Veränderungen in Lebensmitteln: Ein Umfassender Leitfaden

Übersicht: Veränderungen in Lebensmitteln

Physikalische Faktoren

• UV-Licht
• Sauerstoff
• Temperatur
• pH-Wert

Abiotische Faktoren

• Biochemie:
  • Oxidation von Lipiden
  • Bräunung
• Chemische Faktoren:
  • Toxische Schadstoffe
  • Natürliche Zusatzstoffe

Biotische Faktoren

• Mikrobiologische Faktoren
• Parasitologische Faktoren

Die Maillard-Reaktion

Enzymatische Glykosylierung von Proteinen

Die Maillard-Reaktion umfasst komplexe chemische Reaktionen zwischen Proteinen oder Aminen, Wärme und Zuckern, die zu lebensmittelähnlichen Mischungen führen. Sie ist verantwortlich für viele der braunen Farben und Geschmacksrichtungen in bestimmten Lebensmitteln.

Lebensmittel mit Maillard-Reaktion

Farbe und Aroma erwünscht

Die Maillard-Reaktion führt zu einem Verlust an Nährwert, da Ascorbinsäure und Vitamin K an den Reaktionen beteiligt sind. Außerdem verringert sie die Verfügbarkeit von Lysin und die Verdaulichkeit.

Faktoren, die die nicht-enzymatische Bräunung begünstigen

• Art der Kohlenhydrate: Pentosen sind am reaktionsfreudigsten, gefolgt von Hexosen (Glucose, Fructose), dann reduzierenden Disacchariden (Maltose, Laktose). Saccharose ist nicht reaktiv, es sei denn, sie wird durch saure Lebensmittel zu Glucose und Fructose hydrolysiert.
• Temperatur: Eine zu niedrige Temperatur verlangsamt die Bräunung. Eine zu hohe Temperatur beschleunigt sie (Kochen, Braten, Trocknen, Pasteurisieren).
• A_w: Die maximale Bräunungsrate erfolgt bei einem A_w-Wert zwischen 0,55 und 0,75.
• pH-Wert: Die Reaktionen haben einen optimalen pH-Wert: 6 bis 8 für die Maillard-Kondensation, nahe 7 für die Umlagerungen, 5,5 für den Abbau von Ketosaminen durch Enolisierung.
• Lagerung

Vermeidung von nicht-enzymatischer Bräunung

• Entfernung des Substrats (reduzierende Zucker). Falls diese hinzugefügt werden müssen, sollte dies nach einer Wärmebehandlung erfolgen.
• Oxidation von Kohlenhydraten (Glucose-Oxidase)
• Senkung des pH-Werts in Lebensmitteln, sofern möglich
• Kontrolle von Temperatur und Luftfeuchtigkeit; Risiko der Bräunung bei dehydrierten Lebensmitteln
• Hemmende Wirkstoffe: Schwefelsäure als Salze und Hydrogensulfit, Schwefeldioxid (Gas)

Enzymatische Bräunung

Dies ist eine Veränderung von Lebensmitteln, die auf eine durch Oxidation vermittelte Reaktion in einem frühen Stadium zurückzuführen ist, die zur Bildung von braunen Pigmenten, den Melaninen, führt. Sie tritt in Gemüsen mit hohem Phenolgehalt, in der Dämmerung von Insektenkutikula und in Pigmenten (Melanin) der Haut von Tieren auf, ist aber in tierischen Lebensmitteln nicht vorhanden. Sie wird in Pflanzen durch mechanische Gewebeschäden (Schläge, Schnitte, Schneiden usw.) hervorgerufen. Bei einigen Produkten, die fermentiert werden, ist sie erwünscht.

Substrat

• Pyrocatechol und Derivate.
• 3,4-Dihydroxyphenylalanin (DOPA), z. B. in Kartoffeln.
• 3,4-Dihydroxyphenylethylamin (Dopamin), z. B. in Bananen.
• Säuren mit aromatischem Ring: Gallussäure, Chlorogensäure (Äpfel und Birnen), Zimtsäure.
• Flavonoide: Anthocyane (blaue, violette, rote Pigmente).
• Phenolische Verbindungen oder Derivate:
  • Flavone: Bitterer Geschmack in Zitrusfrüchten
  • Tannine: Farbe, Textur (herb) und Geschmack (Tee)
  • Lignine: Steifigkeit von Pflanzengeweben

Reaktionen

Enzyme und Substrat befinden sich in zellulären Kompartimenten, die durch Membranen voneinander getrennt sind. Um die Reaktion auszulösen, müssen Enzyme und Substrate in Kontakt kommen. Eine Gewebeschädigung öffnet die Kompartimente und ermöglicht den Kontakt, was zu Enzym + Substrat und Bräunung führt.

Verhinderung der enzymatischen Bräunung

• Vermeidung von Quetschungen
• Schlechte Pflanzenzuchtvorhaben mit phenolischen Substraten
• Anwendung von Wärme
• Anwendung von Ascorbinsäurelösung
• Geschältes, geschnittenes Produkt: Eintauchen in Salzlösung, Saccharose, Glucose
• Senkung des pH-Werts, Zitronensäurelösung
• Vakuumverpackung
• Aktive Verpackung
• Verwendung von Schwefeldioxid, Hydrogensulfiten