Der zunehmend schnelllebige Lebensstil hat zu einer Veränderung unserer Ernährungsgewohnheiten geführt. Verzehrfertigen Snacks erfreuen sich aufgrund ihrer praktischen Eigenschaften und der zunehmenden Gewohnheit, unterwegs zu essen, immer größerer Beliebtheit. Cracker, Müsliriegel, Kekse, Nüsse, Chips und Cerealien gehören zur Kategorie der verpackten Snacks mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt. Diese Eigenschaft macht sie zwar mikrobiologisch stabil, schützt sie jedoch nicht vor chemischem Verderb. Bei Snacks mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt ist die Lipidoxidation der wichtigste Faktor, der die Haltbarkeit begrenzt, da sie zu Ranzigkeit, unerwünschten Geschmacksentwicklungen, Farbveränderungen und Nährstoffverlusten führt.
Warum verzehrfertige Lebensmittel anfällig für Oxidation und Qualitätsverluste sind
Verpackte Snacks mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt zeichnen sich durch zwei strukturelle Merkmale aus: einen hohen Fettgehalt und eine niedrige Wasseraktivität (aw). Die meisten Produkte dieser Kategorie weisen eine aw von unter 0,4 und einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 2 % und 4 % auf [1].
Das Verhältnis zwischen Wasseraktivität und Lipidoxidation folgt einem kontraintuitiven Muster. Nach dem klassischen Modell der Lebensmittelstabilität sind die Oxidationsraten bei sehr niedrigen aw-Werten paradoxerweise hoch. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass nicht genügend Wasser vorhanden ist, um eine schützende Barriere zu bilden, wodurch die Lipide direkt dem atmosphärischen Sauerstoff ausgesetzt sind. Steigt die aw auf 0,2–0,3, erreicht die Oxidation ihr Minimum: In diesem Bereich bildet Wasser eine monomolekulare Schicht um die Lipidmoleküle und wirkt als physikalische Barriere gegen Sauerstoff. Oberhalb dieses optimalen Bereichs steigt die Oxidation wieder an, da Wasser zunehmend als Lösungsmittel wirkt und dadurch die Mobilität prooxidativer Katalysatoren wie Übergangsmetallionen erhöht [1].
Dieses Muster gilt jedoch nicht für alle Snackprodukte gleichermaßen. Untersuchungen an Crackern mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt zeigten beispielsweise eine kontinuierliche Abnahme der Oxidationsraten, wenn die aw von 0,05 auf 0,7 anstieg, ohne den charakteristischen Anstieg bei sehr niedrigen aw-Werten [2]. Diese Variabilität verdeutlicht, dass sich die Vorhersage der oxidativen Stabilität von Snacks mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt nicht auf ein einziges Modell stützen kann. Vielmehr ist es notwendig, das spezifische Verhalten jeder Lebensmittelmatrix zu verstehen.
Die Zusammensetzung der Fettsäuren bringt eine weitere Komplexitätsebene mit sich. Die zunehmende Umstellung der Lebensmittelindustrie von gesättigten Fetten auf mehrfach ungesättigte Fettsäuren (PUFAs) bietet klare ernährungsphysiologische Vorteile, erhöht jedoch das Oxidationsrisiko erheblich. Zutaten, die häufig in Snackformulierungen verwendet werden, wie Vollkornmehle, Zutaten auf Hülsenfruchtbasis oder pflanzliche Öle, die reich an Linolsäure und Linolensäure sind, bringen daher sowohl einen ernährungsphysiologischen Mehrwert als auch eine erhöhte Oxidationsanfälligkeit in dasselbe Produkt ein.
Kochen, Verpackung und mehr: Wie die Verarbeitung die Integrität von Antioxidantien beeinflusst
Die thermische Verarbeitung ist für die oxidative Stabilität sowohl notwendig als auch herausfordernd. Hohe Temperaturen fördern die charakteristischen Aromen, Farben und Texturen, die Snackprodukte auszeichnen. Gleichzeitig können diese Prozesse bereits vor dem Erreichen des Verkaufsregals die Lipidoxidation initiieren und vor allem die in den Rohstoffen natürlich vorhandenen endogenen Antioxidantien abbauen. Verarbeitungsschritte, bei denen Luft eingearbeitet wird, wie beispielsweise das Mischen von Teigen, erhöhen das Oxidationsrisiko zusätzlich, da neue Grenzflächen zwischen Lipiden und Sauerstoff entstehen. Studien haben gezeigt, dass die Lipidoxidation während des Mischens und Knetens von Backwaren aktiv stattfindet.
Tocopherole, Carotinoide und Ascorbinsäure, die beispielsweise in Vollkornmehlen oder pflanzlichen Ölen enthalten sind, sind während der Verarbeitung anfällig für thermischen Abbau. Das Ergebnis ist ein Produkt, das mit einer reduzierten natürlichen antioxidativen Kapazität in seiner endgültigen Verpackung ankommt und dadurch für den verbleibenden Zeitraum seiner Haltbarkeit stärker auf einen zusätzlichen antioxidativen Schutz angewiesen ist.
Neben der Verarbeitung stellen auch die Umgebungsbedingungen während der Lagerung und des Vertriebs eine zusätzliche oxidative Herausforderung dar. Temperatur, Lichteinwirkung und die Sauerstoffkonzentration im Kopfraum der Verpackung beeinflussen die Lipidoxidationsraten der fertigen Produkte erheblich. Das bedeutet, dass selbst ein gut formuliertes Produkt schnell verderben kann, wenn Verpackungs- und Lagerbedingungen nicht sorgfältig kontrolliert werden.
Pflanzliche Antioxidantien in verzehrfertigen Snacks: Wirksamkeit, Stabilität und Anwendung
Unter den Strategien, die Formulierern zur Kontrolle der Lipidoxidation in verzehrfertigen Lebensmitteln zur Verfügung stehen – Qualität der Zutaten, Rezepturanpassung und Verpackung –, zeichnet sich der Einsatz von Antioxidantien durch seine Wirksamkeit, Vielseitigkeit und Kosteneffizienz aus.
Natürlich gewonnene Antioxidantien wie Tocopherole (Vitamin E), Ascorbinsäure, Carotinoide und pflanzliche Polyphenole haben ihre Wirksamkeit bei der Verbesserung der oxidativen Stabilität von Lebensmittelsystemen unter Beweis gestellt. Gleichzeitig entsprechen sie der wachsenden Nachfrage der Verbraucher nach Produkten mit Clean-Label-Eigenschaften. Natürliche Antioxidantien unterbrechen die durch freie Radikale ausgelöste Kettenreaktion, die der Autoxidation von Lipiden zugrunde liegt: Durch die Abgabe eines Wasserstoffatoms an das Lipidperoxylradikal (LOO·) wandeln Antioxidantien dieses in ein nichtradikalisches Produkt um und stoppen damit die Kettenreaktion wirksam.
Die Wirksamkeit eines Antioxidans in einem Snack-System hängt von mehreren Faktoren ab, die über seine intrinsische Fähigkeit zum Abfangen freier Radikale hinausgehen: seinem Löslichkeitsprofil, seiner Kompatibilität mit der Lebensmittelmatrix, seiner Stabilität unter thermischen Verarbeitungsbedingungen und seiner Wechselwirkung mit anderen Bestandteilen der Formulierung.
Natürliche antioxidative Inhaltsstoffe für die Formulierung verzehrfertiger Snacks: Auswahl und Anwendung
Tocopherole gehören zu den am häufigsten eingesetzten natürlichen Antioxidantien. Sie stabilisieren ungesättigte Fettsäuren und reduzieren die Bildung von Hydroperoxiden und sekundären Oxidationsprodukten. Aufgrund ihres lipophilen Profils sind sie direkt mit der Fettmatrix von Crackern, Keksen, Chips und Snacks auf Nussbasis kompatibel, ohne die sensorischen Eigenschaften des Endprodukts zu verändern.
Tocobiol® von BTSA ist ein natürliches Antioxidans auf Basis von Tocopherolen aus nicht gentechnisch verändertem Pflanzenöl. Es wurde speziell entwickelt, um fetthaltige Lebensmittelsysteme zu schützen und deren Haltbarkeit zu verlängern, ohne die sensorischen Eigenschaften zu verändern. Seine Schutzwirkung wird durch die Synergie seiner aktiven Komponenten – Tocopherole, Squalen und Sterole – verstärkt, die natürlicherweise im Produkt enthalten sind.
Da der zunehmende Reformulierungsdruck Hersteller von verzehrfertigen Snacks zu höheren PUFA-Gehalten, saubereren Zutaten und längeren Haltbarkeiten bewegt, wird die Rolle natürlicher antioxidativer Lösungen immer strategischer. Die Integration von Tocobiol® bereits in der Entwicklungsphase ermöglicht es Formulierern, die Geschmacksintegrität zu bewahren, den Nährwert zu schützen und eine gleichbleibende Produktqualität während der gesamten Distribution und Lagerung sicherzustellen.
Quellen
[1] Mora RL, Vanare SP, Pegg RB. Mechanisms, Causes, and Solutions: A Comprehensive Review of Lipid Oxidation in Low-Moisture Packaged Snacks. European Journal of Lipid Science and Technology. 2025;127:e70044.doi: 10.1002/ejlt.70044
[2] T. P. Labuza, L. McNally, D. Gallagher, J. Hawkes, and F. Hurtado, “Stability of Intermediate Moisture Foods. 1. Lipid Oxidation,” Journal of Food Science, 1972; 37: 154–159. doi: 10.1111/j.1365-2621.1972.tb03408.x