SS 2003 Experimentalvortrag Lebensmittelzusatzstoffe 09.07.03

Gliederung 1. Einleitung 2. Konservierungsstoffe 3. Lebensmittelfarbstoffe 4. Antioxidantien Emulgatoren, Stabilisatoren und Verdickungsmittel Geschmacksstoffe 7. Schulrelevanz

Was sind Zusatzstoffe ? 1974, LMBG §2 £ Einführung des Begriffes „Zusatzstoffe“ „Stoffe, die dazu bestimmt sind, Lebensmitteln zur Beeinflussung ihrer Beschaffenheit oder zur Erzielung bestimmter Eigenschaften oder Wirkungen zugesetzt zu werden, ...“ Das bedeutet: ▪ Zusatzstoff wird bewusst verwendet ▪ Zusatzstoffe sollen Lebensmitteln vorgegebene Eigenschaften verleihen z. B. Farbe, Geschmack, Beschaffenheit, Haltbarkeit, Nährwert z. Zt. 297 zugelassen (EU)

Zusatzstoffe müssen ... zugelassen (Positivlisten in ZZulV von 1998) (Ausnahmen: Aromen, Extraktionsmittel, Bleichmittel, Technische Hilfsstoffe, Enzyme + Trinkwasser, Wein) gesundheitlich unbedenklich technologisch notwendig dürfen Verbraucher nicht täuschen kenntlich gemacht werden (Zutatenverzeichnis) Klassenname + „E-Nummer“ oder Verkehrsbezeichnung

2. Konservierungsstoffe Einsatz in Lebensmitteln, die nicht durch Erhitzen, Tiefgefrieren oder durch Zusatz von Salz, Zucker, Alkohol, Säuren haltbar gemacht werden können verhindern oder hemmen Wachstum von Bakterien oder Schimmelpilzen £ Vermehrung solcher Mikroorganismen sehr gefährlich (Botulismustoxin – stärkstes bekanntes Gift) zerstören Zellmembranen der Mikroben (lebensnotwendige Austauschvorgänge werden unterbunden) oder blockieren reaktionsfähige Gruppen der Enzyme von Mikroorganismen ⇨ Versuch 1

Versuch 1 Antimikrobielle Wirkung von Konservierungsstoffen a. Erlenmeyerkolben 1 (ohne Natriumbenzoat) C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) 6 CO2 (g) ↑ + 6 H2O CO2 (g) + Ca(OH)2 (aq) CaCO3 (s) ↓ + H2O weiß Hefe, ∆ b. Erlenmeyerkolben 2 (mit Natriumbenzoat) Benzoesäure durchdringt lipoidähnliche Membran der Hefen £ hemmt die Enzyme Katalase £ Wasserstoffperoxid-Ansammlung in den Zellen £ Zerstörung der Hefen C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) + H3O+ + H2O (aq) + Na+

Zugelassene Konservierungsstoffe Benzoesäure (E 210) enthalten z. B. in Heidel- und Preiselbeeren Verwendung nur in sauren Speisen z. B. Marinaden, kohlensäurehaltige Getränke p-Hydroxybenzoesäureester („PHB-Ester“, E 214 - 219) Wirksamkeit hängt kaum vom pH-Wert ab Verwendung z. B. bei Füllungen für Backwaren, Fruchtsäften, Marmeladen, Oliven, Sauergemüse p-Hydroxybenzoesäureethylester

Zugelassene Konservierungsstoffe Biphenyl (E 230) und o-Phenylphenol (E 231) Anwendung bei Zitrusfrüchten zur Verhinderung des beim Transport leicht auftretenden Grün- und Blauschimmels Sorbinsäure (E 200) enthalten in Vogelbeeren in Form ihres Lactons Verwendung z. B. in Käse, Obsterzeugnissen, Wein, Backwaren, Margarine ⇨ Versuch 2 Biphenyl o-Phenylphenol Sorbinsäure Parasorbinsäure

Sicherheitsbreite von konservierend wirkenden Stoffen Chronische Verträglichkeit im Futter [%] Anwendungs-konzentration Aktuelle Sicherheitsbreite Sorbinsäure 5 0,1 50 Benzoesäure 1 10 PHB-Ester 0,05 20 Kochsalz 2-3 0,3 - 0,5 Zucker ca. 60 bis 60 ≥1

Versuch 2 Nachweis der Sorbinsäure in Margarine a. Rama (Vollfettmargarine) Gesamtfettgehalt mind. 80 % b. Lätta (Halbfettmargarine) Gesamtfettgehalt 39 – 41 % erhöhter Wasseranteil £ anfällig für Befall von Verderbniserregern £ Konservierung mit Sorbinsäure bzw. deren Salzen

Versuch 2 Nachweis der Sorbinsäure in Margarine K2Cr2O7 (aq) H2SO4 (aq), ∆ Sorbinsäure + H+ - 2 H2O Thiobarbitursäure Polymethinfarbstoff

3. Lebensmittelfarbstoffe 43 in der EU zugelassen teilweise nur für einige Lebensmittel mit Höchstmengenbegrenzungen zugelassen Beispiele: Konfitüre, Bonbons, Pudding, Kunstspeiseeis, Käserinden, Lachsersatz ⇨ Versuch 3 Unterscheidung zwischen natürlichen und synthetischen Farbstoffen

Lebensmittelfarbstoffe natürlicher Herkunft Curcumin (E 100) Wurzel von Curcuma longa Karminsäure (Cochenille) (E 120) Cochenillelaus auf Feigenkaktus

Synthetische Lebensmittelfarbstoffe Gelborange S (E 110) Ponceau 4 R (E 124) Patentblau V (E 131) Chinolingelb (E 104) R = H oder R =CH3

Versuch 3 „Echter“ oder „falscher“ Lachs a. „Falscher“ Lachs Lachsersatz: Seelachs oder Kabeljau Verwendung von synthetischen Azofarbstoffen Gelborange (E 110) und Ponceau 4 R (E 124) Farbstoffe löslich in Ethanol / Wasser b. „Echter“ Lachs Farbe des Fleisches beruht auf Anwesenheit von Carotinoiden

Warum werden Lebensmittel gefärbt ? Korrektur von Farbverlusten, die infolge Verarbeitung oder Lagerung auftreten können Ausgleich natürlicher Schwankungen in der Farbintensität der Rohware Erhöhung der visuellen Attraktivität bei farblosen oder unansehnlichen Lebensmitteln für Genusswert von großer Bedeutung

Geschmackstest Götterspeise mit Färbung Aroma typische Laienbewertung farblos Zitrone grün Waldmeister Zitrone Waldmeister säuerlich

Demonstration Isolierung von Lebensmittelfarbstoffen Götterspeise / Polyamidpulver Seesand Glaswolle Adsorption Desorption

Demonstration Chromatographie von Lebensmittelfarbstoffen Fließmittel: 1-Butanol, Essigsäure, dest. Wasser (10:3:6) Götterspeise enthält die synthetischen Farbstoffe: Chinolingelb (E 104) Gelborange S (E 110) Patentblau V (E 131)

4. Antioxidantien hemmen oder verhindern unerwünschte oxidative Prozesse Einsatz hauptsächlich in Lebensmitteln, in denen Fett großflächig dem Angriff von Luftsauerstoff ausgesetzt ist (Schutz vor Ranzigkeit) Bsp.: Trockensuppen und –soßen, Kartoffeltrockenprodukte, Knabbererzeugnisse, Marzipanmasse, Walnusskerne, ätherische Öle Wirkungsweise: wirken als Radikalfänger für die bei Autooxidation auftretenden freien Radikale

Zugelassene Antioxidantien Ester der Gallussäure (Octyl-, Dodecylgallat) natürlich vorkommend Butylhydroxytoluol (BHT) synthetisch R=C8H17 oder R=C12H25 (E 311, E 312) (E 321) Ascorbinsäure (E 300) ⇨ Versuch 4

Versuch 4 – Enzymatische Bräunung Farbänderung beruht auf Zusammenwirken dreier Faktoren: 1. Phenolische Inhaltsstoffe (in Obst, Kartoffeln etwa 0,1 – 1 %) 2. Aktive Enzyme (Phenoloxidasen) 3. Sauerstoff

Versuch 4 – Enzymatische Bräunung a. Bräunungsreaktion

Versuch 4 – Enzymatische Bräunung b. Unterdrückung der Bräunungsreaktion Ascorbinsäure: kräftiges Reduktionsmittel (Endiol-Struktur) £ reduziert gebildeten Chinone (keine Polymerisation)

5. Emulgatoren, Stabilisatoren und Verdickungsmittel verringern Grenzflächenspannungen zwischen nicht mischbaren Flüssigkeiten Stabilisatoren: stabilisieren Zustandsform eines Lebensmittels wirken auf Eiweiß ein Geliermittel: beeinflussen Viskosität durch Bindung des Wassers 1 – 3 % können 97 – 99% Wasser binden

Zugelassene Emulgatoren Lecithine (E 322) Gewinnung aus Sojabohnen und Eigelb Verwendung z. B. in Margarine, Schokolade, Backwaren

Zugelassener Stabilisator Glucono-δ-lacton (GDL, E 575) innerer Ester der Gluconsäure schonende Säuerung z. B. bei Rohwurst

Zugelassene Verdickungsmittel Pektin (E 440a) in Früchten, Wurzeln, Blättern sehr verbreitet Verwendung z. B. bei Herstellung von Konfitüren und Süßspeisen Carrageen (E 407) in Zellwänden bestimmter Rotalgen Verwendung z. B. in Frucht/Milch-Getränken, Trinkschokolade ⇨ Versuch 5

Versuch 5 Emulsions- und Suspensionsstabilisierende Wirkung von λ-Carrageen β-D-Galactose- 2-sulfat α-D-Galactose- 2,6-disulfat

emulgiertes Öltröpfchen Versuch 5 Emulsions- und Suspensionsstabilisierende Wirkung von λ-Carrageen emulgiertes Öltröpfchen suspendierter Kräuterpartikel

6. Geschmacksstoffe Zuckeraustauschstoffe und Süßstoffe: Xylit (E 967): relative Süßkraft 1,2 – 1,3 Verminderung des Kariesrisikos Saccharin (E 954): relative Süßkraft etwa 500 beliebt bei Übergewichtigen

Geschmacksstoffe Geschmacksverstärker: Mononatriumglutamat (E 621): verstärkt Eigengeschmack salziger Speisen wie Fleisch und Gemüse 0,1 - 0,3 % ausreichend Maltol (E 636): verstärkt Eigengeschmack süßer Speisen 0,005 – 0,025 % sparen etwa 5 – 15 % Zucker

7. Schulrelevanz im Lehrplan nicht vorgeschrieben Thema fächerübergreifend (Biologie) Chemikalien weitgehend ungefährlich Gerätschaften küchenüblich und kostengünstig

Lebensmittelzusatzstoffe ein Schulthema ? etwa 80 % aller Krankheiten sind auf falsches Ernährungsverhalten zurückzuführen →Notwendigkeit einer Gesundheitserziehung auf Basis von Kenntnissen lassen sich Für und Wider des Einsatzes fundierter diskutieren (notwendig oder entbehrlich) Unterricht muss in der Lage sein Grundkenntnisse zur Entscheidungsfindung zu vermitteln

Es kommen die Nummern mit „E“ davor so manchem recht verdächtig vor. Aber: Stoffnamen klingen verschiedentlich, Nummern Europaweit Einheitlich – und weil Zusatzstoffe gut Eßbar sind, man „E“ hinterm Verwendungszweck find‘t. „Warn“listen sind entbehrlich, das sag ich ehrlich! Peter Kuhnert Lebensmittelchemiker