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01.04.08

Aktuelles aus der Pektinforschung

Vortrag am GDL-Symposium Köln am 02. April 2008 zum Thema Aktuelles aus der Pektinforschung (Referent: Prof. Hans-Ulrich Endreß/Herbstreith & Fox Unternehmensgruppe)

Über Pektin wird seit vielen Jahren sehr intensiv geforscht, da Pektine viele verschiedene Funktionen haben. Zum einen findet man Pektine in der Natur als Strukturelement der pflanzlichen Zellwand und hier ist es interessant zu wissen, wie Pektine synthetisiert werden, welche Gene und welche Enzyme hierfür notwendig sind und wo die Verknüpfung der Monomeren stattfindet. Wie und wo finden dann die wachsenden Polymerketten ihren Platz in der Zellwand im Zuge der Zellteilung? Wie können die Pektinketten weiter wachsen, wenn die Pflanzenzelle wächst?

Pektine sind dann ein wesentliches Element unserer Lebensmittel und bestimmen Festigkeit und Attraktivität vieler Obst- und Gemüsesorten. Dies wird beeinflusst  ganz besonders durch Strukturänderungen des Pektins. Pektine verändern ihren molekularen Aufbau vom Fruchtansatz, über Wachstum zum Reifestadium bis schließlich zum Verderb. Hieran beteiligt sind native Enzyme, aber auch die Enzymsysteme von Hefen, Schimmelpilzen und pathogenen Mikroorganismen.

Beim enzymatischen Pektinabbau entstehen oligomere Bruchstücke des Pektins, die von einigen Pflanzen als Angriff durch pathogene Mikroorganismen erkannt werden können. Es ist daher vorstellbar, diese Oligo-Galakturonsäuren im Pflanzenschutz aber auch in Pflanzenzellkulturen als Aktivatoren einzusetzen.

Bei der Verarbeitung von pflanzlichen Lebensmitteln kommt den Pektinen ebenfalls besondere Bedeutung zu. Zum einen als natürlicher Bestandteil der Früchte und Gemüsesorten, wobei es das Ziel sein kann, die Pektine schonend zu behandeln, um so  die Festigkeit und die Stückigkeit  zu erhalten, ggf. sogar zu verfestigen oder aber auch das Pektin abzubauen bzw. löslich zu machen, um durch Erweichen der Gewebe die Attraktivität des Verzehrs zu erhöhen, Vorgänge, die beim Einweichen, Quellen und Kochen stattfinden, zum Beispiel von Leguminosen-Samen wie Erbsen, Bohnen, Linsen, aber auch z.B bei Kohl und Sauerkraut.

Sehr intensive Forschung findet hier schon bei den Analysenmethoden statt. Wie erkennt man die Verknüpfung der monomeren Zucker, wie die Länge homologer Kettenabschnitte wie Verzweigungen, Molekulargewicht und weitere Details in der molekularen Struktur?

Ein anderer Aspekt der Pektine bei der Lebensmittelherstellung neben der Veränderung des nativen Pektins ist der Zusatz isolierter Pektine als Gelier- und Verdickungsmittel, aber auch als Stabilisator und Schutzkolloid. Hier beginnt die Forschung bei der Suche nach geeigneten Rohstoffen für die industrielle Pektingewinnung.

Intensiv, weltweit geforscht wird an neuen Rohstoffen zur Pektingewinnung. Es vergeht kaum eine Woche, in der nicht in einer neuen Publikation über neue, teilweise unvergleichlich gute Rohstoffquellen zur Pektingewinnung berichtet wird. Am häufigsten untersucht wurden dabei die Rohstoffe Mango, Papaya, besondere Citrusarten, Sonnenblumen, Kürbisse, Chicory etc.

Viele Arbeitsgruppen beschäftigen sich mit neuen, teilweise spektakulären  Herstellverfahren für Pektin, die der heutigen klassischen Extraktion mit Mineralsäuren und anschließender alkoholischer Fällung überlegen sein sollen; Ergebnisse, die häufig nicht in die Praxis zu übertragen sind. Ernst zu nehmen hingegen sind Versuche zum Einsatz von Enzymen bei der Extraktion.

Wer glaubt, dass man auf dem Anwendungsgebiet der Pektine für Konfitüren, Marmeladen und Gelees nichts mehr forschen kann, der irrt. Gerade aktuell ist die Konfitürenrichtlinie in Bewegung geraten. Frankreich hat bereits den Mindesttrockensubstanzgehalt, gemessen in °Bx, von bisher 60 % auf 55 % gesenkt; Deutschland, so wird erwartet, zieht im Juni nach.

So sind bei 55°Bx alle bisherigen Spezialpektine zur Verhinderung von Floating  wirkungslos. Die Pektinindustrie hat daher in letzter Zeit großen Entwicklungsaufwand betrieben, für diesen Trockensubstanzbereich wiederum Spezialpektine für spezielle Texturen, Vermeidung von Floating und Synärese zu entwickeln.

Das Verhindern von Floating ist auch eine der größten Aufgaben bei der Herstellung von Fruchtzubereitungen für Milchprodukte, da diese Fruchtzubereitungen in große Container aseptisch abgefüllt zu den Molkereinen transportiert werden.

Der Trend zu extra großen Fruchtstücken verlangt darüber hinaus ein strukturviskoses Verhalten der Fruchtzubereitung, was soviel heißt, dass die Fruchtzubereitung bei mechanischer Belastung wie Pumpen und Dosieren an Viskosität verliert; bei Beendigung dieses Vorgangs aber möglichst die alte Viskosität wiedererlangt.

Von einer Jogurt-Fruchtzubereitung wird zudem erwartet, dass sie die Viskosität des Jogurts nicht negativ beeinflusst, sondern im Gegenteil möglichst noch erhöht. Spezialpektine können dies in gewissen Grenzen leisten. Dies zu verbessern ist aktueller Forschungsinhalt.

Gleiches gilt für stichfeste und gerührte Jogurterzeugnisse auch ohne Frucht. Spezielle Amidpektine mit unterschiedlichen Verhältnissen von Veresterungs- und Amidierungsgrad sind hierfür geeignet, müssen aber an die Rezeptur und die Produktionsverhältnisse beim Kunden angepasst werden.

Amidierte Pektine haben in jüngster Zeit jedoch nicht nur in den Bereich der Milcherzeugnisse Einzug gehalten, sondern finden auch Einsatz im Bereich der Süßwaren. Hochveresterte, amidierte Pektine benötigen zum Gelieren jedoch so gut wie keine Säure und sind daher für neutrale Produkte hervorragend geeignet.

Backfeste Fruchtzubereitungen haben eine cremige, pumpfähige Konsistenz, die durch kontinuierliches Scheren in der Abkühl- und Gelierphase in Schabewärmeaustauschern hergestellt werden. Steht dieser Schabewärmeaustauscher nicht zur Verfügung, so muss man andere Wege suchen, wie man diese cremige Textur herstellen kann. Wir haben hier lange geforscht und haben eine Rezepturkombination zwischen einem hoch backfesten Pektin und der Citrusfaser Herbacel AQ Plus entwickelt. An dieser Stelle soll auf den Beitrag von Herrn Dr. Fischer verwiesen werden.

Geforscht wird auch über die Trubstabilität von Säften. Wie bekommt man möglichst viel, aber stabilen Trub in den Saft? Hilft eine Vorbehandlung mit Enzymen? Welche Trenntechnik ist die beste? Wie stabilisiert man den Trub?

Das Thema Biofunktionalität von Pektinen wird an dieser Stelle bewusst ausgespart und soll einem Referat an der Uni Hohenheim am 25.06.2008 vorbehalten bleiben.

 

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