PLEASURE | Novel Processing approaches for the development of food products Low in fAt, Salt and sUgar Reduced

In den letzten Jahren erfreuen sich Fruchtprodukte wie Säfte, Fruchtpürees oder Smoothies aufgrund ihres hohen Gehalts an gesundheitlich wertvollen Inhaltsstoffen einer stark wachsenden Beliebtheit. Für den menschlichen Körper sind hierbei insbesondere die enthaltenen Vitamine, Fruchtsäuren, Ballaststoffe oder sekundären Pflanzeninhaltsstoffe (z. B. Polyphenole) von großer Bedeutung. Allerdings kann der hohe Zuckergehalt (teilweise bis zu 15 %) dieser Fruchtprodukte insbesondere bei Kindern negative Auswirkungen auf die Zahngesundheit (kariogene Wirkung) und das Körpergewicht (durch einen Brennwert von bis zu 200 kcal/Glas Fruchtpüree) haben.

Der Brennwert der Früchte wird fast ausschließlich von der enthaltenen Zuckerfraktion bestimmt. Diese setzt sich in erster Linie aus Saccharose, Glucose und Fructose zusammen. Eine Entfernung oder Umwandlung dieser Zuckerstoffe eröffnet somit die Möglichkeit, den Brennwert eines Fruchtprodukts maßgeblich zu senken. Um hierbei eine Zerstörung der in den Früchten enthaltenen gesundheitlich wichtigen Inhaltsstoffe zu vermeiden, sind zur Zuckerentfernung lebensmitteltechnologische Verfahren wünschenswert, die bei produktschonenden Temperaturen ablaufen und keine extremen pH-Werte oder den Zusatz organischer Lösungsmittel oder Reagenzien benötigen.

Vor diesem Hintergrund wurden am Institut für Lebensmitteltechnologie der HSWT im Rahmen des Europäischen Forschungsverbundprojekts PLEASURE (Novel Processing approaches for the development of food products Low in fAt, Salt and sUgar Reduced) zwei biotechnologische Verfahren zur Zuckerreduktion entwickelt, welche sich gegenseitig ergänzen können (Abb. 1).

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Abb. 1: In PLEASURE entwickeltes Baukastensystem für eine schonende Zuckerreduktion in Frucht und Gemüseprodukten, bestehend aus fermentativem und enzymatischem Verfahren
Abb. 2: Vollständiger enzymatischer Abbau der in einem Apfelpüree enthaltenen Zucker Saccharose und Glukose mit dem im EU-Projekt PLEASURE entwickelten innovativen Verfahren

Enzymatisches Verfahren

Als eines der genannten Verfahren ist es am Institut für Lebensmitteltechnologie gelungen, ein enzymatisches Verfahren zu entwickeln, mit dem der natürliche Zuckergehalt von Fruchtprodukten durch vollständige Entfernung der enthaltenen Saccharose und Glucose um über 30 % reduziert werden kann (Abb. 2). Das dabei entwickelte Verfahren zur Zuckerreduzierung lässt sich einfach und ohne große Investitionen in bestehende Verarbeitungsprozesse integrieren. In einem ersten Technikumsversuch konnte bereits ein um 30 % zuckerreduziertes Apfelmus hergestellt werden. Das so hergestellte Produkt kann nach den Vorgaben der aktuellen Gesetzgebung als zuckerreduziert ausgelobt werden (Abb. 3).

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Abb. 3: Muster eines mit dem entwickelten produktschonenden Verfahren um 30­ % ­zuckerreduzierten Apfelprodukts und Muster eines Apfelsafts nach 30 %iger Zuckerreduktion
Abb. 4: Teilnahme der HSWT an der ersten PLEASURE Konferenz für Zucker, Salz und Fettreduktion

Fermentatives Verfahren

Das zweite, im Rahmen des EU-Projektes entwickelte Verfahren beinhaltet einen fermentativen Prozess zur Zuckerreduktion in den Fruchtprodukten. Um diesen Prozess zu entwickeln, wurden verschiedene Mikroorganismen, auf ihr Potential hin untersucht, Zucker aus Früchten und Gemüse in den natürlichen Süßstoff Erythritol umzuwandeln, der einen sehr niedrigen kalorischen Wert aufweist. Ein Stamm der im Screeningverfahren Glucose und Fructose abgebaut und einen Teil davon in Erythritol umgewandelt hat, wurde ausgewählt und unter Einsatz dieses Stamms ein fermentatives Verfahren zur Zuckerreduktion im Labormaßstab entwickelt und optimiert. Dieser Prozess wurde im Hinblick auf diverse Prozessparameter optimiert und ein Upscale zum Maßstab von 2 Liter Volumen im Batch-Verfahren durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen am Beispiel Apfelpüree eine deutlich Reduktion des Zuckergehalts und gleichzeitig die Produktion von Erythritol, das die verminderte Süße im Produkt kompensieren kann.

Zum Abschluss des Projekts wurden der enzymatische und der fermentative Prozess auch auf andere Frucht- und Gemüsematrices hin angepasst. Mit diesem Prozess ist es nun möglich, in verschiedenen Frucht- und Gemüsepürees eine deutlichen Zuckerreduktion unter sehr schonenden verfahrenstechnischen Bedingungen zu erzielen.
Zusammenfassend wurde damit in diesem EU-Projekt eine neue und vielfältig adaptierbare Plattformtechnologie entwickelt, die in Zukunft weit reichende Möglichkeiten eröffnet, um hochkalorische Frucht- und Gemüsepürees in verarbeiteten Lebensmittel wie Apfeltaschen und Pizza zu ersetzen und damit zur Entwicklung gesünderer Lebensmittel beizutragen.

Abschließende internationale Präsentation der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse

Als Partner im EU Forschungsverbund war das Institut für Lebensmitteltechnologie der HSWT im Juni 2014 an der “1st International PLEASURE Conference on SALT-SUGAR-LIPIDS REDUCTION” in La Rochelle in Frankreich beteiligt (Abb. 4). Die Konferenz fand zusammen mit den Health and Food Days in La Rochelle in Frankreich statt.

An zwei Tagen waren mehr als 800 Teilnehmer aus Industrie und Forschung versammelt, davon etwa 100 als Teilnehmer der Pleasure-Konferenz, in dem die Ergebnisse des Konsortiums zur Salz-, Fett- und Zuckerreduktion vorgestellt wurden. Zu den beiden an der HSWT erfolgreich entwickelten innovativen Verfahren zur Zuckerreduktion wurde von der Projektbearbeiterin Anna Knäulein in einem Vortrag auf der Konferenz berichtet und darüber hinaus bereits erste Muster der im Projekt entwickelten neuen Lebensmittel verkostet.

Ausblick

Seitens der Industrie besteht großes Interesse an den an der HSWT entwickelten innovativen Verfahren zur Zuckerreduktion in Fruchtprodukten. Als natürliches Ausgangsprodukt kann im Pilotmaßstab 100 % Saft eingesetzt und daraus ein zuckerreduziertes Produkt hergestellt werden. Die ersten Muster dieses um 30 % zuckerreduzierten Apfelgetränks wurden an der HSWT bereits produziert und den ersten Interessenten aus der Lebensmittelbranche vorgestellt.

Projektleitung


Projektbearbeitung

M.Sc. Anna Knäulein

Projektmitwirkung

Dr. Helga Gruber

Astrid Jäger

Projektdauer

01.01.2012 - 31.12.2014

Projektpartner

Projektförderung

Weblinks

PLEASURE - Homepage (mit allen 16 Partnern) Link