Eigenschaften der Kleberproteine des Dinkels: Entscheidungshilfen für Züchtungsprogramme aus technologischer Sicht
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2001
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adam_text | Titel: Eigenschaften der Kleberproteine des Dinkels
Autor: Schober, Tilman
Jahr: 2001
II) Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.............................................................................................15
2 Literaturübersicht...............................................................................17
2.1 Sind Unterschiede und gegebenenfalls Vorzüge des Dinkels gegenüber dem
modernen Weichweizen hinsichtlich Gesundheitswirkung und Inhaltsstoffen
vorhanden?................................................................................................................17
2.2 Unterschiede in der Proteinzusammensetzung zwischen Dinkel und modernem
Weichweizen..............................................................................................................23
2.3 Charakteristische technologische Eigenschaften des Dinkels........................................33
2.3.1 Teig- und Backeigenschaften verschiedener Dinkelsorten.....................................33
2.3.2 Eignung von Dinkelsorten für Teigwaren und Spätzle............................................39
2.4 Methoden zur Beurteilung der technologischen Qualität von Linien, Stämmen und
Sorten aus Züchtungsprogrammen bei Weizen oder Dinkel.......................................41
2.5 Einsatz von Kapillarelektrophorese (CE) zur Trennung von Getreideproteinen.............48
2.6 Zielsetzungen unter Einbeziehung der Erkenntnisse aus der Literaturübersicht............56
3 Materialien und Methoden...................................................................58
3.1 Reagenzien und Wasser...............................................................................................58
3.2 Getreideproben..............................................................................................................58
3.2.1 Dinkelproben: Erntejahre, Sorten, Anbaubedingungen...........................................58
3.2.2 Weizenproben: Sorten, Herkunft............................................................................61
3.3 Mahlen der Proben........................................................................................................62
3.3.1 Auszugsmehl.........................................................................................................62
3.3.2 Vollkornmehl..........................................................................................................63
3.4 Elementare analytische Bestimmungen.........................................................................63
3.4.1 Mehlfeuchte...........................................................................................................63
3.4.2 Mineralstoffgehalt...................................................................................................63
3.4.3 Rohproteingehalt....................................................................................................63
3.4.3.1 Allgemeines....................................................................................................63
3.4.3.2 Vorgehensweise.............................................................................................63
3.4.4 a-Amylase-Aktivität................................................................................................66
3.4.4.1 Allgemeines....................................................................................................66
3.4.4.2 Vorgehensweise.............................................................................................66
3.5 Untersuchung funktioneller Eigenschaften der Kleberproteine.......................................69
3.5.1 SDS-Sedimentationstest........................................................................................69
3.5.1.1 Allgemeines....................................................................................................69
3.5.1.2 Vorgehensweise.............................................................................................70
3.5.2 Feuchtklebergehalt.................................................................................................72
3.5.2.1 Allgemeines....................................................................................................72
3.5.2.2 Vorgehensweise.............................................................................................72
3.5.3 Feuchte des Feuchtklebers....................................................................................73
3.5.3.1 Allgemeines....................................................................................................73
3.5.3.2 Vorgehensweise.............................................................................................73
3.5.4 Fundamental-rheologische Eigenschaften des Feuchtklebers................................73
3.5.4.1 Allgemeines....................................................................................................73
3.5.4.2 Die Ergebnisgrößen der Theologischen Messungen.......................................74
3.5.4.3 Vorgehensweise.............................................................................................76
3.6 Backversuch..................................................................................................................77
3.6.1 Allgemeines...........................................................................................................77
3.6.2 Vorgehensweise.....................................................................................................80
3.7 Kapillarzonenelektrophorese zur Trennung der alkohollöslichen Proteine.....................82
3.7.1 Allgemeines...........................................................................................................82
3.7.2 Vorgehensweise.....................................................................................................89
3.8 Statistische Methoden...................................................................................................92
3.8.1 Allgemeines...........................................................................................................92
3.8.2 Streuungsmaße.....................................................................................................94
3.8.3 Varianzanalyse: Multiple paarweise Vergleiche mit dem Tukey-Test.....................96
3.8.4 Clusteranalyse.......................................................................................................97
4 Ergebnisse..........................................................................................102
4.1 Feuchte- und Mineralstoffgehalte der Auszugsmehle...................................................102
4.2 Rohproteingehalte der Auszugsmehle..........................................................................104
4.3 a-Amylase-Aktivitäten der Vollkornmehle.....................................................................106
4.4 Backeigenschaften.......................................................................................................108
4.4.1 Einfluß der Führungsdauer auf das Backergebnis.................................................108
4.4.1.1 Variationen im Backversuch für diese Untersuchung.....................................108
4.4.1.2 Ergebnisse: Veränderungen am Gebäck bei einer Verlängerung der
Teigruhe...........................................................................................................109
4.4.2 Überblick über die Backergebnisse der Sorten.....................................................112
4.4.3 Einfluß der Anbaubedingungen auf das Backergebnis..........................................116
4.5 Funktionelle Eigenschaften der Kleberproteine.............................................................117
4.5.1 Vorversuche: Linear-viskoelastischer Bereich verschiedener Feuchtkleber..........117
4.5.1.1 Durchführung der „stress sweeps .................................................................118
4.5.1.2 Darstellung der Deformationstests zweier Sorten..........................................118
4.5.2 Überblick über die Ergebnisse..............................................................................120
4.5.3 Korrelationen der Parameter untereinander..........................................................120
4.5.4 Korrelationen zum Backergebnis...........................................................................123
4.5.5 Weitere Korrelationen...........................................................................................125
4.5.6 Darstellung des Qualitätsprofils einer Sorte mit Hilfe eines mehrachsigen
Netzdiagramms.....................................................................................................125
4.5.7 Streuungsmaße und Überprüfung der Signifikanz der Unterschiede zwischen
den Sorten............................................................................................................129
4.5.7.1 Varianz o02 und Konfidenzintervall.................................................................129
4.5.7.2 Ergebnisse des Tukey-Tests.........................................................................135
4.5.8 Netzdiagramme der 11 Sorten des Erntejahres 1996............................................135
4.5.9 Die 25 Sorten des Erntejahres 1997, Standort Hohenheim: Gruppierung mit
Hilfe der Clusteranalyse aufgrund ähnlicher funktioneller Eigenschaften der
Kleberproteine und Darstellung der Netzdiagramme.............................................138
4.5.9.1 Clusteranalyse (E 97, H)................................................................................138
4.5.9.2 Netzdiagramme (E 97, H)..............................................................................139
4.5.10 Die 25 Sorten des Erntejahres 1997, Standort .Oberer Lindenhof.....................144
4.5.10.1 Änderung der im Netzdiagramm dargestellten Parameter unter dem
Einfluß der veränderten Anbaubedingungen....................................................144
4.5.10.2 Clusteranalyse (E 97, OU)...........................................................................150
4.5.10.3 Netzdiagramme (E 97, OLi).........................................................................153
4.5.11 Gruppierung der 25 Sorten unter Einbeziehung der Ergebnisse beider
Standorte..............................................................................................................156
4.5.12 Abgrenzung der Dinkelsorten gegen die aktuellen Weichweizensorten
.Monopol und .Contra*.........................................................................................159
4.5.13 Endgültige Einteilung der untersuchten Dinkelsorten in drei Gruppen,
Auswahl und Charakterisierung von Vertretern für diese Gruppen (.Leitdinkel )
sowie Überprüfung der Unterschiede zwischen den drei Leitdinkeln auf
Signifikanz mit Hilfe des Tukey-Tests...................................................................161
4.6 Kapillarzonenelektrophorese (CZE)..............................................................................166
4.6.1 Optimierung und Überprüfung der Methode..........................................................166
4.6.1.1 Ermittlung der höchstmöglichen Spannung für die CZE-Trennungen............166
4.6.1.2 Überprüfung der Stabilität der Mehlextrakte und Konsequenzen für die
Probenvorbereitung..........................................................................................167
4.6.1.3 Wiederholbarkeit der Migrationszeiten dreier charakteristischer Peaks
und Sicherheit der Methode bezüglich eines Verstopfens der Kapillare...........170
4.6.2 Darstellung der Ergebnisse: Kapillarelektropherogramme.....................................171
4.6.2.1 Die Achsen und ihre Skalierung.....................................................................171
4.6.2.2 Proteingruppen im Kapillarelektropherogramm..............................................171
4.6.3 Abgrenzung echter Sortenunterschiede in den Kapillarelektropherogrammen
gegen umweltbedingte und methodisch bedingte Unterschiede............................172
4.6.4 Kapillarelektropherogramme aktueller Weichweizensorten...................................177
4.6.4.1 Gliadine.........................................................................................................177
4.6.4.2 Albumine und Globuline.................................................................................178
4.6.5 Kapillarelektropherogramme der Dinkelsorten......................................................184
4.6.5.1 Albumine und Globuline.................................................................................184
4.6.5.2 Gliadine.........................................................................................................185
5 Diskussion...........................................................................................205
5.1 Herstellung von Auszugsmehl aus den Dinkelsorten....................................................205
5.2 Einflußgrößen auf den Rohproteingehalt und Auswirkungen auf das Backergebnis.....206
5.3 Welche Bedeutung hat die a-Amylase-Aktivität zur Sortencharakterisierung bei
Dinkel?......................................................................................................................208
5.4 Klärung der Vorgänge beim Dinkelbackversuch...........................................................209
5.4.1 Makroskopische Vorgänge beim Backen mit Dinkel..............................................209
5.4.2 Kurze Darstellung der neuen Erklärungsansätze für die Vorgänge bei
Teigruhe und mechanischer Bearbeitung entspannter Teige nach Kieffer und
Stein: Die Entmischung von Stärke und Kleber (Kieffer und Stein, 1997 und
1999; Kieffer, 1999)............................................................................................210
5.4.3 Anwendung der Erklärungsansätze von Kieffer und Stein auf die
Beobachtungen bei Dinkel....................................................................................212
5.4.4 Beurteilung der Bedeutung der mit den Sorten im Backversuch erzielten
Backergebnisse....................................................................................................217
5.5 Funktionelle Eigenschaften der Kleberproteine.............................................................218
5.5.1 Abschätzung der Streuung bei den sieben Parametern........................................218
5.5.2 Darstellung von Sortenprofilen in Netzdiagrammen..............................................222
5.5.3 Interpretation der Deformationstests und der Korrelationen der sieben
Parameter untereinander im Hinblick auf strukturelle und molekulare
Ursachen..............................................................................................................222
5.5.4 Interpretation der Korrelationen zwischen den funktioneilen Eigenschaften der
Kleberproteine und dem Backergebnis.................................................................231
5.5.5 Interpretation der Änderung der funktioneilen Eigenschaften der
Kleberproteine unter dem Einfluß veränderter Anbaubedingungen.......................233
5.5.5.1 Allgemeine Tendenzen der meisten Sorten bei den sieben Parametern in
der Reaktion auf die erhöhte Stickstoffdüngung am Standort OLi....................233
5.5.5.2 Unterschiede zwischen den Sorten bei den sieben Parametern in der
Reaktion auf die erhöhte Stickstoffdüngung am Standort OLi..........................235
5.6 Sicheres Verfahren für die Beurteilung von Linien oder Zuchtstämme aus Dinkel-
Züchtungsprogrammen .............................................................................................236
5.6.1 Anbau...................................................................................................................236
5.6.2 Beurteilung der technologischen Qualität..............................................................236
5.7 Die drei Gruppen bei Dinkel auf der Grundlage der funktioneilen Eigenschaften der
Kleberproteine: Charakterisierung der Merkmale und Vorstellung von
Einsatzbereichen in der Technologie.........................................................................237
5.8 Das vereinfachte Verfahren zur Beurteilung von Dinkel-Linien aus
Züchtungsprogrammen.............................................................................................240
5.8.1 Anbau...................................................................................................................240
5.8.2 Grobe Beurteilung der technologischen Qualität...................................................241
5.9 Kapillarzonenelektrophorese (CZE): Bewertung und Interpretation der Ergebnisse......242
5.9.1 Die angewandte Methode.....................................................................................243
5.9.1.1 Spannung, Kapillarlänge und Trennzeit.........................................................243
5.9.1.2 Probenvorbereitung.......................................................................................244
5.9.1.3 Reinigungszyklen..........................................................................................246
5.9.1.4 Möglichkeit einer Sortenidentifizierung über das Gliadinmuster.....................249
5.9.2 Möglichkeit der Abgrenzung reinen Dinkels gegen Dinkel mit
Weichweizeneinfluß..............................................................................................252
5.9.3 Ähnlichkeiten in den Gliadinmustern verschiedener Sorten...................................259
5.9.4 Spiegeln Ähnlichkeiten im Gliadinmuster die Ähnlichkeiten bei den
funktionellen Eigenschaften der Kleberproteine wider?.........................................264
6 Zusammenfassung...............................................................................268
7 Literatur.............................................................................................271
8 Anhang................................................................................................279
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