Lebensmittelbräunung

mini|Bräunung eines Fuji-Apfels über 32 Minuten im Zeitraffer

Lebensmittelbräunung bezeichnet die braune Verfärbung von Lebensmitteln. Sie entsteht durch unterschiedliche chemische Reaktionen. Die Lebensmittelbräunung wird in enzymatische Bräunung (unter Einwirkung von Enzymen) und nichtenzymatische Bräunung (ohne Einwirkung von Enzymen) unterteilt.

Eigenschaften Bei der Herstellung und Lagerung von Lebensmitteln ist die Bräunung von Lebensmitteln eine der wichtigsten chemischen Reaktionen. Die Lebensmittelbräunung wirkt sich neben der Färbung auf den Geschmack, den Nährstoffgehalt und den Wert eines Lebensmittels aus.Thomas Richardson, John W. Finley: Chemical Changes in Food during Processing. Springer Science & Business Media, 1986, ISBN 978-0-87055-504-6, S. 123. Lebensmittelbräunung tritt insbesondere bei Pilzen (Agaricus bisporus), Äpfeln (Malus domestica), Avocados (Persea americana), Bananen (Gattung Musa), und Salat (Lactuca sativa) auf. Während viele Lebensmittelbräunungen unerwünscht sind und als Teil eines Verderbs des Lebensmittels angesehen werden, gibt es auch erwünschte Bräunungen bei der Herstellung von Lebensmitteln, beispielsweise beim Backen von Brot, beim Anbraten von Fleisch oder Kartoffeln oder bei der Fermentation von Tee oder Kakao. Bei der industriellen Herstellung von Lebensmitteln werden verschiedene Methoden zur Vermeidung einer unerwünschten Lebensmittelbräunung verwendet.

Enzymatische Bräunung mini|Beispielreaktion der Polyphenoloxidase Die enzymatische Bräunung entsteht durch eine Oxidation von phenolischen Stoffen in Anwesenheit von Luftsauerstoff zu Chinonen durch die Polyphenoloxidase und erfolgt insbesondere in Obst, Gemüse, Fisch und Meeresfrüchten. Die Cofaktoren der Polyphenoloxidase sind Kupferionen. Infolge der Reaktionen der Polyphenoloxidase reagieren die elektrophilen Chinone mit den nukleophilen Aminogruppen. Anschließend werden über nichtenzymatische Reaktionen polymere Melanoidine gebildet. Die Bräunungsrate korreliert mit der Konzentration der Polyphenoloxidase im Lebensmittel. Daher werden Methoden zur Minderung der Lebensmittelbräunung durch Hemmung der Polyphenoloxidase untersucht. Neben der Polyphenoloxidase werden Chinone auch durch die Laccase gebildet, beide gehören zu den Phenoloxidasen.John R. Whitaker: Principles of Enzymology for the Food Sciences, Second Edition,. CRC Press, 1993, ISBN 978-0-8247-9148-3, S. 543.

Nichtenzymatische Bräunung mini|Beispielreaktion der Maillardreaktion mit Asparagin mini|Beispielreaktion der Karamellisierung mit Saccharose Die nichtenzymatische Bräunung bezieht sich vor allem auf die Reaktion von Amin-haltigen Stoffen (wie Aminosäuren, Peptide und Proteine) mit den Carbonylgruppen von reduzierenden Zuckern, Ascorbinsäure (Vitamin C), den Oxidationsprodukten der Ascorbinsäure oder oxidierten Fetten über die Maillard-Reaktion. Bei trockenen Gartechniken wie Braten, Backen oder Frittieren wird die Bräunung beschleunigt. Dabei laufen die verschiedenen Reaktionen parallel ab.R. Zamora, F. J. Hidalgo: Coordinate contribution of lipid oxidation and Maillard reaction to the nonenzymatic food browning. In: Critical reviews in food science and nutrition. Band 45, Nummer 1, 2005, S. 49–59, , PMID 15730188. Daneben entsteht eine Bräunung von Lebensmitteln über die Karamellisierungsreaktion.

Hemmung der Lebensmittelbräunung Hemmung der enzymatischen Bräunung Säuren wie beispielsweise die Zitronensäure und Ascorbinsäure aus Zitronensaft senken den pH-Wert und entfernen die Kupferionen aus dem aktiven Zentrum der Polyphenoloxidase, beispielsweise bei Äpfeln.FRANCESCO PIZZOCARO, DANILA TORREGGIANI, GIANLUCA GILARDI: INHIBITION of APPLE POLYPHENOLOXIDASE (PPO) BY ASCORBIC ACID, CITRIC ACID and SODIUM CHLORIDE. In: Journal of Food Processing and Preservation. 17, 1993, S. 21, . Zitronensäure ist nebenbei ein Chelator und bindet Kupferionen, ebenso binden manche Proteine Kupferionen. Ascorbinsäure senkt als Antioxidans die Konzentration an Sauerstoff durch Reaktion. Garen von Lebensmitteln führt zu einer Denaturierung der Proteine, einschließlich der Polyphenoloxidase, deren Enzymaktivität dadurch verloren geht. Kühlen und Tiefkühlen senken die Enzymaktivität der Polyphenoloxidase. Ein Sauerstoffentzug durch Vakuumverpackung oder Schutzgasverpackung hemmt ebenfalls die Bräunung. Die enzymatische Bräunung kann durch Hemmstoffe der Polyphenoloxidase gemindert werden.T. S. Chang: An updated review of tyrosinase inhibitors. In: International Journal of Molecular Sciences. Band 10, Nummer 6, Mai 2009, S. 2440–2475, , PMID 19582213, . Daher werden Hemmstoffe der Polyphenoloxidase und der von ihr katalysierten Reaktion untersucht, wie beispielsweise Ascorbinsäure, Methyl-trans-Zimtsäure,Q. S. Huang, Y. J. Zhu, H. L. Li, J. X. Zhuang, C. L. Zhang, J. J. Zhou, W. G. Li, Q. X. Chen: Inhibitory effects of methyl trans-cinnamate on mushroom tyrosinase and its antimicrobial activities. In: Journal of agricultural and food chemistry. Band 57, Nummer 6, März 2009, S. 2565–2569, , PMID 19231901. 2R,3R-Dihydromyricetin,X. Liang, Y. P. Wu, J. H. Qiu, K. Zhong, H. Gao: A potent antibrowning agent from pine needles of Cedrus deodara: 2R,3R-dihydromyricetin. 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In: Food chemistry. Band 160, Oktober 2014, S. 8–10, , PMID 24799201. Maillard-Reaktionsprodukte von Glucose oder Fructose mit Cystein oder Glutathion,C. Billaud, C. Maraschin, M. N. Peyrat-Maillard, J. Nicolas: Maillard reaction products derived from thiol compounds as inhibitors of enzymatic browning of fruits and vegetables: the structure-activity relationship. In: Annals of the New York Academy of Sciences. Band 1043, Juni 2005, S. 876–885, , PMID 16037314. das Heptapeptid Isoleucin-Glutamin-Serin-Prolin-Histidin-Phenylalanin-Phenylalanin (Kurzschreibweise: IQSPHFF),H. Nie, L. Liu, H. Yang, H. Guo, X. Liu, Y. Tan, W. Wang, J. Quan, L. Zhu: A Novel Heptapeptide with Tyrosinase Inhibitory Activity Identified from a Phage Display Library. In: Applied biochemistry and biotechnology. Band 181, Nummer 1, Januar 2017, S. 219–232, , PMID 27639393. Propylgallat,Y. F. Lin, Y. H. Hu, H. T. Lin, X. Liu, Y. H. Chen, S. Zhang, Q. X. 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Hemmung der nichtenzymatischen Bräunung Die nichtenzymatische Bräunung kann durch verschiedene Methoden verlangsamt werden. Darunter fallen unter anderem die chemische Modifikation und die Entfernung von Reaktanden und Reaktionsprodukten, die Vermeidung der Oxidation durch Zugabe von Antioxidantien (beispielsweise durch Ascorbinsäure) und die Veränderung der Zusammensetzung des Lebensmittels.M. Friedman: Prevention of adverse effects of food browning. In: Advances in Experimental Medicine and Biology. Band 289, 1991, S. 171–215, PMID 1897392.

Literatur E. Dworschák: Nonenzyme browning and its effect on protein nutrition. In: Critical reviews in food science and nutrition. Band 13, Nummer 1, 1980, S. 1–40, , PMID 6996923.

Einzelnachweise

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