Chemie des Brotbackens: Das Teiggerüst

Wer nicht tüchtig kneten kann,
ist kein rechter Bäckersmann.
Packe zu, spar‘ keine Kraft,
durch und durch den Teig geschafft!
Hand und Arm und Finger drückt,
jeder Klumpen wird zerstückt.
Jedes Teil das andre fand,
mächtig fühlt das Mehl die Hand.
Greife fest und schaff‘ und schweig‘:
Gottes Segen wirk‘ im Teig!
Elisabeth Klein

Ich hätte es nicht besser ausdrücken können. Bisher wusste ich nichts über die Vorgänge in einem Teig. Ok, Hefen, Bakterien, Gasproduktion, das kann man sich noch irgendwie vorstellen. Aber das Teiggerüst? Wasndas?!? Man mischt alles zusammen und dann ist das halt irgendwie eine teigige Masse. Jaaaa. So dachte ich mal. Inzwischen weiß ich es besser. Dass ein Teig ein zusammenhängendes Etwas mit komplizierter Struktur ist, das ohne zu reißen geformt und gedehnt werden kann, liegt maßgeblich an der Verarbeitung. Aber diese richtet sich auch nach dem verwendeten Mehl. Denn jedes Getreide hat andere Polysaccharide, die das Teiggerüst aufbauen und die unterschiedlich auf Inhaltsstoffe wie Wasser, Salz und Säure reagieren. Und was da drin alles abgeht…. mein lieber Herr Gesangsverein!

Habt ihr schon mal ein verheddertes Wollknäuel versucht auseinanderzubringen? Gar nicht einfach. Man zieht an der einen Stelle und hat den Eindruck es wird am anderen Ende dadurch fester. Dann fängt man an der festgewordenen Stelle an und sofort verschlingt sich eine andere Stelle. Zieht man zu stark, hat man gleich verloren. Dann bilden sich feste Knoten und man sitzt STUN-DEN!

Etwa so wie das verschlungene Wollknäuel kann man sich einen guten Teig vorstellen. Verantwortlich dafür sind die im Teig befindlichen Polymere, also lage kettenförmige Moleküle mit vielen 1000 Einheiten, wie etwa Stärke oder Cellulose. Aber auch vernetzte Strukturen aus Gluten oder Pentosanen.

Tatsächlich hilft das Wollknäuelbild zum Veständnis einer solchen Flüssigkeit, die langsam bewegt problemlos nachgibt, schnell bewegt aber fest wird. Ein Wollknäuel zieht sich auch auf, wenn wir schnell darin drehen. Machen wir es langsam haben die Fäden die Zeit aneinander vorbeizugleiten und verheddern sich weniger. Man nennt diese Kräfte Scherkräfte. Neben diesen physikalisch wirkenden Kräften gibt es aber auch noch chemische Prozesse, die bei Kontakt mit Wasser oder Säuren ablaufen, aber auch beim Teigkneten passieren. Dabei gibt es grundlegende Unterschiede zwischen Weizenteigen und Roggenteigen.

Weizenteige

Ein Teiggerüst herstellen. Wie das geht? Ganz einfach, also eigentlich. Man benötigt nur ein wenig Vortellungskraft und keine Angst vor chemischen Ausdrücken. Bei der Teigherstellung finden Redoxreaktionen statt. Das sind Reaktionen, bei denen Elektronen von einem Molekül auf ein anderes übertragen werden.

Im Mehl sind Proteine über Wasserstoffbrücken an die Stärkemoleküle gebunden. Wasserstoffbrücken sind keine chemischen Bindungen, aber sie können sehr stark sein. Durch die Zugabe von Wasser werden diese Wasserstoffbrücken gebrochen und die Proteinmoleküle Glutenin und Gliadin lagern sich zusammen und bilden den sogenannten Kleber. Dabei bilden die Schwefelwasserstoffgruppen (-SH) der enthaltenen Aminosäure Cystein eine Bindung, eine sogenannte Disulfidbrücke (-S-S-).

Die verbleibenden Protonen und Elektronen reagieren mit Sauerstoff zu Wasser.

Die Bildug einer Disulfidbrücke bei Zugabe von Wasser. Die verbleibenden Protonen und Elektronen reagieren mit Sauerstoff zu Wasser.

Glutenin kann man sich dabei eher als rundes Knäuel aus einem Molekül vorstellen, das sich selbst über Disulfidbrücken stabilisiert. Gliadine sind kettenförmig und lagern sich ebenfalls über Disulfidbrücken im Molekülverbund hintereinander an. Durch das Kneten werden diese Disulfidbrücken aufgebrochen und anders wieder zusammengesetzt. Man kann sich das so vorstellen, dass in dem Haufen Wollfäden mehrere der Schnüre mit der Schere durchtrennt und irgendwo und irgendwie wieder zusammengeknotet werden. Dadurch entsteht ein dreidimensionales Gerüst. Das Teiggerüst. Damit ist es den Molekülen unmöglich, aneinander vorbeizugleiten und der Teig ist trotz dass er langsam fließen kann in sich sehr stabil und reißfest.

Chemisch sieht dieses Netzwerk so aus, dass in der dreidimensionalen Struktur aus Gliadinketten kugelförmige Gluteninmoleküle eingelagert sind. Und dieses Netz hat elastische Eigenschaften. Bei Verformung, z.B. wenn man einen Finger reindrückt, springt es fast wieder in die ursprüngliche Form zurück, sobald z.B. der Finger wieder weggenomen wird. Wir merken diese Elastizität besonders wenn wir einen Teig ausrollen. Wie durch Geisterhand zieht er sich wieder zusammen. Und dabei wirkt Glutenin wie eine Rolle, auf der die Gliadinketten entlangrollen.

Aber warum ist dieser Kleber so wichtig? In diesem dreidimensionalen Netz kann viel Wasser gespeichert werden, das während des Backvorgangs teilweise wieder abgegeben wird. Warum das wichtig ist erkläre ich in der nächsten Folge, in der es um die Vorgänge beim Backen selbst geht. Zunächst einmal zurück zum Teiggerüst.

Im Mehl natürlicherweise enthalten ist auch Glutathion, das die Ausbildung des Klebergerüsts stört. Glutathion kann ebenfalls Disulfidbrücken eingehen, ist aber ein kleines Molekül und kann nicht vernetzen. Um das Glutathion unschädlich zu machen kann dem Teig Ascorbinsäure (Viamin C) zugegeben werden. Es reagiert beim Kneten zunächst mit dem Luftsauerstoff zu Dehydro-Ascorbinsäure (Oxidation) und diese kann dann das Glutathion reduzieren und verhindern, dass es sich an die Kleberproteine bindet. In Backmischungen oder Mehlzubereitungen für Bäcker ist es oft schon in der passenden Menge zugegeben. Wir müssen übrigens nicht glauben, dass das Brot damit besonders gesund wäre. Das Vitamin C wird beim Backen thermisch zerstört.

Auch der Mineralstoffgehalt des Wassers beeinflusst das Teiggerüst. Gliadin löst sich in weichem Wasser besser und somit wird dem Brot ein Teil des Klebers entzogen. Beim Brotbacken kann also hartes Wasser durchaus ein Vorteil sein. Zumindest fürs Teiggerüst. Für Hefen und Bakerien nicht unbedingt. 😉

Wer nun meint, viel kneten hilft viel ist aber auf dem Holzweg. Knetet man zu heftig und/oder zu lange, wird der Teig wieder weich. Was passiert dabei? Die langen Ketten werden nicht mehr nur an den Disulfidbrücken aufgebrochen sondern zwischendrin. Es entstehen kürzere Teilstücke die kein Netz mehr ausbilden können, kein Wasser mehr halten, der Teig wird unformbar, verliert an Elastizität und Dehnbarkeit. Wird ein solcher Teig gebacken, so kann der Teig die Feuchtigkeit nicht halten, das Gebäck wird trocken und spröde. Erinnert sich jemand an meine Desaster-Donuts? Genau das ist dort passiert. Erst war es ein schöner geschmeidiger Teig, dann habe ich weiter und weiter geknetet und schließlich war er hinüber.

Roggenteig

Ganz anders ist es bei Roggenteigen. Diese werden im Gegensatz zu Weizenteigen nicht geknetet sondern nur gemischt. Sie enthalten nämlich kaum Kleberproteine. Für den Zusammenhalt eines gebackenen Roggenteiges sind Pentosane verantwortlich. Sie kommen etwa drei bis vier mal mal mehr in Roggen als in Weizen vor. Pentosane können bis zum Achtfachen ihres Eigengewichts an Wasser speichern und erfüllen damit in einem Roggenteig die selben Eigenschaften wir das Gluten in Weizenteigen. Da sie unverdaulich sind gehren sie zu den Ballaststoffen.

Nun müsst ihr stark sein, denn es kommen einige Fachausdrücke. 😉 Pentosane haben eine komplexe Struktur aus Xylose, Arabinose und Ferulansäure. Xylose und Arabinose sind Kohlenhydrate. Dabei bildet Xylose lange Ketten, die sogenannten Xylane. An manchen Xylose-Einheiten sind Arabinosemoleküle gebunden. Dann nennt man das ganze Arabinoxylkette. An den Arabinoseeinheiten ist zum Teil Ferulansäure und Diferulansäure gebunden. Diese bestimmen die Wasserlöslichkeit des Pentosans. Denn nur die wasserlöslichen Pentosane können das Teiggerüst halten.

Ein Netz aus Xyloseketten (blau) mit Amylase (rot) und Ferulansäure bilden die Pentosane. Der Gehalt an Arabinose und Ferulansäure bestimmt die Wasserlöslichkeit.

Ein Netz aus Xyloseketten (blau) mit Amylase (rot) und Ferulansäure und Diferulansäure (grün) bilden die Pentosane. Der Gehalt an Arabinose und Ferulansäure bestimmt die Wasserlöslichkeit: links höher, rechts geringer.

Die Diferulansäure kann sich mit beiden Enden an zwei Arabinoxylketten binden und kann damit die Vernetzung fördern. Ausserdem können sich an die Ferulansäuren Proteine mit ihrer Cysteineinheit anlagern (auch das geschieht über Disulfidbrücken) und so beim Backvorgang zur weiteren Stabilisierung und Vernetzung beitragen. Insgesamt ein hochkomplexes Gebilde, so ein Pentosan. Beim zu starken Kneten würde diese komplizierte Struktur zerstört und könnte nicht mehr zur Wasserbindung beitragen. Und deshalb ist allzustarkes Kneten für Roggenteige tabu!

Dich interessiert mehr? Hier findest du noch andere Artikel zum Thema.

Die meisten Informationen zu diesem Artikel habe ich aus:
Roth: Zum Erntedank. Unser tägliches Brot, Chemie in unserer Zeit, 2007, 41, S.400–409
Geißler: Das Brotbackbuch, 2013, Stuttgart: Ulmer

Quelle Beitragsbild: http://www.bio-kodex.de

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6 Gedanken zu „Chemie des Brotbackens: Das Teiggerüst

  1. Daaanke! Nun hatte ich endlich Zeit, diesen komplexen Text von Dir zu lesen. Besonders interessant finde ich den Unterschied zwischen Weizen- und Roggenteig! Sehr gut geschrieben für dieses Fachthema! Merci!!!

    • Danke. Und nun weißt du auch, warum Vitamin C in den Teig kommt. 😉
      Der UNterschied zwischen Weizen und Roggen war mir bisher auch unbekannt. Wie immer lernt man selbst dabei auch noch was.

  2. Sehr guter Fachtext, ich beschäftige mich beruflich ebenfalls mit Teig kneten, und habe aber noch nie diese chemischen Zusammenhänge betrachtet. Danke dafür

    • Oh, vielen Dank Karsten. Das freut mich.
      Seit ich diese Reihe geschrieben habe, denke ich oft daran, was gerade im Teig passiert… einfach nur rühren oder kneten ist da nicht mehr. 😀

  3. Hallo endlch habe ich ein Text über die Teigherstelung gefunden doch dieser Text ist sehr schwer in eigene worte zufassen und ich frage mich ob das auch für denn Ruchbrot teig zählt? Vielen Dank ich freue mich über eine Antwort?

    • Hallo Moses,
      vielen Dank für dein Interesse. Ja, es ist ein sehr komplexes Thema.
      Ruchmehl kenne ich gar nicht, meine Recherche ergab aber, es soll ein Weizenmehl sein mit höherem Proteingehalt. Daher gehe ich davon aus, dass der Abschnitt über Weizenteige sehr wohl passend ist, die Vorgänge bei der Bildung des Teiggerüsts zu beschreiben.
      Herzliche Grüße, Britta

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