Zusammenfassung
Die ANTHONIA-Studie (Anthocyanins - Nutritional Investigation in Alliance) ist ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziertes Verbundprojekt in Zusammenarbeit mit der Universität Giessen, dem Max-Rubner-Institut in Karlsruhe und dem Forschungsinstitut für Kinderernährung in Dortmund.
Ziel ist es, innovative Getränke zu entwickeln, die besonders reich an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen sind, sowie deren positive Wirkungen in Zellkulturen, an Tieren und Menschen nachzuweisen. Im Focus der Studie stehen Anthocyane aus Beerenobst. Zielgruppe des Projektes sind Kinder und Jugendliche, die im Rahmen eines Panels aktiv an der Produktentwicklung mitwirken.
In der genannten Studie wurden im Januar 2010 und 2011 auf Grundlage von Traubensaft der Sorten Accent und Dakapo verschiedene Zweifruchtsäfte, Smoothies und Frucht-Gemüse-Säfte produziert. Die beiden Rebsorten zeichnen sich durch besonders hohe Anthocyan- und Phenolgehalte aus.
Einleitung
Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt in ihrer Kampagne „5-am-Tag“ fünf Portionen Obst und Gemüse pro Tag zu verzehren. Diese Empfehlung wird weder von Erwachsenen, noch von Kindern und Jugendlichen erreicht. Laut EsKiMo-Studie des Robert Koch-Instituts erreichen lediglich 15 % der Jungen und 19 % der Mädchen im Alter von 6-11 Jahren die empfohlenen altersgemäßen Obstmengen. Bei Jugendlichen im Alter von 12-17 Jahren sind es 16 % der Jungen und 25 % der Mädchen (Mensink et al., 2007). Um die Zufuhrmengen bei Kindern und Jugendlichen zu steigern, wäre es denkbar, eine Portion Obst durch Saft mit 100 % Fruchtanteil zu ersetzen.
Die Ergebnisse zahlreicher Studien weisen darauf hin, dass die positiven ernährungsphysiologischen Wirkungen von Obst und Gemüse u. A. auf sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe zurückzuführen sind. Dabei fungieren vor allem Polyphenole als starke Antioxidantien. Die zu dieser Gruppe gehörenden Anthocyane (Abb. 1), die roten Farbstoffe vieler Beerenfrüchte, und deren Wirkung auf den Menschen sind dabei noch vergleichsweise wenig untersucht (Scalbert et al., 2005).
Tatsächlich sind die Anthocyan-Gehalte in kommerziell erhältlichen roten Säften sehr niedrig. Abbildung 2 zeigt Gehalte an Anthocyanen in solchen Säften und Nektaren. Ziel war es nun, Säfte zu entwickeln, deren Anthocyan-Gehalt wesentlich höher liegt und die gleichzeitig von Kindern und Jugendlichen akzeptiert werden.
Material und Methoden
Als Grundlage für die Produkte dienten Traubensäfte der Sorten Dakapo und Accent (Abb. 3). Das Lesegut wurde zunächst entrappt und mit einer Walzenmühle (Amos, KTM TS 1500) gemahlen. Es folgte eine Maische-Enzymierung bei 25 °C mit Fructozym Color (Erbslöh, 15 ml/100 kg). Nach dem Pressen (Willmes, Schlauchpresse 100) wurde der Traubensaft mit Fructozym Color depektinisiert, separiert (Westfalia, Tellerseparator SA01) und im Durchflusspasteur (System Mabo) bei 82 °C in 50-L-Keg-Fässer steril eingelagert. Für die Projektpartner in Giessen und Karlsruhe wurde Anfang 2010 und 2011 ein Verschnitt aus Traube und Heidelbeere im Verhältnis 80 zu 20 produziert. Der Heidelbeersaft stammte von der Firma Döhler (Darmstadt) und wurde aus einem Konzentrat auf Saftstärke zurück verdünnt. Des Weiteren wurde analog dazu ein Smoothie aus Traube und Heidelbeere im gleichen Verhältnis hergestellt. Der Heidelbeersaft wurde dabei durch Püree ersetzt und das Produkt vor der Flaschenabfüllung homogenisiert (Homogenisator APV, 50 bar). Um die Wirkung und Bioverfügbarkeit der Anthocyane (humane Interventionsstudie bzw. Tierstudie) nachweisen zu können, wurde zusätzlich ein „Placebo“-Getränk hergestellt. Dies wird durch Adsorberharztechniken (Resindion/Mitsubishi, Mailand, Kronlab Pilot-Säule SP 70) möglich, die Anthocyane und farblose Phenole binden und erst nach Elution mit Alkohol wieder vom Harz lösen.
Die qualitative und quantitative Analytik der Anthocyane erfolgte über ein LC-MS System (ThermoFinnigan Surveyor; PDA, LCQ Advantage). Die Detektion der Anthocyane erfolgte bei 520 nm. Eine Zuordnung gelingt über deren charakteristische Massenspektren. Über eine externe Kalibrierung mit Standardsubstanzen wurden die Anthocyane quantifiziert. Des Weiteren wurden die Säfte auf ihr antioxidatives Potential getestet (TEAC) und die RSK-Werte bestimmt.
Ergebnisse
Abbildung 3 zeigt die Anthocyangehalte in mg/L in Traubensäften der Sorten Dakapo und Accent. Es wird deutlich, dass die Gehalte in den Säften stark vom Jahrgang und von den klimatischen Bedingungen im Anbaujahr abhängig sind. Die Traubensäfte aus 2009 und 2010 waren Grundlage für die produzierten Verschnitte im Januar 2010 und 2011. Abbildung 4 zeigt die Anthocyan- und Gesamtphenolgehalte in den beiden Traube-Heidelbeersäften. Ziel war es, die Konzentration der Anthocyane in den Säften für die Human- und Tierstudien möglichst hoch anzusetzen. Dies konnte mit den verwendeten Traubensorten erreicht werdenAnhand der Anthocyanprofile ließen sich die beiden Traube-Heidelbeersäfte deutlich von dem anthocyanfreien Placebo-Getränk unterscheiden.
Für sensorische Tests am Forschungsinstitut für Kinderernährung in Dortmund wurden weitere Verschnitte und Einfruchtsäfte hergestellt und abgefüllt:
• Apfel-Heidelbeersaft
• Apfel-Heidelbeersmoothie
• Apfel-Traube-Heidelbeersaft
• Traube-orangene Möhre
• Traube-schwarze Möhre
• Apfelsaft
• Traubensaft
Um die Akzeptanz dieser Säfte bei der Zielgruppe Kinder und Jugendliche zu testen, wurden aus umliegenden Gymnasien Schüler rekrutiert, die an regelmäßigen Befragungen teilnahmen. Die Fragebögen wurden mit der Software FIZZ (Biosystemes) erstellt und ausgewertet. Die Säfte wurden mit dreistelligen Zufallszahlen versehen und in randomisierter Reihenfolge ausgeschenkt.
Die Kinder und Jugendlichen sollten zunächst den Gesamteindruck der Probe auf einer 9-Punkte-Skala beurteilen (1=sehr schlecht, 9=sehr gut). Danach wurden verschiedene Attribute und deren Intensität (z. B. Süße, Säure) abgefragt. Dies geschah über eine 5-Punkte-Just-About-Right-Skala (JAR). Die Auswertung der Akzeptanztests erfolgte mittels ANOVA. Unterschiede zwischen den Ergebnissen, die mit gleichen Buchstaben gekennzeichnet sind, sind nicht signifikant (p > 0,05).
Abbildung 5 zeigt die Beurteilung der Säfte, die im Januar 2010 für die Projektpartner hergestellt wurden (n=25). Es stellte sich heraus, dass die beiden Smoothies schlechter beurteilt wurden, als die dazugehörigen Säfte. Der Apfel-Heidelbeersmoothie wurde signifikant schlechter bewertet, als alle anderen Säfte.
Dies ist möglicherweise auf die unterschiedlichen Zuckergehalte der Säfte zurückzuführen. Abbildung 6 zeigt die Ergebnisse aus den Befragungen mit Hilfe der JAR-Skala in Bezug auf das Attribut Süße. 69 % der Befragten bewerteten die Süße der Apfel-Traube-Heidelbeersäfte als „genau richtig“, während der Apfel-Heidelbeersmoothie von 50 % der Befragten als „viel zu wenig süß“ beurteilt wurde. Die Analysen der Säfte ergaben einen Zuckergehalt von etwa 146 g/L in den Apfel-Traube-Heidelbeersäften im Gegensatz zu 109 g/L im Apfel-Heidelbeersmoothie.
Fazit
Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass die Anthocyan-Gehalte in Handelsproben häufig sehr gering sind, sodass eine antioxidative Wirkung dieser bioaktiven Substanzen im menschlichen Organismus fraglich ist. Dies könnte allerdings mit der Auswahl geeigneter, farbstarker Traubensorten, einer schonenden Verarbeitung sowie einer entsprechenden Lagerung der Säfte gesteigert und optimiert werden.
Mensink G, Heseker H, Richter A, Stahl A, Vohmann C (2007): Ernährungsstudie als KiGGS-Modul (EsKiMo). Forschungsbericht, Robert Koch-Institut der Universität Paderborn.
Scalbert A, Manach C, Morand C, Rémésy C (2005): Dietary polyphenols and the prevention of diseases. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 45, 287-306.
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