Dusseldorf, Germany
December 11, 2019
Identical recipes were used to bake breads from different wheat varieties which were then sampled. Already the external appearance of each of the breads varies considerably.- Credit: BeckaBeck
The scientists compared taste and aroma of different breads baked in close cooperation with an artisan baker and a miller using flour from old as well as modern wheat varieties. In the journal Food Research International the research team now also describes how it can predict not only the taste but also other characteristics of bread using molecular biological approaches.
Wheat is one of the world's most important agricultural crops. In recent decades, new varieties have been cultivated. Not only are they considerably higher yielding than the older varieties but also less susceptible to pests and changing climatic conditions. In addition to that, their baking characteristics have also been improved.
In the past, the aroma (i.e. smell and taste) of bread baked from wheat flour was never important and therefore not considered during breeding, cultivation, nor was it a decisive factor in trade. One of the reasons for that is that analysing the aroma of different breads is time consuming. A comprehensive study has now examined the aroma potential of various old (i.e. released before 2000) and modern wheat varieties using molecular biology methods to predict the aroma.
The study shows how science can successfully be part of and contribute to the value chain: Several institutes at HHU and the University of Hohenheim worked on this research project alongside researchers from Zurich University of Applied Sciences, the Max Planck Institute (MPI) of Molecular Plant Physiology in Golm as well as the Beck bakery in Römerstein, Stelzenmühle mill in Bad Wurzach and the District Agricultural Office (Kreislandwirtschaftsamt) in Münsingen.
80 breads for science
To be able to compare the different aromas of a total of 40 varieties of wheat, the research team produced doughs from each variety, always using the same recipe, which were then baked. To determine whether potential differences in aroma are attributable to the respective wheat variety or to the location where that particular type of wheat was grown, two breads were baked from each variety: one with wheat grown in Gatersleben and one with wheat grown in Stuttgart-Hohenheim.
The doughs and breads were first compared based on external parameters (dough elasticity, bread size). Test persons next assessed the smell and taste of the breads following a pre-determined procedure. First the testers described in general terms how aromatic - or bland - the bread tasted. In a second step, a detailed assessment was made using the so-called 'Wäderswiler Aromarad'.
Differences in aroma depend on wheat variety and cultivation location
"I am often told that modern varieties produce blander breads than older varieties," explains Extraordinary Professor Dr Friedrich Longin from the University of Hohenheim. "We were able to prove that this is not the case. Some of both the old and the modern varieties produced very tasty breads. It is fascinating how the breads differ in taste and aroma depending on the wheat variety we used."
Master baker Heiner Beck from Römerstein baked and tasted all of the breads: "I have made and tasted a lot of breads from different wheat varieties in my time. But I'm surprised by how the breads from the different wheat varieties differ in terms of shape, aroma and even colour."
Another noteworthy finding is that the soil in which the wheat was grown has almost as much influence on the baking result and the taste of the bread as the wheat variety used. This reflects varying soil properties as well as different nutritional and mineral contents of the soils, all of which influence the composition of the wheat grains.
Molecular biological methods make it possible to predict bread quality
"A key aspect of our study is that we have found methods based on molecular markers and the metabolite profiles of the flours which can be used to predict the quality of bread", highlights Professor Dr Benjamin Stich from the Institute of Quantitative Genetics and Genomics of Plants at HHU. Together with the MPI, the HHU researchers determined the metabolic products found in the flour and carried out the statistical analysis to predict the bread characteristics.
This new method brings with it a decisive advantage for plant breeding: In order to breed a new wheat variety to be eventually put on the market, very large numbers of plants - several thousand per year - are regularly produced, all of which must be analysed to determine their properties. "It would be much too expensive and time consuming to make breads from all of those plants and to taste them all", explains Stich. With the new method, however, the grower can very quickly distinguish the plants that produce better-quality breads. This way, the number of plants to be included in a final baking test can be reduced considerably.
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Original publication
Friedrich Longin, Heiner Beck, Hermann Gütler, Wendelin Heilig, Michael Kleinert, Matthias Rapp, Norman Philipp, Alexander Erban, Dominik Brilhaus, Tabea Mettler-Altmann and Benjamin Stich, Aroma and quality of breads baked from old and modern wheat varieties and their prediction from genomic and flour-based metabolite profiles, Food Research International, 9 December 2019, 108748
Pflanzenforscher untersuchen Brot-Aroma: Moderne und alte Weizensorten schmecken gleich gut
Moderne Weizensorten liefern grundsätzlich ähnlich aromatische Brote wie die alten Sorten. Unterschiede bestehen zwischen einzelnen Sorten – und den Anbaugebieten. Das fand ein Team aus deutschen und Schweizer Forschern unter Federführung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und der Universität Hohenheim in Stuttgart heraus. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verglichen Geschmack und Geruch von Broten, die in enger Kooperation mit je einem handwerklichen Bäcker und Müller mit Mehl aus alten und aus modernen Weizensorten gebacken wurden. Außerdem beschreibt das Forschungsteam nun im Journal Food Research International, wie es den Geschmack und andere Broteigenschaften molekularbiologisch vorhersagen kann.
Aus dem Mehl der verschiedenen Weizensorten wurden mit genau gleichen Rezepten Brote gebacken, die anschließend verkostet wurden. Schon das äußere Erscheinungsbild der Brote variiert zwischen den verschiedenen Sorten deutlich. (Foto: BeckaBeck)
Weizen gehört zu den für die Ernährung der Weltbevölkerung wichtigsten Nahrungspflanzen. In den letzten Jahrzehnten züchtete man neue Sorten, die nicht nur deutlich ertragreicher sind als alte Sorten, sondern auch unempfindlicher gegen Schädlinge und sich ändernde klimatische Gegebenheiten. Darüber hinaus konnten auch die Backeigenschaften verbessert werden.
Bei der Züchtung, aber auch beim Anbau und Handel von Weizen, stand bisher nicht das Aroma des aus dem Weizenmehl gebackenen Brotes – sein Geruch und Geschmack – im Vordergrund. Dies liegt unter anderem auch daran, dass es sehr aufwändig ist, das Aroma zu erfassen. Eine umfassende Studie hat nun das Aromapotenzial verschiedener alter (Sortenzulassung vor 2000) und moderner Weizensorten in den Blick genommen und für die Aromavorhersage molekularbiologische Methoden eingesetzt.
Die Studie zeigt, wie Wissenschaft entlang der Wertschöpfungskette gelingt: Beteiligt waren neben verschiedenen Instituten der HHU und der Universität Hohenheim auch die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, das Max-Planck-Institut (MPI) für Molekulare Pflanzenphysiologie in Golm sowie die Bäckerei Beck in Römerstein, die Stelzenmühle in Bad Wurzach und das Kreislandwirtschaftsamt in Münsingen.
80 Brote für die Wissenschaft
Um die Aromen zu vergleichen, stellte das Forschungsteam mit den Mehlen aus insgesamt 40 Sorten nach gleichem Rezept Teige her und backte daraus Brote. Um festzustellen, ob mögliche Aromaunterschiede auf die Weizensorte oder auf die Standorte, an denen der Weizen gewachsen ist, zurückzuführen sind, wurde für jede Sorte zwei Brote gebacken: eines mit Weizen, der in Gatersleben gewachsen ist, und eines mit Weizen aus Stuttgart-Hohenheim.
Die Teige und die Brote wurden zunächst nach äußeren Parametern verglichen (Teigelastizität, Brotgröße). Anschließend beurteilten Testpersonen den Geruch und den Geschmack der Brote nach einem festgelegten Schema. Zunächst beschrieben die Tester generell, wie aromatisch – oder fade – ein Brot schmeckt. Anschließend charakterisierten sie mit Hilfe des sogenannten „Wäderswiler Aromarades“ das Brotaroma genauer.
Aroma-Unterschiede je nach Sorte und Anbauort
„Mir wird oft gesagt, moderne Sorten würden doch fadere Brote liefern als alte Sorten“, erklärt apl. Prof. Dr. Friedrich Longin von der Universität Hohenheim. „Das konnten wir widerlegen. Es gab sowohl bei den alten als auch bei den modernen Sorten solche, die sehr wohlschmeckende Brote lieferten. Es ist faszinierend, wie sich die Brote je nach Weizensorte geschmacklich und im Geruch unterscheiden.“
Der Bäckermeister Heiner Beck aus Römerstein hat alle Brote verbacken und mitprobiert: „Ich habe schon viele Brote aus verschiedenen Weizensorten hergestellt und getestet. Aber ich bin überrascht, wie sich die Brote aus den verschiedenen Sorten in Form, Aroma und sogar Farbe unterscheiden.“
Ein weiteres bemerkenswertes Ergebnis: Der Boden, auf dem der Weizen wuchs, hat oft einen ähnlich großen Einfluss auf das Backergebnis und den Brotgeschmack wie die Weizensorte. Hierin spiegeln sich die unterschiedliche Bodenbeschaffenheit sowie Nähr- und Mineralstoffgehalte der Standorte wider, die die Inhaltsstoffe in den Weizenkörnern beeinflussen.
Molekularbiologische Verfahren ermöglichen Vorhersage der Brotqualität
„Ein wesentlicher Aspekt unserer Studie ist, dass wir Methoden gefunden haben, mit denen man die Qualität des Brotes anhand einiger molekularer Marker und des Stoffwechselprofils der Mehle vorhersagen kann“, betont Prof. Dr. Benjamin Stich vom HHU-Institut für Quantitative Genetik und Genomik der Pflanzen. Die HHU-Forscher bestimmten gemeinsam mit dem MPI die Stoffwechselprodukte, die sich im Mehl fanden, und führten die statistische Analyse zur Vorhersage der Broteigenschaften durch.
Die neue Methode hat einen entscheidenden Vorteil für die Pflanzenzüchtung: Um eine neue Weizensorte für den Markt zu züchten, werden regelmäßig sehr große Zahlen von Pflanzen – mehrere Tausend pro Jahr – erzeugt, die alle auf ihre Eigenschaften hin untersucht werden müssen. „Es wäre viel zu aufwändig, aus dem Mehl all dieser Pflanzen Brote zu backen und diese zu verkosten“, so Stich. Mit dem neuen Verfahren kann der Züchter zumindest sehr schnell solche Pflanzen erkennen, die Brote mit besserer Qualität liefern. Solche Pflanzen kann er dann in die engere Auswahl ziehen und im Testbacken final überprüfen.
Originalpublikation
Friedrich Longin, Heiner Beck, Hermann Gütler, Wendelin Heilig, Michael Kleinert, Matthias Rapp, Norman Philipp, Alexander Erban, Dominik Brilhaus, Tabea Mettler-Altmann and Benjamin Stich, Aroma and quality of breads baked from old and modern wheat varieties and their prediction from genomic and flour-based metabolite profiles, Food Research International, 9 December 2019, 108748
DOI: 10.1016/j.foodres.2019.108748
Topics
Species
