Lebensmittelforschung

„Forschen für den Wettbewerb von morgen“

Die Ernährungsindustrie hat neben der Entwicklung neuer Produkte auch „Haushaltsaufgaben“ übernommen. Lebensmittel werden den Kunden vorbereitet, neu zusammen gesetzt und speisefertig angeboten. Die Lebensmittelforschung steht dabei vor einer Fülle neuer Aufgaben, wie die Jahrestagung des Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) aufzeigte. Nach einem aktuellen Gutachten des Rheinisch-Westfälischen Instituts für Wirtschaftsforschung „nimmt das FEI eine Schlüsselstellung in den Forschungszentren der deutschen Ernährungsindustrie ein.“

Kakaoschalen unerwünscht
Für die Gewinnung von Kakaomasse werden die Kakaobohnen zunächst fermentiert. Erst nach dem Rösten werden sie gebrochen und die Samenschale entfernt. Die Kakaoschalen sind aus mehreren Gründen unerwünscht. Sie können gesundheitsgefährdende Stoffe in die Kakaoprodukte einbringen, ihr Schalenfett kann das Aroma beeinflussen und ihre Steinzellen Schäden an den Walzenstühlen verursachen, weiß Prof. Dr. Markus Fischer vom Institut für Biochemie und Lebensmittelchemie der Universität Hamburg. Bezogen auf die fettfreie Kakaotrockenmasse dürfen nach Kakaoverordnung maximal fünf Prozent technisch unvermeidbare Schalenanteile in den Produkten vorhanden sein.
Zur qualitativen Unterscheidung zwischen Kakaoschalen- und Kakaokern-DNS setzt das Hamburger Institut die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ein. Nach nur 45 Zyklen lässt sich ein Fragment der Kakaoschalen-DNA identifizieren, dass nicht im Kakaokern vorkommt. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Material frisch, fermentiert oder bereits geröstet ist.

Mini-Kopierer mit Maxi-Effekt Mit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) werden bekannte Schnipsel in langen Gensequenzen gesucht. Ein gefundener Abschnitt reicht für das Ergebnis aus, denn er wird in wenigen Stunden so lange kopiert, dass millionenfache Sequenzen vorliegen, die dann einfach nachgewiesen werden können.

Falcarindiol identifiziert
Seit den 1950er Jahren ist bekannt, dass Karotten und daraus hergestellte Produkte wie Püree oder Säfte einen intensiven Bittergeschmack aufweisen können. Karotten werden gerade bei Herstellern von Babynahrung intensiv eingesetzt, die den Bittergeschmack vermeiden wollen, weil die Kunden das Produkt nicht mehr wiederkaufen würden. Bislang gab es allerdings nur Verdachtsmomente, was den bitteren Geschmack hervorrufen könnte. Es konnte keine solide Korrelation zwischen den Bitterindikatoren Eugenin, Gazarin und 6-Methoxymellein gefunden werden. Für den Fehlgeschmack mussten also noch unbekannte Komponenten eine Rolle spielen, vermutete Prof. Dr. Thomas Hofmann vom Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und Molekulare Sensorik der TU München.
In aufwendigen Versuchen wurden bitter schmeckende Karotten extrahiert, in Wasser gelöst und sensorisch auf ihre Bitterkeit evaluiert. Die Bitterstoffe wurden anschließend im Vergleich mengenmäßig im Lebensmittel bestimmt, um ihren sensorischen Beitrag für den Geschmack „bitter“ wichten zu können.
Dabei wurde Falcarindiol als Schlüsselbitterstoff identifiziert. Nur bei ihm gibt es einen direkten Zusammenhang zwischen „wahrgenommener Intensität des Fehlgeschmacks“ und messbarer Konzentration. Mit der neuen Analyse steht der Ernährungsindustrie ein Verfahren zur raschen Quantifizierung von Falcarindiol zur Verfügung.

Reststoffe zu Biogas
In der Ernährungsindustrie fallen jährlich rund 16 Millionen Tonnen feste organische Reststoffe an. Mehr als 2,2 Mio. t Treber alleine bei der Bierherstellung.
Mittlerweile gewinnen die Reststoffe vor dem Hintergrund der Klimadiskussion und dem Einsatz erneuerbarer Energien an Bedeutung. Die traditionelle Verwertung faserreicher Reststoffe als kostengünstiges Futtermittel ist nämlich rückläufig, bedauert Prof. Dr. Karl Sommer vom Lehrstuhl für Maschinen und Apparatekunde an der TU München.
Der teilweise hohe Wassergehalt spielt bei der anaeroben Verwertung in Biogasanlagen keine Rolle, aber Cellulose, Hemicellulose und Lignin verursachen lange Verweilzeiten im Fermenter, bis die Bakterien diese stabilen Komplexe aufgeschlossen haben. Eine Kuh schafft das in drei Tagen – die natürliche Biogasproduktion braucht über 70 Tage. Lange Verweilzeiten machen Biogasanlagen aber teuer und unrentabel. Im Rahmen des aktuellen technischen Standes sind bereits Verweilzeiten von etwa zwei Wochen zu erzielen.
Versuche haben gezeigt, dass eine mechanische Vorbehandlung die Methanausbeute deutlich erhöht. Die Zerkleinerung erhöht die spezifische Oberfläche für die Mikrobengesellschaften im Fermenter und die Zugabe von technischen Enzymen optimiert die Mikroflora. Die Feststofffermentationsanlage wurde deshalb in einer Pilotanlage in zwei Stufen getrennt. Zunächst wird das Fermentationsgut einer Hydrolyse- und Versäuerungsstufe zugeführt. Erst danach erzeugen die Bakterien Methan. Ziel: Die Vereildauer auf unter sieben Tage zu bringen.

Lesestoff:
Der Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) besteht aus 60 Industrieunternehmen, 55 Fachverbänden und 120 Forschungsinstituten. Jetzt wurde der Tagungsband der 65. Jahrestagung 2007 publiziert. Neben ausführlichen Tagungsbeiträgen sind auch alle Posterpräsentationen im Anhang wieder gegeben. Mehr Informationen unter www.fei-bonn.de

roRo