Produkttrends und Entwicklung der sensorischen Qualität von Tiefkühlgemüse

Tiefkühlprodukte haben einen festen Platz in der heutigen Ernährung. Ihre Beliebtheit ist vor allem durch den hohen Convenience Charakter bedingt. Sowohl sozio-demografische Faktoren, als auch veränderte Alltagsstrukturen und Wertevorstellungen begünstigen die steigende Nachfrage nach diesen Produkten. Die sensorische Qualität hat einen wesentlichen Einfluss auf den Konsum der Erzeugnisse durch die Verbraucher. Die nachfolgenden Ausführungen sollen einen Einblick in das Qualitätsniveau der Produkte geben, die sensorischen Fehler im Detail aufzeigen und die technologischen Ursachen sowie Maßnahmen zur Fehlervermeidung darstellen. Die Basisdaten wurden den Ergebnissen der internationalen DLG-Qualitätsprüfungen für Convenienceprodukte entnommen.

In Abbildung 1 werden die einzelnen Schritte der Herstellung von Tiefkühlgemüse dargestellt, auf welche im Folgenden eingegangen wird. Da beim Gemüse der Stoffwechsel auch nach der Ernte weiterhin abläuft, ist eine schnelle Verarbeitung notwendig [Sista et al. 1997]. Hierfür dürfen jedoch nur einwandfreie Produkte und Rohstoffe verwendet werden, da eine Verbesserung der Ausgangsqualität durch die Verarbeitung nicht ermöglicht werden kann [Canet Parreno und Álvarez Torres 2011]. Vor der eigentlichen Haltbarmachung des Gemüses werden nahezu alle Gemüsesorten blanchiert. Dies erfolgt durch eine kurze Behandlung des Gemüses in Wasserdampf oder im Wasserbad bei 80 bis 100 °C für 2 bis 8 Minuten [Rimbach et al. 2010]. Beim Blanchieren mit Wasserdampf kann der  Verlust an wasserlöslichen Substanzen reduziert werden, allerdings dauert diese Behandlung 20 bis 40 % länger als das Blanchieren im Wasserbad [Torreggiani et al. 2000]. Die Dauer und die Höhe der Temperaturen während des Blanchierens sind abhängig vom jeweiligen Produkt sowie dessen Größe und des Reifegrades [Canet Parreno und Álvarez Torres 2011]. Das Blanchieren des Gemüses dient der Inaktivierung der Enzyme, der Entfernung des Sauerstoffes aus den Zellzwischenräumen und der Abtötung von Mikroorganismen [Rimbach et al. 2010; Canet Parreno und Álvarez Torres 2011; Ternes 2011]. Hierbei können jedoch auch negative Auswirkungen auftreten. Durch eine längere Erhitzung kann eine weiche Konsistenz vor allem durch die ß-Eliminierung bewirkt werden [Sila et al. 2006]. Durch diese werden die 1,4-α-glykosidisch verknüpften Galacturonsäuren des Pektins aufgespalten, welches im Wesentlichen für die Festigkeit der pflanzlichen Zellwände verantwortlich ist.

Neben der ß-Eliminierung sorgen auch enzymatische Prozesse sowie die saure Hydro­lyse für Veränderungen der Konsistenz [Van Burrenhout et al. 2009]. Somit verändert sich während der thermischen Prozesse der Veresterungs- und Polymerisationsgrad und folglich auch die Löslichkeit des Pektins [Greve et al. 1994; Sila et al. 2006]. Neben den Veränderungen der Textur können auch Veränderungen der Farbpigmente auftreten. So kann durch das Blanchieren und die auftretende Gewebsverdichtung eine Farbvertiefung stattfinden [Ternes 2011]. Dies ist jedoch abhängig vom vorhandenen pH-Wert, den voliegenden Temperaturen und der Intaktheit des Gewebes. Chlorophylle sind anfällig für eine chemische sowie enzymatische Degradierung während der Erhitzung. Diesbezügliche Verluste sind bereits bei einem Abbau von 20 % bei Erbsen ersichtlich [Kidmose et al. 2002; Ternes 2011]. Carotinoide hingegen sind je nach thermischer Behandlung stabil. Durch den hydrophilen Charakter der Anthocyane können Verluste sowie thermisch und enzymatisch bedingte Veränderungen auftreten. Zudem ist der pH-Wert entscheidend für die Stabilität der Anthocyane [Brouillard 1981; Marx et al. 2003]. Durch die Bildung von Peroxidradikalen kann das Bleichen der Farbpigmente einhergehen, da die Doppelbindungen aufgespalten werden, was zum Verlust der Farbigkeit führt [Belitz et al. 2008]. Weiterhin können Verluste von wasserlöslichen Substanzen auftreten, wovon vor allem die Aromen und Geschmacksstoffe in negativer Weise beeinflusst werden.

Beim Tiefgefrieren der Gemüseprodukte ist die Einfriergeschwindigkeit entscheidend. Ein langsames Einfrieren fördert die Zerstörung der Zellstruktur, da die Eiskristalle, welche in den Zellzwischenräumen gebildet werden, eine Deformation bewirken. Der Gefrierprozess setzt in den Zellzwischenräumen ein, da dort die Menge an gelösten Substanzen geringer als innerhalb der Zelle ist [Zaritzky 2000]. Hierdurch bewirkt das osmotische Konzentrationsgefälle die Diffusion von Wasser in die Zellzwischenräume.

Eine grafische Übersicht der häufigsten Fehler in den Prüfmerkmalen „Äußere Beschaffenheit im gefrorenen Zustand/Aussehen, Farbe, Zusammensetzung im verzehrsfähigen Zustand“ kann der Abbildung 2 entnommen werden. Der Gefrierbrand betraf 2010 einen Anteil von 10 % der Produkte und kann durch undichte oder wasserdampfdurchlässige Verpackungen sowie Temperaturfluktuationen auftreten. Sichtbar wird dieser Fehler durch Farbveränderungen an der Oberfläche, welche eine hellere, opake Färbung zeigt [Fennema et al. 1973]. Beheben lässt sich dies, indem eine wasserdampfundurchlässige und mechanisch stabile Verpackung gewählt wird. Allerdings können auch Austrocknungsreaktionen bei einer intakten Verpackung auftreten, wodurch sich durch Temperaturfluktuation der migrierende Wasserdampf als Eis auf dem Produkt absetzt [Pham und Mawson 1997]. Neben dem Gefrierbrand traten Putzfehler im Jahr 2010 verstärkt auf, sind in den darauffolgenden Jahren jedoch rückläufig. Die Kontamination der Rohware kann durch die starke Mechanisierung bei der Ernte erklärt werden und stärkere Kontrollen notwendig machen [Grandison 2012]. Der Bruch von Gemüseprodukten tritt zudem wiederkehrend auf und kann nicht als rückläufig bezeichnet werden. Schnelle Einfriergeschwindigkeiten und tiefe Temperaturen können als Ursache genannt werden.

Die Abbildung 3 gibt einen Überblick über die häufigsten Fehler im Prüfmerkmal „Konsistenz“ im Untersuchungszeitraum. Die marktgerechte Produktion kann hierbei Unterschiede in der Konsistenz bewirken, da ältere Menschen weichere Produkte und jüngere Personen festere Produkte bevorzugen, was jedoch bei der Prüfung durch Experten nicht berücksichtigt werden kann [Jansen 2014]. Zu feste und weiche/schwammige Produkte stellen hierbei die größten Fehler dar. Zu weiche Produkte lassen sich auf eine Vielzahl von mangelhaften Prozessparametern zurückführen. Ungeeignete Blanchierbedingungen, wie z. B. ein zu langes Erhitzen und zu hohe Temperaturen können den Fehler verursachen. Langsame Einfriergeschwindigkeiten und die Rekristallisation nehmen einen negativen Einfluss auf die Konsistenz. Im umgekehrten Fall kann eine zu feste Struktur durch einen zu kurzen Erhitzungsschritt oder eine Vorbehandlung des Gemüses auftreten. Bei einer Erhitzung auf 60 °C wird die Aktivität der Pektin-Methylesterase erhöht, und durch die Abspaltung der Methylgruppen werden die Carboxylgruppen freigelegt. Diese können sodann mit freien Calcium-Ionen Komplexe eingehen, wodurch die Festigkeit des Produktes zunimmt [Ternes 2011].
Zu trockene, aber auch zu zähe Produkte lassen sich auf  Verluste der Feuchtigkeit während der Lagerung zurückführen. Fehler dieser Art können folglich mit Gefrierbrand einhergehen oder gemeinsam mit der Eisbildung auf dem Produkt auftreten. Insgesamt wird die thermische Behandlung in der Industrie als ein Risiko für die sensorische Qualität angesehen [Riemann 2014; Schmidt 2014].

In Abbildung 4 werden die häufigsten Fehler in Bezug auf Geruch und Geschmack dargestellt. In diesen Prüfmerkmalen können alle Fehler als rückläufig bezeichnet werden. Es ist jedoch auffällig, dass Fehler des Geschmacks häufiger als die des Geruchs auftreten. Sowohl der charakteristische Geschmack, als auch der Geruch verlaufen ähnlich, was dadurch begründet ist, dass die Aromen häufig aus den Geschmacksstoffen hervorgehen [Ponce-Alquicira 2004]. Erklären lässt sich dieser Verlust u.a. durch die höheren Temperaturen während des Blanchierens und den hydrophilen Charakter sowohl der Geschmacks- als auch der Geruchsstoffe. Weiterhin sind auch enzymatische Reaktionen und Veränderungen der Struktur aufgrund thermischer Prozesse entscheidend [Poll et al. 2006]. Umso wichtiger ist es, dass spezielle Erhitzungs- und Behandlungsmethoden auf die einzelnen Gemüsesorten abgestimmt werden. Allerdings kann auch durch die Inaktivierung der Enzyme die Entwicklung charakteristischer Aromen und Geschmacksstoffe unterbunden werden [Baarset und Slinde 1983; Baltes und Matissek 2011].