Enzyme

Enzyme sind in der Zelle wirkende Stoffe (en zyme = in der Zelle). Sie sind das Erzeugnis lebender Zellen, von Pilzen und Hefen, von Pflanzen, Tieren aber auch von Menschen. Die Tätigkeit der Enzyme ist nicht an die Zelle gebunden. Enzyme können auch außerhalb der Zelle wirksam werden.

In diesem Artikel gehen wir nur auf die Enzyme ein, die uns in der Bäckerei hauptsächlich beschäftigen.

Die stärkeabbauenden Enzyme, die a-Amylasen und die b-Amylasen finden sich im keimenden Getreide. Beide verarbeiten sowohl die Amylose als auch das Amylopektin als Substrat. Sie unterscheiden sich aber in ihrer Wirkung grundlegend.
Die eiweißabbauenden Enzyme finden sich ebenfalls hauptsächlich im keimenden Getreide. Sie sind darum vor allem im Auswuchsgetreide und dem daraus hergestellten Auswuchsmehlen enthalten. Die eiweißabbauenden Enzymkomplexe bezeichnet man als Proteasen und Peptasen. Produkte der ersten Abbaustufe werden Dipeptide genannt. Aus der zweiten Abbaustufe gehen dann die einzelnen Aminosäuren hervor.
Die fettspaltenden Enzyme zerlegen die Fette in ihre Bausteine Glycerin und Fettsäuren. Sie werden mit dem Begriff „Lipasen“ bezeichnet. Für das Ranzigwerden der Fette, besonders in den Ölsaaten wie Kürbiskernen, Sonnenblumenkernen Mandeln usw. sind die Lipasen verantwortlich. Auch im Getreidekeimling sind Lipasen konzentriert. Sie führen zum Ranzigwerden von Vollkornmahlerzeugnissen.
Nach ihrer Wirkung können die Enzyme in aufbauende Enzyme und abbauende Enzyme unterschieden werden
Die aufbauenden Enzyme beschäftigen sich mit dem Aufbau der Nährstoffe. Hierbei handelt es sich um biochemische Vorgänge, bei denen Wasser abgespalten wird, um eine Verdichtung der Stoffe zu erreichen. Ein Beispiel dafür ist, dass der während des Wachstums, durch die Fotosynthese erzeugte Traubenzucker im Getreidekorn durch die Enzyme zu Stärke aufgebaut wird. Hierdurch wird zum einen eine höhere Packungsdichte im Getreidekorn erreicht (es geht mehr rein) und zum anderen der wasserlösliche Zucker durch Regenwasser nicht ausgewaschen. Die so hergestellte Stärke ist wasserunlöslich und somit im Getreidekorn geschützt.
Die abbauenden Enzyme wirken nicht nur in Pflanzen, sondern auch in lagernden Mehlen und gärenden Teigen. Der Abbau eines Stoffes ist immer die Umwandlung des Stoffes unter Aufnahme von Wasser. Dies mag auch die Erklärung dafür sein, das in weicheren Teigen, intensivere Abbauprozesse und somit günstigere Geschmackentwicklungen zu beobachten sind, als in festeren Teigen.
Die Bezeichnung der Enzyme erfolgt durch die Anfügung der Endsilbe „ase“ an den Namen des von ihnen umgewandelten oder erzeugten Stoffes (Substrat). Das Malzzucker (Maltose) abbauende Enzym heißt darum Maltase. Durch Abbau des Rohr- oder Rübenzuckers (Saccharose) entsteht Invertzucker, ein Gemisch aus Trauben- und Fruchtzucker. Bevor man sich auf diese Namensregelung einigte, hatte man teilweise schon andere Namen vergeben. So hieß das heute als Amylase bezeichnete, stärkeabbauende Enzym in früheren Zeiten „Diastase“. Will man auf die Aktivität dieses Enzyms hinweisen, so schreibt man auch heute noch die Begriffe „diastatisch“ oder eben „nicht diastatisch“ auf entsprechende Malzprodukte.
Ein paar spezielle Anmerkungen zu zwei Arten der stärkeabbauenden Enzyme: die a-Amylase und die b-Amylase. Beide haben sowohl die Amylose als auch das Amylopektin als Substrat sie unterscheiden sich aber in ihrer Wirkung grundlegend.
Die a-Amylase arbeitet mittelständig, das heißt sie spaltet von innen heraus große Bruchstücke aus der Amylose und dem Amylopektin. Dadurch ist ihre Wirkung sehr drastisch, die Verkleisterungsfähigkeit der Stärke nimmt entscheidend ab. Wird die a-Amylase nicht in ihrer Wirkung behindert, so baut sie die Stärke bis zu den sogenannten Grenzdextrinen ab - ein Effekt, der sich bei Auswuchsmehlen darin äußert, dass keine normale Backfähigkeit mehr vorhanden ist (feuchte, unelastische Krume, Wasserstreifen, Hohlräume zwischen Krume und Kruste).
Die b-Amylase (verzuckernde oder auch maltogene Amylase) spaltet von der Amylose und vom Amylopektin jeweils von außen her Malzzuckermoleküle ab. Sie arbeitet sich gewissermaßen von außen nach innen vor. Diese Art der Spaltung ist naturgemäß relativ langsam- daher ist die Wirkung der b-amylase um so größer, wenn vorher durch die b-Amylase mehr Schnittstellen und damit mehr Angriffsstellen für die b-Amylase geschaffen wurden. Trifft die b- Amylase auf eine Verzweigungsstelle im Amylopektin, so kann sie dort nicht mehr weiterarbeiten. Sie ist nicht in der Lage, diese Verzweigungsstelle zu überspringen.
Die erhöhte Amylaseaktivität bewirkt einen intensiven Abbau von Stärke über die Dextrine zu vergärbaren Zuckern, wodurch die Hefezellen im Teig mehr Nahrung erhalten und daraus mehr Gärgase produzieren können.
Es ist eine direkte Abhängigkeit feststellbar zwischen der Aktivität der Enzyme und jedem der aufgeführten Einflussfaktoren. So gibt es für jede Enzymart einen Temperatur- und einen pH-Wert Bereich, der als optimal bezeichnet werden kann. In diesem Bereich ist die Enzymaktivität am größten. Weichen Temperatur und/oder pH-Wert vom Optimum ab, so wird die Aktivität der Enzyme geringer.
Bei Temperaturen oberhalb von 55 °C gerinnt bei vielen Enzymen die Eiweißkomponente, sie werden geschädigt und können nicht mehr wirken. Wird das Milieu zu sauer, so werden ebenfalls viele Enzyme zerstört – die meisten etwa ab pH-Wert 3,5. Sinkt die Temperatur stark ab oder steht den Enzymen kaum Wasser zur Verfügung, so nimmt
ihre Aktivität ab, was man sich beim Kühlen, Gefrieren oder Trocknen von Lebensmitteln zu Nutze macht. Wird wieder Wärme oder Wasser zugeführt, so können die Enzyme ihre „Arbeit“ erneut aufnehmen – sie wurden also nicht zerstört.

Wie kann nun dieses Wissen um die Amylase in die Praxis umgesetzt werden?
Je nach Mehlqualität (eigene Enzymaktivität) kann man unterstützend einwirken.
Bei triebschwachen Mehlen (hohe Fallzal) ist es erforderlich die Enzymtätigkeit zu erhöhen. Dies kann auf verschiedene Arten geschehen:

• Mischen mit Mehlen höherer Enzymaktivität
• Zugabe von Malzmehl (Diastasemalz)
• Teige länger führen, um Enzymen mehr Zeit zu geben

Sind die Mehle zu enzymaktiv (niedrige Fallzahl), sollten diese ausgebremst werden. Dies kann durch festere und/oder kältere Teige sowie kürzere Teigführungen gewährleistet werden. Sinnvoll ist jedoch am einem gewissen Grad das Mischen mit weniger aktiven (trockenbackenderen) Mehlen.

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