Einfluss verschiedener Zusätze auf die Funktionalität, Proteinzusammensetzung und Sekundärstruktur von Gluten

Abstract

Vitalkleber wird hauptsächlich in der Backwarenindustrie zur Verbesserung der Backqualität von Mehlen mit geringem Proteingehalt eingesetzt. In anderen Industriezweigen stellt Vitalkleber auf Grund des geringen Preises ebenfalls eine gefragte Proteinquelle gegenüber teureren tierischen oder pflanzlichen Proteinen dar. In Folge natürlicher Umweltschwankungen des Rohstoffs Weizen und der dadurch herstellerbedingten Anpassung der Prozessparameter der Stärkeextraktion, sind eine Vielzahl unterschiedlicher Qualitäten des Nebenprodukts Vitalkleber mit veränderlicher Glutenproteinzusammensetzung und -funktionalität kommerziell erhältlich. Dieser Umstand schränkt die Nutzung von Vitalkleber für die Produktoptimierung von Backwaren und Endprodukten in anderen Anwendungsbereichen ein. Da die Stärkegewinnung einen in sich geschlossenen, etablierten Prozess darstellt, wäre ein der Glutenisolation nachgeschalteter Schritt zur Modifikation der Vitalklebereigenschaften praktikabel.

Daher wurden die Salze NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂, der Emulgator Polysorbat 20, Ascorbinsäure und die Enzyme Transglutaminase, Lipase, Xylanase und Cellulase in verschiedenen Konzentrationen in ein isoliertes, vollständig ausgebildetes, natives Glutennetzwerk eingearbeitet und die Proben anschließend bei 40 °C und 80 °C getrocknet und unter standardisierten Bedingungen vermahlen. Die im Labormaßstab hergestellten Glutenproben wurden umfassend chemisch-analytisch auf ihre Glutenproteinzusammensetzung und Sekundärstruktur untersucht. Ergänzt wurden diese Analysen durch rheologische Messungen zur Bestimmung funktioneller Eigenschaften.

Die Charakterisierung der Feucht- und Vitalkleberproben zeigte, dass alle Zusätze bis auf Enzyme in der Lage waren, die Gluteneigenschaften in unterschiedlichem Ausmaß zu beeinflussen. Alle Zusätze führten zu einer Änderung der Glutenproteinzusammensetzung und -funktionalität. Die Salze beeinflussten zudem die Anteile der Sekundärstrukturelemente sowie die Konformation der Disulfidbindungen. Die beobachteten Veränderungen ließen auf durch die Zusätze induzierte Änderungen kovalenter und nicht-kovalenter Bindungen schließen. Der Effekt der Salze konnte dabei nicht auf die Anordnung der lonen in der Hofmeisterreihe zurückgeführt werden. Es zeigte sich jedoch ein ähnliches Verhalten monovalenter und divalenter Salze. Der Zusatz von Salzen in einer der Glutenisolation nachgeschalteten Behandlung zeigte Möglichkeiten zum Ausgleich von Temperatureffekten auf die Glutenproteinzusammensetzung und -funktionalität auf. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Mehlqualität die Wirkungsweise der Zusätze maßgeblich mitbestimmt, die Gründe für unterschiedliche Eigenschaften der resultierenden Glutenproben aber vermutlich in anderen Faktoren als allein im Proteingehalt begründet sind. Die Studie zeigte somit das Potential zur posttranslationalen Änderung der Glutenproteinzusammensetzung und -funktionalität durch verschiedene Zusätze auf. Dieses Wissen eröffnet und erweitert neue und bestehende Anwendungsmöglichkeiten für den Einsatz von Vitalkleber in der Lebensmittel- und Non-Food-Industrie.