Norbert Huintjes, Bäckereitechniker, Dipl.-Ing. Chemietechnik/Biotechnologie (FH) und Wirtschafts-Ing. (FH), wissenschaftlicher Mitarbeiter bei der Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung
In der heutigen Bäckerpraxis kommen überwiegend ausgesäuerte Sauerteige zum Einsatz. Hierzu zählen zum Beispiel die Detmolder Einstufenführung und davon abgeleitete Sauerteigführungen. Der Vorteil dieser einstufigen, ausgesäuerten Sauerteigführungen liegt in dem einfachen Führungsschema und der hohen Verarbeitungstoleranz. Demgegenüber stehen Vollsauerteige, die, wenn sie nicht gekühlt werden, nur eine geringe Verarbeitungstoleranz aufweisen. Der Vorteil der Vollsauerteige ist darin zu sehen, dass der Anteil an versäuertem Mehl gegenüber einem ausgesäuerten Sauerteig erhöht werden kann, ohne dass das Gebäck zu sauer wird.
Unter einem ausgereiften Sauerteig soll ein Sauerteig verstanden werden, bei dem die Säurebildung fast vollständig abgeschlossen ist. Der pH-Wert fällt nicht mehr weiter, und der Säuregrad steigt praktisch nicht mehr an. Im Gegensatz dazu befinden sich die Mikroorganismen bei einem Vollsauer in der Phase der höchsten Aktivität. Demzufolge sinkt der pH-Wert, und der Säuregrad steigt relativ schnell.
Vergleicht man den Anteil an versäuertem Roggenmehl eines ausgesäuerten Sauerteiges mit dem eines gäraktiven Sauerteiges, um vergleichbare pH-Werte und Säuregrade im Gebäck zu erhalten, so wird klar, dass bei einem gäraktiven Vollsauerteig der Anteil deutlich erhöht werden kann. Gleichzeitig trägt fermentiertes Mehl, also Mehl, das über einen Hefevorteig oder einen Sauerteig verarbeitet wird, zu einer verbesserten Frischhaltung bei. Es ergibt also durchaus auch heute noch Sinn, über den Einsatz von gäraktiven Vollsauerteigen nachzudenken. Die üblicherweise zu versäuernde Roggenmehlmenge eines ausgesäuerten Sauerteiges im Vergleich zu einem gäraktiven Vollsauer kann Tab. 1 entnommen werden.
Zur Abgrenzung eines Vollsauers von anderen Sauerteigen ist dieser gäraktiv und grundsätzlich dazu geeignet, bei entsprechend hoher Einsatzmenge Gebäcke ohne den Einsatz von Backhefe in gewünschter Weise zu lockern. Wird auf Backhefe verzichtet, so muss man mit längeren Zeiten bis zur Ofenreife rechnen. Die Gebäckkrume ist bei Gebäcken, bei denen auf Backhefe verzichtet wurde, etwas unregelmäßiger und grober geport. Auch das Gebäckvolumen kann etwas geringer ausfallen. Bei Einsatz von Roggenvollsauerteigen liegt die Grenze bei 60/40 Weizenmischbroten, wenn auf Backhefe verzichtet werden soll. Wird der Weizenanteil weiter erhöht, reicht die Triebleistung aus dem Roggenvollsauer in der Regel nicht mehr aus, um akzeptable Gärzeiten einhalten zu können.
Gäraktiven Vollsauerteigen wird häufig nachgesagt, komplizierte, mehrstufige Führungen vorauszusetzen. Dass diese Sichtweise auf Vollsauerteige heutzutage keine Gültigkeit mehr haben muss, soll nachfolgend aufgezeigt werden.
Wachstumskurve von Mikroorganismen
Gäraktive Vollsauerteige lassen sich von ausgesäuerten Sauerteigen leicht abgrenzen, wenn man sich die Wachstumskurve von Mikroorganismen vor Augen führt (siehe Abb. 1). Für eine übersichtlichere Darstellung wird bei der Wachstumskurve ein mathematischer Trick angewendet und nicht die Zellzahl, sondern der Logarithmus der Zellzahl (log Zellzahl) auf der y-Achse eingetragen. Die x-Achse für die Zeit wird aber wie gewohnt linear dargestellt. Die Wachstumskurve lässt sich in unterschiedliche Phasen einteilen:
• In der lag-Phase ist die Wachstumsrate µ gleich 0. Eine Zunahme lebender Zellen ist nicht zu beobachten.
• Die nachfolgende Phase ist die Beschleunigungsphase, bei der für die Wachstumsrate 0 < µ < µmax gilt. Nachdem sich die Mikroorganismen an die Bedingungen im neu angesetzten Sauerteigansatz angepasst haben, ist eine merkliche Zellvermehrung zu beobachten und die Stoffwechselleistung nimmt kontinuierlich zu.
• Die log-Phase, auch logarithmische oder exponentielle Phase genannt, ist die Phase der maximalen Zellvermehrung (µ = µmax) und Stoffwechselleistung. Der ideale Zeitpunkt zur Weiterverarbeitung für einen Vollsauer ist am Ende der exponentiellen Phase. Hier ist die maximale Zellzahl (nahezu) erreicht, und gleichzeitig weisen die Mikroorganismen noch maximale Stoffwechselleistung auf.
• Durch abnehmende Substratkonzentration, Anhäufung von Stoffwechselprodukten oder Zelldichte ist während der Verzögerungsphase die maximale Stoffwechselleistung/Zellvermehrung nicht mehr möglich (µmax > µ > 0). Bei Sauerteigen ist vor allen Dingen der pH-Wert entscheidend. Die Milchsäurebakterien sind pH-limitiert.
• Während der stationären Phase bleibt die Zellzahl konstant (µ = 0). Die Stoffwechselleistung ist stark eingeschränkt. Ist diese Phase erreicht, spricht man von einem ausgesäuerten Sauerteig. Hierzu zählt z.B. ein reifer Detmolder Einstufensauer. Der pH-Wert fällt nicht mehr, und der Säuregrad steigt nur noch sehr langsam an.
• Wenn die Zellzahl wieder abnimmt, ist die Absterbephase erreicht und µ ist negativ. Diese Phase sollte ein Sauerteig nicht erreichen.
Abb. 1: Wachstumskurve von Mikroorganismen
Jeder Sauerteig bzw. jede Sauerteigstufe, die lange genug reift, durchläuft alle Phasen der Wachstumskurve. Daraus folgt, dass ein gäraktiver Vollsauerteig keine Mehrstufenführung voraussetzt, sondern auch einstufige Vollsauerteigführungen möglich sind. Wenn aber die letzte Stufe einer Mehrstufenführung zu lange steht, gelangt sie in die stationäre Phase und lässt sich dann nicht von einer ausgesäuerten Einstufenführung unterscheiden.
Für einen gäraktiven Vollsauer ist neben dem richtigen Zeitpunkt der Weiterverarbeitung, also am Ende der exponentiellen Wachstumsphase, auch die Mikrobiota (früher auch als Mikroflora bezeichnet) von entscheidender Bedeutung. Für eine gute Triebleistung ist neben der Zusammensetzung der Mikroorganismen auch das richtige Mengenverhältnis wichtig. Pro Gramm Sauerteig sollten etwa 107 (10 Mio.) Sauerteighefezellen und etwa 109 (1 Mrd.) heterofermentative Milchsäuerbakterienzellen vorliegen. Leitkeime sind bei sog. Typ-I-Sauerteigen, das sind Sauerteige, wie sie üblicherweise in Bäckereien geführt werden, Lactobacillus sanfranciscensis, eine heterofermentative Milchsäurebakterienart, und Candida milleri, eine Sauerteighefenart (1, 2). Bei dieser Mikrobiota lässt sich der Zeitpunkt der Weiterverarbeitung am besten über den pH-Wert ermitteln. Dieser sollte bei 4,2 bis 4,0 liegen. Bei der Mehltype 1150 liegt dann der Säuregrad bei 10 bis 12.
Über die Temperatur und die Anstellgutmenge lässt sich die Zeit vom Ansetzen des Sauerteiges bis zu dessen optimaler Reife beeinflussen. Niedrige Temperaturen sowie niedrige Anstellgutmengen verlängern die Reifezeit, hohe Temperaturen und hohe Anstellgutmengen verkürzen die Reifezeit. Den Einfluss der Temperatur auf die Wachstumsrate bei den Leitkeimen L. sanfranciscensis und C. milleri hat Gänzle aufgezeigt (3). Optimales Wachstum bei L. sanfranciscensis liegt bei 32 °C und bei C. milleri bei 27 °C. Wie aus Abb. 2 hervorgeht, laufen die Kurven der Wachstumsraten nahezu parallel. Temperaturen über 30 °C sollten auf jeden Fall vermieden werden, wenn man bei einer Sauerteigführung Wert auf Sauerteighefen legt. Werden Sauerteige mehrmals hintereinander über 30 °C geführt, sinkt die Keimzahl der Sauerteighefen so stark, dass eine ausreichende Lockerung nur mit Sauerteig mit üblichen Zeiten für die Endgare nicht mehr gegeben ist. Durch die starke Nachsäuerung während der zu langen Gärzeiten werden die Gebäcke zu sauer. Zwei typische Vertreter von Sauerteigführungen mit Temperaturen deutlich über 30 °C sind die Berliner Kurzsauerführung (4) und das Neue Monheimer Salzsauer-Verfahren (5). Die hemmende Wirkung des Salzes auf die Sauerteighefen beim Neuen Monheimer Salzsauer-Verfahren kann gegenüber dem negativen Effekt der hohen Starttemperatur bei der Sauerteigführung vernachlässigt werden. Gänzle (6) zeigte, dass C. milleri sogar höhere Kochsalzkonzentrationen toleriert als L. sanfranciscensis. Führt man Sauerteige mit bis zu 4 % Kochsalz (Mehlbasis), lassen sich gäraktive Vollsauerteige herstellen, die das Backen ohne Backhefe ermöglichen.
Der Einfluss der Teigausbeute (TA) auf die Säuerungsgeschwindigkeit ist im Vergleich zur Temperatur und der Anstellgutmenge erheblich geringer. Durch die höhere Wasseraufnahmefähigkeit der Roggenmehle in den letzten Jahren sollte die TA aber nicht zu niedrig gewählt werden, um die Maschinen nicht übermäßig zu beanspruchen.
Ausgereifte Sauerteige
Ausgereifte Sauerteige erkennt man an ihrer geringen Gäraktivität und ihrem niedrigen pH-Wert bei gleichzeitig relativ hohem Säuregrad. Die geringe Gäraktivität ist gewollt, wenn man eine lange Verarbeitungstoleranz anstrebt. Bei der Detmolder Einstufenführung (7) kann der Sauerteig ohne Kühlung nach dem Ende der Reifezeit ca. acht Stunden weiterverarbeitet werden. Durch die geringe Gäraktivität sinkt der pH-Wert praktisch nicht weiter, und der Säuregrad des Sauerteiges steigt nur unwesentlich. Dadurch muss die Sauerteigmenge in diesem Zeitraum nicht angepasst werden.
3-Stufen-Vollsauerführungen
Die klassischen 3-Stufen-Vollsauerführungen mit Grundsauer über Nacht und Vollsauer über Nacht (8) folgen dem Prinzip, dass jede Stufe vor Erreichen der stationären Phase weiterverarbeitet wird. Von diesem Prinzip weicht die Detmolder 3-Stufen-Führung (9) ab. Hier handelt es sich beim Grundsauer um eine ausgereifte Sauerteigstufe. Bei der Vollsauerstufe des Detmolder 3-Stufen-Sauers erfolgt die Weiterverarbeitung aber wieder vor dem Erreichen der stationären Phase. Aus dieser Erkenntnis heraus ist auch zu verstehen, dass für einen gäraktiven Vollsauer auf den Anfrischsauer verzichtet werden kann.
Mit der Kenntnis, dass die Sauerteigentwicklung von der TA weniger beeinflusst wird als von der Temperatur und der Anstellgutmenge, lässt sich eine wenig fehlerträchtige 3-Stufen-Vollsauerführung ableiten. Anfrisch- und Grundsauer werden jeweils mit 10 % Anstellgut (Mehlbasis) bei einer TA von 200, einer Temperatur von 26 bis 28 °C und acht Stunden Fermentationszeit geführt. Der Vollsauer folgt dem Prinzip 1 : 1 : 1 (1 Teil Mehl : 1 Teil Wasser : 1 Teil Anstellgut) bei 28 bis 30 °C. Die Fermentationszeit des Vollsauers beträgt ca. drei Stunden. Anfrisch- und Grundsauer können gekühlt werden, wenn eine sofortige Weiterverarbeitung nicht möglich ist, wie z.B. zur Vermeidung von Abendarbeit aufgrund eines Einschichtbetriebes.
2-Stufen-Vollsauerführungen
Bei den zweistufigen Vollsauerführungen wird also auf den Anfrischsauer verzichtet und gleich mit dem Grundsauer gestartet. Bekannte Vertreter dieser Variante der Vollsauerführungen sind die Detmolder 2-Stufen-Führungen mit zweieinhalb- bis dreistündiger und drei- bis vierstündiger Reifezeit des Vollsauers (9). Beide Führungsweisen sehen für den Grundsauer eine TA von 150 vor. Diese niedrige TA beim Grundsauer kann aber ohne Nachteile und Veränderung der anderen Führungsparameter erhöht werden. Das zusätzliche Wasser im Grundsauer wird dann durch entsprechend weniger Wasser beim Vollsauer ausgeglichen. Ein einfaches Beispiel für diese Vorgehensweise ist, die Detmolder Einstufenführung als Grundsauer zu nutzen und um eine Vollsauerstufe zu erweitern.
Anhand der Detmolder 2-Stufen-Vollsauerführungen lässt sich auch gut der Einfluss von Temperatur und Anstellgutmenge aufzeigen. Die Führung mit zweieinhalb- bis dreieinhalbstündiger Reifezeit des Vollsauers folgt dem Prinzip höherer Anstellgutmengen im Vollsauer bei gleichzeitig niedrigerer Temperatur, während die Führung mitdrei- bis vierstündiger Reifezeit dem Prinzip niedrigerer Anstellgutmengen im Vollsauer bei gleichzeitig höherer Temperatur folgt (siehe Tab. 4 ).
1-Stufen-Vollsauerführungen
Einstufige Vollsauerführungen sind schon seit einiger Zeit bekannt. Bereits 1998 zeigten Unbehend und Brümmer (10), dass durch deutliche Senkung der Temperatur bei der Detmolder Einstufenführung unter Beibehaltung der übrigen Parameter ein gäraktiver Sauerteig erzielt werden kann, der für die Herstellung von Gebäck ohne den Einsatz von Backhefe geeignet ist. Ein anderer Weg wird bei der Mindener Vollsauerführung beschritten (11). Hier wird nach dem Prinzip 1 : 1 : 1 gearbeitet (1 Teil Mehl, 1 Teil Wasser, 1 Teil Anstellgut). Die Temperatur entspricht mit 26 bis 28 °C dem Temperaturbereich der Detmolder Einstufenführung. Aufgrund der Kombination von Anstellgutmenge und Fermentationstemperatur wird der pH-Wert für einen Vollsauer nach ca. vier bis sechs Stunden erreicht. Der Mindener Vollsauer wird entweder sofort verarbeitet oder auf eine Temperatur von ca. 4 °C gekühlt und steht dann ca. 12 bis 16 Stunden für die Weiterverarbeitung zur Verfügung. Das Abkühlen sollte vor dem Erreichen eines pH-Wertes von 4,2 und möglichst schnell erfolgen, da auch beim Abkühlen noch eine leichte Säuerung erfolgt.
Fazit
Vollsauerteige unterscheiden sich von anderen Sauerteigen dadurch, dass sowohl Milchsäurebakterien als auch Sauerteighefen zum Zeitpunkt der Weiterverarbeitung eine sehr hohe Stoffwechselaktivität aufweisen. Bei Verwendung von Roggenvollsauerteigen kann, wenn gewünscht, bei Roggenbrot und bei Mischbroten bis hin zum Weizenmischbrot 60/40 auf den Backhefeeinsatz verzichtet werden. Durch die Parameter Temperatur und Anstellgutmenge lassen sich Sauerteigfermentationen weitgehend an die jeweiligen Bedürfnisse eines Betriebes anpassen. Bei Vollsauerteigen kann aufgrund des pH-Wertes und Säuregrades ein höherer Anteil an versäuertem Mehl eingesetzt werden als bei ausgereiften Sauerteigen, was sich auf die Frischhaltung positiv auswirken kann. Der Vorteil von ausgesäuerten Sauerteigen liegt in der hohen Verarbeitungstoleranz.
Literatur
1. Gänzle M.G. und M.J. Brandt: Begriffsbestimmungen und lebensmittelrechtliche Aspekte. In: Handbuch Sauerteig. M.J. Brandt und M.G. Gänzle (Hrsg.) – Behr’s Verlag, Hamburg (2006), S. 12
2. Böcker G., P. Stolz, W.P. Hammes: Neue Erkenntnisse zum Ökosystem Sauerteig und zur Physiologie der sauerteigtypischen Stämme Lactobacillus sanfrancisco und Lactobacillus pontis. – Getreide, Mehl und Brot 49 (1995), S. 370–374
3. Gänzle M.G.: Physiologie und Biochemie der Mikroflora des Sauerteiges. In: Handbuch Sauerteig. M.J. Brandt und M.G. Gänzle (Hrsg.) – Behr’s Verlag, Hamburg (2006), S. 156–157
4. Neumann H., G. Unbehend: Berliner Kurzsauer-Führung (BKS) – Merkblatt Nr. 72 der Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung e.V., Detmold (2003)
5. Neumann H., G. Unbehend: Monheimer Salzsauer-Verfahren – Merkblatt Nr. 73 der Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung e.V., Detmold (2003)
6. Gänzle M.G.: Physiologie und Biochemie der Mikroflora des Sauerteiges. In: Handbuch Sauerteig. M.J. Brandt und M.G. Gänzle (Hrsg.) – Behr’s Verlag, Hamburg (2006), S. 159–160
7. Neumann H., G. Unbehend: Detmolder Einstufenführung (DEF) – Merkblatt Nr. 41 der Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung e.V., Detmold (2003)
8. Stephan H.: Dreistufige Sauerteigführung mit 3- bzw. 8-stündiger Vollsauerreifezeit – Merkblatt Nr. 78 der Arbeitsgemeinschaft Getreideforschung e.V., Detmold (1979)
9. Neumann H., H Stephan, J.-M. Brümmer: Roggen als Rohstoff und Technik der Roggensauerteigführung. In: Handbuch Sauerteig. M.J. Brandt und M.G. Gänzle (Hrsg.) – Behr’s Verlag, Hamburg (2006), S. 242–250
10. Unbehend G., M.-J. Brümmer: Lockerung von Roggenmischbroten durch die Detmolder Einstufen-Sauerteigführung. – Getreide, Mehl und Brot 52 (1998), S. 94–102
11. Jassmeier B., L. Niesel: Mindener Vollsauer. – Artisan 12 (2015), Heft 4, S. 36–38
