Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3348
Main Title: Technological and Nutritional Studies on Sweet Lupine Seeds and its Applicability in Selected Bakery Products
Translated Title: Technologische und ernährungswissenschaftliche Untersuchungen am Süßlupine-Samen und ihre Anwendbarkeit in ausgewählten Backwaren
Author(s): Ahmed, Abdelrahman Ragab Abdelrahman
Advisor(s): Senge, Bernhard
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Der Einsatz von Leguminosenprotein für die menschliche Ernährung stellt eine hochwertige natürliche Ressource dar. Die Lupineinhaltsstoffe sind auch für Entwicklungs- und Schwellenländer als eigenständige landwirtschaftliche Ressourcen verfügbar und sichern die Proteinversorgung mit hohem Gesundheitsbezug. Ziel dieser Arbeit ist es, die physio-chemischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Süßlupinen beim Einsatz mit einer Konzentration von 5, 10 und 15 % auf Weizenmehl zu untersuchen. Die Veränderungen der Teigrheologie und der Backeigenschaften bei Zugabe von Lupinenmehl und Lupinenfasern sowie die nutritive Bewertung sind Gegenstand der vorgelegten Arbeit. Der Einsatz von LF als Zumischung zum WF bewirkt eine Veränderung des Wasserbindevermögens, von Rohprotein, Asche, Rohfett und dem Ballaststoffgehalt. Während Weizenmehl einen höheren Eiweißgehalt aufweist, besitzen Lupinenfasern höhere Anteile an Asche, Rohfett und Ballaststoffen. Ebenso erhöht im Süßlupinemehl ist der Anteil essentieller Aminosäuren wie Lysin und Threonin. Aus ernährungsphysiologischer Sicht ergänzen sich Weizen- und Süßlupineneiweiß im Aminosäurespektrum. Weiter weist LF einen höheren Gehalt von phenolischen Flavanoiden auf. Ebenso ist eine höhere antioxidative Aktivität am Beispiel von DPPH und ABTS als im WF vorhanden. Bereits konventionelle rheologische Untersuchungen von Teigen mit dem Farinopraph weisen deutliche Unterschiede zwischen WF, LF und L- fasern im untersuchten Konzentrationsbereich auf. Mit zunehmendem Anteil LF wird eine Abnahme der viskoelastischen Relation festgestellt. Die mit LF und –fasern angereicherten Teige zeigen ein linear- und viskoelastisches Verhalten nur in einem schmalen Bereich von 10-4 ≤ γ ≤ 10-3 auf. Der parallele Verlauf der G' und G′′ - kurven mit Anstieg im Frequenzsweep weist für jede durchgeführte Messanstellung eine Dispersion nach. Die Backeigenschaften werden mit Hilfe von Temperatusweeps untersucht. Zusätzliche Kriechtestmessungen liefern Kennwerte zur Ruhescherviskosität, zum Gesamtschubmodul und zur Komplianz. Die Level von G' und G′′ sinken generell bei Erhöhung der LF- zugabe, was auf eine Inkompatibilität von Weizen- und Leguminoseneiweiß hindeutet. Als akzeptable Grenzkonzentration für die Implementierung wird eine Zumischung von 10 % anerkannt, um die Teig- und Backwarenstruktur zu sichern. Unter diesen Bedingungen ist auch die sensorische Akzeptanz von Backwaren wie Brot und Kuchen gesichert. Die schlechtesten Strukturen werden bei Einsatz von L- fasern mit hohem Anteil an Polysacchariden bzw. Polyphenolen erhalten. Gerade der Einsatz von Lupinenfasermaterial als Ballaststoffmaterial bewirkt aus diesem Grunde eine Absenkung des Blutzuckergehaltes, des Gesamtcholesteringehaltes, des Lipidgehaltes sowie eine antidiabetische Wirkung, die bei umfangreichen Untersuchungen mit diabetischen Ratten nachgewiesen wurden. Die Ergebnisse dieser Arbeit können in Mehlmischungen aus lokal produzierten Lupinen in Schwellen- und Entwicklungsländern genutzt werden. Die problematische Eiweißversorgung gerade von ärmeren Bevölkerungsschichten kann so bei Beibehaltung bekannter Weizenbacktechnologien perspektivisch besser gesichert werden.
Legume seeds are an abundant source of proteins and, among them; lupine is one of the richest. Lupine seed deserves great interest due to its chemical composition and augmented availability in many countries in recent years. The aim of this research was to study the chemical and nutritional properties of sweet lupine seeds and effects of its addition at different concentration (5, 10 and 15 %) on the dough rheology and backing characteristics of wheat flour enrichment lupine flour and lupine fiber. Lupine flour showed higher levels of moisture, crude protein, ash, crude fat and dietary fiber than the wheat flour. Conversely, wheat flour showed higher levels of starch. The lupine fiber showed higher levels ash, crude fat and dietary fiber than the wheat flour. Essential amino acids (lysine, threonine, isoleucine, phenylalanine and tryptophane) in lupine flour were higher than those in wheat flour except methionine content which was higher in wheat flour (1.7 g/kg). The lupine flour showed higher levels of total phenolic and total flavonoids than the wheat flour. Conversely, wheat flour showed higher levels of total flavonols. Results clearly indicate that lupine flour exhibited higher antioxidant activity with DPPH and ABTS than the wheat flour. The conventional rheological studies of dough (Farinograph) show clear differences between wheat flour, lupine flour, lupine fiber and their blends. With increasing concentration of lupine flour or fiber, the viscoelastic properties were decrease. The dough blends demonstrated a deformation-dependent behavior and a distinctive linear viscoelastic behavior in the range of 10-4 ≤ γ ≤ 10-3. The curves slope of storage modulus G´ and loss modulus G'' nearly parallel in frequency sweep measurements for all concentrations, G´ was much greater than G'' this indicates the distinctive solid state characteristics of all dough’s and demonstrated that dough promoted dispersion and not gel-like structure. The level of G' and G" increase with increasing the lupine proportion. By the temperature sweep, simulated the bakery process, increase from 15 to 90 °C can be detected the changes of material and process as denaturation of proteins, pre-and gelatinization of starch granules and the immobilization of water. A sensory acceptability of the bread or cake is satisfactory up to 10 % concentration of lupine flour or fiber given. Even though deterioration in the structural formation and a weakening of the gluten formation in the dough system after the addition of lupine flour or fiber were detected that the blends have relatively good viscoelastic behavior (viscoelastic properties will be maintained by the dominance of wheat) to bake acceptable, protein enriched consumable and bread. Finally, the addition of lupine flour or fiber reduced the blood glucose, total cholesterol and total lipid for diabetic rats. Lupine flour or fiber can be used successfully as hypoglycemic agents in bakery products. This could be utilized for the development of composite blends from locally produced lupine at small scale industry level as value-add products.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-36477
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3645
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3348
Exam Date: 27-Aug-2012
Issue Date: 28-Sep-2012
Date Available: 28-Sep-2012
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Backanwendungen
Lupine
Nährwert
Rheologische Eigenschaften
Baking Applications
Chemical Composition
Lupine
Nutrition Value
Rheological Properties
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/de/
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