Veränderungen von Fetten und Ölen bei der Lagerung und küchentechnischen Verwendung

Transkript

1 Veränderungen von Fetten und Ölen bei der Lagerung und küchentechnischen Verwendung Dr. Christian Gertz Chemisches Untersuchungsamt Hagen

2 Fettverderb Wasser Enzyme Wärme ÖL Sauerstoff

3 Sensorische Veränderungen Stechender Geruch Ranziger -> kratzender Geschmack Rauchen/Qualmen/Schäumen Dunkelwerden des Fettes Ablagerungen an den Wänden

4 Chemische Veränderungen beim Fettverderb Oxidation: Peroxide Aldehyde Freie (kurzkettige Fettsäuren (< C9) Polymerisation: Di-und polymere Triglyceride Hydrolyse: Freie Fettsäuren Mono und Diglyceride

5 Physikalische Veränderungen während des Fettverderbs Viskosität Dichte Oberflächenspannung Dielektrizität Leitfähigkeit Farbe

6 Hydrolyse Glycerin Fettsäure Glycerin Fettsäure Monoglyceride Fettsäure Diglyceride

7 Oxidation von Fetten und Ölen Autoxidation Photooxidation Enzymatische Oxidation

8 Autoxidation Start: L-H Wärme (max. 130 C) L* Radikal UV-Licht Ionen der Übergangsmetalle (Cu,Fe) Peroxide Nicht: L-H O2 L* + OOH* (+64 kcal/mol) Propagation: L* + O2 LOO* LOO* + LH LOOH + L* Termination: LOO* + Terminator Oxidationsprodukt

9 Photooxidation Sens (z.b. Chlorophyll) -> Sens* Sens* + O 2 -> Sens + O* 2 (Singulet-Form) O*2 + LH -> LOOH Relative Reaktionsgeschwindigkeiten: Ölsäure Linolsäure Linolensäure Autoxidation 1 27 Photooxidation

10 Sekundäre Oxidationsprodukte der Hydroperoxide Epoxide, Peroxide Gesättigte u.- ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Pentan) Alkohole, Aldehyde, Ketone Fettsäuren Reaktionen mit Proteinen oder Enzymen

11 Lagerung von Fetten und Ölen Aromaveränderung Reduzierte Hitzestabilität Ursache: Autoxidation MUFAs Metallspuren (Cu, Fe) Temperatur Licht Verpackung, licht- und sauerstoffdurchlässig

12 Kunststoff PVC Relative Durchlässigkeit von PET (Polyethylen- Terephthalat) PE (hohe Dichte) PE (niedrige Dichte) Polystytrol Verpackungsmaterialien (Quelle: G. Ohleyer (1986) Wasserdampf 1 1,2 0,1 0,3 3,6 Sauerstoff 1 0, PP (Polyproylen 0,2 16

13 Frittieren Grillen, Rost Gar-Methoden Grillen, Drehspieß Backen Schmoren Braten Kochen, Dünsten Temperatur des Mediums für die Wärmeübertragung ( C)

14 Warum werden Lebensmittel erhitzt? Verdaulichkeit (Denaturierung) Entgiftung (Lectine, Proteinaseinhibitoren) Haltbarkeit (Lagerung) Geruch/Geschmack Konsistenz (Knusprigkeit) Aussehen

15 Massen- und Wärmetransfer beim Erhitzen von Lebensmitteln Heizmedium Lebensmittel Wärmetransfer Massentransfer

16 Bildung problematischer Verbindungen beim Erhitzen Im Lebensmitteln: >120 C Maillardprodukte C Acrylamid C heterocyclische aromatische Amine (Sauerstoff) >180 C 4-Hydroxy - Nonenal Im Frittieröl/fett: <140 C Oxidierte Linolsäure, Sterinoxide >220 C Acrolein >240 C Transfettsäuren >240 C PAKs

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18 Start:Protonierung und Bildung konjugierter Fettsäuren R1- CH = CH-CH = CH- R2 (1) +H + R1 C + H- CH 2 CH = CH - R2 R1 CH 2 - CH = CH - C + H - R2 (2) R1 - CH2 - C + H- CH = CH - R2 Produkt 1 + Produkt 2 Dimere cyclische Verbindung Start: Autoxidation und Bildung konjugierter Fettsäuren R1- CH = CH-CH = CH- R2 -H* R1 C*H- CH 2 CH = CH - R2 R1 CH 2 - CH = CH C*H -R2 Produkte der Oxidation: Aldehyde, Ketone, Säuren, Kohlenwasserstoffe

19 Zunahme der POZ beim Anheizen des Fettes in der Friteuse POZ (mmol) Minuten 20 C 60 C 80 C 100 c 120 C

20 Peroxidzahl (PV) und Polymere Triglyceride (PTG) bei 105 und 140 C in der Friteuse 30 PV 105 C PV [meq Oxygen/kg] ; PTG[%] PV 140 C 5 0 PTG 140 C PTG 105 C Fryer Heating Time [h]

21 Polymerisation H + Fettsäure Glycerin Fettsäure Fettsäure

22 Stoffliche Veränderungen beim Frittieren/Braten Oxidation: Peroxide Aldehyde Freie Fettsäuren (C6/C7) Polymerisation: Di- u. polymere TG Sensorik Rauchen/Qualmen /Schäumen Bräunungsprodukte Oberflächenspannung Dielektrizität Leitfähigkeit Ablagerungen Viskosität Dichte

23 Auffrischen/Filtrieren-108 h Frittieren mit täglicher Frischfettzugabe (25 %= 2,5 kg) und Filtrieren - Pommes Frittes 18,00 16,00 14,00 TPM 12,00 10,00 % 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 PTG FOS Frittierzeit (h)

24 Berliner Krapfen.

25 Veränderung der Peroxidzahl(PV) bzw. Andisidinzahl (pav) im Frittieröl beim häufigen An- und Abschalten (Industriefritteuse) Kühlen Aufheizen Kühlen Aufheizen Kühlen Aufheizen PV bzw. pav pav PV Frittierdauer (h)

26 Bildung polarer Anteile bei verschiedenen Garmethoden 25 Pan frying 10% Polare Anteile, % % % minutes Deep-fat frying hours Continuous deep-fat frying hours

27 Alterations in unused virgin olive oil after used in repeated frying of potatoes 9 (Source.:A.Romero,et. Al Fat Sci Technol 97(1995) Total polar materials Oxidized triglycerides Diglycerides Dimerised triglycerides 1 FFA Polymeric Triglycerides 0 Monoglycerides Number of fryings (180 C, 8 min/batch) Total polar materials Polymer Triglycerides Dimer Triglycerides Oxidized Triglycerides Diglycerides Monoglycerides Free Fatty Acids

28 Autoxidation/Photooxidation/ Oxidation Luft C Fett = C O O2 Wärme/ Licht

29 Warum keine Hydrolyse beim Frittieren? Keine signifikante Bildung von Hydrolyseprodukten (Glycerin, Monoglyceride, Diglyceride, langkettigen Fettsäuren) Fettsäure Siedepunkt FFA Gehalt nicht linear zunehmend mit Buttersäure (C4:0) 165 C Fettverderb Valeriansäure (C5:0) 186 C FFA Gehalt Zunahme Capronsäure abhängig (C6:0) vom Fett 203 C Längere Haltbarkeit von Heptansäure Frittierfetten (C7:0) nach 223 C dem Frittieren mit Lebensmitteln Caprylsäure (C8:0) 240 C Nonansäure (C9:0) 253 C Caprinsäure (C10:0) 270 C Stearinsäure (C18:0) 383 C

30 Zusammenfassung Autoxidation und Protonen katalysierte Polymerisation sind die Hauptreaktionen beim Frittieren Radikale dominieren den Fettverderb unter 130 C. Nichtradikalisch gesteuerte Polymerisationsreaktionen bei Temperaturen über 130 C. Hydrolytische Reaktionen sind weniger bedeutend bzw. finden nicht statt (Ausnahme: Kokosfett). Qualität der Öle beeinflussen die Backeigenschaften und Hitzestabilität Unter normalen Frittierbedingungen bilden sich keine PAKs, Transfettsäuren oder Acrolein