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15.1.2015 Wissen: Wie Lebensmittel verarbeiten? Nahezu alle Lebensmittel unterliegen einer Verarbeitung, bevor man sie essen kann. Im einfachsten Fall wäre das etwa, eine Banane zu schälen oder eine Kartoffel zu kochen. Bei anderen Produkten jedoch, zum Beispiel Weizen, ist eine recht aufwendige Verarbeitung erforderlich, bevor er geniessbar ist. Zunächst muss das Korn geerntet werden, gefolgt von der Abtrennung von Hülle, Halm, Dreck und Spreu. Das gereinigte Korn wird üblicherweise gekocht oder zu Mehl vermahlen und dann oft zu anderen Produkten wie Brot oder Pasta weiterverarbeitet. Bild: Teigwarenmaschine. Die organoleptische (sensorische) Qualität mancher Lebensmittel profitiert direkt von der Verarbeitung. Gebackene Bohnen zum Beispiel erhalten ihre cremige Textur durch die Hitzebahandlung während des Konservierens. Extrudierte und gepuffte Produkte wie Frühstückszerealien oder Chips sind ohne moderne industrielle Lebensmittelverarbeitung nahezu undenkbar. Erhalt und Verbesserung des Nährwerts Verfahren wie das Frosten bewahren die Nährstoffe, die natürlicherweise in Lebensmitteln enthalten sind. Andere Methoden, zum Beispiel Kochen, können zuweilen den Nährwert verbessern, indem sie Nährstoffe besser verfügbar machen. So führt das Kochen und Konservieren von Tomaten, um Tomatenmark oder -sauce herzustellen, zu einer verbesserten Verfügbarkeit des bioaktiven Inhaltsstoffs Lykopin. Bei entsprechend vorsichtiger Verarbeitung von Kakao und Schokolade bleiben die enthaltenen Flavonoide wie Epicatechin und Catechine erhalten, unachtsame Behandlung jedoch führt zu ihrer Verminderung. Lykopin und Flavonoide haben antioxidative Wirkung, die gemäss einiger Studien zur Erhaltung der Herzgesundheit beitragen und das Risiko für manche Krebsarten verringern kann. Forscher untersuchen derzeit die Manipulation der Nährstoffverdaulichkeit durch Lebensmittelverarbeitung, um Lebensmittel mit verbesserter Nährstoffverfügbarkeit zu kreieren. So scheint es, dass das Homogenisieren der Milch die Grösse der Tröpfchen von Fett, Kasein und Molkenproteinen verringert. Dies wiederum fördert anscheinend die Verdaulichkeit verglichen mit unbehandelter Milch. Erste Forschungsresultate lassen vermuten, dass die Manipulation der Struktur der Triglyzeride (gabelartiges Grundgerüst der Fette) die Verdaulichkeit der Fette beeinflussen kann, wodurch sich ihre Wirkung auf das Risiko für Herz-Kreislauferkrankungen nach dem Verzehr verändert. Hygienische Sicherheit Viele Verarbeitungsverfahren garantieren die Sicherheit von Lebensmitteln, indem sie die Anzahl schädlicher Keime reduzieren, welche Krankheiten verursachen können (z. B. Pasteurisieren der Milch). Trocknen, Einlegen und Räuchern verringern die Wasseraktivität (d.h. Wasser, welches für bakterielles Wachstum verfügbar ist) und verändern den pH-Wert von Lebensmitteln, wodurch das Wachstum pathogener und Schimmel erzeugender Mikroorganismen begrenzt und Enzymreaktionen verzögert werden. Andere Verfahren wie Eindosen, Pasteurisieren und Ultrahocherhitzung (UHT) zerstören Bakterien durch Hitzeeinwirkung. Ein weiterer Nutzen der Verarbeitung liegt in der Zerstörung anti-nutritiver Faktoren. Zum Beispiel zerstört Kochen so genannte Proteaseinhibitoren wie die Trypsininhibitoren, welche sich in Erbsen, Bohnen und Kartoffeln finden. Trypsininhibtoren sind kleine, kugelige Proteine, die die menschlichen Verdauungsenzyme Trypsin und Chymotrypsin hemmen, welche zum Abbau der Nahrungsproteine benötigt werden. Wenn in Lebensmitteln vorhanden, können sie deren Nährwert herabsetzen. In hohen Dosen zeigten sie im Tierversuch toxische Effekte, und vereinzelte Beobachtungen an Menschen wiesen in die gleiche Richtung. Haltbarkeit und Convenience verbessern Lebensmittelverarbeitung ermöglicht verlängerte Haltbarkeit (z.B. bei verderblichen Lebensmitteln wie Fleisch, Milch und daraus hergestellten Produkten). Verpacken in modifizierter Atmosphäre führt dazu, dass Obst und Gemüse länger zuhause gelagert werden können und man entsprechend seltener frische Produkte einkaufen muss und auch weniger Verlust durch Verderbnis hat. Ausgeklügelte Lagerung und Verpackung bedeuten mehr Komfort für den Verbraucher. In der westlichen Welt besteht die Nahrung vornehmlich aus fünf Grundnahrungspflanzen - Reis, Weizen, Mais, Hafer und Kartoffeln. Die Spanne der charakteristischen Eigenschaften, die wir von unseren Speisen kennen, leitet sich von diesen fünf simplen Nahrungspflanzen in Kombination mit modernen Verarbeitungsverfahren ab. Somit lässt sich feststellen, dass wir uns heutzutage an eine breite Palette von Speisen aus einer engen Auswahl von Pflanzenarten, aus denen unsere Nahrung besteht, gewöhnt haben. Diese Umwandlung von Grundnahrungsmitteln in verarbeitete Speisen wäre ohne moderne Lebensmitteltechnologie nicht möglich. Zusammensetzung modernisieren Es ist bekannt, dass Menschen mit geringem Einkommen eine weniger abwechslunsgreiche Ernährung haben, und dies spiegelt sich in schlechterer Nährstoffzufuhr und -status wider. Verarbeitung in Form der Anreicherung bestimmter Produkte wie Mehl, Brot und Frühstückszerealien hat die Zahl von Menschen in Europa mit niedrigem Nährstoffstatus schrumpfen lassen. Zusätzlich ermöglicht der Erhalt von Nährstoffen durch Verfahren wie das Einfrieren denjenigen ohne Zugang zu einer breiten Lebensmittelauswahl, eine bessere Nährstoffversorgung aus der begrenzten Nahrunsmittelpalette zu ziehen. Chronische Erkrankungen wie Herzkrankheiten, Fettsucht und Diabetes können, zum Teil, durch diätetische Massnahmen kontrolliert werden. Als Reaktion darauf haben Lebensmittelhersteller Verarbeitungsverfahren eingesetzt, um Verbrauchern eine Wahl fettarmer oder fettfreier Varianten vieler Lebensmittel und Speisen zu bieten. Das vielleicht einfachste Beispiel hierfür ist die Herstellung fettarmer Milch, bei der das Fett während der Verarbeitung entzogen wird - nach Zentrifugation der Milch wird der Rahm von der Oberfläche abgeschöpft. Der Fettgehalt eines Lebensmittels kann auch verringert werden, indem man Wasser oder andere Substanzen hinzugibt, die das Fett ersetzen und dadurch die Energiedichte senken. Fettreduzierte Margarine ist hierfür ein gutes Beispiel. Allerdings führt der Wasserzusatz zu einem leichter verderblichen Produkt, so dass fettreduzierte Produkte noch Stabilisatoren und Konservierungsstoffe enthalten können, um ihre ursprüngliche Haltbarkeit und Stabilität wiederherzustellen. Zusätzlich zu fettarmen Produkten ermöglicht die Lebensmittelverarbeitung die Herstellung von salz- und zuckerreduzierten sowie ballaststoffreichen Versionen vieler Lebensmittel, wodurch dem Verbraucher eine Produktauswahl gemäss seinen individuellen Gesundheitsbedürfnissen geboten wird. Welches sind die wichtigsten Verarbeitungsverfahren? Erhitzen Die Temperatur des Lebensmittels wird soweit angehoben, dass bakterielles Wachstum gehemmt, Enzyme inaktiviert oder sogar lebende Bakterien zerstört werden. Traditionelle feuchte Kochverfahren umfassen Blanchieren, Kochen, Dämpfen und Dampfdruckkochen. Trockene Kochverfahren schliessen Backen, Braten und Rösten ein. Bei neueren Verfahren wird die Hitze durch elektromagnetische Strahlen wie Mikrowellen übertragen. Ultrahocherhitzungs- oder UHT-Verfahren werden vielfältig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Hierbei wird das Lebensmittel für mindestens eine Sekunde auf ≥135 °C erhitzt und anschliessend sehr schnell abgekühlt, um alle Mikroorganismen abzutöten. Beim Pasteurisieren wird das Lebensmittel für mindestens 15 Sekunden auf ≥72 °C erhitzt, um die meisten lebensmittelverderbenden Keime abzutöten, und anschliessend schnell auf 5 °C abgekühlt. Kühllagerung Die Temperatur des Lebensmittels wird abgesenkt, um bakterielles Wachstum zu verlangsamen oder Enzyme mit negativer Wirkung zu inaktivieren und so seinen Verfall zu bremsen. Traditionelle Kühlverfahren umfassen das Kühllagern bei Temperaturen um 5 °C und das Einfrieren bei Temperaturen unter -18 °C (sogar bis -196 °C in industriellen Tiefkühlern). Je tiefer die Temperatur, desto länger kann das Lebensmittel sicher gelagert werden. Jedoch können starke Temperaturschwankungen über einen längeren Zeitraum zu Nährstoffverlusten und der Zerstörung der Lebensmittelstruktur führen, so dass Erscheinungsbild und Nährwert deutlich abnehmen. Trocknen Beim Trocknen wird der Wassergehalt eines Lebensmittels so weit reduziert, dass biologische Reaktionen (z. B. Enzymaktivität und mikrobielles Wachstum) gehemmt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Lebensmittelverderbs abnimmt. Trocknen kann erfolgen als Gefriertrocknen (z. B. Kräuter und Kaffee), Sprühtrocknen (z. B. Milchpulver), Sonnentrocknen (z. B. Tomaten, Aprikosen) oder Tunneltrocknen (z. B. Gemüstestückchen). Einsalzen Der Zusatz von Salz wird schon seit Jahrhunderten zur Haltbarmachung von Lebensmitteln verwendet. Diese Technik basiert auf dem Prinzip, dass das Salz die Wasseraktivität des konservierten Lebensmittels reduziert, wodurch das Wachstum von Verderbniserregern gehemmt wird. Abhängig vom Lebensmittel kann der gleiche Effekt mit Zucker erreicht werden. Ebenso ist es möglich, durch Änderung des pH-Wertes eines Lebensmittels (z. B. durch Säurezusatz wie beim Einlegen mit Essig) bestimmte Mikroorganismen in ihrem Wachstum zu bremsen, zu stoppen oder sie abzutöten. Salz wird den Lebensmitteln auf verschiedene Weise zugesetzt, aber der Begriff Einsalzn bezeichnet im allgemeinen die Haltbarmachung von Lebensmitteln mit trockenem Salz. Einsalzen wird vornehmlich für Fleisch und Fisch verwendet. Entweder wird das Salz einfach so zugegeben, oder ins Fleisch eingerieben. Eingesalzener Fisch (getrockneter und gesalzener Kabeljau) und gepökeltes Fleisch wie der italienische Rohschinken (prosciutto crudo) sind Beispiele für eingesalzene Lebensmittel. Weitere Verarbeitungsverfahren, in denen Salz eine Rolle spielt, sind das Einlegen in Lake, das Beizen und das Pökeln. In Salzlake eingelegte Lebensmittel werden in Wasser aufbewahrt, das vollständig oder fast vollständig mit Salz gesättigt ist - ein gängiges Verfahren zur Haltbarmachung von Fleisch, Fisch und Gemüse. Heutzutage ist die Salzlake ein weniger übliches Verfahren zur Hatlbarmachung, wird jedoch noch zur Reifung von Käsesorten wie Feta oder Halloumi verwendet. Das Beizen beinhaltet oft Salzen und Einlegen in Lake, kombiniert mit Fermentation oder Essigzusatz, und wird bevorzugt gebraucht zur Haltbarmachung von Gemüse (z. B. Sauerkraut, Gurken, Paprika, Zwiebeln und Oliven) oder Fisch (z. B. Hering). Das Pökeln ist ein gängiger Begriff für Verarbeitungsmethoden - in erster Linie für Fisch und Fleisch -, bei denen Lebensmitteln Kombinationen von Salz, Zucker und manchmal Nitraten oder Nitriten (hemmen das Wachstum schädlicher Clostridium botulinum-Bakterien und geben Fleisch eine ansprechende Rosafärbung) zugesetzt werden. Beim Pökeln wird das Lebensmittel manchmal auch geräuchert. Fermentieren mit Bildung von Alkohol Bei der Fermentation werden spezifische Hefen oder Bakterien verwendet, um einem Lebensmittel sein charakteristisches Aroma und Textur zu geben. Darüberhinaus ist es ein Weg, die biochemischen Eigenschaften eines Lebensmittels zu verändern und dadurch das Wachstum von Verderbniserregern zu hemmen. Hefefermentation wird bei Verfahren wie dem Brotbacken oder der Herstellung alkoholischer Getränke eingesetzt. Ebenso wird Sojasosse mittels Hefefermentation produziert. Unter aeroben Bedingungen, d.h. in Anwesenheit von Sauerstoff, setzt die Hefe Zucker und andere Kohlenhydrate zu Kohlendioxid und Wasser um. Auf diese Weise geht Teig auf; die Hefe produziert Gasblasen aus Kohlendioxid, die den Teig zur Ausdehnung bringen. Beim Backen verfestigt sich die schwammartige Struktur durch Hitzeeinwirkung und gibt dem Brot seine weiche Textur. Die Hefe wird durch die Hitze abgetötet. Bei der Herstellung von Bier, Wein und anderen alkoholischen Getränken hat Hefe die Aufgabe, Alkohol und teilweise auch Kohlensäure zu bilden. Unter anaeroben Bedingungen (d.h. in Abwesenheit von Sauerstoff) setzt Hefe Zucker und andere Kohlenhydrate zu Alkohol (Ethanol) und Kohlendioxid um. Wenn das Kohlendioxid nicht entfernt wird, erhält man ein prickelndes Getränk. Bei der alkoholischen Gärung ist es üblich, spezifische Hefekulturen zu verwenden, jedoch werden bestimmte Getränke einer spontanen Fermentation unterzogen. Dies bedeutet, dass die Fermentation durch Hefen und andere Mikroorganismen ausgelöst wird, die natürlicherweise auf den Trauben oder in der Herstellungsumgebung vorkommen. Beim Backen entsteht Ethanol als Nebenprodukt. Der Fermentationsprozess wandelt sich von aerob zu anaerob, während der Teig geht, da die Hefe den Sauerstoff verbraucht. Allerdings verdampft der Ethanol beim Backen, so dass Brot keinen Alkohol enthält. Die Fermentation ist von grosser Bedeutung für den Geschmack von Bier, Wein, etc., da die Hefe neben Ethanol und Kohlendioxid eine Anzahl weiterer Substanzen produziert, die diesen Getränken ihr charakteristisches Aroma verleihen. Fermentieren mit Bildung von Säuern Eine andere Art der Fermentation in der Lebensmittelherstellung wird durch Milchsäure produzierende Bakterien bewerkstelligt, die natürlicherweise in den Lebensmitteln vorkommen oder im Herstellungsprozess zugesetzt werden. Diese Bakterien nutzen Lactose (Milchzucker) oder andere Kohlenhydrate als Substrat zur Herstellung von Milchsäure. Durch den Anstieg des Milchsäuregehalts senkt sich der pH, was wiederum einen Einfluss auf die Eigenschaften eines Lebensmittels haben kann, da manche Proteine säurempfindlich sind. So gerinnt zum Beispiel das Milchprotein Kasein in saurer Umgebung, wodurch Milch dick wird und Joghurt und anderen Sauermilchprodukten seine besondere Konsistenz verleiht. Nicht alle Sauermilchprodukte werden fermentiert; Milchsäure kann der Milch auch direkt zugesetzt werden. Zu den Lebensmitteln, die durch Milchsäurebakterien vergoren werden, zählen Sauerkraut, sauer eingemachtes Gemüse, Sauerteigbrot und Fleischerzeugnisse wie Salami. Wie bereits erwähnt verbessert Fermentation die Haltbarkeit und Sicherheit von Lebensmitteln. Sowohl Alkohol und Säure als auch die Anwesenheit harmloser (oder nützlicher) Mikroorganismen verhindern das Wachstum verderbniserregender Bakterien, Pilze, etc. Alkohol ist ein weitverbreitetes Desinfektionsmittel und spielt in Getränken eine vergleichbare Rolle; er kann Mikroorganismen abtöten und ihre Vermehrung unterbinden. Eine saure Umgebung wirkt ebenfalls hemmend auf mikrobielles Wachstum. In beiden Fällen hängt die Wirksamkeit von der Alkohol- und Säurekonzentration ab. Auch harmlose Mikroorganismen können die Anzahl und Vermehrungsrate unerwünschter Keime beeinflussen, da der Wettbewerb um Nährstoffe mit der Menge vorhandener Mikroorganismen steigt. Zusätzlich zu Geschmack und Textur sowie der Haltbarkeit und Sicherheit von Lebensmitteln, kann Fermentation deren Nährwert verbessern. Mikroorganismen produzieren Aminosäuren, Fettsäuren und bestimmte Vitamine, die von unserem Körper absorbiert werden, wenn wir essen. Die mikrobielle Aktivität kann zudem den Gehalt an Antinährstoffen verringern, die in manchen Lebensmitteln (z. B. Hülsenfrüchte, Getreide, Gemüse) enthalten sind und die Absorption von Nährstoffen stören. Das Senken solcher Inhaltstoffe verbessert die Nährstoffaufnahme aus dem Lebensmittel und erhöht so seinen Nährwert. Ein Beispiel ist Sauerteig, der Milchsäurebakterien mit der Fähigkeit zum Abbau von Phytinsäure enthält. Phytinsäure ist ein Antinährstoff in Vollkornmehl, der durch die Bildung von Mineralstoffkomplexen die Absorption lebensnotwendiger Nährstoffe wie Calcium, Eisen, Zink und Magnesium im Dünndarm verhindert. Die Bioverfügbarkeit von Mineraltsoffen ist somit höher in Sauerteigbrot als in Brot, das nur mit Hefegärung hergestellt wurde. (Text: eufic) Weiterlesen: Wissenswertes: warum Lebensmittel verarbeiten?

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