Feiner Kakaogeschmack – Mit neuer Methodik schnell und präzise bestimmt
Freising, 17. September 2021
Ein ganzes Orchester von Geschmackstoffen trägt zum fein-herben Kakaogeschmack bei, wobei dessen Zusammensetzung nicht einfach zu analysieren ist. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie (LSB) haben daher eine neue Methodik entwickelt, mit der sich das Geschmacksstoffprofil von Kakaoproben nun einfacher, schneller und präziser quantitativ bestimmen lässt.
Das neue Verfahren ist schon jetzt für die praktische Anwendung in Firmen geeignet und entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Kakaobohnen bis zur Schokolade anwendbar. Darüber hinaus legen die mithilfe der neuen Methodik gewonnenen, ersten Forschungsergebnisse den Grundstein für eine Weltkarte, in der umfassende Daten zu geschmacksrelevanten Kakao-Inhaltsstoffen verzeichnet sind.
„Eine solche Karte könnte künftig dabei helfen, Verarbeitungs- und Produktionsprozesse weiter zu optimieren sowie die Geschmacksprofile kakaohaltiger Produkte wie Schokolade objektiv anhand molekularer Parameter vorhersagbar zu machen“, sagt Lebensmittelchemiker Andreas Dunkel vom LSB, der federführend an der Studie beteiligt war.
Geschmacksstoffe entscheidend
Diverse Geschmacksstoffe sind für den Kakaogeschmack entscheidend. Zu ihnen zählen sekundäre Pflanzenstoffe, wie zum Beispiel gesundheitsförderliche Flavanole. Je nach Substanzklasse, sind sie für das typisch adstringierende Mundgefühl, eine angenehme Bitterkeit und den leicht säuerlichen Kakao- beziehungsweise Schokoladengeschmack verantwortlich.
In den Erzeugerländern erfolgt derzeit die Qualitätsbewertung von Kakao überwiegend mittels einer stichprobenartigen, visuellen Begutachtung der Bohnen (Schnittest) sowie durch sensorisch geschultes Personal. Zusätzlich nutzen Schokoladenhersteller zeit- und personalaufwendige Methoden, um die Kakaoqualität zu prüfen. Das neue Verfahren bietet gegenüber den herkömmlichen Analysemethoden nun deutliche Vorteile:
„Unsere neue Methodik erfordert nur eine minimale Probenvorbereitung und liefert mit Hilfe einer einzigen massenspektrometrischen Plattform quantitative Daten zu 66 geschmacksentscheidenden Substanzen“, sagt Thomas Kauz, der im Rahmen seiner Doktorarbeit am Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und Molekulare Sensorik der TUM wesentlich zur Entwicklung des Verfahrens beigetragen hat. „Auf diese Weise ist es nun erstmals möglich, 200 Proben pro Woche zu analysieren anstatt nur etwa 10“, erklärt Prof. Corinna Dawid, die in Vertretung für Prof. Thomas Hofmann den Lehrstuhl leitet. Zudem sei die Methodik leicht in industrielle Arbeitsabläufe zu implementieren.
75 Kakaoproben aus aller Welt
Überprüft hat das Wissenschaftlerteam seine neue Methodik an einem Satz von 75 Kakaoproben aus aller Welt. Dabei hat es ungeröstete Proben mit solchen verglichen, welche die Forschenden im Labor nach einem einheitlichen Standardverfahren geröstet hatten. „Interessanterweise stellten wir fest, dass die Röstung des Kakaos das Geschmacksstoffprofil stärker beeinflusste als die jeweilige regionale Herkunft der Bohnen“, sagt Andreas Dunkel.
Mithilfe der neuen Methodik ist es nun möglich, auch den Einfluss weiterer Faktoren zu untersuchen. Zu diesen gehören unter anderem die genetische Veranlagung der Pflanzen sowie die Art der Fermentation. Ein Fernziel der gemeinsamen Forschung an TUM und LSB ist es, die Weltkarte des Kakaos mit all diesen Daten zu sensorisch aktiven Stoffen zu ergänzen. Hierin sind sich Prof. Veronika Somoza, Direktorin des LSB, und Prof. Corinna Dawid von der TUM einig.
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Kakao – bereits bei Azteken und Mayas beliebt
Bereits bei den Azteken und Mayas war Kakao als „Nahrung der Götter“ verehrt. Heute ist Kakao (Theobroma cacao L.) als Rohstoff immer noch sehr begehrt. Dies zeigt allein die jährliche Erntemenge der braunen Bohnen, die sich weltweit auf fast 5 Millionen Tonnen beläuft. Laut Statista erzielte im Juni 2021 eine Tonne Kakao einen durchschnittlichen Handelspreis von knapp 2.000 Euro. https://de.statista.com/statistik/daten/studie/325556/umfrage/preis-je-tonne-kakao-im-welthandel/
Kakao-Flavanole: Kardioprotektive Wirkung von Kakao-Flavanolen auch bei Gesunden https://www.ernaehrungs-umschau.de/print-news/15-02-2016-kakao-flavanole-kardioprotektive-wirkung-von-kakao-flavanolen-auch-bei-gesunden/
Herkunft der Kakaobohnen:
Die im Rahmen der Studie untersuchten Kakaoproben stammen aus Afrika, Asien, Australien und dem Pazifikraum sowie, Nord-, Zentral- und Südamerika.
Kontakt:
Expertenkontakt am LSB:
Andreas Dunkel
Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der TUM (LSB)
Leiter der Arbeitsgruppe Integrative Food Systems Analysis (ad interim) &
Teilbereichsleiter des Technologie-Ressorts Databases
E-Mail: a.dunkel.leibniz-lsb(at)tum.de
Tel: +49 8161 71 2903
Expertenkontakt an der TUM:
Prof. Dr. Corinna Dawid (Kommissarische Lehrstuhlvertretung)
Technische Universität München
Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und Molekulare Sensorik
E-Mail: corinna.dawid(at)tum.de
Tel.: +49 8161 71 2901
Direktorin des LSB:
Prof. Dr. Veronika Somoza
E-Mail: v.somoza.leibniz-lsb(at)tum.de
Pressekontakt am LSB:
Dr. Gisela Olias
Leibniz-LSB@TUM
Wissenstransfer, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49 8161 71-2980
E-Mail: g.olias.leibniz-lsb(at)tum.de
Informationen zum Institut
Das Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München besitzt ein einzigartiges Forschungsprofil an der Schnittstelle zwischen Lebensmittelchemie & Biologie, Chemosensoren & Technologie sowie Bioinformatik & Maschinelles Lernen. Weit über die bisherige Kerndisziplin der klassischen Lebensmittelchemie hinausgewachsen, leitet das Institut die Entwicklung einer Systembiologie der Lebensmittel ein.
Primäres Forschungsziel ist es, neue Ansätze für die nachhaltige Produktion ausreichender Mengen an Lebensmitteln zu entwickeln, deren Inhaltsstoff- und Funktionsprofile an den gesundheitlichen und nutritiven Bedürfnissen, aber auch den Präferenzen der Verbraucherinnen und Verbraucher ausgerichtet sind. Hierzu erforscht es die komplexen Netzwerke der sensorisch relevanten Inhaltsstoffe entlang der gesamten Lebensmittelproduktionskette mit dem Fokus, deren physiologische Wirkungen systemisch verständlich und langfristig vorhersagbar zu machen.
Das Leibniz-LSB@TUM ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 96 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.000 Personen, darunter 10.000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro.
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