Lecithin wird unter anderem zur Steuerung der rheologischen Eigenschaften von Lebensmittelsuspensionen wie zum Beispiel Schokolade eingesetzt. In erster Linie findet dabei Sojalecithin Verwendung, wogegen die Wirkungen von Lecithinen aus Sonnenblumen oder Raps unzureichend dokumentiert sind. Anhand von Untersuchungen an Modellsuspensionen werden Wirkungsbeziehungen von Lecithin auf mikrostruktureller Ebene beleuchtet, um Ursachen für dessen Funktionalität in ölbasierten Suspensionen abzuleiten. Darüber hinaus erfolgt ein Vergleich der Wirkung von Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithin auf rheologische, sensorische und morphologische Eigenschaften von Schokolade.
Rheologische Untersuchungen an Zucker/Öl- und Glaskugel/Öl-Suspensionen verdeutlichen den Einfluss der Suspensionsbestandteile auf die Wirkung von Lecithin in ölbasierten Suspensionen. Sedimentationsanalysen an Zucker/Öl-Suspensionen zeigen, dass die Reduktion der rheologischen Parameter mit der Senkung des Sedimentvolumens und einer verstärkt polydispersen Sedimentation einhergeht. Glaskugel/Öl-Suspensionen bilden im Vergleich zu Zucker/Öl-Suspensionen ein deutlich kompakteres Sediment, was auf geringer ausgeprägte Interaktionen zwischen den Glaspartikeln hindeutet und durch Untersuchungen mittels Rasterkraftmikroskop bestätigt wird. Die Anreicherung des Dispersionsmediums mit Lecithin führt zur Adsorption von grenzflächenaktiven Molekülen an der fest/flüssig-Grenzfläche und reduziert die adhäsiven Kräfte zwischen Zuckeroberflächen. In Zucker/Sojaöl-Suspensionen zeigen die Phospholipide Phosphatidsäure, Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin im Vergleich zu Sojalecithin eine geringer ausgeprägte Funktionalität bei kleinen Phospholipidkonzentrationen.
Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithine besitzen in dunkler und in milchhaltiger Schokoladenmasse lediglich hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Fließgrenze leichte Unterschiede. Die Präparate zeigen keine verallgemeinerbaren Wirkunterschiede auf die Fettkristallmorphologie und die Textur von gelagerter dunkler und milchhaltiger Schokolade. Des Weiteren lassen sensorische Untersuchungen keine signifikant ausgeprägte Präferenz für dunkle oder milchhaltige Schokolade erkennen, wenn die Probe mit Soja-, Raps- oder Sonnenblumenlecithin versetzt wird.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Reduktion der adhäsiven Kräfte zwischen Zuckerpartikeln eine Ursache für die Senkung der rheologischen Parameter und des Sedimentvolumens von Zucker/Öl-Suspensionen darstellt. Außerdem ist zu erkennen, dass bei geringen Phospholipidkonzentrationen synergetische Effekte zwischen unterschiedlichen grenzflächenaktiven Substanzen zu einem Anstieg der Funktionalität des eingesetzten Präparates führen können. Darüber hinaus ist festzustellen, dass Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithin die rheologischen, sensorischen und morphologischen Eigenschaften von Schokolade in gleichem Maß beeinflussen. / Lecithin is used in the food industry, for example to control the rheological properties of oil-based suspensions, such as chocolate. First and foremost, soybean lecithin is used, whereas the effects of possible alternatives, such as lecithin from sunflower or canola, are still insufficient documented. On the basis of model suspensions the effect of lecithin on the microstructural level will be investigated to derive causes of the functionality of the surfactant in oil-based suspensions. Additionally, a comparison is made regarding the effects of soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin on the rheological and morphological properties as well as on sensory characteristics of chocolate.
Rheological studies illustrate the influence of the suspension components to the action of lecithin in oil-based suspensions. While, in sugar/oil-suspensions, lecithin reduces apparent viscosity and yield stress, the effect of the surfactant in glass sphere/oil-suspensions depends on the dispersion medium. Sedimentation analyses of sugar/oil-suspensions show that the reduction of the rheological parameters coincides with the reduction of the sediment volume and an increased polydisperse sedimentation. The sediment of glass sphere/oil-suspensions is more compact in comparison to sugar/oil-suspensions, indicating less pronounced interactions between glass spheres.
Investigations using atomic force microscopy show the less pronounced interactions between glass spheres. While interactions (adhesive forces) are detectable between sugar surfaces dispersed in oil, no interactions can be determined between glass surfaces. The enrichment of the dispersion medium with lecithin results in the adsorption of the surfactants at the sugar surface and reduces the adhesive forces. In sugar/soybean oil suspensions and at low phospholipid concentrations the results indicate a less pronounced functionality of the individual phospholipids, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and phosphatidic acid in comparison to soybean lecithin.
In dark chocolate and milk chocolate soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin reduces apparent viscosity at low to medium shear rate in the same way. In contrast, small differences in terms of their effect on the yield stress are observed. The lecithins do not show differences regarding their impact on fat crystal morphology and texture of stored dark chocolate and milk chocolate. Furthermore, in sensory studies, no significant preference differences were detectable in case of dark chocolate or milk chocolate containing soybean lecithin, canola lecithin or sunflower lecithin.
The results show that the reduction of the adhesive forces between sugar particles causes the reduction of rheological parameters and the sediment volume of sugar/oil-suspensions. Furthermore, at low phospholipid concentrations possible synergistic effects between different surfactants can lead to an increase of the functionality of suractants. Additionally it can be concluded that soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin affect the rheological and morphological properties as well as the sensory characteristics of chocolate in equal measure.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:14-qucosa-154174 |
| Date | 22 October 2014 |
| Creators | Arnold, Gunther |
| Contributors | Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Prof. Dr. habil. Harald Rohm, Prof. Dr. habil. Harald Rohm, Prof. Dr. habil. Michael Stintz |
| Publisher | Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
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