Aussagefähige Analysenmethoden als Voraussetzung für Verfahrens- und Erzeugnisentwicklungen -
Bestimmung von niedermolekularen Ballaststoffen als präbiotische Komponente in Lebensmitteln



Die löslichen Ballaststoffe bedingen umfassende, positive Wirkungen, die für funktionelle Lebensmittel von Bedeutung sind. Eine Entwicklungsrichtung betrifft den Einsatz präbiotischer Komponenten, die als unverdauliche Lebensmittelbestandteile (Ballaststoffe) das Wachstum bestimmter erwünschter Darmbakterien fördern.

Aufgabe war die Erarbeitung einer Methode zur Bestimmung von löslichen, nicht verdaulichen Oligosacchariden, die mit den derzeitig angewendeten modernen Ballaststoffanalysen (AOAC, ICC) nicht erfaßt werden, d. h. in 76 % Ethanol nicht gefällt werden und in Lösung bleiben (ethanol-soluble dietary fibre/ESDF). Inresorptive Oligosaccharide (non digestive oligosaccha-rides/ NDO) werden bei der bisherigen Ballaststoffanalyse vernachlässigt, sind jedoch von großem ernährungsphysiologischem und ernährungswirtschaftlichem Interesse.

Um in innovativen Entwicklungen von funktionellen Lebensmitteln einsetzbar zu sein, müssen die unverdaulichen Oligosaccharide analytisch bestimmt werden können. Die Methodenentwicklung bildet somit die Grundlage für Produktinnovationen auf dem Ernährungssektor, die von einer ernährungsphysiologischen und präventiv-medizinischen Komponente geprägt sind. 

Für die quantitative Bestimmung der gesamten löslichen Ballaststoffe ist neben den nach der AOAC-Methode ethanolfällbaren löslichen Ballaststoffe die Bestimmung der unverdaulichen Oligosaccharide von Bedeutung.

 Als Lösungsrichtungen wurden bearbeitet:

Die Methodenerarbeitung erfolgte anhand von ausgewählten Ballaststoffpräparaten mit hohem Gehalt an löslichen, niedermolekularen Ballaststoffen bzw. inresorptiven Oligosaccharid-Anteilen:

Methodische Ergebnisse

Aufarbeitung des ethanolischen Überstandes aus der AOAC-Bestimmung

Im ethanolischen Überstand der AOAC-Methode liegen die löslichen Ballaststoffe vor, die durch die ethanolische Fällung gravimetrisch nicht erfaßt werden. Die Aufarbeitung erfolgt über Konzentrierung und Deionisierung zur Entfernung störender Salze. Die Bestimmung der inresorptiven Oligosaccharide im Extrakt erfolgt über eine HPLC-Bestimmung mit RI-Detektion. Die Methode ist eine Ergänzung zur Bestimmung der löslichen Ballaststoffe nach AOAC.

Bestimmung der gesamten löslichen Ballaststoffe

Das Probenmaterial wird nach enzymatischem Abbau von Stärke, Dextrinen, Protein (entsprechend AOAC-Methode) mit Mischbettaustauscher deionisiert. Im wäßrigen Extrakt werden die löslichen Ballaststoffe, ethanollösliche und ethanolfällbare, über HPLC mit RI-Detektion bestimmt.

Quantitative Bestimmung der löslichen Ballaststoffe mittels HPLC

Über Gelpermeationschromatographie werden mit geeigneten HPLC-Säulen die Chromatogramme der löslichen Ballaststoffe, nach Molmassen getrennt, aufgenommen. Die quantitative Auswertung erfolgt nach Ermittlung der Peakflächen für lösliche Ballaststoffe (Molmassen > 500, Polymerisationsgrad DP ³ 3) über Eichkurven von Ballaststoffstandards.

Die erarbeiteten Methoden - Aufarbeitung des ethanolischen Überstandes und Bestimmung der gesamten löslichen Ballaststoffe - wurden an Ballaststoffpräparaten getestet und führten zu vergleichbaren, statistisch bestätigten Ergebnissen.

Nicht zum Ziel führten dagegen Versuche zur ethanolischen Vorextraktion bei unterschiedlicher Konzentration (70, 76, 80 %) und variabler Temperatur (30, 60, 80 °C) sowie die Anwendung verschiedener Extraktionstechniken (mechanisches Rühren, Ultraschall, Soxhlet).

Anwendung der Methode in ballaststoffangreicherten Lebensmitteln

Die Anwendbarkeit in und Übertragung auf ballaststoffangereicherte Lebensmittel wurde in

geprüft und die Wiederfindung bewertet.

Beide Methoden

führen zu vergleichbaren Ergebnissen, die mit den berechneten Werten in der Applikation korrellieren.

Nutzung der Ergebnisse

Die Arbeiten zur Methodenentwicklung haben die These bestätigt, daß die klassische Bestimmung der löslichen und unlöslichen Ballaststoffe bei speziellen Produkten zu einem Fehlbetrag führt. Dieser Fehlbetrag ist durch den Anteil löslicher, jedoch nicht mit 80 %igem Ethanol fällbarer Ballaststoffe zu erklären.

Die erarbeiteten Bestimmungsmethoden ermöglichen es, mit guter Genauigkeit diesen Fehlbetrag mittels HPLC zu bestimmen.

Da der Gruppe der löslichen Ballaststoffe zunehmende ernährungsphysiologische Bedeutung als Präbiotika und zur Energiedichtereduzierung zukommt, stehen mit beiden Methoden Möglichkeiten

zur Verfügung.

Dabei ist neben der Kontrolle des Erhaltes zugesetzter inresorptiver Oligosaccharide die zielgerichtete Bildung von NDO im Prozeß der Lebensmittelherstellung z.B. durch destrukturierende Extrusion bedeutsam.

Mit der Erarbeitung der beiden Bestimmungsmethoden für den Nachweis löslicher, nicht ethanolfällbarer Ballaststoffe wurden Voraussetzungen geschaffen, um nach Qualifizierung der Methoden die Bewertung vn Lebensmitteln auch durch Untersuchungseinrichtungen und Forschungskliniken in präzisierter Form unter Einbeziehung der ernährungsphysiologisch relevanten Ballaststoffe vornehmen zu können. Damit wird ein Beitrag zur Entwicklung, Bewertung und Prüfung ernährungswissenschaftlich vorteilhafter Lebensmittel geleistet.

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