Herstellung stabiler und qualitativ verbesserter fettreduzierter Emulsionen

Forschungsprojekt „Strukturierung von fettreduzierten Lebensmittelemulsionen“

Der Verbrauchertrend in Richtung Lebensmittel mit verringertem Fettgehalt ist für die Industrie mit einigen Herausforderungen bei der Umsetzung verbunden. Im Rahmen eines FEI-geförderten Projektes konnte gezeigt werden, dass zur optimalen Einstellung und Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen Emulgatorsystem und Dispergierverfahren immer gemeinsam betrachtet werden müssen. Die Ergebnisse des Projektes sind von der Industrie direkt und in vielen Produktbereichen anwendbar. Auf diese Weise können Qualität, Haltbarkeit und Sicherheit der Lebensmittel optimiert werden.

Der Gesamtumsatz für Feinkosterzeugnisse in Deutschland betrug im Jahr 2007 ca. 1,18 Mrd. €, wobei ca. 50 % der Produkte auf Öl-in-Wasser-Emulsionen basieren. Als Beispiele solcher Produkte sind Mayonnaisen, Salatcremes, Saucen, Cremesuppen und Brotaufstriche zu nennen. Deren rheologischen und sensorischen Eigenschaften werden je nach dem bestehenden Fettgehalt von der dispersen Fettphase oder der kontinuierlichen Wasserphase geprägt.

Der Trend der Verbraucher geht eindeutig in Richtung von Lebensmitteln mit verringertem Fettgehalt. Bisher sind mit der Produktion fettreduzierter Emulsionen allerdings erhebliche Qualitätsschwankungen verbunden. Viele fettarme Produkte konnten sich am Markt nicht durchsetzen oder sind bereits in der Entwicklung gescheitert, da die gewünschte Qualität nicht erreicht wurde.

Probleme sind z.B., dass zu hohe Stabilisatorkonzentrationen zu unerwünschten festen, viskoelastischen Texturen führen. Durch inhomogene Fetttropfenverteilung und durch Phasenseparation gebildete Fetttropfencluster können zu unerwünschten sensorischen und rheologischen Eigenschaften führen.

Bei fettreduzierten Produkten muss durch die Verringerung des Fettanteils der wesentlich größere Wasseranteil so gestaltet werden, dass sowohl die sensorischen Merkmale als auch die Produktsicherheit und Haltbarkeit im Vergleich zu den fettreichen Standards erreicht werden.

Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens war die Strukturierung von fettreduzierten Emulsionen. Deren physikalische und sensorische Eigenschaften sollen durch eine dauerhafte homogene Verteilung der dispersen Fettphase in der kontinuierlichen Wasserphase verbessert werden. Dieses wird erreicht, indem die energetischen Wechselwirkungen zwischen den Phasen genutzt werden sowie durch die Erzielung einer möglichst großen spezifischen Oberfläche der Fettphase bei enger Partikelgrößenverteilung.

Anhand der Produktbeispiele Salatcremes und Brotaufstriche wurde im Laufe des Projekts gezeigt, dass zur Gewinnung eines optimalen Endproduktes Emulgatorsystem und Dispergierverfahren immer in einem engen Zusammenhang betrachtet werden müssen. Trotz der prinzipiellen Zusammenhänge wurde dargelegt, dass für jede Anwendung eine spezielle Feinabstimmung erforderlich ist. Auch wenn sich z.B. die zweistufige Hochdruckhomogenisierung im Allgemeinen als am Besten geeignet erwies, um eine große Oberfläche der dispersen Phase mit einer engen Verteilung zu erreichen, so ist die Stabilisatorwahl z.B. auf den jeweiligen ph-Bereich der Emulsion abzustimmen. Detaillierte Ergebnisse sind im Kurzbericht im Anhang enthalten.

Das Foto zeigt CLSM-Bildausschnitte von Emulsionen. Die linke Bildhälfte bildet die ungleichmäßige räumliche Verteilung der Fetttropfen (rot) beim Handelsmuster ab. Der rechtsseitige Ausschnitt zeigt das Versuchsmuster, bei dem das Fett deutlich gleichmäßiger verteilt ist. Dadurch erhöht sich die Stabilität und die Textur wird verbessert.

Die Ergebnisse des Projektes können sowohl der Entwicklung neuer Produkte dienen, als auch einen wesentlichen Beitrag zur Qualitätssicherung leisten. Sie können von der Lebensmittelindustrie in zahlreichen Produktbereichen angewendet werden. Da ausschließlich industriell verfügbare Substanzen und Verfahren zum Einsatz gekommen sind, können insbesondere auch die im Bereich der Feinkostproduktion überwiegenden KMUs die Ergebnisse unmittelbar umsetzen.

Das vorliegende Projekt wurde im „Programm zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (via AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert (AiF-Projekt-Nr.: 15218 N).

Neben dem DIL als Forschungsstelle war an dem Projekt überdies der Bundesverband der Hersteller von Lebensmitteln für eine besondere Ernährung e.V. - Diätverband, Bonn, als Industriegruppe beteiligt.

Ansprechpartnerin beim DIL:

Dr.-Ing. habil. Ute Bindrich
Telefon: +49 (0)54 31.183 – 130
Telefax: +49 (0)54 31.183 – 114
E-Mail: u.bindrich@dil-ev.de

Weitere Informationen im Kurzbericht des Projektes: 

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