Ökobackweizen – Besser backen mit weniger Eiweiß

Ein Weg zu mehr Qualitätsökoweizen aus Niedersachen

Projektlaufzeit: 01. September 2016 - 31. Oktober 2019

Zur Qualitätseinstufung von Weizen werden im allgemeinen eiweißbasierte Inhaltsstoffe wie Feuchtkleber- oder Proteingehalt herangezogen. Immer wieder sind jedoch Abweichungen der tatsächlichen Backqualität von den Erwartungswerten, die auf den indirekten Qualitätsparametern basieren, festzustellen. Sortenbedingt können teils auch bei mittleren und niedrigeren Eiweißgehalten zufriedenstellende Backqualitäten gefunden werden. Solche Sorten sind besonders effizient im Hinblick auf das Verhältnis von Backvolumen zu Feuchtklebergehalt und bieten ein bislang kaum genutztes Potential, Qualität und Ertrag bei limitierter Stickstoffverfügbarkeit zu erhöhen. Im Rahmen des EIP-Projektes „Ökobackweizen“ soll dieses Potential in der züchterischen Bearbeitung von Weizen aufgegriffen und für Selektions-, Anbau- und Verarbeitungsentscheidungen nutzbar gemacht werden.

Die Optimierung und Standardisierung eines Mikrobacktests ermöglicht eine direkte Qualitätsbeurteilung von Öko-Winterweizen. Dieser liefert die Grundlage, um Sorten mit zufriedenstellenden Backqualitäten bei niedrigeren Eiweißgehalten ausfindig zu machen. Die Reproduzierbarkeit von Sorteneigenschaften wird an Zuchtstämmen und praxisüblichen Sorten über aufeinanderfolgende Versuchsjahre und divergierende Standorte geprüft. Darauf basierend erfolgt die Weiterentwicklung von Zuchtstämmen mit dem Ziel der Nutzbarmachung.

Durch die Übertragung des Mikrobackversuches an ein Dienstleistungslabor kann der Backversuch zum Projektende von Interessenten als Auftragsarbeit vergeben werden. Begleitend wird ein Handbuch zur Probeneinstufung veröffentlicht.

 

Die Eiweiß- wie auch die Ertragsbildung von Weizen sind abhängig von der auf einer Anbaufläche verfügbaren Stickstoffmenge. Im ökologischen Ackerbau ist die Nährstoffverfügbarkeit in erster Linie durch Betriebskreislauf und Bodenstoffwechsel bedingt und dadurch auf natürliche Weise begrenzt. Sandigere Böden und geringere Niederschläge, wie sie in Niedersachsen weit verbreitet sind, erschweren die Eiweiß- und Ertragsbildung zusätzlich. Da die Menge der Klebereiweiße, die auf einer bestimmten Anbaufläche produziert werden können, physiologisch begrenzt ist, sind höhere Klebergehalte nur mit niedrigeren Gesamterträgen möglich. Aus Sicht landwirtschaftlicher Betriebe sind hohe Klebergehalte betriebswirtschaftlich nicht erstrebenswert. Unter diesen Umständen ist die Erzeugung von Öko-Backweizen in Niedersachsen also wenig attraktiv. Dies ist auch die konkrete Situation auf den Betrieben der am Projekt beteiligten Landwirte.  

Direkte und indirekte Qualitätsbeurteilung

Die gängige Vorgehensweise zu Qualitätseinstufung von Weizen ist die Schätzung auf Basis der indirekten Qualitätsparameter Feuchtklebergehalt, Sedimentationswert und Fallzahl. Diese stehen sortenbedingt in mehr oder minder großem Zusammenhang zu den Backeigenschaften eines Mehles. Demgegenüber steht die direkte Qualitätsbeurteilung, welche nur durch eine tatsächliche Verarbeitung wie mit einem Backtest, durchgeführt werden kann. Der Rapid-Mix-Test stellt ein solches standardisiertes Verfahren dar, welches bereits seit den 60er Jahren genutzt wird und in den 70er Jahren zuletzt angepasst wurde. Durch die kurze, intensive 1-minütige Standardknetzeit steht der Rapid-Mix-Test in der Kritik, Teige in Abhängigkeit der Klebereigenschaften sowohl zu unter- als auch zu überkneten, und damit potentielle Backeigenschaften nur unzureichend zu erfassen. In der praktischen Herstellung von Öko-Backwaren wird die Teigknetung, im Unterschied zum Vorgehen beim Rapid-Mix-Test, rohstoffangepasst durchgeführt. Unter einer rohstoffangepassten Teigknetung weisen viele Weizen höhere Backvolumenausbeuten auf als erwartet. Somit nimmt außer dem sortenspezifischen Potential auch die Art der Verarbeitung Einfluss auf das Ergebnis der Qualitätseinstufung.  

Ansprüche an den Mikrobackversuch

Ein Backversuch, der sowohl eine rohstoffgerechte Verwertungszuführung ermöglichen soll, wie auch eine Nutzung für Serienuntersuchungen in der Züchtung, birgt besondere Ansprüche. Für den Einsatz im Bereich der Züchtung sollte der Versuch mit einer Mehlmenge von ca. 30g auskommen, denn mehr Material steht insbesondere bei jungen Zuchtstämmen nicht zur Verfügung. Für praxisrelevante Ergebnisse sollte sich die Versuchsdurchführung an dem Vorgehen in Öko-Backstuben orientieren. Die Qualitätsbeurteilung sollte auf aussagekräftigen Merkmalen am Gebäck und den vorherigen Verarbeitungsschritten aufbauen, denn nur Gebäckvolumen alleine reicht nicht, wenn z.B. zuvor bei der Verarbeitung die Geräte verkleben, das Brot zu trocken ist oder die Krume beim Bestreichen zerbröselt. Der Gesamtaufwand für die Versuchsdurchführung sollte überschaubar bleiben, so dass auch eine große Anzahl an Proben mit vertretbarem zeitlichen Aufwand untersucht werden kann. Nicht zuletzt sollen dabei auch die Kosten der für die Versuchsdurchführung notwendigen Geräte- und Materialien im Blick behalten werden, so dass das Verfahren auch für kleinere Betriebe und Unternehmen in der Praxis erschwinglich bleibt.

Besonderheiten im Überblick:

  • Kleine Probenmenge
  • Angepasste Teigbereitung und -Knetung
  • Schnelle Durchführbarkeit

Teigbereitung

Besondere Beachtung findet die individuelle Beschaffenheit der Mehle durch die Berücksichtigung der Wasseraufnahmefähigkeit und Teigentwicklungszeit. Die Wasseraufnahme wird in Anlehnung an den ICC-Standard 115/1 bei einer Knetgeschwindigkeit von 63 rpm. einer Temperatur von 30°C und, entgegen der Standard-Methode unter Zugabe von 1,5% Kochsalz ermittelt. Sowohl die Zugabe von Salz als auch die Teigtemperatur während des Knetens haben großen Einfluss auf die Teigentwicklung. Die Salzugabe bewirkt etwas weichere und gleichzeitig knetstabilere Teige, was sich in Abhängigkeit der Sorte unterschiedlich stark ausprägt. Die Teige im Backversuch nicht zu fest ausfallen, wird die Teigkonsistenz durch die Schüttwassermenge auf 450 Farinographeinheiten angepasst, also 50 Farinographeinheiten niedriger als bei der Standard Methode. Da die Teigzubereitung für die Versuchsbrötchen bei einer Umgebungstemperatur von ca. 20°C stattfindet, wird auch die Prüfung der Teigentwicklungszeit, unter Verwendung der angepassten Schüttwassermenge und einer Zugabe von 1,5% Kochsalz bei einer Umgebungstemperatur von 20°C ermittelt wird. Im Gegensatz zu der Erfassung der Wasseraufnahmefähigkeit wird nun mit einer Knetgeschwindigkeit von 120rpm gearbeitet, so wird für die Untersuchung weniger Zeit benötigt und es zeichnen sich eindeutigere Konsistenzmaxima ab.

Teigentwicklung im Farinogramm unterschiedlicher Teigbereitungen:

Die Teigzutaten für die Testbrötchen bestehen aus 20g Mehl, 1,5% Salz (=0,3g), 0,5 g Trockenhefe, 0,5ml Wasser als Trockenhefeausgleich und Wasser entsprechend der zuvor ermittelten individuellen Wasseraufnahmefähigkeit. Auf weitere Teigzutaten wie Zucker, Fett, Malz und Säuerungsmittel wird bewusst verzichtet. Mit dem Versuch soll das rohstoff- und sorteneigene Potential abgebildet werden, um eine klare Differenzierung zwischen den einzelnen Prüfgliedern zu erreichen. Unter Zugabe von Fett und Zucker könnte zwar eine etwas höhere Volumenausbeute erreicht werden, gleichwohl entstehen Wechselwirkungen mit anderen Qualitätsmerkmalen, die von Sorte zu Sorte unterschiedlich ausfallen und damit zu einer Verzerrung der abgebildeten Rohstoff-Qualität führen.

Angepasste Knetzeit

Ein essentieller Bestandteil des Verfahrens liegt in der angepassten Knetzeit. Versuche haben gezeigt, dass auch die Knetzeit in wechselseitiger Beziehung zur Ausprägung unterschiedlicher Qualitätsmerkmale steht. Bei der Durchführung von Versuchen an Proben aus dem Erntejahr 2017 hat sich eine Standardknetzeit im Micromixer von 4,5 Minuten als geeignet erwiesen, welche auf Basis der zuvor ermittelten Teigentwicklungszeit für Proben mit sehr kurzer oder sehr langer Teigentwicklungszeit auf 3,0 oder 6,0 Minuten angepasst wurde. Im Erntejahr 2018 wurde an dieser Einteilung festgehalten, jedoch wurden hier bei einem Großteil der untersuchten Proben Teigentwicklungszeiten von unter 3 Minuten festgestellt, und entsprechend im Micromixer eine Verarbeitung mit 3-minütiger Knetzeit durchgeführt. Die Teigentwicklungszeit ist also außer durch die Sorte selbst auch stark durch Anbaubedingungen beeinflusst.

Backvorgang

Hierin ruhen und reifen die zur Kugel geformten Teiglinge bei 30°C für 60 Minuten. Nach den ersten 15 Minuten werden sie mit einer Nudelmaschine 3mal bei einem Walzenabstand von ca. 1,7 mm gewalzt und erneut zu einer Kugel gerollt. Es wird hierbei bewusst darauf verzichtet, Spannung in den Teig hineinzuwirken, sodass die Brötchenform Rückschlüsse auf Teigeigenschaften ermöglicht, ohne durch den Einfluss von Verarbeitungsmaßnahmen zu stark beeinflusst zu werden. Gebacken wird dann für 18 Minuten bei einer Temperatur von 190°C. Wenn die Brötchen vollständig abgekühlt sind, nach ca. 1-2h kann die Merkmalserfassung durchgeführt werden. Den Kern der Einstufungsrelevanten Merkmale bilden die Wasseraufnahmefähigkeit, Teigbeschaffenheit, Volumenausbeute, Brötchenform und Oberfläche. Zur Ergänzenden Beschreibung werden außerdem Porung, Elastizität und Bräunung der Kruste miterfasst.

Wenn Sie Interesse an einer schriftlichen Anleitung zur Durchführung des Backversuches schreiben Sie gerne eine Email an Nina Österle (Kontakt).

Feuchtklebergehalt und Ertrag

Die Gegenüberstellung von Feuchtklebergehalt und Ertrag lässt die negative Korrelation der beiden deutlich werden. Im Bereich von sehr hohem Feuchtklebergehalt werden keine sehr hohen Erträge erreicht, und im Bereich sehr hoher Erträge sind keine hohen Klebergehalte möglich.

Züchterisch optimieren lässt sich lediglich die Verwertung des verfügbaren Stickstoffes. Stickstoff ist, besonders unter ökologischen Anbaubedingungen nur begrenzt verfügbar und limitiert somit die maximal mögliche Proteinmenge, die auf einer Fläche erzeugt werden kann. Sollen die Gesamterträge auf dieser Fläche weiter erhöht werden, geht das nur durch vermehrte Bildung von nicht-Protein-Bestandteilen im Korn, also vorwiegend Stärke. Hierdurch findet quasi eine „Verdünnung“ der Proteine statt. Deswegen können sehr hohe Erträge nicht mit sehr hohem Proteingehalt gemeinsam erzielt werden.

Backvolumen und Feuchtklebergehalt

Bei sehr hohem Feuchtklebergehalt von > 26% kann mit großer Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass auch ein gutes oder sehr gutes Backvolumen erreicht werden kann. Dabei ist bei niedrigeren Kleberwerten keineswegs ausgeschlossen, ebenso hohe Volumenausbeuten zu erzielen. Gerade im Bereich von 20-22% Feuchtkleber kann nahezu jedes Backergebnis gefunden werden.

Probenmaterial: Feldversuche mit Sortenscreening

Die Getreideproben stammen von 2 verschiedenen Standorten und aus 3 Erntejahren (2017- 2019), welche für umfangreiche Serienuntersuchungen mittels Backversuch zu Verfügung standen. Ziel ist es, Sorten ausfindig zu machen und weiter zu entwickeln, welche auch bei mittlerem oder niedrigem Feuchtklebergehalt über gute Backeigenschaften verfügen und höhere Erträge möglich machen.

Die Ertragsprüfung am Standort Köhlingen/Tosterglope beinhaltete mehr als 250 Prüfgliedern aus dem Sortiment der Getreidezüchtungsforschung Darzau mit Zuchtlinien, eigenen Sorten und Vergleichssorten. Eine 2. Ertragsprüfung mit 50 Prüfgliedern am Standort Wallenhorst/Osnabrück enthielt die vielversprechendsten Zuchtstämmen und Vergleichssorten. Beide Sortimente wurden in Folge laufender Selektionen und neu hinzukommender Kandidaten jährlich angepasst.

In den Erntejahren 2017 und 2018 gab es 30 Sorten und Zuchtlinien, welche jeweils in beiden Jahren und an beiden Standorten geprüft wurden. Diese wurden als Verrechnungssorten für eine faktorielle Anpassung des Feuchtklebergehalt am jeweiligen Standort auf 21% und des Backvolumen auf 100% verwendet. Nach dieser Anpassung wurden aus den Einzeluntersuchungsergebnissen jeweils ein Sortenmittelwert gebildet. 

Der Feuchtklebergehalt schränkt das Ertragspotential von Winterweizen stärker ein als das erzielbare Backvolumen. Bei einer optimalen Merkmalskombination innerhalb einer Sorte müsste es also möglich sein, bereits ab 20-22% gutes Backvolumen zu erzielen, dabei aber ein höheres Ertragsniveau zu erreichen als es bei einem Feuchtklebergehalt von 26% oder mehr möglich wäre.

Damit dieses Potential nutzbar werden kann, sollte außer einer ausreichende Backqualität auch ein standortgemäßes Zusammenspiel aus Protein- und Ertragsbildung innerhalb einer Sorte veranlagt sein. Hierbei sollten auch sonstige agronomische Merkmale (Wuchstyp, Blatt- und Saatgutgesundheit) nicht zu kurz kommen. Um sichere Anbauempfehlungen abgeben zu können, sind mehrjährige und standortspezifische Untersuchungen unerlässlich. 

Vielversprechende Kandidaten werden derzeit auf Ihre Eignung für eine Neuzulassung durchs Bundessortenamt geprüft und vorbereitet. 

 

 

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