Um einen Fruchtsaft herzustellen braucht man vor allem eines, nämlich Früchte. Welche Früchte ist natürlich etwas Geschmackssache, aber die meisten mögen wohl einen Apfel- oder Orangensaft. In Früchten spielen Enzyme eine wichtige Rolle bei der Reifung und damit auch der Entwicklung des Geschmacks. So werden von den fruchteigenen Enzymen zum Beispiel Aromen gebildet. Seit einigen Jahrzehnten gehören aber auch andere Enzyme zu technischen Zwecken fest in das Repertoire einer Mosterei.
Die Früchte werden nach der Ernte gewaschen und faule Früchte aussortiert damit nur genießbare Früchte in den Saft kommen. Dies hat einen großen Einfluss auf die Qualität sowie die Haltbarkeit des Saftes. Durch den Befall von Mikroorganismen kann es zu ungewünschter Anreicherung von Enzymen im Obst kommen. Dabei werden beispielsweise zu viel Fruchteigene Pektinasen angereichert und das aus den Früchten freigesetzte Pektin abgebaut wird. Dies ist ein Problem bei der Herstellung von naturtrüben Säften da die Trübung durch ein Pektin-Netzwerk stabilisiert wird.
Warum wird ein Apfel braun ?
Auch die die typische Braunfärbung zum Beispiel von Äpfeln ist eine enzymatische Reaktion. Wenn du zu Hause einen Apfel durchschneidest kannst du nach kurzer Zeit beobachten das sich die Schnittfläche braun färbt. Das Grundprinzip dieser Reaktion ist die enzymatisch katalysierte Übertragung von Luftsauerstoff auf die polyphenolischen Verbindungen der Früchte. Dabei entstehen reaktionsfreudige Zwischenverbindungen, die in einer Folgereaktion Polyphenole zu 0-Chinonen oxidieren.
Für die Herstellung von klarem Apfelsaft ist diese Reaktion erwünscht da der Saft durch die Oxidation ein ausgeprägteres Apfelaroma ausbildet. Säfte die unter Ausschluss von Sauerstoff hergestellt werden fehlt es an Geschmack.
In einem trüben Apfelsaft hingegen darf die Oxidation nicht zu weit fortgeschritten sein da zum Beispiel ungewünschtes ausfallen von O-Chinonen mit anderen Bestandteilen auftreten kann. Um dies zu vermeiden wird der Saft nach kurzer Zeit pasteurisiert (erhitzt) um die enzymatische Aktivität zu unterbinden (Enzyme deaktivieren bei zunehmender Hitze). Die Zugabe von Vitamin C kann den Saft vor weiterer Oxidation schützen.
Warum werden technische Enzympräparate eingesetzt?
Allerdings reicht die enzymatische Aktivität der fruchteigenen Enzyme nicht aus, um die störenden Stoffe wie Pektin, Stärke und weitere makromolekularen Inhaltstoffe in der zur Verfügung stehenden Zeit in ihre Bestandteile zu zerlegen.
Um Saft aus diesen Früchten zu gewinnen werden diese nach der Ernte zerkleinert und gepresst. Um die Ausbeute an Saft oder die Verarbeitbarkeit der Früchte zu verbessern werden verschieden Enzyme zugesetzt.
Welche Enzyme bei der Produktion von Fruchtsäften zum Einsatz kommen und wieso dies notwendig ist werden wir im folgenden an einigen Beispielen erklären:
Pektinasen
Abbau des freien Pektins welches zur Gellierung der Fruchtmaische führt. Dies erhöht die Saftausbeute beim Auspressen der Maische und verbessert die Fließfähigkeit der Maische. In einigen Fällen können Pektinasen auch eingesetzt werden um naturtrübe Säfte zu klären. Insbesondere bei der Entsaftung von Beeren verbessern die Enzyme die Extraktion von Farb- und Aromastoffen. Pektinasen finden in vielen weiteren Prozessen Anwendung in der Lebensmittelindustrie im Zusammenhang mit Früchten.
Pektinesterase
Für den enzymatischen Abbau von mit Methanol verestertem Pektin, ist es erforderlich, dass zunächst durch Pektinesterase die Veresterung aufgespalten wird; dabei wird Methanol freigesetzt. Die Mengen an Methanol die hierbei entstehen sind völlig unbedenklich unterschreiten die Mengen die beim Verzehr der Früchte im Magen des Menschen entstehen würden.
Polygalacturonase
Pektin wird auch als Polygalacturonsäure bezeichnet und hat einen großen Anteil von verketteten Galacturonsäuremolekülen. Um diese voneinander zu trennen wird die Polygalacturonase eingesetzt.
Rhamnoglacatunorase
Rhamnogalacturonan ist ein langkettiges Polysaccharid und Bestandteil von Pektin. Es ist primärer Bestandteil der Zellwände und wird durch das Enzym zersetzt um die Filterleistung zu erhöhen. Einige Filteranlagen reagieren nämlich empflindlich auf die Kolloide die sich durch Rhamnogalacturonan bilden können.
Arabinase
Pflanzliche Zellwände enthalten Arabinose und können in hoher Konzentration zu einer ungewollten Trübung führen. Diese hohen Konzentrationen treten vor allem bei der Herstellung von Saftkonzentraten auf wo dieses Enzym zum Einsatz kommt.
Alpha-Amylase
Stärkeabbau zur Vermeidung von Stärketrübung durch den Abbau der durch Erhitzung verkleisterten Stärke.
Protease
Eiweißabbau um eine ungewollte Eiweißtrübung zu vermeiden. Außerdem werden Proteasen eingesetzt um Filteranlagen zu reinigen die mit Ablagerungen aus dem Prozess verstopft sind.
β-glucanase
Eine Anreicherung von β-Glucan erhöht die Viskosität des Produktes durch die Bildung von Hydrokolloiden und erschwert dadurch die Filtration oder auch die Klärung. Um die Bildung dieser Hydrokolloide zu vermeiden wird die β-glucanase eingesetzt und dadurch abgebaut.
Hemizellulase
Dieses Enzym ist wichtig für den Abbau von Pektinstoffen die mit dem Pektin in der pflanzlichen Zelle verbunden sind. Diese Hemicellulose formt einen Teil der pflanzlichen Zellstruktur.
Xylanase
Wird eingesetzt um einen besseren Zellaufschluss durch Abbau der Bestandteile von Zellwänden zu erreichen.
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