Entwicklung von glutenfreien Backwaren

M. Bachmann1, Hochschule Wädenswil
P.M. Rudin, M. Kleinert, Bäckereifachschule Richemont Luzern


1. Einleitung

Zoeliakie ist die chronische Darmunverträglichkeit gegenüber bestimmten Proteinen in Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Dinkel, Einkorn, Emmer. Die klinischen Symptome sind dabei äusserst vielseitig und reichen von den klassischen Darmunverträglichkeitssymptomen wie Blähungen, Durchfall, Uebelkeit bis hin zu Hautproblemen, Blässe, Herz- und Brustschmerzen, Depressionen usw.

Zöliakie ist zwar eigentlich als Kinderkrankheit bekannt. Bei Erwachsenen, auch als Sprue benannt, wurde sie oft nicht erkannt, da die grosse Bandbreite von möglichen, teilweise auch atypischen Symptomen die schnelle Diagnose vielfach erschwerte: Eine Mangelerscheinung wie beispielsweise Eisenmangel wurde klassisch medizinisch behandelt, war aber vielleicht eine Sekundärerscheinung der Darmunverträglichkeit. Für vorhandene psychische Probleme, die psychiatrisch angegangen wurden, war möglicherweise auch die Darmunverträglichkeit verantwortlich.

Bleibt eine Behandlung aus, so können schwerwiegende Folgekrankheiten, wie Krebs usw. eintreten.

Verantwortlich für die Unverträglichkeit sind Veränderungen der Dünndarmschleimhaut, deren Zotten ganz verkümmern können und die deshalb lebenswichtige Stoffe nicht mehr resorbieren können. Bei der bisherigen Diagnostik konnte durch Dünndarmbiopsie nachgewiesen werden, daß die Dünndarmschleimhaut bei unbehandelter Zoeliakie in charakteristischer Weise verändert ist. Unter dem Mikroskop konnte eine Zottenatrophie festgestellt werden. Heutzutage ist eine einfachere Diagnostik mittels Antikörper-Reaktion bekannt. Diese Verbesserung trug auch zu einem rasanten Anstieg der Inzidenz der Fälle bei. Vor einigen Jahren war noch jeder Tausendste betroffen, heute beinahe jeder Hundertste. Es wird vermutet, dass die bekannten Zahlen nur die Spitze des Eisbergs sind: Zoeliakie entwickelt sich zu einer der häufigsten Darmkrankheiten überhaupt.

Zoeliakie ist zwar keine Erbkrankheit im engeren Sinne, tritt aber doch familiär gehäuft auf. Bei eineiigen Zwillingen liegt die Übereinstimmung bei 70 Prozent. Ein Zusammenhang mit Genen von Eiweissen, welche für die Immunantwort wichtig sind, konnte bereits aufgezeigt werden. Bezüglich der Verbindung mit weiteren genetischen Merkmalen läuft momentan eine europaweite Untersuchung mit vielen hundert Versuchspersonen, an der die Schweiz auch mitbeteiligt ist: Für die von England aus organisierte Untersuchung wurden Familien mit zwei betroffenen Kindern und einem Elternteil gesucht, im Idealfall mit weiteren Mitgliedern derselben Familie, die nicht betroffen sind, so dass ein Genvergleich möglich ist.

Vortrag gehalten an der FI in Paris am 16. September 1999 und am IGV-Kongress vom 21. September 1999 in Bergholz-Rehbrücke.

2 Die glutenfreie Ernährung

Bis heute ist nur eine mögliche Behandlung bekannt: Bei strikter Einhaltung der glutenfreien Diät erholt sich die Darmschleimhaut innerhalb einiger Wochen bis Monaten, so dass die betroffenen Personen in der Regel ohne gesundheitliche Beeinträchtigungen weiterleben können. Die glutenfreie Diät muss nach bisherigen Erkenntnissen allerdings lebenslang eingehalten werden. Nur in ganz seltenen Fällen sind nach kontrollierter Glutenbelastung Rückfälle eingetreten.

Die Zeit bis zur völligen Beschwerdefreiheit kann jedoch sehr unterschiedlich sein, abhängig u.a. vom Schädigungsgrad des Darms, Alter des Patienten und anfänglichen (versteckten) Diätfehlern.

2.1 Die glutenfreie Ernährung

Erlaubte Lebensmittel: Verbotene Lebensmittel:
Mais, Reis, Hirse, Buchweizen, Kastanienmehl, Soja, Sesam, Kartoffeln, Milch, Eier, Fleisch, Fisch, Obst, Gemüse, Fette/Öle, Tee/Säfte usw. Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Dinkel, Grünkern und die daraus Hergestellten Produkte, wie z.B..Nudeln, Brot/Gebäck/Kuchen, Paniermehl, Grieß/Vollkornbrei, Puddingpulver und Fertiggerichte, die oft Mehl oder Stärke als Bindemittel enthalten, Malzgetränke/Malzbonbons/Malzkaffee, Bier usw.

Trotzdem stellen sich für Personen, die von der Darmunverträglichkeit betroffen sind, tagtäglich Probleme. Aus den Informationen der Interessensgemeinschaft für Zoeliakie ist zu entnehmen:

Ein konsequentes Befolgen der Diät ist aufwendig und auch teuer. Die Produkte sind im Reformhaus erhältlich, genügen aber vielfach den Erwartungen der Betroffenen nicht: Die Brote zeigen vielfach eine kuchenähnliche Textur und sind mit Spezialmehlen, teilweise mit starkem Eigengeschmack hergestellt. Blätterteigprodukte sind nur sehr schwierig erhältlich.

3 Entwicklungsprojekt Brot

Die Abteilung Lebensmitteltechnologie der Hochschule Wädenswil (Fachhochschule Zürich) und die Bäckereifachschule Richemont in Luzern haben vor drei Jahren ein Projekt gestartet mit dem Ziel die Qualität von glutenfreien Broten und Backwaren zu verbessern.

Als Projektziele wurden festgelegt:

Eine zu Beginn durchgeführte Marktuntersuchung zeigte, dass die erhältlichen Brote eine kuchenähnliche Struktur aufweisen. Die bei normalen Broten typischen Krumen- und Krustenstruktur, sind bei den glutenfreien Marktprodukten nicht mehr oder nur noch schwach vorhanden, was den Konsum von Brot durch die Zoeliakiekranken stark beeinträchtigt.

In einem ersten Teil wurden mögliche Wege einer Rezepturverbesserung bei Brot aufgezeigt. Ausgehend von einer bestehenden glutenfreien Trockenmischung, die in der Schweiz auf dem Markt erhältlich ist und von Zoeliakiepatienten auch gekauft wird, wurden technologische Parameter (verschiedene Stückgarzeiten, unterschiedliche Knetzeiten) optimiert. Zusätzlich wurden Variationen bei der Rohstoffzusammensetzung (verschiedene Bindemittel wie Rüben-, Apfelballaststoffe, verschiedene natürliche Stärken und weitere Zutaten verwendet, die geruchlich und geschmacklich zu aromatischen, frischen Produkten) ausgetestet.
Figur 1: Gesamtuebersicht der entwickelten glutenfreien Brote

Die hergestellten Produkte wurden im Vergleich mit auf dem Markt erhältlichen Brote einem Sensorikpanel vorgelegt. Dieses wurde durch die Schweizerische Interessensgemeinschaft für Zoeliakie rekrutiert: Es handelte sich um Zoelieakiepatienten, die grosses Interesse an den Entwicklungen des Projektes entgegenbrachten.

Aus der Figur 2 sind die Durchschnittswerte von zwei entwickelten Rezepturen im Vergleich zu einem Marktprodukt, als Stellvertreter der insgesamt drei getesteten Marktprodukten, ersichtlich.
Figur 2: Krustenfarbe-Knusprigkeit-Krustengeschmack-Porung - Biss - Krumengeschmack &endash; Gesamturteil von zwei entwickelten Rezepturen im Vergleich mit einem Marktprodukt.


Die sensorischen Merkmale der Produkte konnten mit einer 5 Punkte Skala bewertet werden, wobei die Note 1 für zu hell Krustenbfarbe&endash; zu wenig knusprig &endash; zu faden Krustengeschmack&endash; zu feine Porung &endash; zu elastischen Biss und zu schwachen Krumengeschmack bedeutete. Mit der Note 5 wurden Produkte bewertet, die zu dunkel &endash; zu ausgeprägte Knusprigkeit &endash; zu intensiven Krustengeschmack &endash; zu grobe Porung zu krümeliger Biss, zu intensiver Geschmack aufwiesen. Das zu erreichende Optimum der einzelnen Parameter lag in der Mitte bei 3. Das Gesamturteil konnte auf einer Skala mit 9 Punkten (ausserordentlich schlecht bis ausserordentlich gut) bewertet werden. Die Durchschnittsnote 6, welche durch die beiden entwickelten Rezepturen erreicht wurde, bedeutete ziemlich gut. Das Marktprodukt wurde im Gesamturteil als schlecht beurteilt.

Geruch und Geschmack der Brote, sowie die texturellen Eigenschaften konnten im Vergleich zu den Marktprodukten verbessert werden. Die Erkenntnisse aus der Degustation, sowie die Wünsche der Direktbetroffenen wurden in der Weiterführung aufgenommen.

Der ernährungsphysiologische Wert der entwickelten Rezepturen lag für Vitamin B1, B2, B6 und Pantothensäure unter den für Normalbrot geltenden Werten.

Die Rezepturen wurden anschliessend vom ernährungsphysiologischen Standpunkt verbessert, indem insbesondere bezüglich Mineralstoff- und Vitaminkonzentration auf mindestens eine Gleichwertigkeit zu normalem Brot geachtet wurde. Dies konnte mittels Amaranth, Hirse, Vollreis, Sesam, sowie thermisch inaktivierter Hefen erreicht werden.

Die Teiglinge wurden, im Hinblick auf die mögliche Marktgängigkeit, mit den in der Praxis eingesetzten Parametern der Gärverzögerung (24 Stunden) und Gärunterbrechung (48 Stunden) behandelt. Nach dem Aufbacken wurden die Brote wiederum sensorisch getestet, wobei kein Unterscheid im Vergleich zu den frisch hergestellten Broten festgestellt werden konnte.
Figur 3: Querschnitt durch ein ernährungsphysiologisch verbessertes glutenfreies Brot.

4 Entwicklungsprojekt Blätterteig

In einem zweiten Projekt wurde im Bereich der Konditoreiprodukte, am Beispiel Blätterteig, eine Erweiterung der Palette für Zölieakiepatienten entwickelt. Die Schwierigkeit lag darin, die Kleberproteine, welche bei der Herstellung von Blätterteig für eine optimale Dehnbarkeit, sowie für das Gashaltevermögen verantwortlich sind, zu ersetzen.

Die Ziele dieses Projektes waren:

Bei der Beurteilung der Resultate hat es sich äusserst schwierig erwiesen, die Gebäcke auf ihr Knusprigkeit und ihre Blättrigkeit zu untersuchen. Eine für diesen Bereich der Analytik oder Sensorik wirklich gute und reproduzierbare Methode zu entwickeln, ist Gegenstand von noch laufenden Untersuchungen. Deshalb wurden die Blätterteige in diesem Projekt mit folgenden einfacheren Methoden beurteilt:

Mit den Erkenntnissen aus verschiedenen Rezepturen in denen jeweils nur eine Rohstoffkomponente (Proteinquelle, Hydrokolloid) eingesetzt wurde, wurden Varianten entwickelt, welche in Bezug auf die Höhe und auf die Sensorik am besten abschnitt und die gestellten Anforderungen erfüllte. Die Anforderungen des sensorischen Tests können wie folgt zusammengefasst werden:
Anforderung
erfüllt oder nicht erfüllt
Gut aufgelockert
Splittrig &endash; rösch
Aromatischer Geschmack
erfüllt
Rösche: erfüllt; Splitrigkeit: noch nicht ganz erfüllt
erfüllt

Figur 4: Entwickelte Blätterteige

Diese Blätterteigrezeptur erlaubt es den Zoeliakiepatienten die Palette mit Fruchtkuchen, Crèmeschnitten, Apérogebäcke, sowie Croissants zu ergänzen.

Eine Rezeptur mit anderer Rohstoffzusammensetzung, welche eine schwächere Erhöhung zeigte, könnte als Grundlage für ballaststoffreiche Biskuitgebäcke im Konditoreibereich eingesetzt werden.

Es zeigte sich aber, dass die Verarbeitung von glutenfreiem Blätterteig, wegen den klebrigen Eigenschaften schwierig ist. Aus diesem Grund wird eine Blätterteigart entwickelt, wo der fertige Blätterteig den Konsumenten abgegeben werden kann.

5 Ausblick

Nachdem die verschiedenen Rezepturen unter gewerblichen Verhältnissen hergestellt werden konnten, wird im Moment der Schritt im Hinblick auf eine industrielle Produktion optimiert. Zusammen mit Industriepartnern, welche bereits Erfahrung auf dem Gebiet der Herstellung von glutenfreien Backwaren und Backmischungen aufweisen, werden die technologischen Parameter angepasst, sowie auch die möglichen logistischen Massnahmen &endash; Backmischung, Teiglinge in tiefgekühlter Form oder fertig gebackene Produkte usw. - abgeklärt. Das wichtigste Ziel bleibt nach wie vor, dass die im Projekt entwickelten Brote und Blätterteige möglichst bald auch die Direktbetroffenen erreichen können.

6 Dank

Für die wertvolle Zusammenarbeit sei den folgenden Personen herzlich gedankt:
P. Arnet, U. Bernet, S. Burri, B. Guggenbühl, H.U. Rick, T. Laager, T. Sigrist, Ch. Städeli,

Anschrift des Verfassers:
Dr. M. Bachmann
Hochschule Wädenswil
Abteilung Lebensmitteltechnologie
Postfach 335

CH - 8820 Waedenswil

m.bachmann@hswzfh.ch

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