Konfitüren und andere Fruchtaufstriche

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1 Konfitüren und andere Fruchtaufstriche

2 I NHALT ALLGEMEINE HINWEISE 4 RHSTFFE 5 GELIERUNG VN H&F-PEKTINEN 11 Pektin 11 Geliermechanismen 12 Hochveresterte Pektine Gelierverhalten 17 Niederveresterte Pektine Gelierverhalten 23 Niederveresterte, amidierte Pektine Gelierverhalten 28 SYNÄRESEVERHALTEN 38 STANDARDISIERUNG VN H&F-PEKTINEN 42 CLASSIC, CMBI UND AMID PEKTINE UND IHRE ANWENDUNG 48 HERSTELLUNGSVERFAHREN VN KNFITÜREN, GELEES UND MARMELADEN 56 ALLGEMEINE BERECHNUNG UND ERSTELLUNG VN REZEPTUREN 62 LEBENSMITTELRECHTLICHE BESTIMMUNGEN 67 2 Brennwertvermindernde Erzeugnisse 69 3 Diätetische Erzeugnisse 71 INDIVIDUALITÄT IST UNSERE STÄRKE 74

3 Allgemeine Hinweise Rohstoffe Das Einkochen von Konfitüren, Gelees und Aroma, Farbe und Konsistenz sowie Erhaltung Aus frischen Früchten können saison- und Marmeladen aus Frucht, Zucker, Pektin und und Verteilung der Früchte bestimmen im We- kostenbedingt nur geringe Mengen Fertigpro- Genusssäure zählt zu den ältesten Verfahren sentlichen die Qualitätsmerkmale von Konfi- dukte hergestellt werden. Die Herstellung der der Menschheit, Lebensmittel durch Erhöhung türen und Marmeladen. Abhängig sind diese Hauptmengen erfolgt durch Einsatz von tiefge- der löslichen Trockensubstanz haltbar zu Eigenschaften in starkem Maße von den einge- frorenen bzw. hitzestabilisierten (Dosenware) machen. Die Haltbarkeit so gewonnener setzten Rohstoffen, wobei besonders der Aus- oder S2-konservierten Früchten. Produkte gegenüber mikrobiellem Verderb wahl der geeigneten Früchte eine bedeutende ist von folgenden Kriterien abhängig: Rolle zukommt. Der Zusatz von Zuckerstoffen, Die wichtigsten Qualitätsmerkmale für die ein- hygienisch einwandfreie Betriebsräume, Pektin und Genusssäure gibt dem Fertigpro- zusetzenden Früchte sind: Abfüll- und Herstellungsanlagen dukt seine charakteristische Eigenart. optimaler Reifegrad hygienisch einwandfreie Rohstoffe und volles, fruchtiges Aroma Verpackungsmaterialien Die Konfitüren-Verordnung definiert die arttypische Farbe hoher Zuckergehalt (min. 60 % Trocken- Beschaffenheit der Ausgangserzeugnisse fehlerloses Aussehen (fleckfrei, ohne substanzgehalt bei Konfitüren, Gelees und wie folgt: Druckstellen) Marmeladen), der durch Hydratation eine ausreichende Konsistenz (Formfestigkeit) Absenkung des freien Wassers bewirkt Frucht: Trockensubstanzgehalt entsprechend den ausreichende Pasteurisation oder chemische Die frische gesunde, nicht verdorbene Frucht, Qualitätsnormen Konservierung brennwertverminderter ohne Entzug wesentlicher Bestandteile, gerei- einwandfreier hygienischer Zustand der Fruchtaufstriche, Konfitüren, Gelees und nigt und geputzt, in geeignetem Reifezustand. Rohware und der Verpackung Marmeladen (Trockensubstanzgehalt Maronen im Sinne der Verordnung sind Früch- unter 60 %) te der Edelkastanie (Castanea sativa). Der Fruchtpulpe (Pulpe): 4 niedriger ph-wert (ph 2,6-3,2) bei Verwendung von HV-Pektinen ausreichende Kochzeit, um Inversion und Austausch des Zuckers zwischen Medium Kochtemperatur: ffener Kessel C Vakuum-Kochanlage C Kopfraumbedampfung des Glases nach Frucht werden bei Anwendung der Verordnung gleichgestellt: Der essbare Teil von Rhabarberstängeln, Ing- Der genießbare Teil der ganzen, soweit erforderlich geschälten oder entkernten Frucht in ungeteiltem, stückigem oder grob zerkleinertem Zustand. 5 und Frucht zu erreichen (sonst bilden sich dem Abfüllen wer, d. h. genusstaugliche Ingwerwurzelstücke, Zonen niedriger Zuckerkonzentration und über Kopf Drehen des verschlossenen Tomaten, Gurken, Melonen, Wassermelonen, Fruchtmark (Mark): es besteht die Gefahr der Auskristallisation Glases Kürbisse, Karotten und Süßkartoffeln. Der essbare Teil der ganzen, geschälten oder bzw. des Auswässerns) Vakuumverschluss entkernten Frucht, der durch Passieren oder Steinobst und Kernobst werden ohne Steine ein ähnliches Verfahren zu Mark zerkleinert oder Kerngehäuse allgemein im ungeschälten wurde. Zustand verarbeitet, Citrusfrüchte in der Regel geschält eingesetzt, Teile der Schalen häufig mitverwendet.

4 Fruchtsaft: Erzeugnisse im Sinne der Fruchtsaft-Verordnung. Wässrige Auszüge von Früchten: Wässrige Auszüge von Früchten, die abgesehen von technisch vermeidbaren Verlusten alle wasserlöslichen Bestandteile der Frucht enthalten. Citrusschalen (Schalen): Gereinigte Citrusschalen mit oder ohne Endokarp. Fruchtinhaltsstoffe: Die fleischig-saftigen Früchte enthalten in der Regel in frischem Zustand % Wasser. Hauptinhaltsstoffe sind nach dem Wasser die Kohlenhydrate, weiterhin finden sich organische Säuren, polymere Kohlenhydrate wie Pektine und Stärke, stickstoffhaltige Verbindungen, Mineralstoffe, Pflanzenphenole, Aromastoffe und Vitamine. der ph-wert und die titrierbare Säure Diese geben Anhaltspunkte dafür, wie viel organische Säuren und deren Salze eine Frucht enthält. Beide Faktoren beeinflussen die Gelierung. Der ph-wert wird bei der Herstellung von Konfitüren mit hochveresterten Pektinen in der Regel mit Citronensäure auf ca. 2,8-3,2 eingestellt, da dieser ph-bereich für Gelierung, Geschmack und Haltbarkeit sehr günstig ist; der Calciumgehalt Niederveresterte und amidierte Pektine gelieren mit Calciumionen. Es ist deshalb auch von Bedeutung, wie hoch der fruchteigene Calciumgehalt ist. Im allgemeinen sind unlösliche Teile der Früchte besonders reich an Calcium. Nicht der gesamte Calciumgehalt steht dem Pektin zur Verfügung, sondern nur ein Teil davon, das freie Calcium. Die übrigen Calciumionen, das so genannte gebundene Calcium, bleibt fest an Komplexbildner gebunden. Die Tabelle gibt einen Überblick über die durchschnittlichen Gehalte an Pektin, titrierbarer Säure und Calciumionen sowie die durchschnittlichen ph-werte der für die Konfitürenherstellung wichtigsten Früchte. bstart 1) mg Ca 2+ /100g Tab. 1: Ä: berechnet als Äpfelsäure C: berechnet als Citronensäure 1) + 2) Pektin [%] 2) ph-wert 2) titrierbare Säure [%] Äpfel 7 0,70 3,2-3,5 0,52 (Ä) Kirschen süß 17 0,36 3,4-3,7 1,36 (Ä) Pflaumen 14 0,76 3,1-3,4 2,21 (Ä) Pfirsiche 8 0,54 3,4-3,8 0,62 (Ä) Aprikosen 16 0,96 3,6-3,8 1,13 (Ä) Erdbeeren 26 0,81 3,2-3,5 1,11 (C) Himbeeren 40 0,40 3,1-3,6 1,35 (C) Brombeeren 44 0,48 3,3-3,6 1,09 (C) Johannisbeeren 29 0,93 3,0-3,1 2,14 (C) Stachelbeeren 29 0,62 2,7-3,1 2,37 (C) 1) Souci-Fachmann-Kraut: Die Zusammensetzung der Lebensmittel, Nährwert-Tabellen 1989/1990, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbh Stuttgart ) K. Herrmann: bst, bstdauerwaren und bsterzeugnisse, Verlag Paul Parey 1966 Die Zusammensetzung der Früchte unterliegt großen Schwankungen in Abhängigkeit von Zuckerarten bstsorte, Reifegrad, Anbau- und Witterungs- Alle in der Verordnung über einige zur Zur Konfitürenherstellung kommt vorwiegend 6 bedingungen. Bei Fruchtsorten, die zur Herstellung von Konfitüren, Gelees und Marmeladen ver- menschlichen Ernährung bestimmten Zuckerarten (Zuckerarten-Verordnung vom 23. ktober 2003 [BGBl. I. S. 2096] in der aktuellen Fassung) aufgeführten Zuckerarten können Raffinade oder Weißzucker (Saccharose) zum Einsatz. Beim Kochen wird die Saccharose teilweise invertiert. Diese erwünschte chemische Reaktion 7 wendet werden, ist besonders wichtig auch in Form ihrer Lösungen in beliebigen (Spaltung der Saccharose unter Aufnahme von Mischungsverhältnissen verwendet werden. Wasser in Glucose und Fructose) wird beein- der Eigenpektingehalt flusst durch: Der Eigenpektingehalt der Früchte ist von Die Zuckerarten sind ein Hauptbestandteil von untergeordneter Bedeutung. Die Kochzeit Konfitüren, Gelees und Marmeladen und be- ph-wert reicht in der Regel nicht aus, um das Pektin einflussen über die Trockensubstanz die Halt- Temperatur der Früchte löslich und damit gelierfähig zu barkeit der Produkte. Sie sind gleichzeitig auch Zeit machen; für Geschmack, Aroma, Konsistenz und Farberhaltung verantwortlich.

5 Die Bildung von Invertzucker verhindert, dass schmack, Aroma und aw-wert im Endprodukt Zuckeraustauschstoffe Beim Verzehr hoher Dosen (über 20 g pro Per- Saccharose im Fertigprodukt auskristallisiert. beeinflusst werden. Zuckeraustauschstoffe sind eine Gruppe von son und Tag) können Zuckeralkohole teilweise Erfolgt eine Gesamtinversion der Saccharose, Stoffen, die als Süßungsmittel anstelle von eine laxierende Wirkung haben. kann dies zur Auskristallisation der Glucose Stärke-Verzuckerungserzeugnisse: Saccharose eingesetzt werden. Sie verleihen, führen. Glucosesirup, Dextrose ähnlich wie die Zuckerarten, den Lebensmit- Auf Vakuumkochanlagen hergestellte Konfitü- Glucosesirup ist ein Abbauprodukt der Stärke teln Körper und einen physiologischen Brennwert. Ihre Süßkraft liegt im Bereich der Vergleich der Süßkraft von Zuckeraustauschstoffen in Relation zur Saccharose ren und Marmeladen sind in der Regel schwach invertiert. Flüssigzucker, Invertflüssigzucker, Invertzuckersirup und enthält Glucose, Maltose, Dextrine und Fructose. Der Glucosesirup ist weniger süß als Saccharose und wirkt der Auskristallisation von Glucose und Saccharose im Endprodukt entgegen. Sein Zusatz verbessert die Textur Saccharose und darunter. Von den Zuckeraustauschstoffen sind folgende wichtig: Fructose (Fruchtzucker) ist ein Monosaccharid, Fructose 1,10-1,30 * Sorbit 0,63 * Mannit 0,50-0,60 * Isomalt 0,45 * (glatte Konsistenz des Fertigprodukts). An- das in nahezu allen Früchten vorkommt. Seine Maltit 0,65-0,68 * Flüssigzucker ist eine wässrige Lösung von Saccharose mit mindestens 62 % Trockenmasse und höchstens 3 % Invertzucker, bezogen auf die Trockensubstanz (TS). Invertflüssigzucker ist eine wässrige Lösung stelle von Glucosesirup kann auch getrockneter Glucosesirup eingesetzt werden. Glucosesirupe sind, bedingt durch die verschiedenen Möglichkeiten ihrer industriellen Herstellung, unterschiedlich zusammengesetzt. besondere Bedeutung als Zuckeraustauschstoff liegt im Bereich von Diätprodukten für Diabetiker, da Fructose im Stoffwechsel insulinunabhängig abgebaut wird. Der physiologische Brennwert wird bei Fructose wie bei Saccharose und Glucose mit 17 kj/g (gleich 4 kcal/g) Lactit 0,30-0,35 * Xylit 0,00 * Tab. 2: * Die Zahlen geben an, wievielmal der betreffende Zuckeraustauschstoff süßer schmeckt als Saccharose. Aus: Süßungsmittel im Überblick, Gordian 88/4, S. 72 ff. von teilweise durch Hydrolyse invertierter Die Herstellung erfolgt immer über eine par- berechnet. Die Süßkraft von Fruchtzucker ist Saccharose, in welcher der Anteil an Invert- tielle Hydrolyse der Stärke. Durch den Einsatz höher als die von Saccharose. In der Regel wird Süßstoffe zucker nicht überwiegt und folgende Merk- des Enzyms Glucoseisomerase wurde das An- Fruchtzucker als Fruchtzuckersirup mit 70 % TS Süßstoffe sind Verbindungen natürlicher oder male vorliegen: mindestens 62 % Trockensub- gebot an Glucosesirupen erweitert. Dieses En- gehandelt. synthetischer Herkunft, die keinen oder im stanz und über 3 %, aber höchstens 50 % zym bewirkt die Umwandlung eines Teils der Verhältnis zur Süßkraft einen vernachlässig- Invertzucker, bezogen auf die TS. Glucose in Fructose. Die so hergestellten Glu- Zuckeralkohole sind die Hauptgruppe der baren kalorischen Wert besitzen und eine um cosesirupe haben höhere Fructosegehalte und Zuckeraustauschstoffe. Die physiologischen ein Vielfaches höhere Süßkraft als Saccharose. Invertzuckersirup ist eine wässrige Lösung von damit eine höhere Süßkraft als Ausgangssiru- Vorteile der Zuckeraustauschstoffe liegen in 8 teilweise durch Hydrolyse invertierter Saccharose, in welcher der Anteil von Invertzucker vorherrscht und folgende Merkmale vorliegen: mindestens 62 % Trockensubstanz und über 50 % Invertzucker, bezogen auf die TS. pe. Je nach dem Fructoseanteil werden diese Sirupe als Glucose-Fructose-Sirup bzw. Fructose-Glucose-Sirup bezeichnet. Eingesetzt werden z. B. hochfructosehaltige Glucosesirupe mit ca. 42 % Fructose und ca. 52 % Glucose, bezo- der Diabetikereignung (sie werden insulinunabhängig verstoffwechselt), in der zum Teil verminderten kariogenen Wirkung und im verminderten physiologischen Brennwert. Vergleich der Süßkraft von Süßstoffen in Relation zur Saccharose Acesulfam K * Aspartam * 9 Diese Zuckerlösungen zeichnen sich durch eine relativ niedrige Viskosität aus, sind temperaturtolerant und kristallisieren auch bei niedri- gen auf die Trockensubstanz. Dextrose wird durch Stärkehydrolyse hergestellt. Bei der Konfitürenherstellung spielt sie Für alle Zuckeralkohole ist ein einheitlicher physiologischer Brennwert von 10 kj/g vorgesehen. Cyclamat * Saccharin * Sucralose ca. 600 * ger Temperatur nicht aus. Sie verbessern die mikrobiologische Haltbarkeit des Produktes, da der Fructoseanteil einen höheren osmotischen Druck bedingt. Durch geeignete Kombination keine bedeutende Rolle, da Dextrose verstärkt zur Rekristallisation neigt und den Produkten einen matten, glanzlosen Charakter verleihen kann. Tab. 3: * Die Zahlen geben an, wievielmal der betreffende Süßstoff süßer schmeckt als Saccharose. Aus: Süßungsmittel im Überblick, Gordian 88/4, S. 72 ff. bzw. Handbuch Süßungsmittel, Behr's Verlag mit anderen Zuckerarten können Süßge-

6 Gelierung von H&F-Pektinen Süßstoffe werden insulinunabhängig verstoff- Herbasweet Apfelextrakt ist ein hochwertiges In den Mehrkomponentensystemen Konfitüre, gerade die Pressrückstände der Apfel- und wechselt und sind deshalb für Diabetiker ge- Süssungsmittel, hergestellt aus dem Fruchtex- Gelee und Marmelade hat das Pektin die textur- Citrussaftherstellung für die industrielle eignet. Da sie in der Regel nur in sehr kleinen trakt aus entsafteten und schonend getrock- gebende Rolle. Die optimale Ausbildung eines Extraktion qualitativ wertvoller Pektine. Mengen eingesetzt werden, beeinflussen sie neten Äpfeln mit einem Trockensubstanzgehalt Gels ist direkt abhängig vom Mengenverhält- weder Textur noch Körper der damit gesüßten von Bx bzw. 78 Bx. nis der Bestandteile Frucht, Zuckerarten, Was- In der pflanzlichen Zelle sind die Pektinmole- Lebensmittel. ser, Säure und Pektin. Der Zusatz des aus bst küle so fest mit anderen Zellwandmolekülen Diesem konzentrierten Fruchtextrakt sind mit gewonnenen Pektins ist wegen seiner Natür- verknüpft, dass sie mit Wasser nicht extrahiert Die einzelnen Süßstoffe unterscheiden sich in Hilfe modernster Technologien die Mineral- lichkeit als Verstärkung des Eigenpektinge- werden können. Diese wasserunlösliche Form ihren Eigenschaften, z. B. in ihrem Geschmacks- stoffe, Fruchtsäuren sowie die natürlichen haltes der verwendeten Frucht zu betrachten. nennt man Protopektin. profil, in ihrer Stabilität in sauren Lebensmitteln Farbstoffe entzogen. Die verbleibende konzen- Dazu kommen die Säurebeständigkeit des und beim Erhitzen. In Mischung untereinander trierte Süße des Apfels kann anstelle von Pektins, die Tatsache, dass es keinen eigenen Durch saure Hydrolyse wird das Protopektin zeigen sie teilweise positive synergistische Zucker oder Stärkeverzuckerungsprodukten Geruch oder Geschmack hat und damit ein löslich gemacht und dann mit heißem Wasser Effekte. zur Süßung von Lebensmitteln universell ein- hervorragender Aromaträger ist, sowie die extrahiert. Der pektinhaltige Extrakt wird gesetzt werden. Möglichkeit, Konsistenz und Geliergeschwin- mechanisch gereinigt und schonend aufkon- Süßungsmittel digkeit zu regulieren. zentriert. Aus dem flüssigen Extrakt wird das Entionisierte Fruchtsaftkonzentrate und Frucht- Diese Süßungsmittel (aus Früchten gewonnene Pektin mit Hilfe von Alkohol ausgefällt. extrakte finden verstärkt Verwendung als Zuckerarten) sind nach Konfitüren-Verordnung Pektin natürliche Süßungsmittel. zugelassen. Besonders interessant sind sie für Der Gelierstoff Pektin, ein Bestandteil des Bei der alkoholischen Fällung gewinnt man die so genannten All Fruit Produkte, das sind pflanzlichen Zellgerüstes, hält als Zellkitt das die Alkohol unlöslichen Pektinstoffe in reiner Erzeugnisse, deren Zutaten ausschließlich aus Gefüge des Pflanzengewebes zusammen. Form. Schließlich werden sie als Reinpektin ge- Früchten stammen. trocknet und zu Pulver vermahlen. Die Gelier- Zur Herstellung von Pektinen eignen sich alle kraft von Pektin als Naturprodukt ist entspre- pflanzlichen Rohstoffe mit einem hohen chend dem Ausgangsmaterial unterschiedlich Pektingehalt. und wird durch Zumischen von Dextrose oder anderen Zuckerarten standardisiert. 10 Aus verschiedenen Rohstoffen kann unterschiedlich viel Pektin extrahiert werden: Apfeltrester % Rübenschnitzel % Das molekulare Gerüst der Pektine ist aufgebaut aus D-Galakturonsäuremolekülen, die α-1-4-glykosidisch miteinander zur Polygalak- 11 Citrusschalen % turonsäure verknüpft sind. Die Carboxylgruppen sind teilweise mit Methanol verestert. Diesen Produkten werden keine Zucker zuge- Äpfel und Citrusfrüchte haben für die Ge- setzt, sie enthalten nur die Zucker aus den winnung von Pektin zur Herstellung von Neutralzucker wie Arabinose, Galaktose und verwendeten Früchten. Konfitüren, Gelees und Marmeladen seit jeher Xylose, die mit dem Pektin-Makromolekül als eine herausragende Bedeutung. Die hochwer- Seitenketten verknüpft sind, sowie die Unter- tigen Pektinstoffe sind im Fruchtfleisch und brechung der Hauptkette durch Rhamnose, hier in besonders hoher Konzentration in den machen das Pektin zum Heteropolysaccharid. Zellwänden enthalten. Deshalb eignen sich

7 Daher sind oft neutrale Polysaccharide wie Geliermechanismen Galaktane, Arabane, aber auch Stärke Begleit- Assoziationen von Pektinketten führen zur stoffe des isolierten Pektins. Die typische Zu- Ausbildung eines dreidimensionalen Netz- sammensetzung ist jedoch abhängig vom Roh- werkes, d. h. zur Gelbildung. Zwei oder mehr stoff. Die Gelierfähigkeit des Pektins hängt hauptsächlich vom Molekulargewicht d. h. Kettenabschnitte lagern sich zusammen und treten miteinander in Wechselwirkung. Es Abb. 2: Gelnetz von der Anzahl der Kettenglieder eines Pektin- handelt sich um lange Abschnitte regelmäßiger moleküls ab und bleibt durch einen äußerst Sequenz, die durch den Einbau von Rhamnose schonenden Herstellungsablauf nahezu unverändert erhalten. Sind alle Carboxylgruppen der Polygalakturonsäure frei, d. h. nicht verestert, so liegt Pektinsäure vor, ihre Salze sind die Pektate. In der Natur ist die Pektinsäure aber unterschiedlich stark mit Methanol verestert und wird dann als Pektin bezeichnet. Bei einem Veresterungsgrad über 50 % spricht man von und Verzweigungen in der Kette unterbrochen werden. Es gibt mehrere Typen von Kettenassoziationen, die durch den Grad der Veresterung bestimmt sind. Bei hochveresterten Pektinen lösen zwei entscheidende Faktoren die Gelbildung aus: 1. Zugabe von Saccharose oder anderen Zuckern dehydratisiert die Pektinmoleküle, was CCH 3 H H H H C CCH 3 H H + H H hochverestertem Pektin, unter 50 % von niederverestertem Pektin. die Annäherung der Polymerketten aneinander erleichtert und die Vernetzung über Wasserstoffbrücken ermöglicht. Abb. 3: Dissoziation der Carboxylgruppen H C H 12 Abb. 1: Ausschnitt aus einem Pektinmolekül 2. Absenken des ph-wertes im Medium drängt die Dissoziation der freien Carboxylgruppen zurück und verringert so die elektrostatische Abstoßung zwischen den Ketten. Der beschrie- Die Methylestergruppen sind die hydrophoben Teile des Pektinmoleküls. Hydrophobe Kräfte zwingen sie, sich zu Aggregaten zusammenzulagern, wobei sie bestrebt sind, die Kontakt- 13 bene Mechanismus wird bisher in der Literatur fläche zu Wasser so gering wie möglich zu kurz als Zucker-Säure-Gelierung bezeichnet. halten. Zusätzlich werden Wasserstoffbrücken, z.b. zwischen den nicht veresterten Carboxyl- Neuere Studien belegen aber, dass hochver- gruppen, dann ausgebildet, wenn der ph-wert esterte Pektine im Gel durch die Kombination im Gel niedrig genug und die Dissoziation der von hydrophoben Wechselwirkungen und Carboxylgruppen weitgehend zurückgedrängt Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert ist. werden und somit der Begriff Zucker-Säure- Gelierung näher erklärt werden muss.

8 Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+ H H H H H C H C H H Ca 2+ H H C H C H H H Ca 2+ H H Abb. 5: Geordnete Pektinsequenzen im Pektin-Calcium-Gel (Rees und Welsh, 1977) Abb. 4: Struktur der Verbindungszonen von HV-Pektinen (Walkinshaw und Arnott 1981) Trockensubstanz [ºBrix] Nach akenfull und Scott (1984) stabilisieren zwar hauptsächlich die Wasserstoffbrücken- die freien, nicht veresterten Carboxylgruppen nimmt ab, und im Falle eines zu hohen ph geliert vorgeliert 15 bindungen das Pektinnetzwerk, aber ohne die hydrophoben Wechselwirkungen der Methylestergruppen würde die Gelierung aus energetischen Gründen nicht zustande kommen. Wertes nimmt damit auch der Anteil an Störfaktoren (-C - ) ab (im Falle eines zu hohen Produkt-pH-Wertes stören dissoziierte Carboxylgruppen die Netzwerkbildung). Dies flüssig Je höher der Veresterungsgrad, desto höher der Anteil der hydrophoben Kräfte an der Ge- hat Auswirkungen auf den Gelier-pH-Wert- Bereich. Das Zurückdrängen der Dissoziation wird bei sehr hohen Veresterungsgraden nicht 55 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 ph im Gel lierung. Der Anteil an Wasserstoffbrücken über mehr so wesentlich. Abb. 6: Gelierbereich von hochveresterten Pektinen, modifiziert, nach Pilnik 1980

9 Je höher der Veresterungsgrad, desto höher Bei niederveresterten, amidierten Pektinen Hochveresterte Pektine Gelierverhalten liegt deshalb der ph-wert, bei dem eine Gelie- erfolgt das Zusammenlagern der Pektinketten rung eintritt. Total veresterte Pektine (100 % kontrollierter als bei niederveresterten, nicht Trockensubstanz und ph-wert Veresterungsgrad) benötigen keine Säure mehr amidierten Pektinen, da bei vergleichbarem Die Abbildung auf Seite 15 (unten, Gelierbe- Die untere Grenze der Gelierung für hochver- zur Gelierung (Deuel et al., 1950). Veresterungsgrad die Ausbildung eines Gelnetz- reich von hochveresterten Pektinen, mod., esterte Pektine ist ein Trockensubstanzgehalt werkes aufgrund von Wasserstoffbrückenbin- nach Pilnik 1980) ist eine prinzipielle Darstel- von ca. 55 %. Im Bereich % gelieren un- Die Anforderung an eine hohe Zuckerkonzen- dungen zwischen den Amidgruppen langsamer lung der Gelierbereiche von Zucker-Säure- ter den hochveresterten Pektinen am besten tration für die Gelierung hochveresterter verläuft als die Reaktion niederveresterter Pek- Gelen mit hochveresterten Pektinen. Es wer- die Pektine mit sehr hohem Veresterungsgrad Pektine ließe sich nach akenfull damit begrün- tine mit Calciumionen. den Trockensubstanz/pH-Bereiche markiert, (über 75 %). In niedrigeren Trockensubstanz- den, dass bestimmte Zucker die hydrophoben in denen Vorgelierung bzw. keine Gelierung bereichen gelieren die hochveresterten Pektine Wechselwirkungen zusätzlich stabilisieren. (flüssig) erfolgt. Vorgelierung bedeutet, dass nicht mehr, hier werden niederveresterte und bei der angewendeten Abfülltemperatur das amidierte Pektine unter Verwendung von Niederveresterte Pektine gelieren ebenfalls Produkt schon teilweise geliert ist. Das Pum- Calciumsalzen eingesetzt. nach dem beschriebenen Mechanismus. Sie pen, Rühren oder Gießen beim Abfüllen zer- können aber auch zusätzlich relativ unabhän- stört das sich ausbildende Gelgerüst, der Auf- Der Ersatz von Saccharose durch andere Zucker gig von Trockensubstanz und ph-wert ein Gel bau eines homogenen Gels ist nicht mehr oder Zuckeralkohole beeinflusst die Gelier- ausbilden, wenn mehrwertige Kationen, z. B. möglich. Die Textur der vorgelierten Produkte eigenschaften der Pektine und die Textur der Calciumionen, anwesend sind. Für diesen ist deshalb musig, die Gelstärke nimmt ab. Gele. Die Gründe dafür sind noch ungenügend Geliermechanismus wurde folgendes Modell erforscht. Diskutiert werden unterschiedliche aufgestellt: Die Abbildung macht deutlich, dass sich Zucker Wasseraktivitäten der Süßungsmittel bei glei- und Säure innerhalb gewisser Grenzen in ihrem chen Trockenmassen bzw. substanzspezifische Bei der Gelierung lagern Pektinketten zusam- Beitrag zur Gelstärke ersetzen können. Ein Unterschiede in der Stabilisierungswirkung men. Aufgrund ihrer geknickten Form ent- geringerer Zuckergehalt verlangt tiefere (akenfull et al., 1984). stehen Hohlräume zwischen ihnen, die mit ph-werte zur Gelierung, höhere ph-werte 16 Carboxyl- und Hydroxylgruppen besetzt sind. Sowohl Hohlraumbildung als auch Carboxylund Hydroxylgruppen begünstigen die Assoziation der Pektinketten durch Chelatisierung des Calciums. Bei niederveresterten, amidierten Pektinen werden durch die Anwesenheit der Amidgruppen zusätzliche Verknüpfungspunkte über Wasserstoffbrücken geschaffen. Je mehr Amid- Gruppen anwesend sind, d. h., je mehr Verknüpfungspunkte zustande kommen, desto fester sind die entsprechenden Gele. Abb. 7: Die drei Bindungsmechanismen zur Verknüpfung von Pektinketten sind möglich bei höheren Zuckergehalten. Bei gleichem Zuckergehalt werden die Gele bei tieferem ph-wert fester und spröder, ebenso bei gleichem ph-wert und steigendem Zuckergehalt. Der optimale Trockensubstanzgehalt für Konfitüren liegt bei %. Der Ersatz eines Teils der Saccharose durch Glucosesirup und die Verwendung einer optimalen Pektintype können die Ausbildung von spröden Gelen und die Auskristallisation von Zucker und Dextrose verhindern. Literatur: akenfull, D. und Scott, A. (1984): Hydrophobic interaction in the Gelation of High Methoxyl Pectins, J. Food Sci., 49 (4): Deuel, H., Huber, G., Leuenberger, R. (1950): Über das Geliervermögen von Polygalakturonsäuremethylester, Helvetica Chimica Acta, Band 33, S ff. Rees, D.A., und Welsh, E.J. (1977): Sekundär- und Tertiärstruktur von Polysacchariden in Lösungen und Gelen, Angewandte Chemie, Band 89, S Pilnik, W. (1980): Pektine, in Gelier- und Verdickungsmittel in Lebensmitteln, Forster Verlag AG Zürich. 17

10 Gelierzeit, Geliertemperatur mittelschnell gelierend und mit mittlerer Schnell gelierende Pektine weichen in ihrem Abfülltemperatur Hochveresterte Pektine werden im Bereich von Geliertemperatur optimalen ph-bereich von den langsam gelie- Die geeignete Pektintype wird so ausgewählt, 50 bis ca. 80 % VEG angeboten. Diese Gruppe (Pektin Classic AF 401, Pektin Classic CF 301) renden ab. Während die langsam gelierenden dass das damit hergestellte Produkt eine Ge- von Pektinen unterscheidet sich in ihrem Gelier- Pektine ihre höchste Gelstärke bei ph-wert um liertemperatur erhält, die unter der vorgege- verhalten. Unter vergleichbaren Bedingungen langsam gelierend und mit tiefer Gelier- 3,0 und darunter haben, ist der optimale ph- benen Abfülltemperatur liegt. Dadurch wird gelieren die höher veresterten Pektine schneller temperatur Wert der schneller gelierenden in Richtung Vorgelierung vermieden, die das Gel schwächen und bei höheren Temperaturen als die Pektine (Pektin Classic AF 501, Pektin Classic CF 401) höherer ph-werte verschoben. Für sehr schnell und die Textur negativ beeinflussen würde. mit niedrigeren Veresterungsgraden. Deshalb gelierende Pektine ist der ph-wert-bereich Die Höhe der Abfülltemperatur wird neben sind Gelierzeit und Geliertemperatur bei der Die absolute Höhe der Geliertemperatur hängt unter 3,0 unter Umständen ungünstig, insbe- den apparativen Möglichkeiten durch die Beurteilung hochveresterter Pektine wichtige neben dem Rohstoff, dem Herstellungsverfah- sondere, wenn die Trockensubstanz deutlich Gebindegröße vorgegeben. Begriffe. ren und dem Veresterungsgrad des Pektins über 60 % liegt. Gelierung kann dann bereits auch von Zuckergehalt und ph-wert des Pro- während der Gelherstellung eintreten, die Gebinde, die schnell abkühlen, erlauben eine Die Geliertemperatur ist die Temperatur, bei duktes, der Menge zugesetzter Pufferstoffe Gefahr der Vorgelierung ist groß. Abfüllung bei hohen Temperaturen von 85 C der die Gelierung von Pektingelen nach Be- und der Abkühlgeschwindigkeit ab. Je schnel- und 95 C. Schnell gelierende Pektine sorgen in endigung der Gelzubereitung während der ler die Produkte abkühlen, umso tiefer liegt Betrachtet man nochmals die Abbildung 6 (Seite diesem Temperaturbereich für gute Gelierung Abkühlung einsetzt. Über dieser Temperatur die Geliertemperatur. 15), so wird deutlich, dass bei Trockensubstan- bei gleichzeitig guter Verteilung der Früchte im findet keine Gelierung statt, obwohl alle Be- zen um 60 % und ph-wert um 3,0 sowohl Gel. Gebinde, die eine lange Abkühlphase dingungen zur Gelbildung erfüllt sind. Die Deshalb werden zum Vergleich der Geliertem- schnell gelierende als auch langsame gelieren- durchlaufen, erfordern niedrige Abfülltempe- Gelierung sehr hochveresterter Pektine kann peraturen üblicherweise Pektingele unter de Pektine einesetzt werden können. Unter- raturen, z. B C, da sonst die Konsistenz bei vergleichbaren Testgelen z. B. bereits ab gleich bleibenden, definierten Bedingungen schiede ergeben sich in Geliertemperatur, Ge- der Produkte durch Hitzebeschädigung im Kern- 90 C beginnen, die der weniger hochverester- hergestellt, und es wird beobachtet, bei lierzeit und Geltextur. bereich leidet. Hier werden langsam gelierende ten Pektine z. B. ab 60 C. welcher Temperatur die Gelierung einsetzt. Pektine eingesetzt, bei deren Anwendung in Bei hohen Trockensubstanzen und niedrigen diesem Temperaturbereich keine Vorgelierung Entsprechend diesen Unterschieden in Gelier- Die Gelierzeit umfasst die Zeitspanne, bis eine ph-werten müssen langsam gelierende Pektine eintritt. Eine Regulierung der Geliergeschwin- 18 temperatur und Gelierzeit werden hochveresterte Pektine angeboten als: sehr schnell gelierend und mit sehr hoher Fruchtzubereitung nach Beendigung des Kochvorgangs bei einer bestimmten, konstant gehaltenen Temperatur zu gelieren beginnt. Schnell gelierende Pektine können so definiert eingesetzt werden, da sonst Vorgelierung eintritt; bei hohen Trockensubstanzen und hohen ph-werten müssen schnell gelierende Pektine eingesetzt werden, da sonst keine Gelierung digkeit ist darüber hinaus durch Zugabe von geeigneten Puffersalzen (Retardatoren) möglich. Eine derartige Gelierverzögerung wird vor allem in der Süßwarenindustrie angewandt, 19 Geliertemperatur werden, dass sie unter festgesetzten Bedin- mehr stattfindet. wo mit sehr hohen Trockensubstanzgehalten (Pektin Classic AF 101, Pektin Classic CF 101) gungen bei 90 C 10 Minuten bis zur Gelierung gearbeitet wird. benötigen, und langsam gelierende Pektine bei Zur Auswahl der geeigneten Pektintypen unter schnell gelierend und mit hoher Geliertem- 65 C 20 Minuten. den hochveresterten Pektinen schnell, mittel peratur oder langsam gelierend sind folgende Krite- (Pektin Classic AF 201, Pektin Classic CF 201) rien von großer Bedeutung:

11 Frucht Die eingesetzten Früchte beeinflussen je nach Die in den Früchten vorhandene oder zum Art, Reifegrad und Lagerzustand den Ablauf Produkt zugesetzte Genusssäure drängt die der Gelierung. Die wichtigsten Faktoren sind Dissoziation der freien Carboxylgruppen im der Eigenpektingehalt, der Zucker- und Säure- Pektin zurück. Während sich die dissoziierten gehalt, weiterhin der Gehalt an Mineralstoffen Carboxylgruppen wegen ihrer gleichgerichte- und anderen fruchteigenen Inhaltsstoffen. Mit ten negativen Ladung abstoßen, bilden die un- zunehmender Reife wird in den Früchten durch dissoziierten Carboxylgruppen ein Netz aus, in Enzyme das fruchteigene Pektin abgebaut, das dem Wasser gebunden wird. Fruchtfleisch wird weicher. Die fruchteigene Säure nimmt während der Reifung ab, der Milchsäure Zuckergehalt zu. Milchsäure ist als 50%ige, 80%ige und 90%ige wässrige Milchsäurelösung im Handel erhält- Säuregehalt lich. Ihr spezifischer Säuregrad ist geringer als Die Einstellung des für den Gelierungsvorgang der von Wein- oder Citronensäure. optimalen ph-wertes bei der Konfitürenherstellung erfolgt durch Zugabe von Genusssäu- Zur Erzielung eines bestimmten ph-wertes ren und deren Salzen. Neben den physikalisch- muss Milchsäure höher dosiert werden als chemischen Wirkungen der Säuren spielen in Wein- oder Citronensäure. hohem Maße die geschmacksgebenden Ein- Textur flüsse eine Rolle. Es sind aber auch die gesetz- Weinsäure Der für die sensorische Akzeptanz wichtige Für das Aufstreichen der Konfitüren auf Brot lichen Bestimmungen zu berücksichtigen. Zur Weinsäure ist ein kristallines Produkt, das gut Parameter Textur hängt neben der stofflichen oder Brötchen bedeutet dies, dass Gele mit Regulierung des ph-wertes erlaubt die Konfi- in Wasser löslich ist. Sie hat den höchsten Zusammensetzung, wie z. B. Fruchtart, Frucht- geringem viskosen Anteil schwerer streichbar türen-verordnung folgende Zusätze: spezifischen Säuregrad der zur Verwendung menge und Zuckerart, auch von der Auswahl sind. Während des Streichvorgangs mit dem kommenden Säuren. Von Weinsäure muss am der Pektintype ab. Messer wird im Extremfall ein größeres Gelee- Milchsäure E 270 wenigsten dosiert werden. Die Zugabe zum stück in viele kleine Geleestückchen zerlegt. Citronensäure E 330 Kochprozess erfolgt direkt oder als 50%ige Pektine mit sehr hohem Veresterungsgrad Die Gele mit höherem viskosen Anteil lassen Weinsäure E 334 wässrige Lösung. Diese Säure wird relativ 20 ergeben feste Gele, charakterisiert durch die rheologischen Parameter hochelastisch mit sehr geringem viskosen Anteil. sich dagegen sehr leicht auf dem Brot zu einer zusammenhängenden Geleeschicht verstreichen. Die Auswahl der Pektintypen hilft also mit, die Natriumlactat E 325 Calciumlactat E 327 Natriumcitrat E 331 Calciumcitrat E 333 wenig zur Konfitürenherstellung eingesetzt, da ihr Säurecharakter verhältnismäßig herb ist. 21 Pektine mit mittlerem Veresterungsgrad gewünschten rheologischen Parameter dieser Natriumtartrat E 335 ergeben feste Gele, charakterisiert durch die Produkte festzulegen. rheologischen Parameter hochelastisch mit Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen bedeutsamem viskosen Anteil. Gelierung ist der Einsatz eines ph-meters in der Produktion von Konfitüren, Gelees und Bei gleichem Veresterungsgrad bilden Apfel- Marmeladen unerlässlich. pektine Gele mit deutlich höherem viskosen Anteil als Citruspektine.

12 Milchsäure Weinsäure Citronensäure EWG-Nummer E 270 E 334 E 330 Summenformel C3H63 C4H66 C6H87 Mol-Gewicht Dissoziationsgrad pka 1 3,86 2,93 3,08 pka 2 4,23 4,74 pka 3 5,4 ph-wert (0,1 n Lösung) 2,8 2,2 2,2 Tab. 4: Wichtige Daten zu Milchsäure, Weinsäure und Citronensäure Aus: Genusssäuren und Salze: Anwendung und Wirkung in Lebensmitteln/Hrsg.: Fachgruppe Lebensmittelchemie und Gerichtl. Chemie i.d. GDCh. (Red.: G. Wieder).-Hamburg: Behr, 1989 (Lebensmittelchemie, Lebensmittelqualität; Bd. 14) Citronensäure Niederveresterte Pektine Gelierverhalten Konzentration an löslicher Trockensubstanz 22 Citronensäure kommt in der Natur in zahlreichen Früchten vor. Sie ist kristallin und gut wasserlöslich. Citronensäure ist in ihrer Säurewirkung schwächer als Weinsäure, aber stärker als Milchsäure. Der Geschmack der Citronensäure ist natürlich sauer und abgerundet. Auch diese Säure wird bevorzugt als 50%ige wässrige Lösung dosiert. Bei zu hohem Säuregrad (ph-wert unter 2,8) erhöht sich die Gelelastizität, die Gele werden hart und spröde. Bei niedrigem Säuregrad (ph-wert höher 3,3) erhält man weiche Gelstrukturen. Bei Überschreiten einer bestimmten ph-grenze kann keine Gelierung mehr erfolgen. Die Anwesenheit von Pufferstoffen in Früchten (z. B. Salze der Citronen- und Äpfelsäure) unterdrückt das Ausmaß der ph-änderung durch die zugesetzte Fruchtsäure; ein Teil des effektiven Säuregrades wird also aufgefangen. Um den gewünschten ph-wert zu erreichen, muss die Säuredosierung erhöht werden. Liegt andererseits ein zu niedriger ph-wert in den Früchten vor, kann dieser angehoben werden, um eine Vorgelierung zu vermeiden. Will man den ph-wert in engen Grenzen stabilisieren, wie das bei Konfitüren der Fall ist, nutzt man die Eigenschaften der Genusssäuren, mit ihren Salzen ausgezeichnete Puffersysteme zu bilden, z. B. die Kombination von Citronensäure und Natriumcitrat. Die Zugabe der Fruchtsäuren in den Kochansatz erfolgt in der Regel am Ende des Kochprozesses. Dadurch wird eine Vorgelierung verhindert, die bei optimalem ph-wert dann eintreten kann, wenn durch das Einziehen des Zuckers oder der Pektinlösung die Temperatur des Kochansatzes unter die Geliertemperatur abfällt. Selbst wenn alle Parameter optimal eingestellt sind und die Temperatur über der Geliertemperatur liegt, kann eine zu lange Verarbeitungsdauer nach Säurezugabe zu einer Vorgelierung Die Gelbildung von niederveresterten Pektinen kann man sich so vorstellen: Bei geringer Calciumionenzugabe beginnen sich die Pektinketten über Calciumbrücken zusammenzulagern. Wird die Calciumionenkonzentration erhöht, bildet sich ein Gel aus. Bei Calciumionenüberdosierung fällt unter den gegebenen Gelherstellungsbedingungen Calciumpektinat aus und man spricht von Vorgelierung. Das Gelgefüge verliert an Elastizität, wird mehr pastös, mit geringeren Bruchfestigkeiten. Das Ausfällen des Calciumpektinates ist dann reversibel, wenn das Gel nochmals über die Geliertemperatur erhitzt und zerstörungsfrei abgekühlt wird. Die für die Gelierung notwendige Menge an Calciumionen hängt vor allem ab von der Konzentration an löslicher Trockensubstanz, von der Zuckerart, dem Produkt-pH-Wert und den Puffersubstanzen. Die Abbildung 8 (Seite 24) zeigt, wie sich die Bruchfestigkeit eines Gels mit vermehrter Zugabe von Calcium bei unterschiedlicher Trockensubstanz verändert. Während bei einer Trockensubstanz von 60 % so gut wie keine Calciumionen zur festen Gelbildung notwendig sind, werden bei % Trockensubstanz deutliche Mengen an Calcium benötigt. Je geringer die Trockensubstanz im Gel, desto höher der Calciumbedarf für die Gelierung. Die Gelstärke wurde bei diesen Beispielen über die Bruchfestigkeit mit dem Herbstreith-Pektinometer bestimmt. Mit zunehmender Calciumdosierung werden die Gele bis zu einem ptimum fester, mehr und mehr elastisch und spröde. Ab einer gewissen, von der Trockensubstanz abhängigen Calciumdosierung sinkt die Gelfestigkeit rapide, es resultieren keine Gele mehr, sondern vorgelierte Produkte. 23 führen.

13 Einfluss der Pufferionen Bruchfestigkeit [HPE] %TS 50%TS 40%TS 30%TS 20%TS Die Art und Konzentration der in den Gelen vorhandenen Pufferionen, die überwiegend aus den Früchten stammen und von Fruchtart zu Fruchtart verschieden sein können, ist von erheblichem Einfluss auf den Calciumionenbedarf zur Erzielung ausreichend fester Gele. Eine Erhöhung der Konzentration an Puffersubstanzen, insbesondere, wenn diese Calcium stark binden können, wie z. B. die Salze der Citronensäure, führt ebenso wie Beeinflusst wird die für die Gelierung notwendige Calciumdosierung nicht nur, wie beschrieben, durch die Rezepturparameter, sondern auch durch die Herstellungstechnologie, insbesondere die Höhe der Abfülltemperatur. Je höher diese liegt, desto mehr Calciumionen können in das Gelnetz eingebaut werden, ohne dass es zur Vorgelierung kommt. Über die Höhe der Calciumdosierung kann nicht nur die Festigkeit eines Gels gesteuert die ph-wert-erhöhung dazu, dass die Calciumdosierung angehoben werden muss. werden, sondern auch seine rheologischen und sensorischen Eigenschaften Calcium-Konzentration [mg Ca 2+ /g Pektin] Pektinketten in Lösung Abb. 8: Saccharosegel mit steigendem Trockensubstanzgehalt (niederverestertes Pektin, VE 40 %, 0,1 m Citronensäure/Kaliumcitrat Pufferlösung, ph-wert im Gel 3,0 Ca 2+ Ketten- Einfluss der Zuckerart Die ph-wert-erhöhung führt zu einer Zunahme Assoziation Neben der Konzentration ist auch die Art der an geladenen Teilchen im Gel, die Pektinmole- 24 Zucker oder der Zuckeraustauschstoffe wichtig für die Gelierung. So ist der Calciumbedarf zur optimalen Gelierung bei Zuckeraustauschstoffen in der Regel viel größer als der Calciumbe- küle sind stärker dissoziiert. Die Calciumionen reagieren nun auch verstärkt mit den anderen geladenen Puffersubstanzen, dadurch nimmt der Anteil an Calciumionen, der mit dem Pek- Ca 2+ Gel 25 darf bei Saccharose. Auch Fructosegele benöti- tin reagiert, ab. gen mehr Calciumionen. Einfluss des Produkt-pH-Wertes Bei Erhöhung des ph-wertes im Gel steigt auch der Bedarf an Calciumionen im Gel zur Erzielung vergleichbarer Gelstärken. Eine Erhöhung der Konzentration an Calciumionen schafft mehr Verknüpfungspunkte zwischen den Pektinmolekülen und erhält die Gelstärke aufrecht. Ca 2+ Ca-Pektinat Ausflockung Abb. 9: Gelierung niederveresterter Pektine in Abhängigkeit von der Calciumionenkonzentration

14 Bruchfestigkeit I II III IV mg Ca 2+ /g Pektin Abb. 10: Bruchfestigkeit von Pektingelen in Abhängigkeit von der Konzentration an zugesetzten Calciumionen (Bereiche I-IV) Rheologie und Sensorik Bei vorgegebener Rezeptur (das bedeutet: Zuckerart und -konzentration, Pektinkonzentration, Fruchtart, -menge u. a. sind konstant) werden die Gele mit steigender Calciumkonzentration fester. Die Festigkeit lässt sich über die Bruchfestigkeit mit dem Herbstreith-Pektinometer beurteilen. Bereich I Im Abschnitt I ist die Calciumkonzentration sehr gering; in diesem Bereich sind die Fruchtzubereitungen hochviskos bis leicht geliert. Bereich II In diesem Bereich sind die Gele angeliert bis geliert. Die Gele sind zart und streichfähig. Sie können rheologisch über ihre Viskoelastizität charakterisiert werden: Bei den Gelen des Abschnitts II überwiegen die viskosen Einflüsse, man erhält streichfähige, stabile Gele mit hoher Regenerationsfähigkeit nach mechanischer Belastung und geringer Synäreseneigung. Auch in sensorischer Hinsicht beeinflussen die viskosen Anteile das Geschmacksempfinden. Die Gele zerfließen auf der Zunge, der fruchtig-süße Geschmack kommt intensiv zur Geltung. Die Reaktion der Pektine mit Calciumionen erhöht die Geliertemperatur und führt zum Aufbau einer Fließgrenze bei höherer Temperatur: Im Ruhezustand, wenn die Konfitüren in die Gebinde abgefüllt sind, nicht mehr gerührt oder gepumpt werden, aber noch heiß und flüssig sind, haben sie daher eine unendlich hohe Viskosität; sie verhalten sich wie Festkörper. Das hat den Vorteil, dass Fruchtstückchen nicht aufsteigen oder sich absetzen können, sie verharren wie eingeliert. Man spricht dann von gutem Fruchthaltevermögen. Gleichmäßig im Gel verteilte Fruchtstückchen sind ein Qualitätsmerkmal von Konfitüren. Die Fließgrenze ist nicht zu ersetzen durch eine hohe Viskosität. Eine hohe Viskosität verzögert zwar das Aufsteigen der Früchte, verhindert es aber nicht. Mit zunehmender Calciumkonzentration wird Pektingele haben viskoelastische Eigenschaf- 26 aber nicht nur die Bruchfestigkeit der Gele höher, es ändern sich auch rheologische und sensorische Eigenschaften wie Streichfähigkeit, Stabilität, Synäreseneigung, Regenerations- ten, d. h. sowohl elastische als auch viskose Eigenschaften. Die elastische Komponente ist verantwortlich 27 fähigkeit, Fließgrenze der Gele und Mund- für hohe Bruchfestigkeit, im Extremfall für gefühl. spröde Geltexturen, für geringe mechanische Stabilität, verbunden mit schlechter Streich- Diese Eigenschaften sollen im folgenden über fähigkeit und Neigung zur Synärese. Die die Abschnitte I-IV, in die die Kurve in Abb. 10 viskose Komponente verhindert Sprödigkeit, eingeteilt ist, beobachtet werden. Die Ab- bewirkt gute Streichfähigkeit und geringe schnitte charakterisieren Bereiche, in denen Synäreseneigung. unterschiedliche Calcium-Pektin-Verhältnisse vorliegen.

15 Bereich III Niederveresterte, amidierte Pektine Da die Bindungen aufgrund der Anwesenheit Überreaktion zwischen den Pektinmolekülen In Abschnitt III ist die Calciumkonzentration Gelierverhalten der Säureamidgruppen und somit durch die und den Calciumionen. Es werden feine Gel- sehr hoch, es existieren viele Calciumbrücken, Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen partikel gebildet, das Gelgefüge verliert seinen die die Pektinmoleküle einander dicht annä- Einfluss der Calciumionenkonzentration zusätzlich stabilisiert werden, sind niederver- elastischen Charakter, die Textur wird pastös, hern. Das Pektinnetz wird eng, ursprünglich Die zur Gelierung notwendige Calciumionen- esterte, amidierte Pektine in der Lage, über wodurch sich die Gelfestigkeit verringert. Bei gebundene Wassermoleküle werden leicht aus konzentration hängt auch bei den niederver- einen weiten Bereich gleichmäßig und relativ mechanischer Belastung tritt aus dem Gel dem Gelnetz herausgedrückt. esterten, amidierten Pektinen von verschie- unabhängig von der Calciumionenkonzen- Wasser aus, es kommt zur Synärese. Der Vor- denen Produktparametern wie zum Beispiel tration zu gelieren. gang der Vorgelierung ist reversibel. Werden Die Geltextur wird überwiegend elastisch, die dem löslichen Trockensubstanzgehalt, dem vorgelierte Gele nochmals über ihre Geliertem- viskosen Anteile werden unterdrückt. Dadurch Produkt-pH-Wert oder der Pufferionenkon- Wird die Calciumdosierung stark erhöht, peratur hinaus erhitzt und wieder abgekühlt, haben die Gele zwar eine sehr hohe Bruchfes- zentration ab. kommt es zur Vorgelierung, d. h. zu einer wird ein elastisches, festes Gel gebildet. tigkeit, sind aber instabil gegen mechanische Bearbeitung. Sind sie einmal bearbeitet wor- Bereits bei geringer Calciumionenkonzentra- den, z. B. gerührt oder gepumpt, regenerieren tion lagern sich die Pektinketten über Calcium- sie nicht mehr oder brauchen dazu lange Zeit. brücken zusammen. Die zur Gelierung not- Die Synäreseneigung nimmt dadurch zu. Die wendige Calciumionenkonzentration kann Fließgrenze bzw. das Fruchthaltevermögen nimmt weiterhin zu, die Geliertemperatur steigt ebenfalls an. dabei schon vom natürlichen Calciumgehalt stammen, der durch die Frucht oder durch das Trinkwasser über die Produktrezeptur Natürlicher Calciumgehalt der Früchte eingebracht wird. Bereich IV In diesem Abschnitt ist die Calciumkonzentra- Die Amidgruppen stabilisieren das Netzwerk tion zu hoch, bei der vorgegebenen Abfüll- über Wasserstoffbrückenbindungen, so dass 28 temperatur tritt Vorgelierung auf. Die Gelfestigkeit nimmt ab, die Konsistenz wird breiig, musig, es tritt Synärese auf, auch die Fließgrenze nimmt ab. Die Textur der Produkte ist nicht ansprechend. Dieser Bereich ist für Konfitüren, Gelees und Marmeladen unerwünscht. bereits bei niedriger Calciumionenkonzentration elastisch gelierte Gele gebildet werden können. Neben dem Veresterungsgrad bestimmt die Anzahl der Amidgruppen die Reaktivität und somit den Calciumbedarf zur Ausbildung eines Gelnetzwerkes und die resultierende Geliertemperatur. Gelfestigkeit Niederverestertes Amid Pektin Niederverestertes Classic Apfelpektin 29 Ein Erhöhen der Abfülltemperatur kann bis zu einem gewissen Grad die Vorgelierung ver- Durch eine Erhöhung der Konzentration an Calciumionen werden die Gele bis zu einem Ansteigende Calciumionenkonzentration hindern. Die Gele bleiben dann sehr fest, sind aber spröde mit hoher Synäreseneigung. ptimum fester und die Textur der Gele wird elastischer und spröder. Abb. 11: Gelierung niederveresterter, amidierter Pektine in Abhängigkeit von der Calciumionenkonzentration

16 b) Geliereigenschaften niederveresterter, Elastisch-spröde Textur Niederverestertes amidiertes Citruspektin Reaktivitätsstufen niederveresterter, amidierter Pektine: Geringe Reaktivität: Pektin Amid AF 005, Pektin Amid CF 005 amidierter Pektine mit unterschiedlicher Calciumreaktivität bei unterschiedlicher Abfülltemperatur Die Textur und die Festigkeit des Endproduktes können durch die gewählte Abfülltemperatur Niederverestertes amidiertes Apfelpektin Mittlere Reaktivität: Pektin Amid AF 010, Pektin Amid CF 010 stark beeinflusst werden. Abb. 14 (Seite 32) zeigt am Beispiel zweier Hohe Reaktivität: niederveresterter, amidierter Pektine mit Ansteigende Calciumionenkonzentration Pektin Amid AF 020, Pektin Amid CF 020 unterschiedlicher Calciumreaktivität, wie sich bei vergleichbaren Rezepturparametern die Abb. 12: Gelierung niederveresterter, amidierter Pektine in Abhängigkeit von der Calciumionenkonzentration Für spezielle Anwendungen stehen auch H&F- Festigkeit und Textur des Endproduktes verän- Pektine mit sehr hoher Reaktivität zur Verfü- dern, wenn das Produkt bei unterschiedlichen gung. Darüber hinaus bietet H&F maßgeschnei- Temperaturen abgefüllt wird. derte niederveresterte, amidierte Pektine an, die bereits mit bestimmten Pufferstoffen verse- Wird ein Produkt, z. B. eine Fruchtzubereitung Einfluss des Rohstoffes hen sind und auf ein ganz bestimmtes Gelier- (z. B. 45 % TS, ph-wert 3,3) mit einem calcium- Die Pektine zur Herstellung von niederver- Geliertemperatur und die Ausbildung einer be- verhalten standardisiert werden. reaktiven Pektin hergestellt und abgefüllt, er- esterten, amidierten Pektinen können sowohl stimmten Geltextur, werden maßgeblich durch hält man elastische Gele mit einer konstant aus Apfeltrestern als auch aus Citrusschalen die Calciumreaktivität bestimmt. a) Geliergeschwindigkeit/Geliertemperatur hohen Gelfestigkeit, so lange die Abfülltempe- gewonnen werden. niederveresterter, amidierter Pektine mit ratur über der Geliertemperatur dieser Frucht- Das Verhalten niederveresterter, amidierter unterschiedlicher Calciumreaktivität zubereitung liegt. Wenn die Abfülltemperatur Der verwendete Rohstoff hat auch einen Ein- Pektine in Abhängigkeit von der Calciumionen- gesenkt wird und schließlich unterhalb der fluss auf die Textur der gebildeten Gele. konzentration wird daher nicht nur durch die Je höher die Calciumreaktivität des niederver- Geliertemperatur liegt, kommt es zur Vorge- Niederveresterte, amidierte Apfelpektine bil- vorgegebenen Rezepturparameter wie zum esterten, amidierten Pektines ist, desto höher lierung, die bewirkt, dass ein Teil der maximal den bei vergleichbarem Veresterungs- und Beispiel löslicher Trockensubstanzgehalt, Pro- ist die Geliergeschwindigkeit/Geliertemperatur erreichbaren Gelfestigkeit verloren geht. 30 Amidierungsgrad elastisch-viskose Texturen, die gut streichfähig sind, ein hohes Mundgefühl ( body ) haben und geringe Synäreseneigung zeigen. Gele, die mit niederveresterten, dukt-ph-wert und Menge an vorhandenen/zugesetzten Pufferstoffen beeinflusst, sondern zusätzlich durch die jeweilige Calciumreaktivität des Pektins. Aufgrund dieser Eigenschaft in einer Gelzubereitung, die mit diesem Pektin hergestellt wird. Gleichzeitig wird die Geltextur der vorgelierten Fruchtzubereitung zunehmend viskoser, je tiefer die Abfülltemperatur gewählt wird. 31 amidierten Citruspektinen hergestellt werden, können niederveresterte, amidierte Pektine haben höhere Geliertemperaturen und liefern gezielt so ausgewählt werden, dass sie bei elastisch-spröde Produkte. Geliereigenschaften niederveresterter, den unterschiedlichsten Produktparametern gleichmäßig und relativ unabhängig von der Calciumionenkonzentration gelieren und im Zunahme Calciumreaktivität Zunahme Geliergeschwindigkeit/Geliertemperatur amidierter Pektine mit unterschiedlicher jeweiligen Endprodukt die gewünschte Textur Calciumreaktivität Die Geliereigenschaften niederveresterter, amidierter Pektine, d.h. die Geliergeschwindigkeit/ ausbilden. Pektin Amid AF 005 Pektin Amid CF 005 Pektin Amid AF 010 Pektin Amid CF 010 Pektin Amid AF 020 Pektin Amid CF 020 Abb. 13

17 Aufgrund der relativ hohen Geliertemperatur c) Geliereigenschaften niederveresterter, ami- Bei vergleichbarer Calciumionenkonzentration Bedingungen zur Vorgelierung kommt. Die der Fruchtzubereitung, die mit dem reaktiven dierter Pektine mit unterschiedlicher Calcium- nimmt die Gelstärke von ph 3,2 bis zu ph 3,6 Textur verliert dadurch an Elastizität und wird Pektin hergestellt ist, nimmt die Endgelfestig- reaktivität bei unterschiedlichen Produkt-pH- ab, das heißt die Gele werden mit Erhöhung zunehmend viskos. keit mit sinkender Abfülltemperatur relativ Werten des ph-wertes weicher, die viskosen Anteil schnell ab. Wird diese Fruchtzubereitung Der Produkt-pH-Wert hat einen großen Einfluss nehmen zu. Im Gegensatz dazu werden mit dem reaktiven schließlich bei niedriger Temperatur (z. B. 60 C) auf das Gelierverhalten niederveresterter, ami- Pektin bei einem ph-wert von ph 3,6 über abgefüllt, resultiert aufgrund der Vorgelierung dierter Pektine. Der Calciumbedarf steigt mit Zunahme des einen weiten Bereich elastische Gele ausge eine pastöse Textur mit erhöhter Synäresenei- ph-wertes im Endprodukt, d. h. um vergleich- bildet. Der Kurvenverlauf ist flach, d. h. die gung. Am Beispiel zweier Pektine mit unterschied- bar feste Gele zu erhalten, benötigen Gele mit Bruchfestigkeit dieser Gele ändert sich mit licher Reaktivität zeigt Abb. 15 die Bruchfestig- höherem ph-wert mehr Calciumionen als Gele zunehmender Calciumdosierung nur gering. Wenn die gleiche Fruchtzubereitung mit einem keit in Abhängigkeit von der Calciumdosierung mit tieferem ph-wert. Pektin mit geringerer Calciumreaktivität her- bei jeweils zwei verschiedenen Produkt-pH- Für den Anwender bedeutet ein flacher Kurven- gestellt wird, ist die Gelfestigkeit über einen Werten der Gelzubereitung. Die Bruchfestigkeiten der Gele, welche mit verlauf, dass der Arbeitsbereich unter diesen größeren Temperaturbereich konstant, da diese einem Pektin mit hoher Reaktivität hergestellt Bedingungen groß ist, da die Gele sehr tolerant Fruchtzubereitung eine niedrigere Geliertem- Die Bruchfestigkeit, die bei der Verwendung sind, nehmen zunächst ebenfalls mit steigen- gegenüber Schwankungen im Calciumgehalt peratur aufweist. Produkte, hergestellt mit des Pektins mit geringer Reaktivität in Abhän- der Calciumionenkonzentration zu. sind. Dadurch werden eine hohe Flexibilität Pektinen mit geringer Calciumreaktivität, kön- gigkeit von der Calciumdosierung erreicht und Produktionssicherheit gewährleistet. nen daher auch bei niedrigeren Temperaturen wird, nimmt bei beiden Produkt-pH-Werten Im Vergleich liegen die absoluten Messwerte verarbeitet und abgefüllt werden. Die Produkte mit steigender Calciumionenkonzentration zu. in diesem Bereich höher als beim Pektin mit Niederveresterte, amidierte Pektine mit hoher haben nur eine sehr geringe Synäreseneigung. geringer Reaktivität. Gleichzeitig ist die Textur Reaktivität wie z. B. Pektin Amid CF 020 oder der Gele, die mit dem reaktiveren Pektin her- Pektin Amid AF 020 sind aus diesem Grund gestellt sind, bei vergleichbarem ph-wert elas- besonders gut für die Anwendung bei höheren tischer. Produkt-pH-Werten geeignet, während bei Produkten mit tieferen ph-werten gerne Pektine Ab einer bestimmten Calciumionenkonzentra- mit einer geringen Reaktivität, zum Beispiel tion nimmt die Gelstärke der Gele mit einem Pektin Amid CF 005 oder Pektin Amid AF 005, Niederverestertes amidiertes Pektin mit hoher Reaktivität Niederverestertes amidiertes Pektin mit geringer Reaktivität Produkt-pH-Wert von ph 3,2 allerdings wieder ab, da die Geliertemperatur dieser Gelzubereitung so hoch ist, dass es unter den gegebenen verwendet werden. 32 Gelfestigkeit 33 Sinkende Abfülltemperatur Abb. 14: Textur von Gelen, hergestellt mit niederveresterten, amidierten Pektinen mit unterschiedlicher Calciumreaktivität in Abhängigkeit von der Abfülltemperatur

18 Bruchfestigkeit [HPE] Niederverestertes amidiertes Pektin mit hoher Ca-Reaktivität Niederverestertes amidiertes Pektin mit geringer Ca-Reaktivität Ansteigende Calciumkonzentration Um elastisch gelierte Gele auszubilden, benötigen die Gelzubereitungen, die mit den Pektinen mittlerer und geringer Reaktivität hergestellt werden, eine gewisse Menge an Calciumionen, während die Gele mit dem reaktiven Pektin schon bei einem geringen Zusatz an Calciumionen, der zum Beispiel aus den Früchten oder dem Trinkwasser stammen Gelierung eine gewisse Menge an Calciumionen, zeigt dann aber eine hohe Toleranz gegenüber Schwankungen im Calciumgehalt und somit eine gleichmäßige Gelierung über einen weiten Arbeitsbereich. Demzufolge sind niederveresterte, amidierte Pektine mit hoher Calciumreaktivität wie ph 3,2 ph 3,6 kann, elastisch gelieren. zum Beispiel Pektin Amid CF 020 oder Pektin Abb. 15: Bruchfestigkeit (Herbstreith-Pektinometer Mark IV) von Gelen (40 %TS, 1,0 % Pektin), hergestellt bei verschiedenen Produkt-pH-Werten mit niederveresterten, amidierten Pektinen mit unterschiedlicher Calciumreaktivität in Abhängigkeit von der Calciumionenkonzentration Im Gegensatz zu den Pektinen mit geringer und mittlerer Reaktivität ist der Kurvenverlauf bei dem Pektin mit hoher Reaktivität flach und Amid AF 020 hervorragend geeignet für den Einsatz in Produkten mit geringem Zuckergehalt, wie zuckerarmen Fruchtzubereitungen oder Feinkostprodukten. die Bruchfestigkeit der Gele ändert sich über d) Geliereigenschaften niederveresterter, ami- Gelierverhalten bei 20 % TS einen weiten Bereich nur gering. Pektine mit sehr hoher Reaktivität wie zum dierter Pektine mit unterschiedlicher Calcium- Mit steigender Calciumionenkonzentration Beispiel Pektin Amid CF 025 oder Pektin reaktivität bei unterschiedlichem Trockensubs- nimmt die Bruchfestigkeit, gemessen mit dem Das reaktive Pektin benötigt bei geringen Amid CB 025 eignen sich unter anderem für tanzgehalt Herbstreith-Pektinometer Mark IV, zu, die Trockensubstanzgehalten (0-20 % TS) zur Tortenguss, Sprühnappage oder Götterspeise. Ein wichtiger Parameter bei der Auswahl Textur der Gele wird fester und elastischer. niederveresterter, amidierter Pektine ist neben dem Produkt-pH-Wert auch der Gehalt an lös- Über den gesamten untersuchten Bereich lie- 20%TS licher Trockensubstanz. Bei einer Änderung des fert das hochreaktive Pektin bei vergleichbarer löslichen Trockensubstanzgehaltes zeigen die Calciumionenkonzentration festere Gele als niederveresterten, amidierten Pektine in die Pektine mit der mittleren bzw. geringen 34 Abhängigkeit von ihrer Calciumreaktivität unterschiedliche Geliereigenschaften. Je nach Produkt und dessen Gehalt an löslicher Trockensubstanz kann so durch die Auswahl der richtigen Pektintype das gewünschte Gelierverhalten erreicht werden. Am Beispiel von drei Pektinen mit unterschiedlicher Reaktivität zeigen die folgenden Abbildungen die Bruchfestigkeit in Abhängigkeit von der Calciumdosierung für Gelzubereitun- Reaktivität. Eine vergleichbare Bruchfestigkeit der Gele erfordert bei Pektinen mit mittlerer und geringer Reaktivität höhere Calciumdosierungen als bei Pektinen mit hoher Reaktivität. Bruchfestigkeit [HPE] Ansteigende Calciumionenkonzentration hohe Calciumreaktivität mittlere Calciumreaktivität geringe Calciumreaktivität 35 gen in verschiedenen Trockensubstanzbereichen (20 %, 40 %, 60 % TS). Abb. 16: Bruchfestigkeit von Gelen (20 %TS, 1,0 % Pektin, ph-wert 3,2), hergestellt mit niederveresterten, amidierten Pektinen mit unterschiedlicher Calciumreaktivität in Abhängigkeit von der Calciumionenkonzentration

19 40%TS Abb. 17: Bruchfestigkeit von Gelen (40 % TS, 1,0 % Pektin, ph-wert 3,2), hergestellt mit niederveresterten, amidierten Pektinen mit unterschiedlicher Calciumreaktivität in Abhängigkeit von der Calciumionenkonzentration Bruchfestigkeit [HPE] Niederveresteres amidiertes Pektin mit hoher Reaktivität Niederveresteres amidiertes Pektin mit mittlerer Reaktivität Niederveresteres amidiertes Pektin mit geringer Reaktivität Ansteigende Calciumionenkonzentration Gelierverhalten bei 60 % TS Bei einem löslichen Trockensubstanzgehalt von 60 % TS gelieren die Pektine mit hoher und mit mittlerer Calciumreaktivität bereits ohne den separaten Zusatz von Calciumionen. Bei der Zugabe von Calciumionen steigen die Bruchfestigkeitswerte zunächst an, die Geltextur wird fester und elastisch-spröder. Bei weiterer Erhöhung der Calciumionenkon- Calciumdosierung. Im Gegensatz zu den Pektinen mit hoher und mittlerer Reaktivität ist der Kurvenverlauf beim Pektin mit geringer Reaktivität flach und die Bruchfestigkeit der Gele ändert sich über einen weiten Bereich nur gering. Selbst bei hohen Calciumdosierungen kommt es nicht zur Vorgelierung. Niederveresterte, amidierte Pektine mit gerin- zentration kommt es schon relativ früh zur ger Calciumreaktivität wie zum Beispiel Pektin Gelierverhalten bei 40 % TS Vorgelierung und damit zu einer Abnahme in Amid CF 005 oder Pektin Amid AF 005 sind Wird der Gehalt an löslicher Trockensubstanz Da bei einem löslichen Trockensubstanzgehalt der Gelfestigkeit. Bei einem löslichen Trocken- daher sehr gut geeignet für den Einsatz in auf 40 % TS erhöht, so bilden niederveresterte, von 40 % TS die Pektine mit hoher Calcium- substanzgehalt von 60 % TS steigt die Gelier- Produkten mit hohem Zuckergehalt, wie zum amidierte Pektine mit mittlerer und höherer reaktivität und ganz besonders die Pektine mit temperatur dieser Pektine mit zunehmender Beispiel Konfitüren, Fruchtaufstriche und Calciumreaktivität bereits bei einer geringen mittlerer Calciumreaktivität eine gleichmäßige Calciumionenkonzentration so stark an, dass be- Fruchtzubereitungen für Joghurt. Konzentration an Calciumionen elastisch ge- Gelierung über einen weiten Bereich und so- reits während des Kochvorganges die Gelierung lierte Produkte. Die Bruchfestigkeit ist be- mit hohe Toleranz gegenüber Calciumionen eintritt und das Gel nicht mehr zerstörungsfrei Die hohe Geliertemperatur der niederverester- sonders bei den Gelen, die mit dem Pektin zeigen, sind mittelreaktive Pektine hervorra- abgefüllt werden kann. Aus der Vorgelierung ten, amidierten Pektine mit hoher Reaktivität mittlerer Reaktivität hergestellt werden, über gend geeignet für den Einsatz in Produkten in resultieren pastöse Gele mit sinkender Festigkeit wie zum Beispiel Pektin Amid CF 020 oder einen sehr weiten Bereich gleichmäßig hoch diesem Trockensubstanzbereich. und erhöhter Neigung zu Synärese. Pektin Amid AF 020 kann technologisch bei und relativ unabhängig von der Calciumionen- dieser Trockensubstanz zur Floatingverhinde- konzentration. Bei einer bestimmten, relativ So wird zum Beispiel im Gelierzuckerbereich Da die Geliertemperatur von Gelen mit stei- rung genutzt werden. Bereits während des hohen Calciumionenkonzentration nimmt bei (2:1) bei ca. 40 % Trockensubstanzgehalt mit gender Reaktivität der Pektine zunimmt, ist Kochvorgangs beginnt die Gelierung und wird den Gelen, hergestellt mit dem hochreaktiven den verschiedensten Früchten gearbeitet, die die Calciumionenkonzentration, bei der die durch die Säurezugabe noch verstärkt. Diese Pektin, die Gelstärke etwas ab, da hier die sich vor allem im Calciumgehalt und im Säure- Vorgelierung einsetzt, um so geringer, je höher Gelierung führt zu einer Viskositätszunahme, Geliertemperatur so hoch ist, dass das Gel gehalt unterscheiden. die Reaktivität des niederveresterten, amidier- wodurch die Früchte in der Zubereitung wäh- unter den gegebenen Bedingungen bereits ten Pektins ist. Das Pektin mit der geringen rend des Abfüllvorgangs nicht separieren. beginnt, vorzugelieren. Die Textur wird dann Zusätzlich variieren die Herstellungsbedingun- Reaktivität geliert bei einem Trockensubstanz- zunehmend viskos, wodurch die Bruchfestig- gen im häuslichen Bereich von Anwender zu gehalt von 60 % TS bereits ohne separate keitswerte sinken. Anwender. Trotzdem werden gleichmäßig ge- 36 Das Pektin mit geringer Calciumreaktivität benötigt hingegen eine gewisse Menge an Calciumionen, um elastische Gele auszubilden. Die Bruchfestigkeitswerte steigen dann mit zunehmender Calciumionenkonzentration an und die Gele werden fester. Bei vergleichbarer Gelfestigkeit bildet das Pektin mit einer hohen Calciumreaktivität elastisch-spröde Geltexturen aus, während die Gele mit dem Pektin geringer Reaktivität elastisch-viskos und geschmeidig gelieren. lierte Produkte mit ausreichender Festigkeit erwartet. Niederveresterte, amidierte Pektine mittlerer Reaktivität sind ein Garant für das Gelingen dieser Zubereitungen. Niederveresterte, amidierte Pektine mit mittlerer Calciumreaktivität wie zum Beispiel Pektin Amid CF 010 oder Pektin Amid AF 010 werden weiterhin zum Beispiel in kalorienreduzierten Fruchtzubereitungen, Fruchtzubereitungen für Joghurt oder zur Frucht-Sahne-Stabilisierung eingesetzt. Bruchfestigkeit [HPE] 60%TS Niederveresteres amidiertes Pektin mit hoher Reaktivität Niederveresteres amidiertes Pektin mit mittlerer Reaktivität Niederveresteres amidiertes Pektin mit geringer Reaktivität Ansteigende Calciumionenkonzentration Abb. 18: Bruchfestigkeit von Gelen (60 %TS, 1,0 % Pektin, ph-wert 3,2), hergestellt mit niederveresterten, amidierten Pektinen mit unterschiedlicher Calciumreaktivität in Abhängigkeit von der Calciumionenkonzentration 37

20 SYNÄRESEVERHALTEN Pektine bilden viskoelastische Gele aus, d. h. Gele mit sowohl elastischen als auch viskosen Anteilen. Je höher der elastische und je gerin- da die Carboxylgruppen herstellungsbedingt statistisch über das ganze Molekül verteilt sind. Enzyme, die blockweise entestern, sind ger der viskose Anteil der Gele ist, desto anfäl- im Rohstoff Apfeltrester, im Gegensatz zu an- liger sind die Geltexturen gegenüber mechani- deren Rohstoffen, z. B. Citrusschalen, nicht Die Synärese ist normalerweise bei Konfitü- Hochveresterte Pektine (HV-Pektine) scher Bearbeitung und desto mehr neigen sie aktiv. ren und anderen Fruchtzubereitungen eine zur Synärese. unerwünschte Erscheinung, die von vielen Fak- Gelierte Produkte mit HV-Pektinen haben in Die häufigsten Ursachen für Synärese sind un- toren abhängig ist. Im folgenden werden sie der Regel Trockensubstanzgehalte von minde- Das Verhältnis von elastischen und viskosen geeignete Herstellungsbedingungen, die unter etwas ausführlicher besprochen. stens 60 %. Bei diesen hohen Trockensubstanz- Anteilen wird durch den Veresterungsgrad der dem Begriff Vorgelierung zusammengefasst en zeigen unter optimalen Bedingungen her- Pektine und ihre Reaktivität gegenüber mehr- werden können. Das Pektin soll das freie Wasser im Produkt im- gestellte Produkte so lange keine Synärese, wertigen Ionen bestimmt. mobilisieren. Wird während der Gel-Herstellung wie das Gel unzerstört bleibt. und der weiteren Behandlung der Gele der Sehr hoch veresterte Pektine bilden sehr elasti- Vorgelierung tritt immer dann auf, wenn eine gewünschte Wasserbindungseffekt nicht voll- Eine geringere Synäresemenge kann während sche Gele mit hohen Geliertemperaturen aus. zu niedrige Abfülltemperatur für die Gele ständig erreicht, zeigt das Gel die Tendenz, des normalen Verbrauchs der gelierten Produkte Mittelveresterte Pektine bilden elastische Gele gewählt wird. Die Gründe können sein (bei sich zusammenzuziehen und Flüssigkeit ab- auftreten (z.b. im Haushalt), besonders aber, mit höheren viskosen Anteilen und niedrigeren geeigneter Pektindosierung): zusondern; dies wird als Synärese bezeichnet. wenn das Gel gerührt oder gepumpt wird. Geliertemperaturen aus. Aufgrund des erhöh- (Die Pektinketten nähern sich einander zu sehr ten viskosen Anteils sind mittelveresterte Pek- zu hohe Zuckerkonzentration und drücken das ursprünglich gebundene Was- HV-Pektin-Gele können ihre Geltextur nach tine weniger empfindlich gegenüber mechani- zu hohe Säuredosierung (bewirkt zu ser aus dem Gelnetz.) mechanischer Zerstörung nicht mehr regene- scher Belastung, haben geringere Neigung zur niedrigen ph-wert im Produkt) rieren. Sind die Gele erst einmal in ihrer Textur Synärese und ergeben streichfähigere Gele. eine ungeeignete Pektintype, z. B. ein zu Entsprechend ihren unterschiedlichen Gelier- beschädigt, tritt Synärese auf und verstärkt schnell gelierendes Pektin mechanismen muss das Auftreten von Synäre- sich während einer längeren Lagerzeit. Ein weiterer Grund für eine hohe Gelelastizität se bei hoch- und niederveresterten Pektinen ist eine Ionenempfindlichkeit, die auch bei Hier hilft es, Zucker- und Säurekonzentration getrennt betrachtet werden. hochveresterten Pektinen in Abhängigkeit von zu korrigieren sowie Abfülltemperatur und 38 Rohstoff und Herstellungsart auftritt. Die Ionenempfindlichkeit wird wahrscheinlich auch durch die Art der Verteilung der freien Carboxylgruppen im Pektinmolekül beeinflusst. Das Pektintype aufeinander abzustimmen. Ein weiterer Grund für Synärese kann in ungenügendem Zuckeraustausch zwischen Frucht 39 blockweise Auftreten freier Carboxylgruppen und flüssigem Medium liegen, evtl. bedingt (bedingt durch entsprechende Enzymaktivitä- durch zu kurze Kochzeiten bei Früchten mit ten im Rohstoff) bewirkt eine hohe Ionenemp- harter Schale oder festem Fruchtfleisch. findlichkeit. Dadurch werden die Gele hochelastisch bis spröde und neigen verstärkt zur Zur Absonderung von Flüssigkeit kommt es Synärese. auch dann, wenn die Pektindosierung zu gering gewählt oder das Pektin nicht vollständig Hochveresterte Classic Apfel Pektine sind ver- gelöst wird. Das vorhandene Wasser kann gleichsweise unempfindlich gegenüber Ionen, dann nicht ausreichend immobilisiert werden.