Herstellung von Lebensmitteln für Zöliakie- und Glutenintoleranz-Betroffene

Im Zusammenhang mit der Herstellung und Bereitstellung von Lebensmitteln für Zöliakie- und Glutenintoleranz-Betroffene sind vor allem zwei lebensmittelrechtliche Bestimmungen von Bedeutung, da diese bezüglich des Auffindens von für diesen Personenkreis geeigneten Produkten wesentlich sind.

Zum einen ist dies die Verordnung (EU) Nr. 1169/2011, nach der die im Anhang II der VO genannten Stoffe oder Erzeugnisse, die Allergien oder Unverträglichkeiten auszulösen vermögen, verpflichtend auf dem Produkt anzugeben sind. Hierzu gehören glutenhaltiges Getreide, namentlich Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Dinkel, Kamut oder Hybridstämme davon, sowie daraus hergestellte Erzeugnisse. Ausgenommen von dieser Verpflichtung sind Glukosesirupe auf Weizenbasis einschließlich Dextrose, Maltodextrine auf Weizenbasis sowie Glukosesirupe auf Gerstenbasis. Aufgrund des industriellen Verarbeitungsprozesses gelten diese Zutaten als rein und stellen für Zöliakiebetroffene erwiesenermaßen kein gesundheitliches Problem dar. Das Gleiche gilt für Getreide, das zur Herstellung von alkoholischen Destillaten verwendet wird.  

Weiterhin bedeutend ist die Verordnung (EG) Nr. 41/2009, die aber im Juli 2016 durch die Durchführungsverordnung (EU) Nr. 828/2014 über die Anforderungen an die Bereitstellung von Informationen für Verbraucher über das Nichtvorhandensein oder das reduzierte Vorhandensein von Gluten in Lebensmitteln ersetzt wird. Gemäß dieser Verordnung darf der Hinweis „glutenfrei“ nur dann verwendet werden, wenn ein Lebensmittel beim Verkauf an den Endverbraucher einen Glutengehalt von höchstens 20 mg/kg aufweist. Im weiteren darf der Hinweis „sehr geringer Glutengehalt“ nur dann verwendet werden, wenn ein Lebensmittel, das aus einer oder mehreren — zur Reduzierung ihres Glutengehaltes in spezieller Weise verarbeiteten — Zutaten aus Weizen, Roggen, Gerste, Hafer oder Kreuzungen dieser Getreidearten besteht oder diese enthält, und beim Verkauf an den Endverbraucher einen Glutengehalt von höchstens 100 mg/kg aufweist. Zusätzlich gilt für haferhaltige Lebensmittel, dass der Hafer, der in diesem Lebensmittel enthalten und mit dem Hinweis „glutenfrei“ oder „sehr niedriger Glutengehalt“ versehen ist, so hergestellt, zubereitet und/oder verarbeitet sein muss, dass eine Kontamination durch Weizen, Roggen, Gerste oder Kreuzungen davon ausgeschlossen ist. Diese Vorschriften sind kongruent mit den Vorschriften des Codex Alimentarius Standards 118-1979.

Das in den Getreidemehlen enthaltene Gluten ist maßgeblich für die Backeigenschaften der Mehle verantwortlich. Die darin enthaltenen Proteinfraktionen Gliadin und Glutenin formen eine Netzwerkstruktur, das Teiggerüst, und sorgen für eine gute Porenbildung und die viskoelastischen Eigenschaften des Teigs, so dass er beim Backen seine Form behält und locker bleibt. Da Gluten also sowohl Gashaltevermögen, Gebäckvolumen und Teigviskosität, als auch Farbe, Krumenstruktur und -feuchte von Backwaren beeinflusst, müssen diese Aufgaben bei glutenfreien Rohstoffen durch zusätzliche technologische Maßnahmen sowie andere Zutaten erledigt werden.

Einige dieser Aufgaben können zumindest teilweise über den Weg einer Enzymzugabe erfüllt werden. So steigert Transglutaminase (TG) z. B. durch die Proteinvernetzung bei allen pH-Werten sowohl die Teigelastizität und die Teigfestigkeit, als auch die Krumenelastizität und die Frischhaltung. Jedoch ist die Vernetzungsmöglichkeit der TG wesentlich von der Zusammensetzung des jeweiligen Proteins abhängig und bei Zugaben von mehr als 500 U wurden eher negative Wirkungen auf die Gebäckqualität festgestellt. Eine Amylasezugabe von bis zu 1.000 U kg-1 Mehl sorgt für einen Volumenanstieg und eine längere Frischhaltung.

Wenn hinsichtlich der sensorischen Qualität von glutenfreien Backwaren in den letzten Jahren auch eindeutige Fortschritte erzielt wurden, so werden diese dennoch oft abgelehnt, da sie wenig schmackhaft sind, hinsichtlich ihrer Konsistenz (Textur) nicht überzeugen und ein unangenehmes Mundgefühl verursachen. Konkret trocknen glutenfreie Backwaren schneller aus, sie bröseln leichter und haben eine geringere Haltbarkeit.

Als Rohstoffe für die Herstellung glutenfreier Backwaren werden anstelle der herkömmlichen Getreidearten u.a. Hirse, Mais, Kartoffeln oder Reis verwendet, darüber hinaus Amaranth, Quinoa, Buchweizen, Tapioka und Maniok.

Ein wesentliches Problem im Zusammenhang mit der Verwendung alternativer Rohstoffe ist in dem bisherigen Fehlen von die Backwarenqualität charakterisierenden Kennzahlen zu sehen. Die Folge sind Schwierigkeiten bei der Standardisierung der Rohstoffe, wie am Beispiel verschiedener Leinsamenmehle, der Hauptrezepturkomponente eines glutenfreien Leinsamenbrotes, gezeigt wurde. Anhand umfangreicher Untersuchungen konnten die mit einem Viskographen gemessene Viskosität bei 25 °C und die Viskosität in der Heißphase als entscheidende Parameter zur Beurteilung von Leinsamenmehlen und deren Einfluss auf die Brotqualität ermittelt werden.

Bei nahezu allen Backwaren, und dies gilt gleichermaßen für glutenhaltige wie auch glutenfreie, ist eine höchst mögliche Krumenlockerung erwünscht. Durch ein großes Volumen und eine möglichst feine Porung ist die Wahrscheinlichkeit am größten, dass alle geschmacksrelevanten Substanzen durch den Speichel aus der Krume gelöst und den Geschmacksrezeptoren im Mund zugänglich gemacht werden können. Mit Blick auf glutenfreie Teige wurde daher nach Möglichkeiten gesucht, die rheologischen und damit auch die Krumeneigenschaften zu verbessern. Möglich wird dies durch den Einsatz von Säuerungsmitteln, die Verwendung strukturverbessernder Enzyme wie der Transglutaminase sowie auch durch die Verwendung von auf glutenfreien Substraten basierenden Sauerteigen.

Überhaupt haben sich zahlreiche Forschergruppen mit der Anwendung von Sauerteigen zur Herstellung glutenfreier Brote und Backwaren beschäftigt. Mit Hilfe eines Reissauerteiges wurden mit verschiedenen alternativen Rohstoffen Backversuche durchgeführt, bei denen sich zeigte, dass sich durch den Einsatz von Sauerteigen auf Reisbasis insgesamt sehr gute Krumeneigenschaften einstellen. Wie Texturprofilanalysen ergaben, übt der pH-Wert hierbei kaum einen Einfluss aus. Brote, die auf Basis von Teffmehl und Buchweizen hergestellt wurden, zeigten zunächst einen deutlichen adstringierenden bzw. bitteren Geschmack, doch ließen sich die unangenehmen Begleitaromen durch eine Fermentation deutlich reduzieren.

Am Beispiel eines auf Hafer basierenden glutenfreien Brotes konnte zudem gezeigt werden, dass durch den Einsatz eines Reissauerteiges auch bei glutenfreien Backwaren vollständig auf den Einsatz von Backhefe verzichtet werden kann. Hierbei kommt es durch den hohen Anteil an fermentiertem Mehl sowie einer langen Gärphase zu einer optimalen Verquellung der Rohstoffe, was zu einer Verbesserung der Krumen-, Geschmacks- und Lagereigenschaften beiträgt.

Bei der traditionellen Teigwarenherstellung ist Gluten ein wichtiger qualitätsbestimmender Inhaltsstoff, der sich vor allem auf die Formbarkeit des Teiges, die Formstabilität bei Verarbeitungs- und Zubereitungsprozessen, einen niedrigen Abkochverlust, eine hohe Bissfestigkeit und einen elastischen Kaueindruck auswirkt. Als Rohstoff für die Herstellung glutenfreier Nudeln werden vor allem Reis und Mais, aber auch Buchweizen, Quinoa, Hafer, Amaranth, Sorghum und Hirse verwendet.  Dabei gibt es grundsätzlich vor allem vier Strategien, um Gluten in Nudeln zu ersetzen und zwar: (1.) Die Zugabe von isoliertem Protein (z. B. Eiklarprotein), Hydrokolloiden, Emulgatoren und ggf. Enzymen wie etwa der Transglutaminase zur Vernetzung der Proteine. (2.) Eine Modifizierung der makromolekularen Stärkeorganisation, über die bisher allerdings erst wenige Erkenntnisse vorliegen. (3.) Die Verwendung von hitzebehandelten, d.h. vorverkleisterten Mehlen. Dabei ist zu beachten, dass die Stärke im Gegensatz zu Weizennudeln bei glutenfreien Nudeln eine entscheidende Rolle besitzt. (4.) Adaptierung von unkonventionellen Nudelherstellungsprozessen, wozu neben der Anwendung von Heiß- und Kaltzyklen oder der Heißextrusion auch die Hochtemperaturtrocknung zählt. Während die übliche Trocknung bei 60 °C stattfindet, werden bei der Hochtemperaturtrocknung (HT) Temperaturen oberhalb von 60 °C und bei der Ultrahochtemperaturtrocknung (UHT) solche von über 85 °C angewendet. HT und UHT bewirken eine Verkürzung der Herstellungszeit, verbesserte hygienische Bedingungen und Kochqualität (z.B. Kochverlust, Klebrigkeit, Festigkeit, Kochtoleranz), Nudelelastizität, einen höheren Grad an Proteindenaturierung sowie eine verringerte Quellung der Stärke. Dabei ist es wichtig, die relative Luftfeuchtigkeit zu begrenzen, um die Maillardreaktion und damit die Entstehung einer rot-braunen Verfärbung der Nudeln zu verhindern bzw. zu minimieren. Zum anderen bedarf es einer gesteuerten Abkühlphase, um Stress in der Nudelstruktur zu verhindern.

Ein patentiertes Verfahren zur Herstellung von kleberfreien kurz geschnittenen Teigwaren wie Penne und Rigatoni sowie Langwaren wie Spaghetti aus Mais, Reis, Stärken und Additiven bietet die Bühler AG aus Uzwil in der Schweiz an. Geprägt wird das Verfahren durch den Verarbeitungsprozess in der PolymatikTM. Diese besteht aus einem Mischer/Kneter - aus technischer Sicht ein gleichläufiger Zweiwellenextruder - und einer Pressschnecke. Für die  Herstellung von Mais- und Reisteigwaren musste diese mit einer Zusatzausrüstung versehen werden, um die dafür notwendige Wärme-/Feuchtebehandlung zu ermöglichen.

Bei der Herstellung traditioneller Weizenteigwaren bilden die Kleberproteine ein festes wasserunlösliches Gerüst um die Stärkekörner. Dies ist bei Teigwaren, die aus Mais oder Reis hergestellt werden grundsätzlich anders. Deren native Stärke ist wasserunlöslich und ohne Klebe- und Bindeeigenschaften. Mit einer speziell entwickelten und optimierten Wärme/Feuchte-Behandlung wird die in den Rohstoffen enthaltene Stärke in der PolymatikTM gezielt modifiziert. Dabei wird die native Stärkestruktur aufgebrochen und die Stärkekörner werden quellbar, so dass sich Proteine in die Stärkematrix einlagern können. Dadurch gestattet die veränderte Stärkequalität die Herstellung kleberfreier Teigwaren mit Produktqualitäten, wie sie von den klassischen Teigwaren aus Hartweizengrieß bekannt sind. Dies gilt auch hinsichtlich des Aussehen und des Kochverhaltens.

Grundsätzlich wird die Herstellung glutenfreier Pasta als weniger problematisch angesehen als die von glutenfreiem Brot, doch ist das Thema Elastizität der Nudeln noch nicht zufriedenstellend gelöst.