SDmatic 2 - Messung von Stärkeschäden
Bei geschädigter Stärke gilt folgende Faustregel: weder zu viel noch zu wenig! Beschädigte Stärke wird durch eine Kombination aus Genetik (Weizensorte) und Mahlen verursacht. Sie kann das Verhalten (Hydratation, Konsistenz, Fermentation) des Teigs während der Verarbeitung sowie die Qualität (Volumen, Farbe, Aussehen, Haltbarkeit) der fertigen Produkte stark beeinflussen.
Infolgedessen muss beschädigte Stärke gemessen werden.
Bei den ersten Techniken zur Bestimmung von Stärkeschäden wurde eine Jodlösung verwendet, um beschädigte Stärke unter dem Mikroskop nachzuweisen. Die beschädigten Teile absorbierten mehr Jod und waren daher dunkler. Diese Techniken waren zwar innovativ, aber komplex, zeitaufwändig und äußerst ungenau.
Als nächstes kam die polarimetrische Methode, die es ermöglichte, geschädigte Stärke in einer Kalziumchloridlösung nachzuweisen. Sie beruhte auf der Tatsache, dass Alpha-Amylasen (Enzyme mit der Fähigkeit, die Glukoseketten zu durchbrechen, aus denen die Stärke besteht, siehe „Fermentation“) beschädigte Stärke leichter verdauen als native Granulate. Auch hier war diese Methode ziemlich komplex und nicht sehr genau.
Nahinfrarotspektroskopie kann auch zur Messung geschädigter Stärke verwendet werden. Diese Methode hat den Vorteil, dass sie extrem schnell ist, muss aber durch sogenannte Standardmethoden bestätigt werden. Probleme können daher auftreten, wenn eine Standardmethode keine ausreichend wiederholbaren und reproduzierbaren Ergebnisse liefert (siehe „Messung der Zuverlässigkeit einer Methode“). Im Gegensatz zu Feuchtigkeit oder Protein, die spezifische chemische Bindungen aufweisen, die bei bestimmten Wellenlängen nachgewiesen werden, ist geschädigte Stärke (aus biochemischer Sicht) nicht von nativer Stärke zu unterscheiden.
In den meisten Fällen verwenden Universitäten, Forschungszentren und Institutionen enzymatische Methoden, um geschädigte Stärke zu identifizieren. Diese Methoden bestehen oft aus fünf Phasen:
1/ Dem Mehl wird ein Enzym (normalerweise Alpha-Amylase) zugesetzt. Alle Anforderungen in Bezug auf die Kontaktdauer, die Temperatur, den pH-Wert und die Aktivität des Enzyms müssen eingehalten werden.
2/ Das Enzym wird denaturiert, um die Reaktion zu stoppen.
3/ Die Lösung wird durch Filtration oder Zentrifugation wieder in ihre wässrige Form gebracht.
4/ Titration (Technik, bei der ein Reagenz mit einer bekannten Konzentration verwendet wird, um die Konzentration einer unbekannten Chemikalie in einer Lösung zu bestimmen) oder spektroskopische Analyse (Methode zur Identifizierung eines chemischen Elements anhand des Spektrums, das es nach Wechselwirkung mit Strahlung wie Licht oder Röntgenstrahlung liefert) wird verwendet, um die Konzentration der reduzierenden Zucker im Filtrat zu bestimmen.
5/ Diese Konzentration wird verwendet, um den Prozentsatz der geschädigten Stärke zu bestimmen.
Enzymatische Methoden sind äußerst komplex und erfordern hochqualifiziertes Personal sowie einen erheblichen Materialaufwand. Sie sind für den täglichen Bedarf von Müllern ungeeignet, insbesondere für solche ohne große Prüflabore.
Die amperometrische Methode wurde 1965 von Medcalf und Gilles eingeführt und basiert auf der Arbeit von Coton (1955). Bei dieser Methode wird mithilfe der Amperometrie die Kinetik der Jodabsorption durch eine mit Mehl verfälschte Suspension gemessen.
Mit anderen Worten, es beinhaltet die Erzeugung von Triiodid (I3-) -Ionen in der Lösung. Diese Ionen erzeugen einen elektrischen Strom (gemessen in μA), dessen Leistung direkt proportional zur Ionenkonzentration in der Lösung ist. Das Jod wird von der Stärke adsorbiert (dann absorbiert). Ist die Stärke geschädigt, wird noch mehr Jod adsorbiert. Das Verfahren besteht daher darin, eine bekannte Menge an Trijodid- (I3-) -Ionen herzustellen und diese Ionen für einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 3 Minuten) mit dem Mehl in Kontakt zu lassen. Der μA-Strom wird am Ende des Tests gemessen. Je niedriger der Strom, desto mehr Trijodid-Ionen (I3-) wurden adsorbiert und desto größer ist die Schädigung des Mehls.
CHOPIN Technologies begann Anfang der 1990er Jahre, dieses Konzept unter den Namen SD4, Rapid F.T. und SDmatic zu vermarkten. Es funktioniert wie folgt:
- Der Techniker bereitet eine Lösung vor, die 120 ml destilliertes Wasser, 3 g (+/- 0,5 g) Kaliumiodid und 1,5 g (+/- 0,5 g) Zitronensäure enthält.
- Die Lösung wird in die Maschine gegeben und der Messkopf wird in die Lösung abgesenkt.
- Ein Heizwiderstand erwärmt die Lösung auf 35 °C, während ein Thermometer die Temperatur in Echtzeit regelt.
- 1 g Mehl (+/- 0,1 g) wird auf einem Vibrationssystem in die Maschine gegeben.
- Sobald die Lösung 35 °C erreicht hat, erzeugt ein Elektrodenpaar in der Lösung einen elektrischen Strom, der für eine für die Probe geeignete Zeit freies (ungebundenes) Jod erzeugt (Abbildung 1).
- Ein zweites Elektrodenpaar misst den exakten elektrischen Strom, der erzeugt wird: IM (die Menge an Jod).
- Das Mehl wird automatisch in die Lösung eingebracht.
- Der Test wird 180 Sekunden lang fortgesetzt. Danach misst das Gerät den Fehlerstrom IR.
- Das Gerät misst dann den Grad der Jodabsorption: AI = 1- (IR/IM), was proportional zur Menge der geschädigten Stärke ist.
Das Gerät ist extrem einfach zu bedienen und liefert Ergebnisse in weniger als 10 Minuten. Die Ergebnisse können auf der Grundlage bekannter Mehle in UCD- (internationaler Standard), Auidier-, Farrand- oder AACC-Werte umgerechnet werden.
Beschädigte Stärke ist ein normales und unvermeidliches Nebenprodukt jedes Weizenmahlprozesses. Aus technischer Sicht handelt es sich um ein ernstes Problem, das die überwiegende Mehrheit der Backwaren weltweit betrifft.
Dennoch werden Stärkeschäden nicht immer so gemessen, wie sie sein sollten.
Labore in der Getreideindustrie verfügen über alles, was sie benötigen, um die Qualität und Quantität von Proteinen zu testen. Das Gleiche gilt nicht für Stärkeschäden, obwohl Stärke 80% des gesamten verwendeten oder hergestellten Mehls ausmacht.
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts könnte diese Situation durch das Fehlen schneller und einfacher Techniken zum Testen von Stärkeschäden erklärt werden.
Nur sehr wenige Mühler könnten den Proteingehalt ihres Mehls messen, wenn sie weiterhin Laborgeräte von Kjeldahl verwenden müssten, da diese Geräte unglaublich komplex sind und nur von Experten bedient werden können. Zum Glück wurden automatische Messgeräte (Kjeldatherm) und NIR-Methoden entwickelt, die es allen Labors ermöglichten, den Proteingehalt zu messen.
Das gleiche Phänomen tritt jetzt im Bereich der Stärkeschäden auf. Neue Techniken ermöglichen es allen Getreidelabors, diesen wichtigen Parameter zu messen, der sich gleichzeitig auf die Hydratation des Teigs, die Bearbeitbarkeit (Klebrigkeit usw.), die Gärung und die Eigenschaften des Endprodukts (Volumen, Farbe, Haltbarkeit usw.) auswirkt.
Weitere Informationen zum SDmatic 2, dem Stärkeschaden-Analysator
