Untersuchungen über das Rösten von - ETH E

Transcript

Diss. ETH Nr. 11390
Untersuchungen über
das Rösten
von
Haselnüssen
ABHANDLUNG
zur
Erlangung des Titels
DOKTOR DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN
der
EIDGENÖSSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE
ZÜRICH
vorgelegt
von
RAINER PERREN
Dipl. Lm.-Ing. ETH
geboren
von
Littau
am
17. Oktober 1964
(LU)
und Zermatt
Angenommen
au1
Antrag
(VS)
von
Prof.Dr. F. Escher, Referent
Dr. G.
Ziegleder, Korreferent
Dr. G.
Manzardo, Korreferent
Zürich, 1995
-II-
Für
BUH, Nikiaus und meine Eltern
-III-
-IV-
Danksagung
uneingeschränkte Unterstützung
Für das gesetzte Vertrauen, die
G
Ludwig
herzlich
seine
ich
von
für
seine
Herrn Dr G
Barth
W
Kerne
fachliche und
Verwirklichung
für
G
Herrn T
Kerne Food
und
unmöglichen
Ziegleder
Herrn Dr
für
sowie
Prof
Frei
D
Sandmeier
Escher danke
zur
der
von
G
eidg
Kahr
der ETH
Fraunhofer-Institut
vom
Herrn Dr C Schei-
Forschungsanstalt für Wald,
Institut für Geotechnik der
vom
Herrn Dr P Walther und Herrn Dr
Elektronenmikroskopie
F
Dr
Verpackung München,
und
Enthusiasmus und Eifer, den
Herrn N
Engineering
uneingeschränkte Bereitschaft
seine
Schnee und Landschaft, Herrn Dr
ETH Zürich,
D-Freiberg/Neckar
AG danke ich für
Ideen
und Herrn Dr
B
und Herrn
& Co,
organisatorische Betreuung
Lebensmitteltechnologie
degger und
Ludwigsburg GmbH
von
Faszination
von
Mayer-Potschak
ich Herrn K
Finanzierung dieser Arbeit danke
und die
E Wehrli
Zürich danke ich
sie unseren
Nüssen
Hofer und Herrn K Sommerhaider
von
vom
herzlich
für ihren
entgegengebracht
der Chocolat
Labor
haben
Frey AG, CH-
Buchs, danke ich herzlich für die Ermoglichung der Sirocco-Rostversuche
Meinen speziellen Dank entrichte ich Herrn R
messtechnische
Unterstützung
allgemeinen Herrn G Gabriel
Freiberg/Neckar danke
im
von
ich für die
G W
Stephan Handschin,
Cormne
Dizerens
und
Daniel
Forschem
am
ILW
und
seine
in eine neue
Madeleine
Lustenberger
Unterstützung
im
& Co, D-
Rosterdimension
meinen
Merz,
Für
seine
Zweifel
Ludwigsburg GmbH
Projekt richte ich
Facchm,
Cornelia
Arbeitsklima und die herzhafte
Barth
Einfuhrung
Für ihre aufreibende Mitarbeit an diesem
an
Kunzli, DMP AG für
besonderen
das
danke ich allen
Dank
Alfons
an
Fust,
anregende
meinen
Mit-
-V-
-VI-
Inhaltsverzeichnis
1
Zusammenfassung
1
Summary
3
Einleitung
und
5
Problemstellung
2 Literaturübersicht
2.1
Allgemeines
zu
7
Haselnüssen
2.1.1 Taxonomie, Anbau und
2.2
7
Nacherntebehandlung
2.1.2
Morphologie von Haselnüssen
2.1.3
Zusammensetzung
von
8
Haselnüssen
Allgemeines
2.2.2 Rösten
von
zum
12
Röstprozess
Nüssen
12
Röstaroma bei Haselnüssen
14
2.2.3
Bildung
2.2.4
Veränderung des Porenvolumens und der Mikrostruktur
von
2.3 Oxidationsstabilität
2.3.1
9
12
Rösttechnologie
2.2.1
7
Allgemeines
von
zur
15
16
Nüssen
Lipidautoxidation
Haselnüsse
2.3.2 Oxidationsstabilität
ungerösteter
2.3.3 Oxidationsstabilität
gerösteter Haselnüsse
16
17
19
21
3 Material und Methoden
21
3.1 Rohmaterial
3.1.1
Lagerung und Kalibrierung
3.1.2
Einstellung
des
der Haselnüsse
Ausgangswassergehaltes
21
21
22
3.2 Röstversuche
3.2.1 Röstversuche im Labormassstab
22
Vergleichsröstungen
26
3.2.2 Industrielle
-
VII
—
3.3
Lagerung der gerösteten Haselnüsse
28
3.4
Analytische Methoden
30
3.4.1
30
Wassergehalt
30
3.4.2 Röstintensität
3.4.3
Zusammensetzung
31
des Röstaromas
3.4.4 Relative Konzentration
an
konjugierten
Dienen
34
34
3.4.5 Hexanal-Konzentration
3.4.6 Induktionszeit
von
3.4.7 Gravimetrische
3.5
35
Haselnussöl
Bestimmung der Sauerstoffaufnahme
36
37
Mikroskopische Methoden
3.5.1
des Probenmaterials für Rasterelektronen-
Aufarbeitung
Transmissionselektronen-
(REM),
(TEM) und Lichtmikroskopie (LM)
37
3.5.2
Rasterelektronenmikroskopie (REM)
37
3.5.3
Lichtmikroskopie (LM)
38
3.5.4
Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
38
3.5.5
Gefrier-Rasterelektronenmikroskopie
38
3.6 Quecksilber-Porosimetrie
39
3.6.1
Grundlagen
39
3.6.2
Messeinrichtung
3.6.3
Durchführung
der
41
41
Messung
4 Resultate und Diskussion
4.1
44
44
Charakterisierung der Röstung
4.1.1 Verlauf
von
Produkttemperatur, Wassergehalt und Gewicht
44
Röstindikatorsubstanzen
49
4.1.2
Bildung
4.1.3
Veränderung
4.1.4
von
der Farbe
Charakterisierung
4.2
Bildung
4.3
Veränderung
von
der
Röstung
53
im
Kugelröster
Röstaromen
der Mikrostruktur
4.3.1 Struktur frischer Haselnüsse
56
60
66
66
4.3.2 Die
Veränderung der Gewebestruktur durch die Trocknung
69
4.3.3 Die
Veränderung der Struktur durch das Rösten
77
-
4.3.3.1 Ein- und
4.3.3.2
VIII-
zweistufige Röstung
bei 150°C
77
Röstung bei hohen Temperaturen (Hochtemperatur84
Röstung)
4.4
Veränderung
4.5
Lipidautoxidation
90
des Porenvolumens
4.5.1 Kinetik der
Lipidautoxidation
4.5.2 Einfluss der
gerösteten
98
und Oxidationsstabilität
Lagerbedingungen
auf die
Lipidoxidation
105
Lagerung
von
Röstparameter auf die Oxidationsstabilität während
109
Lagerung
der Nüsse
Wassergehalt
4.5.4.3
Feuchtigkeit
4.5.4.4
Anströmgeschwindigkeit
Kühlungsart
Belastung
und
5.2
Prozessoptimierung
6 Literatur
dem Rösten
113
115
der Heissluft
118
der Nüsse
119
Kühlgeschwindigkeit
119
120
Schlussfolgerungen
5.1 Kritische Faktoren der
vor
der Röstluft
4.5.4.5 Mechanische
5
109
Rösttemperatur
4.5.4.2
4.5.4.6
zerkleinerten
107
Haselnüssen
4.5.4 Einfluss der
4.5.4.1
in ganzen
Haselnüssen
4.5.3 Verlauf der Oxidation während der
der
98
Haselnussöl
von
Röstung
120
122
124
-1
-
Zusammenfassung
Ölreiche
Nüsse
Mengen heissluftgeröstet,
Nachteil
der
des
Optimierung
Röstprozesses
zur
oft
eine
verbunden.
Die
am
Beispiel
von
Röstung
der
Verbesserung
der
Haselnüssen
Lagerstabilität
gerösteten Produkte.
Für
Röstversuche
kontrollierten
unter
relative
und
Geschwindigkeit
Innentemperatur
300 g
ermöglichte.
von
(Temperatur,
Bedingungen
der
Feuchtigkeit
Einzelnüssen und die
wurde
Heissluft)
Wirbelschicht-Versuchsröster konstruiert, welcher die
der
Färb- und
Nüsse
mit
ist
vorliegenden Untersuchungen befassen sich
mit der
Verwendung
der
grossen
in Süsswaren,
gewünschte Aroma-,
Oxidationsstabilität
der
in
Erdnüsse) werden
die für ihre weitere
Als
erzielen.
zu
Verminderung
um
und Snackartikeln
Frühstücksmischungen
Texturqualität
Mandeln,
(Haselnüsse,
ein
Röstung und Erfassung
Röstung
Nusshaufen bis
von
Mit diesem Röster konnten auch Röstverfahren simuliert
werden, welche vorgängig in einem industriellen Kugelröster untersucht
worden
Mit
waren.
mikroskopischen
chemisch-analytischen,
porosimetrischen Methoden wurden die Veränderungen
Mikrostruktur
und
während
der
von
und
Aroma, Farbe,
Röstung
der
und
nachfolgenden Lagerung der Haselnüsse erfasst.
Die
zur
Beschreibung der Röstintensität analysierten Indikatorsubstanzen
bildeten sich
proportional
zur
Röstzeit und in deutlicher
Abhängigkeit
von
der
Rösttemperatur. Aus dem Temperaturverlauf Hess sich die Bildung der
Indikatorsubstanzen
gerösteter
verliefen parallel
Bildung
zur
und
berechnen
Haselnüsse
vergleichen.
Entwicklung
die
Die
unterschiedlich
Farbveränderungen
der Indikatorsubstanzen, nicht
der
Nüsse
jedoch die
des Röstaromas.
Während
der
Lagerung
der
gerösteten
Rösttemperatur eine überproportionale
digkeit
Röstintensität
der Nüsse beobachtet.
zunehmenden
Nüsse
Mikrostruktur
der
steigender
Oxidationsgeschwin-
Steigende Rösttemperaturen
Veränderung der
mit
wurde
Zunahme der
führten
Nüsse.
zu
einer
Insbesondere
-2-
wurden die
zerstört, die
Kompartimentierung
der Zellen und die Struktur der Oleosomen
die Mittellamellen
Proteinkorper gedehnt und
zunehmender Intensität der
Produkttemperaturen vergrosserte
luftgefüllte
entsprechend
Mit
höheren
sich das extrazellulare, kommunizierende
Porensystem, wahrend intrazellular durch
Trockensubstanz
und
Hrtzebehandlung
beeinträchtigt
die
Austragung
Wasser und
von
Hohlräume entstanden
Rostversuche mit angefeuchtetem Rohmaterial und mit befeuchteter Heissluft
zeigten, dass mit
mit
einer
einer
„Feuchtrostung"
Stufe
zweiten
in einer
Aromabildung
zur
gerostete Nüsse verfugten gleichzeitig über
Die strukturellen
Veränderungen
wie
tierung und der Oleosomenstruktur
Oberflache
beeinflussen
vorliegenden System
transportes
von
in
bei
möglichst
niedrigen
die Mikrostruktur vermehrt erhalten bleibt Die auf diese Weise
Temperaturen
innerer
ersten Stufe bei 130°C und
die
sowie
den
eine
hohe oxidative Stabilität
Auflosung der Zellkompartimendie Zunahme
Stofftransport
stellt deshalb die
von
Porosität und
den
in
dar
Rostverfahren mit
vorgeschlagen
Aufgrund
einer
dieser
hohen relativen
Im
Geschwindigkeit des Sauerstoff¬
die Zellen den limitierenden Faktor der oxidativen
Nüssen
Nüssen
Resultate
wird
Luftfeuchtigkeit
ein
in
Veränderung
zweistufiges
der ersten Stufe
-3-
Investigations
the
on
Roasting
Large quantities of oil-containing
peanuts)
are
or
oxidative
filberts,
or
almonds,
confectionery products, breakfast
disadvantage, roasting frequently leads
a
The
stability.
the batchwise hot-air
optimization of
investigations
present
roasting
aim
to a
at
the
improve storage
process to
of hazelnuts.
stability
An
of these nuts in
use
snack foods. As
of
decrease
(hazelnuts
nuts
roasted in hot air to obtain the desired quality of flavor, color
and texture for the
cereals
Process of Hazelnuts
experimental fluidized-bed
could be
carefully controlled (temperature, velocity
air), and
the hot
roaster was built with which
and relative
humidity of
in which individual nuts with simultaneous measurement of
internal temperature
lots of up to 300 g could
or
experimental
roaster
roasting
investigated
in
industrial
microstructure
roasting conditions
an
and
during subsequent
oxidative
processes
ball
roaster.
stability
were
be roasted.
simulated
were
Changes
followed
that
of
With the
been
had
flavor,
color,
during roasting
and
storage of the hazelnuts.
Indicator substances, which
developed proportionally
were
to the
analyzed
roasting
to describe
time and
roasting intensity,
clearly depending
on
the
roasting
temperature. The formation of indicator substances was calculated
from the
development of product temperature thus enabling the comparison
of
roasting intensity
went in
the
parallel
case
for the
of hazelnuts roasted in different
development
to the
roasting
manners.
Color
changes
of indicator substances, while this
was
not
flavor.
During the storage of roasted nuts, increasing roasting temperatures caused
an
over-proportional
temperatures lead to
compartimentation
bodies
were
Increased
increase
of
oxidation
increasing changes
rate.
Increasing
in nut microstructure. In
of cells and structure of oleosomes were
intensity
treatment
and
particular,
damaged, protein
tensioned and the structure of middle lamellae
off heat
roasting
was
impaired.
higher product temperatures
-4-
enlarged
the extracellular
the loss of moisture and
communicating porous system of
dry
matter created intracellular pores filled with air.
Roasting experiments with re-moistened
air showed that
„humid" roasting
a
second step to form the desired
temperature lead
roasted in this
raw
material and with humidified hot
at 130°C
in
a
first step followed by
roasting properties
storage. Changes
exhibited
a
high
oxidative
in microstructure such as
porosity
factor of oxidative
the hot air.
a
possible
stability during subsequent
disintegration
and inner surface influence the
the nuts. In the present System oxygen transfer rates
roasting System
at the lowest
to a better retention of nut microstructure. Nuts which were
manner
the increase of
the tissue, white
is
changes
proposed,
of nuts.
Based
the first step
on
of oleosomes and
mass
seem to
transfer within
be the
these results
involving high
a
limiting
two-step
relative humidities of
-5-
1
und
Einleitung
Problemstellung
ungerostet oder gerostet als Zutaten
Haselnüsse erfreuen sich
Snackartikeln
und
hohen Gehalt
an
Fruhstucksmischungen
ernährungsphysiologisch wichtige
(1987)
in
den
70%
ca
importiert
entsprach
1994 wurden
aus
von
Italien, 1%
in
Italien, 5%
72,3 Mio sFr Davon
aus
Lebensmittelprodukte gerostet,
ungerostet verkauft oder
Die
Rostung
von
Rostung
Ziel der
Produkte
in
Spanien und 0 6%
ein
Erzeugung
gleichzeitiger
bei
zu
einem
3%
die
in
Dies
1994)
stammten 67% aus
aus
vor
den
der
Vereinigten
Einarbeitung
geringen Teil werden Nüsse
Füllungen eingearbeitet
Haselnüssen ist
ist die
Spanien und
12'878 Tonnen Haselnüsse
Staaten Weitaus der grosste Teil der Haselnüsse wird
in
in
Aussenhandelsstatistik,
(Schweizerische
Verkehrswert
einem
der Türkei, 30%
Bockelmann
beitragen
Haselnüssen 1987 auf 250'000 Tonnen
an
der Türkei, 20%
in
USA kultiviert
Schweiz
Proteinversorgung
zur
schätzte die Welternte
Davon wurden
Mit ihrem hohen Proteinanteil können sie
täglichen Nahrung
massgeblich
gleichzeitig
Dank ihrem
ungesättigten Fettsauren, Tocopherolen, Nahrungsfasern
und Mineralstoffen erscheinen Nüsse als
Bestandteile der
Susswaren,
in
grosser Beliebtheit
traditioneller und empirischer Prozess
von
Erhaltung
Rostaromen und die
einer
optimalen
Bräunung
Haltbarkeit
der
Die
Haltbarkeit der Produkte erweist sich als kritischer Qualrtatsfaktor, da die
oxidationsempfindlichen
werden, die über
eine
Nüsse
mehrheitlich
in
Produkte
lange Haltbarkeitsfnst verfügen
müssen
Haselnüsse den empfindlichsten Bestandteil darstellen
Haltbarkeit
gerösteter
Haselnüsse und damit auch
Die
von
eingearbeitet
oder
in
denen
Optimierung der
Produkten, welche
gerostete Haselnüsse enthalten, stellt hohe Anforderungen
an
den Rohstoff
und erfordert die Kenntnis der beeinflussenden Prozessfaktoren
Der Einfluss der
wurde bisher
1982)
Die
Bestimmung
in
Hitzebehandlung auf die Oxidationsstabilitat
einigen Arbeiten untersucht
dabei
der
verwendeten
wirksamen
von
Nüssen
(Sandmeier, 1991, Grosch
Rostvorrichtungen liessen jedoch
Prozessparameter
zu
Die
et al,
keine
einzelnen
-6-
Rostverfahren können
deswegen
kaum miteinander
des Einflusses
allgemeinen Beschreibung
einer
die
Produkteigenschaften
des
Kenntnis
verglichen werden,
da
zu
auf
Hitzebehandlung
einer
Produkttemperaturverlaufes
wesentlich ist
Die
vorliegende
von
Arbeit befasst sich mit der
Haselnüssen, insbesondere
Produkte
gerosteten
Erfassung
Simulation
Optimierung
Diese
dieser
Versuchsroster
und
der
die
Beziehungen
Rostaromen, Rostfarbe
Lagerung
zu
Veränderungen
beim
und
des
von
der
spielen,
wurden
gerosteten
Heissluftrostem,
der
Labor-
und
Entwicklung
der
in
Arbeit
an
zeigte,
dass
die
bedeutende Rolle
eine
frischen,
von
nachfolgenden
eingehende mikroskopische
Haselnüssen
getrockneten
durchgeführt
Die
und
und
detaillierte
Rostvorganges auf der Ebene des Prozesses, der Mikrostruktur
ausgewählten Inhaltsstoffen sollte
es
ermöglichen,
den relativen
Einfluss einzelner Faktoren auf die oxidative Stabilität abzuschätzen und
erklaren
der
Damit sollte die Basis für die
Heissluftrostung
Nüssen
in
Aus den Rostversuchen
Verlauf der Lipidoxidation
wahrend
der
Temperaturverlaufes
des
Prozessparametern
sich
von
auszugehen
konstruierenden
zu
Messung
Untersuchungen
porosimetnsche
Analyse
Da
einem
der Mikrostruktur der Haselnüsse
Lagerverhalten
unterschiedlich
sowie
hatte
konventionellen
Versuchsrostungen
zwischen
ermitteln
in
exakten
einzelnen Nüssen wahrend der
waren
in
Bedingungen
Heissluftrostung
Hinblick auf die Oxidationsstabilitat der
im
Rostbedingungen
der
der
Optimierung
geschaffen
von
werden
Losung
der
Haselnüsse, aber auch
Optimierungsaufgabe
von
anderen
zu
bei
ölhaltigen
-7-
2 Literaturübersicht
2.1
Allgemeines
zu
Haselnüssen
Taxonomie, Anbau und Nacherntebehandlung
2.1.1
Die
Haselnuss
(Corylus
französisch: noisette)
gehört
(Carpinus)
Hainbuche
Avellana
zusammen
und
Hasel
Die
(C. Avellana),
kennt
Maximä)
windbestäubend
Anpflanzung
wird
Europa
mit
der
und
Hasel
hauptsächlich
C.
(C.
zu
Die
zum
der
Familie
zur
(Slate,
Hasel
Hasel
spitze
(C
weshalb
derselben
in
finden sind. Zur Nussproduktion
europäische
Teil auf C. Colurna
(Alnus),
Die Pflanzen sind monözisch,
Hasel C. Avellana, oft
Maxlrna, verwendet.
unerwünschten Nebentrieben zu
Plantagen
Erle
(C. Colurna), Lambertsnuss (C.
Die
produktiv und bringen grosse, leicht schälbare Nüsse
von
hazelnut:
Europäische
Americana),
(C Chinensis).
verschiedene Sorten
Lambertsnuss
(Ostryä)
selbstbefruchtend,
nicht
oder
(Betula),
Gattungen:
oder Baumhasel
die
Birke
mit
verschiedene
und chinesische Hasel
filbert
Haselgewächse (Corylaceae)
oder
amerikanische
Cornuta), türkische Hasel
englisch:
Hopfenbuche
Birkengewächse (Betulaceae)
1969).
L;
hybridisiert
Hybrid-Kulturen
hervor. Um die
verhindern, werden
in
in
sind
Bildung
Oregon
die
gepfropft.
Bezeichnung der verschiedenen Haselnuss-Sorten erfolgt nach ihrer
botanischen Varietät oder nach ihrer
geografischen
europäischen Raum wird zwischen türkischen
Ordu,
Giresun,
etc.),
italienischen
Herkunft
(Provenienz).
Im
(Provenienzen Akcakoca,
(Provenienzen
Piemonteser,
Römer,
Neapolitaner, etc.) und spanischen Nüssen (Provenienz Barcelona, etc.)
unterschieden. Die
Bezeichnung
ausserhalb der Türkei ebenfalls
der Sorten mit dem
gebräuchlich.
Züchtungsnamen ist
Die Provenienzen und Sorten
unterscheiden sich im wesentlichen durch Grösse, Form, Schälbarkeit und
chemische
Zusammensetzung
der
Nüsse.
wichtigsten europäischen Hybrid-Sorten findet
Eine
sich in
Zusammenstellung
Kopp (1993).
der
-8-
In
Europa
Spanien
werden Haselnüsse in der Türkei sowie in Italien, Frankreich und
Anbau auf
und ist dort auf
Oregon
erwerbsmässiger
den USA beschränkt sich der Haselnuss-
In
betrieben.
Haselnussanbau
wird kein
Europa
kultiviert. Weiter nördlich in
wenigen Quadratkilometern konzentriert.
Geerntet werden die reifen Nüsse, nachdem sie auf den Boden
Sie werden
Hand oder maschinell
von
Verunreinigungen
Steinen
und
anschliessend in Trocknern
Wassergehalt
höchstens
von
schrumpfen die
Keimfähigkeit (Radtke
Morphologie
Vaughan (1970)
Haselnüsse
welches durch die
aus
drei
bis
von
und von der Schale
Dabei
getrennt. In der Schale
Zustand, behalten die Samen ihre
1971).
braunen
teilweise
Schichten
von
gebaute
Gewebe,
parenchymatischem
getrocknet.
langsam
frischer Haselnüsse. Geschälte
Morphologie
einem
Röstung
vier
Sonne auf einen
Haselnüssen
von
beschreibt die
sind
werden
Haselnüsse
der
an
von
der Schale ab. Vor dem Versand
von
geschältem
und Heiss,
oder
g"1
6 g 100
aufgeschlagen
aufbewahrt, aber auch in
Die
getrennt.
35-45°C
Kerne und lösen sich
werden die Nüsse
2.1.2
bei
gesammelt
gefallen sind.
und anschliessend
Samenhäutchen
den
diejenige
umhüllt,
Kotyledonen entfernt wird. Die
Testa
durchsetzt
Leitbündel der Testa wie auch
(Testa)
besteht
mit
in den
hauptsächlich
aus
Leitbündeln
(Xylem).
Kotyledonen
verlaufen den
Die
Kotyledonen in Längsrichtung entlang. Die innerste, abgeflachte Zellschicht
der Testa beinhaltet ein braunes
grosszelliges Endosperm
ist mit der
den
Epidermis
Hauptanteil
der
Pigment.
mit Oleosomen und
Kotyledonen
der Haselnuss
aus
Ein ein- bis
zweischichtiges,
Aleuronkörpern (Proteinkörper)
verwachsen. Die
und bestehen
Kotyledonen machen
aus
parenchymatischen
Zellen, die mit Fettreservekörpern (Oleosomen oder Sphärosomen), aber
auch mit
Proteinkörpern und Stärkekörnern gefüllt sind. Die Proteinkörper
variieren in der Grösse und weisen einen Durchmesser
auf.
Häufig
sind
in
diesen
Proteinkörpern
von
Einschlussverbindungen
kristalline Oxalatdrusen enthalten. Die Stärkekörner sind,
vorhanden,
eher
klein
(Gassner
et
al.,
maximal 30
1989)
und
wenn
um
wie
überhaupt
erscheinen
im
-9-
Polarisationsmikroskop nicht anisotrop (Vaughan, 1970). Nach Decke (1982)
Stärkekörner üblicherweise mit einem
sind
einigen
1-4 u,m
von
in
der C. aye//ana-Varietäten vorhanden. Zwischen den aneinander¬
liegenden Unterseiten
der
als
des Samens.
Wachstumsorgane
Kotyledonen befinden sich Plumula
und Radicula
Zusammensetzung von Haselnüssen
2.1.3
Tabelle 1
geröstet
Öl
Durchmesser
zeigt die Hauptinhaltsstoffe verschiedener Nüsse, die
werden. Haselnüsse enthalten in ihrem
Energiespeicherstoff.
als
in
ist
Kohlenhydratbasis
Kotyledonargewebe
Regel
ca.
62%
Darüber hinaus weisen sie einen hohen Proteinauf.
Nahrungsfaseranteil
und
in der
Stärke
Haselnüssen
als
wenig
auf
Energiespeicherstoff
oder
nicht
gar
vorhanden
(Woodroof, 1979).
Die
Fettsäureverteilung
dargestellt. Ölsäure
die
meisten
ist
Nussöle
des
zu
Öles
verschiedener Provenienzen ist in Tabelle 2
77-84% und Linolsäure
sind
Haselnussöle
zu
über
entsprechend oxidationsempfindlich. Spanische
höchsten
Linolsäuregehalt auf,
besonders
Reifegrad.
Erdnüssen mit zunehmender
und
Die
oxidationsanfällig.
ändert sich mit dem
gesättigten
Tocopherolgehalt
ungesättigt
vor
eine Zunahme
Oxidation
g"1 (Souci
et
weisen
und
den
allem türkische Nüsse als
Fettsäurezusammensetzung
Der
30 mg 100
gelten
90%
Haselnüsse
So beobachteten
Reifung
Fettsäuren.
von
trotzdem
8-15% enthalten. Wie
zu
Young
an
von
et al.
Ölsamen
(1972)
bei
einfach ungesättigten
wirkt
entgegen
ein
hoher
al., 1994). Die verschiedenen
Ölsamen sind ebenfalls unterschiedlich oxidationsempfindlich. Dabei wurde
bislang kein direkter Zusammenhang zwischen dem Gehalt
Fettsäuren und der beobachteten Oxidationsstabilität
gelten
Baumnüsse
als
hochempfindlich,
an
ungesättigten
festgestellt. Allgemein
gefolgt
von
Haselnüssen, Mandeln, Pecannüssen und Macadamianüssen.
Erdnüssen,
-10-
Tabelle 1:
Zusammensetzung
von
verschiedenen Nüssen
(nach
Souci et
al., 1994)
Komponente
Fett
Haselnuss
Mandeln
Pecannuss Erdnuss
[g 100
g"1 TS]
65.0
57.3
74.4
50.7
davon:
Ölsäure
[g
100
g"1 Öl]
77.0
67.5
59.2
46.0
Linolsäure
[g
100
g"1 Öl]
10.2
18.2
23.5
28.9
Protein
[g 100
g"1 TS]
12.6
19.8
9.6
26.6
Kohlenhydrate [g 100
g"1 TS]
11.1
3.9
4.6
8.71
Nahrungsfaser [g 100
g"1 TS]
8.7
16.1
9.8
11.5
Mineralstoffe
g"1 TS]
2.6
2.8
1.7
2.3
1
[g 100
davon sind 67% Stärke
-11
Tabelle 2:
Provenienz
(nach
des
Öles
-
von
Hadorn et al.,
Haselnüssen verschiedener
1978)
Provenienz
Negretta
(Spanien)
Montana
Fettgehalt
C16:0
C18:0
C18:1
C18:2
[g/100g]
[%]
[%]
[%]
[%]
68.1
5.3
1.5
77.9
14.9
±1.11
±0.51
±0.47
±2.89
±1.01
67.7
5.6
1.7
81.0
11.9
±1.25
±0.61
±0.62
±1.59
±1.15
69.4
6.0
2.1
83.9
8.1
(Italien)
±0.60
±0.63
±0.76
±2.21
±1.16
Römer
68.4
5.3
1.7
83.5
9.6
(Italien)
±1.40
±0.35
±0.39
±1.83
±1.98
69.3
5.1
1.8
83.5
9.6
±2.10
±0.83
±1.83
±1.63
(Spanien)
Piemonteser
Akcakoca
(Türkei)
Giresun
67.6
(Türkei)
±1.42
Ordu
(Türkei)
+
4.6
+
0.44
0.69
1.7
+
0.74
82.3
+
2.70
11.4
1.90
+
68.1
4.7
1.7
83.1
10.8
±1.56
±0.49
±0.72
±3.13
±2.98
-12-
2.2
Rösttechnoiogie
2.2.1
Allgemeines zum Röstprozess
Mit Rosten wird die trockene
bezeichnet
(Kleinen,
1966),
die
auch
einer
allenfalls
Rostaromen,
Gerostet werden nahezu alle
1965)
bei
Hrtzebehandlung
besonderen
im
diese
kann
unterschieden
werden
Samen
ölhaltigen
Pressbarkeit
bei
Hitzebehandlung
Werden
ölhaltige
ernährungsphysiologisch unerwünschten
oft
man
Beim
die verschiedenen
Trocknen
vom
Verbesserung der
zur
Inaktivierung
zur
von
Faktoren kurzzeitig erhitzt,
allerdings
von
spricht
zwischen Toasten und
prinzipieller Unterschied gemacht
Rosten
spezifisches
ölhaltigen
von
Wassergehaltes
und
der
Aroma und
wird
damit
verbundenen
eine
und Disacchanden
an
der
neben
Farbveranderung
werden
kurzkettige Peptide
Aminosäuren und
Das
Samen
Zudem
gebildet
Braunungen
1991a)
von
(Fincke,
bezweckt
wie
eindeutig
oder
Toasten In der Literatur wird
von
Rosten kein
Erzeugung
beabsichtigten Bildung
Samen
Olgewinnung
der
die
knusprigen Textur
Nüsse, Kakaobohnen, Kaffee und Sesam Mit der
Rostaromen
Temperaturen über 125°C
Texturanderung
all
dieser
freie
und
mit freien Mono-
zusammen
teil
Reaktionen
Ausgangswassergehalt des Samens, Rosttemperatur
ein
mcht-enzymatische
denaturiert
nicht-enzymatischen Bräunung
Ausmass
des
Herabsetzung
durch
Proteine
nehmen
der
und
(Chiou
et al,
wird
durch
Verweilzeit
im
Roster kontrolliert
2.2.2
Die
Rösten von Nüssen
Rostung
werden
(1987)
von
liefern
Kleinen
(1966), Gaupp (1978)
Zusammenstellungen
Hitzebehandlung
unterscheiden
Nüssen kann nach verschiedenen Verfahren
(1965),
Fincke
im
Die
Ol
von
Rostung
im
der
dieser
Verfahren
Hitzebehandlung
Ol hat
nur
noch
bei
durchgeführt
oder Bockelmann
ist
die
Heissluft
zu
Prinzipiell
in
Erdnüssen
und bei
-13-
Macadamianüssen eine
Qualitätsgründen
immer mehr durch ölfreie Röstmethoden
Röstung
Für die
gewisse Bedeutung. Diese Röstmethode
arbeiten mit
Backofen
im
Nüsse
oder
über 2 Tonnen nach
Stundenleistungen
Verpflegungsstätten
-
Schachtröster
Wirbelschichtröster
-
Hordenröster
Trommelröster
-
Bandröster
-
Kugel-Chargenröster
-
-
das Produkt mechanisch
eingebracht.
und
Kakaobohnen
1987)
jedoch mehrheitlich
Kakaokernbruch
ebenfalls
wird
Schliesslich beschreibt Fincke
Zum Teil arbeiten Trommelröster mit
diese Röster werden
Wärmeübertragung;
(Kurz,
Strahlung
der Nüsse, ohne
gleichmässige Erwärmung
belasten. Die Wärme wird mit erhitzter Luft
zu
konvektiv in das Produkt
von
folgenden Prinzipien:
Kontinuierlich:
Alle Verfahren bezwecken die
Röstung
verdrängt.
Bratpfanne. Industrielle Röster
der
in
Diskontinuierlich:
konduktiver
aus
Nüssen in Heissluft werden verschiedene Verfahren
von
beschrieben. Gewerbliche Betriebe wie Bäckereien und
rösten
wird
(1965)
die
als
Infrarot-
eingesetzt.
Wärmequelle
Verwendung
von
zur
eingesetzt.
Mikrowellen
zur
Röstung.
In den traditionellen Röstverfahren für Nüsse werden
130
150°C
und
angewendet.
30-60 min. Bei der
Röstzeiten
Diesen
zu
Entwicklung
verkürzen,
sogenannten
dieselben
zu
geröstete Nüsse dank
Röstzeiten
lange
Anlagedimensionen gering
liegen
Überlegungen
den
Nach
der schnellen
geringen
Kurz
Röstung
mechanischen
Oxidationsstabilität auf, die der verminderten
wie
zu
halten.
prinzipiell
der
in
Hochtemperatur-Kurzzeit-
bekannten
Grunde.
von
modernen Verfahren wurde versucht, die
die
technologischen
Erhitzungsverfahren
einer
von
resultieren
Hochtemperatur-Röstverfahren
dank
um
Daraus
Temperaturen zwischen
(1987)
weisen
bei hohen
Infrarot
Temperaturen
Belastung
Freisetzung
mit
von
eine
und
erhöhte
Oberflächenfett
-14-
wird.
zugeschrieben
geröstete
beschleunigten
Bildung
2.2.3
Die
Sandmeier
Haselnüsse
und
Autoren
die
von
nicht-enzymatischen Bräunung,
führen ebenfalls
Kinlin et al.
Röstaromen
von
(Baltes,
1979).
gerösteten
insbesondere
zu
von
Ein
aus
von
Teil
grosser
der
der
aus
der Strecker-Reaktion. Die
und
die
sensorisch wahrnehmbaren Produkten
identifizierten 229
wurde
Haselnüssen stammt
schwefelhaltigen Verbindungen
(1972)
Haselnüssen,
Aroma
Bildung
untersucht
flüchtigen Aromakomponenten
Thermolyse
stark
Röstaroma bei Haselnüssen
von
von
dass
einer
Qualitätsverminderung unterliegen.
Zusammensetzung
verschiedenen
beobachtete,
hingegen
Hochtemperatur-Prozessen
aus
oxidativen
(1991)
Lipidoxidation
(Sheldon, 1970).
flüchtige Verbindungen
aus
gerösteten
denen jedoch keine für sich allein das charakteristische
gerösteter Haselnüsse ergab. Dabei wurden Vertreter folgender
Substanzklassen
gefunden: Alkylierte Pyrazine, Pyrrole, Pyridine, Furane,
S-Verbindungen, Aldehyde, Phenole, Ketone, Alkohole, Lactone, Terpene,
Ester,
aromatische
Säuren,
(1985)
isolierte
ungerösteten
Kohlenwasserstoffe
E-5-Methyl-2-hepten-4-on,
Haselnüssen
charakteristische
und
Aromakomponente
Haselnuss-Aromas. Silberzahn
£-5-Methyl-2-hepten-4-on
in
(1988)
Röstung
der
Bildung
des Röstaromas
Aminosäuren in einer
und wies die
Bildung
aus
als
(Character Impact Compound)
des
wies nach, dass die Konzentration
Vorstufen
aus
wieder
von
ab.
E-5-Methyl-2-hepten-4-on
gebildet
nahm
wird.
(1979)
gerösteten Erdnüssen.
einer forcierten
untersuchte
an
die
Er erhitzte Glucose mit
wie sie in Erdnüssen vorkommen,
Pyrazinverteilung nach,
gerösteten Erdnüssen vorhanden ist.
Bei
an
um
durch
Konzentration
die
Buckholz
Zusammensetzung,
einer
Filberton,
Haselnuss-Aroma während des Röstens
Haselnüsse
E-5-Methyl-2-Hepten-4-on
sog.
diese
Emberger
Verbindung
80% zunimmt. Der Autor vermutet, dass
thermische Zersetzung
das
beschrieb
Alkane.
und
wie sie ähnlich auch in
-15-
Veränderung des Porenvolumens
2.2.4
Beim Rösten
Nüssen sind durch den
von
des Porenvolumens
und
deren
wenig
zu
durch
worden.
auf die
Wassergehaltes
Trocknungsvorgang Veränderungen
erwarten. Für Lebensmittel sind Porosität und Dichte
Veränderung
untersucht
und der Mikrostruktur
technologische Behandlungen bisher
(1980)
Nelson
Dichte
bestimmte
Mais-
von
den
Einfluss
nur
des
und Weizenkörnern mit einer
pyknometrischen Methode. Die Dichte der Maiskörner nahm dabei unterhalb
eines
Wassergehaltes
und ihr Volumen
von
und
unterschiedlich
(1993)
betrugen
Porendurchmesser
der
in
und
um,
von
in
extrudierten
Porenvolumen
Wasser in extrudierten
untersuchten die
die
von
zu
bei
100g"1.
Porosität
nahm
1-120
von
Die
mit
Xiong
Der
um.
zunehmender
al.
et
(1991)
Porenvolumenverteilung
Stärke-Gluten-Systemen.
Porosität
er
1-3 (xm, in verkleisterter
Nach
zu.
und
24 und 6 g
die
Stärke
Stärken
Extrusionsbehandlung
Diffusion
(1993)
Wassergehalt
Quecksilber-Porosimetrie.
extrudierter
das
von
mit
granulärer Stärke
beeinflussen
al.
untersuchten
Stärken
behandelten
0.8-1.5
Intensität
Wassergehaltsbereich zwischen
Saravacos
Porendurchmesser
Stärke
mit abnehmenden
entsprechend ab. Dasselbe Verhalten beobachtete
Weizenkörnern in einem
Karathanos
100g'1
30 g
Gutterrez et
Kaffeebohnen
gerösteten
die
mit
mikroskopischen Methoden. Sie stellten eine Zunahme des Porenvolumens
mit
zunehmender
Rösttemperatur fest.
kolumbianischen
Kaffeebohnen
untersuchten mit
Pyknometrie
ungeschälten
beobachteten
betrug
Porosität
gerösteten
von
Palipane
al.
et
(1992)
die erfassbare Dichte und die Porosität
Macadamianüssen in
einen
Die
50-58%.
Abhängigkeit
langsamen Anstieg
der
des
Wassergehaltes.
Porosität
des
von
Sie
Kernes
bei
Wassergehalt.
Die
gleichzeitigem Schrumpfen der
Nüsse mit abnehmendem
Steinschale
stark als die Nuss selbst und der Kern löst
sich
auch
von
schrumpft weniger
der Schale. Diese
bei der
Trocknung
Schrumpfung
von
Haselnüssen.
Porosität weist auf das Entstehen
den Kernen hin.
Mikrostruktur
beschrieben
von
Das
luftgefüllten
Puiggali
Ansteigen
et al.
(1987)
der internen
Poren und Hohlräumen in
Young und Schädel (1993) verglichen die Veränderung der
von
ungerösteten
Erdnüssen
mit
ölgerösteten
und
mit
-16-
heissluftgerösteten
Erdnüssen.
Behandlungsintensität
zunehmende
parenchymatischen
Proteinkörpern
Bei der
Allgemeines
beginnende Auflösung
zur
Die
Grosch, 1992).
einem
Konzentration, resp. Wirksamkeit
von
Dehnung
der
von
Zell-Zell-Verbindungen.
der
Reaktionsschema
auf.
Lipidautoxidation
und
pro- und antioxidativen
von
Stoffsystems
und
werden
je
(Belitz
und
wird beeinflusst
Sauerstoffpartialdruck
Lagerbedingungen
und
der
Kompartimentierung
Veränderungen beschleunigt
komplexen
Geschwindigkeit
nach Zustand des betrachteten
Prozess-
mit
Lipidautoxidation
Fettsäurezusammensetzung,
von
eine
Nüssen
von
Lipidautoxidation folgt
Die
der
Aufhebung
traten die beobachteten
2.3 Oxidationsstabilität
2.3.1
stellten
Zellen fest. Zudem beobachteten sie die
und eine
Ölröstung
Sie
von
der
Stoffen. Je
nach den herrschenden
bestimmte
Reaktionswege
bevorzugt beschritten.
Als
Kettenwachstum,
zeichnet.
Während der
Kettenverzweigung
zum
werden durch die
Fettsäuren relativ stabile und
und reaktive
Teil durch Metallionen
Elementar¬
Anlagerung
gekenn¬
Peroxyradikale
katalysierten
an
langsam
voran, indem
mit weiteren Fettsäuremolekülen
bilden. Durch den unimolekularen,
Zerfall dieser
Hydroperoxide erfolgt
Radikalen erreicht, wird durch den
uni- und bimolekularen Zerfall von
enorm
beschleunigt.
durch
Rekombination
Schliesslich
das
Hydroperoxiden
wird
Sauerstoff
reaktionsträge Peroxyradikale
der Reaktion schreitet
Alkylradikale
von
Fortschreiten der Oxidationsreaktion. Ist eine
autokatalysiertes
hohe Konzentration
die
Reaktionsgeschwindigkeit unterschieden.
sich durch die Reaktion der
ein
durch
Kettenabbruch
Zunahme der
gebildet. Das Kettenwachstum
Hydroperoxide
und
Induktionsperiode und eine Periode mit
Induktionsperiode
ungesättigte
Lipidautoxidation
die
wird eine
Entsprechend
exponentiellen
einer
an
ist
Radikalkettenreaktion
schritte
bei
Kettenwachstum
hohen
genügend
autokatalytischen
die Oxidationsreaktion
Radikalkonzentrationen
vermehrt
abgebrochen.
Die
-17-
nehmen schliesslich auch
geruch- und geschmacklosen Hydroperoxide
Sekundärreaktionen
entstehen.
ranzigen
einer
von
Linolsäure entstehen beispielsweise
Heptanal und E-2-Octenal. Diese tragen wesentlich
Aromanote bei.
produkte wiederum
an
flüchtige Verbindungen
verschiedenste
woraus
Aus der Autoxidation
wie Hexanal,
Aldehyde
zu
teil,
Schliesslich nehmen
diese
Sekundär¬
weiteren Reaktionen teil und können dadurch den
an
Flavor erneut verändern.
der
Oxidationsgeschwindigkeit
Die
Anzahl
zunehmender
Doppelbindungen
Oxidationgschwindigkeit
Haltbarkeit der Nüsse
zweifach
Wellenlänge
UV-Strahlung
bei einer
analytisch
Bestimmung
und
Hydroperoxide
wiederum
Konzentration
ihre
von ca.
an
während
muss
Linolsäure
Sauerstoff
von
an
232
die
diese
konjugierten Diensystem,
einem
das
absorbiert. Dies wird
nm
des Ausmasses der Oxidation
Dabei
1966).
Zürcher,
enthaltenen
(Tabelle 2). Die Anlagerung
zu
mit
Entsprechend bestimmt die
zu.
Haselnüssen
Fettsäure führt
ungesättigte
zur
in
der
nimmt
Fettsäuremoleküle
ausgenützt (Ahdorn
berücksichtigt werden,
dass
diese
Sekundärreaktionen teilnehmen und deshalb
fortschreitenden
der
Autoxidationsreaktion
wieder abnimmt.
Es ist damit
zu
bei sehr hohen
werden
rechnen, dass die Lipidautoxidation während der Röstung
Rösttemperaturen
hauptsächlich
beobachten ist. Die
zu
während
der
Verhältnisse wurden bei der Hitzesterilisation
die
Lipidoxidation
beschleunigt
sehr hohen
(Güntensperger
Fleisch
Dieselben
festgestellt,
indem
Sterilisationstemperaturen deutlich
und Escher,
1994).
Oxidationsstabilität ungerösteter Haselnüsse
2.3.2
Die
wurde
erst bei
von
Oxidationsvorgänge
ablaufen.
Lagerung
nur
ungerösteten
und
geschälten
während mindestens einem Jahr
Nüsse
müssen
gelagert werden können,
gerösteter Produkte während des ganzen Jahres
(1965)
untersuchte
die
im
Lagerfähigkeit
von
zu
Verbraucherland
um
die Qualität
gewährleisten. Radtke
ungerösteten
Haselnüssen
-18-
verschiedener Herkunft und beobachtete, dass die Haltbarkeit italienischer
Haselnüsse der Provenienz Rom diejenige
übertraf
Haselnüssen
verschiedener
Dabei
g1
bei
Luftfeuchtigkeit
Lagerung
Stoll
auf
Lagertemperaturen
50-60 %
einem
Nach Kerne et al
(1980)
in einer
Ausdehnung
der
bei
von
oxidative
oxidieren Haselnüsse wahrend
Nach
verlangsamt
Gefrierlagerung
die
von
relativen
einer
geringe
nur
bei 20°C ebenfalls
N2-Atmosphare
Lagerstabilitat
und
Jahr
Emfluss
Wassergehalt
einem
6°C
unter
den
Stabilität
oxidative
mit
nach
Bryner (1965) ermöglicht
und
untersuchten
die
Haselnüsse
wiesen
von
Veränderungen auf
der
(1978)
al
et
Lagerbedingungen
Haselnüssen
5-6 g 100
Hadorn
türkischen und spanischen
von
-20°C
bei
eine
auf 5 Jahre
Die Haltbarkeit der Haselnüsse verschiedener Provenienzen ergibt sich nicht
ausschliesslich
Neben
die
Fettsäure-Zusammensetzung (Hadorn
natürlichen
an
Antioxidantien
(1974)
dass
bei
spanischen
Haselnüssen
Aus
Beobachtungsdauer
wahrend der
Belastung
den
nur
Oxidationsempfmdlichkeit der Nüsse
Forbus und Senter
(1976)
Sattdampfbehandlung
dass
die
einer
einer
wahrend 3
waren
reduziert
mm
schnell
so
von
von
des
Bedeutung
wahrend
Mitchell und
2
min
erfolgte
Entsprechend
aus
die
an
Haselnüssen
italienischen
wenig Ol
Autoren
wie
trat
wurde
Nussgewebes für
sei
Wirkung
einer
auf die oxidative Stabilität und stellten
Nüsse
Sattdampfbehandlung
Behandlungszelt
doppelt
Belastung
Diese
beschrieben für Pecannusse die
behandelten
oxidationsempfindhch
Wirkung
weitere
Olaustrrtt
ein
Widerstandsfähigkeit
vermutet, dass die mechanische
fest,
spielen auch
Haselnüsse
ungerosteter
mechanischer
Nussoberflache bei türkischen Haselnüssen
die
al, 1978)
untersuchten den Emfluss der mechanischen
Oxidationsstabilitat
beobachteten,
bei
et
Rolle
eine
Barthel et al
auf
der
Gehalt
dem
Faktoren
aus
der
Lagerung
weniger
Malphrus (1977) beschrieben die
auf ungerostete Erdnüsse Bereits nach
war
die
Lipoxygenase-Aktivitat
stark
-19-
(1992)
Kinderler und Johnson
in
ungerösteten
Bildung
von
Nonanal
eines
ranzigen
Aromas
Lagerung hauptsächlich auf
(Ölsäureoxidationsprodukte)
Octanal
und 2-Nonenal
Hexanal, 2-Heptenal
Octanal und Hexanal
eigneten
Oxidation
zunehmenden
Aldehyde
Ranzigkeit.
Entwicklung
die
flüchtigen aliphatischen Aldehyden wie 2-Undecenal, 2-Decenal,
und
0.04-0.2 mg
führten die
Haselnüssen während der
kg'1 (Barthel
der
zur
Pentanal,
ihrer
tiefen
zurück.
Beurteilung
manifestierenden
sich
wegen
der
an
der
sensorischen
Schwellenwerte
1974) massgeblich
al.,
et
auf
(Linolsäureoxidationsprodukte)
sich als Leitsubstanzen
und
sind
sowie
von
Bildung
des
ranzigen Off-Flavors beteiligt.
2.3.3
Trotz der hohen
gerösteter Haselnüsse
angewendeten Temperatur
soll bei
gerösteten Haselnüssen
eine maximale Oxidationsstabilität erhalten bleiben. Im
Abnahme
der Oxidationsstabilität
gerösteten
Produkte über eine
Erhaltung
der
gerösteter
(1982)
der
Produkte
Bedeutung
führten
und
während des Röstens und auf die
Sandmeier
sie
auf
Entfernung
(1991) konnte keinen Einfluss
von
zunehmenden
gerösteten
Gehalt
enzymatischen Bräunung
Bräunungsprodukten
vor
die
die
Anwendung
mit
zu.
an
Belastung
Oberflächenfett
von
auf
Nüssen feststellen. Jedoch wies
Temperaturen
Der Autor vermutet,
Wirkung
von
aus
aus
dass die
die
untersuchte die antioxidative
dem Rösten entfettet und
er
das
nach,
über 180°C
gerösteten Nüsse nahm mit
Reaktionsprodukten
antioxidativer
(1994)
mechanische
des Samenhäutchens zurück.
enzymatischen Bräunungsreaktionsprodukten
Mehl, welches
durch
die
vermindert wurde. Die Oxidationsstabilität der
beeinflusst. Nienaber
Da
zu.
dass die Oxidationsstabilität bei Röstverfahren mit
einem
beobachtet.
beobachteten eine Abnahme der Oxidationsstabilität
Haselnüsse
Oxidationsverhalten
Rösten
wird eine
lange Haltbarkeit verfügen sollten, kommt der
schonender Röstverfahren zentrale
Grosch et al.
durch das
allgemeinen
der
nicht-
Bildung
oxidative
Wirkung
von
Stabilität
von
nicht-
geröstetem Haselnuss-
Tocopherolen befreit worden
-20-
war
Dabei zeigten
hohen
allem die farblosen
vor
Reduktionspotential
wirksamen
Verbindungen
hohe antioxidative Aktivität
eine
eine
fest
Wirkung
synergistische
Ausserdem
Phosphorkonzentration,
was
die
korrelierte
die Autoren auf eine
und
Tocopherolen
zwischen
stellten
(1991)
Zunahme der Oxidationsstabilitat mit
Behandlungstemperatur
Oxidationsstabilitat mit der
mit einem
Die einzelnen
wurden nicht identifiziert Prior et al
bei Canola-Pressolen ebenfalls
zunehmender
Reaktionsprodukte
Phosphohpiden
zurückführten
Haselnüsse
wie
a-Tocopherol,
1994)
in
auch
einer
Mandeln
enthalten
Konzentration
von
Tocopherole,
30 mg
ca
hauptsächlich
100g1
(Souci
et al,
Das Ausmass des Abbaus dieser natürlichen Antioxidantien bei der
Rostung
von
Haselnüssen ist
worden
beschrieben
Tocopherolgehalt
10min
um
95%
in
Yoshida
(1994) fand
et
in
al
in
Abbau
an
abnimmt
verfugbaren
der
gerosteten Sesamkernen
endogenen
der
dass
Rostung bei 150°C wahrend
Sie stellten
Fettoxidationsprodukten
von
Literatur nicht
berichten,
(1994)
Pecannussen wahrend der
Zunahme
eine
zunehmender
Enckson
signifikant
Rostung
allerdings
unmittelbar nach
der
mit der TBARS-Zahl fest
ein mit
Antioxidantien
der
Rosttemperatur
wie
beispielsweise
y-Tocopherol und Sesamolm
St
Angelo
(1979) beobachteten,
et al
wahrend der
Rostung
untersuchten
unterschiedlichen
unter Sauerstoff
die
Enzyme
Daraus
nicht
Gasatmospharen gerostet
ergab
Lipoxygenasen
schnell inaktiviert wurden
bei der Oxidation gerosteter Nüsse
(1991b)
dass
worden
dabei die stabilsten Produkte
Erdnüssen
folgerten
beteiligt
von
in
sind
sie, dass
Chiou et al
Erdnüssen, die
waren
Die
unter
Rostung
-21-
3 Material und Methoden
Rohmaterial
3.1
3.1.1
Lagerung
und
Kalibrierung
der Haselnüsse
Für sämtliche
Untersuchungen
Akcakoca
den Ernten 1992 und 1993 verwendet. Die Haselnüsse wurden
von
aus
wurden türkische Haselnüsse der Provenienz
Frey AG, CH-Buchs bezogen,
der Chocolat
Luftfeuchtigkeit gelagert
55-60 % relativer
auf 11-13, 11-12, 12-13 oder 13-14
wasserdampfdicht verpackt
wurden
gelagert. Sofern
Gebrauch
Lager
dem
entnommen
mm
und
Gelagerte Nüsse
waren.
4°C
bei
Wassergehalt
Feuchtgewicht
der
Röstung
Röstung
Kalibers 12-13
In
wie unter
gebracht.
und 13-14
mm
Einstellung
des
eingestellt.
mm
des
gewogen
einem
g'1
erreicht
g"1
Wassergehalt
Verpackung
durchgeführt.
bei
Wassergehalt
unter
Druckluftzerstäuber
13 g 100
3.5-5.0 g 100
von
wurde der
Ausgangswassergehalt
von
wurden
stetigem
besprüht,
war.
25°C
bis
und
2 g 100
von
100
folgender
3.5-5.0 g 100
mbar
g"1 getrocknet.
getrocknete
Umrühren
ein
nach
Ausgangswassergehaltes wurden
und
aus
Kap. 3.1.2 beschrieben eingestellt. Vor
Zur Reduktion des
Vakuumtrockenschrank
schonend auf einen
zum
kalibrierte Nüsse mit einem
einem
bis
Die Röstversuche wurden mit Nüssen des
einer Versuchsserie wurde der
Methode
Dunkeln
wurden die Nüsse während mindestens 4 h in der
auf Raumtemperatur
3.1.2
im
nicht anders erwähnt, wurden die Haselnüsse
und mit einem
der Nüsse
der
wurden
kalibriert. Die kalibrierten Nüsse
verwendet. Für eine Versuchsserie
vor
sie bei 9-10°C und
wo
und
mit
Zur
g"1
in
72 h
während
Erhöhung
ungetrocknete Nüsse
Wasser
Wassergehalt
aus
zwischen
einem
6
bis
Die befeuchteten Nüsse wurden während 1 h in
geschlossenen Gefäss
ruhen
gelassen und anschliessend geröstet.
-22-
3.2 Rostversuche
Röstversuche im Labormassstab
3.2.1
Apparat für Rostungen
Für
Rostungen
G W
Labor
im
Labor-Massstab wurde
im
Barth GmbH & Co,
entwickelt,
roster
mit
zusammen mit
D-Freiberg/Neckar,
welchem
vorgegebene
Heisslufttemperatur, Luftgeschwindigkeit
eingehalten werden
wahrend
Innentemperaturen
Bestimmung
bei der
der
Trocknung
Figur
1
von
Kakaobohnen und
Rostsystem Nuss-
gemessen
Getreidekornern
von
werden
Die
Mohr
(1970)
von
Cleve und Hoffmann
von
angewendet und
(1952)
Tabelle
(Perren
aufgeführt
3
et
al, 1994)
diskutiert
Raumluft
Die Kenndaten des Rosters sind
wurde
von
(Elektror, D-Esslmgen/Neckar) angesaugt
Klappe
mit einer
zwischen 0 4-4
wurde anschliessend mit
CH-Kagiswil)
(Leister,
zwei
wurde die
Heissluftstromung
DN100
in
(Sulzer
Axialventilator
Der Luftstrom
variiert werden
Zur
Befeuchtung
der
Heissluft
konnte
eingespeist werden Anschliessend
mit einem statischen Gasmischer ME SMV-X
CH-Winterthur),
Chemtech,
bestehend
drei
aus
Mischelementen, ausgeglichen Schliesslich wurde die Heissluft über
Gleichrichter
in
den Rostaufsatz
gefuhrt
Der Rostaufsatz für
arbeitete als Wirbelschichtroster und wies
Die maximale
eine
Temperaturabweichung
im
Nusshautchen, die sich wahrend der Rostung
über eine
Raumluft
in
RD2
Der Luftstrom konnte saugsertig
m3 min1
den Heissluftstrom
Dampf
einem
in
parallel geschalteten Lufterhitzern 10'OOOS
erhitzt
überhitzter
wurden
bei
zeigt den schematischen Aufbau des entwickelten Wirbelschicht-
Versuchsrosters
auf
wie
Luftfeuchtigkeit genau
diesem
in
Produkt-Innentemperaturen wurde bereits
von
Rostung
Prozessbedingungen
Röstens
des
Wirbelschicht-Versuchs-
und relative
Zudem konnten
konnten
ein
der Maschinenfabrik
Absaugung abgeführt
umgekehrter Richtung
Kapazität
Haufenrostung
für 300 g Nüsse
Rostaufsatz
von
Zur
betrug
den Nüssen
Kühlung
einen
±
2°C
gelost hatten,
der Nüsse wurde
durch den Rostaufsatz gesaugt
-23-
Die
kaltluftsertig
wurde
Luftgeschwindigkeit
(Schiitknecht, CH-Gossau/ZH) gemessen
unmittelbar
mit
Die
Heisslufttemperatur wurde
dem Rostaufsatz gemessen und diente der
vor
Heizleistung Die relative Feuchtigkeit der Abluft wurde
Feuchtesensor
(Rotronic, CH-Bassersdorf)
1-200
Zur
Rostaufsatz
gemessen
wahrend der
Rostung wurden
Seiten
unterschiedlicher
in
Durchmesser
von
0 25
mm
Bestimmung
der
Regelung
mit einem
unmittelbar
Hohe
nach
Nuss 6
der drei bestuckten Nüsse blieb dabei
Messdaten wurden mit PC erfasst und
tief
mm
von zwei
mit
(Thermocoax, F-Suresnes) eingeführt
in eine
dem
Nuss-Innentemperaturen
K-Typ Thermoelemente
6
der
kapazitiven
den Rostaufsatz für Nusshaufen
in
Thermoelemente wurden schliesslich
Beweglichkeit
Anaemometer
einem
einem
Je
eingebohrt
Teil erhalten
zum
zwei
Die
Alle
ausgewertet
Einzelnuss-Rostvornchtung
Für die genaue
(Perren
et
des
Bestimmung
Gewebetiefe wurde
al, 1994)
Temperaturverlaufes
Röstaufsatz für drei
ein
0 3
Durchmesser
mm
an
beabsichtigte Tiefe angebohrt
Schlaufe
gefederten K-Typ
0 25 mm in die
waren
Diese
wurde
ein
gefuhrt,
Vorrichtung
installiert, das
an
Tiefe
Bohrungen
einer
Roster
Luftvolumenstromen
angeschlossen
zur
eingesetzt
gewährleistet
eine
einem
Durchmesser
Platte
werden konnte
Fuhrung
Durch
Reynoldszahlen
gleichmassiger Wärmeübergang
Nüsse
eine
wurden 2 durch
von
befestigt
mit den fixierten Nüssen wurde auf ein Rohrstuck
Rohrstuck
bei
Handbohrer
Seiten
in
ausgeschnittenen
Vorrichtung aufgesetzt Die gesamte Vorrichtung
vorgeheizten
konstruiert
Die Thermoelemente waren
eingeführt
die auf
einem
gegenüberliegenden
In diese
den Roster
werteres
zwei
Thermoelemente mit
vorgesehene
durch Teflonrohrchen
Nüsse
Dieser Rostaufsatz konnte anstelle des Rostaufsatzes
für Nusshaufen verwendet werden Drei Nüsse wurden mit
von
unterschiedlicher
in
einzelne
über die
des
Luftstromes
auf
wurde anschliessend
die
>
Schliesslich
Röstung
10'000
war
Oberflache der
in
die
den
in
grossen
ein
nahezu
unbeweglichen
-24-
iF\16
13
z
2
1
3
Datenerfassung
Luft¬
Haselouss
Heisduft
Heissluft
feuchtig¬ Temperaturen Temperatur
keit
Istwert
f±
j-
Kalfloft
Temperatur GescbwmSolliwrt
digkat
Vorgabe
Roster-Steuenmg
Figur
1:
Schema des Wirbelschicht-Versuchsrösters
(1: Ausgleichsstrecke Ansaugstutzen;
Messstelle
6:
Luftgeschwindigkeit;
Lufterhitzer;
7:
2:
Gleichrichter;
3:
4: Schieber; 5: Axialventilator;
Umschaltklappe;
8:
Sieb; 9: Statischer
Gasmischer; 10: Gleichrichter; 11: Regeltemperatur-Messstelle;
12:
Sieb; 13: Röstaufsatz für Haufenröstung;
15:
Dampfeinlass;
16:
14:
Kühlventilator;
Luftfeuchtigkeitsmessstelle).
-25-
Technische
Tabelle 3:
Spezifikationen
(Maschinenfabrik G.
des Wirbelschicht-Versuchsrösters
W. Barth
Ludwigsburg GmbH
& Co., D-
Freiberg/Neckar)
Luftgeschwindigkeit
der Kaltluft:
0- 10
Kaltluft-Volum enstrom:
max.
0
Reynolds-Zahl:
s-1
2.8 m3 min-1
-
45000
Temperaturbereich:
max.
m
20
Temperaturabweichung
im Röster:
-
300°C
+/- 2°C
Kapazität
des Röstaufsatzes für einzelne Nüsse
3 Nüsse
Kapazität
des Röstaufsatzes für
300 g Nüsse
Kühldauer
Einstufige
von
Haufenröstung
300 g Haselnüssen
von
200°C auf 40°C
Röstversuche
Drei Haselnüsse wurden im Röstaufsatz für
an
3 min
die sechs Thermoelemente
Haselnüsse
vorsichtig
in
Haufenröstung
Anschliessend wurden 300 g
angeschlossen.
den Röstaufsatz
wie beschrieben
eingebracht.
Der Röster wurde
während 5 min auf die Rösttemperatur zwischen 80 und 250°C
Anschliessend wurde der Röstaufsatz in den
Nüsse während 1 bis
Anschliessend
gekühlt.
zu
wurden
120 min bei konstanter
die
Nüsse
während
Röster
vorgeheizt.
eingesetzt
und die
Heisslufttemperatur geröstet.
5
min
auf
Raumtemperatur
Sofern nicht anders erwähnt, wurden die Röstversuche bei einer
Luftgeschwindigkeit von
4-4.5
m
s"1 durchgeführt.
Zweistufige Röstversuche
Die
Röstung
Stufen
von
Nüssen in unterschiedlicher
durchgeführt.
in zwei
In einer ersten Stufe wurden die Nüsse bei 90 bis 150°C
während 5 bis 20 min und einem
vorgeröstet.
Luftfeuchtigkeit wurde
Dazu wurde die
Wasserdampfpartialdruck
Heissluft wie oben
von
1 bis 68 kPa
beschrieben
mit
Dampf
-26-
angefeuchtet. Schliesslich
wurden die Nüsse in einer zweiten, unmittelbar
darauffolgenden Röststufe
bei 145 bis 180°C während 4 bis 25 min ohne
Anschliessend
Dampfeindüsung fertig geröstet.
Raumtemperatur
gekühlt.
Röstversuche bei einer
Die
Vorröstung
durchgeführt.
nicht
zusätzlich
in
wurden
anders
Luftgeschwindigkeit
in trockener oder feuchter
wurde
Bedingungen
Sofern
von
erwähnt,
4-4.5
m
Atmosphäre
einem
die
Nüsse
auf
wurden
die
s"1 durchgeführt.
unter den
angeführten
(Afrem,
Trockner
F-Lyon)
Die Nüsse wurden anschliessend im Wirbelschichtröster
fertig
geröstet.
Nachvollzug
von
industriellen
Röstungen auf dem Laborröster
Die unten beschriebenen industriellen Röstversuche wurden im Laborröster
nachvollzogen.
Dazu wurde die
Lufttemperatur
im
Heisslufttemperatur derart geregelt, dass die
Laborröster der Nusshaufentemperatur
industriellen
im
Röster entsprach.
Röstung
Zur
von
Haselnuss-Mehl
Untersuchung
konditioniertes
Haushaltsmühle
drei
Tagen
der
Aromabildung
Haselnuss-Mehl
gemahlen
bei
100
und
mbar
in
und
einem
5
Umluftofen
geröstet.
Mehlschicht wurde
registriert.
3.2.2
Vergleichsröstungen
Mit
Industrielle
einem
konventionellen
Der
röstungen durchgeführt. Dazu
Das
getrocknet.
mm
zwischen 2
Temperaturverlauf
industriellen
wurden
wurde
mit
einer
Vakuumtrockenschrank während
25°C
von
Bräunungsverlaufes
Haselnüsse
geröstet.
anschliessend in einer Schichtdicke
einem
und des
Kugelröster
Mehl
wurde
Drahtgeflechten
in
der
wurden
wurde ein Sirocco-Röster 400
Mitte
kg
verwendet.
Der
Sirocco-Röster
ist
in
industriellen
der
Vergleichs¬
(G.
W. Barth
Ludwigsburg GmbH & Co, D-Freiberg/Neckar) mit einer Chargengrösse
250
in
Kreisen
von
als
-27-
sehr gute Nüsse
qualitativ
mit welchem
Röstsystem bekannt,
hergestellt
werden können. Die industriellen Röstversuche wurden bei der Chociat
Frey
AG, CH-Buchs durchgeführt.
Beschreibung
Eine
des Sirocco-Rösters
des Sirocco-Rösters findet sich in
Schnittzeichnung
besteht im wesentlichen
Heissluft
Mischelemente
wird
das Gut
Nüsse
eingebrachten
Kompartimente
in vier axiale
Kugel
in der die Nüsse mit
werden
Mischelemente
auf. Durch die
Achsenrichtung gefördert.
in
die
durch
2. Der Röster
Drehung
der
Neigung
Ein
Teil
der
der
Mischelemente
und fallen anschliessend durch den Heissluftstrom hindurch
mitgenommen
zurück in den unteren Teil der
einer
Kugel,
Schräggestellte, fächerartige
werden.
gemischt
teilen die
einer rotierenden
aus
Figur
Brennkammer
Erdgas
Zur
Kugel.
Erzeugung
und
verbrannt
mit
von
Heissluft wird in
Raumluft vermischt.
Die
Heissluft wird mit einem Ventilator durch den Röster gesaugt. In der Abluft
mitgeführte
Nusshäutchen
abgeschieden.
Der Prozess wird über die
Brenner arbeitet mit
hoher
Leistung,
erreicht ist. Anschliessend wird diese
Zeitdauer
gehalten,
schreitung
der
indem
der
Sollwertvorgabe
werden
Röstung
schliesslich
werden
die
Nüsse
Temperatur
bis
eine
Brenner
einem
einem
der Abluft
Zyklon
geregelt.
Der
vorgegebene Temperatur
Ablufttemperatur
für eine
vorgegebene
reduzierter, resp. bei Über¬
mit
mit minimaler
in
in
Leistung
Kühler
mit
arbeitet.
Nach der
gekühlter
Luft
auf
Raumtemperatur gekühlt.
Röstversuche im Sirocco-Röster
Für
den
Vergleichsprozess
Solltemperatur
18 min
vorgegeben.
Röstkugel
Typ
von
im
Sirocco-Röster
wurden
145°C und eine Haltezeit bei dieser
Zur
Bestimmung
der
Temperaturen
wurden über den 4 Mischelementen im Abstand
Thermoelement
unterschiedlichem
(Durchmesser
Abstand
von
1 mm,
der
eine
Abluft-
Temperatur
im
Innern
von 1 cm
von
der
je ein K-
Thermocoax,
F-Suresnes)
Kugelachse
befestigt.
in
Die
-28-
wurden
Thermoelemente
rotierenden
Datenlogger
die
über
MIDAS
ausserhalb des Röstsystems
an
Achse
(DMP
aus
AG,
dauernd
waren
Nusshaufen-Temperatur
schliesslich als
Vorgabe
ergab.
für den
von
Diese
Luftfeuchtigkeit
einen
auf
geführt,
der
Röstkugel befestigt
war.
Kugel eingeführt.
umgeben,
woraus
der industriellen
Diese
sich eine
Nachvollzug
dem Laborröster. Zusätzlich wurden
relative
Nüssen
Röster
CH-Hegnau)
der Achse der
Zudem wurden 2 Thermoelemente seitlich in die
Thermoelemente
dem
diente
Röstungen
auf
Heisslufttemperatur, Ablufttemperatur,
der Abluft sowie
Geschwindigkeit
der Abluft im kalten
Zustand gemessen.
3.3
Lagerung
der
gerösteten Haselnüsse
Geröstete Haselnüsse wurden in
gelagert.
ganze
Für die
Untersuchung
geröstete Haselnüsse
Polyethylenbeuteln verpackt
der oxidativen
in offenen oder
Veränderungen
geschlossenen
Beurteilung
einem Messer
von
Hand zerkleinert, die Partikel
klassiert und bei 37°C
gelagert.
je
50 g
Glasbehältern in
einem Wärmeschrank im Dunkeln bei 20°C, 37°C oder 50°C
des Einflusses der Oberfläche wurden
und bei 4°C
wurden
geröstete
gelagert.
Zur
Haselnüsse mit
entsprechend
ihrer Grösse
-29-
Figur
2:
Schnittzeichnung
Ludwigsburg
eines Sirocco-Rösters nach G. W. Barth
GmbH & Co.,
(1: Brennkammer;
2:
4: Mischelemente; 5:
Heisslufteintritt; 3: Röstkugel;
Nuss-Vorbehälter;
6: Produkteinlass;
Ventilator und Abscheide-Zyklon; 8: Kühler;
7:
Abluft-Abzug
9:
Produktauslass).
zu
D-Freiberg/Neckar
-30-
34
Methoden
Analytische
3.4.1
Wassergehalt
Schlagmessermuhle (Moulinex)
Die Haselnüsse wurden mit einer
Paste vermählen
Nickelschale
wahrend 4 h
3.4.2
Ca
g Nusspaste wurde genau
1
gegeben
und
in
Trockenschrank bei 105°C
im
in
Quarzsand verneben
einer
vorgetrocknete
eine
Die
zu
Proben wurden
getrocknet und zuruckgewogen
Röstintensitat
Rostindikatorsubstanzen
Extraktion: 60 g
Wasser
während
anschliessend
einer
gemahlene
15
min
Haselnüsse wurden mit 300 ml destilliertem
60°C
bei
wasserdampfdestilhert
gekühlten Vorlage aufgefangen
Das
Destillat
(Trennbedingungen
Als
Mass für die
wurde
nach
3 4
anschliessend
Ziegleder
Röstintensitat
Extrakt
wurde
die
3)
(1983), vrgl
Flache
von
HPLC
des
destillaten
im
N-Heterocyclen
identifizierten
Peak
wie
mit
in
ihren
vergleichbarer
untersucht
Tabelle
4)
erstauftretenden,
6 min verwendet, da diese
Peakflache mit zunehmender Rosttemperatur linear zunahm
(1983)
in
verwendet
mit
und Sandmeier
unbekannten Peaks mit der Retentionszeit
Sandmeier
wurde
Dieses Destillat wurde auch für die
Bestimmung der Aromazusammensetzung (Kap
HPLC:
Der
extrahiert
Die ersten 10 ml Destillat wurden
Untersuchungen
Retentionszeit
2-Acetylfuran, 5-Methylfurfural
und
Ziegleder und
von
Kakao-
verschiedene
2-Acetylpyrrol
-31
HPLC-Trennbedingungen
Tabelle 4:
-
Bestimmung
zur
der Röstintensrtät
HPLC-System
Hewlett Packard HP 1050
Integrator
HP 3396A, resp. HPLC-ChemStation
Säule
Nucleosil 5u.m C 18, 25
Eluent
Wasser:Methanol
Flussrate
0.8 ml
Detektion
280
Einspritzvolumen
20 ui
=
cm
(Macherey
&
Nagel)
70:30
min'1
nm
Bräunung
Zur
Bestimmung der Bräunung
wurden 60 g
geröstetes Haselnuss-Mehl mit
300 ml Wasser bei 60°C während 60 min extrahiert. Der Extrakt wurde filtriert
und die
Extinktion bei 298 nm gegen Wasser
(Photometer Uvikon 940,
Kontron, CH-Zürich) gemessen.
Farbe
Die Farbe wurde
an
Nüssen mit einem
und im
3.4.3
Die
vollständig
enthäuteten und
Farbmessgerät
CR-310
zu
einer Paste vermahlenen
(Minolta, CH-Dietikon) gemessen
L*a*b*-System (CIELAB) ausgewertet.
Zusammensetzung des Röstaromas
Analyse
der
Aromazusammensetzung
Ziegleder (1982) durchgeführt.
Bestimmung
10 ml des
der Röstindikatorsubstanzen
3 ml und einmal mit 4 ml
Methylenchlorid
wurde nach
der Methode
Wasserdampfdestillates
(Kap. 3.4.2)
aus
von
der
wurden zweimal mit
je
während je 5 min extrahiert. Der
vereinigte Extrakt wurde über Na2S03 getrocknet,
unter einem
N2-Strom
-32-
vorsichtig eingeengt
Tabelle
GC/MS untersucht (Tabelle 5 und
und mit GC, resp
6)
Tabelle 5
GC-Trennbedingungen
zur
der Aromazusam¬
Bestimmung
mensetzung
GC
Hewlett Packard HP 5890A
Injektortemperatur
220°C
Einspritzvolumen
1nl
Split
1 7
Säule
Supeico SP-2380
Fused Silica
Filmdicke 0 2 um
(Supeico
,
0 6 ml
Detektor
FID
Detektortemperatur
250°C
Temperaturprofil
Anfangstemperatur 60°C,
Haltezeit 3 min,
Temperaturgradient
0 5°C
min1 bis 120°C,
Temperaturgradient
5 0°C
min1
N2
0 25 mm,
Bellefonte PA))
mm1
Saulenfluss
Tragergas
Ine
Capillary, 60m,
bis 200°C
-33-
Tabelle 6
GC/MS-Trennbedingungen
zur
Bestimmung
der Aroma¬
zusammensetzung
GC
(Brechbuhler AG, CH-
GC Carlo Erba GC 80000
Schlieren)
Iniektortemperatur
220°C
Einspritzvolumen
1
Split
1 7
Säule
Supelco SP-2380 Fused Silica Capillary, 60m,
Ml
0 25 mm, Filmdicke 0 2
Bellefonte
u.m
(Supelco Ine,
PA)
min1
Saulenfluss
0 6 ml
Interfacetemperatur
220°C
Temperaturprofil
Anfangstemperatur 60°C,
Temperaturgradient
0 5°C
Haltezeit 3 mm,
min1 bis 120°C
Tragergas
He2
Massenspektrometer
SSQ 710 (Finnigan MAT, San Jose CA)
MS-Bibliothek
NIST
MS-Bedingungen
Elektronenstoss-Ionisierung
70 eV
Temperatur lonenquelle
150°C
-34-
3.4.4
Relative Konzentration
Die relative Konzentration
Methode
einer
konjugierten
Hadorn und Zürcher
von
Schlagmessermuhle auf
wurden
eine
zentrifugiert
50
aufgefangen
±
Korngrosse
Uvikon 940
Maximum
Messung erfolgte
proportional
zur
nm
an
3.4 5
Die
zur
in
eine
Ca
mm
Marke ergänzt Die
einem
Photometer
von
frischem Rohöl
Wellenlangenbereich
von
340 bis 220
Die
Messung gegen
ist
im
frisches Rohöl
Messbereich
von
nm
ergibt
0-1 5
Konjuensauren
verschiedenen
zwei
Unter der Annahme, dass die Akkumulation
linear verlauft, wurde
in
gemahlen Davon
20 ml Messkolben eingewogen
eine
Die Extinktion
Konzentration
die
Referenz
Die Nüsse wurden an mindestens
entnommen
in einen
gegen
im
1 cm
von
bei 232
mm
und mit 500 bar gepresst
konjugierten Doppelbindungen wurde
bei einer Schichtdicke
an
50 g Nüsse wurden
1-2
(Fluka 90540, CH-Buchs) bis
(Kontron, CH-Zunch)
bestimmt Die
gefüllt
von
Anlehnung
in
und zweimal mit 4000 rpm wahrend 30
0 2 mg Ol wurden
und mit Isooctan punss
Extinktion der
Dienen wurde
(1966) bestimmt
10 g in eine Carver-Presse
ca
3 ml Ol wurden
ein
an
konjugierten Dienen
an
Tagen
von
dem
Lager
Konjuensauren
mittlere Zunahmerate der Extinktion berechnet
Hexanal-Konzentration
Bestimmung
wurde
in
gemahlene Nüsse wurden
6 g Wasser vermischt
wahrend 90
wurden
min
2 5
ml
Hexanalkonzentration
technologie
in eine
50
Ziegleder (1981) durchgeführt
an
ml-Septumflasche eingewogen
6 g
und mit
Die Flasche wurde verschlossen und das Gemisch
bei 60°C temperiert Mit
gaschromatografisch
und
Anlehnung
Gas
aus
untersucht
wurde
am
einer
dem
gasdichten, heizbaren Spritze
Dampfraum
(Tabelle
7)
Die
Fraunhofer-Institut
Verpackung durchgeführt
entnommen
Bestimmung
für
und
der
Lebensmittel-
-35-
GC-Bedingungen
Tabelle 7:
Injektor:
Carlo Erba
Säule:
Glassäule 2
(Supelco,
Bestimmung
zur
m
gepackt
Bellefonte
von
Hexanal im
Kopfraum
mit Ucon LBX auf Chromosorb W
PA)
He, 20 ml min"1
Trägergas:
Ofentemperatur: 60°C, isotherm
3.4.6
(Carlo Erba)
FID
Detektor:
Induktionszeit
von
Haselnussöl
Bestimmung der Induktionszeit
Diese
Bestimmung
wurde nach einer modifizierten Methode
(1992) durchgeführt.
nach
Kap.
3.4.4)
mit DSC
15-20 mg frisch
wurde
in
einen
einem
Löcher
DSC-System
DSC-Tiegel
In den Deckel der
CH-Rotkreuz) genau eingewogen.
einer Nadel 2
u.l
50
1 bar
Der
Tiegel wurde
umströmt.
(Perkin
Probentiegel
(TA Instruments, Wilmington DA) mit
Heizrate auf 90, 110, 120, 150, 160 oder 180°C
gehalten.
(Gewinnung
eingestanzt. Anschliessend wurden die
9210
von
aufgeheizt
einem Sauerstoffstrom
Der Wärmestrom
Induktionszeit wurde die Dauer bis
wurde
zum
registriert
Kowalski
von
gepresstes Haselnussöl
von
Eimer,
wurden mit
Proben
in
maximaler
und isotherm
55 ml
min"1 bei
und ausgewertet. Als
Auftreten einer exothermen Reaktion
bezeichnet.
Bestimmung der Induktionszeit mit
Geröstete
Haselnüsse
wurden
dem Rancimat
in
einer
Soxhlet-Extraktionsapparatur
Hexan über Nacht extrahiert. Der Extrakt wurde anschliessend
eingeengt.
5
ml
Öl
wurden
in
ein
Induktionszeit wurde in einem Rancimat
mit einem Luftstrom
von
20 L
h'1
Reaktionsgefäss
bestimmt. Die
Bestimmung
vollständig
pipettiert.
(Metrohm, CH-Herisau)
mit
Die
bei 120°C
der Konduktivität
-36-
wurde
in
50
ml
Wasser
Fraunhofer Institut für
durchgeführt
Diese
wurde
Bestimmung
Verpackung
und
am
D-Munchen
,
durchgeführt
Bestimmung der Induktionszeit
Die Induktionszeiten der
mit der
Hammkatalyse-Methode
für die
Olproben
Bestimmung
der Induktionszeit mit
der Rancimat-Methode wurden zusätzlich mit der
Hammkatalyse-Methode
(Sandmeier und Ziegleder, 1982) bestimmt
Bestimmung wurde
Fraunhofer Institut für
Diese
Verpackung
und
,
am
D-Munchen
durchgeführt
Gravimetrische
3.4.7
Zur
Bestimmung
Oxidationsverlaufes
des
Bestimmung
wurde 10 g, resp
der Sauerstoffaufnahme
20 g Ol, das
aus
extrahiertem
von
Haselnussol
ungerosteten Haselnüssen gewonnen
worden war, mit 40 g, resp 50 g trockenem Quarzsand vermischt und
70°C
Nickelschale
bei
registriert Die
Geschwindigkeit
der
Geschwindigkeit
gelagert
Sauerstoffaufnahme
Geschwindigkeit
Zur
des Oxidationsverlaufes
Nüsse
ebenfalls
in
Gewichtsveranderungen
in einer
wurden
der Gewichtszunahme wurde als Mass für die
der Oxidation betrachtet
Bestimmung
Gewichtsveranderungen
Die
offenen
wurden
und
von
Behaltern
registriert
somit
als
Mass
für
die
gerbsteten Nüssen wurden die
bei
Die
70°C
aufgrund
gelagert
der
Die
notwendigen
Tagen auftretenden Gewichtsverluste
Equihbrierung
wahrend den ersten 5
wurden für die
Dateninterpretation nicht verwendet
-37-
Mikroskopische Methoden
3.5
Aufarbeitung
3.5.1
des Probenmaterials für Rasterelektronen-
TransmissionselektronenDie
(TEM)
und
Aufarbeitung des Probenmaterials für REM,
modifiziert nach der Methode
gelagerten
und
gerösteten
Kantenlänge geschnitten.
0.1 M
von
Young
TEM und LM
und Schädel
Haselnüssen
Das
während 30 min
in
Cacodylatpuffer (pH 7.4)
Gewebe
Würfel
4%
am
erfolgte leicht
(1989).
in
wurde
wurde
Material
(REM),
von
aus
1 mm
Glutaraldehyd
in
Vakuum entgast und
während 48 h bei 4°C fixiert. Anschliessend wurden die Würfel während 24 h
in
dreimal
erfolgte
2 h.
Cacodylatpuffer
0.1 M
bei
Die
Nachfixation
Cacodylatpuffer bei
4°C während
4°C
mit 1% Osmiumtetroxid in 0.1 M
gewaschen.
Die Würfel wurden zweimal während 2 h
gewaschen.
In einer Reihe
von
in
0.1
M
Cacodylatpuffer
10%, 25%, 50%, 75%, 96% und 100%
Ethanol wurden die Proben während 30 min entwässert und entfettet. Als
Aufbewahrungslösung
diente die 75%
100% Aceton überführt und die
3.5.2
zur
gebrochen
auf die Probehalter
Union, FL-Balzers)
berechnete
erfolgten
(Balzers, FL)
mit
C02
und mit der Bruchfläche nach
einer Balzers Union
SEM.
2 h dreimal ersetzt.
rasterelektronenmikroskopischen Analyse
in einem Balzers CPD 030
eine
Flüssigkeit während
wurden in
Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Proben
dann
Ethanollösung. Die Würfel
in einem
Sputteranlage
Schichtdicke
von
wurden anschliessend
kritisch-Punkt
oben
aufgeklebt.
getrocknet,
mit Leit-C
(Balzers
Die Proben wurden in
mit Gold/Palladium während 2 min auf
100
nm
Rasterelektronenmikroskop
beschichtet.
Die
Analysen
Hitachi S-700 Field Emission
-38-
3.5.3
Proben
lichtmikroskopischen
zur
30 %
Epon /
70 %
70 %
Epon /
30 % Aceton
Aceton
Analyse
(Fluka AG, CH-Buchs),
und
schliesslich
eingebettet
Das
polymensiert
Die Proben wurden mit
3
um
dick
Buchs)
in
destilliertem
Lichtmikroskop
3.5.4
Für
Wasser
Nacht
und
48 h
in
h
in
Epon
70°C
bei
Ultracut-Mikrotom
(Fluka, CH-
Zeiss-Axioplan-
einem
in
8
100%
in
wahrend
mit 0 05 % Toluidinblau
gefärbt
Nacht
anschliessend
Reichert-Jung
einem
mm
über
betrachtet
Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
die
Proben
von
wahrend 5
über
wurde
Einbettungsmittel
geschnitten,
wurden
80
Transmissionselektronenmikroskopie
in einem
nm
Bleicitrat
3 %
Reichert Ultramikrotom bei
mit einem Diamantmesser
wahrend
7
einer
geschnitten,
gefärbt
mm
wurden
und
die
eingebetteten
eingestellten Schnittdicke
mit 2 %
in
Uranylacetat und
Transmissions-
einem
elektronenmikroskop Hitachi H-600 betrachtet
3.5.5
Die
Gefrier-Rasterelektronenmikroskopie
wurden
Nusskotyledonen
Objektträger eingeklemmt
REM
Probe
geatzt
und
Praparationskammer
mit
Platin
einem
Gefriertisch
SCU
1-10-7 mbar
Balzers
eine
REM
020
durchgeführt (Muller
Untersuchungen
mit
(Balzers, FL)
Schichtdicke
geschnitten,
in
einen
In der Gefrier-
wurde die
tiefgefrorene
von
15
nm
(Balzers, FL),
et
bei
-120
bis
mit einem
-160°C
und
al, 1991, Scheidegger et al, 1991) Die
Gefner-Rasterelektronenmikroskopie
durchgeführt
Die
bedampft
(Philips SEM 515), ausgestattet
eidgenossischen Forschungsanstalt
CH-Birmensdorf
Scheiben
und bei 2-10-6 mbar wahrend mindestens 2 mm
auf
Analysen wurden auf
in
flussigem N2 eingefroren
SCU 020
gebrochen, bei -80°C
und
quer
in
für Wald,
wurden
an
Schnee und Landschaft
der
in
-39-
3.6 Quecksilber-Porosimetrie
3.6.1
Grundlagen
Für nahezu alle Substanzen
ist Quecksilber eine nichtbenetzende,
und
reagierende Flüssigkeit (Clayton
des
aufgrund
hohen
nicht in eine
Atmosphärendruck
Huang,
1983).
Kontaktwinkels
mittleren
Krümmung
Durch
des Meniskus
kann
141.3°
bei
Anlegen
eines
von
Kapillare eindringen.
äusseren Druckes ändert sich die
nicht
Quecksilber
(Gleichung 1).
Mit dem äusseren Druck wird die Druckdifferenz über dem Quecksilber-
Meniskus
kompensiert,
ist
befindet,
abhängig
Geometrie der
Meniskus
sich
Für eine
Flüssigkeit
dringt schliesslich
Flüssigkeit,
Kontaktwinkel
nur
zwischen
werden
(Gleichung
intrudiertem
(Clayton
und
Intrusionsvolumens
von
nach
Im
volumenverteilung.
Daten
Huang,
realen
kann
die
aus
1983).
dem
Bestimmung
Kontaktwinkel
der
Nüsse
die
und
Ableitung
Modell
(Gleichung 4).
zu
einer
verwendet
die
ergibt
in
kaum
Verlaufes
des
kann
ab
den
Druck
Porositäts-Bestimmungen
Die
des
(Gleichung 2)
ab,
3)
des
Poren-
schliesslich
die
Trotz der modellhaften
Veränderung der berechneten Porenoberfläche
im
zulassen.
des Porenvolumens können verschiedene scheinbare
Dichten berechnet werden. Als äussere scheinbare Dichte
Dichte
der
von
dieser Modellansatz
System Rückschlüsse auf Transportvorgänge
Aus der
Kapillare
biologischen Zellsystemen
Porenradius
zylindrischen
Porenoberfläche berechnet werden
Betrachtung
Kapillare
und
und
Porenradius
Poren beschreibt. Obwohl in
Interpretation
und
(Gleichung 1)
von
zylindrisch ausgebildete Poren vorliegen, kann
sinnvollen
Flüssigkeit
Porenradius
von
Washbum-Gleichung
die
der
in die
die sich in einer
zylindrische Pore hängt die Krümmung
Aus der Kombination
Zusammenhang
zylindrischen
vom
Kapillare.
einer
(Gleichung 2).
leitet
das Quecksilber
des Meniskus einer
Krümmung
ein. Die
bei
einem
Druck
von
1
bar
und
pa wurde die
als
scheinbare
Materialdichte pM wurde die Nussdichte bei 65 bar bezeichnet. Als Porosität
e
-40-
wurde
Quotient
der
scheinbaren
P
=
spezifischen
Quecksilbervolumen
intrudiertem
aus
^C
(Gleichung 2)
cos 9
(Gleichung 3)
F
1
S
wobei:
=
dem
(Gleichung 1)
2cos9
-2<rHg
über
Nussvolumen vs bezeichnet.
•
F
1
fp.dV
) i
(
vOHgCosey
=
(
) V P, AV,
^Hg-cose' £
r:
Porenradius
aHg:
Oberflächenspannung
6:
Kontaktwinkel oder Randwinkel
Druck
(Gleichung 4)
•
[m]
von
Quecksilber
(6Hg
=
(gH9
=
0.5 N
m"1)
130°)
[Pa]
Krümmung
Porenoberfläche, berechnet als zylindrische Poren [m ]
Intrusionsvolumen
VF:
[m3]
Intrusionsvolumen bei 4000 bar
[m [
Trotz den hohen Drücken, die bei der Quecksilber-Porosimetrie
angewendet
werden, wurde bei extrudierten, stark porösen Stärkematerialien höchstens
ein
geringes
Zusammenbrechen
(Karathanos und Saravacos, 1993).
wenig porösen
Nüssen sind
nur
von
Hohlraumstrukturen
Für die
beobachtet
Porenvolumenbestimmung
wenige derartige
Artefakte
zu
erwarten.
von
-41
Messeinrichtung
3.6.2
wurde
Porositätsmessung
Die
I-Rodano)
Strumazione,
Bereich
einem
Mikroporen
entspricht den Porendurchmessern
3700
nm
7.5
Als
nm.
angenommen, die
Kotyledonen
der
bestimmt.
einwogen.
ergänzt.
wurde
Das
Quecksilberspiegels
veränderte
Wegen
des
der
Die
die
der
Kompressibilität
Kompression
subtrahiert
in
Makroporen wurden
1-4000 bar bestimmt.
von
100M.m-3.7nm,
Quecksilber
gebrochen
und das
nochmals
Probe
wurde
von
130°
in ein
Makroporenvolumen manuell
evakuiert
und
gewogen
Druckerhöhung
intrudiert.
intrudiertes
und
in
die
bis auf 4000 bar
Die
Kapillare des Dilatometers
von
pflanzlichen Ölen
bestimmt
und
Dazu
Abnahme
wurde
des
über
musste die
wurde
den
von
der
die
Kompression
Verlauf
geröstete Nüsse ein Fettgehalt
von
Unterschiedstest
der
Phänotypen
(2-dimensionaler
Porenvolumina
von
60%
65% angenommen.
war
teilweise
t-Test)
aufgrund
der individuellen
beträchtlich.
wurden
Unterschiede statistisch beurteilt. Dazu wurden die bis
ermittelten
der
Porositätsmessungen
(Figur 3). Für ungeröstete Nüsse wurde ein Fettgehalt
Streuung der Porenvolumenbestimmung
bar
resp.
und davon 2-3 g
wurde
Durch die
kompensiert werden.
Öles
des
Ausgestaltung
65
im
Kapazität registriert.
Haselnussöles
und für
in
Quecksilber
Mikroporeneinheit,
aus
Quecksilber wurde kompensiert.
Dilatometer
Mikroporenapparatur eingesetzt.
wurde
von
(Carlo Erba
Das Dilatometer wurde im Vakuum mit
aufgefüllt
Marke
zur
von
2030
Messung
Anschliessend
Quecksilber
von
der Nüsse wurden
kalibriertes Dilatometer
Quecksilber bis
Kontaktwinkel
Kompressibilität
Durchführung
3.6.3
die
im Bereich
Dies
-
Porosimeter
durchgeführt,
0-1 bar und die
von
in
und Steuereinheit bestand. Die
Makroporeneinheit
Die
-
verwendet.
Die
die
zu
Mit
einem
festgestellten
einem Druck
Messungen
von
wurden
-42-
mindestens
gemittelt.
fünffach
durchgeführt
und
die
Verläufe
der
Porenintrusion
-43-
ou
—
Öl
Ungeröstete Nüsse
Ungeröstete Nüsse korrigiert
\
60
-
s
40
Porenvlum
-
\
'
K
"v
\
\
\
\
\
\
20-
\
\
\^
010
äquivalenter Porenradius [nm]
Figur
3:
Kumulatives Mikroporenvolumen
vor und nach der Korrektur der
von
ungerösteten Haselnüssen
Kompressibilität
des
Olanteils.
-44-
4 Resultate und Diskussion
Charakterisierung der Röstung
4.1
In
Kap.
4.1.1
Versuchsröster
in
Kap.
4.1.1
4.1.4
die
durchgeführt
von
Prozesstemperatur
Nussmitte gemessene
unter
der
von
Temperatur.
bei konstanter
In
Figur
nahezu
Temperaturen
Figur
der
die
Kenntnis
der
einer
sich die in der
eignet
bedeutsam ist die
in Haselnüssen, gemessen 6
den
zeigt
Beurteilung
und Gewicht der Nüsse.
in
Röstung
während
der
Röstens
des
Abnahme
bei
von
konstanter
Nuss-Innentemperatur
mm
Heissluftstrom
einem
Verlauf
6 ist der Verlauf der
Unter 130°C
an.
über
temperaturzunahme
von
Die
von
während des Röstens
Wasseraustragung
140°C
und
Bereich
von
Wasser und durch die
mit zunehmendem
sich
die
Haselnüsse
wie auch die Gewichtsabnahme
langsam (Figur 5). Bei Heissluft-
reduzierte
vorübergehend.
im
erwämten
stiegen die Nusstemperaturen gleichmässig
deckungsgleich
Temperaturzunahme
war
5
Heisslufttemperatur
(Figur 4).
und kontinuierlich
der
dem
Heisslufttemperatur dargestellt.
zunehmender
Verdampfen
ist
Röstprozesse
bei
Nüssen mit unterschiedlichem
erfolgten
mit
und Gewicht
die
wesentlich. Am besten
Gewicht
und
Heisslufttemperatur.
schneller
die
mit dem Sirocco-Röster ist
für
und
Röstung
Wassergehalt
Nussoberfläche,
Wassergehalt
Mit
Röstung
zeigt den Verlauf der Temperatur
konstanter
beschrieben,
Produkttemperatur. Gleichermassen
Kenntnis des Verlaufes
4
der
verschiedener
Hitzeeinwirkung
Figur
Röstungen
Produkttemperatur, Wassergehalt
Beschreibung
relevanten
die
wurden. Die
zusammengestellt.
Verlauf
Für
sind
4.1.3
-
sich
Diese
130°C
die
Geschwindigkeit
Verzögerung
wird
Austragung
von
durch
Produkt¬
das
schnelle
Reaktionswasser
verursacht. Die Dauer der
der
der
aus
Verzögerung
Ausgangswassergehalt ausgeprägter (Figur 6).
In
-45-
dieser Phase der
entsprechend auch
Die hohe
am
Diffusionswiderstände
gleichzeitiger Druckabsenkung
Bei
möglicherweise durch
der fettfreien Matrix und grosse
in
Gewebes
des
während der
130°C wird
von
Adsorption des Wassers
Temperaturabnahme
Wassergehalt
schnellsten ab.
Verdampfungstemperatur
eine starke
der
verzögerten Temperaturzunahme nahm
verursacht.
Erhitzung
Die
deutet auf ein
vorübergehende
Verdampfen
unter
hin.
Produkttemperaturen über 150°C ging mit zunehmender Röstdauer eine
zunehmende
Menge Trockensubstanz verloren (Figur 5).
herrschenden
wird
Bräunung
enzymatischen
Temperaturen
Reaktionswasser
verdampft.
sofort
Chiou
und
Tsai
Austragung
von
mit zunehmendem
Abflachung
Ausgangswassergehalt.
Nüsse eine schnellere
Erwärmung
somit einen Einfluss auf die
Reaktionen sowie auf die
Ausserdem
Röstbeginn.
Der
von
zeigten
Stofftransport
aus
über
bei 110°C
trockenere
übt
auf endotherme
während der
g"1
und
Erdnüssen
Wassergehalt
Verdampfungstemperatur
über 9.8 g 100
den
einer schnellen
Temperaturzunahme
Wasserverdampfung
dass in dieser Phase der
zu
bei
voran.
spezifische Wärmekapazität und
Aus dem Auftreten einer konstanten
einem
der
nicht-
Temperaturen
Trockensubstanz schnell
(1989) beobachteten bei der Röstung
ebenfalls eine zunehmende
der
Kohlendioxid
was zu
Zunahme des Gewichtsverlustes führte. Vor allem bei
160°C schritt die
das
frei,
Auch
flüchtige Aromakomponenten werden ausgetragen,
Bei
Erhitzung
aus.
bei 110°C bei
folgerten diese Autoren,
dem Nussinnern nicht limitiert ist.
-46-
250-q
225
-i
200-
175-E
•
•
ü
150
•
-E
•
p
/
ratur
125
Tempe
100-E
75
-E
50
-
25
-E
0
/
-
-
/
/
/
'
**•
/' ./•
226°C
187°C
y
144°C
117°C
1
I
4
'
1
'
1
'
8
6
1
I
10
12
1
1
'
14
1
Rostdauer [min]
Figur
4.
Verlauf der
Temperatur
in
der Nussmitte bei der
Rostung
mit
unterschiedlichen, konstant gehaltenen Heisslufttemperaturen
47-
226°C
-
O- 187°C
-
-A
-
144°C
~V-
117°C
Wassergehaltsabnahme:
o
o
CO
c
<
6
8
Erhitzungszeit [min]
Figur
5:
Ausschnitt des Verlaufes
von
Gewichtsverlust während der
Wassergehaltsverlust
Röstung
von
und
Haselnüssen bei
117°C, 144°C, 187°C und 226°C. Bei einer Heisslufttemperatur
von
226°C
war
nach 4 min die absolute Trockenheit erreicht.
-48-
=
2.0 g 100
=
4.5 g 100
=
6.2 g 100
g'1
g"1
g'1
111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
1
4
5
Röstdauer
Figur
6:
6
150°C.
10
[min]
Verlauf der Temperatur in der Nussmitte
unterschiedlichem
8
von
Haselnüssen mit
bei der
Röstung
mit
-49-
4.1.2
Bildung
Die
von
wurde
Röstintensität
Konzentration
der
In
eingeschätzt.
Figur
untersuchten
den
substanzen
konstant
bei
diese
die
Verschiedene Autoren
nicht-enzymatischen Bräunungsreaktion
der
Die
Röstindikator¬
(Warmbier
über 100°C
Temperaturbereich
Dieser kinetische Ansatz beschreibt die
im
100°C.
über
Bereich
Bei
enzymatische Bräunung nicht
werden. Lerici et al.
Modellsystemen
102-112 kJ
mol'1
an.
aktuellen
bei
Bildung
eine
Dank der hohen
von
für die
Ordnung.
mol"1.
kann
mit diesen Indikatorsubstanzen
70-90°C
von
die
nicht-
eingeschätzt
CO2 in Glucose-Glycin-
Aktivierungsenergie
Temperaturabhängigkeit
Ea
der
Haselnüssen
von
unterschiedlichen Röstungen und Röstverfahren über die Konzentration
Temperaturverlauf
Kinetik
eine
Beurteilung
Figur
8
zeigt
eingeschätzt
bei
298
nm.
der Produkte bekannt,
relative
der
verglichen
Konzentration
Hitzebehandlung
den Verlauf der
durch die
Die
jedoch
lässt sich
an
zusätzlich
Ist
aus
der
des
aus
an
der
abgeleiteten
zur
berechnen.
Bräunung
von
getrocknetem Haselnuss-Mehl,
photometrische Analyse eines wässrigen Extraktes
Zunahme
der
Bräunung
ebenfalls annähernd als Reaktion 0.
wurde
werden.
von
Bildung
gleichzeitiger Vernachlässigbarkeit
Wassergehaltes kann die Röstintensität
al.,
der Röstindikatorsubstanzen
niedrigeren Temperaturen
(1990) geben
bei
et
Produkten
Röstindikator¬
von
117 kJ
beträgt
Bildung
von
als Reaktion 0.
Aktivierungsenergie Ea der Bildung
berechnete
substanzen im
Werte,
dargestellt.
1976, Labuza und Saltmarch, 1981) beschrieben die Bildung
aus
von
gehaltenen Heisslufttemperaturen annähernd in
Ordnung gebildet.
einer Reaktion 0.
sind
7
wurden
Röstbedingungen
Summe
einer
als Flächensummen der Peaks im HPLC,
ausgedrückt
Unter
mit
von
Ordnung.
Haselnuss-Mehl
Bei der
nach 30 min ein Maximum erreicht. Die
Röstung
erfolgte
mit 200°C
Geschwindigkeit
der
-50-
Austragung
Reaktionsprodukte
der
Rösttemperaturen diejenige
56 kJ
mol"1.
Diese
der
geringe
übertrifft
Bildung.
Die
nicht
geeignet
ist.
ist
vermutlich
Bestimmung
leicht gerösteten Haselnüssen wurde durch die
Proteinen erschwert, weshalb diese Methode
bei
hohen
Aktivierungsenergie Ea betrug
Aktivierungsenergie
Trockenheit des Mehles zurückzuführen. Die
Röstgraden
offensichtlich
der
auf
die
Bräunung
von
verzögerte Präzipitation
von
zur
Bestimmung
von
geringen
-51
2500
2000
110°C
• 130°C
150°C
D 180°C
•
O 140°C
D
1500
1000:
500
•
400
300
200
°::8:
100
0
T—I—|-
-j-
V V V V •,'
30
^-"l—i—i—i—I—i—i—i—i—i—I—i—i—i—i—r
60
90
Röstzeit
Figur
7:
Bildung
von
Röstindikatorsubstanzen in Haselnüssen bei
verschiedenen
Rösttemperaturen.
entsprechen dem Verlauf
ermittelten
120
[min]
Bildung
punktierten Linien
der mit einer linearen
Regression
der Röstindikatorsubstanzen.
Aktivierungsenergie Ea
Präexponentieller
Die
117 kJ
=
Faktor ko
Korrelationskoeffizient
r
=
=
mol"1
3.8-1013 s"1
0.9996
150
52-
"
V
•51
A
V.
D
120°C
O
A
150°C
V
200°C
180oC
.0-
.5
-
Ä
v v.
5_q
.0
I
I
D-
D
gS-ö
I
ö
.o
G-
I
I
10
I
[
I
I
I
20
I
I
I
I
I
I
30
I
I
8:
I
I
I
Bräunung bei der Rostung
punktierten
Linien
I
I
I
I
60
von
ermittelten
=
56 kJ
Faktor ko
r
=
=
2
I
I
I
I
I
I
70
I
I
80
Haselnuss-Mehl. Die
entsprechen dem Verlauf der
Regression
Praexponentieller
I
[mm]
Verlauf der
linearen
I
50
Röstdauer
ur
I
40
Bräunung.
mol"1
43-103 s1
0.9841
mit einer
-53-
4.1.3
Veränderung der
zeigt die Veränderung der Farbe (CIELAB-System) durch die Röstung
Figur
9
mit
konstanter
zunehmender
Verlauf der
Heisslufttemperatur.
Änderung.
zunehmender
Helligkeit
ab,
um
wenig
10
Wassergehalt
zeigt
an
Farbänderung
Beschreibung
zu
die
bis
Richtung
in
Farbänderung
zu
mit
immer denselben
hellbraun und anschliessend
blau
nahm bis
L*
Helligkeit
nivellieren. Die
zu
von
zu
dunkelbraun.
Die
mittlerer Röstintensität
40
Helligkeit
bei
L*
gleichzeitiger
war
bei tiefen
der Nüsse beeinflusst.
Beziehung
zwischen
der
Helligkeit
Röstindikatorsubstanzen. Dank dem
ist die
verlief
massig gerösteten Haselnüssen
rot
Richtung
Farbsättigung C*
Farbsättigung
vom
Konzentration
der
gelb
in
Röstintensität
L* über der
Röstgraden
Figur
Bei den
von
anschliessend bei einer
Abnahme der
Die
Rösttemperatur beschleunigt, zeigte jedoch
wechselte die Farbe
mit
Farbe
Farbbestimmung
der Röstintensität
geeignet.
L*
und
der
eindeutigen Verlauf
bei Haselnüssen
zur
schnellen
-54-
1
75
_
-1
70-
T 25*_i
'.o
\
X
'5
CD
£
20-
1
+
O)
3
"5
65
-
60
-
55
-
50
-
/
X
x
—
35
zunehmend
rot
grün
-^—i—
3
^
1
1
5
'
'
1
10
1
1
15
1
1
20
xx
40-
Rostzait
f
1
'
25
r
Rostzeit
zunehmend
=
//
0
30
/
+
45-
1
£/
I
15
\
+
'
1
0
li
1
15
1
20
'
<
1
25
1
30
1
1 1
Achse
Sättigung C* [ -]
a" [ ]
-
c
ungeröstet
0
80°C
A
110°C
<0>
140°C
+
150°C
X
180°C
Figur
9:
Veränderung
der L*a*b*-Farbwerte während der
unterschiedlichen
Bedingungen.
kombinationen entsprechen
für die
V
Die
Röstung
bei
Zeit/Temperatur¬
denjenigen
Röstung bei 80°C betrug
130°C
in
120 min.
Figur
7. Die Röstzeit
•55-
Rösttemperatur:
ungeröstet
140°C
35
i
0
i
i
|
i
200
i
i
|
i
i
400
i
|
i
600
i
i
|
i
800
i
i
|
i
1000
i
i
|
i
1200
i
• 110°C
A130°C
* 150°C
D 180°C
i
|
i
1400
i
i
Peakfläche Röstindikatorsubstanzen
Figur
10:
i
|
i
1600
[
-
i
|
i
1800
i
i
Haselnüssen. Die
denjenigen
in
i
i
i
2200
]
Beziehung zwischen Helligkeit L* und der Konzentration
Röstindikatorsubstanzen bei unterschiedlich
|
2000
an
gerösteten
Zeit/Temperaturkombinationen entsprechen
Figur
7 und
Figur
9.
-56-
Charakterisierung
4.1.4
den
Figur 11 zeigt
und
Die
Röstung
bei
min
Ablufttemperatur
einer
entsprechend
verlief
auf dem Sirocco-
Rostung
der
von
Brennersteuerung
betrug 400-450°C bei maximaler, 400°C bei reduzierter und 230°C bei
minimaler
Brennerleistung
und die
Ablufttemperatur
den
Mischelementen
Kugelachse
stieg
und
hauptsächlich
im
die
wird
der Haselnüsse
der direkten
Entfernung
Luftströmung
der
in
an
und
vom
Kugel
Die
spiegelten den
deren Oberflache wieder
welches aus der
Brenngasbeheizung wird Wasser,
Verbrennungsreaktion entsteht,
der
von
Produktgrenze durchgeführt
der
an
den
über
Entfernung
zunehmender
mit
oberhalb
Mischelementen
Temperatur
Produkthaufen stiegen kontinuierlich
Temperaturverlauf
Aufgrund
mittlere
zunehmender
mit
sekundär
Rand
am
Temperaturen
pnmar
erst
Offensichtlich
Heisslufteintrrtt
Die
eingetaucht
Produkt
die
durch
dem Heissluftstrom ausgesetzt, resp
abwechslungsweise vollständig
das
wurde
Mischelementen
Diese
Frequenz der
Die hohe
die Heissluft
wie
Die Thermoelemente über den
verursacht
Kugelrotation
waren
über den Mischelementen
Temperaturen
über
Temperatur-Änderung
Prozess-Steuerung ergaben sich die
Aus dieser
zeigten dieselben Fluktuationen
in
bei der
Haltezeit 18
Heisslufttemperatur
Kugelröster
im
Temperaturverlauf
Vorgaben
Roster mit den
145°C
der
durch
den
Wahrend
geleitet
Roster
der
Aufwarmphase ohne Haselnüsse betrug der Wasserdampfdruck der Abluft
1 5 kPa
von
der
Im Verlaufe der
den
aus
dampfdruckes
Atmosphäre
der
in
mit
Rostung
nachvollzogen
im
Wasserdampfdruck
der
Wasserdampfdruck auf
Nüssen
verursachte
Einbringung
3 8 kPa
keinen
einer
erhöhten
Luftfeuchtigkeit,
Die
im
in
des
der Abluft
Rostguts
Freisetzung
Anstieg
der Abluft Vermutlich entwickelt sich
verdampfung verzögert
Die
war
Brennerleistung beemflusst Nach
den Roster stieg der
Wasser
Rostung
des
die
von
Wasser¬
Sirocco-Roster
wodurch
in
eine
Wasser¬
wird
Kugelroster wurde auf
dem
Dabei dienten die gemessenen
Wirbelschicht-Versuchsroster
Nusshaufentemperaturen
der
-57-
Der Verlauf
Sirocco-Röstungen der Steuerung des Versuchsrösters.
der
Nuss-Innentemperatur der Röstung auf dem Versuchsröster ist ebenfalls in
dargestellt.
Figur
11
Der
Verlauf
Wassergehalt
von
Röstindikatorsubstanzen bei der
den Resultaten
Der
aus
Wassergehalt
Konzentration
Röstphase
an
der
Röstung
nahm bei der
und
waren
der
weniger
Helligkeit
Röstung
erhöhte
Luftfeuchtigkeit
Heissluftvolumenströme
zu
einer
im
Kugelröster
stieg
zu
in
der
ab. Die
zweiten
Kühlung der gerösteten Nüsse einen
Während der
Beginn
langsam
nur
erst
Auf dem Versuchsröster geröstete
Röstung
gebildet
weniger ausgeprägt.
waren
von
gegenübergestellt.
L*
Bildung
Kugelröster
Röstung
Wassergehalt.
Endwassergehalt auf.
die
mit dem Versuchsröster
im
bei reduziertem
und
sind in Tabelle 8
Nüsse wiesen wegen der schnelleren
höheren
Helligkeit
und
im
Versuchsröster
worden und die Abnahme
Wahrscheinlich
die
durch
verzögerte Wasserverdampfung
die
tragen die
geringeren
im Sirocco-Röster
Beschleunigung der nicht-enzymatischen Bräunung
bei.
-58-
-
Wasserdampfdruck
der Abluft
Heissluft-Temperatur
-
Ablufttemperatur
Temperaturen über
Mischelementen
D
im Sirocco-Röster
Nuss-Innentemperatur im Sirocco-Röster
Nuss-Innentemperatur im Versuchsröster
r-r-r
10
15
Röstdauer
Figur
11:
Verlauf
von
20
25
35
30
[min]
Heisslufttemperatur, Rösterinnentemperatur,
Nuss-
haufentemperatur, Nuss-Innentemperatur, Ablufttemperatur
Wasserdampfdruck
Röstung
von
der Abluft im
Kugelröster
und
während der
Haselnüssen bei 145°C während 18 min.
Verlauf der Nuss-Innentemperatur
Versuchsröster.
aus
der
Vergleichsrostung
im
-59-
Tabelle 8:
Wassergehalt, Helligkeit und
substanzen
von
an
Röstindikator¬
Haselnüssen, die auf dem Kugelröster, resp.
auf dem Versuchsröster
Röstzeit
relativer Anteil
geröstet
worden sind
Produkt¬
Wasser¬
Helligkeit
Peakfläche
temperatur
gehalt
L*
Röstindikator
Substanzen
[°C]
[gioog1]
[-]
[-]
0
30
3.69
72.98
0
10
81
2.28
62.73
1
18
118
2.00
63.04
12
28
132
1.55
58.98
93
30
1.33
56.77
75
132
1.74
62.29
89
[min]
Sirocco-Röster
nach
Kühlung
Versuchsröster
32
-60-
Bildung
4 2
von
Rostaromen
Charakterisierung der Rostung
Zur werteren
Braunungsreaktionsund
getrockneten
Haselnüssen
gemahlenen
gerostetem
von
Figur
in
sind
Substanzen
Aromaprofil
Bildung
Tabelle
in
untersucht
Beispiele
12
9
von
der
Oxidationsprodukten wahrend
findet sich
Chromatogramm
identifizierten
und
wurde die
Rostung
Ein
den
von
fluchtigen
von
typisches
mit
GC-MS
zusammengestellt
Das
unterschied
von
Haselnuss-Mehl
sich
demjenigen ganzer Haselnüsse Im Rostaroma des Haselnuss-Mehls fehlten
teilweise
wichtige Bestandteile,
Vergleich
zu
war
Figur
ihrer
in
Konzentration
Rostung
Bei der
durch die
von
Lipidoxidationsprodukten
Haselnuss-Mehl
bei
wahrend
unterschiedlichen
mit 180°C und 200°C wurde nach 20 resp
exponentieller Anstieg der Gehalte verschiedener kurzkettiger
ein
Aldehyde
Rostung
sowie
vermindert
getrocknetem
von
im
Die gesamte Aromaretentton
erniedrigt
zeigt den Verlauf der Bildung
13
min
Diffusionsweges
des
Temperaturen
40
massiv
waren
offensichtlich durch die Vergrosserung der Oberflache
Verkürzung
der
ganzen Nüssen
oder
beobachtet
Induktionsphase
der
Offensichtlich wurde unter diesen
Lipidoxidation
durchschritten Bei der
Bedingungen
Rostung
die
mit 150°C
und 120°C wurde im beobachteten Zeitraum keine wesentliche Akkumulation
von
kurzkettigen Aldehyden
vollständige
Abwesenheit
Rostaroma ganzer Nüsse
Nüsse der Zutritt
von
beobachtet
von
Bemerkenswert
Aldehyden
Möglicherweise
der
aus
die beinahe
Lipidoxidation
wird durch die
Sauerstoff erleichtert und
war
im
Zerkleinerung der
damit die
Lipidoxidation
forciert
In
Figur
14 ist die Akkumulation von
wahrend
der
Rostung
unterschiedlichen
stieg abhangig
Furfural
uberproportional
der
Heisslufttemperatur nahezu
Methylfurfural
an
Der
stiegen
und erreichten bei der
mit
und Furfural
Haselnuss-Mehl
getrocknetem
Temperaturen dargestellt
von
und
von
Benzaldehyd, Methylfurfural
Gehalt
linear
an
an
Rostung
Benzaldehyd
Die Gehalte
zunehmender
bei
an
Rostdauer
mit 200°C nach 30 min
-61-
ein Maximum.
Das nichtlineare
Bildungsverhalten
Einfluss der Rösttemperatur auf die
durch die
von
Furfural deutet den
Aromazusammensetzung
Rösttemperatur nachhaltig beeinflusst wird.
an,
welche
62-
14
ft15
16
/W
lif'ij
i-i-i
66:40
Figur
12:
|ii
iijii
75:00
ii|in
ip'"'liin|'
Chromatogramm
'
1
91:40
83:20
eines Extraktes
Haselnüssen. Die
r
|
i
100:00
aus
Peaknumerierung
m
i
ri
i
|
i
ii
i
i-i-i-r
108:20
|'
116:40
gerösteten ganzen
bezieht sich auf Tabelle 9.
-63-
Tabelle 9:
In
gerösteten Haselnüssen und in geröstetem Haselnuss-Mehl
identifizierte
flüchtige Substanzen (+
Vergleich mit MS-Datenbank NIST;
=
++
Identifikation durch
=
Identifikation durch
Vergleich der Massenspektren und der Retentionszeit mit einem
kommerziellen
Nr.
1
-
2
-
3
-
-
Standard)
Substanz
ganze Nüsse
Nussmehl
2-Methyltetrahydrofuran-3-on
+
(+)a
1,3-/1,4-Dimethylbenzena
+
+
1-Methylpyrrol
+
+
-
+
Heptanal
2-Methylpyrazin
2-Heptanol
Octanal
4
2,5-/2,6-Dimethylpyrazina
5
E-5-Methyl-4-hepten-2-on/Ethylpyrazinb
6
2,3-Dimethylpyrazin
7
2-Ethyl-6-methylpyrazin
-
E-2-Heptenal
+
+
-
+
-
+
++
++
+
+
++
-
+
-
-
8
2-Ethyl-5-methylpyrazin
+
9
2-Ethyl-3-methylpyrazin/2,3,5-Trimethylpyrazinb
+
-
1-Heptanol
10
2,6-Diethylpyrazin
11
2,5-Diethylpyrazin/
12
-
-
unbek.
Substanzab
1H-Pyrrol
E-2-Octenal
+
-
-
+
+
-
+
+
+
+
-
+
13
Furfural
+
+
14
Furfurylacetat
+
-
15
2-Acetylfuran
+
-
16
Benzaldehyd
+
+
17
5-Methylfurfural
+
+
18
Furfurylalkohol
+
-
a
Konnte nicht
eindeutig identifiziert
b
Die Substanzen konnten nicht
werden
getrennt werden
64-
2.0
-D-200°C
a
o
--A--150°C
-O- 180°C
-V-120"C
1.5
ü
1.Ü
«0
^
CO
ci:
-O
O.b
Q.
Q9=El«Di>
0.0
T0-"~~«
V
2.0
CO
c
(!)
Q.
1.5
CI)
X
CM
1.0
.n
ü
so
kfl
U.b
CO
CI)
Q.
0.0
2.0
CO
c
cte
1.5
ü
CM
CD
C
o
«0
kf
1.0
0.5
CO
Cll
CL
^rf>t^»p«^c^—,, t-fr-f-'f=.7^—,—|—|—|—,-=*_
0.0
20
40
Röstdauer
Figur
13:
Einfluss der Röstdauer auf die
Octenal und Octanal bei der
unterschiedlichen
60
80
[min]
Bildung
Röstung
Temperaturen.
von
von
E-2-Heptenal,
E-2-
Haselnuss-Mehl mit
•65-
1.0
CD
—ö- 200°C
0.8
Benzal
0.6
CD
0.4
-
O- 180°C
S
O
Peakfli
•
-
o-
-V-
120°C
-
0.2
•
J
-150°C
O
-
0.0
-A-
q^A'.,^..-.-
V—•
•
A
V
V
2.0
1.5-
CD
2
1.0-
CD
0.5
CS
CD
D-
-
ü^-Q=U<r-.0.-_:_".. ^
0.0
j>.
2.0
CD
Q-
i—r13!—i—(—i—i—rRöstdauer
Figur
14:
Einfluss der Röstdauer auf die
Methylfurfural
[min]
Bildung
und Furfural bei der
mit unterschiedlichen
80
60
40
von
Röstung
Temperaturen.
Benzaldehyd,
von
Haselnuss-Mehl
-66-
der Mikrostruktur
Veränderung
4 3
4.3.1
Struktur frischer Haselnüsse
Figur
15 und
Haselnüsse
grosse
kleine
Figur
Gefner-REM
im
Zellzwischenraume
Scheiben
runde
ca
1
von einer
um
grosse
2-3
nm
Die Zellen
liegen kompakt
zusammengedrängt
eng
mit
selten als
quergebrochen,
als
16 zeigen das Bild der Gewebestruktur frisch
Durchmesser
einem
Kugeln
erkennbar
mit Ol
sphärische,
im
gepflückter
Verband ohne
Oleosomen
von
2-3
meistens
um
Erdnuss-Oleosomen wurden
gefüllte Tropfchen beschrieben,
und Starkekorner, welche
den REM-
in
Aufnahmen nicht unterschieden werden konnten, erscheinen als bis
Durchmesser erreichende
den
wenn sie
Aussparungen
vorhanden
(Figur
cytoplasmatisches
Kugeln
einem
Entsprechend
durchsetzt
Reste
16)
Aus
Netzwerk
Durchmesser
sind
die
mit 2-3 um grossen
quergebrochen sind,
sind
einer
dieser
auf,
Atzstrukturen, durch Sublimation
Zellen mit
die
dicken Monolayer-Membran umhüllt sind (Yatsu und Jacks,
1972) Proteinkorper (Aleuronkorner)
Kugeln zeigen,
als
sind
von
von ca
Zellen
von
die Form
Grenzschicht
welches
die
Polygons
eines
In
Grenzschicht
baut
sich
Oleosomen
7 um vereinzelt vorhanden
wasserreichen
ein
umgibt
Eiskristallen entstanden, sind
kleinen,
Diese
Aussparungen
cytoplasmatischen
7 um
zu
in
den
(Figur 16)
Regionen
-67-
Figur
15
Gefrier-REM-Aufnahme
Haselnuss
eines
Die Zellen sind strukturiert
polygonale Reservekorper (P)
(F)
Bruches
füllen die Zellen
aus
und
(Balken
=
einer
frischen
Angebrochene,
angebrochene
7
um)
Oleosomen
-68-
Figur
16
Gefner-REM-Aufnahme eines Zellausschnitts
Haselnuss
Angebrochene
gebrochene
erkennbar
Oleosomen
(Balken
=
und intakte
(F)
1500
einer
frischen
Reservekorper (P),
und Wasser-Atzstrukturen
nm).
(W)
sind
-69-
4.3.2
Bei
Trocknung
der
Figur 18)
17 und
et
eine
Schrumpfung
der
al., 1987). In den Gefrier-REM-Untersuchungen
erweist sich der Bruch
luftgefüllten Hohlräumen
von
tritt
Einlagerung
Trocknung
getrockneter,
nicht
geschälter
spröde und weniger strukturiert. Bemerkenswert ist das
Haselnüsse als
Auftreten
der
vor
(Puiggali
Haselnüsse auf
(Figur
der Gewebestruktur durch die
Veränderung
Die
in der Zellmatrix, verursacht durch die
Massereduktion des Zellinhalts in einer nicht elastischen Zellwand. Da die
Samen auch im
geschälten Zustand
noch
keimfähig
(Radtke, 1965),
sind
können diese Hohlräume durch die erneute Wasseraufnahme
werden.
Ätzartefakte,
die
auf
Vorhandensein
das
zurückgebildet
wasserreichen
von
Strukturen hinweisen, sind nicht mehr vorhanden. Die Zellmatrix ist
teilweise sind
Zwischen
durchgebrochene und ungebrochene
den
Oleosomen
beobachtet werden.
Aussparungen,
Haselnüssen
in
sind
können
Reservekörper
vor
gewesen, diese Bruchfläche ist
Vor dem Transport
maschinell
hier nicht
von
von
Strukturen
hydrophilen
mehr
erscheinen als sphärische Elemente mit
Oleosomen
welchen
bereits
keine
homogen,
Oleosomen erkennbar.
dem
eingebettet
Gefrieren
mit
jeweils
sind.
In
getrockneten
Zellregionen angebrochen
ausgelaufenem Öl verschmiert.
Haselnüssen ins Verbraucherland werden die Kerne
den Schalen getrennt.
Beobachtungen
Präparaten, die
an
wiedergegeben sind, zeigen, dass während der anschliessenden,
bis über ein Jahr dauernden
Lagerung sich die Zellstruktur
der
geschälten
Haselnüsse nicht verändert.
In der
dem
REM-Präparation,
entfernt
Präparat
angebrochene Zellen,
(Figur 19).
Die
in welcher die Fett- und
die
worden
von
sind,
zeigen
sind
in
den
eingelagert, welches
Schädel,
sich
unterschiedlich grossen
in
der
aus
Übersicht
Kugeln durchsät sind
Reservekörper weisen wie im Gefrier-REM teilweise eine mit
einem Wabenmuster überdeckte Oberfläche auf
Gebilde
Wasserkomponenten
1989).
Im
Überresten
des
Die
sphärischen
cytoplasmatischen
Netzwerks
bei Erdnüssen sehr dicht
mit
Toluidin
(Figur 20).
gefärbten
ausgebildet ist (Young und
Mikrotomschnitt
sind
die
angeschnittenen Reservekörper durchgehend angefärbt. Es handelt sich bei
-70-
diesen Partikeln also
nicht
annehmen
Proteinkorper, da Starkekorner die Toluidinfarbung
um
und
als
Korner erscheinen
weisse
(Young
wurden
und
Schädel, 1991)
Im TEM erscheinen die Zellen
homogen
ausgebildet
mit
von
rohen Haselnüssen durchsetzt mit
(Figur 21)
Netzwerk
endoplasmatischen
intakten
einer
Dicke
von
0 4-10
Mittellamelle ist deutlich sichtbar Plasmodesmata
wie von
auf
Young und
Schädel
Plasmodesmata mit
(1991)
einem
Cashew-Kernen, resp
eine
von
einem
87 1 ± 3 5
Kompartimentierung
Erhaltung
der Oxidationsstabilitat
Neben der
Abtrennung
begrenzen
molekularem Sauerstoff
in
Pektin-
Tupfelfeldern,
50-100
ca
Durchmesser
nm
und
von
nm
wurden
McNulty (1984)
126±7 0nm bei
bei Rapssamen und
wiesen
ihnen
zu
der ungerosteten
lipolytischen
die
sind
der Zelle ist vermutlich unter anderem für die
Die strikte
von
von
(Figur 22) Mrema
Bedeutung für Stofftransportphanomene
Lipidsubstrat
Die
um
primären
in
einem
Zellwande
bei Erdnüssen beschrieben, treten nicht
Durchmesser
vereinzelt oder benachbart beobachtet
beschneben Plasmodesmata mit
Die
Nüsse verantwortlich
und oxidativen
Membranbarrieren
die Zelle und reduzieren die
freien Diffusion innerhalb der Zelle
Enzymsystemen
das
Eindringen
Geschwindigkeit
vom
von
der
-71
Figur
17
Bruch ist
spröde
einer
-
getrockneten
und wenig strukturiert
intakte Oleosomen
(F)
sind erkennbar
Haselnuss Der
Reservekorper (P) und
(Balken
=
6
u/n)
-72-
Figur
18
Gefner-REM-Aufnahme
einer
Intrazellulare Hohlräume
markiert (Balken
=
7
um)
(H)
getrockneten Haselnuss
und Interzellularraume
(I)
sind
-73-
Figur
19
REM-Aufnahme
(P)
sind
(Balken
einer
in einem
=
20
u.m)
getrockneten
cytoplasmatischen
Haselnuss
Netzwerk
Reservekorper
aufgehängt
-74-
1
"
1
3|imj|
Figur
20
REM-Aufnahme
eines
Haselnuss An den
Zellausschnitts
einer
Reservekorpern (P)
Praparation Vertiefungen
in
den
gelagerten
sind auch nach der
Aussparungen
Wabenmusters erkennbar (Balken
=
3
u.m)
des
-75-
Figur
21
TEM-Aufnahme
einer
ungerosteten Haselnuss Das
endoplasmatische Netzwerk
Proteinkorper
weisen eine
Mittellamellen
(M)
ist
weitgehend intakt,
polygonale
zwischen den Zellwanden sind
ausgebildet (Balken
=
5
u.m)
die
Form auf Die
gut
-76-
300nnf
Figur
22
TEM-Aufnahme der Zellwand
einer
rohen getrockneten
Haselnuss In der Mitte ist die Mittellamelle
Plasmodesmata
(D)
sind erkennbar
(Balken
(M) intakt
=
300
nm)
-77-
4.3.3
der Struktur durch das Rösten
Veränderung
Die
4.3.3.1 Ein- und zweistufige
23-25
Figuren
Haselnüssen,
zeigen
die
26-27
Figuren
Zweistufen-Röstverfahren
Röstung
bei 150°C
Gewebestruktur
diejenige
einstufig
von
gerösteten
die
Haselnüssen,
von
mit
einem
wurden.
geröstet
Einstufige Röstung
Durch das Rösten während 25 min bei 150 °C verändert sich das
gering.
durch die weitere Reduktion des
Bruchfläche
gesamten
Nussgewichts
erscheint
Struktur auf. In den entfetteten
Zellmitte
um
Zellmatrix
die
strukturen sind keine mehr erkennbar.
In
Zellgefüge
Die Anzahl und die Grösse der Leerräume in den Zellen nehmen
5%
(Figur 23).
homogen,
Reservekörper
Präparaten
zu
sind die
In der
Oleosomen-
weisen die
typische
Reservekörper
in der
aggregiert.
und
TEM-
LM-Aufnahmen
kann
kein
zusammenhängendes
endo¬
plasmatisches Netzwerk mehr gefunden werden (Figur 24). Entsprechend
sind die
Hitzebehandlung gedehnt.
aufgelöst,
Proteinkörper
und Schädel
Zudem
et
Auflösung
von
bei luft- und
sind
die
durch
Zellgrenzen
sind
ölgerösteten
(1981)
mit zunehmender
von
Young
Erdnüssen beobachtet. Das
nahm mit zunehmender
beobachteten
wurden
Röstung
bei
in
Behandlungsdauer
Öl schneller
voran.
mikrowellenbehandelten
Behandlungsdauer
und
Heizleistung
Aufhebung der Kompartimentierung, die Koaleszenz der Oleosomen
Dehnung
von
zum
(Figur 25).
Zellverbindungen
die Modifikationen bei der
al.
Rapssamen ebenfalls
eine
an
den
Auflösung der Zellkompartimentierung, Dehnung
Veränderungen
gingen
Maheshwari
und
(1993)
Ausmass dieser
zu.
Reservekörper
Die Mittellamellen
die Plasmodesmata noch erkennbar
Dieselben Phänomene wie
der
Die
aufgelöst.
teilweise
zumindest
Teil
und wahrscheinlich auch die Oleosomen
Zellkompartimentierung
Proteinkörpern.
Dabei
beschleunigte
ein
und
hoher
-78-
Sie
Veränderungen
die auftretenden
wiesen
darauf
hm, dass Membran-assoznerte Myrosmase gleichzeitig inaktiviert wurde und
führten dies auf die Loslosung der Plasmamembran
Mrema und
Rapssamen
McNulty (1984) beobachteten
erst
bei
Auspressgraden
beim
von
Zellwandschaden und begründeten damit die
Samenkernen
von
Ol
Entsprechend spielen
Bruch
der
bereits
bei
bei
Zellwande
Cashew und
von
Auftreten
ein
Hypothese, dass
Erdnüssen
ein
auch
bei
Schädel
und
häufiges Auftreten
von
Sie orteten den
Auspressgraden
geringen
Tupfelfeldern,
den
werde
transportiert
wesentliche Rolle
eine
von
beim Pressen
Zellverbindungen möglicherweise
(1983) beobachteten bei
Zellwanddefekten
Auspressen
über 80%
Plasmodesmata
Stofftransportphanomenen
weiteren
Walter
durch
diese
der Zellwand zurück
von
möglicherweise
die
eine
verminderte Druckstabilitat aufweisen
den
In
TEM-Untersuchungen
Rupturen
der Zellwand
das unbehinderte
Zustand
der
von
gefunden werden,
Eindringen
von
Barrieren
von
gerosteten Haselnüssen konnten keine
von
Gas
die das Ausflössen
ermöglichen
und
von
Ol oder
Das Vorhandensein und
beeinflussen
Abtrennungen
Nüssen wahrscheinlich
die
nachhaltig
Zweistufige Rostung
der
Mit
Einfuhrung
Luftfeuchtigkeit
von
einer
Vorroststufe
15%
können
bei
bei
130°C
Oleosomen
und
einer
relativen
ebenfalls
die
Kompartimentierung zumindest teilweise konserviert werden (Figur 26 und
Figur 27)
Auch das Ausmass der weiteren mikrostrukturellen
erscheint reduziert
welchen diese
sei
Allerdings
Beobachtungen
standen keine Methoden
statistisch hatten
geprüft
bereits hier erwähnt, dass die auf diese Weise
eine
verbesserte Oxidationsstabilitat aufweisen
Veränderungen
Verfugung,
mit
werden können
Es
zur
gerosteten Haselnüsse
(vergleiche
4 5 4
3)
-79-
Figur
23
Gefrier-REM-Aufnahme mehrerer Zellen
bei 150°C wahrend 25
homogen
min
gerostet
einer
wurde
Haselnuss die
Die Zellmatrix ist
Oleosomen sind nicht erkennbar (Balken
=
7
(im)
-80-
Figur
24
TEM-Aufnahme
25
min
Netzwerk ist
(M)
eines
Schnittes
einer
bei 150°C gerostet wurde
Das
Haselnuss, die wahrend
endoplasmatische
vollständig zerstört, die Struktur der Mittellamelle
ist verändert
(Balken
=
5
u.m)
-81
-
pü
ß
**&
/
,0
200nm
Figur
25
TEM- Aufnahme eines Schnittes
25
min
bei 150°C
sind vorhanden
aus
Haselnüssen, die wahrend
gerostet worden sind Plasmodesmata (D)
(Balken
=
200
nm)
-82-
Figur
26:
Gefrier-REM-Aufnahme einer Haselnuss, die während 8 min bei
130°C und 15% relativer
min
endgeröstet
erhalten
(Balken
Luftfeuchtigkeit
worden ist. Oleosomen
=
3
um).
vor-
(F)
und mit 150°C 12
sind teilweise
-83-
E'
»*
m*<m£^"
/
5
la^-TSä»**,
Figur
27
TEM Aufnahme
und
einer
15% relativer
Haselnuss
Luftfeuchtigkeit
endgerostet
worden
Netzwerks
sind vorhanden
(E)
die wahrend 8
ist
(Balken
„_
bei 130°C
und mit 150°C 12
vor
Reste
mm
um,
des
=
5
min
endoplasmatischen
|im)
-84-
4.3.3.2
Röstung bei hohen Temperaturen (Hochtemperatur-Röstung)
Bei der
Hochtemperatur-Röstung wurden die Haselnüsse schnell auf 220°C
erhitzt.
Wie
in
beschrieben, erfuhr der Temperaturanstieg im
Kap. 4.1
Nussinnern nach 1.4 min ab 140°C eine
28
vorübergehende Verzögerung. Figur
die Gewebestruktur der Nüsse nach
zeigt
Heisslufttemperatur
von
220°C.
Bereits
Leerräume in den Zellen sowie eine
festzustellen.
Bruchfläche
Die
1.4 min Röstdauer bei einer
eine
ist
leichte
Zunahme
der
Vergrösserung der Interzellularräume
erscheint
und
spröde
homogen,
Oleosomenstrukturen und Reservekörper sind im Gefrier-REM nicht mehr
erkennbar.
cytoplasmatische
Das
vollständig (Figur 29).
Netzwerk
rasch
und
einige
Reservekörper hinter
konnte
nicht
der Zellen
dem
bedeckt
(Figur 30),
Auflösung
Netzwerk
sich
(Figur 31).
Struktur.
der Zellstruktur wurde
Ausdehnung
Die
veränderten Zellmatrix nicht
teilweise
war
in
der
gefunden
Erhitzung
(Nekrose)
vollständig kollabiert.
zu
von
von
einem Ort beobachtet
schliessen lässt.
einer
vergrösserte
stark körnigen
Gefrier-REM-Betrachtung
Möglicherweise
sich mit der
in
der
lösten sich
Fettphase.
Kleine
Temperaturen ausgedehnt (Figur
weisen kein Wabenmuster mehr auf. Das
schliesslich
Die
einem Masseverlust
nur an
werden.
haben sich durch die hohen
wurde das
gebrochen werden.
der Leerräume in den Zellen
Proteinkörper auf und vermischten
Reservekörper
32) und
zu
Zellmatrix entwickelte sich
Proteinkörper können
Reservekörper
leer und andererseits
verborgen.
auf einen lokalen Gewebefehler
was
Die Anzahl und die
mehr
vollständig
Raumtemperatur auf 200°C in 3.4 min führte
5.5 %. Eine
die
Erhitzung auf 140°C
Durch die schnelle
denaturiert
Deshalb sind einerseits
die
Netzwerk
cytoplasmatische Netzwerk
-85-
IIIBPPilP
Figur
28
Haselnuss
(220°C)
vergrossert (Balken
einer
nach 1 4
=
15
hochtemperatur-gerosteten
min
u.m)
Die Hohlräume sind
-86-
Figur
29
REM-Aufnahme
(220°C)
einer
nach 1 4
mm
Das
Haselnuss
cytoplasmatische Netzwerk
denaturiert und konnte nicht mehr
der Zellen sind leer, andere
gebrochen
werden
vollständig gefüllt (Balken
war
Einige
=
17)im)
-87-
«•*»%
*
Figur
30
-iL***.
Gefner-REM-Aufnahme
Haselnuss
Zellstruktur
(220°C)
(A)
einer
nach 3 4
#§
min
Die lokale
Auflosung
beruht wahrscheinlich auf einem
intrazellulare Hohlräume haben
zugenommen (Balken
=
50
um)
in
der
Gewebefehler,
Grosse und Anzahl stark
-88-
\f&
Sii #H
Figur
31:
Gefrier-REM-Aufnahme einer
Haselnuss
(220°C)
hochtemperatur-gerösteten
nach 3.4 min. Die Hohlräume nehmen einen
grossen Teil der Zelle ein, die Zellmatrix ist
4
um).
körnig (Balken
=
89
Figur
32
REM Aufnahme
(220°C)
einer
nach 3 4
Die
min
aggregiert (Balken
=
5
um)
Reservekorper
sind
in
Haselnuss
der Zellmitte
-90-
Veränderung
4 4
Das Porenvolumen
des Porenvolumens
von
ungerosteten und
gerosteten Haselnüssen wurde
33 zeigt das
vom
mit
Makroporenvolumen
Porenradius In
Porenradiusverteilung
In
rohen
Haselnüssen
im
Bereich
von
10'000 -10
Makroporen
ausgebildet (Figur 33)
Dabei handelte
hauptsächlich wahrend
der
es
mehr als 10
u.m
sind ausserdem
erwarten, die durch die
nicht
entsprechend
Makroporenvolumen
beträchtlich
Das
Rauhigkeit
als
reale
der Zellen, die
zur
Abhängigkeit
Mikroporenvolumen
nm
einem
sich
um in
und
beschrieben
Radius
r >
4 5
um
Interzellularraume, die
um
aufgrund
einer
Mit scheinbaren Porenradien
sind
Oberflachenadsorptionsphanomene
Poren
gleichbehandelter
betrachtet
zu
Nüsse
dürfen
werden
unterschied
sich
Das
teilweise
nahm mit zunehmender Rostmtensitat
Hitzebehandlung
Verkleinerung
5
der Oberflache zustande kommen und
Makroporenvolumen
ab Wahrscheinlich fuhrt die
mit
-
der frischen Nüsse
Trocknung
ungenügenden Schrumpfung entstanden
von
100
von
35 sind das
Figur
Bereich
waren
Bedingungen
Quecksilberporosimetrie untersucht Figur
im
34 und
Figur
die
unter verschiedenen
der
in
zu einer
partiellen Ausdehnung
den rohen Nüssen vorhandenen
Interzellularraumen fuhrt
In
rohen Nüssen konnten
Volumen
von
50
mm3 g1
Quecksilber-intrudierten
Quecksilber
nur
Mikroporen
im
Bereich 500-1000 nm mit
beobachtet werden
Nüssen
im
extrazellular befindet
einem
(Figur 34) Die Beobachtung
Gefrier-REM
ergab,
dass
sich
von
das
Somit werden nicht kommunizierende,
intrazellulare Hohlräume selbst bei hohen Drucken nicht mtrudiert, sondern
komprimiert Neben
höheren
Drucken
bestimmung
einem
100
Druck
nm
der
Kompensation der Olkompressibilitat fuhrt dies bei
zu
einer
Deswegen
von
zunehmenden
wurden
mehr als 65 bar
entspricht,
zur
Ungenauigkeit
Veränderungen
was einem
Dateninterpretation
des
Poren¬
Porenvolumens
äquivalenten
nicht
der
Porenradius
berücksichtigt
bei
von
-91
Das
zu
Mikroporenvolumen nahm mit zunehmender Hitzebehandlungsintensität
Durch die
(Figur 34).
100-500
nur
Auch in den
ausgebildet.
nm
durch
und
Masseverlustes
dabei
Bildung
von
infolge
Auflösung
das
des
von
Volumen
der
geeignete, schonende Behandlung
(Figur 35).
vermindert werden
Mikroporen
sich
die Poren
Mikroporen
der Zellen
auftretende
von
indem sich die Zellen voneinander
Röstung,
loslösen. Schliesslich konnte durch die
waren
zusätzlichen
Schrumpfung
die
Interzellularräume während der
Nüssen
Die
folgernd vergrössert
Daraus
Zellverbindungen.
gerösteten
Quecksilber intrudiert.
mit
extrazellulär
wurden zusätzlich Poren im Bereich
Röstung
entstanden wahrscheinlich durch die
die
-
Nach der
Röstung
bei 150°C während 16 min wiesen die Nüsse bei 65 bar ein Porenvolumen
von
95
mm3
während
8
Schliesslich
feuchter
des
g"1
Durch die
aus.
min
wurde
erreichte
das
Einführung
Atmosphäre (15%
relative
Mikroporenvolumens auf
wurde in erster Linie die
Porenvolumen
mit der
man
einer Vorröst-Stufe bei 130°C
Durchführung
einer
Luftfeuchtigkeit)
mm3
75
83mm3g"1
auf
g"1.
Ausbildung
reduziert.
Vorröst-Stufe
in
eine weitere Reduktion
Durch die trockene Vorröst-Stufe
der Poren im Bereich 500-1000
nm
vermindert, durch die feuchte Atmosphäre schliesslich zusätzlich die Bildung
von
Poren im Bereich 100-500
nm.
einer feuchten Vorröst-Stufe die
Porenradius
von
verschiedenen
100
nm
Die
(P=0.05).
die
bewirkt
feucht-
Porenvolumina,
wurden,
und
Änderung
des
Porenoberfläche mit sich
(Figur 36).
Vor allem die
Poren
markante
Zunahme
bewirkten
eine
Wahrscheinlich wird dadurch die
Zellen
Die
beeinflusst.
Porenradien
<100
nm
von
P=0.2
Geschwindigkeit
des
werden
konnte,
ist
Modell
mit
welchem
die
kleinen
Stofftransportes
nicht relevant. Schliesslich trifft auch das
zu,
von
Porenoberfläche
der
Oberfläche.
inneren
Porenoberflächenzunahme,
starke
beobachtet
Nüsse
signifikant.
Ausbildung
der
die
signifikant
Änderung
Messungenauigkeit
nicht
durch
trocken-vorgerösteten
bringt ebenfalls eine
Porenvolumens
die
voneinander
unterschieden sich ab einer Irrtumswahrscheinlichkeit
Die
Anwendung
vermehrt intakt. Bei einem
Zellverbindungen
waren
Behandlungen
verschieden
Offensichtlich bleiben bei der
an
die
die
bei
aufgrund
der
physikalische
berechnet
wurde.
-92-
Trotzdem
wird damit deutlich
gerosteten
Nüssen
um
ein
illustriert, dass die
Oberflache
innere
Vielfaches grosser ist als diejenige
von
rohen
von
Nüssen
Die
porosimetrisch
bestimmten
gerosteten Haselnüssen
sind
in
Dichten
scheinbaren
Tabelle 10
scheinbare Dichte aa beschreibt unter
rohen
von
zusammengestellt Die
Berücksichtigung
und
äussere
der Wasser- und
Trockensubstanzaustragung die auftretende Volumenanderung der Nüsse
Mit zunehmendem Porenvolumen nahm die
äussere
scheinbare Dichte der
gerosteten Nüsse ab, obwohl der Gesamtgewichtsverlust bei allen Rostungen
zwischen 5-6 g 100
g1
lag Diese Abnahme
wahrend
Nussvolumens
wird durch
verursacht
Rostung
der
eine
Die
Zunahme des
unterschiedlichen
scheinbaren Matenaldichten bei 65 bar deuten an, dass nicht alle Hohlräume
erfasst
worden
Dies
sind
lasst
intrazellulären
kommunizierenden,
die
durch
sich
Hohlräumen
Präsenz
erklaren
nicht-
von
Nach
der
vollständigen Quecksilber-Intrusion sollte aufgrund der Vergleichbarkeit der
Dichte
von
Wasser
beobachteten scheinbaren
zur
Materialdichte om
von
rohen Haselnüssen die Matenaldichte der unterschiedlich behandelten Nüsse
nahezu identisch
sein
Obwohl die Nüsse
im
Vegleich
zu
anderen Lebensmitteln
Porenvolumen ausbilden, sind die Dimensionen dieses
des hohen
Lipidgehaltes
nicht
Empfindlichkeit
kommunizierenden
Gasaustausch
der Nüsse und der darauf
unbeträchtlich
Hohlraumsystems
erleichtert
Geschwindigkeit
des
Die
Durch
Austauschflache und des Volumens
durch
Auf jeden
porosimetrisch
erfassten
extrazellularen
mikroskopisch
beobachteten
intrazellularen
beobachteten Haltbarkeit der Produkte
(Kap
der
Vergrosserung
Rostung
ist
des
der
beeinflusst die
die
Vergrosserung
Fall
korrespondieren die
Veränderungen
Veränderungen
4 5 4
wegen
begründenden oxidativen
Hohlräume
der
Dimension
geringes
Porensystems
die
aufgrund
Stoffaustausches
nur ein
3)
mit
sowie
mit
der
den
der
-93-
ig
_
ungeröstete
-
14
-^
130°C 8
,=-
12
o>
E,
-^
'.
%
-5
8
*
Bnvol
6
^
4
~
Kum
2
-^
0
-
*.
\
*»
\
s
's
\
V
^.
o
Q.
5000
^.*»
:--c-
;•••.
::~--Jnllr.-s«:
1
1
1
1
1
i
1
1
1
1
1
33
Kumulatives
1
1
100000
10000
Figur
mm
mm
,
\
'"S.
•.
3
150°C15min
kPa, 150°C 15
\
s
-^
pd<1
0
•
'x.
c
E
mm
150°C 16
*
-
10
Nüsse
ISO-CSmmp^l kPa,
Makroporenvolumen
von
ungerosteten und
gerosteten Haselnüssen (Ein- und Zweistufen-Rostung)
-94-
l45°C25min
ungerostet
180°C6min
140
Porenvolumen
120
-_
100
6
E,
c
Ol
E
80
-
60
^
40
20
-
-i
1—i—I
I
II
11
1
äquivalenter
Figur
34
1—i—i
i
i
i
Kumulatives
11
1000
100
10
Porenradius
Mikroporenvolumen
und
^^T**1 "I
IUI
10000
[nm]
Porenradiusverteilung von
ungerosteten und gerosteten Haselnüssen (Einstufen-Rostung).
•95-
kPa, 150°C 12 min
ungeröstet
130°C 8 min
150°C 16 min
130°C8minpd<1.0kPa,
pd=41
150°C 12 min
120
E
E
o
Q.
E
1000
100
Figur
35:
Kumulatives
ungerösteten
Mikroporenvolumen und Porenradiusverteilung
und
Zweistufen-Röstung).
gerösteten
Haselnüssen
(Ein-
von
und
96-
ungeröstet
130°C 8 min
pd=41 kPa,
130°C8minpd<1.0kPa,
12 min 150°C
12 min 150°C
150°C 16 min
n
o
o
Q.
Figur
36:
Berechnete, kumulative Porenoberfläche
Porenradius
(Ein-
und
von
in
Abhängigkeit
des
ungerösteten und gerösteten Haselnüssen
Zweistufen-Röstung).
-97-
Tabelle 10:
Dichte und Porosität von
ungerösteten und
unterschiedlich
gerösteten Haselnüssen
Röstbedingungen
Anzahl
Scheinbare
Scheinbare
Messungen
äussere Dichte
Materialdichte
Porosität
e
(bei
bar)
1
[g cm"3]
Ungeröstete Nüsse
(bei
65
bar)
(bei
bar)
65
[g cm"3]
[%]
15
0.993
±
0.03
1.029 ±0.03
3.8 ±0.4
11
0.944
±
0.05
1.013 ±0.05
6.8 ±1.2
8
0.919 ±0.04
0.992
±
0.05
7.3 ±1.1
5
0.893
0.975
±
0.04
8.4
130°C8min15%rF;
12min150°C,
m
=
1.8 m/s
130°C 8 min 0% rF;
12 min 150°C,
v=
1.8 m/s
150°C16min,
v=
0.03
±
0.6
1.8 m/s
180°C6min,
v=
±
4.5 m/s
1
0.858
0.939
8.6
-98-
4 5
Lipidautoxidation und Oxidationsstabilität
4.5.1
Kinetik der
Lipidautoxidation
von
Haselnussöl
DSC-Methode
Ol
8
aus
mm
ungerosteten Haselnüssen
bei 130°C und einem
bei 150°C wahrend 12
Wasserdampfdruck
Figur
freigesetzten
Energien
Haselnüssen
Nach
das Freisetzen
37
zeigt den zeitlichen Verlauf der durch Oxidation
von
einer
DSC bei
im
Sauerstoffatmosphare
in einer reinen
Ol
und
ungerosteten
aus
aus
gerosteten
temperaturabhangigen Induktionsphase erfolgte
Energie schnell und flachte
von
41 kPa vorgerostet und
von
konfektioniert worden sind, wurde
min
verschiedenen Temperaturen isotherm
bei 1 bar behandelt
Ol aus Haselnüssen, die wahrend
sowie
nach dem Erreichen eines
maximalen Warmeflusses allmählich wieder ab Nach Kowalski
(1992) erfolgt
die Zunahme des Warmeflusses durch die
wahrend des
Kettenwachstums der
Figur
38
zeigt
einen
Lipidautoxidationsreaktion
Arrhenius-Plot der Induktionszeit und der Dauer bis
maximalen Warmefluss bei der Oxidation
Logarithmus
maximalen Warmefluss linear
Energieumsatz bis
Energieumsatz
zum
betrug
von
Ol
ungerosteten und
aus
aus
der
zum
zur
reziproken, absoluten Temperatur
Der
auch
derjenige
maximalen Warmefluss
0 31
±
0 05
und
der
Dauer
bezogen auf
war
Reaktionsdauer
bis
zum
für
die
maximalen
Aktivierungsenergie
Ea für die Oxidationsreaktion
Es ist nicht
aus
einen
möglich,
konstanten
Berechnung
eingeschränkt
einer
den
gesamten
verschiedenen
zu
ist es
Warmefluss
eine
berechnen
diesen Experimenten nach Ablauf der Induktionszeit
partiellen
Umsatz
Aktivierungsenergie
möglich
aus
bis
wie
Oxidationstemperaturen und Ole mehr oder weniger konstant Damit
zulassig,
zum
Bei beiden Ölen verliefen sowohl der natürliche
Induktionszeit
der
Energiefreisetzung
Unter
der
abzuleiten
aus
Entsprechend
der
Voraussetzung,
Induktionszeit
dass
ist
die
ti
nur
wahrend
der
-99-
Induktionsphase Radikale angereichert werden, damit die Kettenreaktion
starten kann, und dass diese
0
Ordnung erfolgt,
sich
ermöglicht
Damit
Ol
gerosteten
mol1
bei
Nüssen
Temperaturen
der
isothermen
aus
Sonnenblumenöl bei
Induktionszeit
716-80 8 kJ
Lagertemperaturen extrapoliert,
Nüssen bei 37°C
einem
eine
gerosteter Haselnüsse
Die
von
offensichtlich
sich
unterscheidet
auf
der
Verlauf
Sauerstoff
in
<
der
(1992)
die Oxidation
die
in
auf
Ol
aus
unseren
normale
ungerosteten
424 d und bei 20°C 3697 d bei
extrapolierte Induktionszeit für Ol
37°C, resp 1556 d bei 20°C halbiert
Oxidationsreaktion
der
demjenigen
bevorzugt,
bei
100°C ist daher nicht
tieferen
Tatsächlich
bei
höheren
Temperaturen
Reaktionswege beschritten
ausserdem
Ol Zudem laufen
ab,
ein
Oxidationsreaktion
im
zulassig
verändert
sich
und
die
nicht gereinigten Ol nicht-
wobei
gebildet werden können Die Extrapolation
Temperaturen
aus
tieferen
Temperatur und Sauerstoffpartialdruck
Braunungsreaktionen
enzymatische
Produkte
von
Reaktionsschritte
von
wie
für
aus
Aktivierungsenergie
eine
Werden
man
Es werden unterschiedliche
(Hudson, 1989)
Loshchkeit
1 bar Die
die
Temperaturen massgeblich
vereinzelte
von
ist mit 226 d bei
Umgebungsbedingungen
wirken
erhalt
so
Induktionszeit
Sauerstoffpartialdruck
mol1
Ol
von
Bei
Kowalski
zu sein
Induktionszeiten
bestimmten
Untersuchungen
über 100°C
Ol
Induktionszeit
Druck-DSC-Untersuchungen für
Temperaturen
von
Bei
verzögert
scheint die berechnete
gerosteten Ole gegenüber ungerostetem Ol verkürzt
berechnete
einem
für den Ablauf der
Offensichtlich wird die Oxidation
hohen
Oxidationstemperaturen jedoch
von
in
Induktionsphase
mol1
961 kJ
gerosteten Nüssen betrug die Aktivierungsenergie Ea
Induktionszeit 85 7 kJ
der Induktionszeit
Induktionszeit
für den Ablauf der
Haselnüssen
ungerosteten
aus
der
Reaktionsrate ki
eine
reziproken Wert
Reaktion
in einer
Berechnung der Aktivierungsenergie (Figur 38)
Die scheinbare
in
zum
Darstellung
eine
Arrhenius-Plot und somit die
betrug
der Induktionszeit ti
aus
ki ist proportional
berechnet werden
ti
kann
Anreicherung naherungsweise
ebenfalls
antioxidative
der Oxidationskinetik auf
-100-
0 40
—.
0 35
J
Öl
aus
ungerosteten Haselnüssen
„0 300 25-
8
0 20-
1
015-
i
!
!
i
E
a
oio-
0 050 00-
^
Ol aus
0 35
-
0 30
-
100°C
120°C
160°C
180°C
140°C
Di
5
025-
S
0 20-
=S
0 15
-
E
*
010
-
0 05
-
0 00
—
i
.•
/ /
'
_,_„--'"'.
'"
'
c)
i
5
'
T
.
">'
10
37
'"-T
15
Zeit
Figur
.
"1
20
'
I
25
3
[h]
Warmefluss bei der Oxidation
von
Ol
aus
ungerosteten und
gerosteten Haselnüssen bei verschiedenen Temperaturen
einer
Sauerstoffatmosphare
Zweistufen-Rostung
8
mm
bei 1 bar
(Bedingungen
130°C 41 kPa, 150°C 12
der
mm)
in
-101
-
Zeitpunkt des maximalen Wärmeflusses:
0,00091
0,00034
-„IX
D-.
0,00012
0,00005
0,00002
-D- ungeröstetes Öl
0,00248
-j
0,00091
-j
0,00034
4
0,00012
-j
0,00005
-j
0,00002
4
-
O- geröstetes Öl
Induktionszeit:
^^"^W^fc
'
I
0,0022
I
I
0,0023
0,0024
'
l
0,0025
i^|
|
.
0,0026
0,0027
1/T [1/K]
Figur 38:
Scheinbarer Arrhenius-Plot der Induktionszeit der Oxidation und
der Dauer
aus
der
zum
Erreichen des maximalen Wärmeflusses
ungerösteten
und
von
Öl
gerösteten Haselnüssen (Bedingungen
Zweistufen-Röstung:
8 min 130°C 41 kPa; 150°C 12
min).
Kinetik der Induktionszeit:
Öl (ungeröstete
Nüsse)
Nüsse)
Aktivierungsenergie Ea:
96.1 kJ
mol"1
85.7 kJ
Präexponentieller Faktor ko:
4.4-108s"1
1.4-107s"1
0.998
0.999
r:
Öl (geröstete
mol"1
-
102-
Rancimat-Methode
Rancimat bestimmten Induktionszeiten
Auch
die
Ölen
nehmen
im
zunehmender
mit
Stabilität der Nüsse
ebenfalls
eine
(Tabelle 11)
zu
Zunahme
der
Eigenschaften
Yen und
wird Ol
wasserlösliche Antioxidantien
dadurch ihre
Wirkung
Shyu (1987)
in einer
in
die
beobachteten
Sesamol
von
werden
kann
der
aus
(Nienaber, 1994)
bestimmten Induktionszeiten zeigten
Abnahme der Induktionszeit mit zunehmender
Bestimmungsmethode
resp
Reaktionsprodukten
von
abnehmender
mit
Stabilrtatszunahme
Diese
enzymatischen Bräunung zurückgeführt
Haminkatalyse-Methode
unterschiedlichen
von
Stabilität
oxidativen
Rosttemperatur
zunehmender
antioxidative
Rostintensitat,
nicht-
Die mit der
hingegen
eine
Bei dieser
Rosttemperatur
Emulsion oxidiert, wobei
mit
auf
im
Ol
geloste
Wasserphase ausgetragen werden
und
zumindest teilweise verlieren
Gewichtsverlauf
Figur
39
zeigt
Haselnüssen
den
Verlauf
Oxidation
von
Haselnussol
bestimmt über die Gewichtszunahme wahrend der
Das Haselnussol oxidierte
Volumen-Verhaltnis
Oberflache,
der
in
welche
nur
einem
Sauerstoff-Ubergangsrate
Bei
auch
Haselnüsse
unter
denselben
zeitproportional
an
Gewichtszunahme
unterschiedlich
Geschwindigkeit
der
unter
zu
gerosteter
Die
Nüsse
korrelierte
Offensichtlich
Stoffdurchgangswiderstand
der
Zellkompartimentierung
der trennenden
Nüsse
der
Schliesslich
gelagerte
Geschwindigkeit
Oxidationsreaktion der ganzen Nüsse Sauerstoff-Iimitiert
der
kleinen
derjenigen
Umgebungsbedingungen
Gewicht
Dienakkumulation
aus
Lagerung
einer
Sauerstoff-Verbrauchsrate hielt, schritt die Oxidation linear fort
nahmen
von
genügend grossen Oberflachen-
exponentiellen Reaktion
einer
die
bei
und
mit
ist
der
der
die
Daher kontrolliert
des Zellmatenals gegen Sauerstoff, der sich
und
Zellorgane ergibt,
aus
die
dem Zustand und der
Organisation
fortschreitende Lipidoxidation
der
-103-
Tabelle 11:
Induktionszeiten
von
Ölen
aus
gerösteten Nüssen,
der Rancimat-Methode und der
im
Vergleich
zu
Hexanal- und
bestimmt mit
Häminkatalyse-Methode (HKF),
Dienbildung
Dien-
Hexanal
Induktionszeit
Induktionszeit
Extinktion
nach 28 d
Rancimat
HKF
[-]
[-]
[min]
[min]
250°C 2.5 min
0.53
118
1011
191
200°C 3.5 min
1.06
250
180°C3.5min
0.88
303
698 ±2
213
160°C6min
0.38
187
738 ±9
228
145°C15min
0.14
105
798
±
78
186
130°C30min
0.08
53
677
±
32
228
0.04
104
Röstbedingungen
nach 28 d
Ungeröstete
Nüsse
845
±
44
605 ±2
224
241
-
104-
Gewichtsveränderung
g>
|
5
aus
j
-- 10 g Ol
•- 20 g Öl
-
c
in
"_
&
4
ungerosteten
Ol
von
Haselnüssen
in
40 g Sand
in
50 g Sand
-
3-j
^
^
Gewichtsveränderung
_
\
gerosteten ganzen
von
Haselnüssen
O-1450C25min
*
S
2
1
J
1
/
\
£
-O- 150°C15min
--A--180°C6min
A
a...aa
-
t^a-sa^Bf
a
I
i m
|
i
n
30
I)
i
40
u i
[
u n
50
|
m
60
i
|
M u
70
]
i i
80
i
i
|
u
i
90
i
100
Lagerdauer [d]
Figur
39
Gewichtszunahme
von
von
Haselnussol-Quarzsandgemischen
gerosteten Haselnüssen wahrend der
Lagerung
und
bei 70°C.
-105-
Einfluss der
4.5.2
gerösteten
Em
Beispiel
des
über
gemessen
Lagerbedingungen auf
die
in ganzen
Lipidoxidation
Haselnüssen
Verlaufs
der
Oxidation
Akkumulation
die
von
Haselnüssen,
gerosteten
Konjuensauren,
von
Figur
40
Erhöhung
der
ist
in
dargestellt
Der Einfluss der
Lagertemperatur
Lagertemperatur
Dienbildung
Reaktion
deren
Die
starker
konjugierter
beschleunigt
Diene
Bildungsrate (Lomanno
Anreicherung
einen
37°C
durch
an
wird
stärkere
beobachtete
die
Temperaturerhöhung
als hier beobachtet,
und Nawar,
Die
auf 50°C die
die
Oxidations-
jedoch
weist die
Temperaturabhangigkeit
auf als
1982)
Dienen verlief wahrend der beobachteten
linear
die
eine
beschleunigte
Vermutlich
verdoppelte
noch
nur
naherungsweise
auf
auf
14fach, wahrend die weitere
geschwindigkeit
Abbaurate
20°C
von
ist deutlich erkennbar
Lagerdauer
Diese lineare Zunahme der Dienkonzentration deutet
Geschwindigkeit
des
Sauerstoffubergangs
und
der
anschliessenden Diffusion durch die Zelle kontrollierten Reaktionsverlauf hin
-
106-
0 40
Laqertemperatur
0 35
20°C
• 37°C
A50°C
0 30
*
0 25
A
0 20
015
0 10
0 05
0 00 Jl T-fT=
XL
i
20
11
i
i
i
40
i
ii
i
60
i
i
i
11
80
i
100
i
T
120
140
T
-r-r-r-r
160
180
200
Lagerzeit [d]
Figur
40
Verlauf der Konzentration
an
Haselnüssen wahrend der
Konjuensauren
12
min)
gerosteten
Lagerung bei 20°C, 37°C und 50°C
Die Geraden wurden durch lineare
(Rostbedingungen Stufe
in
Regression
1 130°C8min41
ermittelt
kPa, Stufe
2
150°C
-107-
4.5.3
Verlauf der Oxidation während der
Lagerung
von
zerkleinerten
Haselnüssen
Tabelle 12
zeigt
den Einfluss der Partikeldimension zerkleinerter
Dienbildung
Haselnüsse auf die
die
Oxidation
oberfläche, resp. der
5
cm2 cm"3 auf
während der
durch die markante
40
Änderung
cm2 cm'3
Lagerung. Tatsächlich
Vergrösserung
der äusseren
Barthel et al.
(1974)
Haselnüssen sogar eine
nicht
beschleunigt.
beobachteten in
Verlangsamung
Zudem
ungerösteten
Übergang
Nuss. Die Porenoberfläche scheint somit für den
sein.
von
beeinflusste
der
Partikel
und zerkleinerten
der Oxidation. Offensichtlich ist die
äussere Oberfläche unbedeutend für den
zu
wurde
Partikel¬
des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses
ausgetretenes Oberflächenöl die Oxidationsgeschwindigkeit
gering.
gerösteter
von
Sauerstoff in die
Stofftransport massgebend
-108-
Tabelle 12
Dien-Extinktion
37°C
von
gelagerten
Ol
aus
gerosteten, zerkleinerten und bei
Haselnuss-Stucken
Partikeldurchmessers, gezeigt
unterschiedlichem
in
an zwei
Abhängigkeit des
Beispielen
mit
der Nüsse
vor
der
Rostung (Rostbedingungen 150°C 15 mm)
Partikeldurchmesser
[mm]
d>13
13<d>6 1
6 1<d>3 2
d<3 2
Mittlere Kornoberflache
[cm2]
5 31
2 63
07
0 08
Mittleres Kornvolumen
[cm3]
1 15
04
0 055
0 002
[cm2/cm3]
5
7
13
40
Verhältnis Oberflache Volumen
=
5 g 100
g'
Dien-Extinktion nach 29 d
[
-
]
0 09
0 07
0 07
0 05
[
-
]
0 18
0 16
0 14
0 23
]
0 09
0 05
0 07
0 05
]
0 13
0 16
0 17
0 18
=
6 g 100
g1
[
-
[
-
-109-
Röstparameter auf die Oxidationsstabilität während
Einfluss der
4.5.4
der Lagerung
4.5.4.1
Figur
Rösttemperatur
41
Verlauf
den Einfluss der Röstdauer und der
zeigt
Heissluft-
Hohe
Lagerung.
in
Dienkonzentrationen
der
die Fettoxidation. Wie in
beschleunigten
Akkumulation
bei
Dienen
an
hohe
Kap.
140°C
mit
Nüssen
gerösteten
damit
und
Rösttemperatur auf
während
den
der
Produkttemperaturen
4.5.2 beschrieben verlief die
150°C
und
gerösteten Nüssen
wiederum linear.
Nüsse, die bei 250°C geröstet worden waren, zeigten mit zunehmender
Röstdauer
Dienbildungsgeschwindigkeiten.
abnehmende
Röstdauer
von
1 min
bei 250°C
stieg
schnell. Nach 2 min bei 250°C oxidierten die Nüsse
Dienbildung
der
der
ab. Bei einer Röstdauer
Lagerung
nur
eine
photometrischen
Bestimmung
der
wie
vollständig
während
die
250°C
oxidiert sein.
der
wurde
Geschwindigkeit
bei
diesen
im
Bereich
weisen sekundäre
nm
der
werden. Bei
Proben
von
ein
270
nm
Abbauprodukte der
photometrisch nachgewiesen werden.
Kettenreaktion
bereits während der
Abbauprodukte
Beispiel
zum
270
von
startet
Rösttemperaturen
sekundärer
Lagerung
konjugierte Doppelbindungssysteme auf und können
Wellenlänge
Wahrscheinlich
einer
4 min bei 250°C konnte während
Absorptionskurve
(1990)
Nach Kiritsakis
Fettoxidation ebenfalls
bei einer
von
der
geringe Dienakkumulation nachgewiesen
undifferenzierter Anstieg
beobachtet.
Beginn
zu
doch bereits nach 8 d nahm die
ebenfalls schnell,
Nach
die Dienkonzentration der Nüsse
Röstung,
erklären könnte.
kann
die
Wegen
der
der
Oxidation
was
Unter extremen
bereits
Linolsäure
fortgeschrittenen
nachfolgenden Lagerung
keine
bei
hohen
das Vorhandensein
nach
Bedingungen
kurzer
Zeit
Oxidation bilden sich
Konjuensäuren mehr. Die
Folgereaktionen laufen jedoch aufgrund hoher Substratkonzentrationen, resp.
Vorstufenkonzentrationen
Röstintensität
dieser
weiter.
Produkte
Durch
wurden
die
ausgesprochen
möglicherweise
hohe
antioxidative
-110-
Reaktionsprodukte
Konzentration
der
aus
nicht-enzymatischen
das
die
gebildet,
verhindern
Auch Sandmeier
Haselnüsse
eine
(1991)
Bräunung
Fortschreiten
weitere
der
stellte fest, dass bei 225°C
in
hoher
Oxidation
gerostete
stark verminderte Oxidationsstabilitat aufwiesen und diese
mit zunehmender Rostdauer wieder zunahm
In
Figur
42 sind die wahrend der
Abhängigkeit
wird
von
der
Rosttemperatur aufgezeigt
Die
der erreichten Produkttemperatur und
Rostdauer
beemflusst
Mit
zunehmender
Oxidationsreaktion wahrend der
der
Lagerung gemessenen Dienextinktionen
in
in
geringerem Masse
Produkttemperatur
von
wird
der
die
Lagerung uberproportional beschleunigt Die
und dadurch die Haltbarkeit sind
Rosttemperatur und korrelieren nicht
mit dem erreichten
abhangig
Rostgrad
von
-111
-
Lagerdauer [d]
Röstbedingunqen
Figur
41
-- ungeröstet
O 140°C
• 250°C
V250°C
Bildung
1
mm
von
Konjuensauren
Haselnüssen wahrend der
in
20 min
2
min
Al50°C40min
ö 250°C
4
min
unterschiedlich gerosteten
Lagerung
bei 37°C
112-
100
120
140
200
Rosttemperatur [°C]
Figur
42
Einfluss der
Rosttemperatur (unterschiedliche Rostdauer)
die Dien-Extinktion
von
gerosteten Nüssen nach
auf
31 d bei 37CC
-113-
4.5.4.2
Wassergehalt der Nüsse
Erzeugerland
Haselnüsse werden im
über
auf
Jahr
einem
der
während
sich
dem Rösten
der
Erhaltung
zur
Wassergehalt
einen
Entsprechend ergeben
Trocknungschargen.
vor
Lagerfähigkeit
g"1 getrocknet.
6 g 100
unter
Wassergehaltsunterschiede
den
in
Zudem verändert sich der
Wassergehalt
aufgrund
Angleichungen
Lagerung
von
von
einzelnen
der Nüsse
die
an
Lagerbedingungen.
Der
Ausgangswassergehalt beeinflusste
Produkte
ein
(Tabelle 13).
Maximum
Erhöhung
des
Verminderung
Die Oxidationsstabilität nach der
einem
bei
dem
Die
Rösten.
eine weitere
Wiederanfeuchtung
wieder
schliesslich
konnte die
verbessert
die
optimaler Wassergehalt
während der
Die
Erhitzung
Elastizität
der
Verkürzung
von
von
der
der
verbessert
und
wassergehaltes auf
gewiesen werden.
die
Membranen
möglicherweise
einer
zu
intrazellulären Hohlräumen bei und wirkt
Diffusionswegen wie auch dem Abbau
Messungen
ein
partielle Zerstörung.
Diffusionswiderständen entgegen. Nach den hier nicht detailliert
porosimetrischen
bewirkte
gerösteten Produkte
Zellwänden
trägt
Eine
notwendigen
Haselnüsse
Wahrscheinlich
von
g"1.
gerösteten Produkte. Durch
und vermindert dadurch deren
Verminderung der Ausbildung
Röstung erreichte
der Oxidationsstabilität
der
Lagerstabilität
werden.
geringere Trockenmasseaustragung
damit
aufgrund
der
gerösteten
bewirkte eine spürbare
Verminderung
Lagerstabilität
der
5-6 g 100
von
g"1
vorgängige Trocknung
ebenfalls eine Abnahme der
die
7 g 100
Temperatureinwirkung
Wasserverdampfung und
nach
Wassergehaltes auf über
der
Haltbarkeit
die
konnte
ein
Einfluss
des
von
aufgeführten
Ausgangs¬
Zunahme extrazellulärer Hohlräume nicht
nach¬
-114-
Tabelle 13:
Dien- und
Hexanalbildung während
gerösteten Nüssen
der Nüsse
Vorbehandlung
vor
in
Abhängigkeit
dem Rösten
der
vom
Lagerung
von
(Röstbedingungen: 150°C
Ausgangs-
Helligkeit
wasser¬
L*
Dien-Extinktion
min).
Hexanal-
Peakfläche
Zunahme
gehalt
15
nach 43 d nach 43 d
[gioog1]
[-)
[1/d-10"3]
[-]
[-]
Keine
5.0
58.72
2.1 ±0.2
0.08
90
Befeuchtung
5.7
58.54
1.9 ±0.5
0.06
83
Befeuchtung
6.1
58.25
1.3 ±0.3
0.04
72
Befeuchtung
7.4
57.83
2.3
0.9
0.06
86
Trocknung
2.6
58.93
3.5 ±0.7
0.18
206
Trocknung/
3.5
58.55
2.6 ±0.8
0.08
126
4.7
58.11
1.6
0.06
95
±
Wiederbefeuchtung
Trocknung/
Wiederbefeuchtung
+
0.2
-115-
Feuchtigkeit der Röstluft
4.5.4.3
In
Kap.
Röstung
der
wurden
4.1.4
Temperaturverlauf
in einem industriellen
mit demselben
zeigten
Dank der
hergestellten Vergleichsmuster.
war
der
Röstung
der
Taupunkttemperatur kurzfristig
zur
der
In einer ersten
die
aus
dem
industriell
Kugelrösters
des
mit
in der Röstkammer während
kann bei
Unterschreitung
Produkttemperaturen
Luftfeuchtigkeit
der Röstluft
zu
führen.
untersuchen,
Prozess-Stufen
zwei
und in einer zweiten, direkt anschliessenden
Durch die
Temperatur endgeröstet.
ersten Stufe in feuchter
als
Stufe wurden die Nüsse in trockener oder
angefeuchteter Luft vorgeröstet,
Stufe bei einer höheren
Nüsse
Die
Röstprozess auf dem Versuchsröster in
durchgeführt.
145°C
Kondensation auf den Nüssen bei
bei höheren
Trocknung
Um den Einfluss einer erhöhten
wurde
zur
von
die im Versuchsröster
Beheizung
Luftfeuchtigkeit
der
Röstbeginn sowie
Ablufttemperatur
wurden.
erhöht. Eine erhöhte
Kugelröster
einem
Dienbildung
schnellere
eine
in
gegenüber,
Nüssen
von
Temperaturverlauf geröstet
Versuchsröster
Brenngasen
Nüssen,
von
18 min bei einer
von
geröstet wurden, derjenigen
die
der
14 stellt die
Kugelröster beschrieben. Tabelle
Dien-Extinktionen
beobachteten
während einer Haltedauer
während
Nüssen
von
Atmosphäre
bei 130°C
vor
der
Einführung
einer
Konfektionierungs-
röstung konnte die Lagerstabilität erhöht werden (Tabelle 15). Die geringsten
Dienkonzentrationen wurden mit einer ersten Stufe bei 130°C und einem
Verzögerung
vorhandenen
während 5-12 min gemessen. Die
>68 kPa
Wasserverdampfung,
der
Wasserverdampfung
verminderten
von
Schädigung
der Mikrostruktur
Stoffübergangsbarrieren
die
resp.
über
Temperaturen
bei
130°C
(Kap. 4.3.3).
partiell
weitgehende
führte
zu
einer
Dadurch blieben die
erhalten,
was
zu
einer
erhöhten Stabilität der Produkte führte. Ebenfalls wurde die Zunahme des
interzellulären Hohlraumvolumens vermindert.
Wurden die Nüsse unter 125°C
oxidationsanfällige
Nüsse.
vorgeröstet, resultierten schliesslich stark
Möglicherweise
wird
bei
Temperaturen
unter
-116-
130°C
Wasserdampf
Hemizellulosen, sich
al,
1987)
erstarrtes
Ein
durch eine Zellwand
in einem
forcierter
Polymer
fuhrt
glasartig
gefuhrt,
deren
Polymere,
erstarrten Zustand befinden
Wasserdampf-Durchgang
möglicherweise
zur
durch
irreversiblen
ein
va
(Kelley
et
glasartig
Schädigung
der
übergeordneten Struktur
Tabelle 14
Beispiele der Dien-Extinktion
einem
Kugelroster,
von
gelagerten Nüssen,
die mit
resp mit dem Versuchsroster mit demselben
Temperaturverlauf gerostet worden sind
Roster-
Helligkeit
Sollbedingungen
L*
Dien-Extinktion
Dien-Extinktion
nach 40 d
nach 70 d
[-]
[-]
[-]
Sirocco 145°C 18
mm
Sirocco 145°C 18
min
Versuchsroster
Sirocco 145°C 18
Versuchsroster
min
-
0 05
(nach 28d)
-
57 11
0 07
017
65 50
0 09
0 13
56 77
62 30
011
-
0 17
-117-
Tabelle 15:
Dien-Extinktion, Dien-Extinktionszunahme und Hexanal-Peakflächen von
gelagerten Haselnüssen,
die unter verschiedenen
in einer ersten Röststufe
Bedingungen
vorgeröstet und
150°C während 12 min in einer zweiten Stufe
mit
fertig geröstet
worden sind.
Helligkeit
Röstbedingungen
Dien-Extiri ktion
HexanalPeakf lächer
Stufe 2
Stufe 1
T
[°C]
t
Po
T
[kPa] [min] [°C]
L*
Zunahme
t
[min]
nach
nach
40 d
40 d
[-]
[1/d-103]
[-]
[-]
Stufe 1 in Afrem-Trockner
-
150
15
56.74
2.7 ±0.1
0.11
135
130
<1.0
8
150
12
56.86
1.1 ±0.1
0.04
59
130
22.0
8
150
12
57.12
0.9 ±0.1
0.03
63
130
68.0
8
150
12
57.03
1.1 ±0.4
0.06
50
130
68.0
5
150
12
56.64
0.6 ±0.3
0.01
56
130
68.0
12
150
12
54.76
0.7
0.4
0.04
64
150
15
56.74
2.7 ±0.1
0.11
135
±
Stufe 1 in Versuchsröster
-
130
<1.0
8
150
12
57.23
2.5 ±0.3
0.11
118
130
22.0
8
150
12
56.39
1.7 ±0.1
0.06
98
150
14.3
8
150
12
54.17
2.0
±
0.3
0.09
135
110
25.8
8
150
12
57.84
6.6
±
0.9
0.29
422
90
17.5
8
150
12
58.45
5.4
±
0.7
0.24
490
-118-
4.5.4.4
Anströmgeschwindigkeit der Heissluft
der Heissluft beeinflusst die Grenzschichtdicke
Die
um
die Nuss und damit den Warme- und
zeigt,
hohe
Die
beschleunigt Diffusionsbewegungen
der Grenzschichtdicke
fuhren
Stoffubergang
Anströmgeschwindigkeiten
tendenziell
Verminderung
Wie Tabelle 16
zu
verminderter
Oxidationsstabilitat, vermutlich bedingt durch vorzeitige Entwässerung Diese
Haltbarkeit
der
Beeinflussung
der
Veränderungen
möglicherweise
kann
Mikrostruktur
zurückgeführt
Die
Rostdauer
fuhren
Rostsystem optimiert
Tabelle 16
Rostintensitat und
Nüssen
in
Abhängigkeit
wmdigkeit
ms1
einer
zu
muss
Tiefe
Verlängerung
der
für
ein
entsprechend
Oxidationsgeschwmdigkeit
der
von
gerosteten
Luftgeschwindigkeit
Helligkeit
Dien-
Hexanal-
L*
Extmktion-
Peakflache nach
Zunahme
43d/62 d
[-]
[1/d-103]
[-]
58 10
29±08
135/146
Luftgesch-
Zeit
mit
werden
Rostbedingungen
T
)edoch
bestimmtes
auf
die
zusammenhangen
Wasserverdampfungsvorgangen
Anströmgeschwindigkeiten
ebenfalls
werden,
150°C
15 min
10
150°C
15
5
ms1
56 74
27±01
147/168
150°C
15 5
2
ms1
59 24
25±02
139/152
150°C
18 min
1ms1
58 79
22±01
172/114
min
mm
-119-
4.5.4.5 Mechanische
Belastung
Nüsse werden je nach
beschriebenen
hessen
Belastungsarten
4.5.4.6
eindeutige
zu
Nussol
von
unbedingt
der
beeinträchtigt
die
zu
Trotzdem ist
eine
vermeiden, da sich durch
Endprodukten negative Veränderungen
in
Kühlungsart und Kühlgeschwindigkeit
Braunungsreaktionen laufen
und
unter
30°C
Durch die schnelle
führte
Erdnüsse durch die
generell
konnte mit der
Anwendung
Kühlung
Verbesserung der
zu
Temperaturabsenkung
rekonstituierter
nach dem Rosten
wahrend der
der
Kühlung
vollständige
der anlaufenden Oxidation vermindert
keine
hinsichtlich
können
Temperaturen
Kühlung
Offensichtlich
nicht
mechanischen
Bewertung
Belastung
schnelle
Produkt
geprüften
Untersuchungen
keine
hier
verschiedenen,
in
die Haltbarkeit höchstens gering
Oxidations- und
Die
Die
der Produkte
Freisetzung
ergeben
mehr oder weniger ausgeprägten
Belastung
mechanische
mechanische
einer
der Oxidationsstabilitat
Veränderung
die
Röstprozess
Belastung ausgesetzt
mechanischen
detailliert
der Nüsse
von
vorübergehend
der Haselnüsse
Geschwindigkeit
(1975)
in einer
konnten die
teilweise
gasformigem Stickstoff
erhohen
In
inerten
auf
oxidationsstabilen
wird die
gerosteter,
weiter
Nüsse
gerosteten
einem
Pommski et al
und
Kühlung
entfetteter
wahrend der
unseren
Versuchen
Stickstoffatmosphare
oxidativen Stabilität erreicht werden
-120-
5
Schlussfolgerungen
5 1
Kritische Faktoren der
Die
Rostung
Rostung
Haselnüssen bezweckt einerseits die Erzeugung
von
Rostaromas und die damit verbundene
spezifischen
Andererseits wird die Textur durch die
Ausbildung
der
des Aromas ist die
Lagerstabihtat
Entfeuchtung
Aufrechterhaltung
der gerosteten Produkte von
Endprodukte wichtig,
denen
in
Haselnüsse
Änderung
beeinflusst
oder gar die
eines
der Farbe
Neben der
Verbesserung
Dies ist für jene
Bedeutung
oxidationsempfindlichste
die
Komponente und damit den haltbarkeitslimitierenden Faktor darstellen Die
Rostversuche
sowie
Prozessbedingungen
die
der Literatur haben den Einfluss der
Auswertung
auf die
Lagerstabilitat deutlich
wie
folgt gezeigt
Wassergehalt
Wassergehalt
Durch die Rostung wird der
erniedrigt,
notwendig
jedoch
was
ist
Ausbildung
die
Durch diese
einen
in
üpidoxidation
kann
für
der Produkte auf 0 5
einer
knackigen
-
g1
1 5 g 100
Textur
durchaus
wertgehende Trocknung wird die Wasseraktivitat
Bereich
suboptimalen
während der Lagerung
im
verschoben,
wodurch
allgemeinen beschleunigt
die
ablaufen
(Prabhakar und Amla, 1978, Evranuz, 1993)
Nicht-enzymatische Bräunung
für
Die
die
reaktionen
laufen wahrend der
schnell
sehr
wesentliche
Aromabildung
ab
Dabei
werden
Reaktionsprodukte gebildet,
nicht-enzymatischen
der hohen
Rostung aufgrund
gleichzeitig
in
Braunungs¬
Temperaturen
zunehmendem
die antioxidativ wirksam sind
Masse
(Nienaber, 1994)
üpidoxidation
Die
Hitzebehandlung erfolgt
oxidativen
Bedingungen
üblicherweise unter
atmosphärischen
und damit
Demnach laufen Oxidationsreaktionen wahrend der
-121
Rostung beschleunigt
vorhandene
Zudem
natürliche
kann
oxidativen
Bei
Lagerung
der
Oxidationsprodukte
wahrnehmbaren
Inaktivierung
Durch
Enzymen
und Abbau
von
In
der
Lipide
nach
Folge werden
wenige
sekundären,
von
primäre
sensorisch
innert kurzer Zeit
Prooxidantien
werden
lipolytische
und
bereits nach kurzer Rostdauer inaktiviert
oxidierende
Zudem werden
vor
Hitzebehandlung
oder reagieren weiter
Änderung
der Mikrostruktur
den
Nüssen
rohen
ist
das Ol
(Oleosomen) eingelagert Durch
einem
Öles
noch
nur
Bildung
Die
eingeschlossenen
gebildete Radikale und Peroxide durch die
Rostung
ausgetragen
gebildet
unter
oxidiert
oder
oxidiert
Temperaturen
über 200°C sind die
vollständig
keine
Hitzebehandlung
die
des
Oxidationsprodukten erfolgt jedoch
von
Enzymsysteme
In
Temperaturen
abgebaut oder
hohen
von
Induktionszeit
Minuten teilweise oder
einigen
teilweise
Anwendung
die
Bedingungen
wahrend
der
der
Insbesondere werden
1994)
et al,
Antioxidantien
wahrend
überschritten werden
(Enckson
weiter
-
in
kleinen
sphärischen Reservekorpern
die zusätzliche
endoplasmatischen Netzwerk
in
Unterteilung
Kompartimente,
in
der Zelle mit
denen sich die
Oleosomen befinden, wird der passive Stoffaustausch innerhalb der Zelle
minimiert
Die
kompakte Packung
der Zellen ohne grosse Zwischenräume
erschwert den Sauerstoffzutritt nochmals
der mikrostrukturelle Aufbau stark
das
in
endoplasmatische
Mitleidenschaft gezogen
ausgedehnten
herrscht
im
geschadigt
Die
Austragung
Schrumpfung
interzellularen
von
Umgebungsluft
entsprechend auf
einen
zu
wird
auf,
Integrität der Zellwande
Wasser und Trockenmasse
der Zellen fuhrt
zur
Hohlraumsystemes
kommunizierenden Porensystem der
und die
Hitzebehandlung
Die Oleosomen losen sich
Netzwerk wird zerstört und die
und die damit verbundene
des
Durch die
Vergrosserung
Wahrscheinlich
Sauerstoffpartialdruck der
überwindende Diffusionsdistanz reduziert sich
oder wenige Zelldurchmesser
Deswegen entspricht
-
die Oxidationsstabilitat
von
der äusseren Oberflache
Zeilgefuges
Stoffubergang
induzierte
dabei die
von
die Zellen
in
mit Luft
beschriebenen
Faktoren
Oxidationsstabilitat des
zur
Nussmatnx
der
wird
Thermisch
Zellwandmatenal beeinflussen
von
aus
gefüllt
bewirken
eine
nachweisbare
die
von
Dies ist
Reaktionsprodukten
ist,
mit
der
antioxidativ wirksam sind
Oxidationsempfmdlichkeit
eingeschlossen
Erhöhung der
der gerosteten Nuss extrahierten Öles
Hauptsache auf die Bildung
steigt
Offensichtlich
in
Sauerstoff zusatzlich Die durch die
von
nicht-enzymatischen Bräunung zurückzuführen, die
Andererseits
des
intrazellularen Hohlräume werden wahrscheinlich noch
Kuhlphase
wahrscheinlich
Änderung
Oberflache vervielfacht und
innere
entsprechend beschleunigt
Ubergangsgeschwindigkett
wahrend der
Die
manifestiert sich
Zellverbindungen
physikalische Veränderungen
Rostung gebildeten
Die
derjenigen der ganzen Nuss
Mikroporen, wodurch die
Zunahme der
der
zerkleinerten Nuss-Stucken trotz der Zunahme
Auflosung
und die
122-
von
zunehmender
das
Ol,
der
in
Hitzebelastung
an
spielen damit der Zustand der Mikrostruktur und die dadurch
beeinflussten
Stofftransportvorgange
die
entscheidende
Rolle
bei
der
von
den
Erhaltung der Lagerstabilrtat
5 2
Die
Prozessoptimierung
Veränderungen
wahrend des Röstens
Bei
Prozessbedingungen
bei
Wasseraustragung
Zunahme der Elastizität
als
130°C
zu
beschleunigt
für
Der austretende
wenn
bei
einer
tieferen Temperatur
Wasserverdampfung
wie
auch die
notwendig,
optimalen
durch
eine
in
Abhängigkeit
wird
Erhitzung
Möglicherweise
Wasserdampf
getrocknet
infolge
verändert
wird
Die
Temperatur
der Haselnüsse
Heissluftvolumenstrom,
die
Anwendung
der
bestimmen
Offensichtlich ist
genügend schnelle Aufheizung, durch
durch
die
einer
der Zellen weniger stark,
verdampfende Wassermenge
Lagerstabilrtat
die
nimmt
Wasserdampfstrom
möglicherweise die Transporteigenschaften
vermutlich die resultierende
es
schnellen
abgrenzender Zellorgane
Permeabilität
dabei
einer
erfolgen
einer
einen
feuchten
-123-
Atmosphäre
während einer
Vorröstphase und durch die Einstellung eines
optimalen Ausgangswassergehaltes der Haselnüsse die Wasserverdampfung
bei 130°C stattfinden
besser
erhalten,
zu
lassen. Dadurch bleibt einerseits die Mikrostruktur
andererseits
wird
antioxidativen Reaktionsprodukten
aus
wahrscheinlich
der
die
Bildung
frühzeitig induziert. Anschliessend können die Nüsse
mit einer höheren
Temperatur fertig geröstet werden. Dadurch werden Produkte
Qualität bei kürzeren Röstzeiten erhalten. Dieses
Röstung wird momentan in einer industriellen
(Perrenetal., 1995).
von
von
guter
Konzept der Zweistufen-
Anlage umgesetzt
und
erprobt
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Lebenslauf
von
Rainer Perren
17. Oktober 1964 in Luzern/LU
1964
Geboren
1971-1977
Primarschule in Reussbühl/LU
1977-1984
Mittelschule in Reussbühl/LU
am
Eidg. Maturität Typus B
1985-1991
Studium
in
an
Zürich,
der
Eidgenössischen Technischen Hochschule
Abteilung
für
Lebensmittelingenieur,
Landwirtschaft,
Praktika
in
Fachrichtung
verschiedenen
Lebensm ittelbetrieben
1991
Diplom als Lebensmittelingenieur ETH
1991-1995
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Chemie
und
am
-Technologie
Labor für LebensmittelInstituts
des
für
Lebensmittelwissenschaft der ETH Zürich
Oktober 1995
vorliegenden Promotionsarbeit
Ausführung
der
Leitung
Prof.Dr. F. Escher
von
unter der
Technischer Berater bei KEME FOOD ENGINEERING AG
und
wissenschaftlicher
LebensmitteJwissenschaft
Mitarbeiter
am
Institut
für

Untersuchungen über das Rösten von - ETH E

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