Brot

Deutschland gilt mit einem Konsum von 41,6 kg Brot pro Haushalt im Jahr 2022 als Brotnation. Dieser Titel wird den Deutschen nicht nur zugeschrieben, weil Brot hierzulande ein beliebtes Grundnahrungsmittel darstellt, sondern v. a., weil in Deutschland so viele verschiedene Brotsorten wie in kaum einem anderen Land zum Verzehr angeboten werden.
Im Brotregister des Deutschen Brotinstituts e. V. sind ca. 3200 verschiedene Brotsorten eingetragen. Die deutsche Brotkultur wurde daher im Jahr 2014 durch die nationale UNESCO-Kommission zum immateriellen Kulturerbe erklärt. Die Vielfalt kommt dabei nicht nur durch die Unterscheidung zwischen Vollkorn- und Weißbrot, gesäuertem und ungesäuertem Brot oder Variationen des Roggenanteils zustande, sondern auch durch Modifikationen in der Teigführung oder bei den Zutaten (⇒ s. auch ERNÄHRUNGS UMSCHAU 10/2023 „Deutsche Brotkultur. Ein warenkundlicher Überblick” ab S. M636). Die Anpassung der Zutaten bietet eine schier endlose Quelle zur Kreation neuer Brotsorten wie Spezialbrote, die mit besonderen Zutaten einen verbesserten Nährwert aufweisen [1]. Es können Spezialmehle wie Steinmetzmehl verwendet werden (Entfernung der äußeren Kornbestandteile im nassen Zustand) oder verschiedene Zutaten wie Saaten, Nüsse, Rosinen, Gewürze oder Zwiebeln zugesetzt werden [2]. Auch Brote für spezielle Ernährungsbedürfnisse wie glutenfreie Backwaren, für Diabetiker*innen geeignete oder natrium-/kochsalzarme Brote sind inzwischen immer häufiger auf dem Markt zu finden [3].
Die große Vielfalt der Brotsorten setzt sich bei Kleingebäck fort, das ähnlich wie Brot hergestellt und verarbeitet wird, aber höchstens 250 g wiegen darf. Ein maximal erlaubter Fett- und Zuckeranteil von 10 %, der in den Leitsätzen für Brot und Kleingebäck festgeschrieben ist, grenzt Kleingebäck von feinen Backwaren ab [4].
Brot besteht üblicherweise aus den Grundzutaten Mehl, Wasser, Backtriebmittel (Hefe, Sauerteig oder Backpulver) und Salz [2]. Weizen bzw. ausgemahlenes Weizenmehl weist die einzigartige Eigenschaft auf, in der Kombination mit Wasser einen viskoelastischen Teig zu bilden, der vielen Weizenprodukten ihre charakteristische Struktur verleiht. Unter allen Getreidearten kommt Weizen bei Brot deshalb die größte Bedeutung zu [5, 6]. Nach Mais, Reis und Zuckerrohr zählt Weizen auf Platz vier zu einem der zehn meist produzierten Lebensmittelrohstoffe weltweit und wird in vielen Ländern in einem Produktionsmaßstab von mehreren Mio. Tonnen jährlich angebaut und geerntet. Seit die Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) 1961 mit der Sammlung von Daten über landwirtschaftliche Güter begann, ist die jährliche Produktionsmenge von Weizen stetig gestiegen und erreichte 2021 mit über 770 Mio. Tonnen mehr als die dreifache Produktionskapazität seit Beginn der Aufzeichnungen [7].
Für klassische Brotlaibe wird vornehmlich Mehl aus Weichweizen (Triticum aestivum) eingesetzt, während Hartweizen (Triticum durum) hauptsächlich zur Nudelproduktion verwendet wird [8]. Weizen kann entsprechend seiner Qualitätsmerkmale in Klassen unterschiedlicher Güte eingeteilt werden, welche hauptsächlich genetisch, aber auch durch Umwelt- und Standortfaktoren bestimmt sind. Nach absteigender Qualität erfolgt in Deutschland eine Klassifizierung in Eliteweizen (E-Gruppe), Qualitätsweizen (A-Gruppe), Brotweizen (B-Gruppe), sonstigen Weizen (C-Gruppe) und Keksweizen (K-Gruppe) [9].
Das im Brotteig eingesetzte Backtriebmittel Hefe trägt während der Fermentation (Gare) zur Gasentwicklung bei. Die entstandenen Gase können sich im Teig ausdehnen, werden aber durch das starke, elastische Teignetzwerk im Teig gehalten. Verantwortlich für diese charakteristischen viskoelastischen Eigenschaften ist das im Mehl vorhandene Gluten, welches aufgrund seiner Funktion häufig als Eiweißkleber umschrieben wird [6, 10]. Der dehnbare Teig erlaubt während des Brotbackens zunächst die Ausdehnung der Gasblasen, bevor sich die Teigstruktur während des Backens verfestigt und es zur charakteristischen Porenbildung der Brotkrume kommt [11]. Neben Weizen gilt auch Roggen als Brotgetreide und wird v. a. in Roggenmischbroten eingesetzt [4]. Da Roggen im Vergleich zu Weizen nicht die Fähigkeit besitzt, ein charakteristisches Klebernetzwerk auszubilden, erfolgt die Teigführung bei Roggen auf eine andere Weise. Die Backeigenschaften des Roggens lassen sich auf die sog. Pentosane und Proteine zurückführen, die durch eine hohe Wasserbindefähigkeit zur Entstehung eines zusammenhängenden Teiges führen. Der bei Roggenmehlen zusätzlich eingesetzte Sauerteig stellt die für die Gasbildung und damit verbundene Teiglockerung erforderlichen Hefen und Bakterien zur Verfügung [2].
Andere Getreidearten spielen für die Backwarenindustrie eine eher nebensächliche Rolle, gewinnen aber mit dem Trend der Wiederentdeckung alter Getreidearten und der wachsenden Brotvielfalt zunehmend an Bedeutung. Dazu zählen die auch als „Urkorn” bezeichneten Getreidesorten Dinkel, Emmer und Einkorn. Da Urgetreide allerdings einen niedrigeren Ertrag liefert, hat sich Weichweizen zum Anbau in großem Stil durchgesetzt [12]. Gelegentlich werden die Getreidearten Hafer, Hirse, Mais oder Reis in Broten verbacken, z. B. zur Herstellung glutenfreier Brote. Von Natur aus glutenfrei sind auch Brote, die mit Pseudogetreiden produziert werden. Pseudogetreide wie Amaranth, Buchweizen und Quinoa zählen botanisch gesehen nicht zu Getreide, können aber ähnlich wie Getreide verarbeitet werden [4].

Die Nährstoffzusammensetzung von Getreide schwankt je nach Art, Sorte, Anbau- und Erntebedingungen. Im Mittel enthält ein Getreidekorn 14 % Wasser, 70 % Kohlenhydrate (KH), 8–13 % Protein, 1,5–5 % Fett, 2 % Mineralstoffe und 10–13 % Ballaststoffe. Die Nährstoffe verteilen sich unterschiedlich auf den Mehlkörper, den Keimling, die Aleuronschicht sowie die Frucht- und Samenschale (• Abbildung 1) [1, 2].
Der Ausmahlungsgrad des verwendeten Mehles, definiert als prozentualer Anteil Mehl, der aus einer bekannten Menge Körner gewonnen wurde, bestimmt die Charakteristik des Brotes (• Tabelle 1). Für weißes Mehl und daraus hergestelltes Weißbrot wird lediglich das Endosperm (bei Getreide auch Mehlkörper genannt) verwendet (Ausmahlungsgrad < 66 %). Bei Vollkornmehlen für Vollkornbrote werden zudem der Keimling, die umgebende Aleuronschicht und Samenschale sowie optional die Fruchtschale (zusammen Kleie) des Getreidekorns mitverwendet (Ausmahlungsgrad 100 %). Da der Keim und die äußeren Schichten des Getreidekorns viele Nährstoffe enthalten, gelten Vollkornbrote als ernährungsphysiologisch wertvoll [11].
Als Hauptkohlenhydrat in Getreide stellt Stärke einen Großteil der Nährstoffe und der Energie bereit, die der menschliche Körper aus dem Konsum von Brot gewinnen kann. In Industriestaaten wird so über den Verzehr von Brot bis zu 50 % des Kohlenhydratbedarfs, 30 % des Proteinbedarfs und 50–60 % des Bedarfs an B-Vitaminen gedeckt. Daneben stellt Brot eine wichtige Quelle für Mineralstoffe und Spurenelemente dar. Einige dieser Getreideinhaltsstoffe werden mit positiven Gesundheitseffekten assoziiert [11].

Makronährstoffe
Kohlenhydrate (KH)
Mit einem Anteil von 55–75 % in der Trockenmasse überwiegen KH gegenüber anderen Makronährstoffen im Getreidekorn [11]. Die dem Getreidekorn als Reservestoff dienende Stärke im Mehlkörper stellt unter den KH mit 60–70 % wiederum den größten Anteil dar [8]. Getreidestärke besteht zu 25 % aus Amylose und zu 75 % aus Amylopektin, zwei aus Glukoseeinheiten aufgebauten Molekülen, die sich lediglich in der Verknüpfung der Glukosemoleküle unterscheiden und daher unterschiedlich stark verzweigt sind [11]. Stärke ist bei allen Getreidearten im Endosperm lokalisiert, kann sich aber je nach Art in Form, Größe und Anordnung unterscheiden. Die funktionellen Eigenschaften von Stärke während der Teigzubereitung beruhen zum einen auf der Quellfähigkeit im flüssigen Teig. Zum anderen verlieren Stärkekörner während des Backens ihre Form und verkleistern, wodurch die Brotstruktur stabilisiert wird [11].
KH können im Allgemeinen in verfügbare und nicht-verfügbare unterteilt werden.
Stärke zählt neben anderen löslichen KH zu den verfügbaren KH, die vom menschlichen Körper sowohl verdaut als auch aufgenommen werden können. Nicht-verfügbare KH (Ballaststoffe), darunter resistente Stärke, Zellulose oder andere komplexe Polysaccharide wie Arabinoxylane, β-Glucane, Pektine und der Zellwandbestandteil Lignin, können nicht aufgespalten und somit nicht über den Dünndarm absorbiert werden. Sie werden im Dickdarm von Bakterien fermentiert [11, 13, 14]. Ballaststoffe dienen der Pflanze als Gerüstsubstanz und sind v. a. in den Schalenbestandteilen lokalisiert. Da dieser Kornbestandteil in Weißmehl nicht enthalten ist, ist der Ballaststoffanteil mit etwa 2,8 % sehr gering im Vergleich zu 12,1 % in Vollkornmehl [1]. Daher weist insb. Weizenvollkornmehl viele unlösliche KH auf, die das Stuhlgewicht und -volumen erhöhen sowie die Stuhlkonsistenz verbessern [15].
Die Aufnahme von Ballaststoffen führt zu einer höheren Stuhlfrequenz und so zu einer reduzierten Passagezeit des Darminhalts [16]. Dies wiederum kann vermutlich das Risiko für Darmkrebs und andere Darmerkrankungen senken [1].
Lösliche Ballaststoffe, wie sie in Hafer und Gerste enthalten sind, senken die Glukoseabsorption und verringern die Cholesterolkonzentration im Blut. Diäten, die hafer- und gerstenbasierte Lebensmittel beinhalten, sind daher gut für Menschen mit Diabetes mellitus oder Herzerkrankungen geeignet. Allerdings konnten die Wirkungsweise und der positive Effekt löslicher Ballaststoffe nicht schlussendlich nachvollzogen werden, da Interventionsstudien mit unbehandeltem Vollkornmehl zwangsweise auch immer andere Mehlinhaltsstoffe wie Vitamine, Mineralstoffe, Antioxidantien und sekundäre Pflanzenstoffe miteinschließen, die ebenso für die positiven gesundheitlichen Effekte verantwortlich sein könnten [17].
Proteine
Die Proteine im Weizenmehl sind für die funktionellen Eigenschaften des Brotteigs entscheidend. Das Weizenkorn enthält ungefähr 8–13 % Proteine [1]. Der Weizenkleber Gluten, der zur Ausbildung viskoelastischer Teige führt, ist im reifen, trockenen Weizenkorn in den Endospermzellen als Speicherprotein des Getreidekorns lokalisiert [6]. Neben der Definition als Speicherprotein beschreibt die Bezeichnung Gluten einen wasserunlöslichen Proteinkomplex, der als Rückstand nach dem Auswaschen von Stärke und anderen löslichen Bestandteilen, z. B. löslichen KH, aus Mehl verbleibt. Gluten besteht zu 75–85 % aus Proteinen, zu 5–10 % aus Lipiden, aus Stärke und anderen KH [18]. Die Proteinfraktion des Glutens setzt sich aus zwei Hauptkomponenten, den Prolaminen (bei Weizen Gliadine genannt) und den Glutelinen (bei Weizen Glutenine genannt) zusammen [18, 19]. Beide Proteinfraktionen werden wiederum aus zahlreichen Proteinkomponenten verschiedener Molekulargewichte gebildet, die einen hohen Gehalt der Aminosäuren Glutamin und Prolin aufweisen [18]. Glutenine sind polymere Moleküle, die das Klebernetzwerk im Teig aufbauen und so für dessen Kohäsivität und Elastizität sorgen. Gliadine sind kleinere, monomere Moleküle, die als eine Art Lösungsmittel zwischen den stark vernetzten Polymeren der Glutenine fungieren und so zur Viskosität und Dehnbarkeit des Teiges beitragen [18, 20]. Die rheologischen Eigenschaften eines Teiges werden daher sowohl von der Menge der Gliadine als auch der Glutenine bzw. deren Mengenverhältnis zueinander bestimmt. Der Anteil der Gliadine überwiegt natürlicherweise, sodass ein Gliadin-Glutenin-Verhältnis von 1,5–2,7 im Weizenkorn vorliegt [20].
Das Endosperm (13 % Proteingehalt) macht etwa 70–80 % des Getreidekorns aus, in dessen Inneren sich außerdem der Keimling befindet. Endosperm und Keimling werden umgeben von der Aleuronschicht, die proteinreich ist (ca. 32 % Proteingehalt) sowie Fett, Enzyme und Vitamine enthält. Nach außen hin wird das Korn von der Samen- und Fruchtschale abgeschlossen [11].
Getreide leistet mit 8–13 % Proteingehalt einen guten Beitrag in der menschlichen Ernährung zur Proteinversorgung und zur Aminosäurezufuhr [2]. Maßgeblich verantwortlich für den Nährwert des Mehles ist die Aminosäurezusammensetzung der Proteine und insb. der Anteil der unentbehrlichen Aminosäuren Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin, die der Körper benötigt, aber nicht selbst synthetisieren kann [11]. Da die Weizen-Glutenproteine Gliadin und Glutenin aber vornehmlich die Aminosäuren Prolin und Glutamin enthalten, stellt Weizen eine bedingt geeignete Quelle für die unentbehrliche limitierende Aminosäure Lysin dar [11]. Zudem ist die postprandiale Verwertung von Getreideproteinen geringer als die von Soja-, Erbsenoder Lupinenproteinen, wodurch Getreideproteine im Vergleich zu einigen tierischen und pflanzlichen Proteinen einen geringeren Nährwert aufweisen [21]. Werden Getreideproteine allerdings gezielt mit anderen Proteinquellen, bspw. mit Hülsenfrüchten, kombiniert, kann eine Ergänzungswirkung einzelner Aminosäuren erreicht werden und die Proteinqualität so deutlich gesteigert werden [22].
Weiter geschmälert wird die Verfügbarkeit von Getreideproteinen durch einen hohen Ballaststoffanteil in der Ernährung und durch die Anwesenheit antinutritiver Substanzen. Antinutritive Stoffe setzen die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen herab. Solche in Getreide natürlich vorkommenden Antinutritiva wie Phytinsäure, auch bezeichnet als myo-Inositolhexakisphosphat (IP6) (ca. zu 1 % enthalten), können Proteine, Stärke und Mineralstoffe komplexieren und auf diese Weise deren Bioverfügbarkeit senken [11, 23]. So bindet Phytinsäure Eisen in Getreide, ein Mineralstoff, der insb. bei jüngeren Frauen ohnehin häufig defizitär ist [23]. Geringe Level an IP6 können durch ihre antioxidative Wirkung allerdings wiederum gesundheitlich positive Effekte auf gewisse Krankheiten wie Darmkrebs oder entzündliche Darmerkrankungen haben [24].
Lipide
1,5–5,0 % des Getreidekorns bestehen aus Lipiden, von denen etwa 28 % im Keim enthalten sind. Die ebenfalls lipidreiche Aleuronschicht beinhaltet etwa 9 % Lipide [2, 11]. Der tatsächliche Lipidgehalt im Mehl hängt daher vom Ausmahlungsgrad ab, da Keim und Aleuronschicht bei Weißmehl entfernt werden. 75 % der Lipide im Getreidekorn sind Nicht-Stärke-Lipide, die sich im Keimling und den Aleuronzellen befinden und hauptsächlich als Triacylglyceride, aber auch als Glyko- und Phospholipide vorliegen. In der verbleibenden Gruppe der Stärke-Lipide, die innerhalb des Stärkekorns im Endosperm lokalisiert sind, herrschen Lysophospholipide vor, die zur Gruppe der Phosholipide zählen [11].
Die Lipide können in unterschiedlichen Formen auftreten: Triacylglyceride ordnen sich häufig als kugelförmige „Fetttröpfchen”, den sog. Oleosomen, an. Phospho- und Glykolipide liegen an Phosphor- bzw. Kohlenhydratgruppen gebunden vor [11]. Es gibt Hinweise darauf, dass die polaren Phospho- und Glykolipide zu einer Verbesserung der Dünn- und Dickdarmflora beitragen [25].
Getreide ist allgemein reich an C16- und C18-Fettsäuren, unter denen v. a. die essenziellen mehrfach ungesättigten Fettsäuren Linolsäure (C18:2) und α-Linolensäure (C18:3) eine ernährungsphysiologisch relevante Rolle spielen. Weizen, Roggen und Gerste weisen eine recht ähnliche Fettsäureverteilung auf [26].
Nebenbestandteile der Getreidelipide sind fettlösliche Vitamine und Carotinoide. Da Getreide allerdings einen eher geringen Lipidanteil aufweist, fällt auch der damit verbundene Gehalt der fettlöslichen Vitamine A, D, E, K und der Vitamin-A-Vorstufe der Carotinoide niedrig aus [1]. Außerdem mit Getreidelipiden assoziiert sind Phytosterine, die als cholesterolsenkend gelten [27].

Mikronährstoffe
Vitamine
Getreide ist reich an den B-Vitaminen Thiamin (B₁), Riboflavin (B₂), Niacin (B₃), Pantothensäure (B₅) und Pyridoxin (B₆) [11, 28]. In geringerem Umfang enthält Weizen die B-Vitamine Biotin (B₇) und Folat (B₉) [29, 30]. Folat nimmt eine besondere Rolle in der Humanernährung ein, da eine ausreichende Versorgung in einem frühen Stadium der Schwangerschaft Neuralrohrdefekten des Embryos vorbeugen kann [31]. Daneben wird eine präventive Wirkung bei kardiovaskulären Erkrankungen diskutiert [30]. In den USA ist deshalb seit 1998 eine Anreicherung von Zerealien mit Folsäure, der synthetischen Form von Folat, gesetzlich vorgeschrieben [32].
Mit 20 mg/kg stellt Getreide außerdem eine gute Quelle für Vitamin E dar [26]. Unter dem Sammelbegriff Vitamin E werden verschiedene antioxidativ wirkende Tocopherole und Tocotrienole zusammengefasst, die u. a. dazu beitragen können die körpereigene Cholesterolbiosynthese zu reduzieren [33].
Da der Vitamingehalt im Getreidekorn von den äußeren zu den inneren Schichten hin abnimmt, ist Vollkornmehl vitaminreicher als Weißmehl.
Mineralstoffe
Getreide enthält im Durchschnitt 1,2–2,9 % Mineralstoffe; davon machen Phosphor, Kalium, Schwefel und Magnesium 80 % des gesamten Mineralstoffgehalts aus [1, 11]. Der Gehalt an Kalium in Weizen, Roggen, Gerste und Hafer ist relativ hoch, während das Natriumlevel eher gering ist. Ein geringer Natriumgehalt bei gleichzeitiger Anwesenheit von Kalium oder anderer Ionen kann eine Absenkung des Blutdrucks bewirken [34]. In der Regel wird allerdings Natriumchlorid in Brotteig eingesetzt, um eine verbesserte Ausbildung des Glutennetzwerks und eine geschmackliche Optimierung zu erreichen. Gegenstand vieler Forschungsprojekte ist daher eine Reduktion des Natriumgehaltes oder ein Austausch gegen andere, nicht natriumhaltige Salze bei gleichbleibender Sensorik und Backeigenschaften [35, 36].
Phosphor liegt häufig komplexiert in einem gemischten Kalzium- Magnesium-Kalium-Salz der Phytinsäure vor, wodurch die jeweiligen Mineralstoffe nicht mehr aufgenommen werden können [24]. Getreide und die in Brot eingebrachte Hefe enthalten allerdings das Enzym Phytase, welches zum Abbau von Phytinsäure führt und somit die Verfügbarkeit der Mineralstoffe erhöht [11].
Weizen ist zudem eine wichtige Quelle für Spurenelemente wie Eisen, Zink, Kupfer und Selen. Selen besitzt eine antioxidative, antikanzerogene und antiinflammatorische Wirkung [37]. Die Aleuronschicht beinhaltet 60 % der im gesamten Getreidekorn vorkommenden Mineralstoffe. Damit enthalten die äußeren Schichten des Korns dreimal so viele Mineralstoffe wie der Mehlkörper. Der Verzehr von Vollkornmehl trägt also entscheidender zur Deckung des Mineralstoffbedarfs bei als der Konsum von Weißmehl – zumal Weizen im Vergleich zu anderen Getreidearten ohnehin mineralstoffärmer ist (ca. 1,8 % Mineralstoffe) [1, 11].

Sekundäre Pflanzenstoffe

Weitere im Getreide vorkommende Inhaltsstoffe sind sekundäre Pflanzenstoffe (engl. phytochemicals), die weder zu den Makro-, noch zu den Mikronährstoffen zählen, da sie keinen Nährwert besitzen und für die menschliche Ernährung nicht essenziell sind. Allerdings gelten sekundäre Pflanzenstoffe als bioaktiv, da sie positive gesundheitliche Effekte im menschlichen Körper haben. Zu ihnen zählen bspw. die antioxidativ wirkenden Phenolsäuren Ferula-, Vanille-, Kaffee- oder p-Cumarsäure [38].
Phenolsäuren haben als bioaktive Substanzen eine entzündungshemmende Wirkung und beugen so chronischen Entzündungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes mellitus Typ 2 vor. Aufgrund ihrer anti-mutagenen und anti-kanzerogenen Wirkung sind sie auch in der Lage das Krebsrisiko zu senken. Phenolverbindungen können außerdem dazu beitragen, Krankheiten zu verhindern, die mit oxidativen Zellschäden verbunden sind, wie koronare Herzkrankheiten und Schlaganfälle [39, 40].

Zusatzstoffe

Die Qualität des Rohstoffs Getreide ist durch variierende Umwelteinflüsse wie klimatische Veränderungen, unterschiedliche Bodenbeschaffenheit oder Düngung Schwankungen unterworfen [41]. Daraus resultierende Unterschiede, bspw. in der Proteinzusammensetzung des Getreidekorns, bedingen Differenzen in den Backeigenschaften der Mehle. Traditionelle Bäckerbetriebe können diese Abweichungen durch ihr Know-how gezielt ausgleichen, z. B. durch die Anpassung der Rezeptur, der Teigführung oder des Backprozesses.
Der Maßstab der industriellen Backwarenproduktion erlaubt mit seinen standardisierten und automatisierten Prozessen diese individuellen Modifikationen je nach Rohstoffqualität nicht. Backwaren sollen in kurzer Zeit mit gleichbleibender Qualität produzierbar sein. So werden in der industriellen Fertigung Zusatzstoffe herangezogen, die Schwankungen in der Rohstoffqualität ausgleichen können, indem sie bspw. die Backqualität proteinschwacher Mehle verbessern. Dazu zählen u. a. Ascorbinsäure, Enzyme, Emulgatoren, Glukosesirup und Sojaprodukte [11].
Ascorbinsäure
Ascorbinsäure wird dem Mehl vor dessen Weiterverarbeitung in einer Konzentration von 0,002–0,01 % zugesetzt. Der Zusatz führt zur Vernetzung der Glutenproteine untereinander, wodurch ein stärkeres Klebernetzwerk ausgebildet wird. Der Teig wird fester und kann die durch die Fermentation der Hefe entstandenen Gasblasen besser im Teig zurückhalten, wodurch ein höheres Gebäckvolumen erzielt wird [11].
Enzyme
Dem typischen Brotmehl kann Sojamehl beigegeben werden, welches natürlicherweise das Enzym Lipoxygenase enthält. Lipoxygenase erhöht zum einen die Knettoleranz, wodurch das Klebernetzwerk des Teiges für eine längere Zeit stabil bleibt. Zum anderen setzt das Enzym Oxidationsprozesse von Mehlinhaltsstoffen in Gang und führt so zu einem verbesserten Backergebnis. Daneben trägt es zur Bleichung der Backware bei, ein Effekt, der bei Weißbroten und insb. bei Toastbroten erwünscht ist [11].
Mehlen können Proteinasen zugesetzt werden, die zum Abbau von Disulfidbrücken innerhalb der Glutenproteine führen. Dadurch kann der Grad der Teigerweichung gezielt gesteuert werden. Ein weicherer Teig ist entweder bei kleberstarken Mehlen gewünscht oder bei feinen Backwaren wie Keksen oder Waffeln, bei deren Herstellung eine stabile, flache Form angestrebt wird [11].
Hefe im Teig trägt durch Gasproduktion während der Fermentation zum Gebäckvolumen bei. Um CO₂ produzieren zu können, benötigt Hefe Zucker als Substrat [42]. Stärke besteht aus vielen Glukosebausteinen und kann durch das Enzym α-Amylase in den Zweifachzucker Maltose abgebaut werden, den die Hefe verwerten kann. Da Mehl von Natur aus nur sehr wenig α-Amylase enthält, kann das Enzym isoliert – aus mikrobieller Herkunft oder in Form von amylasehaltigem Malzmehl – zugesetzt werden. Der Zusatz von α-Amylase verzögert zudem die Alterung der Brotkrume (Retrogradation) [43].
Ähnlich wie Amylase spalten auch die Enzyme Cellulase und Xylanase KH und tragen so zur Substratbildung für die Hefefermentation bei. Zudem regulieren die Enzyme Teigeigenschaften wie die Viskosität, Stabilität oder Elastizität. Dieser Effekt ist bei der industriellen Verarbeitung von Teigen von Interesse, da so bspw. die Klebrigkeit der Teige herabgesetzt werden kann und diese in großen Produktionsanlagen somit besser handhabbar sind [44]. Weiter können die Enzyme das Wasserhaltevermögen zur Erzielung einer feuchteren Krume oder die Verzögerung der Aushärtung der Krume beeinflussen [45]. Auf bestimmte Teigeigenschaften bewirkt der Einsatz der drei Enzyme in Kombination einen synergistischen Effekt [46].
Grundsätzlich kann dem Teig auch Saccharose oder Glukosesirup als direktes Substrat für Hefe zugesetzt werden. Diese Zutaten müssen allerdings im Gegensatz zu Enzymen im Zutatenverzeichnis angegeben werden, was im Zuge der Clean-Labelling Praxis zunehmend vermieden wird [11, 47].
Prinzipiell stellen Lebensmittelenzyme nach Art.1 lit. f der Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 Zutaten dar und müssen auf der Verpackung im Zutatenverzeichnis gekennzeichnet werden [48]. Da Enzyme während des Backprozesses allerdings denaturieren und im fertigen Endprodukt keine technologische Wirkung mehr erfüllen, fallen Backenzyme unter die Kategorie der Verarbeitungshilfsstoffe. Nach Art. 20 lit. b der Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 sind Lebensmittelzusatzstoffe und Lebensmittelenzyme, die als Verarbeitungshilfsstoffe verwendet werden oder Lebensmittelenzyme, die im Enderzeugnis keine technologische Wirkung mehr ausüben, von der Kennzeichnung im Zutatenverzeichnis ausgenommen. Es können zwar noch unbeabsichtigte Enzymrückstände im gebackenen Brot vorhanden sein, diese müssen per Gesetz aber gesundheitlich unbedenklich sein. Das Verbraucherportal „Lebensmitteklarheit” der Verbraucherzentrale hat diese Kennzeichnungspraxis als verbraucher*innenunfreundlich eingestuft [49].
Brote, die gefroren und nicht fertig gebacken verkauft werden bzw. die hitzestabile Enzyme enthalten, müssen die kennzeichnungspflichtige Deklaration der Enzyme enthalten [50].
Konservierungsmittel, Säureregulatoren, Emulgatoren
In Brot dürfen nach der Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 vom 16. Dezember 2008 über Lebensmittelzusatzstoffe einige weitere Zusatzstoffe verwendet werden [51]. Da die meisten Zusatzstoffe nicht in allen Lebensmitteln enthalten sein dürfen, enthält die Verordnung (EU) Nr. 1129/2011 vom 11. November 2011 [52] eine Aufgliederung von 18 Lebensmittelgruppen und -untergruppen mit Angabe der zulässigen Zusatzstoffe, Höchstmengenregelungen und Beschränkungen oder Ausnahmen. Kategorie 0 umfasst Lebensmittelzusatzstoffe, die in allen Lebensmittelgruppen zugelassen sind, Kategorie 7 listet Zusatzstoffe auf, die nur in Brot und Brötchen enthalten sein dürfen.
In abgepacktem, geschnittenem Brot dürfen z. B. zur Verlängerung der Haltbarkeit und zur Vermeidung der Schimmel-, Bakterien- und Hefenbildung Konservierungsstoffe wie Sorbinsäure und Propionsäure und Säureregulatoren wie Natriumlactat verwendet werden. Darüber hinaus stellen Emulgatoren in Brot zulässige Zusatzstoffe dar. Emulgatoren sind meist lange Moleküle, die aus einer lipophilen (fettaffinen) und einer hydrophilen (wasseraffinen) Seite aufgebaut sind. Solche Verbindungen werden daher als grenzflächenaktiv bezeichnet und tragen durch die damit einhergehenden emulgierenden Moleküleigenschaften zur Durchmischung von Öl- und Wasserphasen bei. In Teigen führt der Einsatz von Emulgatoren zu einer Verbesserung der Teigeigenschaften und des Backergebnisses und zur längeren Frischhaltung von Backwaren [11, 53].

Da Getreide meist nicht unverarbeitet konsumiert wird, sondern als Backware, muss bei der ernährungsphysiologischen Betrachtung von Brot auch der Einfluss des Mahlvorgangs, des Backens und der Lagerung auf den Nährstoffgehalt betrachtet werden (• Abbildung 2). So bewirkt die Verarbeitung bei manchen bioaktiven Inhaltsstoffen eine Erhöhung deren Gehalts, die Menge anderer Inhaltsstoffe wird dagegen reduziert [54]. Ebenso kann die Lagerung eine Veränderung der Bioverfügbarkeit bestimmter Nährstoffe bewirken.

Vermahlung

Der Mahlvorgang ist der erste und bedeutendste Schritt für die ernährungsphysiologische Bewertung von Brot, da die Art der Vermahlung und der Ausmahlungsgrad des Mehles einen großen Einfluss auf dessen Nährwert haben. Dabei beeinflusst der technologische Prozess der Vermahlung den Nährwert des fertigen Mehls. So existieren verschiedene Mahlarten mit unterschiedlichen Mahlwerken wie Walzenstühlen, Scheibenmühlen oder Hammermühlen, die das Korn unterschiedlich stark beanspruchen und daher einen Einfluss auf den Gehalt an Aminosäuren oder Lipiden haben [1, 55]. Das Mahlen in Walzenstühlen ist der schonendste Mahlprozess, vermutlich, weil der hohe Körnerdurchsatz in den Walzenstühlen eine kurze Verweilzeit der Körner bedingt und diese daher weniger thermisch beansprucht werden [56]. Bei der Vermahlung werden etwa 5–8 % der Stärkekörner des Endosperms mechanisch beschädigt. Beschädigte Stärke nimmt schneller Wasser auf, wird rascher enzymatisch abgebaut und steht somit bei der Gärung als Hefesubstrat zur Verfügung [11].
Der Nährstoffgehalt im Mehl hängt proportional mit dem Ausmahlungsgrad zusammen. Bei geringem Ausmahlungsgrad (Type 405, Ausmahlungsgrad < 66 %) gehen in Weizen bspw. bis zu 80 % der B-Vitamine verloren. Bei Vollkornmehl mit einem Ausmahlungsgrad von 100 % bleiben nahezu alle B-Vitamine erhalten [1, 11, 57]. Dies liegt v. a. daran, dass die Kleie und der Keimling, welche reich an Proteinen, Ballast- und Mineralstoffen, Vitaminen und Lipiden sind, bei Mehlen mit geringem Ausmahlungsgrad entfernt werden [1].
Nach dem Mahlvorgang werden die Mahlprodukte gesiebt und abhängig von der Partikelgröße in Kleie und Mehlkörper unterteilt. Je nach gewünschtem Endprodukt werden die einzelnen Bestandteile entsprechend ihrer natürlich vorkommenden Anteile im Korn als Weißmehl oder Vollkornmehl rekonstituiert [11].

Backen

Beim Backvorgang im Ofen erfolgt der Wärmetransport nur langsam ins Innere des Gebäcks. Bis 50 °C Kerntemperatur wird daher zu Backbeginn der Fermentationsprozess der Hefen beschleunigt, bis sie bei höherer Temperatur inaktiv werden. Im Ofen wirken mit circa 200 °C hohe Temperaturen auf das Äußere des Brotlaibes, sodass sich dort eine harte Kruste bildet. Die Kruste verhindert im weiteren Backvorgang und bei der Lagerung, dass Wasser aus der Krume verdunstet und sorgt so für Feuchtigkeit im Inneren des Brotes. Während des Backens setzt sich die Reduktion von Vitaminen weiter fort [11].
Der Pyridoxingehalt nimmt um 62 % bei Weißbrot und um 37 % bei Vollkornbrot ab, der Thiamingehalt verringert sich um 37 % bzw. 31 %. Hingegen erhöht sich der Riboflavingehalt durch die Anwesenheit der Hefen, da diese das Vitamin enthalten [55]. Vitamin E wird zu etwa 15 % während des Knetens des Teiges durch die dabei einwirkende Sauerstoffexposition oxidiert. Während des Backens wird der Vitamin-E-Gehalt durch die Hitzeeinwirkung um weitere 15 % degradiert [58].

Lagerung

Das Lagern von Brot führt zu einem raschen Qualitätsverlust des Geschmacks und der Beschaffenheit. Aromastoffe verflüchtigen sich oder werden von Amylose oder Proteinen eingeschlossen bzw. adsorbiert, die Kruste wird weicher, die Elastizität der Krume geht verloren, wodurch sie fester, trockener und krümeliger wird [11, 43]. Dieser Vorgang ist als „altbackenwerden” bekannt und wird maßgeblich durch die Retrogradation der Stärke verursacht. Die verkleisterte Stärke geht bei Lagerung unter Wasseraustritt in einen kristallinen Zustand über, dadurch verliert die Krume an Feuchtigkeit [43]. Diese Veränderung der Stärke beeinflusst die Verdaulichkeit und damit den Nährwert der Stärke negativ [1]. Durch Einfrieren von frischem Brot und anschließendes Auftauen kann die Retrogradation von Stärke verhindert werden, allerdings wird Brot im Anschluss an das Auftauen noch schneller altbacken [59]. Durch Lagerung sinkt die Vitamin-E-Aktivität um 28–40 %, Pyridoxin bleibt dagegen über mehrere Wochen bei Raumtemperatur und in eingefrorenem Brot stabil [1].

Für das Backgewerbe insgesamt zeichnet sich in den letzten Jahren ein positiver Trend ab. Mit 16,27 Mrd. € erzielte das Deutsche Bäckerhandwerk 2022 ein Umsatzhoch [60]. Der Umsatzzuwachs ist zwar auch der spürbaren Inflation zuzuschreiben, dennoch bleibt die Käuferreichweite für Brot in den vergangenen Jahren ungebrochen hoch. Mindestens 97,7 % der deutschen Haushalte kauften im Jahr 2022 wenigstens einmal Brot [61]. Auch trotz deutlicher Preissteigerungen, die im Jahr 2022 bei Toast- und Sandwichbrot bei 36 % lagen, nahm der mengenmäßige Konsum dieser Brotsorten zu. Zu Beginn des Jahres 2023 zeichnete sich ein neuer Trend mit steigender Beliebtheit dunkler Brote ab [62]. Diese positive Entwicklung bestätigt die Brottrends, die das Deutsche Brotinstitut e. V. 2020 aufstellte. Wesentliche Trends liegen demnach in der Wertschätzung traditioneller, handwerklich gefertigter Brote mit den Grundzutaten Mehl, Salz, Wasser und Hefe, deren Teige teilweise über mehrere Tage reifen. Durch natürliche Fermentationsprozesse werden verschiedene Aromen im Brot herausgearbeitet [3]. Der BMEL-Ernährungsreport 2022 stellte durch eine forsa-Umfrage außerdem fest, dass einem großen Teil der deutschen Bevölkerung (82 %) bei Brot eine regionale Herkunft wichtig ist [63].Zudem zeichnet sich mit der Wiederentdeckung alter Weizensorten wie Dinkel, Emmer, Einkorn oder Khorasan zur Herstellung von Broten eine weitere Zunahme der Brotvielfalt ab [3]. Aufgrund des geringen Ertrages dieser Getreidesorten war der Anbau zwischenzeitlich eingestellt worden. Da sich ihr Aroma von üblichem Brotweizen unterscheidet (z. B. getreidig, fruchtig, erdig, malzig), erfreuen sich die alten Weizensorten inzwischen steigender Beliebtheit [3, 12]. Ebenso steigt die Vielfalt der Zutaten weiter an. Der Einsatz von Ölsaaten nimmt zu, aber auch von Zusätzen wie Kurkuma, rote Beete oder Sepia zur Einfärbung der Krume. Mehrkornbrote, die mind. drei verschiedene Getreidesorten enthalten müssen, Brote mit hohem Roggenanteil und ballaststoffreiche Vollkornbrote liegen im Trend [3, 4]. Früher häufiger verbreitete, teils mehrere Kilogramm schwere Brotlaibe werden inzwischen wieder häufiger angeboten. Durch das Backen für mehrere Stunden haben diese Brote eine geschmacksintensive Kruste, die gleichzeitig die Feuchtigkeit im Brot gut hält. Auch für Menschen, die eine spezielle Ernährungsweise verfolgen, steigt das Angebot des Brotsortiments. So bieten diverse glutenfreie Brote, Brote ohne Mehl oder Eiweißbrote immer mehr Auswahl. Durch die Verbreitung in sozialen Medien erreicht Brotbacken als Hobby eine immer breitere Masse. So waren zu Beginn der Corona- Pandemie in vielen Supermärkten in Deutschland Mehl und Hefe ausverkauft, da viele Menschen Brotbacken als Freizeitbeschäftigung für sich entdeckten. Durch die neu entdeckte Wertschätzung des Nahrungsmittels Brot in Verbindung mit der Inszenierung des Bäckerhandwerks als Backkunst auf sozialen Medien steigt auch das Ansehen des Bäckerhandwerks wieder [3].

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Danksagung

Das IGF-Vorhaben AiF 21289 N der Forschungsvereinigung Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI), Godesberger Allee 125, 53175 Bonn, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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Nina Höller¹
Prof. Dr. Katharina Scherf²
Abteilung für Bioaktive und Funktionelle Lebensmittelinhaltsstoffe
Institut für Angewandte Biowissenschaften
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Adenauerring 20a, 76131 Karlsruhe
¹ nina.hoeller@kit.edu 
² katharina.scherf@kit.edu 

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Beiträge der zertifizierten Fortbildung sind prinzipiell produkt- und dienstleistungsneutral und werden finanziell nicht von externen Stellen unterstützt.

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Interessenkonflikt

Die Autorinnen erklären, dass kein Interessenkonflikt vorliegt.

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Zitierweise

Höller N, Scherf KA: Brot: Vielfalt, Inhaltsstoffe, Herstellung und aktuelle Trends. Ernährungs Umschau 2023; 70(12): M744–54. DOI: 10.4455/eu.2023.024

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