Zentralinstitut fiir Ernahrung in Potsdam-Rehbrilcke (Direktor: Prof. Dr..H. HAENEL), Forschungszentrum ftir Molekularbiologie und Medizin,

Akademie der Wissenschaften der DDR, und Zentralforschungsinstitut far die Lebensmittelindustrie Budapest, Ungarische VR

(Direktor: Dr. I. FARKAS)

Der EinfluB von Ackerbohnenproteinisolat auf die funktionellen Eigenschaften von Nudeln

H. SCHMANDKE, G. KARPATI, G. MUSCHIOLIK, R. MAIJNE und 2s. S Z A B ~

Beim Einsatz von Ackerbohnenproteinisolat zur Proteinanreicherung von Nudeln beein- flussen das Weizenmehl-Ackerbohnenproteinisolat-Verhaltnis und der pH-Wert wesentlich die QualitAt. Zur Beurteilung der Eigenschaften proteinangereicherter Nudeln konnten der Trockenmasseverlust und die Wasseraufnahme beim Kochen, der Proteingehalt im Koch- wasser und die sensorische Beurteilung als aussagekraftigste Parameter ermittelt werden. Nudeln mit den besten Eigenschaften konnten durch Extrusion hergestellt werden, wenn der pH-Wert ilber 6.0 und das Ackerbohnenproteinisolat-Weizenmehl-Verhatnis 15/25 be- trug.

E inleilung

Zur Proteinanreicherung von Teigwaren werden die verschiedensten Proteinrohstoffe verwendet. Neben der Anreicherung mit Sojamehl [I, 2. 4, 151 und Sojabohnenprotein [6, 16, 171 wird die Ver- wendung von Gluten [3, 4. 12, 201, Fischprotein. Eialbumin, Rapssaat-Mehl [4], Molkenprotein [5 ] , Casein, Baumwollsamenprotein, Trockenmagermilch [6], Fischproteinkonzentrat “41, eiwei0- reichen Hydrolysaten und Aminosauren [17]. Milchprotein. Casein, Albumin und Globulin [IS] erwiihnt. Eine Ubersicht Ifber angereicherte Teigwaren und deren Proteingehalt zeigt Tab. I.

Tabel le I Proteingehalt von angereicherten Teigwaren

Produkt Proteingehalt 1 [%I Lit.-Stelle

High-Protein Enriched Macaroni 1 20- 25 Wheat-Soy Macaroni 15.2 Golden Elbow Macaroni 20.5 Italian Spaghetti 16,o Kanstliche Makkaroni mit StArke 38.0 Kihstliche Makkaroni ohne Starke 57JO

Insbesondere filr die Schulspeisung hat die Produktion proteinangereicherter Teigwaren in den USA Bedeutung erlangt [I]. Ein weiterer Gesichtspunkt bei der Proteinanreicherung kann auch die Herstellung glutenfreier Teigwaren sein. Die Proteinanreicherung der Teigwaren erfolgt jedoch nicht problemlos. So filhrt die Einarbeitung von Sojaprotein in Form von Mehl, Konzentrat oder Isolat zur verstarkten Braunung von Spaghetti [r6]. Ferner sinkt die Wasserbindung, wahrend die Kochfestigkeit verbessert wird. Weiterhin wurde ein hBherer Kochverlust bei Makkaroni fest-

61 Die Nabrung, ?a. Jhg., Heft 10

908 SCHMANDKE/~<6RPATl/h~USCHIOLIK/hfAUNE/sZAB6

Ackcrbohnenproteinisolat ‘5 Weirenmehl 25 pH-Gemisch 485

gestellt, wcnn das Weizenmehl mit Casein, Sojabohncnprotein, Baumwollsarncnprotein oder Trocken- niagermilch angcreichert wurde “51. Zur Untersuchung des Einflusscs der verschiedenen F’roteili- rohstoffc auf dic Eigenschaften von Nudeln oder Spaghetti wurden der Kochverlust [3, 6-8 , 10, 211.

die Kochfestigkeit [3. 6, 7, 9 - ~ 3 ] , das Kochgewicht [ O , 71, die Biegefestigkeit und die Zugfestigkeit ndch den1 Kochen und die Farbveranderurlg [3, 71 bcstimmt. For die Proteinanreicherung von Teig- waren sollten die Rohstoffe wein oder schwach gelblich sein [19].

Nach TOLSTOGUSOW [6] werden dic Qualitatsverschlechterungcn bei proteinangereicherten Tcig- waren auf die Storung der Ausbildung dcs Klebergerlistes zurtlckgeflihrt. Bei der Untersuchung dcr Verarbeitungseignung von Ackcrbohncnproteinisolat stand ein Isolat zur Verfiigung. das hin- sjchtlich Geschrnack, Farbe und therniischcr Verfestigung auch ftlr die Anreicherung von Nudeln gccignct zu scin schien. W i n hierzu cinc Aussage treffen zu konnen, konzentrieren sich die iiach- folgcndcn IJntersuchungen insbesondere aiif dic Erfassung der entsprechenden physikalischeii und chernischen Parameter.

25 1 [Yo!

30 I [%I 6 3 I -

Material und Methodik

Rohstufje und Extrusion

Ackerbohnenproteinisolat (alkalisch cxtrahiert, isoelektrisch gefallt, sprtlhgetrocknet, I’rotcin- gchalt 80%) wurde gemaD Faktorenplan (Tab. 2 ) mit Weizenmehl Typ 405 und Wassei angeriihrt. Der EinfluO des pH-Wertes au[ die Eigenschaften dcr Extrusionsprodukte wurde untersuclit, indcm 2 g NaOH pro IOO g Ackerbohnenproteinisolat dcm wil3rigen Weizenmehl-Ackerbohnenprotein- Gcrnisch zugesetzt wurden (pH 6.3).

T a b e l l e 2

Variablen und Stufen fiir den Faktorenplan zur Ermittlung des Einflusses von Ackerbohnenproteinisolat auf die Eigenschaften von

Nudeln

I Stufen Variable 1 Dimension

Konstante: ,z”/u NaCl

Die Weizenmchl-Ackerbohnenprotein-Gemischc? wurden mit dcm Brabender-Laborextruder 20 DN untcr Verwendung einer 5 mm Runddiise zu Nudcln cxtrudiert (Stufe 1 = Go “ C , Stufe 2

= 90 ‘C. Stufe 3 = IIO ‘ C ; 120 U/min; Schnecke I : 3). Nach der Extrusion wuiden die Proben an dcr Luft getrocknet.

Untersuchungsntethoden

Zur Untersuchung dcr Eigenschaften dcr getrockneten Nudeln wurden 10 g Probe (4 cm Lange) in IOO ml I O/biger NaCI-Lasung 20 rnin gekocht und anschlicDend nlit kaltem Wasser abgeschreckt. Dabci wurden die in Tab. 3 aufgeflihfteii Parameter bestimmt. Die Auswertung des pdktorenplanes crfolgte mit der BESk-6 [ r r ] .

Proleingehalt der Kochfli issigkeit [mg Nlml]

Der Stickstoffgehalt der Kochflhsigkeit wurde vor (yl) und nach dem Zentrifugieren (Tisch- zentrifuge T 24, 15000 U/min, 15 rnin, 35 ml Zcntrifugenrohrchen) bestimrnt (y2 ) .

Ackerbohnenproteinisolat 909

T a b e l l e 3 Parameter zur Bestimmung der Eigenschaften proteinangereicherter Nudeln

(Vergleich mit Eier-Spaghetti) _____

Vergleichs- I I Spaghetti I Parameter I werte ftir Dimension

I I

y1 Proteingehalt Kochfltissigkeit yz Proteingehalt Kochfltissigkeit (zentrifugiert) y3 Wasseraufnahme

y, Trockenmasseverlust beim Kochen ya Bruchfestigkeit ys Scherfestigkeit Spaltmethode y, Scherfestigkeit PreDmethode ys sensorische Beurteilung der Konsistenz

1 0.254 I 0,137 21.00

0 .30 3.44 2.35 0.827 6,o

* Eier-Spaghetti aus Hartweizendunst 1%’ 550 (TGL 25707) VEB MBwe Teigwarenfabrik, Waren, DDR

Wasseratrfnahme [g/Io g Probe]

10 g trockene Probe wurden nach dem Kochcn (vor dein Abschrecken) gewogen ( y3 ) ,

Trockenmasseverlust [%I wahrend der Kochbehandlung

Zur Bestimmung des Trockenmasseverlustes wurde die KochlGsung in roo-ml-Zentrifugenrohrchen tiberfiihrt und 10 min bei 6000 U/min zentrifugiert (Tischzentrifuge T 23). Nach Entfernung des uberstandes wurde der Rodensatz im Zentrifugenrohrchen bei 105 OC 3 h getrocknet (y,).

Festigkeit der getrockneten Probe

10 Nudeln wurden zur Messung der Bruchfestigkeit nebeneinander gelegt und nach TOLSTOGUSOW [6] unter Verwendung des Biegelast-Priifgerates BPG 50 [22] rnit einem Vorschub von 6,6 cm/min untersucht (y&.

Festigkeit der gekochten Probe

Zur Messung der Konsistenz bzw. der Scherfestigkeit nach der Spaltmethode [ Z Z , 231 wurden 2 g gekochtc Probe in die Prtifzelle tiberfiihrt (ys) . Zusatzlich wurden 8 gekochte Nudeln nebenein- ander in eine Halterung gelegt und mit einem Stempel (2.26 cm2- Prtifflache) zerdrtickt (y,).

Zur sensorischen Beurteilung der gekochtcn Proben erfolgte die Bewertung nach der Skala von TOLSTOGUSOW [6] : I - 2 weich, 3 - 4 schwach neich, 5 - 6 optimal, 7 - 8 schwach hart , 9- 10 zu hart (US).

Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse der Untersuchungen werden in den Abb. I -7 dargestellt und die Korrelationskoeffizienten der Geradengleichungen in Tab. 4 verglichen.

Aus den graphischen Darstellungen kann abgeleitet werden, daB der Proteinver- lust der Nudeln beim Kochen mit der Erhohung des Weizenmehlgehaltes und mit dem pH-Anstieg zunimmt. Wird das Kochwasser zentrifugiert, verbessert sich der Korre- lationskoeffizient und das Ergebnis wird dahingehend verandert, da13 auch bei er- hohtem Anteil an Ackerbohnenproteinisolat der Proteinverlust steigt (Abb. I und 2). 6 1 .

910

148~

. ZT5-

263-

582-

I 53.5-

488- Abb. I. EinfluD von Ackerbohnenprotein- isolat (I). Weizenmehl ( 2 ) und pH-Wert

T a b e l l e 4 Korrelationskoeffizienten for die berechneten Geraden der

Parameter y, bis ys I

20.

Parameter Korrelations- parameter Korrelations- koeffizienten koeffizienten I

0-

Y1 Y t Ya Y4

z19R $15

347- b55. Abb. 2. EinfluD von Ackerbohnenprotein-

isolat ( I ) , Weizenmehl (2) und pH-Wert 263 -

0.47 0.71 0,96 0 , 8 2

2 3

Abb. 3. EinfluB von Ackerbohnenprotein- isolat (I) , Weizenmehl (2) und pH-Wert (3) auf die Wasseraufnahme beim Kochen

von Nudeln

Ackerbohnenproteinisolat

240 2D-

911

$82 -

$35- 2

1 3

Abb. 4. EinfluD von Ackerbohnenprotein- isolat ( I ) , Weizenmehl(2) und pH-Wert (3) auf den Trockenrnasseverlust beim Kochen

von Nudeln

Abb. 5 . Einflull von Ackerbohnenprotein- I l l isolat ( I ) , Weitenmehl ( 2 ) und pH-Wert (3) auf die Scherfestigkeit (Spaltmethode)

, - gekochtcr Nudeln 9,, 6928 l4361 IiW b a 6 11699 fkpoll‘

I26 1 4 1% lB4 Z?P/kp/crnl/ f

SArhhgM (&fhzth&)

Abb. 7. Einflull von Ackerbohnenprotein- isolat (I), Weizenmehl (2) und pH-Wert (3) auf die Kaufestigkeit (sensorische Be-

urteilung) gekochter Nudeln

912 SCHMANDKE/K(ARPATI/MUSCHIOLIK/MAUN E/SZAB6

Die Wasseraufnahme einer Spaghetti-Vergleichsprobe (21.0 g/zo g Probe) ist bei Verringerung des Weizenmehl- und Ackerbohnenproteinisolatgehalt nicht vollig zu erreichen (Abb. 3). Gegeniiber der Spaghetti-Vergleichsprobe ist der Trockenmasse- verlust der proteinangereicherten Nudeln sehr hoch (Abb. 4), Dafur scheint jedoch auch die Herstellungstechnologie verantwortlich zu sein (Temperatur- und Druck- fuhrung beim Extrudieren). Eine Untersuchung dieser KenngriiBe bei der Produkt- herstellung mit Hilfe eines Nudelextruders durfte sicherlich vorzuziehen sein. Aus den Werten fur die Bruclifestigkeit konnten keine Geraden berechnet werden ( r = 0). Die Koclifestigkeit, gemessen nach der Spaltmethode (Abb. 5 ) und nach der PreBmethode (Abb. 6) ist bei proteinangereicherten Nudeln gegenuber der Vergleichsprobe niedriger. Als optimaler Bereich fur die Herstellung proteinangereicherter Nudeln wurde ein Gehalt von 27,5% Weizenmehl im Nudelteig ermittelt. Fur die Messungen nach der Spaltniethode (Abb. 5 ) wurde ein Korrelationskoeffizient ermittelt, der keine ein- deutigen Interpretationen zulaBt ( r = 0,24). Aus den Ergebnissen, die durch Zer- drucken der gekochten Nudeln ermittelt wurden (y , ) , kann abgeleitet werden, da5 die Verringerung des Ackerbohnenproteinisolatgehaltes und die Senkung des pH-Wertes zur Erhohung der Kochfestigkeit fuhren (Abb. 6). Nudeln mit einem relativ niedrigen pH-Wert sind allerdings aus sensorischen Griinden abzulehnen. Das Ergebnis der sensorischen Untersuchdng beriicksichtigt diese Feststellung, da die sauerlichen Pro- ben trotz IiBherer Festigkeit im Gesamteindruck texturmaBig nicht zufriedenstellend waren (kein glattes Gefiige) (Abb. 7). Vergleicht man die Korrelationskoeffizienten (Tab. 4), so kann festgestellt werden, daB die Werte fur die Wasseraufnahme, den Trockenmasseverlust, die sensorische Beurteilung und den Proteingehalt in der zentrifugierten Kochlijsung die eindeutigste Interpretation zulieBen und zu den aus- sagekraftigsten Parametern gehoren. Aus den vorliegenden orientierenden Ergeb- nissen kann abgeleitet werden, dal3 die Anreicherung von Nudeln mit Ackerbohnen- proteinisolat moglich ist. Dabei ist der in Abb. 7 dargestellte EinfluB auf die Koch- festigkeit (Senkung des Weizenmehl- und Ackerbohnenproteinisolatgehaltes, Er- hohung des pH-Wertes) als Ausgangspunkt fur weitere Untersuchungen zu nelimen. Hinsichtlich Textur und Geschmack waren in der Versuchsserie Nudeln mit 15% Ackerbohnenproteinisolat und 25% Weizenmehl im Teig (pH 6,3) zufriedenstellend. Diese Nudeln enthielten 34,2% Protein in TS gegenuber 13,6% Protein in der Spa- ghetti-Vergleichsprobe.

For die gewissenhafte technische Mitarbeit danken wir Frau K. ACKERMANN, Frau L. KRAUT. Frau A. O R S Z ~ G , Frau GY. BAKI und H e m I. REMECZKI

S u m m a r y

H. S c H M A K n K E , G. KARPATI, G. MUSCHIOLIK, R. MAUNE and Zs. SZABB: Influence of field bean piotein isolate on the functional properties of noodles

Enriching noodles with field bean isolate thc proportion of wheat flour to field bean protein isolate and thc pH value influence the quality nf the noodles to an essential dcgrce. Thc lost of dry matter, the water sorption during cooking. t he protcin content i n thc cooking water and the assessment of scnsory quality wcre found to be the main parameters for cstimating the propcrties of protcin enriched noodles. Noodles with good properties could be cstruded at pH value ahout 6.0 the proportion of field bean protein isolate t o whcat flour being 15/25 .

913 Ackerbohnenproteinisolat

P e a l o ~ e

X. I I I M a H n K e , r. K a p n a T n , r. M y I I I n O n u K , P. M a y H e n mfC. Ca6o: Bnamue 6eJ IHOBbIX H3OJIHTOB H 3 p y C C K O r 0 606a H a @ y H K U U O H a J l b H b I e CBOBCTBa J I a I I l I l H H B e p - MAUleJIM

M C ~ O J I ~ ~ O B ~ I ~ I . ~ ~ 6 e n i r o B b t x H~OJIRTOB pyccwro 606a UJIR 0 6 0 r a q e ~ n ~ nanuw M sep- MHIIIeJIH 6 e n t i o ~ C O n p R H t e € I O C BJIMHHHeM H a K a q e C T B O COOTHOIUeHHE I I I I I eHMqHOf i MYKH M 6 e J I K O B O r O M 3 0 J I R T a P y C C K O r O 606a II T d K H t e BeJIW’IHHbl .pH. )&lH OUeHKM CBOfiCTB 0 6 0 r a m e H H b I X 6enlra~i l B e p M n m e m n nanmi I I O ~ X O ~ R U I H M M ~ O K ~ ~ ~ T ~ J I H M M O K ~ ~ ~ J I H C ~ n o T e p R cyxoro B e u e c T B a ii B o n o n o r n o u e H i i e i i p ~ K n n m e H m , c o A e p m a H s e 6entia B

nonyswm n y T e M ~ K C T P Y ~ W U , Korna B e n n w H a pH o~a3a~1acb B m u e 6,0 H C o o T H o m e m e KHIIWKeHHOfI B o n e M C e H 3 O p H a H O U e H K a . B e p M M W e J I b 1% JlaIIlIla C JIJTUIHMH CBO#CTBaMH

~ ~ J I K O B O ~ O k i30J l I ITa p y C C K O r 0 606a M IIIIIeHM’lHOB MYKA COCTBBJIHJIO 15/25.

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Prof. Dr. H. SCHMANDKE, Dr. G. MUSCH~OLIK und Dr. K. MAUNE, Zentralinstitut for Ernarungder AdW der DDR, Potsdam-Rehbriicke, DDR-1505 Bergholz-Rehbrllcke, Arthur-Scheunert-Allee I 1411 16: Dr. G. KARPATI und Dr. Zs. SZAB6 Zentralforschungsinstitut fur die Lebensmittelindustrie, H-1022 Budapest, Herman Otto u t . 15

Eingegangen 7. 4. 1978