AG Getreidetechnologie und -verfahrenstechnik

Struktur und Funktionsbeziehung von Biopolymeren

Gruppenleitung: Dr.-Ing. Mario Jekle

Die Aktivitäten der Arbeitsgruppe Getreidetechnologie und -verfahrenstechnik gliedern sich in die Forschungsfelder Struktur-Funktionsbeziehungen von Biopolymeren sowie der Verfahrenstechnik mit Methodenentwicklung in der Backwarenbranche. Diese Forschungsfelder finden ihre Anwendung in verschiedenen Forschungsschwerpunkten, wie Mikrostrukturen von getreidebasierten Lebensmitteln, glutenfreien Backwaren und Pseudocerealien, dem Knetprozess (Strukturkinetik von weizenbasierten Teigen), dem Backprozess sowie in Feinen Backwaren. Unsere umfassende Ausstattung im Hinblick auf die Herstellung und Bewertung von Rohstoffen, Teigen und Backwaren finden Sie unter Rheologielabor, Mühlentechnikum und Trocken(Back-)Technikum.


Forschungs-Felder

Struktur-Funktionsbeziehungen von Biopolymeren

Während in den Materialwissenschaften das Verhältnis zwischen Struktur und Funktionalität bereits vielfach als Schlüsselrolle identifiziert wurde, ist dies in biologischen Systemen deutlich erschwert. Daher forscht die Arbeitsgruppe Getreide intensiv an Struktur-Funktionsbeziehungen der Biopolymere von Getreideerzeugnissen. Intensiv werden hierbei mikroskopische und im Anschluss bildverarbeitende Methoden genutzt, um von der Mikrostruktur oder auch der physikalisch erfassbaren Makrostruktur auf die Wirkung in der Teig- oder Krumenmatrix rückschließen zu können. Anwendung findet dies bei der Aufklärung von strukturgebenden Bestandteilen in glutenfreien Gebäcken, was wiederum zur Verbesserung der Produktqualität und somit zu einer verbesserten nutritiven Versorgung der Konsumenten führen kann. Weiterhin kann dieses Wissen über die Beziehungen der Biopolymere zu einem optimierten Einsatz von alternativen Rohstoffen wie Weizenschlempe oder waxyGerste in Lebensmitteln führen. Zudem können strukturmodifizierende Vorgänge während etablierten Prozessen wie z.B. der Einfluss des Hefemetabolismus auf den Aufbau von Teigen (Struktur) und dessen Einfluss auf die Endprodukte (Funktion) in Abhängigkeit von Teigführungsarten besser verstanden werden und somit backtechnologische und sensorische Qualitätsmerkmale von Broten zielgerichtet modifiziert werden.

Verfahrenstechnik und Methodenentwicklung 

Für eine automatisierte Herstellung von Backwaren und für eine konstant hohe Backwarenqualität werden neuartige Kontrollsysteme auf bildanalytischer Basis erforscht und etabliert. So werden in verschiedenen Forschungsprojekten die Teiglinge in der gesamte Prozesskette, von der Teigbereitung über die Gärphase bis hin zum Backprozess digital erfasst und mit Hilfe der gewonnenen Qualitätsparameter die Prozesse situativ durch die jeweilige Anlage gesteuert und optimiert. Weiterhin dienen Ultraschallsensoren zur Inline Erfassung von Dichte und Porosität. Ein mehrjähriges Großprojekt beschäftigt sich mit neuartigen Analysensystemen und Auswertemethoden für eine effektive Bewertung von Backqualitäten von modernen Weizensorten. Zudem werden etablierte Prozessschritte für alternative Rohwaren (u.a. glutenfrei) optimiert bzw. neu definiert. Eine grundlegende Neubewertung von Oberflächenmaterialien in der Backbranche wird einen zielgerichteten Einsatz in Bezug auf Adhäsionseigenschaften und v.a. verbesserter Hygiene ermöglichen.


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Forschungs-Schwerpunkte der Arbeitsgruppe Getreideverfahrenstechnik- und technologie


Forschungsprojekte

Intelligente Gärsteuerung – Automatische Optimierung der Gärführung an den Ist-Zustand der Teiglinge mittels digitaler Bildauswertung und erfahrungsbasierter Fuzzyregelung

Der optimale Verlauf der Gärphase stellt eine unbedingte Voraussetzung für die Herstellung qualitativ hochwertiger Backwaren dar. Vor dem Hintergrund knapper werdenden Fachpersonals verläuft die Gärphase häufig nach fest vorgeschriebenen Programmen. Diese berücksichtigen keine Schwankungen in den Prozessparametern, wodurch die Gärphase häufig suboptimal verläuft und große Mengen an Ausschussware entstehen. Durch den Einsatz eines kamerabasierten optischen Messsystems mit einem fuzzy-basierten Regelungssystem, sollen Abweichungen von der Teiglingsentwicklung erkannt werden und der Prozess automatisch an den aktuellen Zustand angepasst werden. Ziel ist es, unabhängig von schwankenden Rohstoff-, Verarbeitungsqualitäten und Fehlbedienungen einen vorgegebenen Reifezustand an Ende der Gare garantieren zu können. Kontakt


Adhäsionseigenschaften von Getreideteigen - Einfluss und Interaktion von Materialien und deren Oberflächenstruktur auf die Adhäsionseigenschaften von Getreideteigen unter Berücksichtigung technologischer und hygienischer Aspekte

Bei der Produktion von Backwaren entstehen oftmals durch an Werkstoffoberflächen (Transportbänder, Gärtücher, Teigteiler, Knetelemente) anhaftende Teigreste zusätzliche Kosten. Die chemischen und physikalischen Grundlagen dieser Adhäsion, oft als Klebrigkeit bezeichnet, sollen in diesem Forschungsvorhaben aufgeklärt werden. Dadurch sollen sowohl Kosten, Teigabfälle aber auch Keimquellen in der Backwarenproduktion vermindert werden. Kontakt


Vorhersage von Weizenbackqualitäten - Neuartige Auswertemethoden und optimierte Backversuche zur Beschreibung der Backqualität von Mehlen aus modernen Weizensorten

Neben standardisierten Backversuchen gibt es zahlreiche physikalisch- und chemisch-analytische Methoden zur Charakterisierung von Weizen und Weizenmehlen, deren Ergebnisse mit den charakteristischen Merkmalen von Backversuchen, u.a. dem Backvolumen, in unterschiedlichem Ausmaß korrelieren. In den letzten Jahrzehnten ist die Vorhersage der Backqualität anhand dieser Kennzahlen z.T nicht mehr aussagekräftig. Ziele sind, in Anlehnung an den Rapid Mix Test, einen auf die Praxis ausgerichteten Backversuch zu entwickeln, neue indirekte Methoden, wie NIR- und US-Fingerprinting zu etablieren, sowie mit Hilfe chemometrischer Methoden neue Kennzahlen zur Vorhersage von sortenreinen Weizenmehlen und Mischungen von Mehlen definieren zu können. Kontakt


Entwicklung eines Prozessdesigns zur Herstellung glutenfreier Brote mittels Aufschlagverfahren durch die Nutzung der Funktionalität von Amarantvollkornmehlen mit definierter Partikelgröße

Die Herstellung glutenfreier Backwaren erfolgt bislang durch die Anwendung konventioneller Verfahrenstechniken, wobei der Hauptanteil des Gases durch die Hefe eingetragen und in einer Stärke-Proteinmatrix gehalten wird. Um den Qualitätsansprüchen glutenfreier Brote gerecht zu werden, ist eine produktspezifische Anpassung der backtechnologischen Methoden unabdingbar. Unter Berücksichtigung der rohstoffspezifischen Charakteristika besteht das Forschungsvorhaben in der Entwicklung eines neuen und innovativen Aufschlagverfahrens, bei dem die funktionellen Eigenschaften von Amarant genutzt werden. Kontakt


Weizenschlempe als alternativer Rohstoff - Entwicklung einer geschmacksneutralen Weizenschlempe zur Erzeugung ballaststoffreicher (und glutenfreier) Lebensmittel

Weizenschlempe, das Nebenprodukt der Gewinnung von Ethanol aus Weizen, wird bisher als Futtermittel oder als Biogas-Substrat verwendet. Durch den hohen Anteil an Ballaststoffen und Proteinen können Lebensmittel in Ihrem Gehalt dieser Stoffgruppen durch die Zugabe von Weizenschlempe angereichert werden. Das Forschungsvorhaben soll die Verwendung von Weizenschlempe in ernährungsphysiologisch aufgewerteten Backwaren ermöglichen. Kontakt


Entwicklung eines Extraktionsverfahrens zur Konzentrierung Funktioneller Inhaltsstoffe aus Amarantmahlfraktionen

Entwicklung eines Getränkepulvers auf Basis eines bioaktiven Amaranthextraktes zur Verbesserung der Regenerationsphase im Leistungssport. Die Fraktionierung von Amarant zu Mehl und Kleie mittels Passagenvermahlung entspricht einer ersten Konzentrierung funktioneller Inhaltstoffen entsprechend ihres Vorkommens in den entsprechenden Kornbestandteilen. Um bioaktive Substanzen weiter anzureichern soll in diesem Projekt ein Extraktionsverfahren mit anschließender Trocknung entwickelt werden. Kontakt


Netzwerk Bioaktive Pflanzliche Lebensmittel

Funktionelle Lebensmittel können einen Beitrag zur Prävention vor Zivilisationskrankheiten, wie Übergewicht, Herz- und Gefäßkrankheiten und Diabetes mellitus Typ 2 leisten. Das über das „Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand - ZIM“ geförderte Netzwerk "Bioaktive pflanzliche Lebensmittel" stellt eine Technologie- und Kommunikationsplattform dar zur Erarbeitung von innovativen Produktlösungen. Kontakt


Enzymatische Modifikation der Arabinoxylan- und Proteinfraktion zur Aufklärung und Optimierung der Strukturbildungseigenschaften von Roggenteigen

Neben dem geringen Anteil an strukturbildenden Roggenproteinen ist die Backfähigkeit von Roggenmehlen zusätzlich durch den hohen roggentypischen Anteil an Arabinoxylanen (8‑12 %) gestört. Durch einen enzymatischen Ab- bzw. Umbau der Arabinoxylane mittels Xylanasen, etc. und einer zusätzlichen, gezielten Verknüpfung der Roggenproteine (mittels Transglutaminase) ist es nicht nur das Ziel die Proteinvernetzung zu verbessern, sondern auch den genauen Einfluss der Arabinoxylane auf das Gebäck aufzuklären und darzustellen. Kontakt


Mikrobiell optimierte Gärgutträgermaterialien

Gärgutträger verursachen häufig Schwierigkeiten bei der automatisierten Produktion von Backwaren. Teiglinge lösen sich beim Umkippen der Gärgutträgerkasten schlecht aus den Kästen und verursachen so einen enormen Reinigungsaufwand. Daher muss die Anhaftung von Teigen an Gärgutträger sowie die Verkeimung der Materialien vermindert werden. Kontakt


Korrelationsanalysen von Teigeigenschaften und Oberflächenstrukturen mittels optischer Messmethoden

Bei Herstellung von Backwaren wird der Knetprozess als einer der wichtigsten Grundbausteine angesehen. Um eine anhaltend hohe Teigqualität sicherstellen zu können wird in diesem Forschungsvorhaben die Entwicklung und Evaluierung einer nicht-invasiven, direkten Teigbeurteilungsmethode auf Basis einer digitalen Oberflächenbetrachtung angestrebt. Kontakt


Alterungsprozesse von Kuchen

Die Lagerungseigenschaften von Kuchen hängen vor allem von der verwendeten Rezeptur, der Wasseraktivität sowie von der Lagerzeit und -temperatur ab. Diese Parameter sind maßgeblich für die Strukturveränderung von Kuchen verantwortlich. Ziel ist es daher, u.a. den Einfluss dieser Prozessparameter auf die Kuchenalterung zu untersuchen, aufzuklären und darzustellen. Kontakt


Mikrostrukturelle Verbesserung süßer Backwaren

Komplexe Inhaltsstoffe und deren Aufarbeitungen zeigen bei süßen Backwaren differenzierte Struktureigenschaften, die bisher nicht vollständig aufgeklärt sind. Ziel ist es, die Auswirkungen derjenigen Inhaltstoffe auf das Endprodukt zu evaluieren, die zur Verbesserung der Haltbarkeit und der strukturellen Eigenschaften führen. Kontakt


Strukturaufklärung von Getreidebestandteilen

Zusammenhänge zwischen  Mikrostruktur und rheologischen Kenngrößen von Teigen und Backwaren während des aufarbeitungs- und thermischen Behandlungsprozesses. Dabei besteht das Ziel die Aufklärung von relevanten Inhaltsstoffe von Feinen Backwaren (pound cakes), in Roggenteigen und –backwaren sowie während des Backprozesses voranzutreiben sowie eine Quantifizierung von differenzierten Getreidebestandteilen zu erreichen.  Kontakt


Beeinflussung der Fermentationskinetik und Endproduktqualität von Getreideerzeugnissen in Abhängigkeit des Triebmittels

S. cerevisiae produziert während der Gare CO2, welches zur Ausbildung von Brotvolumen führt und synthetisiert sekundäre Stoffwechselendprodukte, die Einfluss auf Aroma und Teigeigenschaften nehmen. Untersuchungen sollen den Einfluss der Triebmittelaktivität auf die Gasentwicklung und die Beeinflussung der Bildung von sekundären Metaboliten aufklären und die Auswirkungen von Gärbedingungen auf die Endproduktqualität zeigen. Kontakt


Steuerung der technologischen Funktionalität von mechanisch modifizierten Mehlen

Bei der Vermahlung von Getreide werden strukturelle Veränderungen der Stärkegranula hervorgerufen, was die technologischen Eigenschaften von Mehlen beeinflusst. In diesem Forschungsvorhaben soll daher der Einfluss der Vermahlung in Abhängigkeit von der Mühlenart und den Vermahlungseinstellungen auf die Stärke- und Proteinmodifikation untersucht werden. Dabei soll aufgeklärt werden, wie die unterschiedlichen Beanspruchungsarten in den Mühlen sich auf die Proteinfraktionen und die verschiedenen Strukturebenen der Stärke auswirken und welche Folgen die strukturellen Veränderungen der Stärke und Proteine auf die Teigverarbeitung, die Backeigenschaften und die Sensorik des Endproduktes haben. Kontakt


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Abgeschlossene Projekte:

Steuerung der Struktur, Aromaqualität und Frischhaltung von Weizenbackwaren durch optimierte Teigführungen und modifizierte Stärkeeigenschaften

Bei der Backwarenherstellung werden grundsätzlich direkte oder indirekte Teigführungsarten angewandt. Durch Abstimmung dieser kann, neben dem Ausgleich von Produktionsspitzen, eine produktspezifische Qualitätssteigerung erreicht werden. Mit diesem Forschungsvorhaben wird die Aufklärung von Struktur- und Aromaprofile der verschiedenen Weizenteigführungsarten in Abhängigkeit stärkebeeinflussender Komponenten (Amylaseaktivität, Stärkebeschädigung) sowie Prozess- und Rezepturparametern angestrebt. Dabei stehen die Klärung von Prozessgrenzen zur Einstellung optimaler Weizenbackwarenqualitäten sowie die Aufstellung optimierter Führungssysteme im Fokus. Kontakt

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Analyse von Porenanteil und Dichte in getreidebasierten Teigen zur Bewertung der Produktqualität

Ziel der Backwarenindustrie ist es, eine gleichmäßige Porenstruktur der Krume zu erzeugen. Während der Teigherstellung werden mittels Ultraschall die Gasblasen im Teig erfasst und quantifiziert. Daraus errechnet sich die Dichte. Diese ist Grundlage zur Ansteuerung von kontinuierlich arbeitenden Teigteilmaschinen. Kontakt

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Entwicklung eines Verfahrens zur Gewninung von Stärke aus waxyGerste zum Ersatz von modifizierter Stärke, Guar und Xanthan in Lebensmitteln

Ein neuartiges Mahl- und Sichtverfahrens ermöglicht es, waxyGerste in differenzierte Mahlfraktionen aufzutrennen. Ziel dieser Fraktionierung war die trockene Gewinnung der amylopektinreichen Stärkekomponenten sowie von β-glucanreichen Einheiten zum möglichen Ersatz gegenüber modifizierter Weizenstärke, Guar oder Xanthan. Dabei zeigen β-glucanreiche (β-Glucan > 16 % (w/w)) und eine amylopektinreiche (Amylose < 6 % (w/w)) Fraktion besondere bäckereispezifische Vorteile, wie hohes Wasserbindevermögen, verlängerte Frischhaltung und ernährungsphysiologische Vorteile auf. Kontakt


Entwicklung geeigneter Backmittel zur Verbesserung und Erweiterung des Backwarenangebotes für Menschen mit Zöliakie

Die Krankheit Zöliakie gewinnt immer mehr an Bedeutung. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Voraussetzung für eine neue Generation von Backmitteln zur Herstellung sicherer, qualitativ hochwertiger Backwaren für Menschen mit Zöliakie erarbeitet werden. Kontakt


Verbesserung der technologischen Funktionalität von Amaranth, Buchweizen und Quinoa durch Nutzung der endogenen Substrateigenschaften und physiologischen Eigenschaften der Fermentationsorganismen

Aufgrund der kontinuierlich steigenden Anzahl von Verbrauchern mit diagnostizierter Glutenintoleranz gewinnen glutenfreie Backwaren immer mehr an Bedeutung. Das Ziel des Forschungsvorhabens lag darin, die Nutzbarkeit der Pseudocerealien Amaranth, Buchweizen und Quinoa für die Herstellung glutenfreier Backwaren und Produkte spezieller Diäten hinsichtlich teigrheologischer und backtechnologischer Eigenschaften aufzuzeigen und diese durch gezielte Fermentation zu steigern. Hierzu sollten die Mehle bzw. die Mahlfraktionen hinsichtlich ihrer analytischen Zusammensetzung und technologischen Funktionalität charakterisiert werden. Darüber hinaus sollte das Potenzial der Inkubation mit Enzymen bzw. die Fermentation mit Starterorganismen zur gezielten Beeinflussung der technologischen Funktionalität der Mehle bzw. Mahlfraktionen bestimmt und anschließend zur Verbesserung der Qualitätsmerkmale in glutenfreien Backwaren angewendet werden. Kontakt

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Neuartige Technologien: Entwicklung eines intelligenten Backofens (IBO)

Kein Ofensystem ist in der Lage, selbständig Einfluss auf den Backverlauf und deren Parameter zu nehmen. Mittels digitaler Bilderfassung und der Implementierung einer fuzzygesteuerten Software soll ein System geschaffen werden, das selbständig den Backprozess steuert. Zielsetzung dieser „intelligenten Steuerung“ ist eine rationalisierte Anwendbarkeit, um die Ausschussware zu reduzieren.  Kontakt

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Verbesserung der technologischen Eigenschaften von Roggenteigen und -backwaren mit Transglutaminase und Peptidasen

Die strukturellen Eigenschaften von Backwaren, beruht maßgeblich auf den Proteinfraktionen.  Durch eine verstärkte, enzymatische Vernetzung der Roggenproteine (mittels Transglutaminase), die in der herkömmlichen Verarbeitung von Roggenmahlerzeugnissen nur sehr beschränkt auftritt, kann die Gebäckqualität verbessert werden. Kontakt


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Minimierung des Einsatzes von Kochsalz in der Brotrezeptur unter Beibehaltung der Backeigenschaften und der Geschmacksqualität

Eine erhöhte Natriumzufuhr wird in Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen gebracht. Da der Großteil der täglichen Natriumaufnahme durch Backwaren zugeführt wird, soll NaCl in der Brotrezeptur reduziert werden. Der gleichzeitige Erhalt von sensorischen und technologischen Eigenschaften ist hierbei zielführend. Kontakt

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Einfluss von Textur, Herstellungsbedingungen und Brotalter auf die Verfügbarkeit wichtiger Brotaromastoffe unter Verzehrsbedingungen

Zielsetzung ist die Aufklärung der Interaktionen der qualitätsbestimmenden Merkmale Textur und Aroma in Weizenbroten. Die Forschungsergebnisse werden es ermöglichen, erstmalig zwischen tatsächlichen Konzentrationsverschiebungen der aromaaktiven Substanzen und Abweichungen der Aromafreisetzung durch strukturelle Unterschiede des Brotes zu differenzieren. Kontakt

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Forschungs-Schwerpunkte

Mikrostrukturen von getreidebasierten Lebensmitteln

In den Materialwissenschaften ist das Verhältnis zwischen Struktur und Funktionalität bereits vielfach als Schlüsselrolle identifiziert. Struktur-Funktions-Beziehungen sind jedoch in Lebensmitteln, im Besonderen auch in getreidebasierten Produkten, aufgrund der Komplexität der Biopolymer-Matrix deutlich weniger entwickelt. Das Team der Arbeitsgruppe Getreide beschäftigt sich daher mit der Aufklärung von Mikrostrukturen im Getreidebereich. Die Mikrostruktur wird als Bindeglied zwischen der molekularen Ebene und dem mechanischen Verhalten der Makrostruktur von Teigen angesehen (Jekle und Becker, 2012a). In diesem Zusammenhang wurde hierzu eine Methodik zur Quantifizierung von Teigstrukturen erarbeitet (DoMiQ, dough microstructure quantification) (Jekle und Becker, 2011a). Diese ermöglicht erstmalig eine numerische Charakterisierung von mikrostrukturellen Merkmalen. Somit können neuartige Einblicke in die Protein und Stärkestruktur im nativen Korn, im Teig bis hin zum Übergang zu Backwaren erarbeitet werden. Mit Hilfe einer gleichzeitigen Analyse von funktionalen Eigenschaften führt dies zur Etablierung von Struktur-Funktions-Beziehungen und einem vertieften Verständnis der Vorgänge in der Teig- und Backwarenmatrix.

Folgende ausgewählte wissenschaftliche Vorträge und Publikationen wurden unter Einbezug des Forschungsschwerpunktes „Mikrostruktur“ von der AG Getreideverfahrenstechnik und –technologie in den letzten Jahren verfasst:

Dissertationen:

1. Jekle, M.: Structure-function relationship in wheat dough - the impact of protein microstructure on rheology and processing performance. Dissertation TU München (2012).

2. Beck, M.: Fundamental studies on sodium reduction in processing cereal-based foods. Dissertation TU München (2012).

Projekte:            

1. AIF 17315 N. Enzymatische Modifikationen der Arabinoxylan- und Proteinfraktion zur Aufklärung und Optimierung der Strukturbildungseigenschaften von Roggenteigen (2011-2013).

2. AIF 16015 N. Minimierung des Einsatzes von Kochsalz in der Brotrezeptur unter Beibehaltung der Backeigenschaften und der Geschmacksqualität (2009-2011).

3. AIF 16013 N. Einfluss von Textur, Herstellungsbedingungen und Brotalter auf die Verfügbarkeit wichtiger Brotaromastoffe unter Verzehrsbedingungen (2009-2011).

Reviewed Paper:

1. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Rheological Properties of Wheat Dough upon Varying Mixing Temperature, Cereal Technology (2012), 166-176.

2. Jekle, M., Becker, T.: Effects of acidification, sodium chloride, and moisture levels on wheat dough: II. Modeling of bread texture and staling kinetics. Food Biophysics 7 (2012c), 200-208 (DOI: 10.1007/s11483-012-9258-z).

3. Jekle, M., Becker, T.: Effects of acidification, sodium chloride, and moisture levels on wheat dough: I. Modeling of rheological and microstructural properties. Food Biophysics 7 (2012b), 190-199 (DOI: 10.1007/s11483-012-9257-0).

4. Jekle, M., Becker, T.: Wheat dough microstructure: The relation between visual structure and mechanical behavior. Critical reviews in food science and nutrition (2012a), (DOI: 10.1080/10408398.2012.656476).

5. Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Impact of sodium chloride on wheat flour dough for yeast-leavened products. I. Rheological parameters. Journal of the Science of Food and Agriculture 92 (2012), 585-592.

6. Jekle, M., Becker, T.: Implementation of a novel tool to quantify dough microstructure. Procedia Food Science 1 (2011b), 1-6.

7. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Quantification in starch microstructure as a function of baking time. Procedia Food Science 1 (2011), 154-156.

8. Jekle, M., Becker, T.: Dough microstructure: Novel analysis by quantification using confocal laser scanning microscopy. Food Research International 44 (2011a), 984-991.

9. Beck, M., Jekle, M., Selmair, P., Koehler, P., Becker, T.: Rheological properties and baking performance of rye dough as affected by transglutaminase. Journal of Cereal Science 54 (2011) 1, 29-36.

Mitteilungen:

1. Verheyen, C., Jekle, M., Becker, T.: Influences on dough development. Baking+biscuit 3 (2012), 40-43.

2. Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Protein cross-linking - a method for improving the quality of rye baked goods. Baking+biscuit 5 (2009), 78-81.

3.     Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Proteinvernetzung - Ein Weg zur Verbesserung von Roggenbackwaren. Brot und Backwaren 6 (2009), 36-41.

Vorträge und Poster:

1. M. Jekle, T. Becker: Strukturänderung der Protein-Stärke Matrix während des Herstellungsprozesses von Getreideerzeugnissen GDL-Symposium Sicherung der Lebensmittelqualität - kinetische Aspekte, Potsdam, 2013-06-24.

2. Döring, C., Jekle, M., Becker, T.: Bedeutung und Modifikation von Arabinoxylan in Roggenteigen. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Institut für Getreideforschung, Freising, Germany, 2012-03-29.

3. Jekle, M., Becker, T.: Theoretische Grundlagen des Knetens. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Institut für Getreideforschung, Freising, Germany, 2012-03-28.

4. Verheyen, C., Jekle, M., Becker, T.: Einfluss variierender Energieeinträge auf die Strukturbildung von Weizenteigen. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Institut für Getreideforschung, Freising, Germany, 2012-03-28.

5. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Teigcharakterisierung mittels Mikroknetens. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Institut für Getreideforschung, Freising, Germany, 2012-03-28.

6. Verheyen, C., Jekle, M., Becker, T.: Characterization of Yeasted Wheat Dough during Fermentation. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Institut für Getreideforschung, Freising, Germany, 2012-03-28.

7. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Neuartiger Ansatz zur Teigbeurteilung mittels Standardrheometrie. Jahrestreffen der Fachgruppen Lebensmittelverfahrenstechnik, Rheologie und Trocknungstechnik, Processnet, Germany, Hohenheim, 2012-03-21.

8. Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Impact of different sodium replacers on starch re-crystallization kinetics. 2011 AACC International Annual Meeting, Palm Springs, USA, 2011-10-18.

9. Jekle, M., Becker, T.: Quantification and modeling of dough microstructure by the use of image analysis. 2011 AACC International Annual Meeting, Palm Springs, USA, 2011-10-18.

10. Jekle, M., Becker, T.: Implementation of a novel tool to quantify dough microstructure. iCEF11 International Congress of Engineering and Food, Athens, Greece, 2011-05-29.

11. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Quantification in starch microstructure as a function of baking time. iCEF11 International Congress of Engineering and Food, Athens, Greece, 2011-05-29.

12. Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Impact of sodium chloride and sodium replacers on micro and macro texture of wheat baked goods. ICC Cereals & Europe Spring Meeting, Freising, Germany, 2011-04-12.

13. Döring, C., Jekle, M., Becker, T.: Investigation of the effect of varying shelf life parameter on the pound cake microstructure ICC Cereals & Europe Spring Meeting, Freising, Germany, 2011-04-12.

14. Jekle, M., Becker, T.: Textural and rheological properties of wheat dough as a function of its microstructure. ICC Cereals & Europe Spring Meeting, Freising, Germany, 2011-04-12.

15. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Rheological and textural changes in wheat dough in dependence on water content and low mixing temperatures. ICC Cereals & Europe Spring Meeting, Freising, Germany, 2011-04-12.

16.  Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Makro- und mikrostrukturelle Veränderungen während der thermischen Behandlung von Weizenbrot. Jahrestreffen des ProcessNet-Fachausschusses Lebensmittelverfahrenstechnik, Vlaardingen, The Netherlands, 2011-03-03.

17.  Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Natriumreduktion in Backwaren- Hintergründe, Alternativen und Möglichkeiten für die Zukunft. Tagung für Bäckerei-Technologie, Detmold, Germany, 2010-10-27.

18.  Jekle, M., Becker, T.: Zusammenhang zwischen mikroskopischer Struktur und rheologischen Kenndaten in Weizenteigen. 61. Tagung für Getreidechemie, Detmold, Germany, 2010-06-23.

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Glutenfreie Backwaren und Pseudocerealien

Glutenunverträglichkeit und das Krankheitsbild der Zöliakie haben in den letzten Jahren einen starken Zuwachs erfahren. Die Herstellung von Backwaren für diese Zielgruppe stellt infolge des fehlenden Glutennetzwerks - und damit der strukturgebenden Komponente - eine große technologische Herausforderung dar. Aus diesem Grund beschäftigt sich die AG Getreide des Lehrstuhls für Brau- und Getränketechnologie mit diesem Forschungsschwerpunkt. Neben der Nutzung des hohen ernährungsphysiologischen Potenzials von glutenfreien Pseudocerealien gilt es unterschiedliche Herangehensweisen zur Strukturverbesserung glutenfreier Backwaren zu analysieren. Neben der Charakterisierung von glutenfreien Sauerteigen zur Verbesserung von glutenfreien Backwaren (Jekle und Houben, 2010) werden die kombinierte und verfahrenstechnisch optimierte Verwendung von strukturverbessernden Polysacchariden oder backtechnologisch bedeutenden Enzymen (Elgeti, Jekle und Becker 2012) untersucht. Erst kürzlich wurden diese backtechnologischen Verfahren um einen müllereitechnologischen Ansatz, bei dem die Fraktionierung und das backtechnologische Potenzial von Mahlfraktionen im Fokus stehen, ergänzt (Föste, Jekle und Becker, 2012). Mit der Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Optimierung des Herstellungsprozesses glutenfreier Backwaren werden ebenso praxisbezogene Themenschwerpunkte aufgegriffen.

Folgende ausgewählte wissenschaftliche Vorträge und Publikationen wurden unter Einbezug des Forschungsschwerpunktes „Glutenfreie Backwaren und Pseudocerealien“ von der AG Getreideverfahrenstechnik und –technologie in den letzten Jahren verfasst:

Projekte:            

1. AIF 17315 N. Verbesserung der technologischen Funktionalität von Amaranth, Buchweizen und Quinoa durch Nutzung der endogenen Substrateigenschaften und physiologischen Eigenschaften der Fermentationsorganismen (2010-2013).

2. BLE Verbundprojekt: Entwicklung geeigneter Backmittel zur Verbesserung und Erweiterung des Backwarenangebots für Menschen mit Zoliakie (2009-2011).

Reviewed Paper:

1. Houben, A., Höchstötter, A., Becker, T.: Possibilities to increase the quality in gluten free bread production – an overview. European Food Research and Technology (2012), accepted.

2. Jekle, M., Houben, A., Mitzscherling, M., Becker, T.: Effects of selected lactic acid bacteria on the characteristics of Amaranth sourdoughs. Journal of the Science of Food and Agriculture 90 (2010), 2326–2332.

3.     Houben, A., Götz, H., Mitzscherling, M., Becker, T.: Modification of the rheo-logical behavior of Amaranth (Amaranthus Hypochondriacus) dough. Cereal Science 51 (2010), 350-356.

Vorträge und Poster:

1. M. Jekle, M. Föste, D. Elgeti, T. Becker: Sportlernahrung auf Basis bioaktiver Amaranthextrakte, IGF/ZIM-Fachworkshop zum Innovationsfeld Lebensmittelproduktion, Bonn, 2013-06-25.

2. Elgeti, D., Föste, M., Jekle, M., Becker, T.: Surface active components and fractionated pseudocereals as means to improve the foam stability of gluten-free bread, 3rd International Symposium on Gluten-Free Cereal Products and Beverages, Vienna, Austria, 2013-06-12/14.

3. Föste, M., Elgeti, D., Jekle, M., Becker, T.: Anwendung von fermentierten Mahlfraktionen zur Herstellung glutenfreier Quinoabrote, 2. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Instituts für Getreideforschung (WIG), Freising, Germany, 2013-03-21/22.

4. Elgeti D., Bernauer S., Jekle M., Becker T.: Einfluss fraktionierter Pseudocerealien und oberflächenaktiver Zusatzstoffe auf die Schaumstabilität und Qualität glutenfreier Brote. 63. Tagung für Getreidechemie, Detmold, Germany, 2012-06-20.

5.     Elgeti, D., Jekle, M., Becker, T.: Techno- and biofunctional impact of quinoa milling fractions and α-amylase treatment on gluten-free bread. 11th European Young Cereal Scientists and Technologists Workshop, Spain, Barcelona, 2012-05-10.

6. Elgeti, D., Jekle, M., Becker, T.: Beeinflussung der Qualität von glutenfreien Broten mit Pseudocerealien durch Amylase. 1. Frühjahrstagung des WIG, Freising, Germany, 2012-03-29.

7. Föste, M., Jekle, M., Becker, T.: Potential der Fraktionierung von Quinoa und Buchweizen. 1. Frühjahrstagung des WIG, Freising, Germany, 2012-03-29.

8. Föste, M., Jekle, M., Becker, T.: Application of Pseudocereals' different Milling Fractions and their Rheological Influence in Gluten Free Dough. 10th European Young Cereal Scientists and Technologists Workshop, Helsinki, Finland, 2011-05-25.

9. Houben, A., Jekle, M., Becker, T.: Rheological changes in pseudocereals. 9th Young European Cereal Scientists and Technologists Workshop 2nd Announcement BUTE Buliding, Budapest, Hungary, 2010-04-19.

10. Houben, A., Becker, T.: Fermentation of Pseudocereals as a new way of enhancing bread quality. Sourdough Symposium, Freising, 2009-10-17.

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Der Knetprozess - Strukturkinetik von weizenbasierten Teigen

Der Knetprozess charakterisiert bei der Teigherstellung nicht alleine das Mischen von Zutaten, sondern vielmehr den Eintrag mechanischer Energie in das Mehl-Wasser-System. Dies initiiert bei Weizenteigen die Ausbildung des Glutennetzwerks, dessen viskoelastische Eigenschaft die Fixierung von Gärgasen und somit die Entwicklung voluminöser Gebäcke gewährleistet. Die Charakterisierung der Teigentwicklung erfolgt bisher mittels energieregistrierender Knetsysteme und muss speziell bei großtechnischen Anlagen durch visuelle und haptische Informationen ergänzt werden. Sowohl die Entwicklung direkter, nicht-invasiver Verfahren zur Beurteilung der Strukturkinetik von Teigen, als auch die grundlegende Aufklärung dieser stehen im Fokus aktueller Studien der AG Getreide des Lehrstuhls für Brau- und Getränketechnologie der TU München.

Folgende ausgewählte wissenschaftliche Vorträge und Publikationen wurden unter Einbezug des Forschungsschwerpunktes „Der Knetprozess“ von der AG Getreideverfahrenstechnik und –technologie in den letzten Jahren verfasst:

Projekte:

1. AiF 16747 N. Korrelationsanalysen von Teigeigenschaften und Oberflächenstrukturen mittels optischer Messmethoden (2011-2013).

Reviewed Paper:

1. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Rheological Properties of Wheat Dough upon Varying Mixing Temperature, Cereal Technology (2012), 166-176.

2. Jekle, M., Becker, T.: Effects of acidification, sodium chloride, and moisture levels on wheat dough: I. Modeling of rheological and microstructural properties. Food Biophysics 7 (2012), 190-199 (DOI: 10.1007/s11483-012-9257-0).

3. Jekle, M., Becker, T.: Wheat dough microstructure: The relation between visual structure and mechanical behavior. Critical reviews in food science and nutrition (2012), (DOI: 10.1080/10408398.2012.656476).

4. Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Impact of sodium chloride on wheat flour dough for yeast-leavened products. I. Rheological parameters. Journal of the Science of Food and Agriculture 92 (2012), 585-592.

Mitteilungen:

1. Verheyen, C., Jekle, M., Becker, T.: Influences on dough development. baking+biscuit 3 (2012), 40-43.

Vorträge und Poster:

1. Verheyen C., Strobl M., Klement M., Jekle M., Becker T.: Reduzierende Stoffwechselprodukte von Hefen und deren Einfluss auf die Strukturkinetik von Weizenteigen während des Knetprozesses. 63. Tagung für Getreidechemie, Detmold, Germany, 2012-06-20

2. Jekle, M., Becker, T.: Theoretische Grundlagen des Knetens. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Institut für Getreideforschung, Freising, Germany, 2012-03-28.

3. Verheyen, C., Jekle, M., Becker, T.: Einfluss variierender Energieeinträge auf die Strukturbildung von Weizenteigen. Frühjahrstagung des Weihenstephaner Institut für Getreideforschung, Freising, Germany, 2012-03-28.

4. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Neuartiger Ansatz zur Teigbeurteilung mittels Standardrheometrie. Jahrestreffen der Fachgruppen Lebensmittelverfahrenstechnik, Rheologie und Trocknungstechnik, Processnet, Germany, Hohenheim, 2012-03-21.

5. Jekle, M., Becker, T.: Quantification and modeling of dough microstructure by the use of image analysis. 2011 AACC International Annual Meeting, Palm Springs, USA, 2011-10-18.

6. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Rheological and textural changes in wheat dough in dependence on water content and low mixing temperatures. ICC Cereals & Europe Spring Meeting, Freising, Germany, 2011-04-12.

7. Tietze, S., Jekle, M., Becker, T.: Temperature dependence of wheat dough during processing. 15th World Congress of Food Science and Technology, Cape Town, South Africa, 2010-08-22.

8. Jekle, M., Becker, T.: Zusammenhang zwischen mikroskopischer Struktur und rheologischen Kenndaten in Weizenteigen. 61. Tagung für Getreidechemie, Detmold, Germany, 2010-06-23.

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Der Backprozess

Der Backprozess stellt den letzen Prozessabschnitt der Herstellung von Backwaren dar und finalisiert deren Qualität. Es findet eine weitere Volumenerhöhung, die Ausbildung der Krume sowie eine vielfältige Aromabildung statt. Besonders die Struktur der Teige ändert sich hierbei deutlich: von einem schaumähnlichen Teig hin zu einer schwammartigen Kruem. Diese Änderungen sind vor allem auf die Proteindenaturierung und die Stärkeverkleisterung zurückzuführen. Physikochemische Veränderungen im Mikrobereich (z.B. Stärkekörner) sowie deren Einfluss auf den Makrobereich (z.B. Krumenporung) stellen dabei die Grundlagen vieler Prozessbeurteilungen dar. Neuartige Analysenmethoden wie das Konfokale-Laser-Scanning-Mikroskop helfen dabei Grundlagenverständnis aufzubauen und dies zur Prozess- und Rezepturoptimierung einzusetzen.

Folgende ausgewählte wissenschaftliche Vorträge und Publikationen wurden zum Themenbereich „Der Backprozess“ von der AG Getreideverfahrenstechnik und  –technologie in den letzten Jahren verfasst:

Projekte:

1. AIF 15659 N. Entwicklung eines intelligenten Backofens (IBO) zum optimierten Backen in industriellen Backöfen mittels digitaler Bildauswertung und erfahrungsbasierter Fuzzyregelung (2009-2012).

Reviewed Paper:

1. Jekle, M., Becker, T.: Effects of acidification, sodium chloride, and moisture levels on wheat dough: II. Modeling of bread texture and staling kinetics. Food Biophysics 7 (2012), 200-208 (DOI: 10.1007/s11483-012-9258-z).

2. Beck, M., Jekle, M., Becker, T.: Impact of sodium chloride on wheat flour dough for yeast-leavened products. II. Baking quality parameter and their relationship. Journal of the Science of Food and Agriculture 92 (2012), 299-306.

3. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Quantification in Starch microstructure as a function of baking time. Procedia-Food Science 1 (2011), 145-152, doi:10.1016/j.profoo.2011.09.023.

4.     Schirmer, M., Hussein, W.B., Jekle, M., Hussein, M.A., Becker, T.: Impact of air humidity in industrial heating processes on selected quality attributes of bread rolls. Journal of Food Engineering, 105 (2011), 647-655, doi: 10.1016/j.jfoodeng.2011.03.020.

Mitteilungen:

1. Jekle, M., Becker, T.: Frischhaltung bei Weizenbroten. Backtechnik europe 3 (2012), 62-65.

2. Jekle, M., Becker, T.: Keeping wheat bread loaves fresh. Backtechnik europe 3 (2012), 54-57.

3. Schirmer, M., Jekle, M., Hussein, M.A., Becker, T.: Röschecharakterisierung von Kleingebäcken in Abhängigkeit der Gasfeuchte im Backraum. Cereal technology 04 (2011), 172-184.

4. Schirmer, M.; Jekle, M.; Hussein, M.A.; Becker, T.: IBO – Intelligenter Backofen, Bericht, Der Lebensmittelbrief, 19.Jahrgang, Nov./Dez. (2008), 373-375.

Vorträge und Poster:

1. M. Jekle, T. Becker: Strukturänderung der Protein-Stärke Matrix während des Herstellungsprozesses von Getreideerzeugnissen GDL-Symposium Sicherung der Lebensmittelqualität - kinetische Aspekte, Potsdam, 2013-06-24.

2. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Verkleisterungseigenschaften während des Backprozess, Vereinigung der Backbranche, Frühjahrstagung, Freising, Germany, 2013-03-22.

3. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Physicochemical and morphological characterization of different starches with variable amylose/amylopectin content, AACCI Annual Meeting, Hollywood, Florida, USA, 2012-10-02.

4. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Strukturanalysen von ultraschallgeschnittenen Modellweizenbroten während der Erhitzungsphase, GDL-Kongress Lebensmitteltechnologie 2012, Dresden, 2012-09-27-29.

5. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Quantification in starch microstructure as a function of baking time. iCEF11 International Congress on Engineering and Food, Athen, 2011-05-22.

6. Schirmer, M., Jekle, M., Becker, T.: Makro- und mikrostrukturelle Veränderungen während der thermischen Behandlung von Weizenbrot. Jahrestreffen des Fachausschusses Lebensmittelverfahrenstechnik, Vlaardingen, Niederlande, 2011-03-22.

7. Schirmer, M., Jekle, M., Hussein, M.A., Paquet-Durand, O., Solle, D., Becker, T., Hitzmann, B.: Der intelligente Backofen. 61. Tagung für Bäckereitechnologie, Detmold, 2010-10-27.

8. Schirmer, M.; Jekle, M.; Hussein, W.B.; Hussein, M.A.; Becker, T.: Betrachtung von Strukturbildungsreaktionen bei thermischer Behandlung von Getreideprodukten, Poster, ProcessNet-Jahrestagung 2009, 27. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, Mannheim, 2009-09-08-10.

9. Schirmer, M., Jekle, M., Hussein, M.A., Becker, T.: Krusteneigenschaften in Korrelation zur Gasfeuchte im Backraum, Vortrag, 60. Tagung für Bäckerei-Technologie, Detmold, 2009-11-03-05.

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Feine Backwaren

Als eine wichtige Sparte der Feinen Backwaren sind typische Massensysteme zur Herstellung von Kuchen anzusehen. Da auch bei Feinen Backwaren die Verbraucheranforderungen nach gesundheitsbewussten Produkten steigen, stellen sich neue Anforderungen an die Rezepturbestandteile. Fettsäurenaustausch, Eigelb- und Zuckerreduktion sowie die Veränderung von Getreidemahlerzeugnissen bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Neuproduktkreation. Hierzu zählen beispielsweise Produkte wie das Süßungsmittel „Stevia“, „Polydextrose“ oder eine enzymatische Modifikation, die zusammen mit neuartigen Analysen und sensorischen Untersuchungen interessante Ansatzpunkte bieten. Allerdings stellt dies im Back- und Süßwarenbereich aufgrund höherer Herausforderungen an gleichbleibende sensorische und texturelle Produkteigenschaften besondere Hürden dar. Dennoch müssen vor allem im Bereich der Feine Backwaren - mit Ihrer komplexen Matrix und Zusammensetzung -  bereits bekannte empirisch ermittelte Kenntnisse wissenschaftlich ausgearbeitet werden.

Folgende  ausgewählte wissenschaftliche Vorträge und Publikationen wurden von der AG Getreideverfahrenstechnik und  –technologie in den letzten Jahren zum Themenschwerpunkt „Feine Backwaren“ verfasst:

Reviewed Paper:

1. Schirmer, M., Jekle, M., Arendt, E., Becker, T.: Physicochemical interactions of polydextrose for sucrose replacement in pound cake. Food Research International, 48 (2012), 291–298, doi:10.1016/j.foodres.2012.05.003

Mitteilungen:

1. Schirmer, M., Jekle, M., Arendt, E., Becker, T.: Less calories with stevia and polydextrose. Baking+biscuit 1 (2012), 14-18.

Vorträge und Poster:

1. Schirmer, M., Jekle, M., Arendt, E., Becker, T.: Saccharoseersatz mittels Polydextrose zum Einsatz von Stevia als Zuckeraustauschstoff in Massensystemen, 61. Tagung für Bäckereitechnologie, Detmold, 2011-11-15-17.

2. Döring, C., Jekle, M., Becker, T.: Investigation of the effect of varying shelf life parameter on the pound cake microstructure. ICC Cereals & Europe Spring Meeting, Freising, Germany, 2011-04-12.

3. Schirmer, M., Jekle, M., Arendt, E., Becker, T.: Evaluation of the sugar replacer stevia in confectionary products, 40th Annual UCC Food Research Conference - University College, Cork, 2011-04-01.

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