Enzyme sind biologische Katalysatoren, also Eiweißmoleküle, die bestimmte chemische Reaktionen auslösen und beschleunigen, ohne dabei selbst erschöpft zu werden. Jedes Mehl enthält von Natur aus ein eigenes Enzympaket, das vor allem stärke- und eiweißspaltende Enzyme umfasst. Diese stecken auch im Backmalz, in Teigvorstufen sowie in Mehl aus Hülsenfrüchten. Damit sind sie natürliche Backhilfsmittel und das Gegenstück zu synthetischen Backhilfsmitteln.
Die Aktivität dieser natürlichen Enzyme ist jedoch nicht immer ideal: Mal sind zu viele vorhanden, dann wird die Krume klebrig, mal zu wenige, dann bleiben Bräunung und Volumen aus. Welche Wirkung die einzelnen Enzyme im Teig entfalten, entscheidet deshalb maßgeblich über die Qualität des Gebäcks. Ob ein Brot die Enzyme aus seinen Zutaten selbst mitbringt oder ob die Industrie sie isoliert zusetzt, macht den Unterschied zwischen Handwerk und Großproduktion aus.
Natürliche Enzymquellen
In der Backwarenindustrie kommen allerlei Backhilfsmittel zum Einsatz. Für ein handwerklich gutes Brot hingegen braucht es nur wenige Zutaten mit natürlichen Enzymquellen. Ein Mehl mit passender Fallzahl, etwas aktivem Backmalz, einer reifen Teigvorstufe und genügend Zeit lassen sich die gleichen Effekte erzielen wie mit den isolierten Enzymcocktails der Industrie – allerdings auf Basis der ursprünglichen Zutaten. Alle natürlichen Enzyme stammen entweder aus dem Mehl selbst, aus gekeimtem Korn, von einer langen Gärung oder aus Hülsenfruchtmehlen.
Mehleigene Enzyme
Mehl enthält von Natur aus die stärke- und eiweißspaltenden Enzyme Amylasen und Proteasen, die im Teig sofort zu arbeiten beginnen. Wie viel α-Amylase, eine stärkeabbauende Enzymart, ein Mehl enthält, lässt sich über die Fallzahl ablesen. Sie ist das wichtigste Maß für die enzymatische Backfähigkeit. Neben natürlichen Enzymen enthält Mehl noch weitere Bestandteile wie etwa Stärke, Eiweiß, Ballaststoffe und Mineralstoffe.
Inhaltsstoffe des Mehls
Enzymaktives Backmalz
Beim Mälzen wird Getreide, meist Gerste oder Weizen, kontrolliert zum Keimen gebracht. Dadurch entwickeln sich stärkeabbauende Enzyme. Anschließend wird es wieder getrocknet. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten: Enzymaktives, hell getrocknetes Backmalz bringt lebendige Amylasen in den Teig und dient als natürlicher Zucker- und Triebspender. Dunkles Farbmalz wurde dagegen so stark geröstet, dass seine Enzyme zerstört sind. Es liefert nur noch Farbe und Röstaroma, aber keine Enzymwirkung mehr. Als Faustregel wird enzymaktives Backmalz vor allem bei triebarmen Mehlen mit hoher Fallzahl in Mengen von etwa 0,5 bis 2 Prozent bezogen auf die Mehlmenge eingesetzt, also rund 5 bis 20 g je Kilogramm.
Malzzusätze
Teigvorstufen
Die natürlichste Form der Enzymsteuerung ist Zeit. In Sauerteigen und Vorteigen haben die Enzyme des Mehls über Stunden hinweg Gelegenheit, zu arbeiten. Durch die leichte Versäuerung wird das Milieu in den Bereich verschoben, in dem Amylasen und Proteasen besonders aktiv sind. So baut sich ein Vorrat an vergärbaren Zuckern und Aromavorstufen auf, der die Triebkraft, den Geschmack und die Bräunung verbessert – und das ganz ohne Zusatzstoffe. Beim Roggen ist diese Steuerung sogar unverzichtbar: Erst die Säure des Sauerteigs zügelt die sehr aktive Roggen-Amylase so weit, dass die Stärke beim Backen fest werden kann und die Krume nicht klitschig bleibt. Die Versäuerung ist in diesem Fall also selbst ein Werkzeug.
Was sind Teigvorstufen?
Hülsenfruchtmehle
Eine weitere natürliche Quelle für Enzyme sind Hülsenfruchtmehle, die reich an Lipoxygenase sind. Das französische Baguette ist das bekannteste Beispiel hierfür. Laut einem Dekret aus dem Jahr 1993 darf das „Baguette de tradition française” außer Weizenmehl, Wasser, Salz und Hefe nur drei weitere Zutaten enthalten: Bohnenmehl bis zu 2 Prozent, Sojamehl bis zu 0,5 Prozent und Weizenmalzmehl bis zu 0,3 Prozent. Alle drei sind natürliche Enzymquellen und Bohnenmehl aus der Fava-Bohne wurde bereits verwendet, lange bevor es industrielle Enzym-Backmittel gab.
Wie sich das im fertigen Gebäck auswirkt, zeigt das Baguette de tradition française. Die Lipoxygenase des Bohnen- oder Sojamehls hellt die Krume auf und stabilisiert durch die Oxidation des Klebers das Glutennetz. Das ebenfalls enthaltene Lecithin verbessert die Teigstruktur. Dosiert wird sparsam, da eine zu hohe Dosierung den Geschmack beeinträchtigen würde.
Mehl aus Hülsenfrüchten
Überblick
Jedes Enzym ist auf ein bestimmtes Substrat spezialisiert, beispielsweise auf Stärke, Eiweiß, Fett oder die Schleimstoffe des Korns, und hinterlässt dort eine charakteristische Wirkung.
| Natürliche Enzyme | |||
|---|---|---|---|
| Enzym | Substrat | Spaltprodukte | Wirkung |
| Amylasen | Stärke | Dextrin, Maltose | Nahrung für Mikroorganismen, Bräunung |
| Proteasen | Gluten | Peptide, Aminosäuren | dehnbarer Teig, kürzere Knetzeit |
| Hemicellulasen | Pentosane | kürzere Zuckerketten, freies Wasser | besseres Gashaltevermögen, mehr Volumen |
| Lipasen | Fette | Mono-/Diglyceride, Fettsäuren | einere Krume, längere Frischhaltung |
| Lipoxygenasen | ungesättigte Fettsäuren | Fettsäure-Hydroperoxide | hellere Krume, stabileres Glutennetz |
| Glucoseoxidase | Glucose | Gluconsäure, Wasserstoffperoxid | festes Glutennetz |
Amylasen
Amylasen zerlegen die Stärke des Mehls und sind somit die wichtigsten Enzyme im Teig. Man unterscheidet zwei Typen: Die β-Amylase spaltet von den Enden der Stärkeketten den Doppelzucker Maltose ab. Dieser dient Mikroorganismen als Nahrung. An die unversehrten Stärkekörner kommt sie jedoch kaum heran. Diese Aufgabe übernimmt die α-Amylase. Sie bricht die Ketten im Inneren auf und schafft so Angriffsflächen für die β-Amylase. Die freigesetzten Zucker treiben die Gärung an, fördern über die Maillard-Reaktion die Krustenbräunung und verzögern als Stärkeabbauprodukte das Altbackenwerden.
Mehl enthält reichlich β-Amylase, aber nur wenig α-Amylase. Zu viel α-Amylase kehrt den Nutzen jedoch um. Sie ist im Ofen genau in dem Temperaturfenster aktiv, in dem die Stärke ab etwa 60 °C verkleistert und das Enzym erst gegen 85 °C zerfällt. Wenn sie dort zu stark arbeitet, entstehen zu viele wasserbindende Dextrine und die Krume wird klitschig und feucht. Genau dieser Effekt tritt bei auswuchsgeschädigtem Getreide auf.
Proteasen
Proteasen spalten das Gluten und lockern somit das Glutengerüst. In Maßen ist dies erwünscht, da der Teig dadurch dehnbarer und plastischer wird. Er zieht sich beim Formen weniger zusammen und muss weniger lange geknetet werden. Dies ist von Vorteil, wenn ein nachgiebiger Teig benötigt wird, beispielsweise bei Pizza, Flechtgebäck oder Keksen. Bei einer Überdosierung bauen Proteasen das Gerüst jedoch zu stark ab, sodass der Teig weich wird und sein Gashaltevermögen verliert.
Im Bäckeralltag stammen Proteasen fast ausschließlich aus Schimmelpilzen (Aspergillus) und nicht aus Pflanzen. Die oft genannten Fruchtproteasen – Bromelain aus der Ananas, Papain aus der Papaya, Ficin aus der Feige und Actinidin aus der Kiwi – sind zwar hochaktiv, im Brotteig jedoch praktisch ohne Bedeutung, da sie vor allem für das Zartmachen von Fleisch zuständig sind.
Hemicellulasen
Diese Enzyme bauen die Pentosane ab. Das sind große, stark wasserbindende Mehrfachzucker, die als Schleimstoffe vor allem in Roggen und Vollkornmehlen vorkommen. Durch das Zerschneiden dieser Mehrfachzucker durch Hemicellulasen und Xylanasen wird das in den Pentosanen gebundene Wasser freigesetzt.
Dieses Wasser steht nun dem Glutennetz zur Verfügung, wodurch es geschmeidiger wird und Gärgase besser hält. In der Praxis bedeutet das einen maschinengängigeren Teig, ein höheres Volumen und eine gleichmäßiger gelockerte Krume. Dieser Effekt ist besonders bei roggen- und vollkornlastigen Backwaren sichtbar.
Lipasen und Lipoxygenasen
Es sind zwei Enzyme, die am Fettgehalt des Teigs ansetzen. Lipasen spalten Triglyceride in Mono- und Diglyceride sowie freie Fettsäuren auf. Die entstehenden Mono- und Diglyceride wirken wie natürliche Emulgatoren, verfeinern die Porung und sorgen dafür, dass das Gebäck länger frisch bleibt.
Lipoxygenasen oxidieren die mehrfach ungesättigten Fettsäuren und erzeugen dabei Fettsäure-Hydroperoxide. Diese bewirken zweierlei: Einerseits bauen sie die gelblichen Carotinoide ab und hellen so die Krume auf. Andererseits oxidieren sie Schwefelgruppen im Gluten, wodurch dieses enger vernetzt und stabiler wird. Eine übertriebene Oxidation kann allerdings Aromastoffe abbauen.
Glucoseoxidase
Die Glucoseoxidase oxidiert Traubenzucker zu Gluconsäure und Wasserstoffperoxid. Das dabei freigesetzte Wasserstoffperoxid fördert die Bildung von Disulfidbrücken im Gluten und festigt somit das Glutennetz. Damit erfüllt sie dieselbe Aufgabe wie Ascorbinsäure und wird als „natürliche” Alternative zu den klassischen chemischen Oxidationsmitteln wie Kaliumbromat und Azodicarbonamid gehandelt, die in der EU verboten sind.
Unsichtbare Backmittel
Die in der Industrie eingesetzten Enzyme werden nicht chemisch synthetisiert, sondern biotechnologisch durch Fermentation von Schimmelpilzen und Bakterien, vor allem von den Arten Aspergillus oryzae, Aspergillus niger und Bacillus, gewonnen. Aus diesen Kulturen werden einzelne Enzyme isoliert, gereinigt und auf eine gleichbleibende Aktivität standardisiert. Dies ermöglicht eine exakte Dosierung in der Großproduktion. Außerhalb der Haushaltsmehle ist der Großteil der gewerblichen Weizenmehle auf diese Weise bereits enzymatisch vorbehandelt.
So nützlich diese Präzision für die Industrie ist, so hat der Prozess auch seine Schattenseiten. Die erste ist die Intransparenz: Anders als Emulgatoren oder Säuerungsmittel erscheinen Enzyme nicht auf der Zutatenliste, da sie rechtlich als Verarbeitungshilfsstoffe gelten und in der Backhitze weitgehend zerfallen. Im fertigen Brot haben sie keine technologische Funktion mehr und müssen daher nicht deklariert werden. Sie sind damit ein „verstecktes“ Backmittel.
Die zweite Schattenseite betrifft die Gesundheit – nicht die der Essenden, sondern die der Verarbeitenden. Die α-Amylase aus Aspergillus oryzae ist ein potentes Inhalationsallergen und einer der wichtigsten Auslöser von Bäckerasthma. In Untersuchungen war bis zu rund ein Drittel der betroffenen Bäcker gegen α-Amylase sensibilisiert und Bäckerasthma durch Mehl und Mehlprodukte war im Jahr 2014 die häufigste anerkannte Berufskrankheit durch luftgetragene Allergene. Über den Mehlstaub atmen Bäcker die zugesetzten Enzyme täglich mit ein.
Kurz zusammengefasst: Enzyme erlauben es, schwächere Mehle und kurze, maschinengetriebene Teigführungen auszugleichen sowie Aussehen und Geschmack zu standardisieren. Sie sind damit eine Krücke für einen Prozess, der auf Tempo statt auf Reife setzt. Gutes Handwerk braucht diese Krücke nicht. Die Enzyme, die ein hochwertiges Brot ausmachen, bringt der Teig selbst mit – sichtbar in seinen Zutaten, benennbar und ohne verstecktes Beiwerk.
