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Einfluss der Wechselwirkung zwischen den funktionellen Gruppen von Pektinen und ausgewählten Produktinhaltsstoffen auf die Stabilisierung von Öltropfen in Lebensmittelemulsionen
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18644 N
Laufzeit: 01.01.2015
- 31.12.2017
Fördersumme: 248.820 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Emulsionen sind thermodynamisch instabile Systeme. Sie benötigen grundsätzlich Hilfsmittel, wie grenzflächenaktive Emulgatoren oder verdickend wirkende Stabilisatoren, zur Stabilisierung ihrer Struktur. Seitens der Verbraucher besteht dabei der zunehmende Wunsch nach natürlichen Lebensmittelinhaltsstoffen, also auch nach natürlichen Stabilisierungshilfsmitteln, wie Hydrokolloiden aus pflanzlichen Quellen. Das in der Getränkeindustrie häufig verwendete Gummi arabicum (GA) stellt Hersteller von Limonaden etc. oft vor Probleme, da es Qualitätsschwankungen unterliegt, hygienisch oft problematisch ist und häufig aus politisch wenig stabilen Regionen der Welt importiert werden muss, was eine stabile Versorgung erschwert. Pektine, ebenfalls pflanzliche Hydrokolloide, werden bereits in Feinkostemulsionen als Stabilisatoren und in Getränkeemulsionen teilweise auch als emulsionsstabilisierende Inhaltsstoffe eingesetzt. Ihre emulsionsstabilisierenden Eigenschaften sind bekannt, obwohl nur unzureichend verstanden ist, worauf die Wirkung beruht. So wird beispielsweise die Grenzflächenspannung nur geringfügig gesenkt. Bei der Auswahl und beim Einsatz von Pektinen zur Emulsionsstabilisierung wird daher häufig erfahrungsbasiert vorgegangen. Insbesondere ist bisher trotz intensiver internationaler Forschungsanstrengungen weitgehend ungeklärt, wie die molekulare Struktur von Pektinen, d.h. die Art und Menge funktionaler Gruppen, mit produktspezifischen Inhaltsstoffen interagiert und die Fähigkeit der Pektine zur Emulsionsbildung und -stabilisierung beeinflusst. Über Rezepturparameter (pH-Wert, Trockenmasse-gehalt, Ionenstärke) können in Kombination mit der Art und Häufigkeit funktionaler Gruppen (Methyl-, Acetyl-, Amid-, Proteingruppen) z.B. die elektrostatische Abstoßung oder die hydrophobe Wechselwirkung im Pektinmole-kül beeinflusst werden. Dieses wiederum kann sowohl die räumliche Ausdehnung des Moleküls als auch wechselwirkende Kräfte zwischen den Molekülen ändern. Dadurch können das Adsorptionsverhalten der Moleküle an der Öl-Wasser-Grenzfläche in Emulsionen und die abstoßenden Kräfte zwischen gebildeten Öltropfen beeinflusst werden. Dies beeinflusst die Mikrostruktur und Stabilität der Emulsionen und somit auch konsumentenrelevante Eigenschaften, wie Farbe, Textur, Konsistenz, Aufrahmverhalten und Trübung. Obwohl einzelne der o.g. Aspekte bereits betrachtet wurden, fehlen aber bislang systematische Untersuchungen, um Zusammenhänge zwischen den Rezeptur-parametern, den resultierenden Strukturen und den Eigenschaften der Produkte aufzuklären.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, anhand von ausgewählten Pektintypen und modellhaft ausgewählten Lebensmittelemulsionen zu untersuchen, wie sich die Wechselwirkungen zwischen funktionellen Gruppen der Pektine und ausgewählten Produktinhaltsstoffen auf die Stabilisierung von Öltropfen in Emulsionen auswirken.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
Ausführende Einrichtung
Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik Teilinstitut I: Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT)
