Illustration Ein Rätsel weniger in der Brotbackkunst.
© INRAE - Bertrand NICOLAS
Das Team hat sich auf die Komplexität der Rolle von Wasser im Brotrezept konzentriert, eine einfache Molekül, das die Fähigkeit hat, die subtilen biochemischen Transformationen zu steuern, die beim Backen des Brotteigs stattfinden. Um diese Prozesse zu entschlüsseln, haben sie eine innovative Herangehensweise gewählt und die Technologie der Niederfeld-NMR-Spektroskopie (NMR) eingesetzt. Es handelt sich dabei um eine Technologie, die in der pharmazeutischen Industrie üblich ist, um die Struktur von Wirkstoffen in Medikamenten zu charakterisieren, aber im Lebensmittelbereich noch wenig bekannt ist.
Traditionelle Analysemethoden erfordern ein Anhalten des Backprozesses, gefolgt von Freiluftzuschnitten, mit dem Risiko erheblicher experimenteller Fehler. Deshalb bevorzugten die Forscher die NMR-Spektroskopie mit niedrigem Feld, um in Echtzeit, ohne Beeinträchtigung der Proben, den Wassertransfer innerhalb des Teiges zu beobachten. So wurden molekulare Dynamiken enthüllt, die zuvor unentdeckt blieben.
Das Schlüsselinstrument, das diese ausführliche Erkundung ermöglichte, ist die Oberflächen-NMR (NMR-MOUSE, Magritek, Deutschland), eine fortgeschrittene Technologie mit offener Geometrie und Magnetmobilität, die präzise Messungen (Auflösung von 10 Mikrometern bis zu mehreren Hundert Mikrometern) in verschiedenen Tiefen innerhalb einer Probe von einigen Zentimetern erlaubt. Für diese Überwachung haben unsere Forscher eine Vorrichtung entwickelt, die es ermöglicht, den Teig zu backen und gleichzeitig NMR-Messungen durchzuführen. Dieses Gerät ermöglicht es, die Temperatur zu kontrollieren, ohne die Messungen in einer luftdichten Kammer zu stören, was die Genauigkeit der Ergebnisse gewährleistet.
Durch die Kombination von Gerät und Messmethode konnte der Mechanismus der Verdunstung-Kondensation-Diffusion von anderen Wassertransporten isoliert werden. Damit ist es nun möglich, weitere Einflussfaktoren auf diesen Transport, die noch nicht gut verstanden sind, detaillierter zu studieren. Trotz der geschlossenen porösen Struktur des Teiges wurde eine Erhöhung des Wasseranteils um bis zu mehr als 10 % (auf Feuchtbasis) innerhalb der Probe beobachtet, bei einer räumlichen Temperaturvarianz von etwa 3 °C/mm zwischen der warmen Oberfläche und dem kühleren Brotkern.
Dieser Fortschritt im Verständnis des Wassermigrationsprozesses zwischen Oberfläche und Kern des Brotteigs ist von größter Bedeutung. Es trägt zu einem besseren Verständnis der physikalischen Mechanismen bei, die dem Backprozess zugrunde liegen, um die Bildung der alveolaren Struktur von Getreideerzeugnissen, insbesondere Brot, besser zu verstehen. Die physische Beschreibung dieser Phänomene und ihre Formalisierung sind in der Tat der notwendige Schritt, um den Backprozess auf industrieller Ebene zu optimieren. Diese Forschung eröffnet neue Perspektiven zur Verbesserung der Bäckereipraxis, sei es handwerklich oder industriell, und markiert damit einen wichtigen Schritt in der Verschmelzung von Wissenschaft und der Kunst des Backens.
Referenz:
Lucas T. et al. (2024). Nicht-invasive NMR-Untersuchung des Verdunstungs-Kondensations-Diffusionsmechanismus in ungesäuertem Brotteig während des Erhitzens. Journal of food engineering, 372, https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2024.111969