Quantitative Analyse des Gesamtgehaltes an ätherischen Ölen in gefriergetrockneten Kräutern und Gewürzen und deren Einfluss auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Einteilung der Kräuter und Gewürze
1.2 Verwendung von Kräutern und Gewürzen im Privathaushalt
1.3 Wirkungen von Kräutern und Gewürzen auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus
1.4 Qualitätsanforderungen der Lebensmittelindustrie
1.5 Inhaltsstoffe der Kräuter und Gewürze
1.5.1 Ätherische Öle
1.5.2 Scharfstoffe und weitere sekundäre Inhaltsstoffe
1.6 Extraktion ätherischer Öle aus Kräutern und Gewürzen

2 Problemstellung

3 Material und Methoden
3.1 Untersuchte Kräuter und Gewürze
3.2 Wissenschaftliche Studien zur Wirkung von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle
3.3 Gefriertrocknung
3.4 Extraktionsmethode zur Bestimmung der ätherischen Ölgehalte

4 Praktische Durchführung der Extraktion ätherischer Öle
4.1 Bestimmung des Blindwertfaktors
4.2 Bestimmung der Wiederfindungsrate

5 Ergebnisse der ätherischen Ölbestimmungen der Kräuter und Gewürze und deren Wirkungen
5.1 Basilikum
5.1.1 Gehalt an ätherischem Öl in Basilikum
5.1.2 Wirkung von Basilikum auf Lebensmittel
5.1.3 Wirkung von Basilikum auf den menschlichen Organismus
5.2 Bohnenkraut
5.2.1 Gehalt an ätherischem Öl in Bohnenkraut
5.2.2 Wirkung von Bohnenkraut auf Lebensmittel
5.2.3 Wirkung von Bohnenkraut auf den menschlichen Organismus
5.3 Ingwer
5.3.1 Gehalt an ätherischem Öl in Ingwer
5.3.2 Wirkung von Ingwer auf Lebensmittel
5.3.3 Wirkung von Ingwer auf den menschlichen Organismus
5.4 Knoblauch
5.4.1 Gehalt an ätherischem Öl in Knoblauch
5.4.2 Wirkung von Knoblauch auf Lebensmittel
5.4.3 Wirkung von Knoblauch auf den menschlichen Organismus
5.5 Majoran
5.5.1 Gehalt an ätherischem Öl in Majoran
5.5.2 Wirkung von Majoran auf Lebensmittel
5.5.3 Wirkung von Majoran auf den menschlichen Organismus
5.6 Oregano
5.6.1 Gehalt an ätherischem Öl in Oregano
5.6.2 Wirkung von Oregano auf Lebensmittel
5.6.3 Wirkung von Oregano auf den menschlichen Organismus
5.7 Petersilie
5.7.1 Gehalt an ätherischem Öl in Petersilie
5.7.2 Wirkung von Petersilie auf Lebensmittel
5.7.3 Wirkung von Petersilie auf den menschlichen Organismus
5.8 Schwarzer Pfeffer
5.8.1 Gehalt an ätherischem Öl in schwarzem Pfeffer
5.8.2 Wirkung von schwarzem Pfeffer auf Lebensmittel
5.8.3 Wirkung von schwarzem Pfeffer auf den menschlichen Organismus
5.9 Rosmarin
5.9.1 Gehalt an ätherischem Öl in Rosmarin
5.9.2 Wirkung von Rosmarin auf Lebensmittel
5.9.3 Wirkung von Rosmarin auf den menschlichen Organismus
5.10 Salbei
5.10.1 Gehalt an ätherischem Öl in Salbei
5.10.2 Wirkung von Salbei auf Lebensmittel
5.10.3 Wirkung von Salbei auf den menschlichen Organismus
5.11 Thymian
5.11.1 Gehalt an ätherischem Öl in Thymian
5.11.2 Wirkung von Thymian auf Lebensmittel
5.11.3 Wirkung von Thymian auf den menschlichen Organismus
5.12 Zitronengras
5.12.1 Gehalt an ätherischem Öl in Zitronengras
5.12.2 Wirkung von Zitronengras auf Lebensmittel
5.12.3 Wirkung von Zitronengras auf den menschlichen Organismus

6 Diskussion zum Gehalt an ätherischen Ölen
6.1 Untersuchungsmaterial
6.2 Extraktionsmethode
6.3 Aussagewert des ätherischen Ölgehaltes

7 Diskussion zur Wirkung von Kräutern und Gewürzen
7.1 Diskussion zur Wirkung von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle auf Lebensmittel
7.2 Diskussion zur Wirkung von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle auf den menschlichen Organismus

8 Zusammenfassung

9 Literaturverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Einteilung der Gewürze

Tabelle 2: Literaturwerte über den ätherischen Ölgehalt einiger Kräuter und Gewürze

Tabelle 3: Bestimmung des Blindwertfaktors

Tabelle 4: Bestimmung der Wiederfindungsrate

Tabelle 5: Pharmakologische und ernährungsphysiologische Wirkungsweisen von Gewürzen

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Schnittlauch frisch geschnitten und gefriergetrocknet

Abbildung 2: Schnittlauch luftgetrocknet

Abbildung 3: Phasendiagramm von reinem Wasser

Abbildung 4: GOUTESS-Schnittlauch im 1200ml-PET-Behältnis und im 330 ml Glas (Abbildungen nicht maßstabsgetreu)

Abbildung 5: Destillationsapparatur zur Bestimmung des ätherischen Ölgehaltes nach BgVV

Abbildung 6: Verwendete Destillationsapparatur

Abbildung 7: Formel zur Berechnung des ätherischen Ölgehaltes

Abbildung 8: Frisches Basilikum

Abbildung 9: Basilikum gefriergetrocknet

Abbildung 10: Frisches Bohnenkraut

Abbildung 11: Bohnenkraut gefriergetrocknet

Abbildung 12: Ingwerwurzel

Abbildung 13: Ingwer gefriergetrocknet

Abbildung 14: Frischer Knoblauch

Abbildung 15: Knoblauch gefriergetrocknet

Abbildung 16: Frischer Majoran

Abbildung 17: Majoran gefriergetrocknet

Abbildung 18: Frischer Oregano

Abbildung 19: Oregano gefriergetrocknet

Abbildung 20: Frische Petersilie

Abbildung 21: Petersilie gefriergetrocknet

Abbildung 22: Halbreife und unreife frische Pfefferfrüchte

Abbildung 23: Schwarzer Pfeffer gefriergetrocknet

Abbildung 24: Rosmarinpflanze

Abbildung 25: Rosmarin gefriergetrocknet

Abbildung 26: Frischer Salbei

Abbildung 27: Salbei gefriergetrocknet

Abbildung 28: Frischer Thymian

Abbildung 29: Thymian gefriergetrocknet

Abbildung 30: Frisches Zitronengras

Abbildung 31: Zitronengras gefriergetrocknet

1 Einleitung

Entwicklungsgeschichte der Kräuter und Gewürze

Die Kenntnisse über den Anbau und die Verwendung von Kräutern und Gewürzen sind Jahrtausende alt. Aromatische und heilende Pflanzen sind dem Menschen seit der Frühzeit bekannt. Die Verwendung zur Aromatisierung von Speisen und Getränken ist im Gegensatz zu ihrer Anwendung als Arznei jedoch erst seit dem Altertum bekannt. Durch Kolonialisierung, Handelsfahrten und Forschungsreisen verbreiteten sich die damals nur regional bekannten Kräuter und Gewürze über die ganze Welt.

Das Wissen um die Heilkraft von Kräutern und Gewürzen und ihr Einsatz in der Medizin geriet im letzten Jahrhundert ein wenig in Vergessenheit. Es erlebt erst jetzt wieder eine Renaissance in einer immer mehr auf gesunde Ernährung ausgerichteten Gesellschaft.

Ziel dieser Diplomarbeit

Der Gehalt an ätherischen Ölen ist für Kräuter und Gewürze ein qualitätsbestimmendes Merkmal. Die Bestimmung des Gesamtgehaltes an ätherischen Ölen dient in der Lebensmittelindustrie zur Kontrolle der Einhaltung geforderter Mindestgehalte und der Würzkraft. Die positiven Wirkungen von Kräutern und Gewürzen werden vielfach auf die ätherischen Öle zurückgeführt. Die ätherischen Ölgehalte der untersuchten Kräuter und Gewürze werden praktisch bestimmt. Der Versuchsaufbau und die theoretischen Grundlagen zur Untersuchungsapparatur werden eingehend beschrieben. Des Weiteren erfolgt ein Vergleich von Messwerten und Literaturwerten.

Mit dieser Diplomarbeit soll außerdem der aktuelle Stand der wissenschaftlichen nachgewiesenen Wirkung von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus aufgezeigt werden.

Vorrangig soll der Einfluss von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle auf Mensch und Lebensmittel durch normalen Mitverzehr in Lebensmitteln und Speisen belegt werden.

Es geht nicht um Aromatherapie, der Anwendung von ätherischen Ölen zur Behandlung von Krankheiten, oder Phytotherapie, die sich mit der Anwendung von pflanzlichen Heilmitteln zur Behandlung von Krankheiten befasst.

Gliederung

Das erste Kapitel befasst sich mit Grundsätzlichem zu Kräutern und Gewürzen. Es werden Einteilung, Verwendung, Wirkung und Inhaltsstoffe von Kräutern und Gewürzen und die Gewinnung ätherischer Öle dargelegt.

Im zweiten Kapitel wird die dieser Diplomarbeit zugrunde liegende Problemstellung erläutert:

- Welche Wirkungen von Kräutern und Gewürzen sind wissenschaftlich nachgewiesen?
- Welche Rolle spielen die ätherischen Öle?
- Wie ist ihr Gehalt quantitativ messbar?

Das dritte Kapitel listet die untersuchten Kräuter und Gewürze auf und erläutert die Recherche zu Studien der untersuchten Kräuter. Das Verfahren der Gefriertrocknung wird erklärt. Des Weiteren werden Vorschriften und theoretische Grundlagen zur Extraktion ätherischer Öle dargelegt.

Auf die praktische Durchführung der Extraktion, den Versuchsaufbau und die Absicherung der Messwerte wird im vierten Kapitel eingegangen.

Die Ergebnisse der Extraktionen und die Auswertung der Studien erfolgen im fünften Kapitel.

Das sechste Kapitel beinhaltet die Diskussion zum Gehalt an ätherischen Ölen. Es wird auf den Einfluss des Untersuchungsmaterials und der Extraktionsmethode auf die erhaltenen Messwerte eingegangen. Der Aussagewert des Gehaltes an ätherischen Ölen wird kritisch hinterfragt.

Die Ergebnisse aus der Auswertung der Studien zur Wirkung von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle werden in Kapitel sieben diskutiert.

Im achten Kapitel werden alle wesentlichen Aussagen und Ergebnisse zusammengefasst.

Gefriertrocknung

Die Firma CLUB Feinkost in Greven produziert und vertreibt gefriergetrocknete Kräuter, Kräutermischungen, Gewürze, Gemüse und Spezialitäten unter der Marke GOUTESS.

Die in dieser Arbeit analysierten Kräuter und Gewürze sind gefriergetrocknet. Für die Bestimmung der Gehalte an ätherischen Ölen stellte CLUB Feinkost die Laboreinrichtung und Warenproben zur Verfügung.

Die Gefriertrocknung ist ein besonders aufwendiges Verfahren zur Haltbarkeitsverlängerung und Qualitätserhaltung von Kräutern und Gewürzen. Das Verfahren und die Besonderheiten der Gefriertrocknung werden im Kapitel 3.3 Gefriertrocknung beschrieben.

1.1 Einteilung der Kräuter und Gewürze

Für die Begriffe Kräuter und Gewürze gibt es keine eindeutigen umgangssprachlichen oder fachlichen Definitionen.

Das deutsche Lebensmittelrecht wird durch das Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetz (LMBG) geregelt. Für Gewürze gibt es keine spezielle Verordnung. Mit Paragraph 33 des LMBG wurde das Lebensmittelbuch als Sammlung von Leitsätzen geschaffen. Leitsätze beschreiben die derzeitige Verkehrsauffassung. Es sind keine verbindlichen Regelungen.

In der Fassung vom 27. Mai 1998 der Leitsätze für Gewürze und andere würzende Zutaten ist Folgendes vermerkt:

„Der Begriff „Gewürze“ schließt Kräuter sowie solche Pilze ein, die wegen ihrer geschmack- und/oder geruchgebenden Eigenschaften verwendet werden.“^[1]

Unter Abschnitt I A 1. Gewürze und Kräuter sind folgende Begriffsbestimmungen und Beschaffenheitsmerkmale aufgeführt:

„Gewürze und Kräuter sind Pflanzenteile, die wegen ihres Gehaltes an natürlichen Inhaltsstoffen als geschmack- und/oder geruchgebende Zutaten zu Lebensmitteln bestimmt sind.

Gewürze sind Blüten, Früchte, Knospen, Samen, Rinden, Wurzeln, Wurzelstöcke, Zwiebeln oder Teile davon, meist in getrockneter Form.

Kräuter sind frische oder getrocknete Blätter, Blüten, Sprosse oder Teile davon.“ ^[1]

Kräuter werden fachlich oft als Gewürzkräuter bezeichnet und fallen unter den Oberbegriff Gewürze. Die Lebensmittelgruppe der Gewürze umfasst zum Verzehr geeignete Teile aromatischer Pflanzen. Sie werden aufgrund ihres natürlichen Gehaltes an Geruchs- bzw. Geschmacksstoffen als aromatisierende Zutaten für Lebensmittel verwendet. Ob eine Zutat zu einem Lebensmittel als Gewürz zu bezeichnen ist, hängt von dem Mengenanteil ab. Bei einer entsprechend großen Menge sind beispielsweise Sellerie oder Zwiebel als Gemüse zu deklarieren. Bei Kräutern ist die Dosierung üblicherweise so gering, dass die Deklaration als Gewürzkräuter eindeutig ist.

Es hat sich bewährt, die Gewürze, wie in Tabelle 1 aufgeführt, nach der Art der Pflanzenteile einzuordnen.^[2]

Tabelle 1: Einteilung der Gewürze

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Gerhardt, U. (1994), S. 30

Die in dieser Arbeit behandelten Kräuter und Gewürze werden im Folgenden als Kräuter bezeichnet, soweit sie der Definition von Gruppe 2 aus Tabelle 1 entsprechen. Bei Ingwer, Knoblauch und Pfeffer wird der Oberbegriff Gewürz verwendet.

1.2 Verwendung von Kräutern und Gewürzen im Privathaushalt

Feine Küche

In der heutigen Zeit haben sich der Genuss und das Wissen um Kräuter und Gewürze zu einem Zeichen für feine Küche entwickelt. Die Ergänzung von üblichen Kräutern und Gewürzen wie Pfeffer, Paprika, Kümmel und Fertigmischungen mit bislang unbekannten Kräutern wird mit Weltoffenheit und Gastfreundschaft verbunden. Das gestiegene Interesse an neuen Geschmacksrichtungen lässt sich an der Bandbreite der internationalen Küche in Deutschland ablesen. Ausgefallene oder seltene Kräuter und Gewürze wie z.B. Ingwer oder Zitronengras werden dort oft zum ersten Mal probiert. Genuss, Vielfalt und Abwechslung bestimmen heute den Speiseplan.

Salzsubstitution

Die vermehrte Verwendung von Kräutern und Gewürzen in Deutschland hängt jedoch auch mit dem gestiegenen Gesundheitsbewusstsein der Bevölkerung zusammen. Viele Verbraucher versuchen unter dem Einfluss von Bluthochdruck-Kampagnen den Konsum von Kochsalz zu reduzieren. Daher wird das Fehlen von Salz häufig durch alternative oder ergänzende Verwendung von Kräutern und Gewürzen ausgeglichen.

Fettarme Speisen + Seniorenkost

Bei der Zubereitung der von der Ernährungswissenschaft propagierten fettarmen Speisen kann das Fehlen des Geschmacksträgers Fett durch den Einsatz von Kräutern und Gewürzen ersetzt werden.

Altersbedingt nimmt bei Senioren die Anzahl an Geschmacksknospen und somit die Fähigkeit zur intensiven Geschmackswahrnehmung ab. Die dadurch bei Senioren häufig kritische Appetitlosigkeit kann durch Verwendung von Kräutern und Gewürzen vermindert werden, diese bewirken einen intensiveren Geschmack der Speisen.

1.3 Wirkungen von Kräutern und Gewürzen auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus

Wirkung auf Lebensmittel

Viele Kräuter und Gewürze enthalten antimikrobiell wirksame Inhaltsstoffe. Sie befinden sich häufig in den ätherischen Ölen der Kräuter und Gewürze und schützen die lebende Pflanze vor Bakterien und Pilzen. Daher kann die Haltbarkeit und Mikrobiologie von Lebensmitteln durch die Zugabe von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischen Ölen positiv beeinflusst werden.^[3]

Wirkung auf den menschlichen Organismus

Der Nährwert von Kräutern und Gewürzen spielt aufgrund der geringen aufgenommenen Mengen keine Rolle bei der Deckung des Energiebedarfs. Allerdings beeinflussen sie den Appetit und die Sekretion von Speichel und Magensaft, was die Verdauung fördert.

Pharmakologisch wirksame Komponenten werden meist im ätherischen Öl oder den Scharfstoffen lokalisiert. Einige der möglichen positiven Effekte sind unter anderem ihre antimikrobiellen, entzündungs- und tumorhemmenden Eigenschaften. Des Weiteren können sie entspannend auf die glatte Muskulatur der Luftröhre und gegen Übelkeit wirken.^[4]

Toxizität

Es darf jedoch nicht außer Acht gelassen werden, dass bestimmte Kräuter und Gewürze, abhängig von der Dosierung, auch negative Wirkungen auf den menschlichen Organismus haben können. Nur weil Kräuter und Gewürze natürlich sind, müssen sie nicht zwingend ungefährlich sein. Bei normaler Verwendung in der Ernährung werden allerdings auch bei kritischen Kräutern und Gewürzen, wie beispielsweise Muskatnuss, keine toxischen Konzentrationen erreicht.^[5]

In Kräutern und Gewürzen und deren ätherischen Ölen befinden sich viele Inhaltsstoffe mit möglichen Wirkungen auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus. In Kapitel 5 wird auf diese Wirkungen genauer eingegangen.

1.4 Qualitätsanforderungen der Lebensmittelindustrie

Zur Qualitätsbeurteilung von Kräutern und Gewürzen dienen bei CLUB Feinkost sensorische, mikrobiologische, physikalische und chemische Untersuchungen. In der Mikrobiologie werden unter anderem Hefen, Schimmel, coliforme Keime, Escherichia Coli, Salmonellen und vieles mehr bestimmt. In den chemisch-physikalischen Untersuchungen werden unter anderem das Schüttgewicht [Gramm/1Liter Volumen], der Wasser-, Asche- und Sandanteil und der Gehalt an ätherischem Öl bestimmt.^[6]

1.5 Inhaltsstoffe der Kräuter und Gewürze

Die primären Inhaltsstoffe von Kräutern und Gewürzen sind neben Wasser und Salzen die lebenswichtigen Zellbestandteile. Zu ihnen gehören unter anderem lösliche Zucker, Fett. und Aminosäuren, sowie unlösliche hochmolekulare Stoffe, wie z.B. Stärke und Cellulose.

Sekundäre Inhaltsstoffe besitzen keine Bedeutung für den Primärstoffwechsel. Sie sind nicht direkt am allgemeinen Stoffwechsel beteiligt, sondern werden als Begleitprodukte aus primären Stoffwechselprodukten gebildet. Dazu gehören die ätherischen Öle und des Weiteren Bitterstoffe, Farbstoffe, Alkaloide, Glykoside, Harze und Gerbstoffe.^[7]

Die genaue Zusammensetzung und die Mengenanteile der Inhaltsstoffe der einzelnen Kräuter und Gewürze werden durch viele verschiedene Faktoren wie Rasse, Bodenbearbeitung und –pflege, Entwicklungsgrad der Pflanze, Schnittfolge, Wind, Klima, Höhenlage, tägliche Lichtmenge und Zeitpunkt der Ernte bestimmt.^[8]

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kräuter und Gewürze zahlreiche und komplexe Inhaltsstoffe besitzen, die starken natürlichen Schwankungen unterworfen sind.

1.5.1 Ätherische Öle

Funktion ätherischer Öle

Der Begriff ätherisch stammt vom griechischen Ether = Himmelsluft ab. Im Gegensatz zu den sogenannten fetten Ölen, die wie die ätherischen Öle natürliche Bestandteile von Pflanzen sind, besitzen alle ätherischen Öle die Eigenschaft des Flüchtigen und hinterlassen daher auch keinen Fettfleck. Sie haben für jede Pflanze einen charakteristischen arteigenen Geruch und Geschmack. Während die fetten Öle den Pflanzen als Energiespeicher dienen, schützen die ätherischen Öle die Pflanzen vor unliebsamen Schädlingen, unter anderem vor Bakterien und Pilzen. Gleichzeitig locken die ätherischen Öle durch ihren Geruch Insekten an und sichern dadurch die Bestäubung.^[9]

Lokalisierung in der Pflanze und Arten ätherischer Öle

Ätherische Öle sind in Pflanzen bzw. Pflanzenteilen (Knollen, Zwiebeln, Rhizomen, Blättern, Früchten, Samen usw.) in freier Form oder in glykosidischer Bindung abgelagert. Bei vielen Pflanzen sind sie auch in speziellen Exkretzellen/-behältern, Drüsenhaaren und -schuppen deponiert. Es wird zwischen schwefelhaltigen (z.B. Knoblauchöl) und schwefelfreien

(z.B. Thymianöl) ätherischen Ölen unterschieden.

Bei den schwefelhaltigen ätherischen Ölen sind Senfölglykoside, Lauchöle und Methylmercaptan die Hauptinhaltsstoffe. Die schwefelfreien ätherischen Öle setzen sich unter anderem aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, Terpenen, Sesquiterpenen und Campher zusammen; wobei die Aldehyde, Lactone, Ester, Alkohole, Ketone, Phenole und Phenolether den charakteristischen Geschmack und Geruch bewirken.^[10]

Aromabestimmend ist also in der Regel die Kombination einer Vielzahl unterschiedlicher Verbindungen und nicht das Vorhandensein einzelner geschmacks- oder geruchsgebender Einzelkomponenten. In Tabelle 2 sind einige Literaturwerte zum ätherischen Ölgehalt angegeben. Bemerkenswert sind die zum Teil sehr großen Spannweiten innerhalb eines Krautes/Gewürzes.

Tabelle 2: Literaturwerte über den ätherischen Ölgehalt einiger Kräuter und Gewürze

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Gerhardt, U. (1994), S. 75

1.5.2 Scharfstoffe und weitere sekundäre Inhaltsstoffe

Für den Geschmack einiger Gewürzen sind die Scharfstoffe von entscheidender Bedeutung. Bei Ingwer sind es die Gingerole, bei Paprika die Capsaicine, bei Senf die Senfölglykoside und bei Pfeffer die Säureamide. Diese Scharfstoffe erhöhen den Appetit und steigern die Mundspeichel- und Magensaftsekretion. Sie stimulieren beim Verzehr durch Freisetzung von Neuropeptiden die den Tränenfluss erzeugenden Nasenschleimhäute und die Schweißdrüsen.^[11]

Zu den weiteren wichtigen Bestandteilen von Kräutern und Gewürzen gehören Bitterstoffe (z.B. bei Basilikum, Oregano, Rosmarin und Thymian), Farbstoffe (vor allem Chlorophylle, Carotinoide, Anthocyane) und phenolische Stoffe (z.B. Salicylsäure, Flavonoide, Hydroxyzimtsäuren). 11

1.6 Extraktion ätherischer Öle aus Kräutern und Gewürzen

Vorrangiges Interesse bei Kräutern und Gewürzen gilt den aromagebenden und damit geruchs- und geschmacksbestimmenden Substanzen. Dabei handelt es sich vor allem um die ätherischen Öle. Weiterhin können nicht oder nur schwer lösliche Verbindungen aromagebende Bestandteile sein.^[12]

Die in Arzneibüchern beschrieben Wasserdampfdestillation ist das übliche Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an ätherischem Öl. In der Literatur werden zahlreiche unterschiedliche Apparaturen erwähnt. Durchgesetzt haben sich die Apparaturen, die nach dem Rückflussprinzip arbeiten, dabei zirkuliert das Wasser in der Destillationsapparatur. Es fließt also in den mit der Probe bestückten Kolben zurück.

Der theoretische Hintergrund und die praktische Durchführung werden in Kapitel 3.4 und Kapitel 4 ausführlich erläutert. 12

2 Problemstellung

Für Geruch und Geschmack von Kräutern und Gewürzen spielen die ätherischen Öle teilweise eine große Rolle.

“So kann z.B. Pfefferminzöl noch in einer Verdünnung von 1:1,5 Millionen durch den Geruch und in einer Verdünnung von 1:4 Millionen durch den Geschmack wahrgenommen werden.”^[13]

Die postulierten positiven Eigenschaften von Kräutern und Gewürzen auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus werden ebenfalls häufig mit den darin enthaltenen ätherischen Ölen in Verbindung gebracht.

Daher wird der Gesamtgehalt an ätherischen Ölen in ausgewählten gefriergetrockneten Kräutern und Gewürzen mittels Wasserdampfdestillation bestimmt. Die theoretischen Grundlagen, der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung werden im Folgenden ausführlich beschrieben. Ebenso werden die Messgenauigkeit der Apparatur und die Umrechnung der Messwerte der gefriergetrockneten Kräuter und Gewürze auf Frischware ermittelt. Dieses ermöglicht den Vergleich der Messwerte mit Literaturwerten. Durch die Höhe der eventuellen Verluste an ätherischen Ölen durch die Gefriertrocknung kann auch auf die Bedeutung des ätherischen Ölgehaltes für die Würzkraft geschlossen werden.

Wirkung von Kräutern und Gewürzen auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus

Kräuter und Gewürze werden vom Verbraucher zunehmend als Bestandteil einer gesunden Ernährung angesehen. Diese Einschätzung resultiert unter anderem aus der wachsenden Akzeptanz von Naturheilverfahren, den in Zeitschriften und Kochbüchern genannten positiven Eigenschaften von Kräutern und Gewürzen und der Werbung für pflanzliche Präparate gegen eine Vielzahl von Beschwerden.

Die Wirkungen werden häufig in Zusammenhang mit den ätherischen Ölen gebracht.

Daher werden nicht nur die Wirkung von Kräutern und Gewürzen, sondern vor allem die Wirkung der darin enthaltenen ätherischen Öle auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus recherchiert.

In Kochbüchern, Gewürzbüchern, Zeitschriften usw. sind Quellen mit wissenschaftlichem Beleg zu den postulierten Eigenschaften meist nicht angegeben. Wird doch eine Quelle aufgeführt, beruft sich diese wiederum häufig auf andere Quellen, die sich ihrerseits nicht auf wissenschaftliche Studien stützen.

Deshalb soll in dieser Diplomarbeit gezeigt werden, welche Eigenschaften tatsächlich in Studien belegt sind. Zu diesem Zweck werden Studien zur Wirkung von Kräutern und Gewürzen auf Lebensmittel und den menschlichen Organismus recherchiert und ausgewertet.

3 Material und Methoden

3.1 Untersuchte Kräuter und Gewürze

Für die Gehaltsbestimmung an ätherischen Ölen und die Recherche wissenschaftlicher Studien bezüglich derer Eigenschaften wurden zunächst Kräuter und Gewürze ausgewählt, die von CLUB Feinkost hergestellt und in Deutschland vertrieben werden.

Wie in Kapitel 3.2 noch aufgezeigt wird, gibt es wenig Studienmaterial zur Wirkung auf den Menschen. Daher werden nur Kräuter und Gewürze analysiert, zu denen auch aussagekräftige Studien existieren.

Analysierte Kräuter und Gewürze:

- Basilikum
- Bohnenkraut
- Ingwer
- Knoblauch
- Majoran
- Oregano
- Petersilie
- Pfeffer, schwarz
- Rosmarin
- Salbei
- Thymian
- Zitronengras

3.2 Wissenschaftliche Studien zur Wirkung von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle

Recherche-Quellen

Zur Literaturrecherche dienten mehrere Quellen.

Die medizinische Datenbank Medline ist eine der weltweit wichtigsten medizinischen Datenbanken. In dieser Datenbank sind aus ca. 4000 biomedizinischen Fachzeitschriften Aufsätze mit Titel und zum Teil Abstracts aus dem Zeitraum 1966 bis 2002 registriert. Die Datenbank wurde nach relevanten Aufsätzen aus dem gesamten Zeitraum durchsucht.

Verwendete Suchbegriffe bei der Datenbankenrecherche

Folgende Begriffe wurden unter anderem in die Suchmaske eingegeben:

- Die englischen, botanischen und pharmazeutischen Bezeichnungen der untersuchten Kräuter und Gewürze.
- Die englischen Bezeichnungen für ätherische Öle
- Die englischen Bezeichnungen die in Zusammenhang mit den postulierten Eigenschaften stehen

Wirkung auf Lebensmittel

Die nach diesen Suchkriterien angegebenen Aufsatztitel und dazugehörigen Abstracts wurden zunächst auf ihre mögliche Relevanz für diese Diplomarbeit überprüft. Es zeigte sich, dass es zum Einfluss von Kräutern und Gewürzen und deren ätherischer Öle auf Lebensmittel viele Untersuchungen gibt.

Wirkung auf den menschlichen Organismus

Die Wirkung auf den menschlichen Organismus durch normalen Verzehr ist nur wenig untersucht. Trotz der Verwendung der zahlreichen zuvor aufgeführten Suchbegriffe in medizinischen Datenbanken finden sich nur sehr wenige Studien zu diesem Thema. Dies lässt sich vielleicht dadurch erklären, dass viele Effekte schwer messbar sind und/oder erst nach langem Gebrauch auftreten.

Eine weitere Schwierigkeit ist die Absicherung der Wirkung durch Doppelblindstudien, da Geschmack und Geruch schwierig oder gar nicht durch Placebos imitiert werden können.

Die Kräuter und Gewürze betreffenden Studien beziehen sich zum größten Teil auf sehr spezifische und krankheitsbezogene Effekte einzelner Inhaltsstoffe.

Es kann daher nur indirekt geschlussfolgert werden, dass der normale Verzehr von Kräutern und Gewürzen, die diese untersuchten Inhaltsstoffe enthalten, einen positiven Einfluss auf den menschlichen Organismus haben. Dabei muss man aufgrund der geringeren Dosierung davon ausgehen, dass die in Studien beobachteten Effekte nur in abgeschwächter Form auftreten.

3.3 Gefriertrocknung

Von der Medizin in die Lebensmittelindustrie

Das Verfahren der Gefriertrocknung, auch Lyophilisation genannt, wurde Mitte letzten Jahrhunderts zur Konservierung hochempfindlicher pharmazeutischer Wirkstoffe wie Penicillin und Blutplasma entwickelt.

Schnell entdeckte die Lebensmittelindustrie die Vorzüge der Gefriertrocknung zur Herstellung einfach zu verarbeitender hochwertiger Lebensmittel, die einem steigenden Qualitätsbewusstsein der Verbraucher gerecht wurden und ohne Kühlung lagerfähig waren.

Vorteile der Gefriertrocknung

Da die Gefriertrocknung bei starkem Unterdruck und unterhalb des Gefrierpunktes abläuft, kommt es zu keiner temperaturbedingten Schädigung des Produktes. Die Struktur der gefriergetrockneten Produkte bleibt ebenso erhalten wie Geschmack, Aroma und Farbe.

Eine gefriergetrocknete grüne Weintraube sieht immer noch grün aus und hat dieselben Abmessungen und denselben Geschmack wie vor der Gefriertrocknung. Die Kapillaren verkleben nicht.

Eine luftgetrocknete Weintraube, also eine Rosine, ist bräunlich eingeschrumpft, von ungleicher Oberfläche und hat einen anderen Geschmack als eine frische oder gefriergetrocknete Weintraube.

Am Beispiel von Schnittlauch sind die äußerlichen Unterschiede in Farbe und Struktur in Abbildung 1 und 2 dargestellt.

Abbildung 1: Schnittlauch frisch geschnitten und gefriergetrocknet

frisch geschnittener Schnittlauch gefriergetrockneter

Schnittlauch

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Club Feinkost, Unterlagen

Abbildung 2: Schnittlauch luftgetrocknet

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Kräuter & Gewürze. Honos Verlagsgesellschaft AG Zug, 1985, S. 16

Wiederbefeuchtung gefriergetrockneter Lebensmittel

Die durch das Entziehen des Wassers entstandenen Hohlräume in gefriergetrockneten Lebensmitteln werden bei Bedarf unter Zugabe von Wasser in Sekundenschnelle wieder gefüllt. Das so rehydrierte Lebensmittel ist optisch und geschmacklich mit dem frischen Lebensmittel vergleichbar. Die Lebensmittel saugen sich wieder mit Wasser voll wie ein trockener Schwamm. Die Fähigkeit, das durch die Gefriertrocknung entzogene Wasser wieder aufzunehmen, wird auch als Instantcharakter bezeichnet.

Bedingt durch die aufwendigen Apparaturen und den hohen Energieaufwand ist die Gefriertrocknung ein kostenintensives Verfahren, dass nur bei hochwertigen Rohstoffen sinnvoll ist.

Löslicher Kaffee war eines der ersten Lebensmittel, das gefriergetrocknet angeboten wurde.^[14]

Die Gefriertrocknung wird nicht nur in der Nahrungs- und Genussmittelindustrie eingesetzt. Sie kommt auch bei pharmazeutischen, biologischen und medizinischen Produkten zum Einsatz. Bei technischen Materialien wie Metalloxid-Keramikpulver findet die Gefriertrocknung ebenfalls Anwendung.^[15]

Physikalische Grundlagen

Aggregatzustände von Wasser

Wasser kann die drei Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig annehmen. Bei der Gefriertrocknung geht das gefrorene Wasser aus dem tiefgefrorenen Lebensmittel direkt von der festen in die gasförmige Phase über: Das Eis verdampft also, ohne zuvor flüssig zu werden. Diese Änderung des Aggregatzustandes von fest nach gasförmig wird als Sublimation bezeichnet und macht die Gefriertrocknung erst möglich.

Tripelpunkt Sublimationstrocknung ist dann möglich, wenn die Temperatur des Lebensmittels unterhalb des sogenannten Tripelpunktes liegt:

Die drei Aggregatzustände fest, flüssig und gasförmig liegen gleichzeitig im Gleichgewicht vor.^[16]

Der Tripelpunkt von reinem Wasser liegt bei einem Druck von 6,11 Millibar und einer Temperatur von 0,01 Grad Celsius^[17].

Die Gefriertrocknung findet unterhalb des Tripelpunktes statt (siehe Abbildung 3). Dadurch kann gefrorenes Wasser in Lebensmitteln direkt verdampfen.

Abbildung 3: Phasendiagramm von reinem Wasser

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Club Feinkost, 48268 Greven, Unterlagen

Gefrierpunkterniedrigung In Lebensmitteln enthaltene Stoffe wie Zucker und Salze erniedrigen den Gefrierpunkt (z.B. Salz streuen bei Glatteis). Bei der Gefriertrocknung von Lebensmitteln reicht es daher nicht aus, das Lebensmittel auf beispielsweise nur -2 °C einzufrieren. Des Weiteren wird der Gefrierpunkt durch das Einfrieren nochmals erniedrigt, da durch das Gefrieren reiner Eiskristalle die Lösung immer konzentrierter wird. Daher liegen die Temperaturen, abhängig vom Kraut/Gewürz, zwischen –18 °C und –25 °C.^[18]

Einfrierprozess

Die Einfriergeschwindigkeit ist ein entscheidender Faktor für die Qualität des gefriergetrockneten Lebensmittels.

Beim langsamen Einfrieren bilden sich große Eiskristalle, die die Zellwände und Zellmembranen zerstören. Allerdings können große Eiskristalle schneller sublimieren, was die Trocknungsgeschwindigkeit erhöht und Kosten verringert.

Durch schnelles Einfrieren bilden sich kleine Eiskristalle, die zwar nicht den zuvor genannten negativen Einfluss auf die Produktqualität haben, jedoch eine längere Trocknungszeit verlangen.

Für jedes Lebensmittel muss in Vorversuchen die optimale Einfriergeschwindigkeit und Einfriertemperatur bestimmt werden.^[19]

Gefriertrocknung sprozess

Unterdruck

Um die Trocknungsgeschwindigkeit und damit die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, wird die Gefriertrocknung in einer geschlossenen Anlage unter Vakuum durchgeführt. Der Unterdruck wird durch Vakuumpumpen erzeugt. Durch den starken Unterdruck können die Wasserdampfmoleküle des gefrorenen Lebensmittels besser abgeführt werden, da sie nicht durch Luftmoleküle behindert werden.

Erwärmung des gefrorenen Lebensmittels

Die zu trocknende gefrorene Rohware wird in Schalen gefüllt und in der Gefriertrocknungsanlage auf beheizbare Platten abgestellt. Im Vakuum ist die Wärmeleitfähigkeit von Gasen sehr schlecht. Daher werden die Schalen mit dem Lebensmittel durch die Kontaktwärme der beheizbaren Platten vorsichtig auf ungefähr 50 °C erwärmt.

Wasserdampftransport

Da die Anlage geschlossen ist, wird ein Eiskondensator benötigt, der auf Temperaturen unterhalb des Lebensmittels gekühlt ist. Der Eiskondensator entzieht dem System den aus dem Lebensmittel entfernten Wasserdampf.

Dies wird durch den Unterschied des Wasserdampfdrucks zwischen der Lebensmittel- und Eiskondensatoroberfläche möglich. Der Wasserdampf des aus dem Lebensmittel entfernten Wassers gelangt vom Lebensmittel zum Eiskondensator und gefriert dort.^[20]

Restfeuchte

Während luftgetrocknete Kräuter und Gewürze eine Restfeuchte von

5 – 12 % haben, liegt sie bei der Gefriertrocknung nur zwischen 2 – 4 %.

Wasserentzug ist der beste Schutz gegen die meisten Ursachen des Nahrungsverfalls, denn Mikroorganismen können sich in wasserfreier Umgebung nicht vermehren. Enzyme werden inaktiviert, und die meisten chemischen Reaktionen stark verlangsamt.^[21]

Verpackung und Lagerung

Wegen der großen inneren Oberfläche sind gefriergetrocknete Lebensmittel sehr empfindlich gegenüber dem Luftsauerstoff (Oxidationsreaktionen) und benötigen eine Schutzverpackung.

Die von CLUB Feinkost gefriergetrockneten Kräuter und Gewürze werden in Kunststoff- und Glasverpackungen mit Kunststoffdeckel abgefüllt (siehe Abbildung 4).

Bei sachgemäßer Lagerung, d.h. kein Sonnenlicht und keine übermäßige Wärme, sind die gefriergetrockneten Produkte mindestens 2 Jahre haltbar; ganz ohne Kühlung.

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^[1] Hagen Meyer, A.: Lebensmittelrecht. Verlag C.H.Beck München, Stand: 15. April 2001, LMLGewürze 6690 S. 1

^[2] Vgl. Gerhardt, U.: Gewürze in der Lebensmittelindustrie. Behrs-Verlag Hamburg, 2. Auflage 1994, S. 29 f.

^[3] Vgl. Gerhardt, U. (1994), S. 173 ff.

^[4] Vgl. Gerhardt, U. (1994), S. 184 ff.

^[5] Vgl. Gerhardt, U. (1994), S. 188 ff.

^[6] Vgl. Club Feinkost, 48268 Greven, Unterlagen

^[7] Vgl. Gerhardt, U. (1994), S. 53

^[8] Vgl. Gerhardt, U. (1994), S. 55 ff.

^[9] Vgl. Club Feinkost, 48268 Greven, Unterlagen

^[10] Vgl. Täufel, Ternes, Tunger, Zobel: Lebensmittel-Lexikon A-K. Behrs-Verlag Hamburg, 2. Auflage 1994, S. 135 f.

^[11] Vgl. Gerhardt, U. (1994) S. 188 ff.

^[12] Vgl. Club Feinkost, 48268 Greven, Unterlagen

^[13] Gerhardt, U. (1994) S. 76

^[14] Vgl. Club Feinkost, 48268 Greven, Unterlagen

^[15] Vgl. Oetjen, G.-W.: Gefriertrocknen. Verlag Weinheim, 1997, S. 187 ff.

^[16] Vgl. Oetjen, G.-W. (1997) S. 1 f.

^[17] Vgl. Mortimer, E.C.: Chemie. Georg Thieme Verlag Stuttgart New York, 6 Aufl. 1996, S. 178

^[18] Vgl. Club Feinkost, 48268 Greven, Unterlagen

^[19] Vgl. Oetjen, G.-W. (1997) S. 221 f.

^[20] Vgl. Oetjen, G.-W. (1997) S. 59 ff.

^[21] Vgl. Club Feinkost, 48268 Greven, Unterlagen