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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Behandlung von Getreidekörnern (Samen bzw. Saatkörnern),
um ihren Schimmelgehalt zu verringern. Spezifischer ausgedrückt, das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
es, den Schimmelgehalt der Körner
zu verringern, ohne die Keimungsfähigkeit der Körner zu
beeinträchtigen.
Dies ist für
das Mälzverfahren
der Körner
besonders wichtig.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Schimmel können überall in der Natur gefunden
werden, z. B. in der Erde und in der Luft, von wo sie sich auf wachsendes
Getreide ausbreiten. Obgleich Schimmel somit zu der natürlichen
Flora von Getreide gehören,
ist ihr starkes Auftreten gefährlich,
da sie die Qualität
von Getreide und daraus hergestelltem Malz verringern können. Beispielsweise
können
Schimmel verschiedene Mikrotoxine produzieren, die für die Gesundheit
schädlich
sind. Außerdem
können
sie z. B. die Keimungsfähigkeit
eines Korns und das Wachstum von Keimen verringern, was nicht für Saatgetreide,
sondern auch für
das Mälzen
von Getreide gefährlich
ist. Es wurde auch gezeigt, daß Bier,
das aus stark kontaminiertem Getreide und Malz gebraut wurde, zum
Gushing (plötzliches
Entweichen der Kohlensäure)
neigt, was ein großes
Problem in der Brauindustrie darstellt. Gushing tritt anscheinend
durch Metaboliten auf, die durch Fusarium und andere Schimmelpilze
produziert werden, wobei die Metaboliten das Brauverfahren überleben.
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Körner
werden Schimmel ausgesetzt, sobald sie in die Erde gesät werden.
Das Schimmelwachstum wird durch viele Faktoren, insbesondere Feuchtigkeit,
Temperatur und Zeit beeinflußt.
Andere bedeutende Faktoren sind die Zuführung von Nährstoffen und Sauerstoff und
der Wettbewerb zwischen Mikroorganismen. Bei wachsendem Getreide
sind sogenannte Feldpilze vorherrschend, die gängigsten davon sind Alternaria, Aureobasidium,
Cladosporium, Epicoccum, Fusarium, Cochliobolus, Drechslera und
Pyrenophora. Einige der Feldpilze sind Pflanzenpathogene, von denen
Fusarium graminearum und F. culmorum die gefährlichsten sind. Auch Cochliobolus
sativus und Fusarium ssp. verursachen Pflanzenkrankheiten und können für das Mälzverfahren
sehr gefährlich
sein. Feuchtes Wetter während
der Ährenreifung
und der Ernte sind besonders günstige Bedingungen
für das
Wachstum von Fusarium-Schimmel.
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Nach der Ernte sollte das Getreide
schnell getrocknet werden, um zu verhindern, daß sich die Schimmel weiter
vermehren. Feldpilze können
sich in Korn nicht vermehren, welches in geeigneter Weise getrocknet wurde
(Feuchtigkeitsgehalt etwa 12–13%)
allerdings bleiben sie am Leben und pflanzen sich wieder fort, wenn sie
feuchten Bedingungen ausgesetzt werden. In schlecht gelagerten Getreide
dominieren sogenannte Lagerpilze, d.h. Aspergillus und Penicillium,
die bei niedrigen Feuchtigkeitsgehalten überleben. Auch Lagerpilze reduzieren
die Getreidequalität,
bergen Gesundheitsriskiken sowohl für die, die kontaminiertes Getreide
behandeln, als auch für
die, die es verzehren.
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Wenn Getreide gemälzt wird, wird die Feuchtigkeit
des Getreides wieder auf 45 bis 50% erhöht und die Sauerstoffzufuhr
wird sichergestellt, wodurch die Körner zu keimen beginnen. Die
während
des Mälzverfahrens
vorherrschenden Bedingungen sind allerdings nicht nur für die Keimung,
sondern auch für
das Wachstum von Schimmel geeignet. Eine große Menge an Schimmel ist für das Verfahren
gefährlich.
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Ein Mälzen zielt auf die Durchführung physikalischer,
chemischer und biochemischer Veränderungen im
Korn ab. Das Mälzverfahren
umfaßt
drei Stufen. Weichen, Keimen und Darren. Zuerst wird das gereinigte und
gesiebte Getreide in Wasser eingeweicht, um den adäquaten Feuchtigkeitsgehalt
zu erreichen. Wenn die Körner
einen ausreichenden Feuchtigkeitsgehalt haben, werden sie im allgemeinen
mindestens 5 Tage bei 13 bis 16°C
gekeimt. Auf diese weise wird "Grünmalz" hergestellt. Echtes
Malz wird durch Trocknen des Grünmalzes
unter kontrollierten Bedingungen, bei denen die Temperatur langsam
von 45°C
auf etwa 85°C
erhöht wird,
wodurch der Feuchtigkeitsgehalt allmählich auf 4% abnimmt, produziert.
Nach dem Trocknen werden Keimlinge entfernt und diese können als
Tierfutter verwendet werden. Malz kann auch zu Malzextrakt, z. B.
für die
Lebensmittelindustrie, verarbeitet werden.
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Bereits in der Stufe des Weichens
während
des Mälzens
kann der Schimmelgehalt des Getreides ansteigen und er nimmt weiter
in der Stufe der Keimung zu. Normales Darren des Malzes verringert
den Schimmelgehalt der Körner
nicht wesentlich.
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Malz wird hauptsächlich zum Brauen von Bier,
aber auch zur Herstellung von destillierten Spirituosen verwendet.
Das Bierbrauen umfaßt
die Herstellung von Bierwürze,
die Haupt- und Sekundär-Gärung und
die Nachbehandlung. Zuerst wird das Malz gemahlen, in Wasser gerührt und
erwärmt;
während
dieses "Maischens" bauen die Enzyme, die beim Mälzen aktiviert wurden, die
Stärke
der Körner
in fermentierbare Zucker ab. Die hergestellte Bierwürze wird
geklärt,
Hefe wird zugesetzt, das Gemisch wird fermentiert und es wird eine Nachbehandlung
durchgeführt.
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Von vielen Schimmelpilzen ist bekannt,
daß sie
toxische Verbindungen, d. h. Mycotoxine, produzieren, die die Tier-
und Menschen-Gesundheit gefährden
können.
Sie können
auch das Mälzen
und Brauen gefährden.
Wenn viele Schimmelpilze im Getreide vorhanden sind, ist damit die
Wahrscheinlichkeit für
Mycotoxine höher.
Die am meisten untersuchten Mycotoxine, die in Getreide entstehen,
stammen von den Schimmelpilzen Fusarium, Cochliobolus sativus, Aspergillus
und Penicillium.
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Verschiedene Spezies der Fusarium-Schimmelpilze
sind nicht nur Pathogene für
Getreide, sondern sind auch potentielle Quellen für verschiedene
Mycotoxine. Besonders wichtige Mycotoxine sind Trichothecene, Zearalenon
(ZEN) und seine Derivate, Fumonisine, Moniliformin, Fusarochromanone
und Fusarsäure.
Es wurden mehr als 100 verschiedene Trichothecene identifiziert
und charakterisiert. Die meiste Aufmerksamkeit wurde auf Trichothecene
Typ A, die T-2-Toxin, Neosolaniol (NEO) und Diacetoxyscirpenol (DAS)
einschließen,
und auf Trichothecene Typ B, die Desoxynivalenol (DON, d. h. Vomitoxin)
und seine Acetyl-Derivate (3-ADON und 15-ADON), Nivalenol (NIV)
und Fusarenon X umfassen, gerichtet. Fusarium-Mycotoxine und die Faktoren,
die sie beeinträchtigen,
sind in J. P. F. D'Mello und A. M. C. Macdonald: Some Factors Affecting
the Production of Fusarium Mycotoxins, S. 35–44, in: J. P. F. D'Mello:
Mycotoxins in Cereals: An Emerging Problem?, Handbuch für die vierte
SAC-Konferenz, Oktober 1996, Edinburgh, dargestellt.
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Im Kapitel "Mycotoxins in Malting
and Brewing" der oben genannten Arbeit diskutiert B. Flanigan (S. 45–55) die
Wirkungen von Mycotoxinen auf die Mälz- und Brauindustrie. Es wird
dort z. B. festgestellt, daß die gefährliche
Wirkung von Cochliobolus sativus- und Fusarium ssp.-Schimmel auf
die Keimfähigkeit
zumindest teilweise ihrer Produktion von Mycotoxinen oder anderen
phytotoxischen Metaboliten zugeschrieben wird. Trichothecene, die
durch Fusarium ssp. produziert werden, sind für die Protein-Synthese hemmend
und reduzieren somit die Produktion von α-Amylase, die zum Mälzen wichtig
ist. Außerdem
nehmen die α-Amino-Stickstoff-Konzentrationen
in der Bierwürze
ab. Fusarium-Schimmel können
während
des Mälzens
DON und Zearalenon produzieren. Getreide und Malz können auch
mit Toxinen kontaminiert werden, die von Penicillium verrucosum
oder Aspergillus clavatus produziert werden, die eine allergische
Lungenerkrankung verursachen. T-2-Toxin und andere starke Trichothecene
können
eine Fermentation verzögern;
aber obgleich DON in der Bierwürze
vorliegen kann, hat es eine geringe Wirkung auf die Fermentation.
Mycotoxine werden in destillierten Spirituosen nicht gefunden, allerdings
wurden DON, Nivalenol, Fumonisine, Aflatoxine, Ochratoxin A und einige
andere Mycotoxine in Bier gefunden, allerdings in geringen Konzentrationen.
Ein Gushing von Bier scheint mit Zearalenon oder DON in Verbindung
zu stehen. Das Gesundheitsrisiko für Menschen beim Verzehr von
mit Mycotoxin kontaminiertem Bier ist noch ungewiß, allerdings
ist die toxische Wirkung von Mycotoxinen auf den Viehbestand, der
mit kontaminierten Mälzerei-
und Brau-Nebenprodukten gefüttert
wird, unbestritten. Beispielsweise wurde DON in hohen Konzentrationen
in Keimlingen gefunden, die als Tierfutter verwendet werden, und
Aflatoxine, Zearalenone und Ochratoxin A wurden im Maische-Abfall
gefunden.
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Es wurden verschiedene Lösungen für die Probleme,
die mit Schimmel in Korn und Malz in Verbindung stehen, vorgeschlagen.
Es lohnt sich natürlich,
darauf abzuzielen, das Getreide unmittelbar nach dem Ernten zu trocknen
und es in der Trockene zu lagern. Das Wachstum von Schimmel kann
bereits auf dem Feld verzögert
werden, indem Pestizide gegen Schimmel gesprüht werden. Es wurden auch verschiedene
Getreide mit einem Genotyp entwickelt, der z. B. gegen Fusarium-Krankheiten
resistent ist. Es wurden auch Anstrengungen unternommen, um die
gefährlichen
Wirkungen von Schimmel beim Mälzen
und Brauen zu reduzieren, z. B. indem mikrobizide Substanzen wie
Formaldehyd in das Wasser zum Weichen gegeben wurden. Die Verwendung
von Formaldehyd in großem
Maßstab
ist allerdings aus gesundheitlichen Gründen verboten. Es wurde noch
keine sichere, allgemein akzeptable Chemikalie gefunden. Statt dessen
lieferte der Zusatz von Milchsäure-Bakterien
oder Präparationen,
die durch diese hergestellt wurden (WO 94/16053), während des
Keimungsprozesses gute Resultate. Der Effekt von Milchsäure-Bakterien
zur Verhinderung des Wachstums von Schimmel ist offensichtlich zumindest
teilweise auf die durch diese produzierten mikrobiziden Substanzen
zurückzuführen. DE-A-19605650
bezieht sich auf die Wärmbehandlung
von Getreidekörnern
zur Verringerung der mikrobiellen Belastung, während die Keimungsfähigkeit
aufrechterhalten wird, durch die Verwendung von Mikrowellenenergie
und Wasserdampf.
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Überraschenderweise
wurde nun ein Verfahren zur Verringerung des Schimmelgehalts von
Getreidekörnern
mit physikalischen Mitteln gefunden.
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Die Erfindung gestattet somit die
Verringerung oder die Vermeidung der obigen Krankheitswirkungen von
Schimmel in natürlicher
weise ohne die Notwendigkeit einer Verwendung chemischer Pestizide
oder anderer Additive.
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Die vorliegende Erfindung stellt
Mittel zur Verringerung des Schimmelgehalts von Getreidekörnern bereit,
ohne daß die
Keimungsfähigkeitsparameter
des Getreides gestört
werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Verbesserung
der Getreidequalität,
insbesondere von Getreide, das gemälzt werden soll, und von Saatgetreide.
Zusammen mit der Verringerung des Schimmelgehalts stellt die vorliegende
Erfindung auch Mittel zur Verringerung der gefährlichen Wirkungen von Schimmel
bereit. Die gefährlichen
Wirkungen, die mit Hilfe der Erfindung vermieden werden können, umfassen
die Bildung von Mycotoxinen, reduzierte Keimungsfähigkeit,
reduzierte Enzymproduktion, verzögertes
Keimlingswachstum, verzögerte
Fermentation, Gushing von Bier und Gefahren für die Gesundheit von Tier und
Mensch.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das Verfahren der Erfindung zur Behandlung
von Getreidekörner
(Samen bzw. Saatkörner)
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Körner
bei einer solchen Temperatur und über einen solchen Zeitraum,
daß der Schimmelgehalt
der Körner
verringert wird, die Keimungsfähigkeit
aber erhalten bleibt, Wärme
ausgesetzt werden, wodurch die Temperatur der Körner, die zu behandeln sind,
für 0,5
bis 30 Sekunden auf 60 bis 100°C erhöht wird.
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Die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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Getreidekörner sind lebendes Material,
die normalerweise vorsichtig behandelt werden müssen, um eine Beeinträchtigung
ihrer Lebensfähigkeit
zu vermeiden. Es ist auch gutbekannt, daß Schimmel die kontrollierte
Wärmebehandlung,
die beim Darren von Grünmalz
angewendet wird, ziemlich gut überlebt.
Es ist daher überraschend,
daß die
Getreidekörner
in einer solchen Weise wärmebehandelt
werden können,
daß ihr
Schimmelgehalt abnimmt, ihre Keimungsfähigkeit allerdings nicht geschwächt wird.
Tatsächlich
wurde die unten beschriebene Wärmebehandlung
zuerst an Grünmalz
untersucht, für
das sie nicht geeignet war, die Enzymaktivität des Malzes vollständig abfiel
und die Körner
getötet
wurden. Daher war nicht zu erwarten, daß der Schimmelgehalt nicht-gemälzter Getreidekörner mit
einer geeigneten Wärmebehandlung
minimiert werden kann, ohne die Lebensfähigkeit der Körner, z.
B. die Keimungsfähigkeitsparameter,
und vitale Enzyme, z. B. α-Amylase-
und 3-Glucanase-Aktivität,
die während
der Keimung wichtig sind, zu gefährden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Apparatur zur Behandlung von Getreidekörnern, um ihren Schimmelgehalt
zu verringern;
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2 stellt
die Wirkung einer Wärmbebhandlung
auf die Menge der Körner,
die mit Schimmel kontaminiert sind, beim Mälzen von 50 kg dar;
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3 stellt
die Wirkung einer Wärmebehandlung
und des Zusatzes eines Milchsäurebakterienstarters auf
die Menge der Körner,
die mit Fusarium-Schimmel kontaminiert sind, beim Mälzen von
1 kg dar.
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4 zeigt
eine andere Apparatur zur Behandlung von Getreidekörnern, um
ihren Schimmelgehalt zu verringern.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung wird der Schimmelgehalt
von Getreidekörnern
durch Wärmebehandlung
der Körner
verringert. Die Wärmebehandlung
der Erfindung reduziert auch den Gehalt an Mycotoxinen in den Körnern und
ein Gushing von Bier, das aus den behandelten Körnern oder aus Malz, das aus
den behandelten Körnern
hergestellt wurde, produziert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
wird insbesondere zur Verringerung der Menge an Fusarium-Schimmelpilzen eingesetzt.
Die erfindungsgemäß zu behandelnden
Getreidekörner
sind im allgemeinen Samenkörner,
die bei der Lagerung von gedroschenem Getreide getrocknet wurden.
Sie sind vorzugsweise Saatmaterial, das zum Keimen bestimmt ist
und sind speziell Getreidekörner,
die zum Mälzen
bestimmt sind. Die besten Resultate werden erzielt, wenn ein sogenannter
Starter, in diesem Fall eine Milchsäure-Bakterien-Präparation
oder ein Produkt, das durch Milchsäure-Bakterien erzeugt wird,
in der Keimungsstufe dem Saatmaterial, das zum Keimen bestimmt ist,
und das das Material ist, das gemäß der Erfindung behandelt ist,
zugesetzt wird. Der Starter hat eine präventive Wirkung auf das Mikrobenwachstum
während
des Keimungsprozesses. Geeignete Getreide, die gemäß der Erfindung
zu behandeln sind, sind z. B. Gerste, Roggen, Weizen, Mais und Hafer,
wobei Gerste besonders geeignet ist.
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Die Getreidekörner werden gemäß der Erfindung
einer solchen Temperatur und über
einen solchen Zeitraum Wärme
ausgesetzt, daß dies
ausreichend ist, um die Menge an Schimmelpilzen wesentlich zu reduzieren,
ohne die Keimfähigkeitsparameter
wie z. B. Keimungskapazität
und Keimungsenergie zu gefährden. Dabei
ist offensichtlich, daß je
höher die
verwendete Temperatur ist, desto kürzer der Behandlungszeitraum ist,
der benötigt
wird. Es kann allgemein festgestellt werden, daß die erforderliche Wärmebehandlung
kurz und kräftig
ist. Die Wärmebehandlung
von Getreidekörnern kann
auf verschiedene weise realisiert werden; und eine geeignete Temperatur
und eine geeignete Zeit können
in Abhängigkeit
von den eingesetzten Mitteln der Wärmebehandlung variieren. Dabei
ist es essentiell, daß die
Parameter des Verfahrens Temperatur und Zeit optimiert werden, um
den Schimmelgehalt beträchtlich
zu verringern, ohne die essentiellen Vitalfunktionen der Körner, z.
B. Keimungsfähigkeit,
zu gefährden.
Eine geeignete Behandlungstemperatur kann 60 bis 100°C bei einer
Zeit von 0,5 bis 30 Sekunden, vorzugsweise 70 bis 90°C bei 1 bis
15 Sekunden sein. Kritisch ist die Temperatur, die in den Körnern selbst
erreicht wird sowie ihre Dauer.
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Die Wärmebehandlung kann z. B. in
einem Darrofen durchgeführt
werden. Körner
können
außerdem mit
Hochfrequenzwellen, z. B. Radio- oder Mikrowellen, erwärmt werden,
wobei die Behandlungszeit natürlich von
der Leistung des verwendeten Geräts
und der Menge an Körnern,
die zu behandeln ist, abhängig.
Allerdings wurden die vielversprechendsten Resultate erhalten, indem
die Körner
mit feuchter Wärme
behandelt wurden, z. B. indem die Körner in heißes Wasser getaucht wurden
oder indem sie mit Dampf behandelt werden, was der am stärksten bevorzugte
Weg ist. Die Körner
können
natürlich
mit Luft, die Dampf oder Wasser enthält, behandelt werden.
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Wenn Körner mit Dampf behandelt werden,
so ist es vorteilhaft, erhitzten Dampf mit Überdruck zu verwenden, und
zwar vorzugsweise so, daß Dampf
aus verschiedenen Richtungen auf eine ziemlich dünne Schicht, z. B. etwa 0,5
bis 2 cm, Körner
gesprüht
wird. In der Praxis ist die Temperatur des verwendeten Dampfs im
allgemeinen 100 bis 140°C
(Überdruck
0 bis 2,5 bar), vorzugsweise etwa 110 bis 130°C (Überdruck etwa 0,4 bis 1,7 bar),
bevorzugter 115 bis 125°C
(Überdruck
0,7 bis 1,3 bar) und insbesondere 120 bis 125°C (Überdruck 1,0 bis 1,3 bar).
Vorzugsweise wird die Temperatur des Körnermaterials in dieser Behandlung
auf etwa 70 bis 85°C,
bevorzugter auf 75 bis 79°C
und insbesondere auf 78 bis 79°C
erhöht,
wobei die empfehlenswerte Behandlungszeit etwa 1 bis 15 Sekunden,
vorzugsweise 5 bis 10 Sekunden und insbesondere 4 bis 6 Sekunden
entspricht. In der Praxis ist es vorteilhaft, die Körner nach
der Wärmebehandlung
zu kühlen,
um ein Über-hitzen zu vermeiden,
das die Keimungsfähigkeit
gefährden
würde.
Körner
können
z. B. mit Luft oder Wasser gekühlt
werden.
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Die Getreidekörner können beliebige Getreidekörner sein,
die entsprechend behandelt werden. Es kann sich um eine Saat, d.
h. Saatgetreide handeln, vorzugsweise ist es Hafer, Roggen, Weizen,
Mais oder Hafer, die gekeimt werden sollen, und insbesondere ist
es Gerste, die gemälzt
werden soll. Das Getreidekornprodukt ist aus diesen Getreidekörner hergestellt.
Einige Beispiele sind Produkte der Lebensmittelindustrie, z. B.
der Mahlund Futterindustrie, aber insbesondere Produkte der Malzherstellungs-
und Brauindustrie, z. B. Malz, Malzextrakt, Grünmalz, Futter, die aus dem
Mälzprozeß stammen
und Bier.
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Die Getreidekörner können in der Lebensmittel- und
Futtermittelindustrie, z. B. beim Mahlen und Backen, verwendet werden.
Vorzugsweise werden sie beim Mälzen
und Brauen verwendet, und zwar insbesondere bei der Malzherstellung,
wobei Milchsäurebakterien
während
des Mälzverfahrens,
beispielsweise in der Stufe des Weichens oder in der Keimungsstufe,
zugesetzt werden. Die herzustellenden Getreidekörnerprodukte sind insbesondere
beim Bierbrauen verwendbar. Bier wird hauptsächlich aus Malz hergestellt,
allerdings kann dort eine variierbare Menge an nicht-gemälztem Getreide
eingesetzt werden.
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Eine Apparatur, die zur Getreidekornbehandlung
verwendbar ist, um den Schimmelgehalt zu reduzieren, ist in 1 dargestellt. Die Apparatur
umfaßt
Transportmittel 1, Dampfzuführungsmittel 2 und
Luftkühlungsmittel 3.
Die Transportmittel sind vorzugsweise eine Endlos-Fördervorrichtung,
bevorzugter ein Transportband mit Löchern, um Dampf und Luft durchzulassen,
wobei die Löcher
so klein müssen,
daß die
Körner nicht
hindurchfallen. Eine geeignete Lochgröße für Gerste ist z. B. 0,5 bis
1 mm × 5
bis 10 mm. Die Geschwindigkeit des Transportmittels 1 ist
vorzugsweise einstellbar, wobei das Transportmittel zu diesem Zweck
Bedienungsmittel 6 zur Regulierung der Geschwindigkeit
umfaßt.
In diesem Zusammenhang werden die Bedienungsmittel 6 nicht
detaillierter beschrieben, da es für den Fachmann auf diesem Gebiet
klar ist, daß es
einfach ist, diese in verschiedener Weise zu planen.
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Die Dampfzuführungsmittel 2 am
vorderen Ende des Transportmittels, die den Dampf auf die zu behandelnden
Körner
richten, umfassen vorzugsweise mindestens eine Dampfdüse 4 und
bevorzugter mehrere Dampfdüsen,
die in Reihen angeordnet sind, um den Dampf auf die zu behandelnden
Körner
zu richten. Am vorteilhaftesten sind die Dampfdüsen so angeordnet, daß Dampf
aus verschiedenen Richtungen auf die zu behandelnden Körner gerichtet
werden kann, z. B. von oben und vom Boden, so daß die Wärmebehandlung der Körner möglichst
gleich sein wird. Es wird auch ins Auge gefaßt, daß die Dampfzuführungsdüsen nur
oberhalb der Fördervorrichtung 7 angeordnet
sind. Die Dampfzuführungsmittel 2 sind
vorzugsweise an Dampf mit Überdruck
angepaßt,
wobei ein Überdruck
von 0,1 bis 2,5 bar ratsam ist. Es ist weiter bevorzugt, daß die Dampfzuführungsmittel
Mittel (8) umfassen, die den Dampfdruck einstellen.
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Das Luftkühlungsmittel 3 am
Ausgangsende des Transportmittels, das die gedämpften Körner kühlt, umfaßt eine Luftblasapparatur,
die vorzugsweise mindestens eine Düse 5 und bevorzugt
mehrere Düsen,
die in Reihen angeordnet sind, um die Luft auf die zu behandelnden
Körner
zu richten, umfaßt.
Die Luftkühlungsmittel
sind vorzugsweise an komprimierte Luft angepaßt und umfassen eine Quelle 9 für Preßluft.
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Die Apparatur umfaßt vorzugsweise
weiter einen Beschickungstrichter 11, um die Körner zu
dem Transportband 7 zu bewegen, und Bewegungsmittel 10,
um die behandelten Körner
zu entfernen. Vorzugsweise umfaßt
der Beschickungstrichter außerdem
Regulierungsmittel 12, die z. B. eine Scheibe sein können, um die
Dicke der Schicht der Körner,
die auf dem Band befördert
wird, zu regulieren. Das Entfernungsmittel 10 umfaßt den Umkehrpunkt
des Transportbands, an dem die Körner
infolge der Gravitation in einen Sammelbehälter fallen.
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Die Apparatur von 1 kann zur Wärmebehandlung der Körner mittels
Dampf eingesetzt werden. Die Körner
werden aus dem Beschickungstrichter 11 in die Apparatur
geführt,
wobei eine etwa 1 cm dicke Schicht gebildet wird; danach werden
sie auf dem Transportband in einen Dämpfungsbereich bewegt. Dampf wird
aus den Düsenlinien über und
unter diesem (2 × 6
Düsenleitungen)
auf das Band gerichtet. Die Geschwindigkeit des Bands kann reguliert
werden und die Menge der verwendeten Düsenleitungen kann verändert werden.
Die Behandlungstemperatur des Dampfs und die Körnerbewegung auf dem Band kann
durch den Dampfdruck reguliert werden. Der bevorzugte Temperaturbereich
des Dampfs ist 100 bis 140°C
und vorzugsweise 100 bis 130°C.
Das Transportband bewegt die gedämpften
Körner
aus dem Dämpfungsbereich,
wo die Körner empfohlenerweise
0,5 bis 30 Sekunden und vorzugsweise 2 bis 15 Sekunden bleiben,
zu dem Kühlbereich, indem
die Körner
durch Preßluft,
die auf das Band geblasen wird, gekühlt werden; danach werden die
Körner am
anderen Ende des Transportbandes gesammelt.
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In der Apparatur von 1 bewegen sich die Samen (bzw. Körner) während der
Wärmebehandlung im
wesentlich in horizontaler Richtung. Sie können allerdings auch durch
Gravitation in senkrechter Richtung bewegt werden. Eine Apparatur
zur Behandlung von Samen, die sich während der Wärmebehandlung in senkrechter
Richtung bewegen, ist in 4 dargestellt.
Eine solche Apparatur umfaßt
einen Beschickungskasten 14, um die Körner zuzuführen, ein vertikales Rohr 13,
das einen Kontrollkegel 16 zur Verteilung der Körner und Dampfzuführmittel 19 zur
Behandlung der Körner
mit Dampf umfaßt.
Der Beschickungskasten ist an den oberen Teil des vertikalen Rohrs,
in dem die Dampfbehandlung durchgeführt werden soll, angepaßt. Der
Beschickungskasten ist vorzugsweise an Einstellmittel 15 angeschlossen,
um die Geschwindigkeit der zugeführten Samen
zu kontrollieren. Der Kontrollkegel 16 umfaßt vorzugsweise
ein sich bewegendes kegelförmiges
Element 17, z. B. eine Kontrollschnecke, um den Kegel zu
drehen und ihn in vertikaler Richtung zu bewegen. Es ist weiter
bevorzugt, daß das
Rohr Strömungskontrollmittel 18 zur
Verlangsamung der Geschwindigkeit der Samen umfaßt. Die Strömungskontrollmittel haben vorzugsweise
die Form von Ringen. Die Dampfzuführungsmittel 19 sind
unterhalb des Kontrollkegels angebracht und können Einlaßöffnungen umfassen, die an die Dampfverteilungsmittel 20,
z. B. Dampfringe im Inneren des Rohrs 13 nahe seiner inneren
Oberfläche,
angeschlossen sind, umfassen. Die Dampfringe sind Rohre mit Löchern von
etwa 1,5 mm und steuern und verbreiten den Dampf. Die Richtung der
Löcher
wird in 4 durch Pfeile
angezeigt. Es können
auch andere Arten von Dampfverteilungsdüsen verwendet werden.
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Die oben beschriebene Apparatur umfaßt vorzugsweise
mindestens zwei Kontrollkegel 16, die übereinander angeordnet sind,
und mehrere Dampfzuführungsmittel 19 darunter,
die mehrere Dampfverteilungsmittel 20 in Form von Dampfringen,
die an der inneren Oberfläche
des Rohrs angeordnet sind, um den Dampf in das Rohr 13 zu
verteilen. Das Dämpfungsrohr 13 kann
ein Kühlungsmittel,
z. B. ein Rohr zum Kühlen
der Samen mit Luft oder an einen Wasserbehälter, um die Samen in diesen
fallen zu lassen, angeschlossen sein.
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Die Apparatur von 4 ist zur Wärmebehandlung von Getreidekörner geeignet,
um die Menge an Körnern,
die mit Schimmel kontaminiert sind, zu verringern. Die Apparatur
umfaßt
ein vertikales Dämpfungsrohr 13,
das in einem Gestell steht. Die Gerste wird der Apparatur durch
den Beschickungskasten 14 zugeführt und die Beschickungsmenge
wird mit dem Beschickungseinstellungsmittel 15 kontrolliert.
Die Gerste strömt infolge
der Gravitation und des Dampfstroms durch das Rohr. Die Geschwindigkeit
der Bewegung der Gerste wird durch zwei Kontrollkegel 16 und
drei Strömungskontrollmittel 18 verlangsamt.
Der obere Kontrollkegel ist mit Kegelbewegungsmittel 17 in
Form einer Schnecke mit dem Rohr verbunden. Der obere Kontrollkegel
kann gedreht und in vertikaler Richtung bewegt werden. Die Dicke
der Schicht der Getreidesamen kann durch den Abstand (0 bis 2 cm)
zwischen dem oberen Kegel und dem unteren Strömungskontrollmittel reguliert
werden. Der Dampf wird in das Dämpfungsrohr
(in der gleichen Weise wie in Apparatur 1) durch Dampfzuführmittel 19, die
Dampfverteilungsmittel 20 umfassen, eingeleitet. Der überschüssige Dampf
strömt
mit den behandelten Getreidekörnern
aus. Die Behandlungszeit in einem 80 cm hohen Dämpfungsrohr ist etwa 1 Sekunden.
Die Bearbeitungszeit kann durch Verlängerung des Dämpfungsrohrs
mit zusätzlichen
Modulen ausgedehnt werden. Die Wärmebehandlungsresultate,
die mit der Apparatur von 4 erhalten
wurden, entsprachen denen, die mit der Apparatur von 1 erhalten wurden.
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Die Erfindung wird nun anhand der
folgenden Beispiele erläutert.
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BEISPIEL 1
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Wirkung einer Wärmebehandlung
auf den Schimmelgehalt und die Keimungsfähigkeit von Gerste
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Gerste wurde in der Apparatur von 1 wärmebehandelt. Tabelle 1 beschreibt
die Wirkung der Dampftemperatur, des Dampfdrucks und der Behandlungstemperatur
und der Behandlungszeit auf dem Band auf den prozentualen Anteil
der Gerstenkörner,
die mit Fusarium-Schimmel kontaminiert waren, und auf die Keimungsfähigkeit
der Gerste. Die Wärmebehandlung
verringerte den prozentualen Anteil von Gerstekörnern, die mit Fusarium-Schimmel
kontaminiert waren, ohne die Keimungsfähigkeit zu schwächen. Die
Behandlung schien sogar bestimmte Keimungsparameter zu verbessern.
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TABELLE
1: Wirkung der Dampftemperatur (-druck) und der Behandlungstemperatur
und der Behandlungszeit auf dem Band auf den Schimmelgehalt und
die Keimungsfähigkeit
von Gerste
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BEISPIEL 2
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Mälzen von wärmebehandelter Gerste im Maßstab von
1 kg
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Kustaa-Gerste mit einem Protein-Gehalt
von 10,6% wurde in Chargen von 1 kg in einer Seeger-Testmälzvorrichtung
gemälzt.
Zu behandelnde Gerste wurde für
5 Sekunden mit der Apparatur von 1 behandelt.
Die Temperaturen des verwendeten Dampfs waren 115°C, 120°C und 125°C. Unbehandelte
Gerste wurde als Vergleich eingesetzt. Die Hälfte der Gerste (Behälter 1 bis 4)
wurden unmittelbar nach der Behandlung gemälzt und eine Hälfte (Behälter 5 bis 8)
wurden nach 24-stündiger
Lagerung gemälzt.
Die Lagerung erfolgte bei 15°C.
Die Gerste wurde wie folgt geweicht: 8 Stunden in Wasser mit 13°C, 16 Stunden
in der Trockene bei 15°C
und 8 Stunden in Wasser mit 13°C.
Die Gerste wurde einen Tag bei 16°C
gekeimt, danach wurde die Feuchtigkeit auf 49% reguliert. Danach
wurde die Gerste noch 4 Tage bei 14°C gekeimt. Nach der Keimung wurde
mit dem Darren der Gerste mit Luft von 50°C begonnen und mit Luft von
82°C beendet.
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Tabelle 2 erläutert die Wirkung einer Wärmebehandlung
auf Gerste und daraus hergestelltes Malz. Malzanalysen werden z.
B. in der Veröffentlichung
Analytica-EBC/European Brewery Convention, veröffentlicht vom EBC Analysis
Committee, Verlag Hans Carl, Getränke-Fachverlag, Nürnberg,
1998, beschrieben. Eine Wärmebehandlung
verringerte den prozentualen Anteil der Gerstekörner, die mit Fusarium-Schimmel kontaminiert
waren, und die Gesamtmenge an Schimmel. Im Rahmen normaler Schwankungen
zeigten die Malzanalysen keine Differenzen.
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BEISPIEL 3
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Mälzen von wärmebehandelter Gerste im Maßstab von
50 kg
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Kustaa-Gerste mit einem Protein-Gehalt
von 10,6% wurde in Chargen von 50 kg mit einer Mälzapparatur gemälzt. Die
Gerste, die gemälzt
werden sollte, wurde für
5 Sekunden mit der Apparatur von 1 behandelt.
Die Temperatur des verwendeten Dampfs war 125°C. Unbehandelte Gerste wurde
als Vergleich verwendet. Die Gerste wurde unmittelbar nach der Behandlung
gemälzt.
Die Gerste wurde wie folgt geweicht: 8 Stunden im Wasser mit 13°C, 12 Stunden
im Trockenen bei 16°C
und 4 Stunden im Wasser mit 13°C,
12 Stunden im Trockenen bei 16°C
und 1 Stunde im Wasser mit 13°C.
Die Gerste wurde 1 Tag bei 16°C
gekeimt, wonach die Temperatur auf 49% reguliert wurde. Danach wurde
die Gerste noch 4 Tage bei 14°C
gekeimt. Nach der Keimung wurde das Darren der Gerste mit Luft von
50°C begonnen
und mit Luft von 82°C
beendet.
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Tabelle 3 beschreibt die Wirkung
der Wärmebehandlung
auf Gerste und daraus hergestelltem Malz. 2 stellt die Wirkung der Wärmebehandlung
auf den prozentualen Anteil der Körner, die mit Fusarium-Schimmel
kontaminiert waren, in verschiedenen Stufen des Mälzens dar.
Die Wärmebehandlung
verringert den prozentualen Anteil der Gerste- und Malzkörner, die
mit Fusarium-Schimmel kontaminiert sind. Die Wärmebehandlung verringert auch
den prozentualen Anteil der Körner,
die mit Fusarium-Schimmel kontaminiert sind, in Proben, die nach
dem Weichen und nach der Keimung entnommen worden waren. Im Rahmen
der normalen Schwankungen zeigten die Malzanalysen keine Unterschiede.
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TABELLE 3: Wirkung der Wärmebehandlung
auf Gerste und daraus hergestelltes Malz
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BEISPIEL 4
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Mälzen in einem Maßstab von
1 kg nach Behandlung mit Wärme
und Milchsäurebakterienstarter
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Kustaa-Gerste mit einem Protein-Gehalt
von 10,6% wurde in Chargen von 1 kg in einer Seeger-Testmälzvorrichtung
gemälzt.
Die zu mälzende
Gerste wurde für
5 Sekunden mit der Apparatur von 1 behandelt.
Die Temperatur des verwendeten Dampfs war 125°C. Unbehandelte Gerste wurde
als Vergleich verwendet. Darüber
hinaus wurde der Effekt des Zusetzens von Milchsäurebakterienstarter beim Mälzen untersucht. Der
Starter, Lactobacillus plantarum VTT-E-78076, wurde in MRS-Brühe (Oxoid)
bei 30°C
wachsen gelassen (das Wachsen wurde gemäß der Patentanmeldung WO 96/02141)
durchgeführt.
Das Starter-Wachstumsmedium einschließlich Zellen wurden zu dem
ersten und zweiten Weichwasser mit 120 ml/kg Gerste gegeben. Die
Testanordnung ist in Tabelle 4 dargestellt. Die Gerste wurde wie
folgt bei 15°C
geweicht. 8 Stunden in Wasser, 13 Stunden im Trockenen, 3 Stunden
in Wasser, 11 Stunden im Trockenen und 1 Stunde in Wasser. Die Gerste
wurde einen Tag bei 16°C
gekeimt, danach wurde die Feuchtigkeit auf 49% eingestellt, danach
wurde die Gerste noch 4 Tage bei 14°C gekeimt. Nach der Keimung
wurde das Darren der Gerste mit Luft von 50°C begonnen und mit Luft von
82°C beendet.
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Tabelle 4 beschreibt die Wirkung
einer Wärmebehandlung
auf Gerste und daraus hergestelltes Malz. 3 erläutert
die Wirkung der Wärmebehandlung
auf den prozentualen Anteil der Körner, die mit Fusarium-Schimmel
kontaminiert waren, in verschiedenen Mälzstufen. Die Wärmebehandlung
verringerte den prozentualen Anteil der Gerste- und Malzkörner, die
mit Fusarium-Schimmel kontaminiert waren. Die Wärmebehandlung verringerte auch
den prozentualen Anteil der Körner,
die mit Fusarium-Schimmel kontaminiert waren, in Proben, die nach
dem Weichen und der Keimung entnommen worden waren. Eine Behandlung
mit einem Starter, der mit Wärmebehandlung
kombiniert wurde, verringerte den prozentualen Anteil der Körner, die
mit Fusarium-Schimmel kontaminiert waren, weiter. Im Rahmen normaler
Schwankungen zeigten die Malzanalysen keine Differenzen.
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TABELLE 4: Testmälzen
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BEISPIEL 5
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Wirkung verschiedener Verfahren
der Wärmebehandlung
auf den Schimmel-gehalt
und die Keimungsfähigkeit von
Gerste
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In den Untersuchungen wurde dieselbe
Kustaa-Gerste wie oben verwendet. 50 g Gerste wurde in 5 l warmem
Wasser geweicht, danach wurde die Gerste in Wasser mit 10°C (8 l) für 20 Sekunden
gekühlt.
25 g Gerste wurden in einem Mikrowellenofen erwärmt und auf Raumtemperatur
abkühlen
gelassen. Die Testbedingungen sind in Tabelle 5 angegeben. Das Weichen
von Gerste in warmem Wasser verringerte den prozentualen Anteil
der Körner,
die mit Fusarium-Schimmel kontaminiert waren, während die Keimungsfähigkeit
gut blieb. Die Behandlung im Mikrowellenofen verringerte die Fusarium-Kontamination
ebenfalls. Eine längere
Behandlungszeit im Mikrowellenofen verringerte auch die Keimungsfähigkeit.
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TABELLE
5: Wirkung verschiedener Verfahren der Wärmebehandlung auf den prozentualen
Anteil der Körner, die
mit Fusarium-Schimmel kontaminiert waren
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BEISPIEL 6
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Ruhende Gerste, die stark mit Fusarium-Schimmel
kontaminiert war, wurde wie in Beispiel 1 beschrieben behandelt.
Die Wirkungen der Dampftemperatur (Druck) und der Behandlungstemperatur
und der Behandlungszeit auf dem Band für den Schimmelgehalt und die
Keimungsfähigkeit
von Gerste wurden untersucht. Die Resultate sind in Tabelle 6 angegeben.
Bei der Behandlung konnte Fusarium-Schimmel eliminiert werden, ohne
daß die
Keimungsfähigkeitsparameter
beeinträchtigt
wurden.
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TABELLE
6: Behandlung von ruhender Gerste, die stark mit Fusarium kontaminiert
ist
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Dem Fachmann auf diesem Gebiet wird
klar sein, daß die
Grundidee der Erfindung auf verschiedenen Wegen verwirklicht werden
kann. Die Erfindung und die Ausführungsformen
sind somit nicht auf die obigen Beispiele beschränkt, sondern können innerhalb
des Schutzumfangs der Ansprüche
variieren.
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BEISPIEL 7
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Kymppi-Gerste, die stark mit Fusarium-Schimmel
kontaminiert war, wurde in Chargen von 1 kg gemälzt. Die Gerste wurde mit der
in 1 dargestellten Apparatur
in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 beschrieben behandelt. Es
wurden die Wirkungen einer Wärmebehandlung
auf den Schimmelgehalt und die Neigung zum Gushing bestimmt.
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Der Anteil der Körner, die mit Fusarium-Schimmel
kontaminiert waren, wurde an Czapek Iprodion Dicloral-Agar (CZID-Agar,
Difco), der für
Fusarium-Schimmel spezifisch ist, nach einem Verfahren, das von
Abildgren et al. (Lett. Appl. Microbiol. 5 (1987) 83–86) beschrieben
wird, bestimmt.
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Der Anteil der Körner, die mit Aspergillus-
und Penicillium-Schimmel (Lagerpilze) kontaminiert waren, wurde
auf Malz-Salz-Agar (MSA, Difco), der für Aspergillus- und Penicillium-Schimmel
spezifisch ist, nach einem Verfahren, das in EBC, Analytica Micorbiologica,
Teil 2, 1991, beschrieben ist, untersucht.
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Der Anteil der Körner, die mit Feldpilzen (z.
B. Alternaria, Ceophalosporium, Cladosporium, Epicoccum, Stemphylium)
kontaminiert waren, wurden auf einem feuchten Filterpapier nach
einem Verfahren, das in EBC-Analytica
Microbiologica, Teil 2, 1991, beschrieben ist, bestimmt.
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Die Gushingtendenz wurde nach einem
Verfahren bestimmt, das von Vaag et al. beschrieben wurde (Eur.
Brew. Conv. Proc. 24. Kongreß,
Osolo, 1993, 155–162).
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Die Resultate sind in Tabelle 7 angegeben.
Die Wirkungen einer Wärmebehandlung
auf Fusarium-Schimmel bei Gerste, Gerste nach dem Weichen, Gerste
nach dem Keimen und Darrmalz entsprachen den Resultaten, die früher gezeigt
wurden. Darüber
hinaus war der Anteil der Gerstekörner, die mit Aspergillus- und
Penicillium-Schimmel (Lagerpilze) und Feldpilzen kontaminiert waren,
ohne Verlust der Keimungsfähigkeit verringert
wurden. Die Neigung zum Gushing wurde in Malz, das aus der behandelten
Gerste hergestellt worden war, auf Null verringert. Die Tendenz
zum Gushing war bei Malz aus unbehandelter Gerste hoch (128 g).
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TABELLE 7: Mälzen von
Kympii-Gerste, die stark mit Fusarium-Schimmel kontaminiert war
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SCHIMMEL
% (kontaminierte Körner)
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BEISPIEL 8
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Robuste Gerste, die mit DON-Toxin
schwer kontaminiert war, wurde in Chargen von 1 kg gemälzt. Die Gerste
wurde mit der in 1 dargestellten
Apparatur in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 beschrieben behandelt.
Die Fusarium-Toxine (Trichothecene), z. B. Desoxynivalenol (DON)
und 3-Acetyldesoxynivalenol (3-ADON) wurden als Trimethylsilylether-Derivate
durch einen Gaschromatographen, der mit einem massenselektiven Detektor
ausgestattet war (GC-MSD) bestimmt. Zearalenon und Ochratoxin A
wurden durch Umkehrphasen-HPLC, ausgestattet mit einem Fluoreszenz-Detektor,
getrennt und quantitativ bestimmt. Die Schimmel wurden wie in Beispiel
7 bestimmt. Die Resultate sind in Tabelle 8 dargestellt.
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Die Wirkung einer Wärmebehandlung
auf Fusarium-Schimmel bei Gerste, bei Gerste nach dem Weichen und
Darrmalz entsprach den früher
gezeigten Resultaten. Die Keimungsfähigkeit war in allen Fällen gut. Darüber hinaus
war der Anteil der Körner,
die mit Aspergillus-Schimmel kontaminiert waren, in Malz, das aus wärmebehandelter
Gerste Nr. 1 hergestellt worden war, verringert. Die Tendenz zum
Gushing nahm auf 1 g in Malz, das aus der wärmebehandelten Gerste Nr. 2
hergestellt worden war, ab. Die Gushingtendenz in nicht-behandeltem
Malz war 26 g. Überraschenderweise
wurde durch die Wärmebehandlung
eine deutliche Verringerung der Mycotoxine (7-50%) in Gerste und
Malz erreicht.
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BEISPIEL 9
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Eine Lagerung von wärmebehandelter
und getrockneter Kustaa-Gerste wurde untersucht. Gerste wurde mit
der in 1 dargestellten
Apparatur in der gleichen Weise, wie es in Beispiel 4 beschrieben
ist, behandelt. Nach der Wärmebehandlung
war der Feuchtigkeitsgehalt der Gerste 14,3%. Die Gerste wurde 3
Stunden bei 45°C
in einer Testmälzvorrichtung
(Seeger) getrocknet. Nach der Trocknung war der Feuchtigkeitsgehalt der
Gerste 7,9%. Die Gerste wurde in geschlossenen Behältern bei
5°C und
23°C gelagert.
Die Keimungsenergie (4 und 8 ml), die Keimungsfähigkeit und die Fusarium- und
Lagerpilz-Kontaminationen wurden während eines Zeitraums von 4
Monaten wie oben beschrieben bestimmt. Die Resultate sind in Tabelle
9 angegeben. Es konnte kein Wachstum von Fusarium-Schimmel oder
Lagerpilzen nachgewiesen werden. Auch die Keimung der Gerste blieb
bei beiden Temperaturen während
eines Zeitraums von 4 Monaten unverändert.
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TABELLE 8: Mälzen von
robuster Gerste, die stark mit DON-Toxin kontaminiert war
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TABELLE 9: Lagerung von
wärmebehandelter
und getrockneter Kustaa-Gerste
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Lagerung
der Gerste bei 23°C
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Lagerung
der Gerste bei 5°C
