DLG e.V. - Neuer Zucker und Fettersatz gefunden?

Neuer Zucker und Fettersatz gefunden?

Die Suche nach alternativen Zutaten schreitet voran

aus: DLG-Lebensmittel 3/2019, S. 12ff.

Eine gesunde Ernährung mit weniger Fett und weniger Zucker – d wünschen sich inzwischen viele Verbraucher. Auch Wissenschaft und Politik haben die Notwendigkeit erkannt und stellen die Weichen dafür: Im Visier aktueller Forschungsprojekte stehen zwei neuartige Zucker, die so gut wie keine Kalorien haben, und pflanzliche Proteine, die den Ersatz von Fett ermöglichen.

 

Lebensmittelproduzenten suchen nach Wegen, wie sie den Gehalt von Zucker in ihren Rezepturen senken können. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft unterstützt das Vorhaben im Rahmen der nationalen Reduktionsstrategie für Salz, Fett und Zucker. „Durch Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation und das zunehmende Gesundheitsbewusstsein der Bevölkerung wird die Nachfrage nach kalorienarmen und gesunden Alternativen zur Saccharose in Zukunft stetig ansteigen. Nach allem was wir heute über die neurobiologischen-psychologischen Vorgänge im Einkaufs- und Ernährungsverhalten wissen, reicht es leider nicht aus, aufzuklären oder Verzichtanreize zu geben“, sagt Professor Jan Schneider, Leiter des Fachgebietes Getränketechnologie am Institut für Lebensmitteltechnologie (ILT.NRW) an der Hochschule Ostwestfalen-Lippe (OWL). „Zucker führt zu Übergewicht, Diabetes und Karies – das ist den Verbraucherinnen und Verbrauchern bewusst. Doch die Verführung des Süßen ist groß und es mangelt an geschmacklich gleichwertigen Alternativen zum Haushaltszucker“, so Schneider weiter. Die heutzutage eingesetzten Alternativen – also vor allem Zuckeraustausch- und Süßstoffe – haben aus seiner Sicht Nachteile in der Sensorik und stoßen deshalb bislang nur auf eine mäßige Akzeptanz bei den Verbrauchern. Denn Zucker ist in Lebensmitteln zwar vor allem wichtig für die Süßung, aber „er beeinflusst auch maßgeblich die Körper- und Farbgebung, das Mundgefühl und die Konservierung der Produkte.“

Zusammen mit anderen Forschern wurde Schneider im Projekt Healthy Sugars nun fündig: Mit Allulose und Cellobiose haben sie zwei funktionelle Kohlenhydrate im Visier, die sich wie echter Zucker verhalten, aber mit deutlich weniger Kalorien. Welche Vorzüge sich daraus für die Reformulierung von Lebensmittel ableiten lassen, untersuchen die Wissenschaftler gemeinsam mit der Industrie. Das ILT.NRW ist hieran mit den Fachgebieten Getränketechnologie und Backwarentechnologie beteiligt.

Mit Allulose zur verkapselten Kalorie

Hergestellt werden die neuen Zuckersorten von Savanna Ingredients. Das Start-up aus Elsdorf bei Köln, das aus dem Innovation Center des Zuckerherstellers Pfeifer & Langen hervorgegangen ist, zählt zu den industriellen Projektpartnern der Wissenschaftler. „In der Natur kommt natürlicher Zucker ohne Kalorien vor – allerdings bisher nur in sehr kleinen Mengen. Diesen Weg der Natur haben wir uns zugänglich gemacht und ein Verfahren entwickelt, echten Zucker ohne Kalorien in großem Maßstab aus Rübenzucker herzustellen“, erklärt Geschäftsführer Dr. Timo Koch. Das ist ein komplexer lebensmitteltechnologischer Prozess, zu dem Savanna Ingredients entsprechende Patente angemeldet hat. „In dem Verfahren veredeln wir den natürlichen Rübenzucker, indem wir seine Molekülstruktur weiterentwickeln und die Kalorie gewissermaßen verkapseln“, so Koch. Dies hat zur Folge, dass der Körper beim Stoffwechsel die Allulose mit ihrem Restkaloriengehalt von 0,2 Kilokalorien nicht mehr als Energielieferant erkennt. „Sie dockt im Körper nicht mehr an, sondern die Kalorien werden gewissermaßen ausgeschieden“. Analog zu alkoholfreien Bieren, die einen minimalen Restalkoholwert behalten, geht Koch daher davon aus, dass die europäische Zulassungsbehörde den neuen Zucker als „kalorienfrei“ anerkennt.

Zwei neue Zucker

Allulose ist ein rein pflanzlicher Rohstoff, der in der Natur beispielsweise in getrockneten Feigen, Kiwis und Rosinen vorkommt. In anderen Märkten, wie Japan, Südkorea und den USA ist sie bereits zugelassen und wird als Zucker in Verkehr gebracht. Ihre Süßkraft liegt bei 70 Prozent derer von Haushaltszucker. Cellobiose erreicht 20 Prozent der Süßkraft im Vergleich zum herkömmlichen Zucker. Sie ist der Grundbaustein der Cellulose und ebenfalls ein natürlicher Zucker. Den Einsatz beider Zucker in Getränken und Backwaren zu erforschen, ist eine der Aufgaben des Projekts Healthy Sugars. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft fördert dieses Forschungsvorhaben im Rahmen der „Nationalen Reduktionsstrategie für Salz, Fett und Zucker“. Das Projekt mit dem ausführlichen Titel „Neuartige kalorienarme Zucker in Lebensmitteln“ läuft bis Februar 2021.

50 Prozent weniger Kalorien dank Cellobiose

Ebenso wie Allulose befindet sich Cellobiose noch im Zulassungsprozess als Novel Food. Es handelt sich dabei um „eine Art laktosefreie Laktose“, sagt Koch, der den Zucker aus regional angebauten Rüben gewinnt. Der rein pflanzliche Rohstoff kommt in der Natur beispielsweise auch in Kiefernnadeln, Honig und Mais vor. Aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie ihrer Ähnlichkeit zur Laktose kann der Zucker vielseitig im Lebensmittelbereich sowie in Getränken eingesetzt werden. Der Multifunktionszucker hat im Vergleich zur Saccharose 50 Prozent weniger Kalorien.

Untersuchung der Akzeptanz

Im Projekt Healthy Sugars untersuchen die Lemgoer und Detmolder Forscher vom ILT.NRW der Hochschule OWL, welche Nutzungsmöglichkeiten die neuen funktionellen Kohlenhydrate und damit zur Saccharose- und Kalorienreduzierung in Getränken und Backwaren bieten. Ein Fokus liegt dabei auf den sensorischen und qualitativen Eigenschaften der Endprodukte sowie auf den gesundheitlichen Auswirkungen und der Verträglichkeit der eingesetzten Stoffe. „Durch das unterschiedliche Eigenschaftsprofil beider Zucker ergeben sich komplementäre oder miteinander kombinierbare Einsatzfelder in Lebensmitteln. Gemeinsam ist beiden Zuckern jedoch der im Vergleich zur Saccharose deutlich geringere Brennwert und glykämische Index“, sagt Professorin Ute Hermenau, Leiterin des Fachgebiets Backwarentechnologie.

Entstehen sollen Reformulierungen der Zusammensetzungen der Produkte, die einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Markteinführung markieren. Das Team der Getränketechnologie betrachtet gleichermaßen Getränke mit und ohne Alkohol. Beim Team der Backwarentechnologie reicht die Bandbreite von Feinen Backwaren über Kleingebäcke bis zu Broten. Die weiteren Projektpartner befassen sich mit Süßwaren, Konfitüren und Fruchtzubereitungen sowie Instantprodukten und Nahrungsergänzungsmitteln. Dabei decken die Projektbeteiligten die gesamte Wertschöpfungskette von der Herstellung der Zucker über die Produktion von Zwischenprodukten bis zum fertigen Lebensmittel ab.

Die zweite Stufe der Reformulierung

Doch nicht nur an den Zuckergehalten von verarbeiteten Lebensmitteln wird gerade unter Hochdruck gearbeitet. Eine weitere Herausforderung stellen sie wegen ihrer Fettgehalte dar. Sie werden häufig auch mit Palmfett hergestellt und enthalten deshalb einen hohen Anteil an gesättigten Fettsäuren. Ernährungsphysiologisch zählen diese zu den ungesunden Fetten. Sie können Blutfette und LDL-Cholesterin erhöhen und sich negativ auf die Herz-Kreislaufgesundheit auswirken. Dadurch steigt das Risiko koronarer Herzerkrankungen. Die ernährungsphysiologischen Eigenschaften solcher Lebensmittel durch neue technologische Ansätze zu verbessern, ist daher das Ziel zweier Forschungsprojekte am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV. Palmfett soll dabei durch gesündere und nachhaltigere Öle, wie beispielsweise Rapsöl, ersetzt werden. Ebenso sollen pflanzliche Proteine als Fettersatz dienen. Damit werden ernährungsphysiologisch verbesserte Cremefüllungen für Backwaren, Brotaufstriche und herzhafte Produkte wie etwa Soßen entwickelt.

Palmfett durch ungesättigte Fettsäuren ersetzen

„Das Weglassen oder Hinzufügen von Lebensmittelbestandteilen hat immer Auswirkungen auf den Geschmack, die Haltbarkeit und die für die Wahrnehmung eines Produktes alles entscheidende Textur“, erläutert Christian Zacherl, Projektleiter und Geschäftsfeldmanager Lebensmittel am Fraunhofer-Institut. Ein besonderer Schwerpunkt der Entwicklungen liegt für ihn auf der Texturgebung im Lebensmittel. „Bei Rezepturänderungen oder neuen Produktentwicklungen kombinieren wir traditionelle Herstellungsverfahren mit innovativen Technologien und maßgeschneiderten funktionellen Food Ingredients, dabei spielen insbesondere pflanzliche Proteine eine entscheidende Rolle“, so Zacherl weiter.

Um das Palmfett komplett zu ersetzen, nutzen der Technologe und sein Team hochwertige, mehrfach ungesättigte Öle. In Frage kommen dafür Raps oder Sonnenblume. „Bevor sie als Fettaustauschstoff einsetzbar sind, muss allerdings ihre Funktionalität wie etwa das Schmelzverhalten oder die Viskosität, die das Mundgefühl maßgeblich beeinflussen, angepasst werden“, sagt Zacherl, und setzt dabei auf die gezielte Kristallisation der Öle. Die Textur des Öls soll so verändert werden, dass es beispielsweise als Aufstrich geeignet ist. Auf diese Weise kann der Anteil an gesättigtem und weniger gesundem Fett deutlich reduziert werden. Der Gesamtfettgehalt ändert sich in diesen Produkten nicht. Sie weisen aber eine günstigere Zusammensetzung der Fettsäure auf. Mit dem Ersatz von Palmfett wird gleichzeitig die Nachhaltigkeit der Produkte verbessert, da Palmölplantagen aus ökologischer Sicht vielfach kritisch gesehen werden.

Lupine als Proteinrohstoff und Fettersatz

Ausgangsprodukt der Forschung am Fraunhofer IVV ist die Schmalblättrige Süßlupine. Sie wurde für den Nahrungsmittelsektor gezüchtet, ist proteinreich und besitzt wenig störende Bitterstoffe. In Deutschland kann sie großflächig auf sandigen Böden angebaut werden und bringt in unserer Klimazone sehr gute Erträge. Lupinenmehl besitzt von Natur aus einen leicht adstringierend, bitteren, nussigen Geschmack. Um Lupinenprotein vielseitig in Lebensmittel einsetzbar zu machen, ist ein möglichst neutrales sensorisches Profil erforderlich. Mit speziellen Verarbeitungstechniken ist es den Forschern gelungen, diese Herausforderung zu meistern: Je nachdem, in welchem Produkt das Protein eingesetzt wird, können die technofunktionellen Eigenschaften entsprechend angepasst werden, so dass es als Fettersatz, Emulgator, Schaumbildner oder Gelbildner dienen kann. Durch den Einsatz von Lupinenprotein können gezielt die Produkteigenschaften für cremige, streichfähige oder schnittfeste Lebensmittel optimiert werden. Lupinenprotein eignet sich zudem für die Herstellung von Fleischalternativen, veganen Wurstprodukten oder als Fettersatz in Mayonnaisen, Dressings, Cremespeisen oder Pralinenfüllungen.

Mehr Informationen unter: www.ivv.fraunhofer.de

Pflanzliches Protein aus der Lupine eignet sich beispielsweise als Fettersatz in Soßen und Pralinen­füllungen.

30 Prozent weniger Fett mit pflanzlichen Proteinen

Der Ersatz von Fett durch pflanzliche Proteine ist daher Gegenstand eines zweiten Projektes am Fraunhofer IVV. Das Ziel der Forscher ist eine Reduktion an gesättigten Fettsäuren bei Soßen und Cremefüllungen für Backwaren um 30 Prozent. Als Fettaustauschstoffe kommen Micellenproteine aus Lupine oder anderen Hülsenfrüchte zum Einsatz. „Die kugelartigen Proteine haben fettähnliche Struktureigenschaften und ermöglichen eine Erhöhung des Proteingehalts unter Reduktion der Gesamtenergiedichte“, so Zacherl. Das Vorhaben soll gemeinsam mit einer neuen Ultrahochdrucktechnologie, die beim spanischen Projektpartner AZTI getestet wird, erreicht werden. „Dieser neue Prozess ist während der Herstellung oder am finalen Produkt zur Texturverbesserung einsetzbar“, erklärt Zacherl. Das Fraunhofer IVV hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Funktionalität der Zutaten aus Pflanzenproteinen zu verbessern und an den Prozess anzupassen. „Eine Fettreduktion bringt oftmals eine begrenzte Haltbarkeit der Produkte mit sich. Durch die Herstellung mit dem neuen Hochdruckverfahren wird gleichzeitig eine mikrobiologische Stabilität erzeugt. Das Verfahren ermöglicht deshalb auch die Reduktion oder den Verzicht auf konservierende Zusatzstoffe“, so Zacherl.

Beide Projekte laufen im Rahmen von EIT Food, einem Bündnis für die Zukunft der Lebensmittel. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist Partner dieser Wissens- und Innovationsgemeinschaft des Europäischen Innovations- und Technologieinstituts (EIT). In diesem Zusammenschluss von 50 Unternehmen, Universitäten und wissenschaftlichen Partnern trägt die Fraunhofer-Gesellschaft dazu bei, ein gesundes und nachhaltiges Lebensmittelsystem in Europa und darüber hinaus aufzubauen. Mit einem „Wissensdreieck“ aus Forschung, Bildung und Unternehmerschaft soll ein Wandel in der gesamten Lebensmittel-Wertschöpfungskette unter Einbezug der Verbraucher vorangebracht werden.

„Süße“ Kulturen als Zuckerzusatz

Weg vom Zucker, hin zur Kultur: Chr. Hansen hat ein neues Konzept entwickelt, süße Milchprodukte mit weniger zugesetztem Zucker herzustellen.

Nicht nur bei süßen Getränken, Backwaren und deftigen Fertiggerichten stehen neue Strategien zur Zuckerreduktion im Brennpunkt der Entwicklungsabteilungen, sondern auch bei Milchprodukten. „Gesundheitsorganisationen, Regierungen und Einzelhändler geben Ziele zur Zuckerreduzierung in Lebensmitteln vor, während sich die Verbraucher auf der Suche nach gesunden, natürlichen und schmackhaften Produkten immer häufiger auf den Zuckergehalt konzentrieren. Das erhöht den Druck auf die Hersteller, den Zuckerzusatz in ihren Produkten zu reduzieren“, erklärt Dr. Claudia Müller. Chr. Hansen bringe deshalb mit Sweety Y-1 nun eine Innovation für die Milchwirtschaft auf den Markt. Der Clou dabei: „Die neue patentierte Kultur hat nur eine geringe Nachsäuerung. Daher ist weniger Zuckerzusatz erforderlich. Mit ihr lassen sich Produkte herstellen, die während der gesamten Haltbarkeitsdauer ihre Süße behalten“, so die Marketingmanagerin, die bei Chr. Hansen für Milchprodukte und den Bereich Kulturen & Enzyme zuständig ist.

Sweety Y-1 enthält die Stämme Streptococcus thermophilus und Lactobacillus bulgaricus. Dabei handelt es sich um speziell selektierte Stämme, die den in der Milch enthaltenen Zucker umsetzen, wobei sie mehr Laktose verbrauchen und die zurückbleibende Glukose eine intensivere Süße bewirkt. Die Folge: Mit weniger zugesetztem Zucker wird ein trotzdem wie gewohnt süß schmeckendes und damit gesünderes Milchprodukt produziert.

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