Ziel der Entwicklung

Arabinoxylane sind Stoffe, die natürlich in Getreidekörnern sowie daraus hergestellten Mehlen vorkommen. Aus der Literatur ist bekannt, dass sie die Funktionalität der Mehle stark beeinflussen. Auf die Eigenschaften von Backwaren können sich Arabinoxylane sowohl positiv als auch negativ auswirken, was zum Teil mit ihrer unterschiedlichen Löslichkeit in Wasser zusammenhängt.
Obwohl diese Effekte bekannt sind, ist es bisher in Mühlen und Bäckereien nicht üblich, Arabinoxylane in den hergestellten bzw. verwendeten Mehle analytisch zu charakterisieren. Es wird allerdings oft beobachtet, dass verschiedene Mehlchargen sich anwendungstechnisch unterschiedlich verhalten. Dies hat diverse nachteilige Auswirkungen auf die Effizienz von Bäckereibetrieben: verhält sich das Mehl anders als erwartet, so muss die Produktion angehalten und über Trials und Error versucht werden, über Anpassungen der Rezeptur und/der der Prozessparameter zu einem akzeptablen Ergebnis zu kommen. Gebäcke mit minderwertiger Qualität müssen entweder entsorgt oder in den Markt gegeben werden, mit dem Risiko, dass Kunden enttäuscht werden und ggf. reklamieren.
Da der Gehalt und die Zusammensetzung der Arabinoxylane in den Mehlen bisher nicht untersucht und daher auch nicht beherrscht wird, liegt die Annahme nahe, dass sie für einen Teil der Schwankungen der Anwendungsqualität der Mehle verantwortlich sind.
Ziel des Projekts war es, eine Grundlage für Dienstleistungen aufzubauen, die das ttz Bremerhaven zukünftig Unternehmen der Getreide verarbeitenden Branche anbieten wird, um die Effekte vom Arabinoxylanen in den Produkten zu beherrschen und optimal zu nutzen.

Vorteile und Lösungen

In der Projektlaufzeit konnten verschiedene Methoden der Extraktion von Arabionoxylanen aus Getreidemehlen entwickelt werden: wässrige, chemische, enzymatische und mechanische. Dabei zeigte die enzymatische Extraktion die höchste Effizienz.
Weiterhin wurde ein umfangreiches Portfolio an Methoden zur analytischen Charakterisierung von Arabinoxylanen am ttz entwickelt und implementiert. Damit kann in Proben die Gesamtmenge am Arabinoxylanen, die wasserlöslichen und wasserunlöslichen Anteile, das Mengenverhältnis von Arabinose und Xylose sowie die Molekulargewichtsverteilung ermittelt werden.
Damit konnten alle im Projektantrag definierten analytischen Zielparameter erreicht werden. Technologisch basieren die Analysemethoden auf enzymatischen Tests, SEC-Hochleistungsflüssig-chromatografie und Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie.
In Bezug auf die funktionellen Eigenschaften wurde eine rheologische Messmethode zur Charakterisierung der Fließeigenschaften von Arabinoxylan-Extrakten implementiert. Damit konnte die unterschiedliche Viskosität verschiedener Extrakte aufgezeigt werden. Bei manchen Extrakten wurden ähnliche Viskositätswerte erreicht wie bei Verdickungsmitteln, die als Zusatzstoffe deklariert werden müssen (E464, E466).
Des Weiteren wurde der Einfluss einer Zugabe von Arabinoxylanen in Brotteigen untersucht. Unter bestimmten Bedingungen konnte eine signifikante Verbesserung der Wasserbindung erreicht werden.
Die Projektergebnisse bilden die Grundlage für Beratungs- sowie analytischen und anwendungstechnischen Dienstleistungen für Unternehmen des Getreide verarbeitenden Sektors.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die Dienstleistungen richten sich an vier Gruppen von Unternehmen: Müllerei- und Bäckereibetriebe, Hersteller von Enzymen (insb. Xylanasen) sowie Hersteller von funktionellen Zutaten.
Müllereibetriebe sollen durch die Verwendung der Projektergebnisse in Zukunft Mehle mit optimiertem Gehalt und Zusammensetzung von Arabinoxylanen anbieten können, womit bessere funktionelle Eigenschaften erzielt werden sollen.
Bäckereibetriebe profitieren durch eine zuverlässigere Prozessführung und bessere Backergebnisse. Zeit- und Materialverluste sollen reduziert werden. Bessere Margen und höhere Absatzmengen sollen durch eine bessere Endproduktqualität erreicht werden.
Hersteller von Xylanasen werden bessere Möglichkeiten haben, die Wirksamkeit ihrer Enzyme zu prüfen. Dies soll ein besseres Screening möglicher Enzyme bzw. Enzymmodifikationen ermöglichen, wodurch wirksamere Enzyme am Markt angeboten werden können.
Hersteller von funktionellen Zutaten sollen die Projektergebnisse nutzen, um auf Basis von Getreidekleie natürliche Verdickungsmittel produzieren zu können, die nicht als Zusatzstoffe deklariert werden müssen.
Der Transfer wird hauptsächlich durch direkte Gespräche und das Initiieren mit Kooperationen mit Unternehmen der Zielgruppen erreicht werden.
Das ttz Bremerhaven wird im Rahmen des Transfers eigene Umsätze durch Beratungsdienstleistungen sowie die Durchführung von Analysen und Backversuchen generieren.