Die chemische Zusammensetzung der löslichen Kolloide im Saft von schwarzen Johannisbeeren und deren Auswirkung auf die Verarbeitungstechnologie

Abstract

Am Beispiel von schwarzen Johannisbeeren wurde der Einfluss eines natürlich hohen Kolloidgehaltes in den Früchten auf die Beerenverarbeitung und Saftherstellung untersucht. Hierzu wurden die löslichen Kolloide aus verschiedenen Reife- und Verarbeitungsstufen der Frucht isoliert, quantifiziert und hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung charakterisiert. Natives Pektin aus schwarzen Johannisbeeren besteht, wie die Trennung mittels Anionenaustauscher-Chromatographie gezeigt hat, aus einer schwach geladenen Fraktion, die überwiegend Arabinose, Glucose und Galactose oder hochveresterte Pektine enthält und einer polaren Fraktion, in der die niedrigveresterten, galacturonsäurehaltigen Polysaccharide enthalten sind. Das scheinbare Molekulargewicht von nativem Pektin liegt im Bereich von 2.000 Dalton, bis weit über 1 Mio. Dalton. Die Johannisbeerkolloide enthalten bis zu 26 Gew% Galacturonsäure und Neutralzucker-Bausteine (ca. 15 Gew%), wobei vor allem Arabinose (< 3 Gew%), Galactose (< 3 Gew%) und Glucose (< 8 Gew%)nachgewiesen werden konnten. Rhamnose und Xylose wurde nur in Spuren < 1 Gew% gefunden. Mannose und Fucose konnte nicht nachgewiesen werden. Darüber hinaus sind in den Johannisbeerkolloiden ca. 8 Gew% Protein, ca. 6 Gew% Mineralstoffe und phenolische Substanzen, hauptsächlich Anthocyanidine(Delphinidin-3-Glucosid, Delphinidin-3-Rutinosid, Cyanidin-3-Rutinosid)enthalten. Es gibt Hinweise, dass die Kolloide aus den typischen Bestandteilen der pflanzlichen Zellwand, wie Typ II Arabinogalactan, hochverzweigte Rhamnogalacturonane, Xyloglucane und Arabane aufgebaut sind. Bei der praxisnahen Herstellung von Johannisbeersäften hat sich gezeigt, dass der Einsatz von Enzympräparaten weniger zu einer Veränderung von Dichte, Gesamtsäure und pH-Wert führt, als vielmehr die kolloidale Zusammensetzung verändert.Die Kolloidgehalte der Presssäfte lagen zwischen 7 und 14 g/L. Bei starker mechanischer Beanspruchung der Maische, z.B. durch Rührwerke und Pumpen, steigt der Gehalt auf über 29,5 g/L an. Trotz der hohen Kolloidgehalte war der Alkoholtest aller Säfte negativ. Durch die Enzymierung des Presssaftes wird der Kolloidgehalt zwar mehr als halbiert, jedoch sind Restkolloidgehalte in der Größenordnung von 15 g/L eher die Regel als die Ausnahme. Es konnte nachgewiesen werden, dass die, in den Enzympräparaten enthaltenen Enzymaktivitäten nicht befähigt sind, die hochmolekularen Kolloide vollständig abzubauen. Weder die statische Filtration noch die dynamische Crossflow-Filtration sind in der Lage, kolloidreiche Säfte mit einer akzeptablen Leistung und damit wirtschaftlich und qualitätserhaltend zu klären. Es konnte gezeigt werden, dass Johannisbeerkolloide mit einem Molekulargewicht von 5.000 - 20.000 Dalton bereits ab einem Kolloidgehalt von 200 mg/L deutlich filtrationshemmend wirken. Durch die Schönung des Saftes mit einer Kombination von Gelatine/ Kieselsol/ Bentonit konnte die Filtrationsleistung der statischen Membranfiltration in Einzelfällen verdoppelt werden. Während der Reife verdoppelt sich der Gesamtkolloidgehalt der Beeren von 1,1 auf 2,3 Gew%. Der wasserlösliche Anteil am Gesamtkolloidgehalt steigt im gleichen Zeitraum von 0,4 Gew% auf 1,2 Gew% an. Der wasserunlösliche Anteil am Gesamtkolloidgehalt unterliegt keiner eindeutigen Trendfunktion. Der relative Galacturonsäure-und Proteingehalt der Kolloide nimmt während der Vegetationsperiode ab, der Neutralzuckeranteil hingegen nimmt stark zu. Durch die Zunahme des Beerengewichts nimmt der absolute Galacturonsäuregehalt der Beeren im Verlauf der Reife ebenfalls zu und kann bei der Ernte bis zu 5 g/kg betragen. Bei den Anthocyanidinen wurden am Vegetationsbeginn erst die beiden Rutinoside nachgewiesen, dann die Glucoside. Die Anthocyanidingehalte in den Pürees stiegen während der Vegetationsperiode auf ca. 2,5 g/kg an, wobei die quantitative Rangfolge Delphinidin-3-Rutinosid > Cyanidin-3-Rutinosid > Delphinidin-3-Glucosid > Cyanidin-3-Glucosid immer erhalten blieb.