Enzymatische Minimierung von Chlorogensäuren in Getränken

Abstract

Kaffee und Fruchtsäfte gelten als Hauptaufnahmequelle von Chlorogensäuren. Insbesondere Kaffee weist hohe Konzentrationen des Isomers 5-O-Chlorogensäure (5-CQA) auf. Während die Rolle der 5-CQA als Vorstufe von Aroma-, Geschmacks- und Farbstoffen weitestgehend aufgeklärt ist, werden die Auswirkungen auf die Gesundheit kontrovers diskutiert. Unter anderem steht die 5-CQA im Verdacht, Sodbrennen und Magenbeschwerden nach Kaffeekonsum mitzuverusachen. Ziel dieser Arbeit war es folglich, die 5-CQA ohne Veränderung der sensorischen Eigenschaften zu minimieren. Durch enzymatische Behandlung mit einer p-Cumarsäureesterase aus Rhizoctonia solani wurde der Gehalt in geröstetem Kaffeepulver um 98 % reduziert. Die Aromaextraktverdünnungsanalyse ergab, dass sich lediglich vier Aromastoffe in ihrem flavour dilution factor (FDFaktor) zwischen behandeltem und unbehandeltem Kaffee unterschieden. Zudem wurden weder ein Fehlgeruch noch ein Fehlgeschmack wahrgenommen. Sensorische Tests bestätigten keinen signifikanten Unterschied. In einem weiteren Versuch wurde der enzymatische Behandlungsprozess auf das aufgebrühte Kaffeegetränk erfolgreich übertragen und optimiert. Verringerung der Inkubationszeit und –temperatur führten zu einem nahezu kompletten Abbau der 5-CQA nach 60 min und zu einer Abnahme um 89 % nach 30 min bei Raumtemperatur. Es wurden ebenfalls keine signifikanten sensorischen Unterschiede ermittelt. Um den Prozess weiter zu optimieren, wurde die RspCAE auf mesoporösem Silika und aktivierten Agaroseperlen immobilisiert. Letztgenannte Technik wies eine anfängliche Umsatzrate der 5-CQA von 98 % auf, die nach 30 h noch über 80 % betrug. Um die Anwendungsvielfalt der RspCAE zu erschließen, wurde ein weiteres Getränk enzymatisch behandelt. In Apfelsaft, welcher einen deutlich niedrigeren pH-Wert (pH 3) als Kaffee (pH 6) besitzt, wurde die 5-CQA Konzentration erfolgreich um 61 % verringert (Raumtemperatur, 30 min). Dieses Ergebnis zeigt, dass die RspCAE auch in stark sauren Lebensmitteln 5-CQA hydrolysiert. Die Behandlung führte zu keinen Veränderungen der sensorischen Eigenschaften (p < 0,05), was eine hohe Substratspezifität verdeutlicht. Die durch die vorliegende Arbeit aufgezeigte hohe Substratspezifität und Stabilität der RspCAE bilden einen vielversprechenden Ansatz für weitere Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, um die Qualität einzelner Lebensmittel zu verbessern.