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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-32360
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2007/3236/


Veränderungen ausgewählter Qualitätsparameter in Erbsen, Bohnen und Karotten während verschiedener Frische- und Tiefkühllagerbedingungen

Changes of selected quality parameters in peas, beans and carrots submitted to different fresh- and deep-frozen storage conditions

Berger, Matthias Sebastian

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SWD-Schlagwörter: Tiefgefrieren , Erbse , Bohne , Karotte , Vitamin C , Quercetin , Kaempferol , Flavonol , HPLC
Freie Schlagwörter (Deutsch): Carotinspektrum , antioxidative Kapazität
Freie Schlagwörter (Englisch): deep-frozen vegetables , vitamin C , flavonols , carotenes , antioxidative capacity
Basisklassifikation: 58.34
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Steinhart, Hans (Prof. Dr. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 16.03.2007
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 19.03.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel der hier vorgelegten Studie war es, durch unterschiedliche Lagerzeiträume bei verschiedenen definierten Temperaturen (und ansonsten konstant gehaltenen Bedingungen) industrie- und handelsübliche Verluste und Veränderungen des Gehalts folgender Parameter bei Frisch- und Tiefkühlgemüse zu erfassen und einander gegenüber zu stellen: Dazu wurden als ernährungsphysiologisch wertvolle Parameter der Vitamin C-Gehalt (bestimmt als Summe aus dem L(+)-Ascorbinsäure- und dem Dehydro-L-(+)-Ascorbinsäure-Gehalt), das Gesamtcarotin-Muster (bestimmt als Summe aus dem all-trans-alpha-, dem all-trans-beta- und dem Gehalt an cis-beta-Carotinen), der Gehalt an Major-Flavonoiden (das sind die Flavonole Quercetin und Kämpferol in Bohnen) und die antioxidative Kapazität (ermittelt nach dem Test von Folin-Ciocalteu und ermittelt nach dem Test auf eisenreduzierende, antioxidative Kapazität - FRAP-Test) ausgewählt. Ausgehend vom gleichen Ausgangsmaterial wurden dazu verschiedene Verarbeitungen und Lagerzeiten simuliert: Die Gesamtmenge am jeweiligen Gemüse (Erbsen, Bohnen und Karotten) wurde aufgeteilt in je einen repräsentativen Anteil, der der industriellen Gewinnung von Tiefkühlgemüse und je einen Anteil, der an der Forschungsstelle der simulierten Lagerung im Handel zugeführt wurde. Das Tiefkühlgemüse wurde nach der industriellen Vorbereitung wiederum aufgeteilt in einen repräsentativen Anteil, der bei -18 °C und in einen repräsentativen Anteil, der bei -25 °C gelagert wurde. Nach jeweils 4 Monaten (bis zu 24 Monate lang) wurden repräsentative Anteile der tiefgefrorenen Gemüseware entnommen und an der Forschungsstelle in rohem und gegartem Zustand untersucht. Das gesamte Frischgemüse wurde in 6 Anteile geteilt, wobei ein Anteil ungelagert untersucht wurde, ein Anteil bei 4 °C 4 Tage, ein Anteil bei 4 °C 7 Tage, ein Anteil bei 4 °C 14 Tage, ein Anteil bei 20 °C 4 Tage und ein Teil bei 20 °C 7 Tage gelagert wurde. Wiederum wurden alle gewonnen Gemüseportionen der verschiedenen Lagerstadien nochmals aufgeteilt um in gegartem und ungegartem Zustand untersucht zu werden. Bei der Untersuchung der Erbsen, Bohnen und Karotten, die in zwei aufeinander folgenden Erntejahren (2002 und 2003) durchgeführt wurden, kamen unterschiedliche HPLC-Methoden (UV/DAD-, MS-, oder elektrochemische Detektion) zum Einsatz.
Nach statistischer Aufbereitung der Daten wurde festgestellt, dass sich Vitamin C als bester Indikator für längere Lagerzeiten und höhere Temperaturen bei Erbsen und Bohnen eignete. Es wurden nach der längsten Lagerzeit bei 20 °C Verluste von bis zu 72 % Vitamin C in Erbsen und von bis zu 71 % in Bohnen gefunden. Der Vitamin C-Gehalt von Karotten erwies sich als stabil unter den hier getesteten Lagerbedingungen, es traten allerdings in einem Untersuchungsjahr tendenzielle Abnahmen auf. Der Vitamin C-Gehalt aller Gemüsearten war bei der Tiefkühlware (trotz eines Blanchierschrittes) selbst nach 12 Monaten Lagerung im Vergleich zum Vitamin C-Gehalt in bei 20 °C gelagerter Ware nach 7 Tagen immer höher. Das Carotinspektrum änderte sich nicht systematisch durch die Lagerung, allerdings konnte bestätigt werden, dass durch das Kochen cis-Carotine in Gehalten unter 2 % (im Vergleich zum Gesamtcarotingehalt) gebildet wurden. Die Flavonole Quercetin und Kämpferol in Bohnen erwiesen sich als weitgehend stabil. Das Verhältnis nativ vorkommender Quercetin- und Kämpferolglykoside wurde bestimmt. Dabei konnten einige, erst seit kurzem bekannte Isomere, identifiziert und quantifiziert werden, wobei sich bei den Glykosiden keine systematische Veränderung während der Lagerung ergab. Allerdings konnte in handelsüblichen Glas- und Dosenbohnen, die zum Vergleich mit untersucht wurden, eine deutlich höhere Menge des Quercetin-xylosylrutinosid-Anteils gefunden werden. Die beiden Tests auf die antioxidative Kapazität ergaben systematisch unterschiedliche Ergebnisse bei dem hier untersuchten Material. Während bei dem Test nach Folin-Ciocalteu starke Auswaschverluste (durch Kochen und ebenso durch Blanchieren) und kaum durch die Lagerung bedingte Verluste an antioxidativer Kapazität beobachtet wurden, wurde bei allen Lagerstadien bei einer Lagerung über 0 °C eine niedrigere antioxidative Kapazität (im Vergleich zu den Tiefkühllagerstadien) nach dem FRAP-Test ermittelt. Außerdem wird eine Korrelation der chemisch-analytischen Ergebnisse mit Ergebnissen aus, in einer Parallelstudie bestimmten, sensorischen Untersuchungen dargestellt.
Kurzfassung auf Englisch: The objective of this study was to measure and to compare by different storage times at different definite temperatures (the other parameters were kept constant) the industrially and customary induced losses and changes of the most important quality parameters of fresh and deep-frozen vegetables: For this purpose, the vitamin C content (as the sum of L-(+)-ascorbic acid and dehydro-L-(+)-ascorbic acid), the total carotenoid profile (determined as the sum of all-trans-alpha-, all-trans-beta- and cis-beta-carotenes), the content of major flavonols quercetin and kaempferol in beans and the antioxidative capacity, determined by the test of Folin-Ciocalteu and by the test of the ferric-reducing antioxidative capacity - FRAP-test, were determined. Starting from the same raw material, different procedures and storage times were simulated: The whole material of the vegetables peas, beans and carrots was divided into a representative part, that was used for the production of deep-frozen vegetables and another part that was stored in a manner that simulated commercial- (respectively household-) storage. The deep-frozen vegetables were then divided in a representative part, that was stored at -18 °C and another representative part that was stored at -25 °C. After 4 months (up to 24 months) representative parts of the deep-frozen vegetables were gathered and analyzed in the raw and in the cooked state. The whole fresh vegetables were divided in 6 parts. One part was analyzed without storage, one part after 4 days at 4 °C, one part after 7 days at 4 °C, one part after 14 days at 4 °C, one part after 4 days at 20 °C and one part after 7 days at 20 °C. Again each stage of storage was subdivided into a part that was analyzed in a raw state and a part that was analyzed in a cooked state. For the analysis of the peas, beans and carrots, that were accomplished in two successive harvest years (2002 and 2003), HPLC (UV/DAD, MS or electrochemical detection) methods found in the literature, were tested, compared and optimized for some parameters during chemical-analytical preparation.
Vegetables of each storage stage were submitted to a freeze-drying step to realise a total elimination of water. This was necessary to guarantee the comparability of different storage stages and to eliminate concentration-changes of ingredients due to desiccation.
The data underwent statistical tests and afterwards it was assessed, that vitamin C is the best indicator for long storage periods and high temperatures during storage for peas and beans. Losses of up to 72 % vitamin C and 71 % of vitamin C were found after the longest storage period at 20 °C in peas and in beans, respectively. The vitamin C content of carrots showed to be stable under the terms of the here tested storage conditions, but in one year the examinations tended to show losses of the vitamin C content during the storage of carrots. The vitamin C content of all deep-frozen vegetables (including the blanching step) was higher, even after a storage-period of 12 months, compared to the vitamin C content in vegetables stored for 7 days at 20 °C. The carotene-spectra were not changing systematically by the storage conditions, but it was able to confirm the development of up to 2 % (compared to the total carotene content) cis-carotenes by the cooking step. The flavonols quercetin and kaempferol in beans showed to be stable under the tested storage conditions, apart from the quercetin- and kaempferol-contents of beans after storage periods of 14 days at 4 °C (in one year), that tended to decrease. The proportions of native quercetin- and kaempferol-glycosides in beans were determined as well. It was able to identify some recently found isomers and to quantify them. By comparing the ratios of the 10 isomers it was shown that there were no significant changes during storage, but in commercial glass- and tin-ware there was found a much higher proportion of the quercetin-xylosylrutinosid-isomer. It was elucidated that both tests for the measurements of the antioxidative capacity produced systematically different results concerning the examined material: While the test of Folin-Ciocalteu revealed strong losses of the antioxidative capacity by washing-out-effects (by a cooking- and also by a blanching-process) and nearly no losses by the storage, the antioxidative capacities determined with the FRAP-test of all storage-stages at a temperature above 0 °C were lower compared to the deep-frozen storage-stages. Furthermore a correlation of the chemical parameters with the main sensory attributes (evaluated in a parallel study) is presented.

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