Veränderungen von Fetten und Ölen bei der Lagerung und ... · 0 5 10 15 20 25 30 Fryer Heating Time [h] PV 105 °C PV 140 °C PTG 140 °C PTG 105 °C PV [meq Oxygen/kg] ; PTG[%]

Veränderungen von Fetten und Ölen bei der Lagerung und

küchentechnischen VerwendungDr. Christian Gertz

Chemisches Untersuchungsamt Hagen

[email protected]

Ch.Gertz-DGF Workshop "Fast Alles über Rapsöl" Hagen, Nov 2005

Fettverderb

ÖLWärme Sauerstoff

Wasser

Enzyme


Sensorische Veränderungen

• Stechender Geruch• Ranziger -> kratzender Geschmack• Rauchen/Qualmen/Schäumen• Dunkelwerden des Fettes• Ablagerungen an den Wänden


Chemische Veränderungen beim Fettverderb

• Oxidation:– Peroxide – Aldehyde– Freie (kurzkettige Fettsäuren (<

C9)• Polymerisation:

– Di-und polymere Triglyceride

• Hydrolyse:– Freie Fettsäuren– Mono und Diglyceride


Physikalische Veränderungen während des Fettverderbs

• Viskosität• Dichte

• Oberflächenspannung• Dielektrizität• Leitfähigkeit

• Farbe


Hydrolyse

Glycerin

Fettsäure

Fettsäure

Fettsäure

Glycerin

Monoglyceride

Diglyceride


Oxidation von Fetten und Ölen

• Autoxidation• Photooxidation

• Enzymatische Oxidation


AutoxidationStart:L-H Wärme (max. 130°C) L* Radikal

UV-LichtIonen der Übergangsmetalle (Cu,Fe)Peroxide

Nicht: L-H O2 L* + OOH* (+64 kcal/mol)

Propagation:

L* + O2 LOO*

LOO* + LH LOOH + L*

Termination:

LOO* + Terminator Oxidationsprodukt


Photooxidation

Sens (z.B. Chlorophyll) -> Sens*

Sens* + O2 -> Sens + O*2(Singulet-Form)

O*2 + LH -> LOOH

700004000030000Photooxidation77271Autoxidation

LinolensäureLinolsäureÖlsäure

Relative Reaktionsgeschwindigkeiten:


Sekundäre Oxidationsprodukte der Hydroperoxide

Epoxide, Peroxide

Gesättigte u.- ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Pentan)

Alkohole, Aldehyde, Ketone

Fettsäuren

Reaktionen mit Proteinen oder Enzymen


Lagerung von Fetten und Ölen

Aromaveränderung

Reduzierte Hitzestabilität

Ursache: AutoxidationMUFAs

Metallspuren (Cu, Fe)

Temperatur

Licht

Verpackung, licht- und sauerstoffdurchlässig


Relative Durchlässigkeit von Verpackungsmaterialien

(Quelle: G. Ohleyer (1986)

160,2PP (Polyproylen303,6Polystytrol

470,3PE (niedrige Dichte)

140,1PE (hohe Dichte)

0,71,2PET (Polyethylen-Terephthalat)

11PVCSauerstoffWasserdampfKunststoff


Gar-Methoden

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Temperatur des Mediums für die Wärmeübertragung (°C)

Kochen, Dünsten

Braten

Schmoren

Backen

Grillen, Drehspieß

Grillen, Rost

Frittieren


Warum werden Lebensmittel erhitzt ?

• Verdaulichkeit (Denaturierung)

• Entgiftung (Lectine, Proteinaseinhibitoren)

• Haltbarkeit (Lagerung)

• Geruch/Geschmack• Konsistenz (Knusprigkeit)• Aussehen


Massen- und Wärmetransfer beim Erhitzen von Lebensmitteln

LebensmittelHeizmedium

Massentransfer

Wärmetransfer


Bildung problematischer Verbindungen beim Erhitzen

• Im Lebensmitteln:>120 °C Maillardprodukte170-180 °C Acrylamid 160-170 °C heterocyclische aromatische Amine

(Sauerstoff)>180 °C 4-Hydroxy - Nonenal

• Im Frittieröl/fett:<140 °C Oxidierte Linolsäure, Sterinoxide>220 °C Acrolein>240 °C Transfettsäuren>240 °C PAKs



Start:Protonierung und Bildung konjugierter Fettsäuren

R1- CH = CH-CH = CH- R2 (1)

+H+

R1 – C+H- CH 2 – CH = CH - R2 R1 – CH 2 - CH = CH - C+H - R2 (2)

R1 - CH2 - C+H- CH = CH - R2

Produkt 1 + Produkt 2 Dimere cyclische Verbindung

Start: Autoxidation und Bildung konjugierter Fettsäuren

R1- CH = CH-CH = CH- R2

R1 – C*H- CH 2 – CH = CH - R2 R1 – CH 2 - CH = CH – C*H - R2

- H*

Produkte der Oxidation: Aldehyde, Ketone, Säuren, Kohlenwasserstoffe

ation-Polymere


Zunahme der POZ beim Anheizen des Fettes in der Friteuse

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 10 20 30Minuten

POZ

(mM

ol)

20 °C60 °C80 °C100 °c120 °C


Peroxidzahl (PV) und Polymere Triglyceride (PTG) bei 105 und 140 °C in

der Friteuse

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30

Fryer Heating Time [h]

PV 105 °C

PV 140 °C

PTG 140 °C

PTG 105 °C

PV [m

eq O

xyge

n/kg

] ;

PTG

[%]


Polymerisation

Glycerin

Fettsäure

Fettsäure

Fettsäure

H+


Stoffliche Veränderungen beim Frittieren/Braten

• Oxidation:– Peroxide – Aldehyde– Freie Fettsäuren

(C6/C7)

• Polymerisation:– Di- u. polymere TG

• Sensorik • Rauchen/Qualmen

/Schäumen• Bräunungsprodukte• Oberflächenspannung• Dielektrizität• Leitfähigkeit

• Ablagerungen• Viskosität• Dichte


Frittieren mit täglicher Frischfettzugabe (25 %= 2,5 kg) und Filtrieren - Pommes Frittes

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

0 20 40 60 80 100 120

Frittierzeit (h)

%

TPM

FOS

PTG

Auffrischen/Filtrieren-108 h


Berliner Krapfen

• .


Veränderung der Peroxidzahl(PV) bzw. Andisidinzahl (pAV) im Frittieröl beim häufigen An- und Abschalten (Industriefritteuse)

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50 60 70Frittierdauer (h)

pAVPV

Kühlen Aufheizen Kühlen Aufheizen Kühlen Aufheizen

PV bzw. pA

V


minutes

hours

hours

25

25

25

30

30

106 20 30

40 60

60

Pola

re A

n tei

le, %

Pan frying

Deep-fat frying

Continuousdeep-fat frying

Bildung polarer Anteile bei verschiedenen Garmethoden

10%

30%

10%


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Number of fryings (180 °C, 8 min/batch)

%

Total polar materials Polymer Triglycerides Dimer Triglycerides Oxidized TriglyceridesDiglycerides Monoglycerides Free Fatty Acids

Total polar materials

Oxidized triglycerides

Dimerised triglycerides

Diglycerides

FFA

Monoglycerides

Polymeric Triglycerides

Alterations in unused virgin olive oil after used inrepeated frying of potatoes

(Source.:A.Romero,et. Al Fat Sci Technol 97(1995) 403


Fett = 0-130°C

Wärme/ Licht

Luft

Autoxidation/Photooxidation/Oxidation

°C

200

170

130

70

O2

O2


Warum keine Hydrolyse beim Frittieren ?

• Keine signifikante Bildung von Hydrolyseprodukten (Glycerin, Monoglyceride, Diglyceride, langkettigen Fettsäuren)

• FFA Gehalt nicht linear zunehmend mit Fettverderb

• FFA Gehalt Zunahme abhängig vom Fett• Längere Haltbarkeit von Frittierfetten nach

dem Frittieren mit Lebensmitteln

Fettsäure SiedepunktButtersäure (C4:0) 165 °C

Valeriansäure (C5:0) 186 °C

Capronsäure (C6:0) 203 °C

Heptansäure (C7:0) 223 °C

Caprylsäure (C8:0) 240 °C

Nonansäure (C9:0) 253 °C

Caprinsäure (C10:0) 270 °C

Stearinsäure (C18:0) 383 °C


Zusammenfassung

• Autoxidation und Protonen katalysierte Polymerisation sind die Hauptreaktionen beim Frittieren

• Radikale dominieren den Fettverderb unter 130 °C.• Nichtradikalisch gesteuerte Polymerisationsreaktionen bei

Temperaturen über 130 °C.

• Hydrolytische Reaktionen sind weniger bedeutend bzw. finden nicht statt (Ausnahme: Kokosfett).

• Qualität der Öle beeinflussen die Backeigenschaften und Hitzestabilität

• Unter normalen Frittierbedingungen bilden sich keine PAKs, Transfettsäuren oder Acrolein

Documents

Veränderungen von Fetten und Ölen bei der Lagerung und ... · 0 5 10 15 20 25 30 Fryer Heating Time [h] PV 105 °C PV 140 °C PTG 140 °C PTG 105 °C PV [meq Oxygen/kg] ; PTG[%]