Um Fruchtsaft herzustellen, braucht man vor allem eines: Obst. Welche Obstsorte verwendet wird, ist natürlich Geschmackssache. Enzyme spielen eine wichtige Rolle bei der Reifung von Obst und damit auch bei der Entwicklung des Geschmacks. Beispielsweise bilden die fruchteigenen Enzyme Aromen. Seit mehreren Jahrzehnten gehören jedoch auch andere Enzyme zum festen Repertoire eines Obstverarbeitungsbetriebs für technische Zwecke.
Nach der Ernte werden die Früchte gewaschen und faule Früchte aussortiert, damit nur essbare Früchte im Saft verwendet werden. Dies hat einen großen Einfluss auf die Qualität und Haltbarkeit des Saftes. Der Befall von Mikroorganismen kann zu einer unerwünschten Anreicherung von Enzymen in der Frucht führen. So können sich beispielsweise zu viele fruchteigene Pektinasen ansammeln und das aus der Frucht freigesetzte Pektin abbauen. Dies ist ein Problem bei der Herstellung von naturtrüben Säften, da die Trübung durch ein Pektinnetzwerk stabilisiert wird.
Warum wird ein Apfel braun?
Auch die typische Bräunung von Äpfeln ist eine enzymatische Reaktion. Schneidet man zu Hause einen Apfel an, so sieht man, dass die Schnittfläche nach kurzer Zeit braun wird. Das Grundprinzip dieser Reaktion ist die enzymatisch katalysierte Übertragung von Luftsauerstoff auf die Polyphenolverbindungen der Frucht. Dabei entstehen hochreaktive Zwischenverbindungen, die in einer Folgereaktion Polyphenole zu 0-Chinonen oxidieren.
Diese Reaktion ist für die Herstellung von klarem Apfelsaft wünschenswert, da der Saft durch die Oxidation einen ausgeprägteren Apfelgeschmack erhält. Säfte, die in Abwesenheit von Sauerstoff hergestellt werden, sind geschmacklos.
Bei trübem Apfelsaft darf die Oxidation jedoch nicht zu weit fortschreiten, da dies zu unerwünschten Ausfällungen von O-Chinonen mit anderen Komponenten führen kann. Um dies zu verhindern, wird der Saft nach kurzer Zeit pasteurisiert (erhitzt), um die enzymatische Aktivität zu stoppen (Enzyme werden mit zunehmender Hitze deaktiviert). Durch die Zugabe von Vitamin C kann der Saft vor weiterer Oxidation geschützt werden.
Warum werden technische Enzympräparate eingesetzt?
Die enzymatische Aktivität der fruchteigenen Enzyme reicht jedoch nicht aus, um die störenden Substanzen wie Pektin, Stärke und andere makromolekulare Inhaltsstoffe in der zur Verfügung stehenden Zeit in ihre Bestandteile zu zerlegen.
Um aus diesen Früchten Saft zu gewinnen, werden sie nach der Ernte zerkleinert und gepresst. Um die Saftausbeute oder die Verarbeitbarkeit der Früchte zu verbessern, werden verschiedene Enzyme zugesetzt.
Im Folgenden erklären wir anhand einiger Beispiele, welche Enzyme bei der Herstellung von Fruchtsäften eingesetzt werden und warum dies notwendig ist:
Pektinasen
Abbau von freiem Pektin, was zur Gelierung des Obstbreis führt. Dadurch erhöht sich die Saftausbeute beim Pressen des Breis und die Fließfähigkeit des Breis wird verbessert. In manchen Fällen können Pektinasen auch zur Klärung von naturtrüben Säften eingesetzt werden. Insbesondere bei der Saftherstellung aus Beeren verbessern die Enzyme die Extraktion von Farb- und Geschmacksstoffen. Pektinasen werden in der Lebensmittelindustrie bei vielen anderen Prozessen im Zusammenhang mit Obst eingesetzt.
Pektinesterase
Für den enzymatischen Abbau von mit Methanol verestertem Pektin ist es notwendig, dass die Veresterung zunächst durch Pektinesterase abgebaut wird; dabei wird Methanol freigesetzt. Die so entstehenden Methanolmengen sind völlig unbedenklich und liegen unter den Mengen, die beim Verzehr der Früchte im menschlichen Magen entstehen würden.
Polygalacturonase
Pektin wird auch als Polygalakturonsäure bezeichnet und besteht zu einem großen Teil aus miteinander verbundenen Galakturonsäuremolekülen. Polygalakturonase wird verwendet, um diese voneinander zu trennen.
Rhamnoglacatunorase
Rhamnogalacturonan ist ein langkettiges Polysaccharid und ein Bestandteil von Pektin. Es ist ein Hauptbestandteil von Zellwänden und wird durch das Enzym abgebaut, um die Filterleistung zu erhöhen. Einige Filtersysteme reagieren empfindlich auf Kolloide, die sich durch Rhamnogalacturonan bilden können.
Arabinase
Pflanzenzellwände enthalten Arabinose und können in hohen Konzentrationen zu unerwünschter Trübung führen. Diese hohen Konzentrationen treten insbesondere bei der Herstellung von Saftkonzentraten auf, bei denen dieses Enzym verwendet wird.
Alpha-Amylase
Abbau von Stärke, um eine Trübung durch Stärke zu verhindern, indem die durch Erhitzen gelierte Stärke abgebaut wird.
Protease
Proteinabbau zur Vermeidung unerwünschter Trübungen durch Proteine. Außerdem werden Proteasen zur Reinigung von Filtersystemen eingesetzt, die durch Prozessrückstände verstopft sind.
β-glucanase
Eine Anreicherung von β-Glucan erhöht die Viskosität des Produkts aufgrund der Bildung von Hydrokolloiden und erschwert somit die Filtration oder Klärung. Um die Bildung dieser Hydrokolloide zu vermeiden, werden sie mit β-Glucanase abgebaut.
Hemizellulase
Dieses Enzym ist wichtig für den Abbau von Pektinstoffen, die mit dem Pektin in der Pflanzenzelle verbunden sind. Diese Hemizellulose ist Teil der Struktur der Pflanzenzelle.
Xylanase
Wird verwendet, um eine bessere Zellauflösung zu erreichen, indem die Bestandteile der Zellwände aufgebrochen werden.
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