-4us dem Institut fur Technologie und Vorratspilege der Humboldt-I'niversitat zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. J. HERRVANS)

und dem Imtitut fur Ernahrung in Potsdam-Rehbruckc (Dircktor: Prof. Dr. H. HAEKEL)

Zur Kinetik der Vitamin-B,-Zerstorung in Roggenbrot aus Mehl verschiedener Ausmahlung

Yon J. HERRMANN und L. TUSGER~

I)K 664.6 j j: 577.164.1 I BackprozeB Thiamin-Verluste

Fur die Ermittlung der Thiaminabnahme nach der in einer fruheren Mitt. [I] beschrie- benen mathematischen Methode dient als Voraussetzung die Erarbeitung reaktions- kinetischer ICennzahlen - die Reaktionsgeschwindigkeits-Konstante der Thiamin- zerstorung sowie deren Temperaturabhkgigkeit - und die Ermittlung desverlaufes der Warmedurchdringung des Untersuchungsguts. In folgenden Ausfiihrungen wird mit Hilfe dieses Verfahrens die Vitamin-BE-Veranderng bei Roggenteig wihrend des Back- prozesses naher untersucht.

Die Reaktionsgeschwiidigkeits-Konstanten in Abhaizgigkeit von der Erhitzungszeit

Die zu prufenden Teige wurden nach den in der Praxis iiblichen Standard- rezepturen angefertigt. Die Roggenteige aus Mehl Ioo%iger Ausmahlung setz- ten sich jeweils aus 1080 g Mehl, 15 g Salz und 760 ml Wasser zusammen. Sie wurden in normaler Stufenfuhrung nach dem Sauerteigschema gemal3 Tab. I hergestellt und nach einer Endgare von 45 min untersucht. Die Vitamin-B,- Bestimmungen erfolgten nach der TGL-Methode (21 ; die Versuche wurden ana- log der bei Weizenteig [3] vorgenommenen Anordnung durchgefuhrt .

Die Ergebnisse fur den Thiamingehalt in Abhangigkeit von verschiedenen Erhitzungszeiten bei konstant gehaltenen Temperaturen sind in Abb. I dar- gestellt. Bei Roggen ist die Thiaminabnahme unter sonst gleichen Versuchs- bedingungen im Vergleich zum Weizen etwas verzogert. Eine Erklarung dafur durfte in dem niedrigeren pH-Miert des Roggenteiges von 4,8 im Vergleich zum Weizenteig mit pH 6,3 zu suchen sein.

Die Interpretation der Analysenwerte wird jedoch wesentlich erleichtert, wenn man den Logarithmus des prozentualen Thiamingehaltes gegen die Zeit auftragt. Man erhalt dann fur alle Temperaturen bei Auftragung des Thiamin- gehaltes als Ordinate auf halblogarithmisches Papier gerade Linien (Abb. 2). Die Rate der Thiaminzerstorung ist demzufolge konstant. Man kann aus dem Verlauf der Kurve schlieBen, daB es sich bei der Thiaminzerstorung vorwiegend

Herrn H. J. SIEBERT sind wir fur experimentelle Mitarbeit zu Dank verpflichtet.

318 HERRM.4" / TUNGER

1 2 3 4 5 6 7 8 9 J O J 1 7 2 1 3 1 4 Zeit fh/

Abb. I . Der Thiamingehalt in Abhangigkeit von der Erhitzungszeit.

urn eine monomolekulare bzw. pseudomono- molekulare Reaktion handelt. Mathematisch laBt sich die Reaktionsordnung dadurch nach- prufen, daB man die zu den Verlustwerten gehorenden k-Werte berechnet. Es liegen bei gleichen Temperaturen recht gut uberein- stimmende k-Werte vor (Tab. 2).

Die Reaktionsgeschwindigkeits-Konstante in Abhungigkeit von der Temperatzcr

Der TemperatureinfluB auf die GroBe der k-Werte la& sich anhand von Abb. 3 veran-

70

5

2

7

Zeitfhl Abb. 2. Der pseudomonomolelculare Verlauf

der Thiaminzerstorung

0 0 0 0 0 b000 N U H l

s 10 d

Vitamin-B1-Zerst8rung in Roggenbrot 319

Tabel le z Thiamingehalt in yo im Roggenteig als Funktion der Erhitzungstemperatur und -wit sowie die sich daraus ergebenden Werte fiir die Reaktionsgeschwindigkeits-Konstante k der Thia-

minzerst6rung (berechnet fiir eine monomolekulare Reaktion)

78 62

44

Zeit der Erhitzung b]

0

0,5

1,5

4 6 8

I

2

I 0 I2 16

_ _ _ . - . ~ ~ -_ Arithmetisches Mittel

Halbwertszeit

0,494 0,476 0,545 0,554 0,575 0.585

I00

47

I 3 5

20 1.579 r,60S 1,356 1,496

schaulichen. 3IJ kcal kann lg k nach folgender Funktionsgleichung berechnet werden :

Nach Vorliegen des Wertes fur die Aktivierungsenergie E T=

lg k = -6,s . I O ~ - -I- 3. I7,6 Tabs.

D ~ T Q,,-Faktor betragt 2,96 und die Umformung der Gleichung von "K auf "C lautet lg K = 0,0471 T - 546, wie dies in Abb. 4 graphisch dargestellt worden ist.

l&

Abb. 3 . Die Reaktionsgeschwindigkeits- Konstante in Abhingigkeit von derTemperatur bei OK

Abb. 4. Die Reaktionsgeschwindigkeits- Konstante in Abhangigkeit von dcr Temperatur bci OC

320 HERRMANK I TUNGER

Die Berechnung des Thiaminwerlaistes azis dem Temperaturverlauf im Roggenhrot wahrend des Ausbackens

Fur die Berechnung der VitamineinbuDen bei Broten aus Roggenmehl ver- schiedener Ausmahlung ergab sich die Notwendigkeit, Temperaturmessungen nach der bereits beschriebenen Methode [I] an Broten verschiedener Art, und zwar nicht nur in der Krumenmitte, sondern auch in den aul3eren Schichten vorzunchmen. Zu diesem Zweck wurden 1000 g-Brote aus Ioo%igem Mehl sowie 60-8o%igem Mehl beider Getreidearten mit den in der Praxis iiblichen Optimalbackzeiten ausgebacken und dabei der Temperaturverlauf im Innern sowie in der Rinde (ca. 10 mm unter der Brotoberflache) gemessen.

Neben den beiden Variablen - Erhitzungszeit und -temperatur - ist die Veranderung des Wassergehaltes im Brot zu beriicksichtigen [3]. Im Brot- innern verfiigt die Krume uber einen nahezu konstanten Wassergehalt, zumal in dieser Brotzone keine Temperaturen iiber IOO "C erreicht werden. Um auch Aussagen uber die Verhaltnisse in den Randpartien treffen zu konnen, wurden Untersuchungen des Teiges durchgefuhrt [3]. Die Rindenzone schwankt in ihrem Wassergehalt zwischen 8-11%. Da in diesem Bereich nahezu die gleichen Reaktionsgeschwindigkeits-Konstanten wie fur die Krume gelten, konnten zur Ermittlung der Thiaminzerstorungskurve fur die Rindenschicht die k-Werte des Roggenteiges verwendet werden.

In Abb. 5 und 6 wird gezeigt, wie die Konstruktion der Thiaminzerstorungs- kurve in Abhangigkeit vom Temperaturverlauf im Untersuchungsgut vorge- nommen wurde. Die Zusammenstellung der durch Planimetrie gefundenen Werte fur das Flachenintegral ,,C" der verschiedenen Brote sowie der mit Hilfe der Gleichung

noch verbleibende Thiamingehalt bzw. Verlust an Thiamin geht aus Tab, 3 her- vor, wobei unter [A,] der ursprungliche Gehalt an Thiamin im Produkt und un- ter [ A ] der nach dem Erhitzungsvorgang verbleibende Thiamingehalt zu ver- stehen ist.

Um den Thiaminverlust von handelsublichem Roggenbrot berechnen zu konnen, wurde zunachst der Anteil der einzelnen am Gesamtbrot beteiligten Brotschichten ermittelt (Tab. 4 und 5) und von jeweils 10 Broten der Thiamin-

lg [A1 = -0,434 c + 1g [A,!

T a b e l l e 3 Uarstellung der durch Planimetrie gefundenen Werte

fur die Flachenintegrale aus Abb. 5 und 6 ___ __ .~~ ~

I Iooxiger Ausmahlung I do-ao%iger Ausmahlung

Vitamin-F+-Zerst&ung in Roggenbrot 321

Tabelle 4 Durchschnittliche Gesamtflache und Krustenanteil bei Roggenbroten

Oberf lilche

Roggenvollkorn- Kastenbrot

Roggenbrot,

(60 - So%ige Ausmahlung) freigeschoben, 1 1000 1 878

Krusten- anteil

verlust der gesamten Krustenzone auf analytischem Wege ermittelt, da infolge der schwer zu erfassenden uneinheitlichen Temperaturverhiiltnisse und Wasser- gehalte in der Kruste die Thiaminzerstorung in dieser Brotzone nach unserer

I l l ' I

ziB%tl 717 30 50 ?Omin

Abb. 5. Die Thiaminzerstorungskurve in AbhBngigkeit vom Temperaturverlauf bei Roggenbrot aus Mehl 60 bis Soxiger

Ausmahlung

23 Die h'ahrung, XI. Jhg., Heft 4

Abb. 6. Die Thiaminzerstorungskurve in Abhangigkeit vom Temperaturverlauf

bei Roggenvollkombmt

322

Anteil am Ges. Brot [94] - ._______

innere

Krume und auBere Rinde Kruste

Brotart

HERRMANN / TUNGER

Verlust an Thiamin [%] ______ I

innere

Krume und &uBere Rinde

Tabel le 5 Thiamingehalt in Roggenbrot in Abhangigkeit vom prozentualen Gewichtsanteil

der einzelnen Brotzonen am Gesamtbrot

Roggenvoll- korn (Kasten)

Roggenbrot Go- So%iger Ausmahlung, freigesch.

69 I4 17 7.8 5*4 -___

69 I4 '7 4.4 295

Ges.-Verl. [%I Kruste

Methode [I! nicht erfaBt werden kann. Im Ergebnis dieser Untersuchungen wurde eine Thiaminabnahme in der Krustenzone

fur Roggenvollkornbrot von 68% und fur helles Roggenbrot von 72% gefunden.

Die in Abb. 5 und 6 aufgestellten Flachenintegrale (C) und die daraus berech- neten Thiaminzerstorungen (Tab. 3) wurden auf den in Tab. 5 angegebenen pro- zentualen Anteil der einzelnen Brotschichten bezogen. Die Thiaminabnahme im Verlauf des Ausbackens betragt demzufolge fur Roggenvollkornbrot 25% fur helles Roggenbrot 19%.

S u m m a r y

J. HERRMANN and L. TUNGER: On the kinetics of vitamin B, destruction in rye breads derived from flours of various extraction rates

A mathematical method is used to determine the vitamin B, losses occurring during baking in rye breads derived from flours of various extraction rates. The suitability of this method for estimating the destruction rates of heat-labile vitamins has been ascertained by trials with wheat breads. Prerequisites for the calculation of the thiamine decrease are experimental kinetic indices (rate of thiamine destruction and its dependence on temperature) and the establishment of the curve of heat transfer in the dough during baking. Investigations of rye breads of same weight show that the average vitamin B, losses in whole-rye bread and in pale rye bread ar 25 and ~ g % , respectively.

Vitamin-q-Zerstoriing in Roggenbrot 323

B npoqecce Bmreqm. MccnenosaHm, npoaeneaaJde Ha 06paauax sepHoro xaeiia

aasap~oro sepHoro xne6a PaBHnroTcJz 25%, a nnn cBeTnoro pNaeoro xne6a - 19%.

C OHklHaKOBbIM BeCOM, IIOKa3aJITIII, YTO CpeJIHUe IXOTepIl BHTaMlIHa B, B CJlyWe

Literatur

;I] HERRMANN, J., u. L. TUNGER, Nahrung 10, 305 (1966). [zj DDR-Standard. TGL-Nr. 18230; Chemische Bestimmung des Vitamin B,, Fachbuch-

Q] HERRMANN, J . , u. L. TUNGER, Nahrung 10, 101 (1966). [4j HERRMANN. J . . u. 1.. TUNGER, Nahrung 10, 705 (1966).

verlag, Leipzig 1963.

Prof. Dr. J. HERRMANPI‘, Institut flir Technologie und Vorratspflege, 104 Berlin 4, Invaliden- stral3e 42, Dr. L. TUSGER, Institut fur Ernahrung, 1505 Potsdam-Rehbrucke, Arthur-Scheu- nert-Allee 114/116.

Eingegangen 2 . 12 . 1966.