Thesis (doctral)--Justus-Liebig-Universität Giessen, 1993. / Includes bibliographical references (p. 224-244).

Würzburg, Universiẗat, Diss., 2007.

Zugl.: Kaiserslautern, Techn. Univ., Diss., 2007

Ziel dieser Arbeit war es, technologiebedingte Veränderungen im Profil flüchtiger Inhaltsstoffe während der Fruchtsaftverarbeitung aufzuzeigen. Gleichzeitig sollte eine Bewertung von artfremden ‚carry over’-Aromastoffen erfolgen und deren Einfluss auf das Aromaprofil eines Fruchtsaftes beurteilt werden. Hierzu wurden aus unterschiedlichen Phasen der Fruchtsaftherstellung authentische Proben (Direktsäfte, Recovery-Aromen, Saftkonzentrate) von der Schutzgemeinschaft der Fruchtsaftindustrie (SGF) zur Verfügung gestellt. Ergänzt wurde diese Palette durch industrielle Halb- und Fertigwaren, um Abweichungen vom geforderten authentischen Profil zu definieren. Es kamen dabei für die Fruchtsaftverarbeitung wesentliche Fruchtarten (Apfel, Orange, Ananas, Pfirsich und Passionsfrucht) zur Anwendung. Die Bestimmung der Aromaprofile erfolgte anhand validierter qualitativer und quantitativer Aromastoffanalytik. Nach Abtrennung und Anreicherung der Aromastoffe mittels Simultaner Destillation-Extraktion (SDE) wurden die Extrakte per Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS) analysiert. Durch den Einsatz sensorischer Untersuchungen wurden Schwellenwerte von ausgewählten ‚carry over’-Aromastoffen und ‚off-flavour’-Komponenten in fünf verschiedenen Matrices ermittelt. Zusammenfassend lässt sich an Einzelergebnissen festhalten: Das bei Ananasfrüchten erhaltene Aromaprofil entsprach weitgehend Literaturangaben. Während bei den geprüften Recovery-Aromen partiell gute Übereinstimmung mit dem Aromaprofil der Frucht gefunden wurde, war bei den Handelssäften aus Konzentrat meist nur die jeweils bei den entsprechenden Saftkonzentraten ermittelte, praktisch nur von Furaneol determinierte Aromastoffzusammensetzung zu finden. Die geprüften Direktsäfte – sieht man von ihren vergleichsweise hohen Acetoinanteilen ab - zeigten fruchtähnliche Aromaprofile. 2-Ethylhexansäure (2-EHA) wurde als technologiebedingte Kontaminante in Fruchtsäften und Babynahrung festgestellt. In 80% bzw. 73% der geprüften Babynahrung- und Fruchtsaftproben – darunter auch Bio-Produkte - wurde die Substanz nachgewiesen. Die im Tierversuch als teratogen eingestufte Verbindung migriert aus den Deckel-Dichtungen der Glasverpackungen in das Lebensmittel. Orangensaft-Fertigprodukte wiesen im Vergleich zu authentischen ‚single strength’-Proben einen niedrigeren Gehalt an Aromastoffen auf. Empfindliche Aromastoffe wie Ethyl-2-methylbutanoat und Z-3-Hexenal sind in den analysierten Handelsproben nicht mehr detektiert worden. Die Verbindungen Ethylbutanoat, Hexanal und Z-3-Hexenal wurden nur im Essenzöl von Orangen nachgewiesen, nicht aber in Schalenölproben. Eine eindeutige Unterscheidung von (wertvollem) Orangen-Essenzöl und (geringwertigerem) Orangen-Schalenöl ist derzeit ausschließlich anhand von HRGC-MS ermittelter Aromaprofile nicht möglich. Um 13C-markierte Standards zur Stabilisotopenverdünnungsanalyse (SIVA) zu erhalten, wurden entsprechende Synthesen für die wichtigen Komponenten des Orangenaromas, Limonen und a–Terpineol, durchgeführt. Mittels SIVA ist es möglich, diese Verbindungen in Orangensäften, aber auch in Kosmetika exakt zu quantifizieren. Als Hauptkomponenten des Aromaprofils von Apfelsäften und Recovery-Aromen sind die Verbindungen 1-Butanol, 1-Hexanol, E-2-Hexenal, E-2-Hexenol und Butylacetat bestätigt worden. Das produzierte Saftkonzentrat enthält neben Erhitzungsprodukten wie Furfural keine charakteristischen Apfelaromastoffe mehr. Das ubiquitäre Auftreten in allen industriell frisch gepressten Apfelsäften von 3-Methyl-1-butanol und dessen Acetat, beides bekannte Indikatoren für Gärprozesse, scheint technologisch schwer vermeidbar zu sein. Die große Spanne von 0,01 mg/l bis 2,1 mg/l 3-Methyl-1-butanol in Apfelsaft macht aber deutlich, dass sich der Gehalt an fermentativ gebildeten Komponenten während der Fruchtsaftverarbeitung durchaus gering halten kann. Eine legislative Regulierung zum Vorkommen dieser Stoffe in Apfelsaft ist erforderlich. Bei der destillativen Recovery-Aroma-Gewinnung aus Apfelsäften zeigte sich die Tendenz einer leichten Abreicherung der d2HV-SMOW–Werte von Saft zu korrespondierendem Destillat. Anhand von Korrelationen der ermittelten 13C/12C- und 2H/1H-Daten von 1-Hexanol, E-2-Hexenal und E-2-Hexenol wird deutlich, dass eine Authentizitätsbewertung aber von diesem marginalen Effekt nicht berührt wird. Die Spuren an Fremdaromen zeigen, dass es unter der technologisch üblichen Produktions- und Reinigungspraxis zu Kontaminationen von artfremden Aromastoffen im Verlauf der Fruchtsaftherstellung kommen kann. Die Kombination aus ermittelten Schwellenwerten von ‚carry-over’-Aromastoffen und deren tatsächliches Auftreten in Fruchtsäften zeigte, dass keine sensorische Beeinträchtigung der Produkte vorliegt. Ein höheres Potential, Produkte negativ zu beeinflussen, bergen die in Orangensäften in relevanten Gehalten nachgewiesenen ‚off-flavour’-Komponenten a–Terpineol und Carvon. / The aim of this study was to elucidate technologically caused changes in the profile of volatile components during fruit juice processing. In addition, the occurrence of ’carry-over’ aroma compounds foreign to the species and their influence on the aroma profile should be evaluated. For this, authentic samples from different stages of the fruit juice processing, i.e. ’single strength’-juices, recovery aromas, and fruit juice concentrates, were provided by the Schutzgemeinschaft der Fruchtsaftindustrie (SGF). Included were also industrial semi-finished products and fruit juices purchased in supermarkets, to define variations from the authentic profile. The most important species used for fruit juice processing (apple, orange, pineapple, peach, and passion fruit) were considered. The determination of aroma profiles was carried out by a validated qualitative and quantitative aroma analysis. Aroma compounds were separated and enriched by simultaneous distillation-extraction (SDE) and subsequently analysed by high resolution gas chromatography-mass spectrometry (HRGC-MS). Using sensory tests the thresholds of selected ’carry-over’-compounds and off-flavour-components in five different matrices were determined. Summarizing, the following informations were acquired: The obtained aroma profile of pineapple fruits corresponded to a large extent with that described in the literature. Whereas the recovery aromas accorded, in part, with the profile of the fresh fruit, the pineapple juices made from concentrate showed an aroma profile that was similar to the aroma composition of juice concentrates. These were essentially dominated by furaneol. The commercial ’single strength’-juices under study exhibited, apart from high amounts of acetoin, fruit-like aroma profiles. 2-Ethylhexanoic acid (2-EHA) was found as technological contaminant in fruit juices and baby foods. In 80% of the baby food and 73% of the fruit juice samples under study – among them products labelled ’organic’ – this substance was identified. Being known as teratogenic and potent carcinogeric compound for rodents, 2-EHA migrates from the plastic askets inside the metal lids into the food. Commercial orange juices contained lower amounts of aroma compounds compared to authentic ’single strength’-juices. Sensitive volatile components like ethyl 2-methylbutanoate and Z-3-hexenal were not detected in the commercial orange juices under study. The substances ethyl butanoate, hexanal and Z-3-hexenal were determined only in orange essence oil but not in any orange peel oil. An unambiguous differentiation between the high priced orange essence oil and the less valuable orange peel oil is not possible on the basis of HRGC-MS data to date. In order to obtain 13C-labeled standards for the stable isotope dilution assay, syntheses for important orange flavour compounds, i.e. limonene and a–terpineol were carried out. By means of these standards it was possible to quantify these substances in orange juices and cosmetics (limonene is one of the aroma compounds classified as allergenic and has to be declared on cosmetics containing a defined amount). The components 1-butanol, 1-hexanol, E-2-hexenal, E-2-hexenol, and butyl acetate were verified as main constituents of the aroma profile of apple juices and recovery aromas. Besides heating products such as furfural, the profile of the juice concentrates contained no characteristic apple aroma compounds. The ubiquitous occurrence of 3-methyl 1-butanol and its acetate, both known indicators for fermentation processes, seems to be technologically hard to avoid in industrial ’single strength’-juices. The wide range from 0.01 to 2.1 mg/l shows that the yield of 3-methyl 1-butanol can be minimized during fruit juice processing. Legislative regulations to determine limits of the presence of 3-methyl 1-butanol and its acetate in apple juice are necessary. Using distillative recovery of apple juice aroma the slight trend of a depletion of d2HV-SMOW values was observed from apple juice to the corresponding recovery aroma. The correlation of 13C/12C- and 2H/1H-values of 1-hexanol, E-2-hexenal, and E-2-hexenol showed that the authenticity assessment by stable isotope ratio-mass spectrometry is not affected by this negligible effect. The detected traces of ’carry-over’ components indicate that contaminations of aroma compounds can occur under normal fruit juice production conditions. However, the combination of determined thresholds and the real amounts of the substances in fruit juices showed that the commercial products are not influenced in their sensory quality. ’Off-flavour’ components of orange juices, i.e. a–terpineol and carvon, possess with their relevant amounts an increased potential to affect the taste and odour of commercial products.

Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2008