Dissertationen 2000
15.03.00, Florian Mayer (Prof. Dr. W. Grosch):
"Untersuchungen über das Aroma von Arabica Kaffee: Einfluß von Provenienz und Röstgrad auf Phenol- und Schwefelverbindungen und E-(beta)-Damascenon - Bestimmung der Abdampfraten von Aromastoffen"
06.06.00, Eva Katharina Kirchhoff (Prof. Dr. P. Schieberle):
"Charakterisierung von Schlüsselaromastoffen in Roggenbrot - Untersuchungen zum Einfluß des Herstellungsverfahrens und der Teigezeptur"
03.07.00, Bruna Simona Mutti (Prof. Dr. W. Grosch):
"Aroma frisch gekochter Kartoffeln - Einfluß von Sorte und Lagerung sowie Vergleich mit dem Aroma getrockneter Kartoffeln"
04.08.00, Roland Kerscher (Prof. Dr. W. Grosch):
"Objektivierung tierartspezifischer Aromaunterschiede bei erhitztem Fleisch"
04.08.00, Michael Münch (Prof. Dr. P. Schieberle):
"Charakterisierung von Indikatorverbindungen in Kakaoschalen durch chemische und molekularbiologische Verfahren und Entwicklung von Methoden zur Nutzung für die Qualitätsbeurteilung von Kakaoprodukten"
Zusammenfassungen
von Eva Katharina Kirchhoff
Die Anwendung der Aromaextraktverdünnungsanalyse (AEVA) auf einen Roggenbrotkrumenextrakt, anschließende Identifizierungsexperimente, Quantifizierungen über Isotopenverdünnungsanalysen (IVA) und Aromawertberechnungen ergaben 18 geruchsaktive Verbindungen mit Aromawerten > 1. Modellversuche zur Simulation des Krumenaromas schließlich zeigten, daß 3-Methylbutanal, 2,3-Butandion, Hexanal, Methional, (E,E)-2,4-Decadienal, Phenylacetaldehyd, (E)-2-Nonenal, Sotolon, Vanillin, 2-/3-Methylbuttersäure und Essigsäure maßgeblich zum Aroma beitragen. Bei der Untersuchung der Roggenbrotkruste mittels AEVA wurden die Streckeraldehyde Methional, 3-Methylbutanal und Phenylacetaldehyd mit den höchsten Intensitäten detektiert, gefolgt von 2-Furfurylthiol, (Z)-4-Heptenal, 2,3-Diethyl-5-methylpyrazin, Dimethyltrisulfid, Furaneol, (Z)-1,5-Octadien-3-on und 1-Octen-3-on. Die schwefelhaltigen Verbindungen 2-Furfurylthiol und Dimethyltrisulfid wurden erstmalig in der Roggenbrotkruste identifiziert.
Insbesondere das Krumenaroma wird durch technologische Einflüsse verändert. Um diese Einflüsse zu objektivieren, war es zunächst notwendig, die Aromaentwicklung von den Rohstoffen Mehl und Sauerteig bis hin zur Brotkrume systematisch zu untersuchen.
Durch die Anwendung der AEVA auf Roggenmehl, quantitative Bestimmungen mittels IVA mit anschließenden Aromawertberechnungen konnten Methional, Vanillin, (E)-2-Nonenal, 3-Methylbuttersäure, Hexanal, Buttersäure sowie (E,E)-2,4-Decadienal als aromarelevante Substanzen im Roggenmehl erkannt werden. Analoge Studien zum Sauerteig zeigten, daß die fermentative Neubildung der für die Sauerteigflora typischen Substanzen Essigsäure, 3-Methylbutanal sowie 2,3-Butandion das Aroma von frischem Sauerteig prägen, und der dominierende Aromabeitrag der grün-fettig riechenden Aldehyde Hexanal und (E)-2-Nonenal im Roggenmehl durch eine reduktive Biotransformation dieser Verbindungen während der Sauerteiggärung zurücktritt. Die Untersuchung des Einflusses eines Fructosezusatzes zum Sauerteig zeigte außer einer, gegenüber einem Sauerteig ohne Zusatz verstärkten Essigsäurebildung keine signifikanten Konzentrationsveränderungen anderer geruchsaktiver Verbindungen.
Quantitative Analysen von Brotteigen und Brotkrumen zeigten, daß während der Stückgare im Brotteig eine Fortsetzung der Fermentationsprozesse der Sauerteiggärung erfolgt. Der Backvorgang hingegen ist charakterisiert durch eine thermisch induzierte Bildung der Streckeraldehyde Phenylacetaldehyd und Methional sowie durch Konzentrationsverluste der Alkohole und Säuren. Bei einem Zusatz von Bäckerhefe zum Brotteig konnten während der Stückgare signifikante Erhöhungen der Konzentrationen von 2-Phenylethanol, 3-Methylbutanol sowie von 2- und 3- Methylbuttersäure festgestellt werden.
Im letzten Teil der Arbeit wurden quantitative Untersuchungen zum Einfluß verschiedener Sauerteigtrocknungstechniken auf das Krumenaroma bzw. die Krumenaromastoffe durchgeführt. Während die Gefriertrocknung von Sauerteig ausschließlich Verluste bei allen untersuchten Verbindungen zur Folge hatte, führte die Walzentrocknung zu einer thermisch induzierten Bildung der Streckeraldehyde Methional, Phenylacetaldehyd und 2- / 3-Methylbutanal sowie von Hexanal, vermutlich infolge einer beschleunigten Lipidperoxidation. Die auftretenden Verluste waren bei einer Reihe von Aromastoffen, wie z. B. Essigsäure und 2-Phenylethanol, deutlich höher als bei der Gefriertrocknung. Insbesondere das 3-Methylbutanol nahm um 96 % ab. Backversuche unter Verwendung der Trockensauerteige zeigten, daß die Trocknungsverluste bei Essigsäure infolge der inaktivierten Sauerteigflora durch die Brotteigfermentation nicht ausgeglichen wurden. Die stärkere Bildung von 2-Phenylethanol, 3-Methylbutanol sowie 2-/3-Methylbuttersäure war hingegen ein Indikator für einen intensiveren Hefestoffwechsel in den Brotteigen mit Trockensauerteig. Die sensorisch feststellbaren Konzentrationsveränderungen in der Brotkrume aus walzengetrocknetem Sauerteig konnten neben der Konzentrationsminderung bei Essigsäure auf eine Freisetzung von 2- und 3-Methylbutanal aus Vorläuferverbindungen im Brotteig sowie der im Vergleich zum frischen Teig fehlenden Neubildung der Streckeraldehyde Methional und Phenylacetaldehyd während des Backvorgangs zurückgeführt werden.
Durch die Anwendung von Trocknungstechniken, unter geringer oder ohne thermische Belastung, ist die Neubildung von Geruchsstoffen während des Prozesses und infolge auch die Konzentrationsverschiebungen von Aromastoffen eingeschränkt. Die stark ausgeprägte thermische Bildung von Streckeraldehyden könnte für die Herstellung von Produkten zur Erzeugung gezielter Aromanoten in Backprodukten eingesetzt werden. Die Quantität und die Qualität der thermisch gebildeten Verbindungen ist dabei über die Trocknungsbedingungen und das Potential an Vorläuferverbindungen steuerbar.
von Bruna Simona Mutti
Frisch gekochte Kartoffeln haben ein charakteristisches Aroma, das mit den Begriffen "nach gekochter Kartoffel", "erdig","grün", "fettig", "süßlich" und "malzig" beschrieben wird. Beim Warmhalten gekochter Kartoffeln sowie bei der Herstellung von Trockenprodukten treten die Geruchsnoten "kartoffelartig" und "erdig" in den Hintergrund, und ein grün-fettiges und heuartiges Fehlaroma, auch als "Potato Off-Flavour" (POF) bezeichnet, ist wahrzunehmen.
Mittels Aromaextraktverdünnungs- bzw. konzentrierungsanalysen (AEVA bzw. AEKA) sowie mit der gaschromatographisch/olfaktometrischen Analyse statischer Headspace-Proben (GCO-H) von frisch gekochten Kartoffeln zweier unterschiedlichen Kartoffelsorten "Agria" und "Sieglinde" wurden insgesamt 45 Aromastoffe identifiziert. Auf der Basis hoher FD-Faktoren wurde erwartet, daß trans-4,5-Epoxy-(E)-2-decenal, Methional, 2-Acetyl-1-pyrrolin, Dimethyltrisulfid, 2,3-Diethyl-5-methylpyrazin, 3-Isobutyl-2-methoxypyrazin, 1-Octen-3-on, (Z)-1,5-Octadien-3-on, (Z)-2-Nonenal, (E,Z)-2,6-Nonadienal, (E)-2-Nonenal, Decanal, (E,E)-2,4-Nonadienal, (E,E)-2,4-Decadienal, (E)-beta-Damascenon, delta-Decalacton, 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanon, 3-Hydroxy-4,5-dimethyl-2(5H)-furanon, Vanillin, Methanthiol, Dimethylsulfid und 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin als Schlüsselverbindungen wesentliche Beiträge zum Kartoffelaroma leisten.
Zur überprüfung dieser Annahme wurden die Konzentrationen der ausgewählten Aromastoffe in frisch gekochten Kartoffeln, in gekochten und warmgehaltenen Kartoffeln (2 h bzw. 6 h, 60 °C) sowie in Kartoffelgranulat- und flocken mittels Isotopenverdünnungsanalysen (IVA) bestimmt und deren Aromawerte (AW; Quotient aus Konzentration und Geruchsschwelle) berechnet.
In frisch gekochten Kartoffeln wurden die höchsten Aromawerte für das metallische trans-4,5-Epoxy-(E)-2-decenal, das nach gekochten Kartoffeln riechende Methional, die kohlartigen Schwefelverbindungen Methanthiol, Dimethyltrisulfid und Dimethylsulfid, die grün-fettigen (E,E)-2,4-Decadienal und Hexanal und das süßliche Vanillin ermittelt. Anhand von sensorischen Untersuchungen von Modellmischungen, deren Zusammensetzung auf den Ergebnissen der Aromastoffanalyse basiert, wurde gezeigt, daß mit fünf Aromastoffen, und zwar Methanthiol, 2,3-Diethyl-5-methylpyrazin, 3-Isobutyl-2-methoxypyrazin, Methional und Dimethylsulfid gelöst in Wasser, eine befriedigende Imitation des Aromas gekochter Kartoffeln gelingt. Methanthiol ist in Verbindung mit den "erdig" riechenden Pyrazinen für die Aromanote "nach gekochten Kartoffeln" verantwortlich. Die Zugabe von Methional, obwohl es "nach gekochten Kartoffeln" riecht und einen hohen Aromawert zeigte, bewirkte nur eine geringfügige Verbesserung des Aromaimitates. Am "grün-fettigen" Geruch im Aromaprofil sind Hexanal, (E,E)-2,4-Decadienal und trans-4,5-Epoxy-(E)-2-decenal beteiligt. Die Geruchsqualität "malzig" wird von den Strecker-Aldehyden Methylpropanal, 2- und 3-Methylbutanal hervorgerufen, während dem süßlichen Geruchseindruck Vanillin, 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanon und 3-Hydroxy-4,5-dimethyl-2(5H)-furanon verantwortlich sind.
Durch die quantitative Analyse konnte gezeigt werden, daß sowohl beim Warmhalten gekochter Kartoffeln als auch bei der Herstellung von Kartoffeltrockenprodukten das Gleichgewicht der Aromastoffe empfindlich gestört wird. Die Abflachung des Kartoffelaromas und die Entstehung des "hay-like Off-Flavours" sind auf die Abnahme der erdigen Pyrazine 2,3-Diethyl-5-methylpyrazin und 3-Isobutyl-2-methoxypyrazin sowie auf die Zunahme von Methional und von Aromastoffen, die aus der Peroxidation ungesättigter Fettsäuren hervorgehen, zurückzuführen. Beim Warmhalten gekochter Kartoffeln bei 60 °C in 6 h stiegen z. B. Methional und (E,E)-2,4-Decadienal auf die 4,2- bzw. 3,8fache Konzentration. Die Verstärkung des malzigen Geruchseindrucks in Kartoffelgranulat war mit einer Zunahme der Strecker-Aldehyde Methylpropanal (+75%), 2-Methylbutanal (+77%) und 3-Methylbutanal (+92%) korreliert.
Aus den Ergebnissen ergeben sich Konsequenzen für die Auswahl von Kartoffelsorten im Hinblick auf eine Verbesserung des Aromas. Zur Hemmung der Lipidperoxidation, die Ursache der POF-Bildung, ist ein hoher Gehalt der Kartoffel an Antioxidantien (Tocopherole, Vitamin C) erforderlich und, es muß sichergestellt werden, daß die Antioxidantien die Verarbeitungsprozesse überstehen. Die Konzentrationen erdig riechender bzw. schmeckender Pyrazine sollten in der rohen Kartoffel so hoch sein, daß nach der Verarbeitung noch genug im Produkt verbleibt, um den Kartoffelgeruch und -geschmack hervorzurufen. Die Kartoffeln sollten demgegenüber arm sein an freien Methionin, dem Vorläufer des Methionals. Proteingebundenes Methionin ist dagegen erwünscht, da es beim Erhitzen von Kartoffeln Methanthiol liefert, das sich positiv auf das Aroma auswirkt.
Schließlich stellte die Analyse eines Kartoffelgranulats heraus, daß die Schlüsselaromastoffe gekochter Kartoffeln Stärkeeinschlußkomplexe bilden können, die beim Kontakt mit Wasser die Aromastoffe freigeben. Die Entwicklung solcher Komplexe könnte zur Dosierung fehlender Aromastoffe bei Kartoffelprodukten genutzt werden.
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