromen auch ins Brot gelangten, sodass das Aroma der Brotkrume stärker von dem verwendeten Nebenstrom als von dem für die Fermentation verwendeten Hefestamm bestimmt wurde. Um die Aromastudien zu komplementieren wurden mit Hilfe gentechnischer Methoden die für die Esterbildung wichtigen Gene ATF1 und EEB1 aus der Weinhefe Hanseniaspora uvarum in Kluyveromyces lactis und K. marxianus überexprimiert. Erste sensorische Analysen nach Anzucht dieser Stämme in synthetischem Medium ergaben ein eindeutig fruchtigeres Aroma gegenüber den mit Leervektor transformierten Kontrollstämmen. Die gaschromatographische Analyse zeigte allerdings nur bei Überexpression von HuEeb1 eine erhöhte Konzentration des wichtigen Aromastoffs Essigsäure-2-phenylethylester. Diese Vorversuche lassen vermuten, dass auch die Qualität von Backwaren durch gezielte genetische Veränderungen der bei ihrer Fermentation eingesetzten Hefestämme verbessert werden könnte.

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.

Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Berlin.

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.