Lebensmitteltechnologisches Seminar SS 2004 Veränderung von Apfelsaft bei der Lagerung Lukas Mößlein 15.07.2004
Inhaltsübersicht 1. Einleitung/Allgemeines 2. Lagerung: Gründe und Methoden 3. Veränderungen: durch Mikroorganismen Trübungen Farbveränderungen 4. Fazit
Einleitung Ursprung des Apfels in Asien, erste Kultursorten von den Römern in Europa um 300 v.chr. eingeführt Im Mittelalter Verbreitung durch die Kirche Heute wichtigstes in Deutschland angebautes Marktobst mit rund 50% Umsatzanteil Die Deutschen sind führend im Konsum von Fruchtsaft und Nektaren mit rund 42 Liter pro Kopf und Jahr Rund 30% davon entfallen auf Apfelsaft Hohe wirtschaftliche Bedeutung
Warum Lagerung? Begrenzte Verfügbarkeit von Rohware: o Wirtschaftsäpfel nur zur Ernte (August bis Oktober) o Tafeläpfel, die zur Verarbeitung aussortiert werden oder nicht verkauft werden können (zur Ernte und Frühjahr) Ausgleich von Preisschwankungen auf dem Markt Einlagerung des produzierten Safts als Halbfabrikat Halbfabrikate sind klare oder trübe Fruchtmuttersäfte, Halbkonzentrate (40-55 Brix) oder Vollkonzentrate (60-74 Brix) sowie Aromakonzentrate Fertigstellung und Abfüllung aus Halbfabrikaten das ganze Jahr über
Formen der Lagerung Es gilt zu unterscheiden zwischen Industrie, Handel und Verbraucher Bei Handel und Verbraucher Lagerung des Safts abgefüllt in Verkaufsverpackung Lagerung in der Industrie v.a. als Halbfabrikat um Tankvolumen zu sparen, sowie in geringen Mengen auch verkaufsfertig Erfolgt v.a. in Edelstahltanks; früher und heute noch in Kleinbetrieben Verwendung von Tanks aus GFK (GlasFaserverstärkter Kunststoff) oder emaillierten Metalltanks Tankvolumen abhängig von Betriebsgröße und Verarbeitungsleistung; mittlerweile bis zu 600.000 L realisierbar
Verfahren der Einlagerung Früher: Böhi-Verfahren bzw. Böhi-Seitz-Verfahren Heißeinlagerung Heute: KZE-Technologie - Reinigung und Sterilisierung der KZE-Anlage und Tanks - Pasteurisieren der Säfte und Konzentrate - Einlagern ohne Rekontamination
KZE-Technologie KZE-Tanks müssen vor dem Befüllen mittels Dampf sterilisiert und durch Sterilluft bei leichtem Überdruck abgekühlt werden; können steril mehrere Tage bis zum Befüllen warten Die KZE-Anlage bestehend aus Vorwärmer, Erhitzer, Heißhalter und Kühler, sowie die Saftzuleitung zum Tank müssen unmittelbar vor dem Betrieb mit Produkt sterilisiert werden
Veränderungen Unter Veränderungen versteht man eine Wandlung produktspezifischer Eigenschaften, die die Qualität des Produkts ausmachen Die produktspezifischen Eigenschaften von Fruchtsaft, die der Konsument erwartet sind: 1. Genußwert beschrieben durch Fruchtigkeit, Aroma und Frische 2. Gesundheitswert beschrieben durch den Erhalt aller ursprünglichen Inhaltsstoffe 3. Natürlichkeit und Unverfälschtheit beschrieben durch Frische, Farbe, Geruch und Geschmack
Arten der Veränderung Veränderungen durch: Mikrobielle Infektionen Oxidative Reaktionen Enzymatische Reaktionen Nicht-Enzymatische Reaktionen Häufig miteinander gekoppelt!
Mikrobiell bedingte Veränderungen Bakteriell bedingte Bildung von Essigsäure, Milchsäure und Diacetyl durch v.a. Acetobacter und Leuconostoc Ausklaren naturtrüber Säfte und Konzentrate durch Pektin abbauende Schimmelpilzenzyme Ausbildung eines Schimmel- oder Mufftons bzw. Bildung bitterer Geschmacksstoffe durch Schimmelwachstum Verderb von Säften durch Hefegärung, d.h. Bildung von CO 2 und EtOH sowie weiterer Stoffwechselprodukte
Trübungen Immer wieder Bildung von Nachtrübungen bei klaren Säften trotz aller Anstrengungen dies durch die verschiedenen Schönungsmethoden zu verhindern Für die Bildung von Trub sind sowohl enzymatische wie nichtenzymatische Reaktionen und oxidative Vorgänge unter Beteiligung einer Reihe von Stoffen verantwortlich: - Stärke - Polyphenole - Proteine - Zellwandbestandteile
Mechanismen der Trubbildung Retrogradation gelöster Stärke nach Erhitzungsprozeßen führt zu Opaleszenz Ausfall von Stärke-Polyphenol-Komplexen als Trub unter Einfluß polyvalenter Kationen bei der Retrogradation Negative Ladung von Pektin und anderen Zellwandbestandteilen, durch enzymatische Entesterungen bei der Maischeenzymierung Zusammenlagern negativ geladener Pektinketten mit positiv geladenen Proteinmolekülen zu Trubpartikeln Proteintrübungen resultieren häufig aus Fehlern bei der Schönung von Saft mit Gelatine
Mechanismen der Trubbildung Unter Anwesenheit von O 2 Oxidation von Polyphenolen zu o- Chinonen, v.a. Catechine u. Proanthocyanidine bei Apfelsaft o-chinone reagieren mit weiteren Polyphenolen und Chinonen in Polymerisations- und Kondensationsreaktionen zu Makromolekülen Makromoleküle können als reine Gerbstofftrübung ausfallen oder als Gerbstoff-Eiweißtrübungen Trübungen sind bei Bildung durch Wasserstoffbrückenbindungen thermoreversibel, bei kovalenten Bindungen irreversibel
Ausklaren naturtrüber Säfte Ziel bei der Herstellung von naturtrüben Säften ist eine Stabilisierung des vorhandenen Trubs, um ein Ausklaren während der Lagerung zu verhindern Abhängigkeit von Ausklaren und Sedimentation des Trubs vom Stokes schen Gesetz, also Partikeldichte, Partikeldurchmesser und -form sowie Viskosität des Serums Aggregation der Trubpartikel bei der Lagerung wodurch größere Partikel entstehen, die leichter sedimentieren Mikrobiell bedingtes Ausklaren durch pektolytische Enzyme, die die Viskosität erniedrigen, ist ebenfalls möglich
Farbveränderungen Zwei grundlegende Mechanismen: enzymatische und nicht-enzymatische Bräunung Initiierung der enzymatischen Bräunung durch PPO, wobei Sauerstoff als Substrat vorhanden sein muss Nach Bildung von o-chinonen und weiteren Vorläufersubstanzen aus Polyphenolen durch PPO erfolgt die weitere Reaktion zu Bräunungspigmenten nicht-enzymatisch Sowohl biogene Carbonylverbindungen wie Pyruvat und Acetaldehyd aus fauler Rohware als auch die oxidierten Polyphenole werden bei ausreichenden Temperaturen schnell und mit hoher Ausbeute zu Maillard-Produkten umgesetzt Gilt sowohl für klare wie naturtrübe Apfelsäfte und Konzentrate
Weitere Veränderungen Geschmacks- und Aromaveränderungen in Folge der nichtenzymatischen Bräunung äußern sich in Kochgeschmack und - aroma bei einem gleichzeitigem Verlust an typischen Apfelgeruch und -geschmack Vitamin C Verlust durch Reduktion der o-chinone zu Diphenolen, sowie vorhandenen Sauerstoff und Erhitzungsschritte Verringerung der antioxidativen Kapazität während der Lagerung vor allem bei naturtrüben Säften
Fazit Die Qualität des Safts und daraus gewonnener Produkte wird vor allem durch die Rohware und die Herstellungsverfahren beeinflusst Während der Lagerung ablaufende Veränderungen sind meist eine Folge der vorhergehenden Produktionsschritte (v.a. Erhitzungsvorgänge) Um diese Veränderungen so weit wie möglich zu minimieren gilt folgendes: - So kühl wie möglich lagern - Sauerstoff vom Produkt fern halten - Lange Lagerzeiten vermeiden
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!