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SS 2003 Experimentalvortrag Lebensmittelzusatzstoffe 09.07.03. Gliederung. 1. Einleitung 2. Konservierungsstoffe 3. Lebensmittelfarbstoffe 4. Antioxidantien Emulgatoren, Stabilisatoren und Verdickungsmittel Geschmacksstoffe 7. Schulrelevanz. Was sind Zusatzstoffe ?.
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Gliederung 1. Einleitung 2. Konservierungsstoffe 3. Lebensmittelfarbstoffe 4. Antioxidantien • Emulgatoren, Stabilisatoren und Verdickungsmittel • Geschmacksstoffe 7. Schulrelevanz
Was sind Zusatzstoffe ? 1974, LMBG §2 £ Einführung des Begriffes „Zusatzstoffe“ „Stoffe, die dazu bestimmt sind, Lebensmitteln zur Beeinflussung ihrer Beschaffenheit oder zur Erzielung bestimmter Eigenschaften oder Wirkungen zugesetzt zu werden, ...“ Das bedeutet: ▪ Zusatzstoff wird bewusst verwendet ▪ Zusatzstoffe sollen Lebensmitteln vorgegebene Eigenschaften verleihen z. B. Farbe, Geschmack, Beschaffenheit, Haltbarkeit, Nährwert z. Zt. 297 zugelassen (EU)
Zusatzstoffe müssen ... • zugelassen (Positivlisten in ZZulV von 1998) (Ausnahmen: Aromen, Extraktionsmittel, Bleichmittel, Technische Hilfsstoffe, Enzyme + Trinkwasser, Wein) • gesundheitlich unbedenklich • technologisch notwendig • dürfen Verbraucher nicht täuschen • kenntlich gemacht werden (Zutatenverzeichnis) Klassenname + „E-Nummer“ oder Verkehrsbezeichnung
2. Konservierungsstoffe • Einsatz in Lebensmitteln, die nicht durch Erhitzen, Tiefgefrieren oder durch Zusatz von Salz, Zucker, Alkohol, Säuren haltbar gemacht werden können • verhindern oder hemmen Wachstum von Bakterien oder Schimmelpilzen £ Vermehrung solcher Mikroorganismen sehr gefährlich (Botulismustoxin – stärkstes bekanntes Gift) • zerstören Zellmembranen der Mikroben (lebensnotwendige Austauschvorgänge werden unterbunden) oder blockieren reaktionsfähige Gruppen der Enzyme von Mikroorganismen ⇨Versuch 1
+ H3O+ (aq) + H2O + Na+ (aq) (aq) (aq) Versuch 1 Antimikrobielle Wirkung von Konservierungsstoffen a. Erlenmeyerkolben 1 (ohne Natriumbenzoat) C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) 6 CO2 (g) ↑ + 6 H2O CO2 (g) + Ca(OH)2 (aq) CaCO3 (s) ↓ + H2O weiß Hefe, ∆ b. Erlenmeyerkolben 2 (mit Natriumbenzoat) Benzoesäure durchdringt lipoidähnliche Membran der Hefen £ hemmt die Enzyme Katalase £Wasserstoffperoxid-Ansammlung in den Zellen £ Zerstörung der Hefen C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
Zugelassene Konservierungsstoffe Benzoesäure (E 210) • enthalten z. B. in Heidel- und Preiselbeeren • Verwendung nur in sauren Speisen z. B. Marinaden, kohlensäurehaltige Getränke p-Hydroxybenzoesäureester („PHB-Ester“, E 214 - 219) • Wirksamkeit hängt kaum vom pH-Wert ab • Verwendung z. B. bei Füllungen für Backwaren, Fruchtsäften, Marmeladen, Oliven, Sauergemüse p-Hydroxybenzoesäureethylester
Zugelassene Konservierungsstoffe Biphenyl (E 230) und o-Phenylphenol (E 231) • Anwendung bei Zitrusfrüchten zur Verhinderung des beim Transport leicht auftretenden Grün- und Blauschimmels Sorbinsäure (E 200) • enthalten in Vogelbeeren in Form ihres Lactons • Verwendung z. B. in Käse, Obsterzeugnissen, Wein, Backwaren, Margarine ⇨Versuch 2 Biphenyl o-Phenylphenol Sorbinsäure Parasorbinsäure
Versuch 2 Nachweis der Sorbinsäure in Margarine a. Rama (Vollfettmargarine) • Gesamtfettgehalt mind. 80 % b. Lätta (Halbfettmargarine) • Gesamtfettgehalt 39 – 41 % • erhöhter Wasseranteil £ anfällig für Befall von Verderbniserregern £ Konservierung mit Sorbinsäure bzw. deren Salzen
Versuch 2 Nachweis der Sorbinsäure in Margarine K2Cr2O7 (aq) H2SO4 (aq), ∆ Sorbinsäure + H+ - 2 H2O Thiobarbitursäure Polymethinfarbstoff
3. Lebensmittelfarbstoffe • 43 in der EU zugelassen • teilweise nur für einige Lebensmittel mit Höchstmengenbegrenzungen zugelassen • Beispiele: Konfitüre, Bonbons, Pudding, Kunstspeiseeis, Käserinden, Lachsersatz ⇨Versuch 3 • Unterscheidung zwischen natürlichen und synthetischen Farbstoffen
Lebensmittelfarbstoffe natürlicher Herkunft Curcumin (E 100) Wurzel von Curcuma longa Karminsäure (Cochenille) (E 120) Cochenillelaus auf Feigenkaktus
Synthetische Lebensmittelfarbstoffe Gelborange S(E 110) Ponceau 4 R (E 124) Patentblau V (E 131) Chinolingelb(E 104) R = H oder R =CH3
Versuch 3 „Echter“ oder „falscher“ Lachs a. „Falscher“ Lachs • Lachsersatz: Seelachs oder Kabeljau • Verwendung von synthetischen Azofarbstoffen Gelborange (E 110) und Ponceau 4 R (E 124) • Farbstoffe löslich in Ethanol / Wasser b. „Echter“ Lachs • Farbe des Fleisches beruht auf Anwesenheit von Carotinoiden
Warum werden Lebensmittel gefärbt ? • Korrektur von Farbverlusten, die infolge Verarbeitung oder Lagerung auftreten können • Ausgleich natürlicher Schwankungen in der Farbintensität der Rohware • Erhöhung der visuellen Attraktivität bei farblosen oder unansehnlichen Lebensmitteln • für Genusswert von großer Bedeutung
Geschmackstest Götterspeise mit Zitrone Waldmeister säuerlich
DemonstrationIsolierung von Lebensmittelfarbstoffen Götterspeise / Polyamidpulver Seesand Glaswolle Adsorption Desorption
DemonstrationChromatographie von Lebensmittelfarbstoffen Fließmittel: 1-Butanol, Essigsäure, dest. Wasser (10:3:6) Götterspeise enthält die synthetischen Farbstoffe: Chinolingelb (E 104) Gelborange S (E 110) Patentblau V (E 131)
4. Antioxidantien • hemmen oder verhindern unerwünschte oxidative Prozesse • Einsatz hauptsächlich in Lebensmitteln, in denen Fett großflächig dem Angriff von Luftsauerstoff ausgesetzt ist (Schutz vor Ranzigkeit) • Bsp.: Trockensuppen und –soßen, Kartoffeltrockenprodukte, Knabbererzeugnisse, Marzipanmasse, Walnusskerne, ätherische Öle • Wirkungsweise: wirken als Radikalfänger für die bei Autooxidation auftretenden freien Radikale
Zugelassene Antioxidantien • Ester der Gallussäure • (Octyl-, Dodecylgallat) • natürlich vorkommend • Butylhydroxytoluol (BHT) • synthetisch R=C8H17 oder R=C12H25 (E 311, E 312) (E 321) Ascorbinsäure (E 300) ⇨Versuch 4
Versuch 4 – Enzymatische Bräunung Farbänderung beruht auf Zusammenwirken dreier Faktoren: 1. Phenolische Inhaltsstoffe (in Obst, Kartoffeln etwa 0,1 – 1 %) 2. Aktive Enzyme (Phenoloxidasen) 3. Sauerstoff
Versuch 4 – Enzymatische Bräunung a. Bräunungsreaktion
Versuch 4 – Enzymatische Bräunung b. Unterdrückung der Bräunungsreaktion Ascorbinsäure: kräftiges Reduktionsmittel (Endiol-Struktur) £ reduziert gebildeten Chinone (keine Polymerisation)
5. Emulgatoren, Stabilisatoren und Verdickungsmittel Emulgatoren: • verringern Grenzflächenspannungen zwischen nicht mischbaren Flüssigkeiten Stabilisatoren: • stabilisieren Zustandsform eines Lebensmittels • wirken auf Eiweiß ein Geliermittel: • beeinflussen Viskosität durch Bindung des Wassers • 1 – 3 % können 97 – 99% Wasser binden
Zugelassene Emulgatoren Lecithine (E 322) • Gewinnung aus Sojabohnen und Eigelb • Verwendung z. B. in Margarine, Schokolade, Backwaren
Zugelassener Stabilisator Glucono-δ-lacton (GDL, E 575) • innerer Ester der Gluconsäure • schonende Säuerung z. B. bei Rohwurst
Zugelassene Verdickungsmittel Pektin (E 440a) • in Früchten, Wurzeln, Blättern sehr verbreitet • Verwendung z. B. bei Herstellung von Konfitüren und Süßspeisen Carrageen (E 407) • in Zellwänden bestimmter Rotalgen • Verwendung z. B. in Frucht/Milch-Getränken, Trinkschokolade ⇨Versuch 5
Versuch 5 Emulsions- und Suspensionsstabilisierende Wirkung von λ-Carrageen β-D-Galactose- 2-sulfat α-D-Galactose- 2,6-disulfat
suspendierter Kräuterpartikel emulgiertes Öltröpfchen Versuch 5 Emulsions- und Suspensionsstabilisierende Wirkung von λ-Carrageen
6. Geschmacksstoffe Zuckeraustauschstoffe und Süßstoffe: Xylit (E 967): • relative Süßkraft 1,2 – 1,3 • Verminderung des Kariesrisikos Saccharin (E 954): • relative Süßkraft etwa 500 • beliebt bei Übergewichtigen
Geschmacksstoffe Geschmacksverstärker: Mononatriumglutamat (E 621): • verstärkt Eigengeschmack salziger Speisen wie Fleisch und Gemüse • 0,1 - 0,3 % ausreichend • Maltol (E 636): • verstärkt Eigengeschmack süßer Speisen • 0,005 – 0,025 % sparen etwa 5 – 15 % Zucker
7. Schulrelevanz • im Lehrplan nicht vorgeschrieben • Thema fächerübergreifend (Biologie) • Chemikalien weitgehend ungefährlich • Gerätschaften küchenüblich und kostengünstig
Lebensmittelzusatzstoffe ein Schulthema ? • etwa 80 % aller Krankheiten sind auf falsches Ernährungsverhalten zurückzuführen →Notwendigkeit einer Gesundheitserziehung • auf Basis von Kenntnissen lassen sich Für und Wider des Einsatzes fundierter diskutieren (notwendig oder entbehrlich) • Unterricht muss in der Lage sein Grundkenntnisse zur Entscheidungsfindung zu vermitteln
Es kommen die Nummern mit „E“ davor so manchem recht verdächtig vor. Aber: Stoffnamen klingen verschiedentlich, Nummern Europaweit Einheitlich – und weil Zusatzstoffe gut Eßbar sind, man „E“ hinterm Verwendungszweck find‘t. „Warn“listen sind entbehrlich, das sag ich ehrlich! Peter Kuhnert Lebensmittelchemiker