Forschungs- und Innovationsprojekt
Ermittlung der Ernährungs- und Verarbeitungsqualität von Speisemais

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Foto: Barbara Eder

In Deutschland werden pro Jahr rund 300.000 Tonnen Körnermais (konventionell und ökologisch, DBV 2019) in der Trockenmüllerei zu Produkten wie Frühstücksflocken, Gebäck, Snack- und diätetischen Produkten verarbeitet. Ein Großteil wird importiert. An den Rohstoff Speisemais (und dementsprechend an die Sorten) stellen Verarbeiter derzeit kaum Anforderungen in Bezug auf die Ernährungs- und Verarbeitungsqualität. Dementsprechend werden auch Chancen bei der Vermarktung durch das Bewerben besonderer Qualitäten oder gesundheitlicher Vorzüge von Maisprodukten nicht genutzt.

• Kenntnislücken zur Verarbeitungs- und Ernährungsqualität von Speisemais aus lokaler, ökologischer Erzeugung schließen
• Verbesserung der Verfügbarkeit und der Qualität von lokal erzeugtem, ökologischem Speisemais (Sorten verfügbar, Stärkung der heimischen Landwirtschaft)
• Verarbeitung kann auf regional erzeugten Speisemais zurückgreifen (Stärkung der heimischen Verarbeitungsbetriebe)

Nassmüllerei

• Gewinnung von Öl und Stärke

Trockenmüllerei

• Grits, Grieß und Mehl
• Vielfältige Produkte
• Reinigen, i.d.R. Entkeimen, Schälen

Nixamalisation

• Tortillas
• Kochen (alkal. Lösung), Enthülsen, Verbreien
• Verfügbarmachung von Niacin, Geschmack, Backeigenschaft

Methoden

Ergebnisse

• Agronomische
  Ergebnisse
• Ergebnisse zu
  den Inhaltsstoffen
• Ergebnisse der
  sensorischen Prüfung
• Ergebnisse der
  Grießausbeutebestimmung

Agronomische Ergebnisse

In sehr vielen der erhobenen agronomischen Parametern zeigte sich die Überlegenheit der Hybridsorten gegenüber den Landsorten. Dies ist nicht verwunderlich, da die Hybridsorten züchterisch intensiv bearbeitet wurden und die Landsorten seit über 70 Jahren unbearbeitet in Genbanken lagern. Hervorzuheben ist, dass nur die Landsorten noch Variabilität in Merkmalen wie der Kornfarbe aufweisen, bei den Hybridsorten gibt es nur noch gelbe Sorten. Die Populationen liegen in den agronomischen Ergebnissen nahe bei den Hybridsorten, in der Regel aber niedriger.

Agronomische Parameter in Abhängigkeit vom Sortentyp 188 KB

Zwei wichtige agronomische Merkmale im ökologischen Maisanbau sind die Jugendentwicklung und der Kornertrag, zwei wichtige Merkmale hinsichtlich der Verarbeitungs- und Ernährungsqualität sind Rissbildung und Bruchkornanteil

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Jugendentwicklung, Pflanzenhöhe

Jugendentwicklung und Pflanzhöhe

Die Pflanzenhöhe während der Jugendentwicklung lag zwischen 53 und 79 cm bei Hybridsorten und Populationen. Deutlich niedriger war sie bei den Landsorten mit 37 bis 64 cm. Im ökologischen Landbau ist es aufgrund des Verbots des Einsatzes von Herbiziden sehr wichtig, dass die Sorten nach der Saat dem Unkraut schnell davon wachsen. Vor allem dann, wenn feuchte Witterung den Einsatz der Hacke nicht erlaubt. Sorten mit einer raschen Jugendentwicklung sind also zu bevorzugen.

Jugendentwicklung 110 KB

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Kornertrag TM dt/ha

Kornertrag in TM dt/ha

Der Kornertrag bei ökologischem Anbau lag 2023 über alle Orte zwischen ca. 44 und 115 dt/ha. Die Landsorten erzielten die niedrigsten Erträge. Sie zeigten vor allem in den Inhaltsstoffen und der Grießausbeute höhere Gehalte.

Rissbildung

Rissbildung und hoher Bruchkornanateil sind unerwünscht in der Verarbeitung, da zum einen Krankheitserreger ins Korn eindringen können und zum anderen die Ausbeuten bei der Grits-, Gries- oder Flakes-Herstellung sinken. Bei der Rissbildung zeugen die Sortentypen keine Unterschiede.

Bruchkornanteil der Sorten

Wohingegen im Merkmal Bruchkornanteil die Populationen und Landsorten etwas besser abschneiden

Ergebnisse zu den Inhaltsstoffen

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Die Inhaltsstoffe finden sich im Maiskorn an verschiedenen Stellen. Die Fruchtschale (Perikarp), das ca. 6 % des Maiskorns ausmacht, enthält vor allem Cellulose, Lignin und Hemicellculose, es schützt das Maiskorn, enthält die sekundären Inhaltsstoffe wie Phenole und Anthocyane und fängt Schwermetalle vor dem weiteren Eindringen ab. Die Aleuronschicht trennt das Endosperm von der Fruchtschale. Es enthält viele Mineralstoffe wie Magnesium, Kalium, Zink, Kupfer und die Phytinsäure. Das Endosperm (82-85 %) ist das Nährgewebe für den Keimling. Es besteht überwiegend aus Stärke (25 % Amylose, 75 % Amylopektin). Der glasige Anteil besteht aus dichtgepackten Stärke- und Proteinkomplexen, daraus wird Grieß hergestellt. Der weiche, weiße Anteil zerfällt zu Mehl. Die Carotinoide Zeaxanthin (im glasigen Teil) und Lutein kommen vor allem im Endosperm vor und sind besonders wichtig für die Sehschärfe. Im Keimling, der ca. 10-12 % des Maiskorns ausmacht, findet man vor allem das energiereiche Maiskeimöl (Rohfett), und die fettlöslichen Vitamine (Vitamin E, Provitamin A, stark antioxidativ) und wasserlöslichen B-Vitamine. Aktuell werden nahezu alle Maisprodukte aus der Trockenmüllerei ohne Keimling verarbeitet. Damit geht der ernährungspysiologische Wert aus dem Keimling verloren. Ein Vorzeigebeispiel für regionale Verarbeitung von Speisemais mit Keimling ist die Genossenschaft Agri 90 in Storo im Trentino.

Genossenschaft Agri 90

Die Inhaltsstoffanalysen in Abhängigkeit vom Sortentyp zeigten für alle erhobenen Parameter ein fast durchgängiges Bild

Die Landsorten wiesen in der Regel höhere Gehalte an Rohprotein, Rohfett, Mineralstoffen, Vitaminen und Spurenelementen auf als die Hybridsorten, die Populationen lagen dazwischen.

Hier zeigt sich eindeutig der Effekt der Züchtung. Da in der Maiszüchtung in den letzten 70 Jahren ausschließlich auf die Erhöhung des Ertrags gezüchtet wurde, stieg der Stärkegehalt deutlich an, aber nicht die anderen Inhaltsstoffe, wie z. B. Fettgehalt und Proteingehalt oder Mineralstoffe wie Zink, Magnesium oder auch Lutein.

Ergebnisse der sensorischen Prüfung

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Abgesehen von Snacks wird Mais in Deutschland kaum gegessen. Aus Umfragen geht hervor, dass er oftmals als langweilig im Geschmack wahrgenommen wird. Für eine verstärkte Aufnahme in den eigenen Speiseplan und die Akzeptanz in der Bevölkerung spielt der Geschmack also eine wichtige Rolle. Allerdings ist bislang bei der Sortenentwicklung und Sortenauswahl Geschmack kein Kriterium

Weil Landsorten wenig oder nicht züchterisch bearbeitet wurden, wird ihnen häufig ein besserer Geschmack zugesprochen. Es sollte untersucht werden, ob zwischen den verschiedenen Maissortentypen (Hybridsorten, Landsorten, Populationen) geschmackliche Unterschiede bestehen. Zudem sollte der Einfluss der Kornfarbe geprüft werden, da kräftig gelbe bis orange sowie rot bis blauviolette Körner aufgrund ihrer höheren Gehalte an Carotinoiden und Anthocyanen vermutlich den Geschmack beeinflussen. Nicht zuletzt sollte auch der Einfluss des Keimlings geprüft werden, da er einerseits zahlreiche wertgebende Inhaltsstoffe enthält, andererseits jedoch aufgrund seiner Neigung zu oxidativem Fettverderb (ranzig werden) in der Regel entfernt wird.

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut Freising wurde geprüft, ob mittels einer orthonasalen Prüfung und einem Polentatest eine Gruppierung der Sorten möglich ist. zeigt das Ergebnis der orthonasalen Prüfung.
Es konnten fünf Gruppen (farblich unterschiedlich gekennzeichnete Cluster 1 bis 5) gebildet werden. Die farblich unterschiedlichen Gruppen unterschieden sich signifikant voneinander. Innerhalb der Gruppen ließen sich die Sorten nicht unterscheiden. Interessant ist, dass die drei verschiedenen untersuchten Sortentypen (Land-, Hybridsorten, Populationen) nicht gruppenweise zuordenbar waren. Landsorten fanden sich zumindest in der orthonasalen Prüfung in derselben Gruppe wie Hybridsorten oder Populationen.

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Polentatest

Im nächsten Schritt wurden aus jeder Gruppe Sorten ausgewählt, zu Polenta verarbeitet und von Profi-Testerinnen und Testern des Fraunhofer-Instituts Freising verkostet. Das Ergebnis zeigt ein Spinnennetz von Geschmacksattributen, das die jeweilige Sorte kennzeichnet. Dabei zeigte jede Sorte ein sehr individuelles Ergebnis unabhängig vom Sortentyp. Tendenziell zeigten die Hybridsorten einen einheitlicheren Geschmack in Richtung Dosenmais. Der Keimling als Träger wichtiger Inhaltsstoffe beeinflusste den Geschmack deutlich. In der Regel wird dieser aber bei der Verarbeitung entfernt, um das Produkt länger haltbar zu machen.

Wie schmeckt Speisemais 347 KB

Ergebnisse der Grießausbeutebestimmung

Die Grießausbeute stellt ein wichtiges Qualitätsmerkmal für die Verarbeitung von Speisemais dar. Sie wird wesentlich durch den Anteil an glasigem, hartem Endosperm bestimmt und beeinflusst die Produktflexibilität bei der Weiterverarbeitung und somit die Eignung von Sorten für Produkte wie Polenta, Extruder-Produkte, Cornflakes etc. Trotzdem gibt es bislang keine Messvorschrift wie dieses Merkmal zu messen ist und kein Labor in Deutschland, das dieses Merkmal messen kann. Denn Mais ist so hart, dass er in den Labor-Getreidemühlen nicht vermahlen werden kann.

Deshalb wurden verschiedene Messmethoden untersucht und dabei hat sich die Messung der Grießausbeute mit der Industriemühle Grainman und anschließender Siebanalyse als am Praxistauglichsten erwiesen und wurde für die weiterführenden Analysen als Standard verwendet.

Bestimmung der Grießausbeute 1,0 MB

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Die Grießausbeuten von Körnermais lagen zwischen 45 % und 75 %. Das ist eine sehr große Spanne. Alles ab 68 % Ausbeute gilt in der Praxis als gute Ausbeute, alles über 70 % sehr gut. Es gibt deutliche Unterschiede zwischen den Sorten- und Korntypen. Landsorten erreichten im Mittel die höchsten Grießausbeuten mit Werten bis über 75 %, während Hybridsorten, häufig deutlich niedrigere Werte zwischen 62 und 68 % aufwiesen. Populationen lagen dazwischen.

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Auch zwischen den Korntypen zeigten sich klare Trends. Reine Hartmaistypen (Ha) erzielten die höchsten Ausbeuten, während Zahntypen (Za) am schlechtesten abschnitten. Zwischentypen (Zw) wiesen dagegen eine große Spannbreite auf – mit sowohl sehr hohen als auch sehr niedrigen Ergebnissen (unter 60 %). Dieses Ergebnis bestätigt, dass der Korntyp allein keine verlässliche Aussage über die Verarbeitungsqualität zulässt. Für die Sortenwahl erschwerend ist, dass die meisten aktuell zugelassenen Körnermaissorten vom Korntyp her Zwischentypen sind und damit keine eindeutige Aussage hinsichtlich der Grießausbeute möglich ist.

Deshalb wurde mit der Entwicklung einer Ganzkorn-NIRS Kalibration für das Merkmal Grießausbeute begonnen, um eine einfache und kostengünstige Methode zu haben, das Merkmal zu bestimmen. Sie soll Anfang 2026 vorliegen.

Optimal sind hohe Erträge und hohe Grießausbeuten

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Im Versuch waren die besten Sorten je nach Sortentyp Clooney, Tambudzai, die Testpopulation 6808-20, Almito und Bogdan.

Landessortenversuche und Sortenberatung Körnermais

Bezeichnung	Sortentyp	Korntyp
Clooney	Hybride	Zw/Ha
Tambudzai	Population	Ha/Zw
6808-20	Population	Zw
Almito	Population	Zw/Ha
Bogdan	Population	Ha/zw

Anforderungsprofil für Speisemais

• Hybridsorten sind klar im Vorteil hinsichtlich agronomischer Eigenschaften wie Ertrag, Krankheitsanfälligkeit u.ä.
• Mais ist glutenfrei, histaminarm, und enthält viele wertvolle Mineralstoffe, Vitamine und Spurenelemente. Hohe Anteile an Zeaxanthin, Lutein und hohe Magnesium- und Kaliumgehalte zeichnen ihn besonders aus. Die Anwesenheit des Keimlings erhöht seinen ernährungsphysiologischen Wert. Mais ist ein wertvolles und gesundes Lebensmittel.
• Die Züchtung hat die Maiskornzusammensetzung deutlich verändert. Landsorten weisen in den für eine gesunde und ausgewogene Ernährung bestimmenden Inhaltsstoffen immer höhere Gehalte auf. Die Maiszüchtung der letzten Jahrzehnte hat sich ausschließlich auf die Ertragserhöhung durch die Steigerung des Stärkeanteils im Korn fokussiert. Für gesunde Lebensmittel sollte eine Züchtung auf Geschmack und hohe Anteile an Vitaminen, Spurenelementen und Mineralstoffe aufgenommen werden.
• Jede Sorte unabhängig vom Sortentyp lieferte ein individuelles Geschmacksmuster. Eine größere Anzahl von sensorischen Untersuchungen sind nötig, um einen Zusammenhang zwischen Inhaltsstoffen der Sorten und Geschmack im verkochten Produkt herzustellen. Dabei stellt die Verarbeitung mit Keimling besondere Herausforderungen an die Verarbeitung entlang der Wertschöpfungskette, und könnte gleichzeitig ein Alleinstellungsmerkmal mit Potential für die regionale Vermarktung sein.
• Die Grießausbeute ist das Kriterium für die Verwertung von Mais in der Trockenmüllerei. Sie schwankt zwischen 45 % und 75%. Der Einfluss des Sorten- und Korntyps ist groß, aber auch innerhalb des jeweiligen Sorten- und Korntyps gibt es große Schwankungen. Eine Abschätzung ohne Messung ist daher nicht möglich. Als beste Methode zur Bestimmung der Grießausbeute erwies sich eine Industriemühle Grainman und anschließender Siebanalyse. Eine einfache Messmethode mithilfe einer Ganzkorn-NIRS-Kalibration für Grießausbeute wird aktuell entwickelt.

• Aktuelle Sortenempfehlungen für Speisemais (mit NIRS/NIT-Kalibration) entwickeln: Mithilfe der Ganzkorn NIRS Messemethode könnten beispielsweise die Landessortenversuche zu Körnermais um das Merkmal Grießausbeute erweitert werden. Eine bessere Sortenwahl ist dann möglich.
• Es braucht eine (Ökologische) Pflanzenzüchtung mit Fokus auf Inhaltstoffe und Speisemaiseignung.
• Image-Kampage/Marketing: Eine wesentliche Erkenntnis war, dass Mais wegen seines schlechten Images aus der Tierernährung und Biogasnutzung nicht als wertvolles Nahrungsmittel wahrgenommen wird. Mais wird verknüpft mit GVO, Massentierhaltung und Monokultur. Daher sind intensive Image- und Aufklärungskampagnen nötig, gekoppelt an Multiplikatoren in z.B. der Außerhausverpflegung, Gourmetküche, um ihn als leckeres geschmackvolles Gericht wahrzunehmen.

Kooperationspartner

• Antersdorfer Mühle GmbH
• Heimatkost GmbH
• Spielberger GmbH
• Off Mühle KG
• PrimaVera Naturkorn GmbH
• La Tortilla GmbH
• Bauck GmbH
• Lerchenmühle GmbH
• Experten aus Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften
• Cornexo GmbH

Projektinformationen
Projektleitung: Dr. Barbara Eder
Projektbearbeitung: Dr. Aitak Sadeghi, Dr. Barbara Eder
Projektpartner: Forschung & Züchtung Dottenfelderhof
Laufzeit: 01.04.2022 bis 31.12.2025
Finanzierung: Bundesprogramm ökologischer Landbau
Förderkennzeichen: FKZ2819OE029