Margarine und fetthaltige Streichfette sind eine etablierte Produktkategorie sowohl im Haushalts- als auch im industriellen Lebensmittelmarkt. Aus technischer Sicht handelt es sich um Wasser-in-Öl-Emulsionen (W/O), die aus einer Mischung von flüssigem Pflanzenöl, Wasser, Emulgatoren und weiteren Nebenbestandteilen bestehen. Der hohe Ölanteil unterscheidet sie grundlegend von den in der Forschung zur Lipidoxidation häufiger untersuchten Öl-in-Wasser-Systemen. Dieser Unterschied bestimmt, wie Oxidationsprozesse ablaufen, wie sich Antioxidantien zwischen den Phasen verteilen und welche Schutzstrategien technisch am besten geeignet sind. Angesichts der steigenden Nachfrage nach Clean-Label-Produkten und der zunehmenden regulatorischen Kontrolle synthetischer Zusatzstoffe ist die Entwicklung wirksamer natürlicher Antioxidantien für diese Matrizes zu einer wichtigen Formulierungspriorität geworden.
Lipidoxidation in Margarine: Mechanismen und Risikofaktoren
Die Lipidoxidation ist der wichtigste Verderbsprozess in Margarine. Die Fettphase, die in der Regel 80 % oder mehr des Produkts ausmacht, besteht aus einer Mischung pflanzlicher Öle wie Mais-, Baumwollsamen-, Distel-, Sonnenblumen-, Raps-, Soja- und Palmöl. Jedes dieser Öle weist ein unterschiedliches Fettsäureprofil und damit eine unterschiedliche Anfälligkeit für oxidative Zersetzung auf.
Margarinen auf Basis von Ölen mit einem hohen Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) sind besonders anfällig. Freie Radikale lösen Kettenreaktionen aus, die ungesättigte Fettsäuren angreifen und Hydroperoxide als primäre Oxidationsprodukte bilden. Diese zerfallen anschließend in Aldehyde, Ketone und kurzkettige Fettsäuren – sekundäre Oxidationsprodukte, die für den typischen ranzigen Geruch und Geschmack verantwortlich sind. Diese Fehlaromen sind ein deutliches Zeichen für den Qualitätsverlust und können zur Ablehnung durch Verbraucher führen.
Die Fettsäurezusammensetzung bestimmt unmittelbar die oxidative Stabilität. Margarinen mit einem höheren Anteil gesättigter Fettsäuren weisen in Rancimat-Tests längere Induktionszeiten (IP) auf – je länger die Induktionszeit, desto stabiler ist die untersuchte Probe. PUFA-reiche Formulierungen hingegen oxidieren deutlich schneller [1]. Allerdings ist das Fettsäureprofil nicht der einzige Einflussfaktor. Metallionen, Licht, Sauerstoff, Temperatur, die Art des Emulgators sowie Zusatzstoffe wie Zitronensäure, β-Carotin oder Natriumchlorid können die Oxidationsgeschwindigkeit ebenfalls beschleunigen oder beeinflussen [2].
Die Öl-Wasser-Grenzfläche ist der Bereich, in dem die Oxidation am intensivsten abläuft. Emulgatoren stabilisieren diese Grenzfläche, beeinflussen jedoch gleichzeitig, wie leicht Oxidationsmittel das Lipidsubstrat erreichen können. Untersuchungen zeigen, dass sogar die Fettsäurekette des Emulgators selbst das Oxidationsrisiko erhöhen kann [2].
Einfluss natürlicher Antioxidantien auf Haltbarkeit und Nährwertprofil
Das Interesse an pflanzlichen Antioxidantien als Ersatz für BHA und BHT ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Beide synthetischen Verbindungen stehen aufgrund möglicher Zusammenhänge mit endokrinen Störungen, Karzinogenität und Stoffwechselerkrankungen zunehmend in der Kritik [1]. Natürliche Alternativen haben gezeigt, dass sie die oxidative Stabilität von Margarinen wirksam verlängern können, ohne deren sensorische Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Unter den pflanzlichen Quellen zählt Rosmarin zu den wirksamsten. Studien, in denen kommerziellen Margarinen natürliche Kräuterpulver zugesetzt wurden, zeigten, dass Rosmarin den durchschnittlichen IP-Wert aller getesteten Formulierungen um nahezu 70 % erhöhte [1]. Diese hohe Wirksamkeit ist auf den hohen Gehalt an lipophilen phenolischen Verbindungen wie Carnosolsäure und Carnosol zurückzuführen, die besonders gut für den Einsatz in der Fettphase von W/O-Emulsionen geeignet sind.
Tocopherole gehören zu den am häufigsten eingesetzten natürlichen Antioxidantien in fettreichen Lebensmittelsystemen. Ihre Wirksamkeit in Margarine hängt jedoch maßgeblich vom gewählten Homologen, dessen Konzentration sowie der Wechselwirkung mit anderen Inhaltsstoffen ab. Ihre antioxidative Wirkung in W/O-Emulsionen wird stark von ihrer Verteilung zwischen den Phasen beeinflusst. Die Kombination von Tocopherolen mit synergistisch wirkenden Inhaltsstoffen wie Ascorbylpalmitat oder Lecithin kann den Oxidationsschutz zusätzlich verbessern. Deshalb ist eine individuelle Formulierungsberatung entscheidend, um auf industrieller Ebene zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.
Regulatorischer Rahmen für den Einsatz von Antioxidantien in Margarine und Streichfetten
Der Einsatz von Antioxidantien in Margarine und fetthaltigen Streichfetten wird in der Europäischen Union durch die Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 über Lebensmittelzusatzstoffe geregelt. Diese Produkte fallen unter die Kategorie 02.2.2 („Andere Fett- und Ölemulsionen, einschließlich Streichfette und flüssige Emulsionen“), für die spezifische Anforderungen an die zulässigen Zusatzstoffe gelten.
Synthetische Antioxidantien wie BHT (E 321) sind in dieser Kategorie bis zu einer Höchstmenge von 100 mg/kg zugelassen. Gallate, TBHQ und BHA (E 310–320) sind bis zu 200 mg/kg zulässig, jedoch ausschließlich für Frittierfette und nicht für Margarinen oder Streichfette im Allgemeinen.
Natürliche Antioxidantien nehmen innerhalb dieses regulatorischen Rahmens eine wichtige Stellung ein. Tocopherole (E 306–309), einschließlich tocopherolreicher Extrakte sowie α-, γ- und δ-Tocopherol, gehören zur Gruppe I. Das bedeutet, dass sie nach dem Quantum-satis-Prinzip in allen Lebensmittelkategorien verwendet werden dürfen, in denen Zusatzstoffe der Gruppe I zugelassen sind. Rosmarinextrakt (E 392) ist speziell für die Kategorie 02.2.2 bis zu einer Höchstmenge von 100 mg/kg zugelassen.
Dieser regulatorische Rahmen bietet Herstellern einen klar definierten Weg, synthetische Antioxidantien durch natürliche Alternativen zu ersetzen und gleichzeitig die vollständige Einhaltung der europäischen Vorschriften für Lebensmittelzusatzstoffe sicherzustellen.
Die regulatorische Zulassung allein garantiert jedoch keine technische Wirksamkeit. Formulierungsentscheidungen sollten regulatorische Anforderungen mit Leistungsdaten aus Stabilitätsprüfungen unter realen Lager- und Verarbeitungsbedingungen kombinieren. Die Zusammenarbeit mit Lieferanten, die über umfassende Anwendungsexpertise verfügen, reduziert die Komplexität dieses Übergangs erheblich.
Clean-Label-Strategien: Synthetische Zusatzstoffe ersetzen, ohne die Stabilität zu beeinträchtigen
Der Ersatz synthetischer Antioxidantien in Margarine erfordert einen ganzheitlichen Ansatz. Emulsionstyp, Fettsäurezusammensetzung, angestrebte Haltbarkeit, Verpackungsformat und Verarbeitungsbedingungen beeinflussen maßgeblich, welche Antioxidantienlösung im industriellen Maßstab zuverlässig funktioniert.
Einige Grundprinzipien haben sich bei der Entwicklung erfolgreicher Clean-Label-Formulierungen für diese Produkte bewährt. Die Polarität des Antioxidans sollte der Phase entsprechen, in der die Oxidation am stärksten stattfindet. In W/O-Emulsionen bieten kombinierte Systeme, die sowohl die Grenzfläche als auch die Ölphase schützen, in der Regel bessere Ergebnisse als Lösungen mit nur einem Wirkstoff. Synergistische Kombinationen aus polareren Antioxidantien (Ascorbylpalmitat, Ascorbinsäure oder pflanzlichen Polyphenolen) und geeigneten Emulgatoren sorgen zuverlässig für einen umfassenderen Oxidationsschutz.
Die Produktreihe Tocobiol Blends® von BTSA wurde entwickelt, um diese Herausforderungen mit maßgeschneiderten Antioxidantienlösungen zu bewältigen. Sie kombiniert natürliche Tocopherole mit ergänzenden Wirkstoffen wie Ascorbylpalmitat, Rosmarinextrakt, Propylgallat und Lecithin, um einen synergistischen, auf die jeweilige Anwendung abgestimmten Schutz zu gewährleisten. Tocobiol Blends® ist bereits in niedrigen Dosierungen wirksam, beeinflusst die sensorischen Eigenschaften nicht und eignet sich insbesondere für Öle, Margarinen und andere fettreiche Lebensmittelsysteme.
Mit mehr als 30 Jahren Erfahrung in der Entwicklung natürlicher Antioxidantien unterstützt BTSA Hersteller bei den Herausforderungen der Umstellung von synthetischen auf natürliche Zusatzstoffe und trägt dazu bei, sowohl die Produktstabilität als auch die Clean-Label-Positionierung nachhaltig zu stärken.
Quellen
[1] Serra JJ, Fagoaga C, Mura J, Sempere-Ferre F, Castellano G. Effectiveness of natural
antioxidants on oxidative stability of margarines. LWT. 2024 Dec 15;214:116997.
doi:10.1016/j.lwt.2024.116997
[2] Fruehwirth S, Egger S, Kurzbach D, Windisch J, Jirsa F, Flecker T, Ressler M, Reiner
AT, Firat N, Pignitter M. Ingredient-Dependent Extent of Lipid Oxidation in Margarine.
Antioxidants (Basel). 2021 Jan 13;10(1):105. doi: 10.3390/antiox10010105
