Neben der Wirkung von Mikroorganismen ist die Oxidation von Fetten eine der Hauptursachen für den Verderb von Lebensmitteln, was zu Veränderungen des Aromas oder Geschmacks (Ranzigkeit), der Farbe, zum Verlust von Nährstoffen und zur Bildung potenziell schädlicher Substanzen führt und letztendlich zu einer Verkürzung der Haltbarkeit der Produkte.
Fette verleihen Lebensmitteln unter anderem Geschmack und Textur, aber aufgrund ihrer hohen Anfälligkeit für Oxidation ist es notwendig, Zusatzstoffe wie Antioxidantien zur Konservierung in die Rezeptur aufzunehmen, obwohl gemischte Tocopherole eine weitere Alternative darstellen.
Antioxidantien zur Verhinderung von Oxidation
Die Lipidoxidation ist eine radikale Reaktion, die sich in einer Kette ausbreitet und in drei Phasen unterteilt werden kann:
- Initiierung: mit der Bildung freier Radikale.
- Ausbreitung.
- Beendigung: mit der Bildung von Sekundärprodukten.
Antioxidantien sind zu einer unverzichtbaren Gruppe von Lebensmittelzusatzstoffen geworden, insbesondere aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften, die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern, ohne deren sensorische oder ernährungsphysiologische Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Die wachsende Besorgnis über die Sicherheit und Gesundheitsprobleme im Zusammenhang mit synthetischen Antioxidantien hat zu einer Vielzahl von Forschungsarbeiten über verschiedene natürliche Quellen für Antioxidantien geführt.
Natürliche Antioxidantien ermöglichen es Lebensmittelherstellern, haltbare Produkte mit „sauberen” Etiketten aus rein natürlichen Inhaltsstoffen herzustellen und bieten eine größere Sicherheitsgarantie als synthetische Produkte.
Je nach ihrem Wirkmechanismus lassen sich zwei Arten von Antioxidantien unterscheiden: primäre und sekundäre.
- Primäre Antioxidantien sind solche, die die Oxidationskettenreaktion unterbrechen, indem sie Wasserstoff „abgeben” und stabilere Radikale erzeugen.
- Sekundäre Antioxidantien hingegen sind solche, die die Oxidation durch andere Mechanismen verzögern, wie z. B. Metallchelatbildung, Regeneration primärer Antioxidantien, Hydroperoxid-Zersetzung und Sauerstoffabfang.
Oxidationsschutz mit gemischten Tocopherolen
Tocopherole und Tocotrienole sind monophenolische und lipophile Verbindungen, die in einer Vielzahl von Pflanzengeweben vorkommen. Derzeit sind die wichtigsten kommerziellen Quellen für natürliche Tocopherole Soja- und Sonnenblumenöl. Tocotrienole, die weniger verbreitet sind als Tocopherole, kommen in Palmöl, Reiskleieöl sowie in einigen Getreide- und Hülsenfrüchten vor.
Sowohl Tocopherole als auch Tocotrienole sind primäre Antioxidantien, die aufgrund ihrer chemischen Struktur in Alpha-, Beta-, Gamma- und Delta-Antioxidantien unterteilt werden. Diese acht Moleküle gehören zur Gruppe der Vitamine E.
Andererseits können auch sekundäre Antioxidantien wie Ascorbinsäure, Zitronensäure, Lecithin oder Flavonoide hinzugefügt werden, um Produkte vor Oxidation zu schützen. Diese haben eine synergistische Wirkung zusammen mit Tocopherolen und wirken als Regeneratoren des primären Antioxidans, sobald dieses zur Unterbrechung der Kettenreaktion eingesetzt wurde.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist es aufgrund der synergistischen Wirkung möglich, niedrigere Dosen von Tocopherolen zu verwenden, wenn diese mit anderen ergänzenden Antioxidantien kombiniert werden.
Wirksamkeit der synergistischen Mischung von Tocopherolen
Als Proof of Concept sehen wir unten das Ergebnis eines beschleunigten Oxidationsexperiments unter Verwendung der Rancimat-Methode, einer einfachen, schnellen und effektiven Technik zur Messung und zum Vergleich der Wirksamkeit von Antioxidantien, die in Fetten und Ölen verwendet werden. Bei dieser Methode handelt es sich um einen beschleunigten Oxidationstest, bei dem ein Öl oder Fett erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, während Luft über die Probe zirkuliert.
Sonnenblumenöl, eines der wichtigsten Öle in der Lebensmittelindustrie, wurde mit verschiedenen Antioxidantien auf Basis von Tocopherolen und anderen synergistischen Antioxidantien versetzt. Wie aus der Grafik ersichtlich ist, steigt die Oxidationsstabilität von Sonnenblumenöl in ähnlicher Weise, wenn Tocopherole in einer Konzentration von 70 % oder 90 % verwendet werden, wie wenn eine synergistische Mischung aus Tocopherolen in einer Konzentration von 20 % mit Grüntee- oder Rosmarinextrakt hinzugefügt wird. Diese größere Wirksamkeit bei der Stabilisierung des Öls ist auf das Vorhandensein anderer Wirkstoffe mit sekundären antioxidativen Eigenschaften zurückzuführen
Ebenso zeigt die folgende Grafik den synergistischen Effekt von zwei synergistischen Mischungen aus Tocopherolen, Ascorbylpalmitat und Lecithin in einem gesättigten Fett wie Schweineschmalz, wodurch die Probe auf die gleiche Weise wie die Standard-Tocopherolmischungen (70 % und 90 %) stabilisiert werden kann.
Wie in den vorangegangenen Beispielen zu sehen ist, können wir bei verschiedenen Arten von Ölen und Fetten einen ähnlichen Schutz vor Oxidation erreichen, indem wir hohe Konzentrationen an Tocopherolen (70 % oder 90 %) verwenden, als durch die Verwendung synergistischer Mischungen von Tocopherolen mit anderen Antioxidantien und Wirkstoffen wie Grüntee-Extrakt, Rosmarinextrakt, Ascorbylpalmitat oder Lecithin.
Das Ergebnis der Mischung von Tocopherolen mit anderen Inhaltsstoffen
In einem Markt, in dem der Preisdruck für gemischte Tocopherole ständig steigt, ist diese Alternative besonders attraktiv für Hersteller von Lebensmitteln und anderen oxidationsanfälligen Produkten wie Kosmetika und Körperpflegeprodukten, da die Kosten für synergistische Mischungen in der Regel zwischen 40 % und 60 % günstiger sind als herkömmliche Tocopherole.
Ein weiterer Vorteil synergistischer Mischungen besteht darin, dass verschiedene Inhaltsstoffe kombiniert werden können, um individuelle Antioxidantien für jede Art von Anwendung zu entwickeln und so das optimale Gleichgewicht zwischen Wirksamkeit und Kosten zu finden.
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