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Aktivitätsorientierte Charakterisierung antioxidativer Schlüsselinhaltsstoffe und deren Wirkung auf die sensorische Qualität von Bier
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 17474 N
Laufzeit: 01.01.2012
- 31.12.2014
Fördersumme: 472.650 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Infolge der Globalisierung der Märkte sieht sich die Getränkeindustrie und insbesondere die Brauwirtschaft mit dem Problem konfrontiert, über einen langen Zeitraum Stabilität und Produktqualität garantieren zu müssen. Beim Bier stellt vor allem die Geschmacksstabilität einen wichtigen qualitätsbestimmenden Parameter dar. Lagerungsbedingte Abweichungen vom charakteristischen Geschmacksprofil eines frischen Biers werden von den Konsumenten nicht akzeptiert und ziehen in der Regel Produktreklamationen nach sich. Es ist heute unbestritten, dass antioxidativ wirksame Inhaltsstoffe der Rezepturbestandteile einen großen Einfluss auf die Mindesthaltbarkeit bzw. die Lagerstabilität von Getränken, wie z.B. Bier, ausüben. Die antioxidative Wirkung solcher Getränke wird heute polyphenolischen Inhaltsstoffen zugeschrieben, obwohl überzeugende Korrelationen zwischen dem Gehalt an Polyphenolen und der Getränkestabilität bislang nicht hinreichend aufgezeigt wurden.
Unter den technologischen Maßnahmen spielen die Auswahl der Rohstoffe Malz und Hopfen sowie der Brauprozess, dabei insbesondere die Gärung, eine wichtige Rolle für die Stabilität des finalen Getränks. Als reduzierend wirksame Substanzen in Bier werden Melanoidine, Hopfenharze, Redukton-Strukturen, Polyphenole und Schwefeldioxid diskutiert. In der Praxis kann die Geschmacksstabilität durch technologische Maßnahmen oder Zusätze antioxidativ wirksamer Inhaltsstoffe erhöht werden. In aktuellen Forschungsarbeiten wurden Reduktone aus der Maillard-Reaktion, wie z.B. das sog. Pronyl-LLysin in dunklen Bieren, und verschiedene Phenolsäuren, Flavonoide sowie di- und trimere Proanthocyanidine (AiF 13876 N) als Antioxidantien in Bier identifiziert. Das antioxidative Potential der Reduktone sowie der Polyphenole liegt in deren Fähigkeit der Chelatbildung (z.B. durch Binden von Metallionen), der Verhinderung von Kettenreaktionen durch Abfangen des Starterradikals (Scavenging und Quenching) und das Unterbinden von Radikalkettenreaktionen durch Abfangen eines Inter-mediärradikals. Welche Schlüsselverbindungen das antioxidative Potential des Biers jedoch tatsächlich bestimmen und inwiefern sich Oxidations- und Oligomerisierungsreaktionen dieser Verbindungen im Brauprozess auf die Stabilität der Biere auswirken, ist bislang jedoch kaum erforscht.
In der Getränkeindustrie werden zur Erfassung der als Antioxidantien diskutierten Polyphenole und Reduktione in der analytischen Praxis ausschließlich 'unspezifische Globalanalysen' durchgeführt. Über die Messung von Summenparametern erhofft man sich beispielsweise eine Aussage über die zu erwartende Getränkestabilität, wie z.B. die Geschmacksstabilität. Solche analytischen Verfahren erlauben jedoch keine Korrelationen zwischen der Konzentration einzelner Inhaltsstoffe und z.B. der oxidativen Stabilität von Bieren. Trotz zahlreicher Forschungsprojekte ist für das Produkt Bier, für cerealienbasierte Getränke und viele weitere Getränke (alkoholfreie Getränke auf Getreide- oder Saftbasis) bislang nicht bekannt, inwieweit die üblicherweise eingesetzte Routineanalytik zur Erfassung von antioxidativen Inhaltsstoffen in der Lage ist bzw. zur Voraussage der Produktstabilität geeignet ist. Auch ist nicht klar, ob neben Polyphenolen, Hopfenharzen oder Maillard-Verbindungen (z.B. Pronyl-L-Lysin) auch andere antioxidativ wirksame Inhaltsstoffe die sensorische Stabilität des Biers beeinflussen.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, durch aktivitätsorientierte Fraktionierung von Bieren die antioxidativ wirksamen Leitverbindungen in Bier zu lokalisieren und zu identifizieren und deren Einfluss auf die sensorische Qualität, insbesondere den Bittereindruck und die Geschmacksstabilität, von Bieren zu studieren. Das antioxidative Potential der aus Bieren isolierten Einzelfraktionen soll analytisch bestimmt werden, um anschließend die Schlüsselmoleküle in den antioxidativ wirksamsten Fraktionen in deren chemischen Struktur und antioxidativen Wirksamkeit zu charakterisieren. Durch die vergleichende Analyse der Gesamtbiere und der einzelnen Bierfraktionen mit den in der Brau- und Getränkeindustrie gängigen Methoden der Globalanalytik zur Erfassung von Antioxidantien und dem anschließenden Abgleich der mit den in den Einzelfraktionen identifizierten antioxidativen Leitsubstanzen soll erarbeitet werden, welche der Bierinhaltsstoffe durch diese Globalanalysen tatsächlich erfasst werden und, ob die antioxidativ wirksamen Schlüsselsubstanzen überhaupt durch die Methoden der Globalanalytik bestimmbar sind.
Mittels Dosage-Experimenten sollen abgefüllte Bierproben mit einzelnen Schlüsselantioxidatien angereichert werden und hinsichtlich ihres Einflusses auf die antioxidative Wirksamkeit und die Geschmacksstabilität unter Variation der Lagerbedingungen (Temperatur, Zeit, Sauerstoffgehalt) beurteilt werden. Durch gezielte Anreicherung bzw. Abreicherung dieser Substanzen über die Rohstoffauswahl soll anschließend in Brauversuchen die antioxidative Aktivität und die resultierende Wirkung auf die Geschmacksstabilität studiert werden. Hierdurch wird offen gelegt, inwieweit über die Rohstoffauswahl eine Verbesserung der Geschmacksstabilität erzielt werden kann. Aus den gewonnenen Erkenntnissen soll abschließend eine praxistaugliche Schnellmethode zur Analyse ausgewählter Leitantioxidantien in Bier und Rohstoffen entwickelt werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Lebensmittelchemie