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BLICKWINKEL

Suess Fett Salzig Aufmacher

Zusammensetzung und Zustandsformen natürlich vorkommender Pflanzen zu verändern, ist eine Kunst, die die Menschheit seit Jahrtausenden ständig weiterentwickelt und verfeinert. Prof. Dr. Joachim J. Schmitt beschreibt aktuelle Forschungsarbeiten an der Hochschule Fulda, um Lebensmittelkomponenten nach der gesundheitsfördernden Veränderung von Geschmackseindrücken zu selektionieren.

Nicht umsonst stellte die Erfindung des Feuermachens und der damit einhergehenden Veränderung natürlicher Lebensmittel durch Erhitzen einen wichtigen evolutionären Schritt in der Entwicklung der Menschheit dar. Erst ab diesem Zeitpunkt war es möglich, die Stärke von Gräsern und Knollen so aufzuschließen, dass sie vom Verdauungssystem des menschlichen Körpers abgebaut und damit als Energieträger für den Körper fungieren konnten. Denn Stärke, die nicht erhitzt wird, liegt in der Natur in einer extrem komprimierten Verpackungsform vor (in sogenannten Stärkekörnern), die vom menschlichen Organismus nicht verdaut werden kann.

Die Veränderung natürlich vorkommender Pflanzenteile ist daher eines der grundlegenden Prinzipien, Naturstoffe für die menschliche Verdauung aufzubereiten. Gemäß diesem Prinzip werden auch heute noch Pflanzen durch die Zerlegung, Extraktion, Erhitzung und Fermentation zu Lebensmittelrohstoffen umgewandelt. Aus diesen Rohstoffen werden anschließend durch Neukombinationen der Stoffe sowie physikalische und chemische Behandlungen (wie Erhitzung und Anpassungen des pH-Werts) Lebensmittel für den Menschen hergestellt. Diese vor Jahrtausenden begonnene Entwicklung von Neukombinationen (Rezepturen) für die Lebensmittelherstellung ist heute auf ein sehr hohes Maß entwickelt und wahrscheinlich nie wirklich abgeschlossen, solange es Menschen gibt.

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Vielfalt und Neukombination von Rohstoffteilen

Das hohe Maß gegenwärtiger Kombinationsmöglichkeiten von Rohstoffen für die Erzeugung von Lebensmitteln für den Menschen ist vor allem der unvermindert voranschreitenden Zerlegung von Pflanzen in ihre Grundbestandteile geschuldet. Technik und Entwicklung erlauben es heute beispielsweise, aus Getreidekörnern nicht nur Stärke, Proteine und Fette zu isolieren, sondern auch die das Getreidekorn umhüllenden Schichten aufzutrennen und damit protein- und glucanreiche Mehle (z. B. Aleuronmehle) zu erzeugen. Auch Milch kann inzwischen nicht nur mehr in Fett und Eiweiß getrennt werden, sondern in technisch sehr unterschiedlich wirkenden Fraktionen verschiedener Fette und in viele unterschiedliche Proteine, die sich sowohl ernährungsphysiologisch als auch in der Technik der Herstellung von Lebensmitteln ganz speziell verhalten. 

Aufgrund dieser bisher noch nie zur Verfügung gestandenen Vielfalt von Rohstoffteilen sind der Neukombination (der Formulierung) von Stoffen für die Lebensmittelerzeugung heutzutage Tür und Tor geöffnet. Dies drückt sich zum einen in der immensen Vielfalt von Lebensmittelprodukten unterschiedlicher Rezepturen in unseren Supermärkten aus und zum anderen darin, dass täglich neue Lebensmittelprodukte mit verändertem Geschmack, veränderter Farbe und Textur zur Verfügung stehen.

Neben der Triebfeder, den Gaumen von Verbrauchern mit immer neuen Kompositionen von Lebensmittelbestandteilen in Erstaunen zu versetzen, existiert jedoch auch die Notwendigkeit, Lebensmittelpreise zu reduzieren, um sie einerseits für einen möglichst weiten Kreis von Konsumenten erschwinglich zu gestalten und andererseits den Absatzkampf mit anderen Herstellern vergleichbarer Produkte zu gewinnen. Dies ist der Grund dafür, warum wir heute beispielsweise Fleischsalate kaufen können, bei denen das Fleisch nicht an erster Stelle in der mengenorientierten Liste der Zutaten steht. Vielmehr erobern gegenwärtig Lebensmittelzubereitungen den Markt, die hauptsächlich aus preisgünstigen Füll- und Quellstoffen und in großen Mengen verfügbaren pflanzlichen Proteinen bestehen. Hier bestimmen der Preis und die Verfügbarkeit von günstigen Rohstoffbestandteilen die Formulierung von Lebensmitteln. Geschmack, Farbe und Textur werden dabei mit Gewürzen, farbigen Pflanzenbestandteilen und geschmackstragenden Fetten eingestellt.

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Suche nach gesunden Ersatzstoffen

Zur geschmacklich zufriedenstellenden Einstellung solcher Lebensmittel werden oft relativ große Mengen an Zucker, Kochsalz, Geschmacksverstärker und Fette verwendet. Diese vor allem bei der industriellen Herstellung günstiger Lebensmittel notwendigen Zugabe geschmacklich aktiver Stoffe führt beim häufigen Verzehr solcher Lebensmittelkompositionen zu einem Zuviel an diesen vom menschlichen Körper ansonsten geschmacklich positiv besetzten und damit gerne aufgenommenen Stoffen.

Dieses Zuviel steht gegenwärtig in dringendem Verdacht, entscheidend zu weitverbreiteten Krankheiten in der Bevölkerung beizutragen. In der Diskussion stehen hier Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes und Obesitas sowie Arterienverengungen mit den Endstadien Herzinfarkt und Schlaganfall.

Um solche Volkskrankheiten zu bekämpfen, fordern einige Nationalstaaten und internationale Institutionen wie die Europäische Union eine Reduktion der täglichen Aufnahme von Zucker, Salz und Fett. Die Reduktion dieser sehr wichtigen Geschmacksstoffe stellt jedoch die Industrie vor große Probleme, da sie mit weniger Salz, Zucker und Fett den geschmacklichen Vorstellungen von Verbrauchern kaum mehr genügen können. Die Lebensmittelindustrie sucht daher dringend nach Ersatzstoffen für die Geschmacksarten süß, salzig und fettig. Hier liegen insbesondere in der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) initiierten und von der BRAIN AG koordinierten strategischen Innovationsallianz Natural Life Excellence Network 2020 (NatLifE 2020) große Hoffnungen – der Fachbereich Lebensmitteltechnologie der Hochschule Fulda ist Partner dieser Allianz. 

Andererseits bietet jedoch auch die zurzeit zur Verfügung stehende enorme Vielfalt normaler Lebensmittelbestandteile ein Potenzial zur Reduktion von Zucker und Salz in unseren Lebensmitteln. Grundlage für diese Hypothese ist, dass allgemein und häufig verwendete Lebensmittelkomponenten selbst Salz und Zucker binden und so vor unserem Geschmackssinn verbergen. Die Lebensmittelkomponenten könnten jedoch auch die Geschmackssensoren auf der menschlichen Zunge so beeinflussen, dass diese weniger Zucker oder Salz wahrnehmen. Würde man nun solche Lebensmittelbestanteile gegen andere, die das nicht tun, austauschen, müsste man für den gleichen Süß- oder Salzig-Eindruck weniger Zucker oder Salz einsetzen. 

Leider stecken jedoch die wissenschaftlichen Erkenntnisse über geschmacksmodulierende Eigenschaften häufig verwendeter Grundstoffe wie Proteine und Hydrokolloide noch in den Kinderschuhen. In der Folge seien hier einige Ergebnisse gegenwärtiger eigener Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet vorgestellt:

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Hemmung der Süßwahrnehmung durch proteinangereicherte Pflanzenextraktionen

In einem Geschmacksversuch mit 16 Personen wurden die Teilnehmer gebeten, den Süßgeschmack von zwei Lebensmittelproben miteinander zu vergleichen. Dabei sollten sie beurteilen, welche Probe weniger süß schmeckt. Bei den paarweisen Proben (AFC-Test) handelte es sich jeweils um die gleiche Zusammensetzung von Lebensmittelkomponenten. In einer Probe war jedoch eine höhere Konzentration einer proteinreichen Extraktion aus der untersuchten Pflanze. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in Abbildung 1 zusammengefasst.

Aus dieser Grafik wird ersichtlich, dass erhöhte Konzentrationen (2 g/100 g Lebensmittel) an Protein-angereicherten Chia-, Cranberry- und Wheyfraktionen (Molke) den Süßeindruck signifikant vermindern, während das insbesondere bei Almond- (Mandel) und Sunflower- (Sonnenblume) Fraktionen nicht der Fall ist. Der Schwellenwert der Signifikanz ist hier durch die graueLinie bei zwölf entsprechenden Antworten eingezeichnet.

Somit steht also beispielsweise Molkenprotein in dem Verdacht, die Süße von Lebensmitteln zu vermindern. Molkenprotein ist wiederum gegenwärtig eins der am häufigsten eingesetzten Lebensmittelkomponenten, wenn es darum geht, Proteingehalte in Lebensmitteln preiswert anzureichern oder die Verarbeitung von Lebensmittelrohstoffen in Produkten zu verbessern.

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Abb. 1: Welche Probe schmeckt weniger süß? Hemmung der Süßwahrnehmung durch proteinangereicherte Pflanzenextraktionen. Ergebnisse des 2-AFC-Tests für Saccharoselösung (30 g/l) in Verbindung mit unterschiedlichen Proteinen. 16 Juroren bewerteten, welche Proben weniger süß schmeckten. Für einen Wert von 0,05 sind für ein signifikantes Ergebnis (graue Linie) mindestens 12 Antworten erforderlich. 

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Hemmung der Salzwahrnehmung durch Füll- und Quellstoffe

Ebenfalls sehr weit verbreitete Komponenten moderner Lebensmitteln sind Füll- und Quellstoffe (sogenannte Hydrokolloide). Diese werden beispielsweise eingesetzt, um eine Suppe sämig wirken zu lassen, Wurstwaren zu stabilisieren und Saucen anzudicken. Schon geringe Mengen von 0,5 % solcher Stoffe in Lebensmitteln verändern das Geschmackserlebnis von Speisen erheblich, wie in Abb. 2 dargestellt ist. In diesem Versuch wurden Personen gebeten zu beurteilen, ob eine ihnen gereichte Lebensmittelprobe eventuell weniger salzig schmeckte als eine ihnen ebenfalls zur Verfügung gestellte Vergleichsprobe (Referenzprobe). Das Ergebnis zeigt Abb. 2. 

Die Auswertung dieses Versuchs zeigt, dass die Quellstoffe Gellan Gum, Guarkernmehl, Na-Alginat, Xanthan und insbesondere Konjac Gum den salzigen Geschmack einer Lebensmittelprobe entscheidend verringern. Würde man also beispielsweise das sehr häufig verwendete Verdickungsmittel Natriumalginat (Na-Alginat) durch native Stärke oder Gelatine in Lebensmittelprodukten ersetzen, würden die Verbraucher eventuell mit weniger Salz im Lebensmittel auskommen.

Weniger Salzig

Abb. 2: Welche Probe schmeckt weniger salzig? Ergebnisse der sensorischen Beurteilung von Hydrokolloid-Proben mit 0,5 % Hydrokolloid im Vergleich mit der Referenzlösung (0,6 % NaCl). 5 Prüfpersonen beurteilten Probenpaare und entschieden, ob die Probe mit Hydrokolloid weniger salzig als die Referenzlösung schmeckte. Die JA-Antworten entsprechen den grünen Säulen und die NEIN-Antworten den orangenen Säulen. Eine Prüfperson hat eine Gewichtung von 20 %.

Erforschung der Wirkung von Nahrungsmittelkomponenten

Allerdings ist die Verdickungswirkung der hier untersuchten Quellstoffe mit gleicher Konzentration sehr unterschiedlich. Das Ausmaß der Verdickung (die Fachwelt bezeichnet dies als Erhöhung der Viskosität) ist jedoch ein wichtiger Faktor in der Verminderung der Geschmacksqualitäten süß, salzig, sauer und bitter. Je visköser die Lösung ist, umso weniger gut gelangen die Geschmacksstoffe an die Geschmacksrezeptoren auf der Zunge, weil eine hohe Viskosität des Lebensmittels Zucker und Salz im Netz ihrer Moleküle festhält. Aussagekräftig wäre daher nur ein Vergleich der Quellstoffe untereinander bei gleicher Viskosität. Dies ist jedoch bei Nahrungsmitteln, die aus sehr vielen Stoffen zusammengesetzt sind, nicht einfach zu bewerkstelligen, da alle eingesetzten Stoffe einen Einfluss auf die Gesamtviskosität des Lebensmittels haben. Daher sind die hier gezeigten Geschmackseindrücke ein schönes Beispiel dafür, wie viel wissenschaftliche Arbeit noch in die Erforschung der Wirkung von gebräuchlichen Nahrungsmittelkomponenten gesteckt werden muss.

Sind jedoch entsprechende Erkenntnisse gewonnen, kann damit begonnen werden, Lebensmittelkomponenten nicht nur nach dem Preis, sondern auch nach der Verminderung oder Verstärkung von Geschmackseindrücken wie süß, salzig und fettig zu selektionieren. Dies wird zu einer weiteren Revolution industriell verwendeter Rezepturen für Lebensmittel führen und sollte im Sinne der Gesundheit breiter Bevölkerungsschichten möglichst bald begonnen werden.

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Fachgebiet Pflanzliche Lebensmitteltechnologie Hochschule Fulda

http://www.hs-fulda.de/lebensmitteltechnologie
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Prof. Dr. Joachim J. Schmitt

Prof. Dr. Joachim J. Schmitt leitet das Fachgebiet „Pflanzliche Lebensmitteltechnologie“ an der Hochschule Fulda (www.hs-fulda.de/lebensmitteltechnologie) und ist in dieser Funktion Partner der Innovationsallianz Natural Life Excellence Network 2020. Die Hochschule Fulda übernimmt in deren Rahmen die Aufgabe der Charakterisierung und Formulierung der Geschmacksmodulatoren in produktnahen Modellsystemen aus dem Bereich von Emulsionen, Lebensmittelschäumen und Pilotbackwaren. Schmitt ist u. a. auch Mitglied des „Forschungskreises der Ernährungsindustrie e. V.“ (FEI) sowie Gutachter des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL).

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