Klassifizierung von Antioxidantien in Lebensmitteln: Primäre Antioxidantien

Wie wir bereits bei anderen Gelegenheiten erwähnt haben, sind Antioxidantien alle Substanzen, die die Entwicklung von Ranzigkeit in Lebensmitteln oder andere durch Oxidation verursachte Aromaveränderungen hemmen, verzögern oder verhindern können. Nach dieser Definition verbessern Antioxidantien nicht die Qualität von Lebensmitteln, sondern dienen lediglich dazu, die Lebensmittelqualität zu erhalten.

Um die Oxidation von Lipiden zu hemmen, zu reduzieren oder zu verzögern, muss gegen einen oder mehrere der Faktoren vorgegangen werden, die ihre Entwicklung begünstigen. Im weiteren Sinne gilt gemäß der obigen Definition jede Substanz oder jedes Verfahren, das dazu beiträgt, die Geschwindigkeit und/oder Ausbreitung von Oxidationsprozessen zu begrenzen, als Antioxidans, sodass nicht nur chemische Verbindungen, die dem Produkt zugesetzt werden können, sondern auch die Vakuumverpackung in einer inerten Gasatmosphäre oder sogar das Einfrieren als solche betrachtet werden können.

Entsprechend den bisherigen Ausführungen und ihrer Wirkungsweise lassen sich drei Arten von Antioxidantien unterscheiden. Zwei davon stehen im Zusammenhang mit der Zugabe chemischer Verbindungen, die wir in diesem Artikel näher betrachten werden. Die dritte Art von Antioxidantien verdankt ihre Wirkung Veränderungen bestimmter Faktoren im Lebensmittel und/oder seiner Verarbeitung und wird hier nicht weiter behandelt.

Arten von primären und sekundären Antioxidantien

Aufgrund ihres Wirkmechanismus können zwei Hauptarten von Antioxidantien unterschieden werden: I und II. Die primären Antioxidantien (Typ I) sind solche, die die Kettenreaktion der Oxidation durch die Abgabe von Wasserstoff und die Bildung stabilerer Radikale unterbrechen. Im Gegensatz dazu sind sekundäre Antioxidantien (Typ II) solche, die die Oxidation durch andere Mechanismen verzögern, wie z. B. Metallchelatbildung, Regeneration primärer Antioxidantien, Zersetzung von Hydroperoxiden und Eliminierung von Sauerstoff. Dieser Mechanismus der antioxidativen Wirkung wurde von zahlreichen Forschern untersucht (Johnson, 1971, Labuza, 1971 und Gordon, 1990).

Primäre Antioxidantien oder Typ I

Primäre Antioxidantien sind solche, die die Kettenreaktion der Oxidation durch die Abgabe von Wasserstoff und die Bildung stabilerer Radikale unterbrechen.

Die Zugabe dieser Verbindungen zu Lebensmitteln sollte an sich schon eine Verlängerung der Induktionszeit bewirken. Diese Verlängerung steht in direktem Zusammenhang mit der Menge des zugesetzten Antioxidans bis zu einer bestimmten Konzentration, da bei höheren Anteilen manchmal ein gegenteiliger Effekt erzielt wird.

Die Wirksamkeit der Aktivität dieser Antioxidantien hängt sowohl vom Antioxidans selbst als auch vom Medium ab, in dem es wirkt. So wurde nachgewiesen, dass bei phenolischen Antioxidantien ihre Aktivität durch Vakuumverpackung begünstigt wird, da der Gehalt an verfügbarem Sauerstoff sehr gering ist. Bei sehr hoher Metallkonzentration bieten sie jedoch nur einen geringen Schutz.

Es ist notwendig, den genauen Zeitpunkt der Zugabe des Antioxidationsmittels zu kennen, da das Antioxidationsmittel bei fortgeschrittenem Oxidationsprozess seine Wirksamkeit verliert.

Zu den wichtigsten primären Antioxidantien gehören phenolische Antioxidantien und bahnbrechende Phenole.

Phenolische Antioxidantien

Bei dieser Art von Antioxidantien handelt es sich um phenolische Wasserstoffdonatoren, die in der Lage sind, ein ungepaartes Elektron effektiv zu bewegen. Die wichtigsten Antioxidantien dieser Art sind:

• Propylgallat (E-310): weißes kristallines Pulver, das in Lebensmitteln verwendet wird, wenn andere synthetische fettlösliche Antioxidantien nicht geeignet sind. Es ist in Wasser nicht sehr löslich und führt in Gegenwart von Spuren von Eisen aus Lebensmitteln oder aus den bei der Verarbeitung verwendeten Geräten zur Bildung unansehnlicher dunkelblauer Verfärbungen. Gelegentlich wirkt Propylgallat zusammen mit natürlichen und synthetischen Antioxidantien. Es ist zu beachten, dass es sich um eine Substanz handelt, die empfindlich auf hohe Zubereitungstemperaturen reagiert.
• Octylgallat (E-311): wird als synthetisches Antioxidans in Fetten und Wasser verwendet, wo es manchmal zur Verhinderung von Ranzigkeit in Ölen zugesetzt wird.
• Dodecylgallat (E-312): wird als synthetisches Antioxidans in Fetten und Getränken verwendet, insbesondere zur Verhinderung von Ranzigkeit in Ölen.

Die wichtigste technologische Eigenschaft ist die geringe Beständigkeit gegenüber Hitze. Sie sind nicht sehr geeignet zum Schutz von Frittierölen oder manchmal Lebensmitteln, die während ihrer Herstellung hohen Kochtemperaturen ausgesetzt sind, wie Süßwaren oder Kekse. Die geringe Beständigkeit gegenüber Hitze kann durch Zugabe von Zitronensäure zum Produkt vermieden werden. Sie werden in Mischung mit BHA (E 320) und BHT (E 321) zum Schutz von Speisefetten und -ölen verwendet.

Galactose, BHA und BHT wurden zusammen in Ölen mit Ausnahme von Olivenöl verwendet. Sie werden auch in Fischkonserven und halbkonservierten Fischprodukten, Schmelzkäse, Backwaren oder Süßwaren und Keksen verwendet.

Durchbruch Phenole

Die wichtigsten Antioxidantien dieser Art sind:

• Butylhydroxyanisol (BHA, E-320): Es ist eines der häufigsten Antioxidantien in der menschlichen Ernährung. Chemisch gesehen ist BHA eine Mischung aus zwei Isomeren, 2-tert-Butyl-4-hydroxyanisol und 3-tert-Butyl-4-hydroxyanisol. Das zweite wird allgemein als besseres Antioxidans angesehen und macht 90 % des handelsüblichen BHA aus.

Dieses Antioxidans ist vor allem in tierischen Fetten wirksam und in pflanzlichen Fetten und Ölen in geringerem Maße. Aufgrund ihrer chemischen Struktur sind sie jedoch bei Back- und Frittiertemperaturen extrem flüchtig.

• Butyl-Hydroxy-Toluol (BHT, E-321): Zusammen mit BHA sind sie die am häufigsten verwendeten Antioxidantien in der menschlichen Ernährung. BHT (3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxytoluol) ist ein geeignetes Antioxidans für die Wärmebehandlung, obwohl es nicht so stabil ist.

Es wird häufig in Kombination mit BHA verwendet, um eine erhöhte antioxidative Wirkung zu erzielen. Es wird auch häufig zusammen mit anderen Antioxidantien wie Propylgallat und Zitronensäure zur Stabilisierung von Ölen und fettreichen Lebensmitteln verwendet.

Sowohl BHA als auch BHT haben einen leichten phenolischen Geruch, wenn sie über einen längeren Zeitraum bei hohen Temperaturen verwendet werden.

• Terbutylhydrochinon (TBHQ, E-319): TBHQ ist ein weißes oder beiges Pulver, das häufig in pflanzlichen Ölen und tierischen Fetten verwendet wird. Als Antioxidans ist TBHQ wirksamer in pflanzlichen Ölen als BHA und BHT. Es ist hitzebeständig und sehr nützlich zur Verhinderung der Oxidation von Frittierölen. Wie BHA und BHT gibt es Hinweise darauf, dass es in hohen Dosen gesundheitsschädlich sein kann, weshalb die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) seine Verwendung in Europa verboten hat und die Food and Drug Administration der Vereinigten Staaten (FDA) bestimmte Grenzwerte für seine Verwendung in Lebensmitteln festgelegt hat.
• Tocopherole (E-306): sind die in der Lebensmittelindustrie am häufigsten verwendeten Antioxidantien aus der Natur. Es ist vollständig fettlöslich und verändert die organoleptischen Eigenschaften der Lebensmittel nicht. Außerdem ist es sicher, wirksam und leicht zu integrieren. Die Tocopherole bestehen aus vier Isomeren (Alpha, Beta, Gamma und Delta) mit unterschiedlichen antioxidativen und vitaminischen Eigenschaften. Nach mehreren umfassenden Studien wurde nachgewiesen, dass die Hauptantioxidationswirkung von den Gamma- und Delta-Isomeren ausgeht. In Produkten mit Doppelbindungen ist ein höherer Gehalt an Tocopherolen erforderlich, da ungesättigte Substanzen empfindlicher gegenüber Oxidation sind.

Bisher haben wir die primären Antioxidantien (Typ I) analysiert. In einem weiteren Artikel werden wir diese Analyse mit der Entwicklung von sekundären Antioxidantien (Typ II) vervollständigen.

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