Development of Innovative, Energy-Efficient Processes for the Production of High Quality Herbs and Spices

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1 Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie Universität Hohenheim Lehrstuhl Lebensmittel pflanzlicher Herkunft Prof. Dr. habil. Dr. h.c. R. Carle Development of Innovative, Energy-Efficient Processes for the Production of High Quality Herbs and Spices Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) der Fakultät Naturwissenschaften der Universität Hohenheim von Andrea Kaiser aus Stuttgart 2013

2 Dekan: Prof. Dr. Heinz Breer 1. berichtende Person, 1. Prüfer: Prof. Dr. habil. Dr. h.c. Reinhold Carle 2. berichtende Person, 2. Prüfer: Prof. Dr. Walter Vetter 3. Prüfer: PD Dr. Dietmar R. Kammerer Eingereicht am: Mündliche Prüfung am: Die vorliegende Arbeit wurde am von der Fakultät Naturwissenschaften der Universität Hohenheim als Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften angenommen.

3 Schriftenreihe des Lehrstuhls Lebensmittel pflanzlicher Herkunft Herausgeber: Prof. Dr. habil. Dr. h. c. R. Carle Universität Hohenheim Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie Band 37/2014 Andrea Kaiser Development of Innovative, Energy-Efficient Processes for the Production of High Quality Herbs and Spices D 100 (Diss. Universität Hohenheim) Shaker Verlag Aachen 2014

4 Bibliographic information published by the Deutsche Nationalbibliothek The Deutsche Nationalbibliothek lists this publication in the Deutsche Nationalbibliografie; detailed bibliographic data are available in the Internet at Zugl.: Hohenheim, Univ., Diss., 2013 Copyright Shaker Verlag 2014 All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the prior permission of the publishers. Printed in Germany. ISBN ISSN Shaker Verlag GmbH P.O. BOX D Aachen Phone: 0049/2407/ Telefax: 0049/2407/ Internet: info@shaker.de

5 Für meine Familie

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7 DANKSAGUNG An dieser Stelle möchte ich all denen danken, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. Mein ganz besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. habil. Dr. h.c. Reinhold Carle für die Überlassung des Themas, für wertvolle Anregungen, für seine wissenschaftliche und persönliche Förderung, für das mir entgegengebrachte Vertrauen sowie für die hervorragenden Bedingungen in seinem Arbeitskreis. Herrn PD Dr. Dietmar R. Kammerer für die engagierte Mitbetreuung meiner Arbeit, für wertvolle Ratschläge und Diskussionen, für die kollegiale Zusammenarbeit sowie für die Unterstützung meines wissenschaftlichen Vorhabens. Herrn Prof. Dr. Walter Vetter, Insitut für Lebensmittelchemie der Universität Hohenheim, für die Übernahme des Co-Referats. Herrn Prof. Dr. Jochen Weiss sowie Herrn Kurt Herrmann für die Ermöglichung von Technikumsversuchen im Fachgebiet Technologie funktioneller Lebensmittel. Herrn Dr. Andreas Plescher und seinen Mitarbeitern der PHARMAPLANT Arznei- und Gewürzpflanzen Forschungs- und Saatzucht GmbH in Artern, Herrn Hans-Peter Raible, Herrn Dr. Thomas Schneider und Herrn Oliver Reihl der Hagesüd Interspice Gewürzwerke GmbH & Co. KG in Hemmingen sowie Herrn Thomas Pfeiffer des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising für die gute Kooperation im Rahmen des BLE-Projekts. Frau Melanie Holzwarth und Herrn Matthias Fromm für stets hilfreiche Diskussionen sowie die ausgezeichnete freundschaftliche Zusammenarbeit. Frau Maike Brinkmann, Frau Katja I. Hartmann, Frau Mareike L. Schmitt, Frau Wiebke Morbach, Herrn Onur Kalkan und Frau Ellen Angerbauer für ihre wertvollen Beiträge, die sie im Rahmen ihrer Diplom- bzw. Bachelorarbeiten geleistet haben.

8 Frau Lena Popp, Frau Andrea Mühleis, Frau Isabella Chrobok und Frau Ariane V. Jaksch für ihre engagierte Unterstützung und Zuverlässigkeit bei der Durchführung von Technikums- und Laborversuchen. Herrn Klaus Mix für die Hilfe bei technologischen Fragestellungen und die engagierte Unterstützung bei der Durchführung von Technikumsversuchen. Frau Sandra Bayha und Herrn Jaroslaw Kasperzec für die Assistenz bei den durchgeführten Versuchen. Herrn Martin Leitenberger für die kompetente Unterstützung in apparatetechnischen Fragestellungen. Allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls Lebensmittel pflanzlicher Herkunft für die stete Hilfsbereitschaft, Fürsorge, sehr gute Zusammenarbeit und die ausgezeichnete Gemeinschaft. Meiner Familie und meinen Freunden für die uneingeschränkte Unterstützung und Ermutigung. Die Förderung des Vorhabens erfolgte aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgte über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung.

9 CONTENTS CONTENTS PRELIMINARY REMARKS I GENERAL INTRODUCTION 1 CHAPTER 1 CHAPTER 2 CHAPTER 3 CHAPTER 4 CHAPTER 5 Influence of Thermal Treatment on Color, Enzyme Activities, and Antioxidant Capacity of Innovative Pastelike Parsley Products Effects of Blanching on Polyphenol Stability of Innovative Paste- Like Parsley (Petroselinum crispum (Mill.) Nym ex A. W. Hill) and Marjoram (Origanum majorana L.) Products Impact of Blanching on Polyphenol Stability and Antioxidant Capacity of Innovative Coriander (Coriandrum sativum L.) Pastes Evaluation of the Effects of Thermal Treatments on Color, Polyphenol Stability, Enzyme Activities and Antioxidant Capacities of Innovative Pasty Celeriac (Apium graveolens L. var. rapaceum (Mill.) DC.) Products Processing and Storage of Innovative Pasty Parsley (Petroselinum crispum (Mill.) Nym ex A. W. Hill) and Celeriac (Apium graveolens L. var. rapaceum (Mill.) DC.) Products CONCLUDING REMARKS 145 SUMMARY 155 ZUSAMMENFASSUNG 161