1.4. Wasseraktivität

Question 1

Was bedeutet Wasser in Lebensmitteln?

Answer 1

• Frische/Qualität -> vertrocknete Karotte wird labbrig
• Transportmedium und Lösungsmedium für Nährstoffe, Vitamine, Enzyme…
• Grundlage für die Vermehrung von MOs

Question 2

Wie kann man chem. reaktionen oder MOs hemmen oder verlangsamen?

Answer 2

1. Durch konservierungsstoffe.
2. Moleküle unbeweglich machen
3. Wasser binden oder entfernen

Question 3

Welche Konservierungsstoffe gibt es?

Answer 3

Alkohol
Vitamin E
Rosmarinextrakt
+Chemische Konservierungsstoffe (E Nummer) bsp. Essigsäure, Milchäure

Question 4

Wie kann man Moleküle weniger beweglich machen?

Answer 4

Kühlen und/oder einfrieren

Question 5

Wie kann man Wasser binden oder entfernen?

Answer 5

Binden durch Zucker oder salz
Entfernen durch Eindampfen/Trocknung
Oder Produkt auskristallisieren und abtrennen.

Question 6

Welchen Einfluss hat Wasser auf die Haltbarkeit eines Produkts?

Answer 6

Entscheidend ist nicht der Wassergehalt sondern immer nur das frei bewegliche Wasser. Je mehr freies Wasser umso höher ist der Aw Wert (Wasseraktivitätswert) und das Produkt ist weniger lang haltbar

Question 7

Wie wird der aw wert bestimmt?

Answer 7

Wird über Verdunstungsgleichgewicht bestimmt. Nur Frei bewegliche Wassermoleküle können verdunsten und den Wasserdampfpartialdruck in der Atmosphäre beeinflussen -> beeinflusst wiederum die Luftfeuchte.
Aw wer ist Verhältnis aus Wasserfampfpartialdruck und Wasserdampfpartialdruck wenn Produkt nur Wasser wäre (ist sattdampfdruck an h2o Grenzflächenenergie bei gleichem p & T)

Question 8

Welchen Einfluss hat die temperatur auf den aw wert?

Answer 8

Sorptionsisotherme ist von der Temperatur abhängig. Mit der Temperatur ändern sich die WW-Kräfte und die Molekularbewegung nimmt zu. Die Hygrokopizität (Wasserbindevermögen) sinkt und der Aw wert steigt mit zunehmender Temperatur bei gleicher Beladung.

Question 9

Was sind die Bereiche der Sorptionsiotherme?

Answer 9

• 0-0,25 Langmuir Bereich. -> Wasser kann zugegeben werden ohne dass sich der aw wert stark ändert.
• 0,2 - 0,7 BET-Bereich Kurvenbereich halbwegs linear
• aw > 0,6 - 0,8 Kapillarbereich

Question 10

Aw-Grenzwerte für die Vermehrung von MOs?

Answer 10

• Bakterien aw > 0,9-0,86
• osmophile Hefe aw > 0,8 -0,6
• xerophile Pilze aw > 0,7-0,65
• Xeromyces bisporus aw > 0,605

Question 11

Wie hängt der Aw wert mit der thermischen Inaktivierung von MOs zusammen?

Answer 11

Je geringer der aw wert ist umso schlechter sind MOs thermisch inaktiverbar. Bei Aw 0,2-0,3 sind MOs am hitzeresistentesten.

Question 12

Was hat der aw wert für einen Einfluss für enzymatisch katalysierte Reaktionen?

Answer 12

Wasser dient hier als transportmedium für die Substrate welche miteinander reagieren.
Transport findet über Diffusion statt. Diffusionskoeffizient ist abhängig von Temperatur und Viskosität. Je kleiner der aw wert umso höher die viskosität und geringerer diffustionskoeffizient.
Aw<0,8 -> die meisten Reaktionen werden unterbunden
Aw<0,3 auch Reaktionen der Lipase werden unterbunden

!Durch thermische Behandlung werden auch immer Enzyme inaktiviert :)

Question 13

Bei welchen Produkten kann eine maillardreaktion stattfinden?

Answer 13

• Aminosäuren mit endständigen aminogruppen
• und reduzierende Zucker
  Werden zu Melanoidinen umgewandelt
  ≠ karamellisieren = polymerisieren von Zucker

Question 14

Was für Stoffe entstehen auf dem weg der Maillardreaktion

Answer 14

Kurzkettige aldehyde —> sind sehr aromatintensiv.
Zudem Kreisverbindungen oft mit Stickstoff oder Sauerstoff eingebunden und doppelbinugen -> Aromen die nach kaffee, Brot, Karamell, Popcorn riechen.

Question 15

Wie kann man die maillard-Reaktion inhibieren?

Answer 15

Durch temperatur, PH wert, Wasseraktivität. Da die Reaktionswege aber nicht richtig bekannt ist der weg aktuell eher trial and error -> kinetische Führung der Reaktion eher unmöglich.
* Hohe Ativierungsenergie ist notwendig also kühlen um Ration zu verhindern.
* Reaktionsgeschwindigkeit ist bei aw = 0,7 am höchsten.
* NH2 Gruppe wichtig. Liegt bei leicht basisch bis leicht sauer nicht protoniert vor. Also entweder PH Wert senken oder erhöhen. -> da LM lieber senken
* Produkt mit wenig reduzierenden zuckern -> Glukose, Lactore ! Nicht stärke oder Saccharose

Question 16

Warum ist die Maillarreaktion bei 0,7 am höchsten?

Answer 16

Zwei überlagernde Effekte.
*Verdünnungseffekt —> viel freies Wasser —> langer diffusionsweg bis zu reaktionspartner —> verlangsamender Effekt bei hohem aw wert.
* höhere konzentration bei geringerem aw wert. Aber Beweglichkeit der Moleküle eingeschränkt und Diffusion gehemmt.
!! Aw von 0,7 ist damit die kritische Phase bei der Trocknung.

Question 17

Welche Reaktion ist neben der maillardreaktion bei der Lagerung und Verarbeitung von LM noch wichtig?

Answer 17

Fett(aut)Oxidation
- reaktionstart durch radikale die sich aus einer Doppelbindung durch deren Spaltung bilden.
-> Spaltung thermisch durch Licht oder wärme Oder enzymatisch durch Lipoxygenasen

Danach kann sich der Sauerstoff an die radikalstellen anlagern -> O-O = Hydroperoxid -> sind sehr reaktiv und reagieren schnell weiter -> abbaustoffe sehr aromaintensiv => ranzig

Schwermetall-Ionen senken die aktivierungsenergie der Oxidation. -> startende Wirkung für Oxidation

Question 18

Wo wird die Fettoxidation am einfachsten gestartet?

Answer 18

?? An H zwischen doppelbindungen. Doppelnbindungen sorgen dafür, dass das H „Locker sitzt“ und einfach zu „klauen“ ist von Radikal. -> doppelbindungen werden selber zu radikalen usw.

Question 19

Welchen Einfluss hat die Temperaturerhöhung auf die Viskosität? Daumenregel

Answer 19

Temperaturerhöhung um 10K erhöht, sinkt die Viskosität um 50% -> schnellerer diffusionskoeffizient.