Im Rahmen des Moduls Lebensmittelwissenschaftliche Übungen wird als eines von 3 Projekten ein Versuch zum Thema Maillard-Reaktion (MR) durchgeführt. Bereits vor tausenden Jahren begannen die Menschen mithilfe von Feuer ihre Nahrung zuzubereiten, diese länger haltbar, schmackhafter und besser verdaubar zu machen und betrieben im Laufe der Zeit zur Verfeinerung ihrer Nahrung, insbesondere im Aussehen und Geruch, teils unwissend, Chemie. Hintergrund dieser Vorgänge ist die für die Lebensmittelwissenschaft (LMW) wichtige MR, die eine nicht enzymatische Bräunungsreaktion im Bereich der Lebensmittel (LM) ist.
Inhaltsverzeichnis
- I. Inhaltsverzeichnis
- II. Abbildungsverzeichnis
- III. Tabellenverzeichnis
- IV. Abkürzungsverzeichnis
- 1. Teilprojekt 1 - Maillard - Reaktion
- 1.1 Einleitung und theoretische Grundlagen
- 1.2 Materialien und Durchführung des Projektes
- 1.3 Beobachtungen und Projektergebnis
- 1.3.1 Tassenkuchen aus der Mikrowelle
- 1.3.2 Kuchen aus dem Backofen
- 1.4 Schlussfolgerungen aus dem Projekt
- 2. Teilprojekt 2 – Emulsionen in Lebensmitteln
- 2.1 Einleitung und theoretische Grundlagen
- 2.2 Materialien und Durchführung des Projektes
- 2.3 Beobachtungen und Projektergebnis
- 2.4 Schlussfolgerungen aus dem Projekt
- 3. Teilprojekt 3 – Sauermilchprodukte
- 3.1 Einleitung und theoretische Grundlagen
- 3.2 Materialien und Durchführung des Projektes
- 3.3 Beobachtungen und Projektergebnis
- 3.4 Schlussfolgerungen aus dem Projekt
- V. Verzeichnis der Anhänge
- VI. Anhänge und Materialien
- VII. Literaturverzeichnis
Zielsetzung & Thematische Schwerpunkte
Diese Arbeit im Rahmen des Moduls Lebensmittelwissenschaftliche Übungen untersucht drei Kernprojekte, die sich mit grundlegenden chemischen und physikalischen Prozessen in Lebensmitteln befassen. Das primäre Ziel ist es, das Auftreten und die Auswirkungen der Maillard-Reaktion, die Herstellung und Stabilität von Emulsionen sowie die Produktion von Sauermilchprodukten experimentell zu beobachten, zu dokumentieren und in den lebensmittelwissenschaftlichen Kontext einzuordnen.
- Experimentelle Untersuchung der Maillard-Reaktion bei Backprozessen.
- Analyse der Bildung und Stabilisierung von Emulsionen am Beispiel von Mayonnaise.
- Erforschung des Fermentationsprozesses bei der Herstellung von Sauermilchprodukten wie Joghurt.
- Vergleich unterschiedlicher Zubereitungsmethoden und deren Einfluss auf Produkteigenschaften.
- Dokumentation und wissenschaftliche Einordnung von Beobachtungen aus praktischen Projekten.
Auszug aus dem Buch
1.1 Einleitung und theoretische Grundlagen
Im Rahmen des Moduls Lebensmittelwissenschaftliche Übungen wird als eines von 3 Projekten ein Versuch zum Thema Maillard Reaktion (MR) durchgeführt. Bereits vor tausenden Jahren begannen die Menschen mithilfe von Feuer ihre Nahrung zuzubereiten, diese länger haltbar, schmackhafter und besser verdaubarer zu machen und betrieben im Laufe der Zeit zur Verfeinerung ihrer Nahrung – insbesondere im Aussehen und Geruch - teils unwissend, Chemie (Schäfer, 2020, S.168, Henle, 2010, S.33). Hintergrund dieser Vorgänge ist die für die Lebensmittelwissenschaft (LMW) wichtige MR, die eine nicht enzymatische Bräunungsreaktion im Bereich der Lebensmittel (LM) ist (Ebermann & Elmafda, 2008, S.245).
L.C. Maillard beobachtete die Reaktion von Aminen und Aminosäuren (AS) mit Aldehyden 1912 zuerst, bei der er unter Erhitzung von D-Glucose und Glycin einen braunen Niederschlag, nach Abspaltung von CO², erhielt. Die MR ist seitdem in der LMW eine der am meisten untersuchten Reaktionen, bei der es wegen der großen Variationsmöglichkeiten noch immer keine endgültige Klarheit gibt (Ebermann&Elmafda, 2008, S.665). Sie hat jedoch aufgrund ihrer Vielfalt bei der Bräunung und Aromenausprägung eine enorme Relevanz für ganze Industriezweige wie die Wurstwaren-, Backwaren-, Bier- und Whiskeyindustrie mit großem wirtschaftlichem Potential (Schäfer, 2020, S.168).
Auch im Hinblick auf die Bildung von Fehlaromen oder unerwünschter Bräunung, wie bei Trockenfrüchten, ist es für die Industrie unerlässlich, das Ausmaß der MR kontrollieren zu können (Hellwig & Henle, 2014, S. 10485; Martins et al., 2001, S.372). Grundsätzlich können als Ursachen für nichtenzymatische Bräunungsreaktionen von LM Oxidationsreaktionen bei Fetten, die Einwirkung von Säuren und Basen auf Kohlenhydrate (KH) und die Reaktionen von Aminen und AS mit Aldehyden, eben die MR, genannt werden (Ebermann&Elmafda, 2008, S.665). Diese findet statt, wenn LM erhitzt werden und dabei reduzierende Zucker, wie z. B. Glucose, Fructose und Laktose mit AS oder anderen Aminoverbindungen (Peptiden oder Proteinen) reagieren, wie es beim Backen von Teigen, Rösten von Kaffee oder Braten von Fleisch der Fall ist (Belitz et al., 2008, S. 274; Matissek, 2019, S. 212). Neben der Farbentwicklung entstehen dabei auch die zahlreichen Aromen (Matissek & Baltes, 2016, S.152). Unterstützend für den Ablauf sind eine lange Lagerdauer, ein geringer Wert der Wasseraktivität und besonders hohe Temperaturen, wenngleich die MR sogar bei kälteren Temperaturen – allerdings sehr langsam- ablaufen kann (Baltes, 2007, S. 291; Belitz et al., 2008, S. 274.) Die Anlage 1 mit der Abbildung (Abb.) 1 zeigt übersichtlich das grundlegende Prinzip der Maillard-Reaktion.
Im vorliegenden Projekt wird das Vorhandensein und Ablaufen der Maillard- Reaktion bei der Herstellung zweier Backwerke - einem Tassenkuchen aus der Mikrowelle und einem mit identischem Teigrezept im Backofen gebackenen Kuchen, überprüft. Hierbei wurde eine Backofentemperatur von mindestens 140°C gewählt. Die beobachteten Vorgänge wurden dokumentiert und werden im Kapitel 1.4 bewertet.
Zusammenfassung der Kapitel
Teilprojekt 1 - Maillard-Reaktion: Dieses Kapitel widmet sich der Untersuchung der Maillard-Reaktion bei der Zubereitung von Rührkuchen in Mikrowelle und Backofen, wobei die theoretischen Grundlagen und die experimentellen Beobachtungen zu Bräunung und Aromabildung diskutiert werden.
Teilprojekt 2 – Emulsionen in Lebensmitteln: Hier wird die Herstellung einer stabilen Öl-in-Wasser-Emulsion in Form von Mayonnaise beschrieben, inklusive der Rolle von Emulgatoren wie Eigelb und der Faktoren, die die Stabilität und Konsistenz beeinflussen.
Teilprojekt 3 – Sauermilchprodukte: In diesem Teilprojekt wird die Herstellung von Joghurt durch die Fermentation von Milch mit Milchsäurebakterien untersucht, wobei die Auswirkungen auf pH-Wert, Textur und Aromen analysiert und die zugrundeliegenden mikrobiologischen Prozesse erläutert werden.
Schlüsselwörter
Lebensmittelwissenschaft, Maillard-Reaktion, Emulsionen, Mayonnaise, Sauermilchprodukte, Joghurt, Fermentation, Emulgatoren, Backprozesse, pH-Wert, Mikroorganismen, Lebensmittelchemie, Proteine, Kohlenhydrate, Bräunungsreaktion.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
In dieser Arbeit werden drei praktische Projekte aus dem Bereich der Lebensmittelwissenschaft detailliert vorgestellt, die sich mit grundlegenden chemischen und physikalischen Prozessen bei der Lebensmittelzubereitung befassen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themenfelder sind die Maillard-Reaktion, die Eigenschaften und Herstellung von Emulsionen in Lebensmitteln sowie die Produktion und die Prozesse hinter Sauermilchprodukten wie Joghurt.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist es, die Prozesse der Maillard-Reaktion, der Emulsionsbildung und der Joghurtfermentation experimentell zu beobachten, zu dokumentieren und die Ergebnisse in einen wissenschaftlichen Kontext zu stellen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit verwendet eine experimentelle Methode, bei der praktische Versuche durchgeführt, Beobachtungen gesammelt und diese anschließend basierend auf theoretischen Grundlagen und Literatur interpretiert und bewertet werden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in drei Teilprojekte, die jeweils eine Einleitung zu den theoretischen Grundlagen, die Materialien und Durchführung der Experimente, die Beobachtungen und Projektergebnisse sowie Schlussfolgerungen für jedes Thema behandeln.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird charakterisiert durch Schlüsselwörter wie Lebensmittelwissenschaft, Maillard-Reaktion, Emulsionen, Joghurt, Fermentation, Emulgatoren, Backprozesse und pH-Wert.
Warum unterscheidet sich die Bräunung von Kuchen im Backofen und in der Mikrowelle?
Die unterschiedliche Bräunung resultiert aus den unterschiedlichen Erhitzungsmethoden: Im Backofen werden Temperaturen über 140°C erreicht, die die Maillard-Reaktion und Karamellisierung ermöglichen, während die Mikrowelle das Wasser im Teig zum Schwingen bringt, die Temperatur aber selten 100°C übersteigt und somit keine Bräunungsreaktionen stattfinden.
Welche Rolle spielt das Eigelb bei der Herstellung von Mayonnaise?
Eigelb fungiert als natürlicher Emulgator, hauptsächlich durch Lecithin, das die Oberflächenspannung zwischen Öl und Wasser senkt und die Bildung stabiler Öltröpfchen verhindert, die sich sonst nicht mischen würden.
Wie beeinflusst der pH-Wert die Joghurtherstellung?
Während der Joghurtherstellung senken Milchsäurebakterien den pH-Wert der Milch von neutral auf etwa 5. Dieses Absinken führt zur Gerinnung der Casein-Proteine, die ein Netzwerk bilden und der Milch ihre typische Joghurtkonsistenz verleihen.
Welche positiven und negativen Auswirkungen hat die Maillard-Reaktion auf Lebensmittel?
Positiv trägt die Maillard-Reaktion zur Farbentwicklung und komplexen Aromenbildung bei, was den Genusswert vieler Lebensmittel erhöht; negativ kann sie zur Bildung unerwünschter Aromen, Bräunungen bei Trockenfrüchten und zur Entstehung schädlicher Stoffe wie Acrylamid führen.
- Citation du texte
- Anja Pfeiffer (Auteur), 2022, Lebensmittelwissenschaftliche Übungen. Chemische Reaktionen bei der Lebensmittelherstellung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1684403
