Die Chemie des Brotes

Einführung

Die Kunst der Brotherstellung sowie das Brot selbst können auf einige der ersten Zivilisationen zurückgehen, die die Welt überhaupt kennt.Brot wurde als eine Form der Währung verwendet, hat Millionen von Arbeitsplätzen für Hunderte von Jahren zur Verfügung gestellt, und insgesamt hat sich über die Spanne von Tausenden von Jahren entwickelt, um ein überlebendes Grundnahrungsmittel zu werden, sowie eine tägliche Nahrungsquelle für Menschen, die heute in der Welt leben. Brot durch Zufall, wurde mit meinem eigenen täglichen Leben verbunden. Schon früh in meiner Highschool-Karriere bekam ich einen Job bei einer örtlichen Bäckerei in der Nachbarschaft. Durch die High School behielt ich diesen Job und beschäftigte mich wirklich mit der Kunst, Brot zu machen, sowie mit der Geschichte, die Bäckereien auf der ganzen Welt überleben lässt, obwohl ihr Produkt aufgrund seines Alters eine verlorene gelernte Kunst sein sollte. Aufgrund des Wunsches, diesen einzigartigen Prozess zu absorbieren, Ich tauchte in Projekte durch die High School ein, die sich darum drehten. Obwohl ich kein begeisterter Bäcker bin oder in Zukunft unbedingt eine Bäckerei besitzen möchte, ist es erstaunlich, wie weit das Brot gekommen ist und wie die reiche Kultur es über zahlreiche Generationen hinweg überlebt hat, nicht nur mit Anmut und Schönheit, sondern auch mit der Fähigkeit, eine Lebensweise und einen fast geheimen Clan chemischer Reaktionen zu bewahren.

Zusammensetzung von …

• Getreide oder Mehl (die enthalten können, aber nicht immer) – Weizen, Hafer, Gerste, Hirse, Mais, Roggen
• Milch (CH2OH) oder Wasser (zum Mischen)
• Eier
• Salz (NaCl)
• Zucker (C12H22O11)
• Treibmittel- wie Backpulver oder Backpulver soda oder am häufigsten verwendete Hefe.

Einer der ersten Schritte bei der Herstellung von Brot nach dem Mischen der Grundzutaten besteht darin, den Teig zu kneten. Das Kneten ist ein notwendiger Mechanismus, damit sich mehrere Proteine in Schichten um Stärketaschen absetzen und dem Teig seine vertrauten Eigenschaften verleihen können. Salz, die meiste Zeit, wird nicht nur wegen des Geschmacks hinzugefügt, sondern auch wegen der Anwesenheit von Natrium- und Chloridionen. Beide benötigten Komponenten werden für die Verbindung von Proteinketten benötigt, was wiederum eine stärkere Teigbildung bildet. Während des Aufgangs oder der „Ruhezeit“ für den Brotteig frisst die Hefe oder das Treibmittel die im Teig vorhandenen Zucker und setzt wiederum die chemische Komponente Kohlendioxid frei. Es ist die Bildung von CO2-Blasen, die in die Gluten-Raserei einfangen, die wiederum wachsen und die einzigartige Textur von Brot produzieren. In diesem Stadium sorgen andere wichtige chemische Reaktionen, an denen natürliche Oxidationsmittel des Mehls beteiligt sind, für Verbindungen zwischen den Proteinketten. Sie werden dann gebrochen und neu gemacht, um die „Strecke“ des Brotes zu erzeugen, ohne tatsächlich seine benötigte Struktur zu verlieren. Das Backen des Teigs in einem Ofen zur Herstellung von Brot ist der letzte chemische Prozess, da die Aminosäuren und Zucker das Endprodukt zu der bekannten und beliebten, goldenen Farbe fast aller Backwaren machen, die die Welt kennt.

Hauptchemikalien, Verbindungen, Komponenten

Mehl: Mehl ist eine Pulversubstanz, die durch Mahlen von Samen, Bohnen oder einer Vielzahl von Körnern hergestellt wird. Weizenmehl ist eine der wichtigsten und häufigsten Zutaten für die moderne Welt. Es ist eine definierende und beliebte Zutat in vielen Ländern und Kulturen, einschließlich Nordamerika, Europa, dem Nahen Osten, Indien und vielen Teilen Nordafrikas.

Mehl wurde 6000 v. Chr. entdeckt und die Römer waren die ersten, die Weizensamen in einer künstlichen, ursprünglichen Mühle mahlten. Die industrielle Revolution war, als Mehl und Mühlen für die Weltbevölkerung und den Rest der Welt zu blühen und zu boomen begannen. 1879 debütierte die erste Dampfmaschinenmühle in London und wendete das Blatt für raffiniertere Verfahren zum Mahlen von Mehl und zur Herstellung von Brot. Schneller Vorlauf in die 1930er Jahre und hier begann Mehl experimentiert zu werden. Mehl begann in den 1940er Jahren vollständig angereichert zu werden, und die Zusätze enthielten Niacin, Eisen, Thiamin und Riboflavin. Erst in den 1990er Jahren wurde Folsäure zu dieser Liste hinzugefügt. Walzenmühlen und Unifine-Mühlen haben jetzt Stein- und Dampfmaschinenmühlen ersetzt, was zu mehr Produktivität und weniger arbeitsintensiver Arbeit geführt hat.

Es gibt viele verschiedene Mehlsorten. Zu diesen Hauptmehlsorten gehören:

• Ungebleichtes Mehl = Dies ist nur ein einfaches Mehl, das keinen Bleichprozess durchlaufen hat und daher nicht die weiße Farbe enthält.
• Gebleichtes Mehl oder „weißes Mehl“ = verwendet Bleichmittel, die Folgendes umfassen:

– Kaliumbromat =stärkt das Glutenwachstum

– Benzoylperoxid = ist der Hauptbestandteil des Bleichprozesses

– Ascorbinsäure = stärkt die Glutenentwicklung

– Chlorgas = ist ein Bleich- und Reifungsmittel; es oxidiert auch sehr gut Stärken im Mehl und erhöht die Absorption

• Einfaches Mehl oder Allzweckmehl = Der Gehalt an Glutenprotein in anderen Brotmehlen im Vergleich zu Allzweckmehl beträgt 12,5-14,1% bis 10-12%. Erhöhtes Protein ist sehr wichtig, da es an das Mehl bindet, um das von der Hefe oder dem Treibmittel freigesetzte Kohlendioxid einzufangen, was dann zu einem stärkeren Anstieg führt.
• Selbstaufsteigendes Mehl = wird verwendet, um leichtere und weichere Produkte herzustellen
• Angereichertes Mehl = wenn die Nährstoffe, die während des Mahlvorgangs verloren gehen können, wieder in das Mehl gegeben werden

Hefe: (Saccharomyces cerevisiae) Hefen sind eukaryotische Mikroorganismen und es gibt derzeit 1.500 bekannte Arten. Sie sind einzellig, können aber mehrzellig werden. Hefen vermehren sich asexuell durch den Mitoseprozess und bei der Fermentation wandelt eine der Arten namens Saccharomyces cerevisiae (die häufigste Hefe) Kohlenhydrate in Kohlendioxid um. Dies ist eine Methode, die beim Backen wichtig ist.

Hefe ist einer der frühesten gefundenen Organismen in der Geschichte. Forscher haben Steine, Backspeicher und mehr als 4.000 alte Zeichnungen von Bäckereien in ägyptischen Ruinen gefunden.. Hefe wurde nicht immer als lebender Organismus angesehen, sondern als globuläre Struktur. Anton van Leeuwenhoek war 1680 der erste, der Hefe mikroskopisch beobachtete. Selbst Anton glaubte nicht, dass sie am Leben waren. Erst 1857 bewies Louis Pasteur in einem wissenschaftlich unterstützten Papier, dass die Fermentation von Alkohol durch lebende Hefen und nicht nur durch biologisch hergestellte Katalysatoren erzeugt wurde. Pasteur, der jetzt als „Pasteur-Effekt“ bezeichnet wird, bewies, dass durch das Sprudeln von Sauerstoff in der Hefesubstanz das Zellwachstum erhöht und die Fermentation verringert wurde, was zeigte, dass die Hefen tatsächlich lebten.

Hefe in der heutigen Zeit werden üblicherweise in einem Labor gezüchtet und in vielen verschiedenen Produktionen verwendet, darunter:

• zur Stromerzeugung in mikrobiellen Brennstoffzellen
• der Fermentationsprozess zur Herstellung von Alkohol /Backen von Backwaren
• zur Herstellung von Ethanol für die Biokraftstoffindustrie
• sowie viele Nahrungsergänzungsmittel

Wie bereits erwähnt, ist eine der häufigsten Hefen Saccharomyces cerevisiae und wird als Treibmittel beim Backen verwendet. Die Hauptaufgabe der Hefe besteht darin, sich an den im Teig vorhandenen Zuckern zu erfreuen und sie in Kohlendioxid umzuwandeln. Hier steigt der Teig auf und bildet Gasblasen, die nach einigen Minuten schließlich bereit sind, in einen Ofen gestellt zu werden. Nachdem das Brot offiziell aus dem Ofen genommen und gebacken wurde, sterben die Hefemoleküle ab und die Luftblasen oder „Taschen“ werden angebracht, wodurch die vertraute Textur des Brotes entsteht – weich und schwammig. In der heutigen Zeit heißt eine der beliebtesten Arten von Bäckerhefe Fleischmann-Hefe, die ursprünglich 1868 gegründet wurde. Diese neue, aktive Trockenhefe erwies sich als länger haltbar, half, sie doppelt so schnell aufgehen zu lassen, und erforderte keine Kühlung bei der Konservierung. Zusammenfassend wird Hefe (bei der Herstellung von Brot) mit Mehl, warmem Wasser oder Milch und Salz gemischt. Der Teig wird glatt geknetet, die Hefe atmet aerob, produziert Kohlendioxid, Sauerstoff nimmt ab und der Fermentationsprozess beginnt, was zu Ethanol als Abfallprodukt führt. Der Teig verdoppelt sich dann in der Größe und wird in den Ofen gestellt, gebacken und nach dem Verlassen des Ofens ist er bereit, gekühlt, in Scheiben geschnitten und gegessen zu werden.

Rolle der Chemie

Mehl: Mehl wurde ursprünglich vom Menschen hergestellt. Die Samen, Körner oder Bohnen waren und sind alle natürlich vorkommende Inhaltsstoffe. Im Laufe der Jahre hat sich Mehl jedoch weiterentwickelt und wird heute in Mühlen in verschiedenen Teilen der Welt hergestellt und kann in fast jedem Lebensmittelgeschäft gekauft werden, in das eine Person gehen kann. Mehle, die für Kuchen oder feineres Gebäck verwendet werden, verwenden Weichweizen. Allzweckmehl wird sowohl aus Weich- als auch aus Hartweizen hergestellt. Weizen (die beliebteste Form von Mehl) wird zuerst auf einem Feld angebaut und dann zu einer Mühle geschickt, wo es dann in Silos gelagert wird, bis es zum Mahlen benötigt wird. Weizen durchläuft, wenn er verwendet wird, einen mehrstufigen Reinigungsprozess, um den Weizen zu inspizieren und zu reinigen und nach schädlichen Partikeln zu suchen, die entfernt werden müssen. Der Feuchtigkeitsgehalt wird dann gemessen und kontrolliert, damit die äußere Kleieschicht während des Mahlens entfernt werden kann. Sobald alle Bedingungen erfüllt sind, kann der Weizen gemahlen werden. Nach dem Mahlen ist das nun neue Mehl zur Verarbeitung bereit. Üblicherweise werden dem Mehl nach dem Mahlen geringe Mengen an Oxidations-, Treibmittel- und Bleichmitteln sowie Salz zugesetzt. Das Mehl wird dann fest in Stoffbeutel verpackt und bereit zum Versand, Verkauf und Verwendung.

Hefe: Hefe ist ein Mikroorganismus (Wildhefe) und kommt in Pflanzen, Früchten und Getreide vor. Hefe beinhaltet einen Herstellungsprozess und wird stark von den Arten der Landwirtschaft kontrolliert – Vorbereitung, Aussaat, Anbau und Ernte. Hefe ist eine natürlich vorkommende Zutat, aber die meisten gekauften Hefe wird in Hefe produziert. (Labor-)Hefezellen werden zunächst geklärt und sterilisiert. Dies verhindert Bakterien und verhindert, dass Organismen während der Herstellung zu schädlich werden. (aufgrund der Laborreinheit) wird die „Samenhefe“ dann in Flaschen gegeben, damit sie wachsen kann. Nach einer Reihe von Schritten wird es in Tanks mit einem Volumen von etwa 1.000 Gallonen umgewandelt. Die Flaschen werden dann für den Fermentationsanbau gekühlt. Die „Stammhefe“ wird dann mit Melasse (der kommerziellen Zuckerquelle) und großen Mengen Luft gefüttert. Schließlich darf es geerntet werden. Die Ernte von Hefe erfolgt durch Senden der Zellen durch Kreiselpumpen. Das Ergebnis ist eine flüssige, cremefarbene „cremige Hefe“. Wiederholte Verarbeitungsschritte und häufiges Trocknen werden für verschiedene gewünschte Hefetypen durchgeführt.Sobald die Chemie ihre gewünschten Aufgaben erfüllt, ist das Produkt Brot. Obwohl Brot in der Art variieren kann, ist das Make-up von Menschen gemacht und beinhaltet eine ganze Reihe von chemischen Reaktionen, die normalerweise nicht einmal mit bloßem Auge gesehen werden. Die erste Reaktion ist die Hefe. Der lebende Mikroorganismus wird Mehl, Salz und dann normalerweise warmem Wasser oder Milch zugesetzt. (zusammen mit den Zutaten für verschiedene Brotsorten) Die Zutaten bilden zusammen einen klebrigen, weichen Teig. Der Teig wird dann geknetet, und so startet die Hefe, um sich an den im Teig vorhandenen Zuckern zu erfreuen, und wandelt diese Kohlenhydrate schließlich in die chemische Hauptkomponente im Brot um – Kohlendioxid. (Aerobes Atmen) Während Kohlendioxid produziert wird, nimmt der Sauerstoff im Teig ab und der Fermentationsprozess beginnt, was zu Ethanol als Abfallprodukt führt. Der Teig wird dann aufgehen gelassen und einmal in der Größe mit einer Vielzahl von Gasblasen verdoppelt, wird schließlich in den Ofen gestellt, um zu backen. Sobald das nun gebackene, warme und leckere Brot zum Abkühlen aus dem Ofen genommen wird, sterben die letzten verbliebenen Hefemoleküle ab und die Lufteinschlüsse, die sich daraus bilden, geben dem Brot seine weiche und schwammige Textur, die fast jeder Amerikaner zu gut kennt.

Hintergrundforschung

Brot wird am häufigsten in einer Bäckerei hergestellt. Es gibt Millionen von Bäckereien auf der ganzen Welt. Für verschiedene Brotvarianten werden unterschiedliche Verfahren mit Treibmitteln und Mehlen verwendet. Weichweizen wird bei der Herstellung von Kuchen und Gebäck verwendet, während Hartweizen bei der Herstellung von üblichen, täglich hergestellten Broten verwendet wird. Variationen von Brot finden Sie in Bäckereien in der Nachbarschaft (besonders beliebt in Frankreich), in lokalen und gewerblichen Lebensmittelgeschäften sowie in Cafes und Lebensmittelgeschäften. Der Prozess der Brotherstellung ist universell und beinhaltet normalerweise eine Art Mehl,(oder Körner) Wasser, Eier, Zucker, Salz und ein Treibmittel wie Hefe oder Backpulver. Das Kneten, das Aufgehen des Brotprodukts und dann die Hitze zum Backen in einem Ofen sind die letzten Schritte zur Herstellung von Brotprodukten.

Ressourcen

https://www.exploratorium.edu/cooking/bread/bread_science.html

Sauerteig in Brot und die wichtigsten chemischen Bestandteile von Brot, die Textur und Weichheit erzeugen.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bread#Formulation

Die Zusammensetzung von Brot während der Bildungsprozesse

http://www.tpt.org/newtons/TeacherGuide.php?id=1285

Zusatzstoffe, die dem Brot zugesetzt werden, um zu produzieren, sich zu zersetzen und zu atmen.

http://nzic.org.nz/ChemProcesses/food/6D.pdf

Die wichtigsten chemischen Prozesse bei der Herstellung von Brot

http://www.health.gov/dietaryguidelines/dga2010/DietaryGuidelines2010.pdf

Regierungsrichtlinien für Brot

Informationen über die mit Brot verbundenen Körner sowie die Vitamine im Brot selbst

.https://nbclearn.com/files/nbcarchives/site/pdf/52355.pdf

Schritt für Schritt Anleitung zum Brotbacken

http://www.aquimicadascoisas.org/en/?episodio=the-chemistry-of-bread

Die Bedeutung von Kohlendioxid als chemische Reaktion der Brotbildung

http://en.wikipedia.org/wiki/Flour

Die Zusammensetzung, Geschichte und Definitionen von Mehl

http://en.wikipedia.org/wiki/Yeast

Die Zusammensetzung, Geschichte und Definitionen von Hefe

http://www.madehow.com/Volume-3/Flour.html

Hintergrundforschung und Geschichte des Mehls (Mühle Informationen)

http://www.madehow.com/Volume-2/Bread.html

Hintergrundforschung und Geschichte des Brotes

http://redstaryeast.com/science-yeast/manufacturing-yeast/

Die wahre Bedeutung und die Gründe für die Bereitstellung von Hefe bei der Herstellung von brot

Über den Autor

Katie Browne ist Senior an der Billings Senior High School. Sie genießt mit ihrem Hund Zeus laufen, Radfahren, Wandern, Camping und schließlich die meisten Dinge außerhalb durchgeführt. Sie hat einen Gesamt-GPA-Durchschnitt von 3,8 und ist im Key Club, Senior Advocates, ein Läufer für das Cross-Country-Team der Senior High School, ein akademischer All-State-Teilnehmer sowie ein beteiligtes Mitglied in der National Honors Society. Katie wird ihre Ausbildung an der University of Montana im Herbst 2015 zum Hauptfach Vorradiologische Technologie fortsetzen.