22. April 2004

Acrylamid in Lebensmitteln auf Getreidebasis

Die Untersuchungen zur Minimierung von Acrylamid in Lebensmitteln auf Getreidebasis konzentrierten sich auf die Herstellung von Backwaren sowie auf Erzeugnisse aus der Kochextrusion. Dabei waren sowohl die technologischen Abläufe als auch die stofflichen Faktoren für die Reduzierung der Acrylamidbildung zu berücksichtigen.

Die Untersuchungen zum Backprozess führten zu dem Nachweis, dass mit zunehmender Backdauer und abnehmender Produktfeuchte ein Ansteigen des Acrylamidgehaltes zu verzeichnen ist. Durch die Veränderung des Temperatur-Feuchte-Profils kann eine Acrylamidreduzierung erreicht werden. Den Beleg dafür lieferten die exemplarisch durchgeführten Untersuchungen bei der Herstellung von Knäckebrot. Hierbei wurde ausgehend von den Prämissen

das Ziel verfolgt, durch Veränderung der Temperaturführung die Feuchte im Backraum zu erhöhen und gleichzeitig die Temperaturkurve beim Ofendurchlauf zu reduzieren. Im Ergebnis dieser Untersuchungen konnte der Acrylamidgehalt am Ofenausgang um 35 % gesenkt werden.
Eine signifikante Minimierung des Acrylamidgehaltes lässt sich auch durch die Zusammensetzung des Streumehls erzielen. Mit dahingehend systematischen Untersuchungen konnte der Acrylamidgehalt im Knäckebrot um bis zu 50 % gesenkt werden.

Um das Minimierungspotenzial möglichst umfassend auszuschöpfen, sind neben dem technologischen Ablauf auch die rohstoffseitigen Parameter zu optimieren. Da freies Asparagin das wesentliche Substrat für die Acrylamidbildung ist, waren die stofflichen Untersuchungen u.a. darauf ausgerichtet, den Gehalt an freiem Asparagin im Mehl zu reduzieren.

Eine reproduzierbare Senkung des Acrylamidgehaltes lässt sich durch Verwendung von Mehlen mit unterschiedlichen Ausmahlgraden erzielen. Die Untersuchung der Passagenmehle ergab eine positive Korrelation zwischen Proteingehalt, dem Gehalt an freiem Asparagin und Mineralstoffen. In den Versuchen zeigte sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem Gehalt an freiem Asparagin in Mehlen mit unterschiedlichen Ausmahlungsgraden und dem Acrylamidgehalt nach dem Backprozess. Im Vergleich zu Mehlen mit geringem Ausmahlungsgrad ist Vollkornmehl reich an freiem Asparagin. Das führt zu einem höheren Acrylamidanteil im fertigen Produkt. Die Senkung des Asparagingehaltes im Rohstoff Mehl ist ein geeigneter Weg zur Minimierung von Acrylamid in Backwaren.

Die Untersuchung der stofflichen Zusätze im Backprozess erbrachte unterschiedliche Ergebnisse. So führt der Zusatz von Backpulver zu einer nur geringfügigen Zunahme von Acrylamid. Durch den Zusatz von Malzmehl und Hirschhornsalz erhöht sich der Acrylamidgehalt im Fertigprodukt signifikant. Pottasche wirkt nach ersten Untersuchungsergebnissen in Gehalten von 1 % fördernd auf die Acrylamidbildung ein. Ab einem Gehalt von 2 % ist die fördernde Wirkung jedoch nicht mehr feststellbar. Die Ursache hierfür ist in weiteren Untersuchungen abzuklären. Allerdings ist der Austausch von Hirschhornsalz durch Pottasche in der Praxis nur bedingt möglich, da er zu deutlichen sensorischen Beeinträchtigungen der Backprodukte führt und somit zu einer Minderung der Produktqualität.

Die Untersuchungen zur Acrylamidbildung in extrudierten Erzeugnissen konzentrierten sich zunächst auf die Kochextrusion. Dabei bestätigte sich der stoffliche Zusammenhang von freiem Asparagin im Rohstoff und Acrylamid im Fertigprodukt.

Die bisherigen Arbeiten haben gezeigt, dass Getreide je nach Art ein unterschiedliches Potenzial zur Bildung von Acrylamid besitzt, abhängig vom variierenden Gehalt an freiem Asparagin. Rohstoffe mit geringem Asparagingehalt führen auch im Extrusionsprozess zu Endprodukten mit niedrigen Acrylamidwerten. Roggen hat im Vergleich zu Reis, Mais und Weizen einen höheren Asparagingehalt. Das führte bei den Extrusionsprodukten zu einem höheren Gehalt an Acrylamid. In Reis- wie auch in Maisextrudaten wurden Acrylamidgehalte unter 50 µg/kg bestimmt. Reine Weizenextrudate wiesen Acrylamidgehalte unterhalb von150 µg/kg auf.

Durch Zutaten, wie Mono-, Di- und Oligosaccharide sowie Magermilchpulver und Malzmehl, erhöht sich der Acrylamidgehalt signifikant.

Bei den Untersuchungen zum Extrusionsprozess erwiesen sich die Parameter

als technologisch relevante Parameter für den Acrylamidgehalt.

So führt der Einsatz von Doppelschneckenextrudern mit hohem thermischen und mechanischen Energieeintrag zu einem hohen Acrylamidgehalt im Endprodukt. Dieser kann deutlich reduziert werden, wenn die Extrusionstemperatur um ein Prozent gesenkt und die Extrusionsfeuchte entsprechend erhöht wird.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. P. Kretschmer      igv-manage@igv-gmbh.de