Geruchsaktive Verbindungen in Malzextrakten für die Backindustrie – Identifizierung, Quellen und Einfluss auf das Brotaroma

Malze und Malzextrakte haben in den letzten Jahren als qualitätsverbessernde Zutaten in der Backindustrie immer mehr an Bedeutung gewonnen. Flüssige Malzextrakte (Liquid Malt Extracts, LMEs) werden als natürliche Zutat zur Verbesserung der Enzymaktivität, der Farbe und des Aromas von Backwaren verwendet. Die vorliegende Arbeit befasste sich mit einem hellem und einem dunklem LME und deren Verwendung bei der Brotherstellung.

Das Aroma von hellem und dunklem LME zeigte neben einer starken malzigen Aromanote auch ausgeprägte honigartige, karamellartige, suppenwürzeartige, röstige und rauchige Noten, deren Intensität stark von der Malzextraktsorte abhing. Um den molekularen Hintergrund der Aromaunterschiede zu klären, wurden die flüchtigen Bestandteile aus beiden LMEs durch Lösungsmittelextraktion und Solvent-Assisted Flavor Evaporation (SAFE) isoliert und einer Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA) unterzogen. Um die Ergebnisse des Screenings zu objektivieren, wurden wichtige Geruchstoffe mit Hilfe der Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) und mit isotopensubstituierten Geruchsstoffen als interne Standards quantifiziert. Odor Activity Values (OAVs) wurden berechnet, um den Beitrag der einzelnen Verbindungen zum Gesamtaroma zu bewerten. Wichtige Geruchstoffe im hellem LME waren 3-(Methylsulfanyl)propanal, (E)-β-Damascenon und 4-Ethenyl-2-methoxyphenol. Im dunklem LME wurden für Sotolon, 3-(Methylsulfanyl)propanal, (E)-β-Damascenon, Essigsäure und Maltol hohe OAVs berechnet. Die ausgeprägte honigartige Note im Profil des hellen LME spiegelte sich im hohen OAV von Phenylacetaldehyd wider. Sotolon, Maltol und 2-Methoxyphenol, die bekanntermaßen durch thermische Reaktionen gebildet werden, wiesen im dunklen LME höhere OAVs auf, was mit den intensiven suppenwürzeartigen, karamellartigen und rauchigen Noten korrespondierte. Um die Aromaveränderungen während der Verarbeitung von Malz zu Extrakt zu untersuchen, wurden die geruchsaktiven Verbindungen zusätzlich im Pilsner Malz quantifiziert, das als Ausgangsmaterial für beide LMEs diente. Ein Vergleich der Konzentrationen im Malz und in den LMEs ergab sieben Verbindungen, die hauptsächlich bei der Malzextraktherstellung entstehen. Im hellen LME wurden (E)-β-Damascenon und 4-Ethenyl-2-methoxyphenol und im dunklen LME Maltol, Sotolon, (E)-β-Damascenon und 2 -Methoxyphenol als wichtige prozessinduzierte Geruchsstoffe identifiziert.

Um die Auswirkungen des LME-Zusatzes auf das Brotaroma zu untersuchen, wurden die flüchtigen Verbindungen von Brotkruste und Brotkrume, die ohne und mit Zusatz von dunklem LME hergestellt worden waren, einer AEDA unterzogen. Die Ergebnisse zeigten nur geringe Unterschiede zwischen den beiden Krusten, aber etwas größere Unterschiede zwischen den beiden Krumen. In der mit Zusatz von dunklem LME hergestellten Krume wurden höhere FD-Faktoren für Maltol und Sotolon ermittelt. Quantifizierungen und OAV-Berechnungen, die für das Referenzbrot und die mit hellem und dunklem LME hergestellten Brote durchgeführt wurden, ergaben in allen Krusten den höchsten OAV für das röstig, popcornartig riechende 2-Acteyl-1-pyrrolin. Für die meisten Verbindungen der Brotkruste wurden nur geringfügig höhere Konzentrationen nach Zugabe von LME zur Brotrezeptur festgestellt. Deutlich höhere OAVs wurden jedoch für 3-(Methylsulfanyl)propanal, 4-Hydroxy-2,5-dimethylfuran-3(2H)-on (HDMF) und Phenylacetaldehyd in der Kruste des mit hellem LME hergestellten Brotes und für Sotolon in der Kruste des mit dunklem LME hergestellten Brotes ermittelt. Größere Unterschiede in den OAVs zeigten sich zwischen den Krumen der Brote. Für Phenylacetaldehyd, Phenylessigsäure und 3-(Methylsulfanyl)propanal wurden leicht höhere OAVs in der Krume des mit hellem LME hergestellten Brotes festgestellt. Deutlich höhere OAVs wurden jedoch in der Krume des Brotes mit Zusatz von dunklem LME für die Maillard-Reaktionsprodukte Sotolon, Maltol und HDMF gefunden.

Um die Auswirkungen des LME-Zusatzes auf das Brotaroma besser zu verstehen, wurden die Konzentrationen in den Broten mit den mit den LMEs zugesetzten Mengen verglichen. Die Unterschiede zwischen dem Referenzbrot und dem mit hellem LME hergestellten Brot ließen sich hauptsächlich durch die Bildung von geruchsaktiven Verbindungen aus Vorläufern während der Brotherstellung erklären. Die Auswirkungen auf das Brotaroma waren jedoch gering. Im Gegensatz dazu führte die Zugabe von dunklem LME zum Teig zu einer signifikanten Beeinflussung des Brotaromas, wobei die Auswirkung auf das Aroma der Krume größer war als die auf das Aroma der Kruste. Der Konzentrationsanstieg von Sotolon in Brotkruste und - krume und von Maltol in der Brotkrume war in erster Linie durch einen direkten Transfer der Verbindungen aus dem dunklen LME in das Brot erklärbar. Im Gegensatz dazu musste die zusätzliche Menge an HDMF in der Krume des Brotes, das mit dunklem LME hergestellt wurde, während der Brotherstellung aus Vorläufern im LME neu gebildet worden sein. Zusammenfassend zeigten die Ergebnisse, dass der Zusatz von LME zum Teig einen wesentlichen Einfluss auf die molekulare Grundlage des Brotaromas hatte, wobei der Einfluss von dunklem LME größer war als der von hellem LME. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die für diesen Effekt verantwortlichen Verbindungen Sotolon, Maltol und HDMF sind. Um das Aroma der Kruste und Krume des mit dunklen LME hergestellten Brotes zu intensivieren, sollte die Herstellung des dunklen LME auf eine gezielte Bildung von Sotolon, Maltol und HDMF optimiert werden.