Seit langem wird Obst durch Trocknen haltbar gemacht. Dazu werden vorwiegend die Lufttrocknung und Konvektionstrocknungsverfahren eingesetzt. Jedoch werden auch neuere Techniken entwickelt, um die Produktqualität zu steigern oder die Produktion zu verbessern. Von der IBT.InfraBio Tech GmbH in Freiberg wurde die STIR®-Technologie vorgestellt. Diese neue Technologie wird u. a. zum Trocknen von Lebensmitteln eingesetzt. Dazu wird von einem Strahler Infrarotstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs abgegeben, der den Absorptionswellenlängen von Wasser sehr ähnlich ist. Dadurch werden Wassermoleküle im Inneren des zu trocknenden Lebensmittels zum Schwingen angeregt, wodurch Wärme entsteht und das Wasser ausgetrieben wird. Somit kommt es nicht nur zu einer erheblichen Energieeinsparung, der Trocknungsprozess nimmt auch weniger Zeit in Anspruch. Es war jedoch zu untersuchen, ob auch die Produktqualität der STIR®-getrockneten Waren einen Vorteil gegenüber den konventionell getrockneten Lebensmitteln bietet.
Zur Untersuchung boten sich getrocknete Äpfel an, da für deren Herstellung die STIR®-Technologie bereits kommerziell eingesetzt wurde. Im Handel waren ebenso einige Sorten verschiedener konventionell getrockneter Apfelprodukte erhältlich, welche mit den STIR®-getrockneten Produkten verglichen werden konnten. Dabei wurde der Untersuchungsschwerpunkt auf das Zucker-Abbauprodukt HMF und die qualitätsgebenden Pflanzenphenolen gelegt. Dazu wurde zunächst eine geeignete RP-HPLC-Methode zur Trennung und Detektion der Phenolcarbonsäuren und Flavonoide sowie von HMF erarbeitet, bevor die Extraktion optimiert werden konnte. Mit dieser Methode sollten dann verschiedene frische Äpfel sowie insbesondere mit unterschiedlichen Verfahren getrocknete Äpfel untersucht werden.
Daneben wurde die Fähigkeit, Radikale abzufangen, in den Extrakten der verschiedenen frischen und getrockneten Äpfel sowie von diversen Standards, welche im Extrakt erwartet worden waren, analysiert.
Zunächst wurden frische Äpfel unterschiedlicher Sorten, aber auch frische Äpfel gleicher Sorten von unterschiedlichen Händlern untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Sorten untereinander stark in ihrem Polyphenolmuster unterschieden, wobei in den einzelnen Stoffklassen immer eine oder zwei Verbindungen in besonders hohen Gehalten auftraten. Dies sind 5 Chlorogensäure und 4-p-Cumaroylchinasäure als Phenolcarbonsäure-Derivate, die Flavanole (-)-Epicatechin und Procyanidin B2, die Phloretin-Glycoside Phloretin-2’-Xyloglucosid und Phloretin-2’-Glucosid und das Flavonol Quercitrin. Diese kamen jedoch immer in unterschiedlichen Mengen und Verhältnissen vor. Die Absolut-Gehalte innerhalb einer Sorte variierten ebenfalls zum Teil erheblich, wobei die relativen Gehalte innerhalb einer Sorte hingegen enger zusammen lagen. Im Verlauf der Lagerung dreier Apfelsorten bei ca. 6 °C wurde zunächst eine Zunahme des Gehaltes an 5-Chlorogensäure sowie bei den Sorten Elstar und Jonagold von (-)-Epicatechin sowie Procyanidin B2 festgestellt. Ab der 22. Lagerungswoche wurde dann eine leichte Abnahme beobachtet.
Zum besseren Verständnis des Verhaltens der Polyphenole beim Trocknungsprozess wurden verschiedene Erhitzungsversuche durchgeführt. So wurden Äpfel dreier Sorten über sechs Stunden getrocknet, wobei zum Teil deutliche Abnahmen in den Polyphenolgehalten auftraten. Dies betraf insbesondere die Flavan-(3)-ole sowie deren Dimere, deren Gehalt zum Teil auf weniger als die Hälfte des Ausgangsgehaltes im Frischapfel abnahmen. Die Gehalte der Hydroxyzimtsäurederivate – 5-Chlorogensäure und 4-p-Cumaroylchinasäure – nahmen hingegen nur wenig ab. Daneben waren aber auch Zunahmen z. B. der Kaffeesäure festzustellen, welche u. a. aus 5-Chlorogensäure freigesetzt werden konnte.
Unterschiedliche Auswirkungen durch die Erhitzung konnten nicht nur bei den verschiedenen Polyphenolen beobachtet werden. Ebenfalls traten diese bei der Trocknung unterschiedlicher Apfelsorten auf. Besonders die Polyphenole der Sorte Braeburn wurden stärker in ihrem Gehalt verringert. Geeigneter zum Trocknen erscheinen die Sorten Jonagold und Elstar, bei denen es nur zu einer geringen Abnahme im Gehalt infolge der Trocknung kam.
Neben dem Abbau der Polyphenole wurde die Bildung des Zuckerabbauproduktes HMF untersucht. Zusätzlich trat eine weitere Verbindung auf, welche sich ebenfalls als ein Zuckerabbauprodukt herausstellte. Diese Verbindung wurde besonders bei saurer Fructose-Erhitzung gebildet und aus dieser Erhitzungslösung isoliert. Durch Vergleich von UV- und Massen-Spektren mit verschiedenen Standards konnte die Verbindung als DDMP identifiziert werden. Zur Quantifizierung des DDMP lag kein Standard definierter Reinheit vor, weshalb die Komponente als HMF berechnet wurde. Generell verhielten sich diese beiden Substanzen im Verlauf der Trocknung ähnlich, wobei DDMP erst im späteren Trocknungsverlauf in größeren Mengen gebildet wurde. Die Gehalte erreichten in der Regel nur ein Drittel bis ein Fünftel des HMF-Gehaltes. Zudem wurden Äpfel der Sorte Jonagold einer Charge unter Versuchsbedingungen mit Konvektionstrocknung mit und ohne Umluft sowie mit STIR®-Trocknung bei verschiedenen Temperaturen und Zeiten getrocknet und deren Gehalte verglichen, wobei immer ein Endwassergehalt von ca. 5 % angestrebt wurde, um ein knackiges und lagerstabiles Produkt zu erzielen. Bei der Konvektionstrocknung ohne Umluft erwiesen sich 80 °C und 4 Stunden am günstigsten, mit Umluft 60 °C und 5 Stunden sowie 80 °C und 1½ Stunden. Eine Trocknung bei 100 °C war hingegen in beiden Fällen unvorteilhaft, da hierbei sowohl die Polyphenolgehalte abnahmen als auch die HMF- und DDMP-Gehalte anstiegen. Für die STIR®-Trocknung erwies sich besonders eine Trocknung bei 60 °C für drei Stunden, auch aufgeteilt auf eine Vortrocknung von 2 Stunden und eine Nachtrocknung von einer Stunde, als günstig. Temperaturen von 75 °C allein oder nur bei der Nachtrocknung wirkten sich sehr ungünstig aus, da hierbei ebenfalls Abnahmen bei den Polyphenolen auf bis zu 40 % des ursprünglichen Gehaltes im Frischapfel sowie deutliche Zunahmen im HMF- und DDMP-Gehalt zu verzeichnen waren.
Diese Ergebnisse wurden darüber hinaus durch die abschließend durchgeführten Untersuchungen der Radikalfängereigenschaften mittels DPPH-Test bestätigt. Dabei blieb die Fähigkeit, Radikale abzufangen, bei niedrigeren Trocknungstemperaturen im Vergleich zum Frischapfel besser erhalten als bei hohen Trocknungstemperaturen. Temperaturen von 100 °C bei der Konvektionstrocknung führten zur Abnahme auf bis zu 60 % im Vergleich zum Frischapfel, Temperaturen von 75 °C bei STIR® zur Abnahme von bis zu 50 %.
Somit konnte insgesamt gezeigt werden, dass sowohl für die Konvektions- als auch für die STIR®-Trocknung von Äpfeln Parameter zur Produktion eines qualitativ hochwertigen Endproduktes ermittelt werden können. Hierbei spielen neben der optimierten Temperatur und Zeit der Trocknung auch die geeignete Sortenwahl eine entscheidende Rolle.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:27380 |
| Date | 22 December 2013 |
| Creators | Motscha, Babette |
| Contributors | Speer, Karl, Buckenhüskes, Herbert J., Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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