DIPLOMARBEIT
Titel der Diplomarbeit
Vergleich gesundheitsrelevanter Inhaltsstoffe von
biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften
angestrebter akademischer Grad
Magistra der Naturwissenschaften (Mag.rer.nat)
Verfasserin: Lisa Garnweidner
Matrikelnummer: 0103699
Studienrichtung (lt. Studienblatt): Ernährungswissenschaften
Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn.
Emmerich Berghofer
Universität für Bodenkultur
Department für Lebensmittelwissenschaften und
-technologie
Wien, am 17.10.2006
I
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG.....................................................................................................1
2 APFELSAFT .......................................................................................................2
2.1 Definitionen und rechtliche Grundlagen ................................................................................... 2
2.2 Qualitätskriterien der Rohware................................................................................................. 3
2.3 Herstellung von Apfelsaft........................................................................................................... 5 2.3.1 Waschen und Sortieren............................................................................................................ 5 2.3.2 Zerkleinerung.......................................................................................................................... 6 2.3.3 Enzymatische Maischebehandlung .......................................................................................... 6 2.3.4 Entsaftung............................................................................................................................... 8 2.3.5 Saftbehandlung ....................................................................................................................... 9 2.3.6 Haltbarmachung.................................................................................................................... 10
2.4 Trüber Apfelsaft....................................................................................................................... 11
2.5 Herstellung von Saftkonzentraten ........................................................................................... 12
2.6 Zusammensetzung des Apfelsaftes........................................................................................... 12 2.6.1 Kohlenhydrate....................................................................................................................... 13
2.6.1.1 Einfachzucker ................................................................................................................. 13 2.6.1.2 Polysaccharide ................................................................................................................ 14
2.6.2 Organische Säuren ................................................................................................................ 15 2.6.3 Aminosäuren und Proteine..................................................................................................... 15 2.6.4 Vitamine............................................................................................................................... 16 2.6.5 Mineralstoffe und Spurenelemente......................................................................................... 16
2.7 Der Getränkemarkt - Die Bedeutung von Apfelsaft ................................................................ 16 2.7.1 Der internationale Fruchtsaftmarkt......................................................................................... 16 2.7.2 Die weltweite Apfelsaftproduktion ........................................................................................ 17 2.7.3 Der heimische Getränkemarkt ............................................................................................... 17
3 BIOLOGISCHER LANDBAU .........................................................................19
4 PHENOLE.........................................................................................................21
4.1 Allgemeines............................................................................................................................... 21
4.2 Klassifizierung der Phenole...................................................................................................... 21 4.2.1 Flavonoide ............................................................................................................................ 22
4.2.1.1 Flavan-3-ole.................................................................................................................... 22 4.2.1.2 Flavan-3,4-diole.............................................................................................................. 23 4.2.1.3 Flavonole........................................................................................................................ 23 4.2.1.4 Anthocyane..................................................................................................................... 24 4.2.1.5 Chalcone und Dihydrochalcone....................................................................................... 24
4.2.2 Phenolcarbonsäuren (Nichtflavonoide) .................................................................................. 24 4.2.2.1 Hydroxyzimtsäure........................................................................................................... 25 4.2.2.2 Hydroxybenzoesäure....................................................................................................... 26
4.2.3 Stilbene................................................................................................................................. 26 4.2.4 Polymere Phenole ................................................................................................................. 26
4.2.4.1 Kondensierte Tannine (Proanthocyanidine)...................................................................... 26 4.2.4.2 Hydrolysierbare Tannine................................................................................................. 27
4.3 Biosynthese von Polyphenolen ................................................................................................. 27
4.4 Funktion von Phenolen in der Pflanze..................................................................................... 30
4.5 Gesundheitliche Bedeutung von Phenolen............................................................................... 30
II
4.6 Polyphenole im Apfel und Apfelsaft ........................................................................................ 32 4.6.1 Einfluss der Safttechnologien auf den Polyphenolgehalt:........................................................ 34 4.6.2 Polyphenole und die Farbe des Apfelsaftes ............................................................................ 35 4.6.3 Polyphenole und der Geschmack des Apfelsaftes ................................................................... 36
5 OXIDATIVER STRESS ...................................................................................38
5.1 Definition und Herkunft freier Radikale ................................................................................. 38
5.2 Antioxidative Abwehrmöglichkeiten........................................................................................ 40
5.3 Physiologische und pathologische Effekte von freien Radikalen............................................. 40
6 ANTIOXIDATIVE KAPAZITÄT....................................................................42
6.1 Definition.................................................................................................................................. 42
6.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität .............................................................................. 42
6.3 Antioxidative Kapazität im Apfelsaft ...................................................................................... 43
7 AUFGABENSTELLUNG.................................................................................45
8 MATERIAL UND METHODEN .....................................................................46
8.1 Verwendete Rohstoffe .............................................................................................................. 46
8.2 Analytische Methoden.............................................................................................................. 46 8.2.1 Probenvorbereitung: .............................................................................................................. 46 8.2.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität mittels TEAC-Methode ......................................... 47 8.2.3 Ferric Reducing/Antioxidant Power Assay............................................................................. 48 8.2.4 Bestimmung des Gesamtphenolgehalts nach Folin-Ciocalteu ................................................. 50 8.2.5 Polyphenolgehalte und -muster mittels RP-HPLC .................................................................. 52 8.2.6 Farbmessungen bei 420 nm ................................................................................................... 53 8.2.7 Farbmessung mittels CIE-Lab ............................................................................................... 54 8.2.8 Bestimmung der Makroelemente (Calzium, Kalium, Magnesium, Natrium) mittels AAS........ 54 8.2.9 Enzymatische Bestimmung von Glucose, Fructose und Saccharose ........................................ 56 8.2.10 Bestimmung der titrierbaren Säuren mittels Autotitrator....................................................... 58 8.2.11 Bestimmung der ˚Brix mittels Refraktometer ....................................................................... 58 8.2.12 Bestimmung des Ascorbinsäuregehaltes mittels RQflex ....................................................... 59 8.2.13 Bestimmung des pH-Werts.................................................................................................. 59
8.3 Statistische Methoden .............................................................................................................. 60 8.3.1 Prinzipien statistischer Tests.................................................................................................. 60 8.3.2 T-Test für Mittelwertdifferenzen ........................................................................................... 60 8.3.3 Nichtparametrische Tests....................................................................................................... 61
8.3.3.1 Mann-Whitney U-Test .................................................................................................... 61 8.3.3.2 Kolmogorov-Smirnov Z-Test .......................................................................................... 61
8.3.4 Der Boxplot .......................................................................................................................... 62 8.3.5 Korrelation nach Pearson....................................................................................................... 62 8.3.6 Diskriminanzanalyse ............................................................................................................. 63
9 UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE ................................................................65
9.1 Antioxidative Kapazität in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften............... 65
9.2 Gesamtphenolgehalt in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften .................... 67
9.3 Gehalt einzelner Polyphenole und HMF ermittelt mittels HPLC in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften......................................................................................... 69
9.4 Gehalt an Ascorbinsäure in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften ............. 72
9.5 Gehalt an Makroelementen in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften ......... 73 9.5.1 Calzium ................................................................................................................................ 74
III
9.5.2 Kalium.................................................................................................................................. 75 9.5.3 Natrium ................................................................................................................................ 75 9.5.4 Magnesium ........................................................................................................................... 76
9.6 Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften ........................................................... 77 9.6.1 Antioxidative Kapazität, Ascorbinsäure- und Gesamtphenolgehalt klarer und naturtrüber Apfelsäfte ...................................................................................................................................... 78 9.6.2 Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben Apfelsäften ....................... 79 9.6.3 Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte...................................................................... 81
9.7 Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus Konzentraten hergestellten, konventionellen Apfelsäften........................................................................................................... 83
9.7.1 AOK, Gesamtphenolgehalt sowie Konzentrationen an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure direkt gepresster und aus Konzentraten hergestellter, konventioneller Apfelsäfte............................. 83 9.7.2 Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte ...................................................................................................................................... 86
9.8 Korrelationen ........................................................................................................................... 88 9.8.1 Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP- und TEAC-Methode in biologischen und konventionellen Apfelsäften............................................................................ 88 9.8.2 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in biologischen Apfelsäften .................................................................................................................................... 89 9.8.3 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in konventionellen Apfelsäften .................................................................................................................................... 90 9.8.4 Korrelation zwischen ermittelten Farbwerten und Gesamtphenolgehalt in biologischen und konventionellen Apfelsäften........................................................................................................... 91
9.8.4.1 Farbwerte mittels CIE-Lab .............................................................................................. 91 9.8.4.2 Farbwerte bei 420 nm...................................................................................................... 92
9.9 Diskriminanzanalyse ................................................................................................................ 94
9.10 Ränge...................................................................................................................................... 96 9.10.1 Die fünf Apfelsäfte mit der höchsten antioxidativen Kapazität ............................................. 96 9.10.2 Die fünf Apfelsäfte mit der geringsten antioxidativen Kapazität ........................................... 96
10 DISKUSSION DER VERSUCHSERGEBNISSE ............................................97
10.1 Antioxidative Kapazität ......................................................................................................... 97
10.2 Polyphenole und HMF ........................................................................................................... 98
10.3 Ascorbinsäure......................................................................................................................... 99
10.4 Mineralstoffe ........................................................................................................................ 100
11 SCHLUSSFOLGERUNG ...............................................................................102
12 ZUSAMMENFASSUNG.................................................................................103
13 ABSTRACT.....................................................................................................105
14 LITERATURVERZEICHNIS........................................................................106
15 ANHANG ........................................................................................................110
IV
Verzeichnis der Abbildungen
Abb. 1: Gegenseitige Beeinflussung von Qualitätskriterien .................................................................... 3
Abb. 2: Herstellung von Apfelsaft [ASHRUST, 1995] ........................................................................... 5
Abb. 3: Schematischer Aufbau von Pektin mit Angriffspunkten der Enzyme.......................................... 7
Abb. 4: Grundstruktur Pektin............................................................................................................... 14
Abb. 5: Weltweite Apfelsaftproduzenten 2005/06................................................................................ 17
Abb. 6: Getränkekonsum (pro Kopf in Litern) in Österreich 2005 [Tetra Pack, 2006] ........................... 18
Abb. 7: Struktur Flavan ....................................................................................................................... 22
Abb. 8: Struktur Flavan-3-ole .............................................................................................................. 22
Abb. 9: Struktur Flavan-3,4-diole ........................................................................................................ 23
Abb. 10: Struktur Flavonole ................................................................................................................ 23
Abb. 11: Struktur Anthocyanidine ....................................................................................................... 24
Abb. 12: Struktur Dihydrochalcone ..................................................................................................... 24
Abb. 13: Die häufigsten in Lebensmitteln vorkommenden Hydroxyzimtsäuren und
Hydroxybenzoesäuren ............................................................................................................ 25
Abb. 14: Struktur Proanthocyanidine ................................................................................................... 26
Abb. 15: Biosyntheseweg der Pflanzenphenole [FORKMANN, 1993] ................................................. 29
Abb. 16: Chromatogramm Bohnapfel [RECHNER et al, 1999] ............................................................ 33
Abb. 17: Oxidativer Stress................................................................................................................... 39
Abb. 18: Antioxidative Kapazität naturtrüber Apfelsäfte aus verschiedenen Apfelsäften....................... 44
Abb. 19: Antioxidative Kapazität mittels FRAP- und TEAC-Methode konventioneller und biologischer
Apfelsäfte .............................................................................................................................. 67
Abb. 20: Boxplot Gehalt an Gesamtphenolen mittels Folin Ciocalteu konventioneller und biologischer
Apfelsäfte .............................................................................................................................. 69
Abb. 21: Gehalt einzelner Polyphenole und HMF in biologischen und konventionellen Apfelsäften ..... 71
Abb. 22: Boxplot Gehalt Ascorbinsäure konventioneller und biologischer Apfelsäfte ........................... 73
Abb. 23: Gehalt an Mengenelementen biologischer und konventioneller Apfelsäfte.............................. 77
Abb. 24: Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften hinsichtlich AOK, Gesamtphenolgehalt
und Ascorbinsäure-Gehalt ...................................................................................................... 79
Abb. 25: Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben Apfelsäften....................... 81
Abb. 26: Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte ..................................................................... 83
Abb. 27: Antioxidative Kapazität, Gesamtphenolgehalt, Ascorbinsäure, Chlorogensäure und HMF direkt
gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte .................................. 86
Abb. 28: Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller
Apfelsäfte .............................................................................................................................. 88
Abb. 29: Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP- und TEAC-Methode
.............................................................................................................................................. 89
V
Abb. 30: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in biologischen
Apfelsäften ............................................................................................................................ 89
Abb. 31: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in konventionellen
Apfelsäften ............................................................................................................................ 90
Abb. 32: Korrelation zwischen ermittelten *b-Farbwerten und dem Gesamtphenolgehalt in biologischen
und konventionellen Apfelsäften ............................................................................................ 92
Abb. 33: Korrelation zwischen der Extinktion bei 420 nm und dem Gesamtphenolgehalt in biologischen
und konventionellen Apfelsäften ............................................................................................ 93
VI
Verzeichnis der Tabellen
Tab. 1: Technische Enzympräparate ...................................................................................................... 8
Tab. 2: Chemische Zusammensetzung (Schwankungsbreiten oder Grenzwerte) von Apfelsaft aus dem
Code of Practice der A.I.J.N. (1996), bezogen auf 1 Liter........................................................ 13
Tab. 3: Wirkungen sekundärer Pflanzenstoffe [ELMADFA und LEITZMANN, 2004]......................... 31
Tab. 4: Veränderung der Pflanzenphenolgehalte in mg/l durch unterschiedliche Herstellungverfahren und
Schönungsmethoden............................................................................................................... 34
Tab. 5: Quellen der Radikalentstehung [ELMADFA und LEITZMANN, 2004].................................... 39
Tab. 6: Pippetierschema für den antioxidativen Status nach RANDOX ................................................ 48
Tab. 7: Pippetierschema für die antioxidative Kapazität mittels FRAP.................................................. 50
Tab. 8: Lineares Gradientenprogramm HPLC ...................................................................................... 53
Tab. 9: Pippetierschema für die enzymatische Bestimmung von D-Glucose, D-Fructose und Saccharose
.............................................................................................................................................. 57
Tab. 10: Interpretation des Korrelationskoeffizienten ........................................................................... 62
Tab. 11: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK biologischer und
konventioneller Apfelsäfte...................................................................................................... 65
Tab. 12: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP .................................................................... 66
Tab. 13: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP........................... 66
Tab. 14: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode ..................................................... 66
Tab. 15: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode............ 67
Tab. 16: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der Gesamtphenolgehalte
biologischer und konventioneller Apfelsäfte ........................................................................... 68
Tab. 17: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu .................................................... 68
Tab. 18: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu........... 68
Tab. 19: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von p-Cumarsäure, Hyperin,
Isoquercitin, Rutin und Avicularin biologischer und konventioneller Apfelsäfte ...................... 70
Tab. 20: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungenvon HMF, Catechin, Kaffeesäure,
Chlorogensäure, Epicatechin, Phloridzin und Quercitrin biologischer und konventioneller
Apfelsäfte .............................................................................................................................. 70
Tab. 21: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole ........................................................................ 70
VII
Tab. 22: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole ............................... 71
Tab. 23: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen des Ascorbinsäuregehaltes
biologischer und konventioneller Apfelsäfte ........................................................................... 72
Tab. 24: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure................................................................................ 72
Tab. 25: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure ...................................... 73
Tab. 26: Minimal,- Mittel-, und Maximalwerte von Mineralstoffen biologischer und konventioneller
Apfelsäfte .............................................................................................................................. 74
Tab. 27: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich des Gehaltes an Calzium......................................................................................... 74
Tab. 28: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Calzium ............................................... 74
Tab. 29: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich des Gehaltes an Kalium .......................................................................................... 75
Tab. 30: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Kalium................................................. 75
Tab. 31: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich des Gehaltes an Natrium ......................................................................................... 76
Tab. 32: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Natrium................................................ 76
Tab. 33: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte
bezüglich des Gehaltes an Magnesium.................................................................................... 76
Tab. 34: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Magnesium .......................................... 77
Tab. 35: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK, Gesamtphenole und
Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte.................................................................... 78
Tab. 36: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK, Gesamtphenolgehalt und
Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte.................................................................... 78
Tab. 37: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK,
Gesamtphenolgehalt und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte ............................. 79
Tab. 38: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Polyphenole klarer und
trüber Apfelsäfte .................................................................................................................... 80
Tab. 39: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen phenolischen
Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte ............................................................................. 80
Tab. 40: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen
phenolischen Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte ........................................................ 81
VIII
Tab. 41: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichung der Mineralstoffgehalte klarer und
trüber Apfelsäfte .................................................................................................................... 82
Tab. 42: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede der Mineralstoffgehalte klarer und trüber
Apfelsäfte .............................................................................................................................. 82
Tab. 43: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede der Mineralstoffgehalte
klarer und trüber Apfelsäfte .................................................................................................... 82
Tab. 44: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Parameter direkt
gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte ............................................................ 84
Tab. 45: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus
Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK, Gesamtphenolgehalt sowie
Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure ................................................... 85
Tab. 46: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt gepressten
und aus Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK,
Gesamtphenolgehalte sowie Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure........ 85
Tab. 47: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von Mineralstoffen direkt
gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte ............................................................ 86
Tab. 48: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen Mineralstoffen direkt gepresster und
aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte ......................................................... 87
Tab. 49: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen Mineralstoffen
direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte ........................ 87
Tab. 50: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse konventioneller Apfelsäfte. 94
Tab. 51: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse biologischer Apfelsäfte...... 95
Tab. 52: Rangordnung der Apfelsäfte mit höchster antioxidativer Kapazität ......................................... 96
Tab. 53: Rangordnung der Apfelsäfte mit geringster antioxidativen Kapazität ...................................... 96
IX
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
AAS Atomabsorptionsspektrometrie
ABTS 2,2’-Azinobis-(3-Ethylbenzthiazolin-6-sulfonsäure)
A.I.J.N. Association of the Industry of Juices and Nectars from
Fruits and Vegetables of the European Economic
Community
AOK Antioxidative Kapazität
DNA Desoxyribonukleinsäure
FRAP Ferric reducing/antioxidant power
GP Gesamtphenole
GSH-Px Gluthation-Peroxidase
HBA Hydroxybenzoesäuren
HCA Hydroxyzimtsäuren
HMF 5-Hydroxymethylfurfural
HPLC High performance liquid chromatography
KAT Katalase
LDL Low-density lipoprotein
NADPH Nicotinamidadenindinucleotidphosphat
PAL Phenylalanin-Ammonium-Lyase
PG Polygalacturonase
PME Pektinmethylesterase
PPO Polyphenoloxidase
ROS Reaktive Sauerstoffspezies
SOD Superoxid-Dismutase
SPS Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe
TEAC Trolox equivalent antioxidative capacity
TPTZ 2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine
X
Danksagung
An dieser Stelle möchte ich all jenen danken, die durch ihre fachliche und
persönliche Unterstützung zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben.
Besonderen Dank gebührt Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Emmerich
Berghofer und Dipl.-Ing. Dr. Reinhard Eder für die Betreuung dieser Arbeit. Weiters
danke ich Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Susanne Siebenhandl sowie dem Team der Abteilung
Chemie des Bundesamtes für Wein- und Obstbau Klosterneuburg, insbesondere Ing.
Silvia Wendelin, für fachliche Ratschläge und Unterstützung.
Ganz herzlich bedanke ich mich bei Christian Holme, der mir während der
letzten Jahre viel Liebe und Geduld schenkte und durch den ich gleichzeitig ein
wunderschönes Land kennen gelernt habe. Auch bei der Verfassung dieser Arbeit half
er mir mit wertvollen Tipps.
Bedanken möchte ich mich weiters bei meinen Eltern, Karina und Karl
Garnweidner, die mein Studium ermöglichten und mich jederzeit tatkräftig
unterstützen.
Dank gebührt auch noch meinen Großeltern und Freundinnen, die mich
während der Studienzeit begleiteten.
1
1 Einleitung
„Alternative“ Lebensmittel sind kein neues Phänomen. Schon im 19.
Jahrhundert gab es unterschiedliche soziale Bewegungen, die sich mit Reformkost von
der zunehmenden Industrialisierungstendenz absetzten. Insbesondere nach der BSE-
Krise 2000/2001 haben Biolebensmittel einen bedeutenden Aufschwung erfahren
[LORENZ, 2005].
In den letzten Jahren wiesen einige Studien Unterschiede in der
Inhaltsstoffzusammensetzung zwischen biologisch und konventionell produzierten
Produkten auf. Bio-Obst beinhalte nicht nur mehr Ascorbinsäure, sondern auch der
Anteil an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen sei bei Bio-Obst um zehn bis 50 % höher
als bei vergleichbaren Lebensmitteln aus konventioneller Landwirtschaft. Bio-Äpfel
wiesen in Untersuchungen um 19 % höhere Phenolgehalte als Äpfel aus
konventionellem Anbau auf. Diese beruhe darauf, dass die im konventionellen Landbau
erlaubten und verwendeten Pestizide die Entwicklung sekundärer
Stoffwechselprodukte, die die Pflanzen u.a. vor Schädlingen und Krankheiten schützen,
unterdrücken. Für den Menschen steckt in diesen sekundären Pflanzeninhaltsstoffen
großes gesundheitliches Potential. Die nur in Pflanzen synthetisierten Metaboliten
können Krebs vorbeugen, das Immunsystem stimulieren, sowie den Blutdruck
regulieren. Weiters wird ihre bakterienhemmende, antivirale und anitoxidative Wirkung
positiv postituliert [VELIMIROV und MÜLLER, 2003].
Der Apfel ist die wichtigste und beliebteste Frucht der gemäßigten Klimazonen. Er
verfügt über große antioxidative Kapazität und stellt eine wichtige Quelle für sekundäre
Pflanzeninhaltsstoffe in der menschlichen Ernährung dar. Der Konsum von Apfelsaft
spielt auch eine ernährungsphysiologisch wichtige Rolle [SUN, 2002].
In dieser Arbeit sollte das gesundheitliche Potential biologisch und konventionell
produzierter Apfelsäfte anhand des Gehaltes an Polyphenolen und der damit
verbundenen antioxidativen Kapazität untersucht und verglichen werden. Der
Mineralstoffgehalt sowie der Anteil der Ascorbinsäure stellen ebenfalls wichtige
Beurteilungsparameter dar.
2
2 Apfelsaft
Der Apfel (malus domesticus) ist in der gemäßigten Klimazone die wichtigste
Rohware für die Fruchtsaftindustrie und eignet sich aufgrund des ausgeglichenen
Zucker/Säure-Verhältnisses sehr gut zur Verarbeitung. Die Erkenntnis aus Früchten
nährende Säfte herzustellen, führt bis in die menschliche Frühzeit zurück. Heutzutage
liegt die Bedeutung der Fruchtsäfte nicht nur in ihrem erfrischenden und aromatischen
Geschmack, sondern auch in ihrer ernährungsphysiologischen Wertigkeit.
2.1 Definitionen und rechtliche Grundlagen
Weltweite Bedeutung haben die Codex-Standards für Fruchtsäfte und –nektare
des „Codex Alimentarius“, einer gemeinsamen Einrichtung der Ernährungs- und
Landwirtschafts-Organisation (FAO) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO) der
Vereinten Nationen. Der Codex-Standard hat keinen verbindlichen Charakter und stellt
lediglich Empfehlungen für die Beschaffenheit der Lebensmittel dar. Im
Österreichischen Lebensmittelbuch („Codex Alimentarius Austriacus“) sind u.a.
Sachbezeichnungen, Begriffsbestimmungen, Untersuchungsmethoden sowie
Beurteilungsgrundsätze.
Die Europäische Union schaffte mit der EU-Fruchtsaft-Richtlinie 2001/112/EG
rechtlich verbindliche Vorgaben für alle EU-Mitgliedsstaaten mit dem Ziel eines
gemeinsamen Binnenmarktes. Die Richtlinie enthält Regelungen zu Definitionen,
Herstellungsverfahren, Verwendung der zulässigen Verarbeitungs- und Hilfsstoffe.
Darüber hinaus dient der „A.I.J.N.-Code of Practice“, der analytische und
mikrobiologische Eigenschaften der Erzeugnisse festlegt, zur Beurteilung von
Fruchtsäften. Er wurde in der europäischen Fruchtsaftverordnung verankert und stellt
eine Beschreibung des europäischen Handelsbrauches dar [SCHOBINGER, 2001].
Die nationale Umsetzung der EU-Fruchtsaft Richtlinie ist die österreichische
Fruchtsaftverordnung BGBl II 83/2004. In ihr geregelt sind Definitionen, zugelassene
Zutaten, zugelassene Behandlungen und Stoffe und Kennzeichnungen.
Ihr zufolge ist „Fruchtsaft“ das gärfähige, jedoch nicht gegorene, aus gesunden
und reifen Früchten (frisch oder durch Kälte haltbar gemacht) einer oder mehrerer
3
Fruchtarten gewonnene Erzeugnis, das die für den Saft dieser Frucht/Früchte
charakteristische Farbe, Aroma und Geschmack besitzt.
Bei „Fruchtsaft aus Fruchtsaftkonzentrat“ handelt es sich laut österreichischer
Fruchtsaftverordnung um das Erzeugnis, das gewonnen wird, indem das dem Saft bei
der Konzentrierung entzogene Wasser dem Fruchtsaftkonzentrat wieder zugefügt wird
und die dem Saft verloren gegangenen Aromastoffe zugesetzt werden.
Weiters findet man am Markt „Fruchtsaftnektar“. Dies ist das gärfähige, aber
nicht gegorene Erzeugnis, hergestellt aus Fruchtsäften, konzentrierten Fruchtsäften,
Fruchtmark, konzentriertem Fruchtmark oder einem Gemisch hieraus, zusammen mit
Wasser und Zucker und/oder Honig [Fruchtsaftverordnung, BGBl II 83/2004]. Der
Fruchtsaftanteil beträgt zwischen 40 % und 99 %.
2.2 Qualitätskriterien der Rohware
Aufgrund der Rohmaterialbeurteilung bezüglich Sorte, Reife, Entwicklung,
Sauberkeit und Gesundheit lässt sich die zu erwartende Saftqualität und Saftausbeute
ungefähr voraussagen. Abb. 1 zeigt die Relationen zwischen äußeren und inneren
Qualitätskriterien bei Äpfeln [SCHOBINGER, 2001].
Sorte
Oechsle Grade
Aroma
Qualität
Zucker-Säure-
Verhältnis
Reife
Entwicklung
Sauberkeit
GesundheitAusbeute
Abb. 1: Gegenseitige Beeinflussung von Qualitätskriterien
Da sich einzelne Sorten stark voneinander unterscheiden, spielt die Wahl der
Sorte einen großen Einfluss auf das Endprodukt. Unter den weltweit mehr als 5 500
bekannten Apfelsorten sind jedoch nur 20 von kommerzieller Bedeutung für die
Fruchtsaftherstellung. Am bedeutendsten darunter sind (Golden) Delicious, Granny
Smith, McIntosh sowie Rome Beauty. Der Anteil neuer Sorten wie Gala, Fuji, Jonagold
4
oder Braeburn nimmt am Markt zu. Um ein optimales Produkt zu erzeugen, werden
oftmals zwei- bis mehrere Apfelsorten für einen Saft miteinander vermischt.
Ein wichtiges Qualitätsmerkmal bildet auch der richtige Reifegrad der Rohware.
Nicht genügend reife Äpfel führen zu Apfelsäften mit geringem Geschmack und
erhöhtem Stärkeanteil. Überreife Äpfel lassen sich schwer pressen und führen auch bei
weiteren technologischen Verfahren zu Problemen [BARRET, 2005].
Sauberkeit und Gesundheit der Rohware spielen ebenfalls eine wichtige Rolle für
eine optimale Qualität des Endproduktes. Nach der Ernte setzen sofort chemische,
biologische und mikrobiologische Prozesse ein, die zum Abbau wertbestimmender
Inhaltsstoffe führen. Die Keimzahl der Rohware zum Zeitpunkt der Anlieferung ist
mitbestimmend für die Lagerfähigkeit, da das Kernobst durch Mikroorganismen
schneller fault. Faule Äpfel sind für die Verarbeitung zu Saft nicht zulässig und werden
ausgelesen [SCHOBINGER, 2001].
5
2.3 Herstellung von Apfelsaft
Im Folgenden soll die Herstellung von Apfelsaft näher besprochen werden
(Abb. 2).
KLARER SAFTTRÜBER SAFT
Pasteurisation und Verpackung
Enzymatische Depektinisierung
Waschen Sortieren
Zerkleinerung
Entsaftung Tresterverwertung
Aromagewinnung
Grobtrubabtrennung oder Zentrifugieren
Pasteurisation und Verpackung
Oxidationsschutz
Verdampfung auf 70˚ BrixSchönung
Lagerung
Mischen, Lösen Filtration
Klärung
Pasteurisation und Verpackung
Abb. 2: Herstellung von Apfelsaft [ASHRUST, 1995]
2.3.1 Waschen und Sortieren
Nach der Obstannahme werden die Äpfel innerbetrieblich durch einen
Schwemmkanal transportiert.
Dann erfolgt das Waschen um Laub, Gras und ähnlichen Schmutz, die
Fremdaroma beim Saft bewirken könnten, abzutrennen. Die an der Oberfläche der
Äpfel haftenden Pflanzenschutzmittelrückstände werden weitgehend beseitigt, wobei
der Keimgehalt drastisch reduziert wird. Für den Waschvorgang werden meistens
6
Bürsten verwendet. Der Effekt der Reinigung ist abhängig von der Dauer des
Waschvorganges, der Temperatur, der Einwirkung mechanischer Kräfte sowie dem pH-
Wert, dem Härtegrad und dem Mineralstoffgehalt des Waschwassers.
Schließlich folgt die Sortierung, welche manuell, entweder auf endlos
umlaufenden Verlesebändern oder auf Rollenverlesebändern passiert. Für die Qualität
des fertigen Saftes ist von Bedeutung gefaulte, zerschlagene und/oder unreife Früchte
bzw. Fremdstoffe zu entfernen.
2.3.2 Zerkleinerung
Die Art und der Umfang der darauf folgenden Zerkleinerung der Äpfel haben
großen Einfluss auf die Dauer des anschließenden Entsaftungsvorganges, die
Saftausbeute und den Trubstoffgehalt. Je umfangreicher die Zerkleinerung ist, umso
mehr Zellen werden beschädigt, was sich positiv auf die Saftausbeute auswirkt
[SCHOBINGER, 2001]. Ziel der Zerkleinerung ist es Maische mit einer Korngröße von
5 bis 8 mm Durchmesser zu erhalten. Die Zerkleinerung der Früchte kann mittels
mechanischer (Obstmühlen), thermischer (Thermobreak), enzymatischer
(Maischefermentierung) oder mittels unkonventioneller Verfahren (Ultraschall,
Elektroplasmolyse) erfolgen. Für Kernobst werden hauptsächlich Rätzmühlen
eingesetzt, bei denen das Mahlgut durch einen mehrflügeligen Rotor gegen die Wand
eines Zylinders geschleudert wird [SCHOBINGER, 2001]. Durch die mechanische
Zerstörung des Zellgewebes laufen Oxidationsvorgänge, Pektinabbau und trubbildende
Reaktionen sofort ab, da fruchteigene Enzyme mit Zuckern und Säuren der
Vakuolenflüssigkeit reagieren [BIRUS, 2001]. Beim Thermobreak erfolgt bei einer
Erhitzung der Früchte auf ca. 80˚C eine Denaturierung der Protoplasmahäute, wodurch
die Permeabilität des Gewebes erhöht wird, und somit der Saftaustritt erleichtert wird
[VOGL, 2005].
2.3.3 Enzymatische Maischebehandlung
Um eine höhere Saftausbeute sowie eine Reduktion der Viskosität zu erreichen,
erfolgt vor dem Pressen meist ein enzymatischer Pektinabbau der Maische. Mittels
Wärmeaustauschern erfolgt dieser Schritt bei erhöhten Temperaturen, um Zeit
7
einzusparen. Üblicherweise wird die Maische auf 45 bis 50˚C erhitzt. Nach der Zugabe
des Enzympräparates folgt eine ein- bis zweistündige Reaktionszeit. Mittlerweile sind
verschiedenste hochwirksame Enzympräparate erhältlich, die sich anhand ihres
Angriffpunktes am Pektinmolekül unterscheiden lassen (Abb. 3).
Abb. 3: Schematischer Aufbau von Pektin mit Angriffspunkten der Enzyme
Die in der Fruchtsaftindustrie verwendeten Enzympräparate sind mikrobiellen
Ursprungs. Sie sind in flüssiger oder fester Form im Handel erhältlich. Aufgrund der
stark ausgeprägten Substrat- und Wirkungsspezifität der Enzyme hat auch jedes
Handelsenzympräparat abhängig von jenen Enzymen, die die Hauptaktivität liefern,
einen spezifischen optimalen Wirkungsbereich [SCHOBINGER, 2001]. Tab. 1
verdeutlicht die Vielfalt technischer Enzyme [VOGL, 2005].
A = Arabinose AE = Acetylester GA = Galactose GLS = Galacturonsäure M = Methylester RHA = Rhamnose X = Xylose n = unbestimmte Anzahl
8
Tab. 1: Technische Enzympräparate
Allgemeine Bezeichnung Einzelaktivität Substrat WirkungPolygalacturonasen
Pektin-EsterasePektin-LyaseArabanase
ArabinfuranosidaseRhamnogalacturonaseArabinogalactanase
AcetylgalaturonesteraseGalactomannanase
Hemicellulose ß-GlucanaseCellobiohydrolasen
Endoglucanasenß-Glucosidase
CellubiaseGlucoamylase
Pilz-alpha-AmylaseProtease Saure Pilzprotease Eiweiß Stabilität-Ultrafiltration
Stabilität
Maceration Pektinabbau Viscosität
Filtration Stabilität
Zellwandabbau
Cellodextrine Cellobiose
Maceration Verzuckerung
Ausbeute
Pektinase
Cellolase
Amylase
"Smooth Region" Pektin
"Hairy Region" Pektin
Stärke
Die Maische wird anschließend mittels Exzenterschneckenpumpen, rotierender
Kolbenpumpen oder Scheibenkolbenpumpen weitertransportiert.
2.3.4 Entsaftung
Die Schlüsselposition in einem Obst verarbeitenden Betrieb nimmt das
Entsaftungssystem ein. Man unterscheidet zwischen folgenden Entsaftungsverfahren:
• Auspressen: Zellwände und Membrane werden über Druck mechanisch
aufgebrochen. Dazu verwendet man heutzutage hauptsächlich Bandpressen,
Horizontalkorbpressen oder Dekanter.
• Extrahieren: Es kommt zur Aufhebung der Semipermeabilität und thermischer
Denaturierung durch Diffusion innerhalb der Phasen. Weiters entwickelt sich
ein Stoffübergang an den Phasengrenzflächen sowie Flüssigkeitsaustausch
durch quasi-Osmose und hydrostatischen Druck.
• Verflüssigung: Hier erfolgt ein enzymatischer Abbau der Zellwände und
Membranen. Im Extremfall kann die Maische mittels entsprechender
Enzympräparate weitgehend abgebaut werden, was man als Totalverflüssigung
bezeichnet. Es erfolgt ein Abbau aller Strukturstoffe, wie Pektin,
Hemicellulosen und zellulosehaltiges Material der Zellwand. Die Saftausbeute
wird auf bis zu 95 % erhöht. Dieser Verfahrensschritt ist rechtlich in der EU
und in der Schweiz (noch) nicht erlaubt [VOGL, 2005]. Verwendet werden
9
dafür Enzymsysteme, welche bis zu 120 verschiedene Enzymkomponenten
enthalten [BARRET, 2005].
2.3.5 Saftbehandlung
Ziel der nach der Pressung anschließenden Saftbehandlung ist die Herstellung
stabiler Produkte ohne die ernährungsphysiologischen und sensorischen Eigenschaften
zu sehr zu verändern [VOGL, 2005]. Als Haupttrübungsursachen im Saft gelten
Proteine, Gerbstoffe, Stärke und Pektin [BIRUS, 2001]. Die Entfernung dieser nicht
erwünschten Trubstoffe erfolgt durch Einsatz von Enzympräparaten, Schönungsmitteln,
wie z.B. Gelatine, Bentonit und Adsorptionsmitteln, sowie durch mechanische Klärung
mittels Filtration, Sedimentation oder Flotation [SCHOBINGER, 2001].
Bei der Saftenzymierung unterscheidet man zwischen enzymatischen Pektin-,
Stärke- und Arabanabbau. Beim Einsatz pektolytischer Enzyme ist die richtige Balance
zwischen Pektinmethylesterase (PME; EC 3.1.1.11) und Polygalacturonase (PG; EC
3.2.1.15) entscheidend. PME demethoxyliert Pektin, resultierend in freien
Galacturonsäuregruppen, welche mit Kationen (z.B. Calcium) Komplexe, bilden die
wiederum abgeschieden werden. PG spaltet die langen Pektinketten, wodurch die
Viskosität sinkt. PME ist für die Aktivität von PG essentiell. Der Einsatz von Amylase
dient zur Hydrolyse von Stärke [ASHRUST, 1995]. Dadurch verhindert man eine
Trübung durch verkleisterte Stärke sowie durch Retrogradierung entstehende, körnige
Strukturen im Saft. Zur Eliminierung phenolischer Substanzen werden neben
Ausfällung wie mit Protein-haltigen Schönungsmitteln und Ultrafiltration, zunehmend
Laccase-Diphenoloxidase-Enzympräparate eingesetzt. Ihr Einsatz ist jedoch in der EU-
Fruchtsaftverordnung [Fruchtsaftverordnung, BGBl II 83/2004] nicht gestattet.
Bei der Schönung kommt es zum chemischen Ausflocken von Substanzen, die
Trübungen verursachen könnten. Es erfolgt eine Vorklärung zur Erleichterung der
Trubseparation sowie eine Verbesserung sensorischer Eigenschaften. Jeder
Schönungsvorgang beeinflusst jedoch auch erwünschte Substanzen, wie z.B.
Aromastoffe [VOGL, 2005]. Das traditionelle Schönungsmittel für Apfelsaft ist
Gelatine. Das Protein wird durch schonende Hydrolyse tierischer kollagenhaltiger
Stoffe gewonnen und trägt beim pH-Wert von Apfelsaft eine positive Ladung. Durch
10
Elektronenpaarbindung werden negativ geladene Trubteilchen fixiert und fallen
gemeinsam aus. Gelatine reduziert vor allem Procyanidine, die als Hauptursache für
eine Trübung im Saft gelten. Letztere besitzen für die Klärung mittels mechanischer
Verfahren eine zu kleine Molekülmasse. Weitere Anwendung findet die Kieselsol-
Gelatine-Schönung, sowie die Schönung mittels Bentonit, Adsorptionsmitteln
(Polyvinylpolypyrrolidon, Aktivkohle) oder Chitosan.
Unter der anschließenden Saftklärung versteht man die physikalische
Abtrennung von Teilchen aus komplexen Lösungen mittels Filtration, Sedimentation
und Flotation [ASHRUST, 1995; SCHOBINGER, 2001].
2.3.6 Haltbarmachung
Letztendlich erfolgt die Haltbarmachung des Saftes. Ziel der Haltbarmachung
ist es, eine mikrobiologische, enzymatische und chemische Stabilität bei einer
wiederum möglichst geringen ernährungsphysiologischen und sensorischen
Beeinflussung zu erlangen. Aufgrund des niedrigen pH-Wertes des Apfelsaftes
kommen als Verderber nur Hefen, Milchsäurebakterien und Schimmelpilze in Frage.
Das klassische Haltbarmachungsverfahren von Apfelsaft ist die Pasteurisation
(<100˚C). Sie besteht in der Abtötung der für den Verderb verantwortlichen,
vegetativen Mikroorgamismen sowie der Inaktivierung von Enzymen, vor allem des
Phenolasekomplexes. Der Wärmebehandlung sind jedoch enge Grenzen gesetzt, weil
bei Temperaturen über 90˚C vermehrt unerwünschte chemische Reaktionen ablaufen.
Die in der Literatur angegebenen Werte über erforderliche Pasteurisationszeiten und
– temperaturen weichen sehr stark voneinander ab.
Als Kenngröße des Pasteurisationserfolges dient die Pasteurisationseinheit (PE).
Darunter versteht man jene Wirkung, die durch eine Hitzebehandlung bei 80˚C und
eine Behandlungszeit von einer Minute erzielt wird. Sie entspricht dabei einer
Pasteurisation von einer Minute bei 80˚C [BIRUS, 2001; SCHOBINGER, 2001].
11
2.4 Trüber Apfelsaft
Klarer und trüber Apfelsaft unterscheiden sich durch unterschiedliche
Herstellungstechnologien. Folgende Erwartungen stellt der Konsument an einen
naturtrüben Saft:
• eine helle, weißlich gelbe Farbe;
• deutlich wahrnehmbare Trübung, die Fruchtfleischteilchen sollen gleichmäßig
im Saft verteilt und nicht sedimentiert sein;
• einen fruchtigen, säurebetonten, nicht bitter oder adstringierenden Geschmack;
• einen frischen, fruchtigen, arttypischen Geruch;
Bei der Herstellung eines naturtrüben Saftes werden, nachdem die Äpfel
zerkleinert und gepresst wurden, die groben Trubstoffe mittels eines Separators
(Zentrifuge) mechanisch weitgehend abgetrennt.
Besonders wichtig ist es die gewünschte Trubstabilität zu erreichen. Sie ist
abhängig von der Sedimentationsgeschwindigkeit, welche hauptsächlich durch die
Parameter Partikelgröße, Partikeldichte, Wert der Viskosität des Serums, Partikelform
und Partikelladung bestimmt wird. Weiters spielen pH-Wert sowie der Pektin-,
Gerbstoff-, Eiweiß- und Aminosäuregehalt eine wichtige Rolle [SCHOBINGER, 2001].
Der Trub setzt sich zusammen aus 40 % Proteinen, 30 % Lipiden, 5 % Procyanidinen,
5 % neutralen Polysacchariden, 2 % Pektin und 18 % Mineralstoffen sowie aus noch
unbekannten Substanzen [DIETRICH et al, 1996].
Die Trubpartikel enthalten einen aus Proteinen bestehenden, positiv geladenen
Kern, der mit dem negativ geladenen Pektin einen Komplex bildet. Durch die stark
wasserbindenden Eigenschaften der Hydrokolloide entsteht eine Hydrathülle um den
Trubpartikel, wodurch die Dichte des Trubpartikels an die Dichte des Serums
angeglichen wird [PECERONI und GIERSCHNER 1993]. Um die Viskosität
möglichst weitgehend aufrecht zu erhalten, empfiehlt sich eine thermische Behandlung
nach der Grobtrubabtrennung, um fruchteigene pektolytische Enzyme weitgehend zu
inaktivieren. Nach der Abtrennung des Grobtrubes beträgt der Gesamttrubgehalt im
trüben Apfelsaft 0,2 bis 1,0 g/l.
Farbveränderungen entstehen fast ausschließlich durch enzymatische oder
nichtenymatische Bräunungsreaktionen. Für die Farbstabilisierung trubstabiler Säfte ist
12
es wichtig den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre während des gesamten
Produktionsprozesses niedrig zu halten und die safteigenen Phenoloxidasen möglichst
früh zu inaktivieren (96 ˚C, 15-30 sec). Der Zusatz von L-Ascorbinsäure dient als
Langzeitoxidationsschutz [SCHOBINGER, 2001].
2.5 Herstellung von Saftkonzentraten
Fruchtsäfte enthalten einen Wasseranteil von ca. 80-85 %. Trotz optimaler
Lagerung geht das typische Fruchtaroma mehr oder weniger schnell verloren oder wird
durch flüchtige Substanzen, die bei chemischen Reaktionen der Inhaltsstoffe entstehen,
negativ beeinflusst. Durch Konzentrierprozesse wird der Trockensubstanzgehalt der
Säfte auf 60-75 % erhöht, wodurch die Konzentrate chemisch und mikrobiologisch
weitgehend stabilisiert werden. Ein Vorteil der Konzentrierung besteht darin, dass das
Lager- und Transportvolumen um das sechs- bis siebenfache reduziert wird.
Zur Saftkonzentrierung werden überwiegend thermische Verfahren
(Saftkonzentrierung durch Verdampfung, Aromakonzentrierung durch Destillation)
angewendet [SCHOBINGER, 2002; VOGL, 2005]. Bei einer Lagerungstemperatur von
5˚C oder weniger sind die Konzentrate und Aromaauszüge sechs Monate haltbar. Eine
Lagerung bei über 20˚C führt durch die Maillard Reaktion zwischen Zucker und
Aminosäuren meist zur Bräunung des Konzentrates. Weiters kann es zu Verlusten an
Polyphenolen und titrierbarer Säure kommen. Als Qualitätsüberprüfung dient die
Messung von HMF (5-Hydroxymethylfurfural) mittels HPLC (high performance liquid
chromatography). HMF entsteht bei dem Maillard Abbau von Fructose [ASHRUST,
1995]. Laut A.I.J.N darf die Konzentration nicht über 20 mg/l HMF liegen [A.I.J.N.,
1996].
2.6 Zusammensetzung des Apfelsaftes
Die Zusammensetzung des Apfelsaftes reflektiert die Zusammensetzung der
Rohware. Da letztere von Klima, Anbaumethoden sowie der Verarbeitung bestimmt
wird, kommt es zu starken Schwankungen [ASHURST, 1995].
Tab. 2 weist die im Code of Pracitce des A.I.J.N. angegebenen Werte für die
Zusammensetzung des Apfelsaftes auf, die auf der Untersuchung einer meist sehr
13
großen Zahl von authentischen und unkorrigierten Säften aus unterschiedlichen
Anbaugebieten resultieren. Die Werte dienen als generelle Richtwerte [A.I.J.N., 1996].
Tab. 2: Chemische Zusammensetzung (Schwankungsbreiten oder Grenzwerte) von Apfelsaft aus
dem Code of Practice der A.I.J.N. (1996), bezogen auf 1 Liter
Relative Dichte min. 1,04020˚/20˚ = 10,0 Brix
min. 1,045= 11,2 Brix
Glucose g/l 15-35Fructose g/l 45-85
Glucose:Fructose 0,3-0,5Saccharose g/l 5-30
Zuckerfreier Extrakt g/l 18-29Sorbit g/l 2,5-7
Titrierbare Säure pH8,1 g/l 2,2-7,5 Citronensäure mg/l 50-150L-Apfelsäure g/l min. 3Fumarsäure mg/l max.5
Asche g/l 1,9-3,5Natrium mg/l max. 30Kalium mg/l 900-1500
Magnesium mg/l 40-75Calcium mg/l 30-120Phosphor mg/l 40-75
Nitrat mg/l max. 5Sulfat mg/l max. 150
Formolzahl ml 0,1 molNaOH/100ml
Prolin mg/l max.20
3-10
Direktsaft
Saft aus Konzentrat
2.6.1 Kohlenhydrate
2.6.1.1 Einfachzucker
Zucker bilden die Hauptkomponente der löslichen Inhaltsstoffe im Apfelsaft.
Die spezifische Dichte, angegeben in ˚ Brix, steht im engen Zusammenhang mit dem
Zuckergehalt im Apfelsaft, der hauptsächlich aus Fructose, Glucose und Saccharose
besteht [ASHURST, 1995]. Der Fructoseanteil ist etwa zwei- bis dreimal so hoch wie
der von Glucose. Nach dem Pressen wird Saccharose oft zu Glucose und Fructose
(„Inversion“) hydrolyisert [SCHOBINGER, 2001].
14
2.6.1.2 Polysaccharide
Unter den für den Menschen verwertbaren Polysacchariden findet man im Obst
hauptsächlich die Stärke vor. Hierbei handelt es sich um das wichtigste
Reservekohlenhydrat der Pflanze und das bedeutendste Nahrungskohlenhydrat für den
Menschen. Stärke befindet sich in unreifem Obst in größeren Mengen, da sie sich erst
im Laufe des Reifeprozesses in Zucker umwandelt. In vollreifen Früchten ist sie zur
Gänze abgebaut.
Stärke kommt im Apfelsaft vorwiegend in der Form von unlöslichen
Granulaten, die von den Speichervakuolen der Frucht stammen, vor. Aufgrund des
geringen Durchmessers der Granulate von 1-16 µm werden sie oft von
Filtrationsmethoden nicht abgetrennt. Bei einer Erhitzung von über 60˚C verkleistert
die Stärke und verursacht unerwünschte Trübungen im Saft [ASHURST, 1995].
Den Großteil der unlöslichen Fruchtbestandteile bilden Cellulose,
Hemicellulose und Pektinstoffe.
Cellulose besteht aus ß-1,4 glykosidisch verknüpften Glucoseeinheiten und ist
der Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände. Da der Mensch kein Enzym besitzt, das ß-
glykosidische Verbindungen spalten kann, ist Cellulose für den Menschen nicht
verdaulich.
Hemicellulosen sind ebenfalls pflanzliche Zellwandbestandteile im Obst und
bestehen aus verschiedenen Pentosen und Hexosen [ELMADFA und LEITZMANN,
2004].
Pektin wird von der Mittellamelle der Apfelzellwand durch mechanische
Verfahren, wie Zerkleinerung und Pressung, freigesetzt. In der Pflanze dient es als
Kittsubstanz und Auskleidungsmasse der Zellzwischenräume. Säfte von überreifen
Äpfeln enthalten mehr Pektin als Säfte von unreifen [ASHRUST, 1995]. Die
Grundstruktur ist in Abb. 4 ersichtlich.
Abb. 4: Grundstruktur Pektin
15
Pektin ist ein Heteropolysaccharid und zählt zur Gruppe der löslichen
Ballaststoffe. Es besteht aus dem sogenannten glatten Bereich (smooth region), der sich
aus �-1,4-verknüpften, partiell methylierten Galacturonsäureeinheiten zusammensetzt,
sowie einem verzweigten Bereich (hairy region). Letzterer enthält viele Seitenketten
und Neutralzucker, wie z.B. Rhamnose, Galactose, Arabinose. Die
Galacturonsäuremoleküle können in den „hairy regions“ azetyliert sein. Im linearen
Teil sind Rhamnosemoleküle eingebaut, was zu einem Knick im Molekülgerüst führt.
Pektin besteht aus 65 bis 95 % D-Galacturonsäure, 3 bis 8 % Methanol, 0 bis 6 %
Essigsäure sowie 8 bis 10 % Neutralzucker. Der Veresterungsgrad des wasserlöslichen
Pektins beträgt 65 bis 98 % und der Polymerisationsgrad variiert zwischen einigen
Dutzend bis einigen Hundert. Aus technologischer Sicht stellt Pektin als trubbildende
Substanz ein Problem bei der Saftherstellung dar und wird daher durch diverse
Enzymsysteme eliminiert. Auf der anderen Seite ist Pektin wichtig für Textur und
Mundgefühl der Apfelsäfte. In naturtrüben Säften ist die Kombination von Proteinen
mit Pektin und Polyphenolen die Hauptursache für die gewünschte Trübung
[SCHOBINGER, 2001].
2.6.2 Organische Säuren
Die vorherrschende Säure im Apfelsaft ist die L-Äpfelsäure. Abhängig von
Sorte und Saison macht ihr Gehalt etwa 4/5 des Gesamtsäuregehaltes im Apfelsaft aus.
D-Äpfelsäure stammt von zugesetzter DL-Äpfelsäure. Als weitere Säuren werden in
der Literatur noch Citronensäure, Fumarsäure und Shikimisäure genannt [ASHRUST,
1995].
2.6.3 Aminosäuren und Proteine
Generell spielen Proteine im Obst mengenmäßig eine untergeordnete Rolle.
Der lösliche Proteingehalt im Apfelsaft ist sehr gering. Die in Wasser löslichen freien
Aminosäuren machen einen Großteil der stickstoffhaltigen Verbindungen aus. Die
artspezifische Zusammensetzung im Apfelsaft wird durch den überwiegenden Anteil an
Asparagin bestimmt. Bei 80 % der gesamten freien Aminosäuren handelt es sich um
Asparagin und Aspartat [SCHOBINGER, 2001].
16
2.6.4 Vitamine
Obst gilt generell als eine wichtige Quelle für Ascorbinsäure. Letztere übt im
Apfelsaft eine trubstabilisierende Wirkung aus [BIRUS, 2001]. Ascorbinsäure kann
jedoch durch die Oxidation mit Polyphenolen mittels Polyphenoloxidase (PPO; EC
1.14.18.1) vermindert werden [ASHRUST, 1995]. Der Gehalt kann in den einzelnen
Sorten stark schwanken. Die Zugabe von L-Ascorbinsäure bringt nicht nur Vorteile für
die Produktqualität und –stabilität, sondern auch für die antioxidative Kapazität des
Apfelsaftes [RECHNER, 2001].
In geringen Mengen sind im Apfelsaft ebenso B-Vitamine sowie Niacin,
Pantothensäure und Folsäure enthalten [SCHOBINGER, 2001].
2.6.5 Mineralstoffe und Spurenelemente
Hierbei handelt es sich um die unverbrennbaren Bestandteile der Früchte
(Asche). Sie liegen im Apfelsaft als gelöste Ionen vor. Mineralstoffe beeinflussen die
Ladungsverhältnisse im Saft und damit auch das Gelingen der Schönung [BIRUS,
2001]. Im Apfelsaft überwiegt Kalium vor anderen Mineralstoffen wie Calcium und
Magnesium. In geringeren Konzentrationen findet man auch Natrium und Eisen vor
[SCHOBINGER, 2001].
2.7 Der Getränkemarkt - Die Bedeutung von Apfelsaft
2.7.1 Der internationale Fruchtsaftmarkt
Laut dem Verband der deutschen Fruchtsaft-Industrie ist Deutschland mit einem
aktuellen Pro-Kopf-Verbrauch von 40,3 Litern Fruchtsaft und Fruchtnektar, davon
entfallen 12,5 Liter auf Apfelsaft, im Jahr 2005 weltweiter Spitzenreiter im Konsum
von Fruchtsäften und –nektaren. Im Vergleich dazu trinken die US-Amerikaner mit
31,5 Litern und die Italiener mit 14,6 Litern deutlich weniger.
Es liegen Schätzungen vor, dass der weltweite Pro-Kopf-Verbrauch von
Fruchtsäften und -nektaren im Jahre 2008 sechs Litern pro Jahr entsprechen wird, was
einer gesunkenen jährlichen Wachstumsrate von 4,2 % (zwischen 1999 bis 2005) auf
2,8 % entspricht [CANADEAN, 2006].
17
2.7.2 Die weltweite Apfelsaftproduktion
Die geschätzte Apfelsaftproduktion der wichtigsten Apfelsaft herstellenden
Länder sank 2005/06 von 1,4 Mio. Tonnen im Vorjahr auf 1,3 Mio. Tonnen. Dadurch
kommt es zu einer Unterbrechung des steigenden Trends der letzten Jahre. Als
Hauptursache dafür wird die wegen Klimaschäden um 15 % gesunkene Apfel-
Produktion in China, dem führenden Land der Apfelsaftproduktion, angegeben. Auch
die amerikanische Apfelsaftproduktion geht weiterhin leicht zurück. Abb. 5
verdeutlicht den Produktionsumfang der weltweit wichtigsten Apfelsaft herstellenden
Länder [FAS/USDA, 2006].
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
Arg
entin
ien
Chi
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USA
met
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en
.
Abb. 5: Weltweite Apfelsaftproduzenten 2005/06
2.7.3 Der heimische Getränkemarkt
Abb. 6 zeigt den Getränkekonsum der Österreicher im Jahre 2005. Insgesamt
werden am heimischen Markt pro Kopf 69 Liter Fruchtsäfte, Nektare, stille Getränke
und Fruchtgetränke getrunken.
18
162
109
10074
72
69
6530
Kaffee
Bier
Wasser
Carbonated Soft Drinks
Liquid Dairy Products
Juice Nectar St ill drinks
Tee - heiß
Wein
Abb. 6: Getränkekonsum (pro Kopf in Litern) in Österreich 2005 [Tetra Pack, 2006]
Im Jahre 2005 wurde bei Fruchtsäften, Nektaren, Fruchtsaftgetränken und
gespritzten Fruchtsäften eine Absatzsteigerung von 1,3 % verzeichnet werden. Dabei
konnten Säfte 3,2 % und Fruchtsaftgetränke um 8,1 % zulegen. Rückgänge wurden bei
Nektaren (-3,1 %) und bei gespritzten Säften (-2,3 %) beobachtet [VERBAND DER
GETRÄNKEHERSTELLER ÖSTERREICH, 2006]. Insgesamt wurden 1.289.636 hl
Fruchtsaft konsumiert, wovon 510.817 (=17 %) auf den Apfelsaft entfallen. Dadurch
ergibt sich ein Pro-Kopf-Konsum von 6,4 Litern im Jahr. Der beliebteste Fruchtsaft der
Österreicher bleibt der Orangensaft mit einem Marktanteil von 43 % [TETRA PACK,
KREUTZER FISCHER & PARTNER, 2006].
19
3 Biologischer Landbau
Der Leitgedanke des biologischen Landbaus ist das Wirtschaften im Einklang
mit der Natur. Im Mittelpunkt steht der lebendige, gesunde Boden als Voraussetzung
für gesunde Pflanzen, Tiere und für die daraus hergestellten Lebensmittel [BIO
AUSTRIA, 2006].
Seit dem Jahr 1983 verfügt Österreich über eine staatliche Regelung für den
biologischen Landbau, die im Österreichischen Lebensmittelbuch (Codex Alimentarius
Austriacus) in Kapitel A.8 veröffentlicht ist. Seit dem Beitritt Österreichs zur
Europäischen Union stellt die EU-Verordnung 2092/91 „über den biologischen
Landbau und die entsprechende Kennzeichnung der landwirtschaftlichen Erzeugnisse
und Lebensmittel“ die rechtliche Grundlage sowie die Mindestanforderungen für den
biologischen Landbau dar. Sie regelt die Herstellung, die Aufbereitung, den Import und
die Kontrolle biologisch erzeugter Lebensmittel [VOGL et al., 2003].
Zu den Grundprinzipien des biologischen Landbaues zählt zuerst die Erhaltung
der Bodenfruchtbarkeit ohne chemisch-synthetische Düngemittel. Die
Bodenfruchtbarkeit wird weiters durch eine vielseitige und ausgewogene Fruchtfolge
unterstützt.
Für den Anbau müssen Arten und Sorten verwendet werden, die dem Standort
angepasst und möglichst widerstandsfähig sind. Es darf nur Saatgut verwendet werden,
das gemäß den Richtlinien der biologischen Landwirtschaft erzeugt wurde.
Um den Gesundheitsschutz der Pflanzen sicherzustellen, sind keine
naturfremden, chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmittel erlaubt. Sollte es zu großen
Schäden durch Krankheit und Schädlingsbefall kommen, werden natürliche
Pflanzenschutzmittel, wie z.B. Gesteinsmehle, Nützlinge oder Jauche eingesetzt.
Weiters wurde ein Verbot der Verwendung von gentechnisch veränderten
Organismen in der Biolandwirtschaft ausgesprochen.
Ein strenges Kontrollsystem überwacht den Warenfluss von der bäuerlichen
Urproduktion über die gewerbliche Verarbeitung bis hin zum Handel. Unabhängige,
staatlich autorisierte und akkreditierte Kontrollstellen überprüfen die einzelnen Betriebe
mindestens einmal im Jahr.
20
Erkennbar sind Bioprodukte für den Konsumenten durch die Kennzeichnung
mit den Worten „aus (kontrollierter) biologischer/ökologischer Landwirtschaft“ oder
„aus (kontrolliertem) biologischem/ökologischem Anbau/Landbau“ [BIO AUSTRIA,
2006].
Obwohl in der Europäischen Union nur etwa 4 % der gesamten
landwirtschaftlich genutzten Fläche ökologisch bewirtschaftet werden, gewinnt der
biologische Landbau zunehmend an Bedeutung [ROHNER-THIELEN, 2005]. Laut
österreichischem Ernährungsbericht 2003 steigt die Nachfrage nach biologisch
hergestellten Produkten stark an. Wichtige Motive dafür sind laut Konsument
Geschmack, Umweltschutz und gesundheitsbewusste Ernährung. Biologische
Pflanzenprodukte beinhalten üblicherweise weniger Pflanzenschutzmittel, jedoch kann
bezogen auf den Nährstoffinhalt noch nicht behauptet werden, dass Bioprodukte
gesünder sind als konventionell hergestellte Produkte [ELMADFA et al. 2003]. Der
geschätzte Marktanteil für biologisch erzeugte Produkte für das Jahr 2025 liegt laut
österreichischem Lebensministerium bei 5-10 % [LEBENSMINISTERIUM, 2005].
21
4 Phenole
4.1 Allgemeines
Polyphenole stellen die größte Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe (SPS)
bzw. Phytochemicals, dar, die anstatt der Primärprodukte Kohlenhydrate, Ballaststoffe,
Fette und Proteine ausschließlich im Sekundärstoffwechsel der Pflanzen gebildet
werden. Von den in der Natur vorkommenden 30.000 bekannten sekundären
Pflanzenstoffen sind ungefähr 5.000-10.000 in der menschlichen Ernährung enthalten.
Mit einer gemischten Kost werden täglich rund 1,5 g SPS aufgenommen [HAHN et al,
2005].
4.2 Klassifizierung der Phenole
In der Natur kommen mindestens 8000 unterschiedliche phenolische Vertreter
(ca. 3000 Flavonoide und ca. 5000 Nicht-Flavonoide) vor. Phenole bestehen aus einem
aromatischen Ringsystem, an das direkt zumindest eine Hydroxy-Verbindung gebunden
ist [EDER und WENDELIN, 2002]. Die einzelnen Substanzklassen unterscheiden sich
durch die Zahl und Verteilung der Hydroxygruppen, die sowohl methyliert als auch
glykosyliert vorliegen können. Weiters unterscheidet man zwischen monomeren
Phenolen und polymeren Phenolen [HERMANN 1992; EDER, 1998]. Unter dem
Begriff Polyphenole werden Verbindungen mit mindestens zwei phenolischen
Hydroxygruppen im Mol zusammengefasst [EDER, 2006].
Unter Berücksichtigung ihrer chemischen Struktur lassen sich Phenole grob in
folgende Gruppen einteilen:
• Flavonoide
• Phenolcarbonsäuren (Nichtflavonoide)
• Stilbene
[NIKFARDJAM, 2002]
22
4.2.1 Flavonoide
Mit mehr als 4000 Vertretern haben
Flavonoide unter den Phenolen die größte
Bedeutung in Pflanzen. Sie kommen
hauptsächlich in den festen Bestandteilen der
Früchte und weniger in Saft, Fruchtfleisch und
Pulpe vor. Strukturell leiten sie sich vom
Flavan (2-Phenyl-benzo-dihydropyran) ab, dessen 15 C-Atome in der
charakteristischen C6-C3-C6-Konfiguration angeordnet sind (Abb. 7). Es handelt sich
um sehr oxidationsanfällige Verbindungen mit herb-bitterem Geschmack.
Aufgrund der vielfältigen Grundstrukturen ist eine weitere Unterteilung dieser
Gruppe notwendig [EDER 2002; BELITZ und GROSCH, 1992].
Auf die in Zitrusfrüchten enthaltenen Flavone und Flavanone wird in dieser
Arbeit nicht näher eingegangen [ØYVIND, 2006].
4.2.1.1 Flavan-3-ole
Hierbei handelt es sich um farblose
Verbindungen mit einer gesättigten Bindung
zwischen dem C2 und C3 Atom (Abb. 8). Sie
haben zwei asymmetrische Kohlenstoffatome,
woraus sich vier mögliche Isomere ergeben. In
der Natur kommen sie meistens frei, d.h. nicht
glykosyliert bzw. verestert, vor. Man findet sie
z.B. in Trauben (20-100 mg/kg), Äpfeln (10-20
mg/kg) und Erdbeeren (2-5 mg/kg). Ihr
adstringierender und bitterer Geschmack ist charakteristisch. Zu den wichtigsten
Vertretern im Obst zählen vor allem (+)-Catechin, (-)-Epicatechin, (+)-Gallocatechin
und (-)-Epigallocatechin. Flavan-3-ole bilden den Grundkörper der Proanthocyanidine
[SPANOS und WROLSTAD, 1992; EDER, 1998].
Abb. 7: Struktur Flavan
Abb. 8: Struktur Flavan-3-ole
OHO
OH
OH
OH
OH
R
23
4.2.1.2 Flavan-3,4-diole
Die auch als Leuko-
anthocyanidine bekannten Flavan-3,4-
diole sind farblose Substanzen, die beim
Erhitzen im sauren Milieu rote
Farbstoffe, die Anthocyanidine, bilden.
Ihre Struktur ist in Abb. 9 abgebildet.
Besondere Bedeutung wird ihnen als
Vorstufen gewisser Proanthocyanidine
zugeschrieben [EDER, 1998].
4.2.1.3 Flavonole
Flavonole kommen in der Pflanze
hauptsächlich als Glykoside vor und sind
farblose bzw. gelbe Verbindungen [VAN
DER SLUIS, 2002]. Charakteristisch ist
das Vorkommen einer ungesättigten
Bindung zwischen dem C2 und C3 Atom
(Abb. 10). Die Hauptvertreter in
Früchten sind vor allem die Glykoside
Kämpferol, Quercetin, Myricetin und
Isorhamnetin [EDER und WENDELIN, 2002].
OHO
OH OH
OH
OH
OH
R
Abb. 9: Struktur Flavan-3,4-diole
OHO
OH O
R1
OH
OH
R2
Abb. 10: Struktur Flavonole
24
4.2.1.4 Anthocyane
Die Stoffgruppe der Anthocyane
lässt sich in die Anthocyanidine
(Aglykone) und die Anthocyanine
(Glykoside) unterteilen. Es handelt sich
um rot bis blau gefärbte Farbstoffe mit
einem C6-C3-C6-Ringsystem. Die
Farbausprägung ist pH-Wert abhängig.
In der Natur kommen vorwiegend
Glykoside der Anthocyanidine (Abb.
11), wie Pelargonidin, Cyanidin, Delphinidin und Malvidin, vor [WATZL, et al., 2002].
Im Apfel findet man sie nur in der roten Schale [HERRMANN, 1992].
4.2.1.5 Chalcone und Dihydrochalcone
Hierbei handelt es sich um
Phenole mit einem offenen Ringsystem.
Strukturell zählen Chalcone und
Dihydrochalcone (Abb. 12) zu den
Flavonoiden [ØYVIND, 2006]. Die
schwach gelb gefärbten Dihydrochalcone
kommen nur selten in Früchten vor. Der Apfel bildet mit den Phloretinglukosiden
Phloretin-2’-xyloglucosid und Phloridzin (Phloretin-2’-ß-glucosid) eine Ausnahme
[WALD und GALENSA, 1989].
4.2.2 Phenolcarbonsäuren (Nichtflavonoide)
Bei den Phenolcarbonsäuren unterscheidet man zwischen Hydroxyzimtsäuren
(HCA) und Hydroxybenzoesäuren (HBA) [WATZL und RECHKEMMER, 2001]. Es
handelt sich um gut wasserlösliche Verbindungen, die vermehrt im Fruchtsaft auftreten.
Aufgrund ihrer starken Oxidationsanfälligkeit zählen sie zu effizienten Antioxidantien
[EDER und WENDELIN, 2002]. Abb. 13 führt die in Lebensmitteln am häufigsten
vorkommenden Vertreter an.
OHO
OH
R1
OH
OH
R2
+
Abb. 11: Struktur Anthocyanidine
Abb. 12: Struktur Dihydrochalcone
25
Hydroxyzimtsäuren Hydroxybenzoesäuren
p-Cumarsäure R1 = H, R2 = H Gallussäure R1 = OH, R2 = OH
Ferulasäure R1 = H, R2 = O CH3 Protocatechusäure R1 = OH, R2 = H
Siapinsäure R1 = OCH3, R2 = O CH3 Syringasäure R1 = OCH3, R2 = OCH3
Kaffeesäure R1 = H, R2 = OH Vanillinsäure R1 = OCH3, R2 = H
Abb. 13: Die häufigsten in Lebensmitteln vorkommenden Hydroxyzimtsäuren und
Hydroxybenzoesäuren
Phenolcarbonsäuren liegen meistens verestert mit organischen Säuren oder
Zuckern vor. Die veresterten Verbindungen haben veränderte chemische, physikalische
und physiologische Eigenschaften, was sich letztendlich auch auf ihre Bioverfügbarkeit
im menschlichen Organismus auswirkt. Da der Mensch keine Esterasen besitzt, können
veresterte Hydroxyzimtsäuren im Dünndarm nicht absorbiert werden, weshalb eine
Metabolisierung von Phenolcarbonsäureestern nur nach Hydrolyse durch Enzyme der
Mikroflora im Dickdarm möglich ist [WATZL und RECHKEMMER, 2001].
4.2.2.1 Hydroxyzimtsäure
Als Grundkörper der Hydroxyzimtsäure-Verbindungen (C6-C3) findet man in
Früchten großteils Kaffeesäure, p-Cumarsäure und weniger Ferulasäure vor. In der
Pflanze liegen sie nicht in freier Form vor, sondern entstehen erst bei mechanischen
Beanspruchungen durch Hydrolyse. In Früchten sind sie meistens mit D-Chinasäure,
deren vier OH-Gruppen gute Verknüpfungsmöglichkeiten darstellen, oder Glucose
verbunden [HERMANN, 1992]. Weiters unterscheidet man aufgrund der
Doppelbindung zwischen zwei optisch aktiven Formen, der trans- und cis-HCA. Die
Umwandlung erfolgt sehr leicht z.B. durch Licht, jedoch überwiegt die trans-Form.
[EDER und WENDELIN, 2002]. Der bedeutendste Vertreter der Hydroxyzimtsäuren in
Früchten ist die Chlorogensäure, die sich aus Kaffeesäure und Chinasäure
zusammensetzt [WATZL und RECHKEMMER, 2001].
26
4.2.2.2 Hydroxybenzoesäure
HBA-Verbindungen (C6-C1) kommen meistens als freie Säuren und im
Vergleich zu HCA’s in viel geringeren Konzentrationen (<1mg/kg) vor [RITTER,
1994]. Es handelt sich um sehr oxidationsanfällige Verbindungen mit einem oft herb-
säuerlichen Geschmack. In Früchten kommen vor allem die Vertreter Gallussäure,
Vanillinsäure, Salicylsäure, p-Hydroxybenzoesäure und Protocatechussäure vor.
4.2.3 Stilbene
Stilbene besitzen einen C6-C2-C6 Grundkörper und sind Phytoalexine mit
fungistatischer bzw. fungizider Wirkung. Sie weisen eine hohe antioxidative Kapazität
auf. Einer der bekanntesten Vertreter ist Resveratrol, auf das u.a. die positive
gesundheitliche Wirkung von Rotwein zurückzuführen ist [EDER und WENDELIN,
2002].
4.2.4 Polymere Phenole
Polymere Phenole entstehen durch Kondensation mehrerer kleinerer Phenole.
Sie zählen zur Gruppe der Gerbstoffe, d.h. sie sind fähig Eiweiß zu denaturieren.
Aufgrund ihrer adstringierenden Eigenschaften wirken sie zusammenziehend auf
Schleimhäute und Wunden. Als Nachteile werden ihr bitterer Geschmack sowie ihre
antinutritive Wirkung postuliert [HERMANN, 1992].
4.2.4.1 Kondensierte Tannine (Proanthocyanidine)
Diese nichthydrolysierbaren Tannine setzen
sich aus unterschiedlich polymerisierten Flavan-3-
ole bzw. Flavan-3,4-diole zusammen (Abb. 14). Zu
den bedeutendsten Grundbausteinen zählen
(+)-Catechin und (-)-Epicatechin [EDER und
WENDELIN, 2002]. Reine Catechin-/Epicatechin-
Kondensate werden als Procyanidine bezeichnet. In
Früchten kommen vor allem die Dimere
Procyanidine B1, B2, B3 und B4 vor, die sich aus zwei Catechin-Grundeinheiten
Abb. 14: Struktur Proanthocyanidine
OHO
OH
OH
OH
OH
OHO
OH
OH
OH
OH
27
zusammensetzen. Ebenso findet man das trimere Procyanidin C1. Bei geringem
Polymerisationsgrad sind sie farblos und haben einen bitteren Geschmack. Erst höher
polymerisierte Verbindungen besitzen eine gelblich bis braune Farbe und einen
charakteristisch adstringierenden Geschmack [HERRMANN, 1992]. Nicht oxidierte
Procyanidine bilden Wasserstoffbindungen mit Proteinen, wodurch unlösliche
Komplexe im Fruchtsaft entstehen [SPANOS et al, 1992].
4.2.4.2 Hydrolysierbare Tannine
Hydrolysierbare Tannine entstehen durch die Veresterung von Gallussäure
und/oder Hexahydroxydiphensäure, der Vorstufe der Ellagsäure, mit Glucose. Sie
können unter hydrolytischen Bedingungen abgebaut werden, wobei, wenn Gallussäure
freigesetzt wird, Gallotannin entsteht. Wird Ellagsäure freigesetzt, entsteht Ellagtannin.
Diese komplexen Polyphenole fehlen im Apfel, kommen jedoch im Baumgewebe und
in einigen Früchten, wie z.B. Himbeeren und Brombeeren, vor [EDER und
WENDELIN, 2002].
4.3 Biosynthese von Polyphenolen
Alle Precursoren der Polyphenole stammen aus dem Kohlenhydratstoffwechsel.
Prinzipiell wird die Biosynthese aromatischer Verbindungen in der Pflanze in folgende
drei Segmente aufgeteilt:
• Shikimisäure-Segment: Produktion der Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und
Tryptophan
• Phenylpropanoid-Segment: Synthese von Hydroxyzimtsäure-Derivaten sowie
Vorstufen der Flavonoide und des Lignins
• Flavonoid-Segment: Herstellung diverser Flavonoide
Der Ablauf der Biosynthese von Polyphenolen ist in Abb. 15 schematisch
dargestellt.
Die Shikimisäure entsteht enzymatisch aus dem den Kohlenhydrat-Stoffwechsel
stammenden Vorstufen Phosphoenolpyruvat und Erythrose-4-Phosphat. Über weitere
Zwischenstufen entstehen Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan. Ausgehend von L-
Phenylalanin entsteht durch das Schlüsselenzym Phenylalanin-Ammonium-Lyase
(PAL; EC 4.3.1.5) Zimtsäure. Durch enzymatische Hydroxylierung bildet sich
28
anschließend p-Cumarsäure. Letztere kann durch fortschreitende Hydroxylierung und
Methylierung in Kaffeesäure und Ferulasäure umgewandelt werden. PAL wird durch
verschiedene Faktoren, meist Stressfaktoren, induziert. So wird das Enzym durch
Phenylalanin, Ethylen, Hormone, Wundreiz und Licht aktiviert und durch phenolische
Substrate gehemmt [PATZWAHL, 2002].
Die an Coenzym A gebundene p-Cumarsäure (p-Cumarsäure-CoA) kann über eine
durch die Chalcon-Synthase (EC 2.3.1.74) katalysierte Reaktion mit Malonyl-CoA zum
Naringeninchalcon weiter reagieren. Dies stellt das C6-C3-C6 Grundgerüst aller
Flavonoide dar. Nach Ringschluss durch die Chalcon-Isomerase (EC 5.5.1.6) ergibt
sich das Naringenin, von dem sich die Flavone, Isoflavone und das Dihydrokämpferol
ableiten. Durch Katalyse der Flavonol-Synthase (EC 1.14.11.23) kommt es zur
Ausbildung der Doppelbildung zwischen C2-Atom und C3-Atom und somit zum
Flavonol Kämpferol. Leucoanthocyanidine stammen aus der Reduktion der Ketogruppe
durch die Dihydroflavonol-Reduktase (EC 1.1.1.219). Sie bilden die kurzlebigen
Vorstufen der Anthocyanidinen und Flavan-3-ole. Wie die Synthese der Anthocyane,
Flavan-3-olen und Proanthocyanidinen abläuft, ist noch nicht bis ins Detail geklärt. Es
wird ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Enzyme vermutet [FORKMANN,
1993]. Durch die Entfernung eines Acetatrests nach Oxidation der Seitenkette der
Hydroxyzimtsäuren werden in den Pflanzen aus Hydroxyzimtsäuren die
entsprechenden Hydroxybenzeosäuren gebildet [RITTER, 1994].
30
4.4 Funktion von Phenolen in der Pflanze
Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe erfüllen vielfältige Funktionen in der Pflanze.
Da ihre Entstehung lichtabhängig ist, kommen sie vermehrt in den äußeren Geweben
der Pflanzen vor.
Gerbstoffe (Catechine, Tannine) haben vor allem Abwehrfunktion gegen
Mikroorganismen, während Bitterstoffe die Pflanzen gegen Tierfraß schützen. Viele
dieser Abwehrstoffe sind selbst für die Pflanze toxisch und werden daher in besonderen
Kompartimenten isoliert. Es ist aber auch möglich, dass zuerst nur die weniger oder
nicht toxischen Vorstufen gebildet werden, die bei Verletzung der Gewebe nach
Kontakt mit den entsprechenden Enzymen in die toxische Form übergeführt werden.
Weitere phenolische Verbindungen funktionieren als Duftstoffe und sind bedeutend für
die Anlockung von Insekten zur Blütenbestäubung auf chemischem Weg. Viele
beeinflussen auch den Geschmack und die Stabilität der Pflanze. Die Färbung der
Blütenblätter durch Anthocyane und Flavone dient der optischen Anlockung.
Schließlich gelten einige Phenole, Glykoside und Alkaloide als sogenannte
allelopathische Verbindungen, die von den Pflanzen zur Unterdrückung anderer,
artfremder Pflanzen in der näheren Umgebung ausgeschieden werden [HÄKKINNEN,
2000; NULTSCH 2001].
4.5 Gesundheitliche Bedeutung von Phenolen
Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe (SPS) zählen zu den sogenannten bioaktiven
Substanzen, denen eine wichtige Rolle als gesundheitsfördernde Wirkstoffe
zugeschrieben werden [ELMADFA und LEITZMANN, 2004].
Im menschlichen Organismus können SPS sowohl gesundheitsfördernde als
auch gesundheitsschädliche Auswirkungen haben. Noch vor einigen Jahren wurden
SPS hauptsächlich als antinutritive Pflanzenstoffe bezeichnet, da einige Verbindungen
die maximale Verwertung der Nährstoffe einschränken [HAHN et al., 2005].
Heutzutage stehen die gesundheitlichen Vorteile im Mittelpunkt aller Forschungen.
In Tab. 3 sind die vielfältigen Wirkungen der SPS angegeben.
31
Tab. 3: Wirkungen sekundärer Pflanzenstoffe [ELMADFA und LEITZMANN, 2004]
• antioxidativ (hemmen Bildung freier Radikale)
• antikanzerogen (senken Krebsrisiko)
• immunmodulatorisch (stärken das Immunsystem)
• antimikrobiell (schützen vor Infektionen)
• antithrombotisch
• entzündungshemmend
• blutdurckregulierend
• cholesterinspiegelsenkend
• blutglucoseregulierend
• verdauungsfördernd
Die Gruppe der Polyphenole spielen eine wichtige Rolle beim Schutz des
Organismus gegen Schädigungen durch freie Radikale, welche zur Entwicklung
degenerativer und nicht-degenerativer Erkrankungen, wie Atherosclerose, Krebs,
verfrühtes Altern, führen können [STRATIL et al., 2006].
Flavonoide stellen die antioxidativ wirksamsten Verbindungen innerhalb des
Pflanzenreichs dar. Sie können neben antimikrobiellen und antiphlogistischen Effekten
in die Kanzerogenese eingreifen. Quercetin, Myricetin und Rutin weisen die höchste
antioxidative Wirkung auf. Die antioxidative Wirkung der Flavonoide beruht u.a. auf
folgenden Mechanismen:
• Chelatbildung mit Übergangsmetallen
• Abgabe von Elektronen aus der phenolischen Hydroxylgruppe
• Hemmung von prooxidativ wirksamen Enzymen, z.B. Xanthindehydrogenase
Ebenso wurde der Wirkmechanismus der Phenolsäuren genau erforscht. Durch
Hemmung von Phase-I-Enzymen und Induktion von Phase-II-Enzymen bei der
Kanzerogenese können sie diese hemmen. Dabei erwies sich die Ellagsäure um 80 bis
300 Mal stärker antikanzerogen als andere Phenolsäuren [WATZL und
RECHKEMMER, 2001]. Schon länger ist bekannt, dass Chlorogensäure, Kaffeesäure
und Ferulasäure die Bildung stark krebserregender Nitrosamine und Nitrosamide bei
Ratten verhindern und den Auslösungsprozess der Krebsbildung in vitro blockieren
[HERMANN, 1999].
32
Mehrere Untersuchungen führten zu der Einsicht, dass phenolische
Verbindungen die low density lipoprotein (LDL)-Oxidation in vitro hemmen. Die
oxidative Modifikation von LDL führt über die Bildung von atherosklerotischen
Plaques zur Entwicklung koronarer Herzerkrankungen. Die Hemmung der LDL-
Oxidation in vitro nimmt in der Reihenfolge Catechin > Cyanidin > Kaffeesäure >
Quercetin > Ellagsäure ab [HERMANN, 1999]. Polyphenole können Lipoxygenasen
durch direkte Wechselwirkung hemmen [SADIK, 2005].
Das im Apfel vermehrt vorkommende Phloridzin bringt Vorteile für Diabetes II-
Patienten. Indem es die intestinale Glucoseaufnahme über den Natrium-D-Glucose
Cotransporter sowie die renale Glucosereabsorption inhibiert, normalisiert es die
Auswirkung von Insulin auf den Glucosemetabolismus in der Leber [ZHAO, 2004].
Generell gilt eine vermehrte Aufnahme an SPS als wünschenswert, obwohl der
bisherige Kenntnisstand noch nicht ausreicht, um konkrete Zufuhrempfehlungen
auszusprechen [HAHN, 2006].
4.6 Polyphenole im Apfel und Apfelsaft
Im frischen Apfel machen die polyphenolischen Inhaltsstoffe ca. 0,01 - 1,0 %
des Frischgewichtes aus. Polyphenole im Apfel können in folgende sechs Gruppen
unterteilt werden:
• Phenolsäuren: Chlorogensäure
• Dihydrochalcone: Phloridzin
• Catechine: (-)-Epicatechin, (+)-Catechin
• Procyanidine: Procyanidin Dimer B2
• Anthocyanidine: Cyanidin 3-galactosid
• Flavonolglykoside: Quercetin-3-glucosid (Isoquercitin), Quercetin-3-galactosid
(Hyperosid), Quercitin-3-arabinosid (Avicularin)
Das Polyphenolmuster von Äpfeln (Abb. 16) ist genetisch kontrolliert. Bei
früheren Untersuchungen ist das typische Muster der Phenolcarbonsäuren und
Flavonoide mittels HPLC-Methode erkennbar [RECHNER et al., 1999].
33
Abb. 16: Chromatogramm Bohnapfel [RECHNER et al, 1999]
Der Gesamtphenolgehalt ist abhängig von der Apfelsorte und variiert zum Teil
um Größenordnungen. Mostäpfel haben einen bis zu zehnmal höheren
Polyphenolgehalt als Tafeläpfel. Aus geschmacklichen Gründen werden zur
Saftverarbeitung jedoch Tafeläpfel bevorzugt [LEA, 1984; HERMANN, 1973]. Laut
vorhergehenden Untersuchungen enthält Apfelsaft der Sorte Jonagold durchschnittlich
312 mg/l Gesamtphenole, während der Saft der Sorte Topas 901 mg/l aufweist.
Spitzenreiter ist der zu den Mostäpfeln zählende Bohnapfel mit einem
Polyphenolgehalt von 1623 mg/l [RECHNER, 2001].
Weiters variiert der Gehalt einzelner Polyphenole innerhalb der Kompartimente
des Apfels (Schale, Fruchtfleisch, Kerngehäuse). Hydroxyzimtsäurederivate befinden
sich vor allem in Kerngehäuse und Fruchtfleisch, Flavonole und Anthocyane in der
Schale und Chalkone hauptsächlich im Kerngehäuse [RENNER, 2002]. Da
Anthocyanidine und Flavonolglykoside nur in der Schale der Äpfel vorkommen,
werden sie gewöhnlich nicht in den Saft extrahiert und verbleiben im Trester
[ASHURST, 1995]. Die Chlorogensäure dahingegen kommt sowohl im Trester, als
auch im fertigen Saft vor [VAN DER SLUIS et al., 2002].
Procyanidine spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Trub im Saft.
So können unoxidierte Procyanidine mit Proteinen unlösliche Komplexe bilden. Um
diesen Effekt zu vermeiden, wird eine frühe Oxidation der Maische empfohlen
[SPANOS et al, 1992].
34
4.6.1 Einfluss der Safttechnologien auf den Polyphenolgehalt:
Das Polyphenolmuster und der Polyphenolgehalt vom Apfel verändern sich bei
der Verarbeitung zu Apfelsaft. Einige Studien haben in den letzten Jahren einen engen
Zusammenhang zwischen Kultivierungsmethoden, Qualität der Rohware, industrieller
Verarbeitung, Lagerung und dem Polyphenolgehalt im Apfelsaft festgestellt. Tab. 4
verdeutlicht die Veränderung der Pflanzenphenolgehalte durch unterschiedliche
Herstellungsverfahren und Schönungsmethoden [SCHOBINGER, 2001].
Tab. 4: Veränderung der Pflanzenphenolgehalte in mg/l durch unterschiedliche
Herstellungverfahren und Schönungsmethoden
35 deutsche Apfelsäfte der Einfluss des Herstellungsverfahrens
verschiedensten Sorten und
Verarbeitungstechnologien
direkte
Pressung
enzymat. Pulpe-
Behandlung Verflüssigung
Literaturstelle RITTER und DIETRICH 1996 SCHOLS et al.1991
Chlorogensäure 72,4 (11,2-177,6) 41-63 6-13 48-85
4-Caffeoylchinasäure 7,7 (2,3-12,9)
p-Cumaroylchinasäure 24,6 (3,3-49,1)
Kaffeesäure 1,4 (Sp.-13,9) 5-10 0-2 8-11
p-Cumarsäure 0,4 (Sp.-2,1) 2-4 0-2 3-6
Ferulasäure 0,3 (Sp.-1,6) 0-1 0-2 2-4
Catechin 5,7 (1,1-11) 0 0 6-35
Epicatechin 10,8 (2,9-30,3) 5-10 0 32-65
Procyanidin B2 11,3 (3,4-58,5)
Phloridzin 12,9 (2,0-45,1) 10-16 2-11 40-67
Phloretin-xylosylglucosid 21,1 (2,8-39,2) 10-16 2-11 40-67
Zu erheblichen Einbüßungen an Polyphenolen kommt es während der
Entsaftung. In einer Studie wurden die Gesamtphenolgehalte der Maische mit
denjenigen im fertigen Saft verglichen. Je nach Apfelsorte wurden in der Apfelmaische
Gesamtphenolgehalte von 186-1005 mg/kg gemessen. Im Saft stellte man eine
deutliche Abnahme der Gesamtphenolgehalte um 14-72 % fest. Ein Großteil der
Polyphenole bleibt im Trester, wobei sich der Einfluss der Wasserlöslichkeit der
Polyphenole auf den Übergang in den Saft deutlich zeigt [RECHNER, 2000; THIELEN
et al, 2004].
Der Einsatz pektolytischer Enzyme, die u.a. eingesetzt werden, um Pektine in
der Zellwand zu degradieren, und damit die Saftausbeute zu erhöhen, beeinflusste den
35
Polyphenolgehalt des Apfelsaftes. Da Polyphenole pektolytische Enzyme inhibieren
können, werden sie häufig durch Belüftung der Maische oxidiert und somit entfernt
[VAN DER SLUIS et al, 2001]. Die enzymatische Klärung kann ebenso eine
Hydrolyse von konjugierten Hydroxyzimtsäuren verursachen [SPANOS, 1990]. Die
Behandlung des Saftes mit Laccase dient dazu, Polyphenole durch enzymatische
Oxidation zu entfernen. Das Enzym oxidiert o- und p-Diphenolgruppen zu Chinonen,
welche zu hochpolymeren Verbindungen reagieren und sich an die Trubpartikel des
Saftes binden. Letztere werden mittels Ultrafiltration entfernt [RENNER, 2001].
Zur Herstellung von klarem Saft werden neben dem Trub auch noch gelöste
höhere polymere Phenole, die zu Nachtrübungen führen könnten, entfernt. Dabei ist das
schonendste Verfahren die Schönung mittels Gelatine.
Auch die Kultivierungsmethode scheint Einfluss auf den
Gesamtpolyphenolgehalt des Apfels zu haben. Es wurde festgestellt, dass Äpfel aus
gespritzen Bäumen bis zu 17 % weniger Gesamtphenolgehalt haben als die von
unbehandelten Bäumen [SPANOS et al, 1992].
Schließlich kann es auch bei der Lagerung von Äpfeln bzw. dem fertigen Saft zu
Verlusten an Polyphenolen kommen. Eine Reduktion der Hydroxyzimtsäuren um 36 %
sowie ein Verlust von Quercetin und Phloretin um 50 – 60 % wurde bei der Lagerung
von Saftkonzentraten über neun Monate bei 25˚C beobachtet. Procyanidine gehen oft
zur Gänze verloren [SPANOS, 1990].
Um die im Saft enthaltenen Polyphenole zu stabilisieren, wird empfohlen den
Saft direkt nach der Pressung zu pasteurisieren, um fruchteigene Enzyme, die zur
Oxidation der Polyphenole führen, zu inaktivieren. Eine drastische Abnahme der
Polyphenole im Saft kann durch die „high-temperature/short-time“-Methode verhindert
werden [BARRET, 2006].
4.6.2 Polyphenole und die Farbe des Apfelsaftes
Grundsätzlich ist die Farbe des Apfelsaftes von verschiedenen Faktoren
abhängig, wobei der Effekt der Polyphenole auf die Farbe des Apfelsaftes durchaus
interessant erscheint. Die Farbeausprägung ist auf die enzymatischen Oxidations-
produkte von Phloridzin (25 %), Epicatechin (25 %) und Procyanidinen (50 %)
36
zurückzuführen. Chlorogensäure spielt bei der Bildung der Farbe eine untergeordnete
Rolle [ASHRUST, 1995].
Die Bildung gelber bis brauner Pigmente in Fruchtsäften ist somit von den
phenolischen Inhaltsstoffen, der Anwesenheit von Sauerstoff sowie dem Ausmaß der
Phenoloxidase-Aktivität abhängig. Sie führt zu einer enzymatischen Oxidation der
phenolischen Inhaltstoffe, die sich im Presssaft vor allem an Trubstoffe binden. Sind
diese Enzyme in der intakten Zelle noch räumlich von den phenolischen Substanzen
getrennt, können sie nach mechanischer Behandlungen, wie z.B. Schnitt, Druck,
Pressen mit Phenolen zu gefärbten gerbstoffartigen Produkten reagieren
[SCHOBINGER, 2001].
Ortho-Phenoloxidasen (o-Polyphenoloxidasen, Phenolasen, Tyrosinasen) haben
einen großen Einfluss auf den Gesamtphenolgehalt im Apfelsaft. Die ortho-
Polyphenoloxidase ist ein membrangebundenes Enzym, welches Kupfer enthält.
Hydroxyzimtsäuren und Flavane sind gute Substrate für o-PPO, weniger dahingegen
Flavonole. Das Enzym katalysiert die Hydroxylierung von Monophenolen zu o-
Diphenolen und die Oxidation von o-Dihydroxy-Verbindungen zu Quinonen. Gehen
letztere eine Polymerisation ein, so entstehen dabei die charakteristischen gelben und
braunen Pigmente. Schließlich korreliert die o-PPO-Aktivität mit der Bräunung des
Saftes sowie der Phenolkonzentration. Studien erwiesen, dass sowohl die o-PPO-
Aktivität als auch der Gesamtphenolgehalt im Apfel während der Reifung abnehmen,
jedoch während der Lagerung annähernd konstant bleiben [SPANOS, 1992].
Auch Schwermetalle haben einen Einfluss auf die Farbe des Saftes. Bei pH-Werten
über 4 reagieren phenolische Substanzen oft mit Schwermetallsalzen, was zu
blaugrauen bis blau-schwarzen Verfärbungen, sowie metalligem Geschmack führen
kann [SCHOBINGER, 2001].
4.6.3 Polyphenole und der Geschmack des Apfelsaftes
Polyphenole, im speziellen Proanthocyanidine, führen zu einem bitteren und
adstringierenden Geschmack des Apfelsaftes. Der bittere Geschmack wird durch
Interaktionen polarer Moleküle und dem lipiden Teil der Geschmackspapillen auf der
Zunge wahrgenommen. Daher wird das Ausmaß des bitteren Geschmacks von der
37
Fettlöslichkeit der Substanz bestimmt. Adstringierender Geschmack resultiert von
unspezifischen Wasserstoffbindungen zwischen o-Diphenol und Proteinen, woraus ein
trockenes Mundgefühl entsteht. Dieser Mechanismus lässt darauf schließen, dass
Procyanidine unter den Polyphenolen den Apfelsaft sensorisch am stärksten
beeinflussen.
Die Balance zwischen den beiden Geschmackseindrücken bestimmt jedoch das
Molekulargewicht. So werden tetramere Procyanidine als sehr bitter empfunden,
wogegen polymere Procyanidine eher adstringierend beschrieben werden. Obwohl
Phloridzin bitter schmeckt, kommt es in zu geringen Mengen im Apfelsaft vor, um
Auswirkungen auf dessen Geschmack zu haben [SPANOS et al, 1992].
38
5 Oxidativer Stress
5.1 Definition und Herkunft freier Radikale
Bei oxidativen und reduktiven Prozessen in zellulären Systemen entstehen als
Zwischenprodukte instabile, hochreaktive, kurzlebige Substanzen. Von besonderer
Bedeutung davon sind die Sauerstoffradikale. Zu den wichtigsten Radikalen zählen das
Superoxidanion-Radikal (O2•-), das Hydroxyl-Radikal (OH•), das Stickoxyd-Radikal
(NO•) sowie das Lipid-Peroxyl-Radikal (LOO•). Weiters findet man sehr reaktive,
nicht-radikalische Sauerstoffmetaboliten wie z.B. Hydrogenperoxid (H2O2), Singulett
Sauerstoff (1O2), hypochlorige Säure (HOCl) und Ozon (O3), die zu den hoch reaktiven
Vorstufen freier Radikale zählen und die häufig zur Radikalbildung beitragen können.
Freie Radikale sind Atome, Ionen oder Moleküle mit einem oder mehreren ungepaarten
Elektronen. Die freien Elektronen streben danach, ein Elektronenpaar zu bilden und
sind für den instabilen Charakter radikalischer Verbindungen verantwortlich.
Sowohl Sauerstoffmetaboliten als auch Sauerstoffradikale werden unter dem
Begriff reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zusammengefasst.
ROS werden entweder endogen oder exogen gebildet (Tab. 5). Im Körper
stellen enzymatische Oxidationsreaktionen eine Quelle für ROS dar. Quantitativ
bedeutend ist hier die Xanthinoxidase (EC 1.1.3.22), die die Oxidation von Xanthin zur
Harnsäure katalysiert. In der mitochondrialen Membran entsteht bei der
Energiegewinnung über die Atmungskette das zu den ROS zählende Superoxidanion
direkt proportional zum Sauerstoffverbrauch, aufgrund einer unvollständigen
Reduktion des Sauerstoffes in der Elektronentransportkette. Exogen wird die
Radikalgenese vor allem durch den Lebensstil beeinflusst.
39
Tab. 5: Quellen der Radikalentstehung [ELMADFA und LEITZMANN, 2004]
Endogene Quellen
Mitochondrien (oxidative Energiegewinnung) Phagozyten Xanthin-/NADPH-Oxidase, Cytochrom P450-Oxidase
Reaktionen, bei denen Eisen oder andere Übergangselemente involviert sind Arachidonsäurekaskade Peroxisomen Sportliche Betätigung Entzündungen Ischämie/Perfusion
Exogene Quellen
Zigarettenrauch Umweltschadstoffe Strahlung Ultraviolettes Licht Medikamente, Pestizide, Anästhetika, Lösungsmittel Ozon Alkoholkonsum
Wird die Balance zwischen Synthese und Abbau reaktiver Sauerstoffspezies
verschoben, sodass oxidative Prozesse überwiegen und es zu einer Anreicherung von
ROS kommt, spricht man von oxidativen Stress (Abb. 17) [ELMADFA und
LEITZMANN, 2004; HAHN, 2005].
Abb. 17: Oxidativer Stress
Antioxidative Kapazität enzymatisch SOD, KAT, GSH-Px GSH-S-Transferase GSSG-Reduktase NADPH-liefernde Enzyme Nicht enzymatisch Vit. C, Vit. E, ß-Carotin GSH, Flavonoide, Urat Serumproteine
Entstehung aktivierter Sauerstoffspezies und „freier“ Radikale Primäre Radikale: 1O2, O2
*, HOO*, OH*, H2O2 sekundäre: ROOH, RO*, ROO*
40
5.2 Antioxidative Abwehrmöglichkeiten
Freie Radikale führen aufgrund ihrer toxischen Wirkung im Körper zu Schäden
auf subzellulärer und zellulärer Ebene. Ihre Entgiftung stellt eine Grundvoraussetzung
des aeroben Lebens dar. Deshalb verfügt der menschliche Körper über endogene sowie
exogene Abwehrmechanismen enzymatischen oder nicht-enzymatischen Ursprungs
gegen freie Radikale.
Eine Reihe von Enzymen, sog. Metalloenzyme, die bestimmte Mineralstoffe als
integrale Bestandteile benötigen, bilden die enzymatische Abwehr. Beispielsweise kann
die Superoxid-Dismutase (SOD; EC 1.15.1.1) Superoxid-Radikale zu Hydrogenperoxid
und Sauerstoff dismutieren. Das entstandene Hydrogenperoxid reagiert unter der
Einwirkung der Katalase (KAT; EC 1.11.1.6) weiter zu Sauerstoff und Wasser. Weiters
reduziert die Gluthation-Peroxidase (GSH-Px; EC 1.11.1.9) bereits entstandende
Lipidperoxide.
Zur nicht-enzymatischen Abwehr zählen niedermolekulare Substanzen, die
entweder im Körper synthetisiert (z.B. Glutathion, Ubichinon, Harnsäure, NADPH)
oder mit der Nahrung zugeführt werden (z.B. Tocopherole, Vitamin A und Carotinoide,
Polyphenole).
Radikale sind jedoch nicht generell als schädliche Substanzen einzuordnen, da
sie im Organismus spezifische physiologische Funktionen ausüben. Sie sind als
regulatorische Moleküle im Stoffwechsel aktiv, üben Kontrollfunktionen bei
verschiedenen Enzymreaktionen aus und regulieren über redoxsensitive
Transkriptionsfaktoren die Genexpression [ELMADFA und LEITZMANN, 2004;
HAHN, 2005].
5.3 Physiologische und pathologische Effekte von freien Radikalen
Die Gefahr freier Radikale liegt darin, dass sie bei fehlender oder ungenügender
Inaktivierung mit Makromolekülen (Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und
Nukleinsäuren) interagieren. Da die meisten bioorganischen Moleküle nicht-radikalisch
sind, führt die Formation von reaktiven Radikalen zu Kettenreaktionen, bei denen
ständig neue, oxidativ wirksame Radikale entstehen.
41
Durch diese kumulative Radikalbildung werden mehrfach ungesättigte
Fettsäuren nicht nur oxidiert (Lipidperoxidation), sondern es kann auch zur Spaltung
bzw. Verkürzung ihrer Kohlenstoffketten kommen. Die daraus resultierenden
Membranschäden können zur Atherosklerose führen.
Reaktionen mit ROS können die biologische Aktivität von Proteinen stark
beeinträchtigen. Es kommt zur verzögerten Signalübertragung und Enzymaktivität.
Die Interaktion mit Kohlenhydraten hat anscheinend weniger dramatische
Folgen, wie z.B. eine veränderte Zelladhäsion und Viskosität der Gelenkflüssigkeit.
Oxidative Schäden an der DNA können über Strangbrüche und
Basenmodifikationen zu Mutationen führen, die als Auslöser für Krebserkrankungen
gelten.
Erkrankungen, die mit der Auswirkung der ROS auf die erwähnten
makromolekularen Strukturen assoziiert werden, fasst man unter den sogenannten
„Free Radical Diseases“ zusammen [HAHN, et al. 2005].
42
6 Antioxidative Kapazität
6.1 Definition
Unter antioxidativer Kapazität versteht man die Fähigkeit einzelner Substanzen
oder Substanzgemische, oxidative Prozesse zu beenden, zu unterbrechen oder zu
verlangsamen [NIKFARDJAM, 2001]. Im weitesten Sinne zählen dazu auch Systeme,
die zur Reparatur bereits oxidativ modifizierter Strukturen beitragen [HAHN et al.,
2005].
6.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität
Zur Messung der antioxidativen Kapazität existieren verschiedene Testsysteme,
die auf unterschiedlichen Parametern basieren. Alle Methoden beschreiben den Einfluss
der Probe auf den Redoxstatus eines Systems. In einem Reagenzgefäß wird ein
oxidatives Milieu erzeugt wobei das zugesetzte Antioxidans die Oxidationsreaktion
verlangsamt.
Die meisten Methoden basieren auf der Reaktion von Elektronen-donierenden
oder Hydrogenradikal-produzierenden Komponenten/Antioxidanten nach folgendem
Schema:
R• + Aox-H � RH + Aox
• (Gl.1)
Meist wird die antioxidative Kapazität auf eine Referenzsubstanz bezogen, wie
z.B. das sog. „TROLOX“®, ein wasserlösliches Vitamin E-Derivat. Ergebnisse werden
dabei in mMol/l TROLOX-Äquivalent angegeben.
Zurzeit existieren ungefähr 20 verschiedene analytische Methoden zur
Ermittlung der antioxidativen Kapazität. Sie unterscheiden sich im Messprinzip, der
chemischen Zusammensetzung und Funktionsweise des Testsystems sowie dem
Reaktionsmechamismus, der zur Erfassung der antioxidativen Kapazität benutzt wird.
Der Vergleich der Ergebnisse unterschiedlichster Methoden ist meist unmöglich, was
auf die Vielfältigkeit der experimentellen Konditionen zurückzuführen ist. Generell
unterscheidet man zwischen Methoden mit lipophilen Substraten und Methoden mit
43
hydrophilen Substraten. Nachfolgend sind einige der zurzeit wichtigsten Tests
angeführt [STRATIL et al., 2006; RECHNER, 2000]:
• LDL-Oxidations-Test
• ABTS*-Radikalfänger-Test
• (Trolox-Equivalent-Antioxidative-Capacity; TEAC-Methode)
• DPPH-Test (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl)
• Chemilumineszenz-Test
• Hypoxanthin/Xanthinoxidase Test
• ORAX ROO*-Test (Oxygen-Radical-Absorbance-Cabacity)
• Eisen reduzierender/antioxidativ Test (Ferric reducing/antioxidant power;
FRAP-Assay
Weltweit hat sich die TEAC-Methode zur Bestimmung der antioxidativen
Kapazität etabliert. Sie wird in vielen unterschiedlichen Modifikationen durchgeführt,
wodurch sich bis jetzt in der internationalen Forschung noch keine standardisierte
Methode durchgesetzt hat [NIKFARDJAM, 2001].
6.3 Antioxidative Kapazität im Apfelsaft
Die antioxidative Kapazität im Apfelsaft setzt sich zum Teil aus dem
Gesamtpolyphenolgehalt und des Gehalts an Ascorbinsäure zusammen. Die Herkunft
der Hälfte der antioxidativen Kapazität im frischen Apfelpresssaft steht noch in
Diskussion [RECHNER, 2000].
Bei den Polyphenolen tragen vor allem die Konzentrationen von Epicatechin
und Procyanidin B2 zum Ausmaß der antioxidativen Kapazität bei [TSAO et al, 2005].
Im Apfelsaft liegt die antioxidative Kapazität mit 2,9 mMol/l (0,5-7 mMol/l) weit unter
den Werten anderer Säfte. Schwarzer Johannisbeernektar und Sauerkirschnektar mit
Fruchtgehalten von 25 % bzw. 40 % weisen TEAC-Werte von mehr als 7,5 mMol/l
TROLOX auf [RECHNER, 1997; 2000].
Die Wahl der Apfelsorte für die Saftherstellung hat die bedeutendste Rolle im
Hinblick auf das Ausmaß der antioxidativen Kapazität, die Werte können in
sortenreinen Apfelsäften um bis zu 500 % variieren. Abb. 18 weist die antioxidative
44
Kapazität sortenreiner naturtrüber Apfelsäfte aus Mostapfel- und Tafelapfelsorten auf.
Ermittelt wurden die Werte mittels TEAC-Methode. Die Abbildung verdeutlicht ebenso
den Anteil von Ascorbinsäure an der gesamten antioxidativen Kapazität. Man sieht,
dass sich die Apfelsorten signifikant voneinander unterscheiden wobei die
Mostapfelsorten (Kaiser Wilhelm, Brettacher und Bohnapfel) erheblich höhere Werte
aufweisen [RECHNER, 1999].
6,0
4,3
2,1
3,0
2,4
1,4
3,52,9
2,4
1,6
1,0 0,9
3,8
4,9
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
Bohna
pfel
Brettac
her
Kaiser
Wilh
elm
Boskoo
p
Topas
Jona
gold
aus d
. Han
del
Apfelsorte
mm
ol/L
Tro
lox
x
TEAC-Wert
TEAC-Wert ohne Anteil der L-Ascorbinsäure
Abb. 18: Antioxidative Kapazität naturtrüber Apfelsäfte aus verschiedenen Apfelsäften
Beeinflusst wird die antioxidative Kapazität der Apfelsäfte weiters von den
Verarbeitungsmaßnahmen. Jeder Verarbeitungsschritt vom Apfel zum fertigen
Apfelsaft resultiert in einer Abnahme der antioxidativen Kapazität. Die größten
Verluste summieren sich bei der Entsaftung der Apfelmaische [RECHNER, 1999;
2001].
Der Anteil von Ascorbinsäure an der antioxidativen Kapazität von Apfelsaft
variiert je nach Zugabe zwischen 17 bis 55 %. Ein Großteil der zugesetzten Menge wird
jedoch verbraucht, da Ascorbinsäure Substanzen im Saft reduziert und dadurch selbst
oxidiert. Optisch ist dieser Effekt deutlich an einer Aufhellung des Saftes nach
Ascorbinsäure-Zugabe erkenntlich. Auch im Saft vorliegende Chinone der Polyphenole
werden so zu Polyphenolen rückgebildet.
45
7 Aufgabenstellung
In biologisch angebauten Lebensmitteln soll es zu einer vermehrten
Anreicherung an pflanzeneigenen Abwehrstoffen, sogenannten sekundären
Pflanzeninhaltsstoffen, kommen.
In dieser Arbeit sollte anhand analytischer Untersuchungen festgestellt werden,
ob Apfelsaft aus biologischem Landbau gegenüber konventionell produziertem
gesundheitliche Vorteile für den Konsumenten beinhaltet.
Hauptaugenmerk der Auswertung sollte bei der Beurteilung des
Polyphenolgehalts und der damit korrelierenden antioxidativen Kapazität liegen.
Letztere schützt den Menschen vor degenerativen Erkrankungen, wie Atherosklerose,
Katarakt sowie vor Krebs. Ebenso trägt der Gehalt an Ascorbinsäure im Apfelsaft zur
antioxidativen Kapazität bei.
Ziel dieser Arbeit war weiterhin festzustellen, ob sich die Produkte anhand der
Konzentrationen an Mineralstoffen, wie Calzium, Kalium, Natrium sowie Magnesium,
unterscheiden.
Schließlich sollte ermittelt werden, ob sich klare und trübe Apfelsäfte sowie
Säfte aus Konzentrat im Vergleich zu direkt gepressten anhand ihres gesundheitlichen
Potentials unterscheiden lassen.
46
8 Material und Methoden
8.1 Verwendete Rohstoffe
Insgesamt wurden 106 österreichische Apfelsäfte aus konventioneller und
biologischer Produktion für die Untersuchungen verwendet. Mit Hilfe von „BIO
AUSTRIA“ standen 49 Apfelsäfte aus biologischem Anbau für die chemische
Untersuchung zur Verfügung. 57 Apfelsäfte stammten aus konventioneller Herstellung.
Bei 65 der Apfelsäfte, wovon 39 aus biologischem Anbau waren, handelt es sich
um naturtrübe Produkte. 18 konventionelle Säfte wurden aus Apfelsaftkonzentrat
hergestellt, der Rest wurde direkt gepresst. Reinsortige Apfelsäfte standen nur wenige
zur Verfügung, der Hauptanteil entstammt aus gemischtem Streuobstanbau. Bei vielen
Apfelsäften blieben nähere Angaben, wie z.B. zu verwendeten Apfelsorten und
Herstellungsverfahren, unbekannt.
8.2 Analytische Methoden
Die Analysen erfolgten innerhalb von drei Monaten nach zur Verfügungstellung
der Säfte. Folgende Parameter wurden erfasst: Antioxidative Kapazität (FRAP- und
TEAC-Methode), Gesamtphenolgehalt mittels Folin Ciocalteu sowie die qualitative und
quantitative Bestimmung einzelner Polyphenole anhand HPLC-Methode. Die
Erfassung der Mineralstoffe Kalium, Natrium, Calzium und Magnesium stellte einen
wichtigen Teil der Arbeit dar. Darüber hinaus wurden Farbwerte, Trockensubstanz,
titrierbare Säuren, pH-Wert und die Gehalte von Glucose, Fructose und Saccharose
ermittelt.
8.2.1 Probenvorbereitung:
Die Apfelsäfte wurden je 20 min bei 8000 min-1 zentrifugiert (Zentrifuge, Fa.
Berthold Hermle GmbH) und danach filtriert (Filterpapier W 595 bzw. bei sehr trüben
Säften H 602; Fa. Whatman). Gelagert wurden die Säfte ungeöffnet bei 4˚C. Nach dem
Öffnen wurden die Apfelsäfte innerhalb drei aufeinander folgenden Tagen analysiert.
Der Trub wurde nicht analysiert.
47
8.2.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität mittels TEAC-Methode
(Trolox equivalent antioxidative capacity)
Literatur:
MILLER et. al, 1993
EDER und WENDELIN, 2002
Geräte:
Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005
UV-Vis-Spektralphotometer HP 8452 A, Fa. Hewlett Packard
Chemikalien:
Testset: Gesamt Antioxidantien Status (Fa. RANDOX)
Phosphatpuffer (80 mMol/l, pH 7,4)
Metmyoglobin (6,1 µmol/l)
ABTS® 2,2’-Azinobis-(3-Ethylbenzthiazolin-6-sulfonsäure) (610 µmol/l)
Hydrogenperoxid, in stabilisierter Form (250 µmol/l)
6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylsäure
Lösungen:
- Chromogen-Lösung (Metmyoglobin, ABTS®) mit 10 ml Puffer versetzt
- 1 ml des Substrats (Hydrogenperoxid) mit 1,5 ml Puffer vereinigt
- Kalibrierreagenz (6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-Carboxylsäure)
mit 1 ml doppelt entionisiertem Wasser vermischt
Prinzip:
Die Messung beruht auf der Reaktion von ABTS® mit Metmyoglobin
(Peroxidase) und H2O2 zum grün-gefärbte Radikalkation ABTS*, das bei 600nm
photometrisch gemessen wird. Die Extinktion der Lösung wird exakt drei Minuten nach
der Zugabe von Wasserstoffperoxid gemessen. Die Verzögerung der Farbstoffbildung
wird als Maß für die antioxidative Kapazität der Probe angesehen und auf den Standard
bezogen werden.
[ ] OHFeXOHFeHXIVIII
222 0 +=−→+− (Gl.2)
[ ] IIIIVFeHXABTSFeXABTS −+→=−+
+*0 (Gl.3)
IIIFeHX − = Metmyoglobin
[ ]0=−IV
FeX = Ferrylmyoglobin
48
Durchführung:
Um die Referenzkonzentration einzuhalten, wurden die Apfelsaftproben im
Verhältnis 1:5 bzw. 1:10 (bei hoher antioxidativer Kapazität) mit destilliertem Wasser
verdünnt.
Der Versuch wurde bei 37˚C durchgeführt. Das Pippetierschema (Tab. 6)
erfolgte laut Gebrauchsanweisung:
Tab. 6: Pippetierschema für den antioxidativen Status nach RANDOX
DDH2O 20 µl - -Standard - 20 µl -Probe - - 20 µl
In Küvetten pipettieren
Blindwert Standard Probe
Nach Messung des Anfangsabsorptionsvermögens (E1) der Lösung mit einem
UV-VIS-Spektralphotometer wurden 200 µl Substrat zugesetzt und danach gut
gemischt. Die zweite Absorption (E2) wurde genau nach 3 Minuten gemessen.
Anschließend wurde die antioxidative Kapazität mittels folgender Formeln berechnet:
�
E = E2-E1 (Gl.4)
Faktor = Konzentration des Kalibriermaßes / (�
EBlindwert - �
EKalibriermaß) (Gl.5)
AOK [mMol/l] = Faktor x (�
EBlindwert - �
EProbe) x Verdünnungsfaktor (Gl.6)
Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes
8.2.3 Ferric Reducing/Antioxidant Power Assay
Literatur:
BENZIE and STRAIN, 1999
Geräte:
Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005
UV-Vis-Spektralphotometer HP 8452 A, Fa. Hewlett Packard
Eppendorf tubes 2 mL; Fa. Eppendorf
Wasserbad, Reagenzglasschüttler
49
Chemikalien:
Natriumacetatetrihydrate; z.B. Fa. Riedel-de Haen, Nr.8527291
Eisessigsäure; z.B. Fa. Riedel-de Haen, Nr.232645
TPTZ (2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine); z.B. Fa. Fluka, Nr.93285
FeCl3x6H2O; z.B. Fa. Merck, Nr.961443
FeSO4x7H2O; z.B. Fa. Merck, Nr.160165
Lösungen:
- Acetat buffer, 0,3 M; pH 3.6: 3,1 g Natriumacetettrihydrat wurden mit 16 ml
Eisessigsäure versetzt und mit destilliertem Wasser auf 1 L aufgefüllt
- FeCl3 x 6H2O; 20 mM: 0,27 g FeCl3 + 6H2O in 100 ml destillertes Wasser
- HCl, 40 mM: 330 µl HCl (=12 M) in 100 ml destilliertes Wasser
- TPTZ, 10 mM: 0,0312 g 2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine; TPTZ in 10 ml HCl (40
mM)
- Working FRAP-Reagenz: Acetatpuffer (0,3 M), TPTZ (10 mM) und
FeCl3x6H2O (20mM) im Verhältnis 10:1:1 mischen
- Standard (1 mM FeSO4 x 7 H2O): 0,0297 g FeSO4 x 7 H2O in 100 ml
destilliertes Wasser
Prinzip:
Die Methode basiert darauf, dass Antioxidantien fähig sind Fe3+ zu Fe2+ zu
reduzieren (Elektronentransfer). In der Anwesenheit von TPTZ wird ein blau gefärbter
Fe2+-TPTZ-Komplex gebildet, dessen Absorptionsmaximum bei 595nm liegt. Die
Reaktion ist pH-abhängig mit einem Optimum bei pH 3,6. Da es sich um eine
unspezifische Reaktion handelt, führt jede Halbreaktion deren Redoxpotential geringer
ist als das der Fe3+/Fe2+-Reduktion zu einer Reduktion. Die veränderte Absorption
korreliert direkt mit der reduzierenden Kraft des Elektronen-donierenden Antioxidans
in der Probe.
Durchführung:
Die Proben wurden, um die Referenzkonzentration einzuhalten, im Verhältnis
1:10 mit destilliertem Wasser verdünnt.
Der Versuch wurde nach folgendem Pipettierschema (Tab. 7) durchgeführt:
50
Tab. 7: Pippetierschema für die antioxidative Kapazität mittels FRAP
Reagenz Volumen
FRAP Working Reagenz
1,3 ml
Probe (bzw. Blindwert*)
0,2 ml
*destilliertes Wasser
Nach dem Pipettieren wurde mittels Reagenzglasschüttler gemischt. Danach
kamen die Proben für 30 min in ein Wasserbad mit 37˚C. Nach wiederholtem Mischen
wurden die Proben in Küvetten geleert und bei 596 nm mittels Photometer gemessen.
Mit Hilfe einer Eichgeraden von FeSO4x6H2O konnte die antioxidative
Kapazität der Probe berechnet werden. Zur Erstellung der Eichgeraden wurden
Standardkonzentrationen von 25, 100, 500 und 750 µM FeSO4 x 7 H2O verwendet. Die
Absorptionsdifferenz �E wird in einen FRAP-Wert (µM) umgesetzt, indem man �E der
Probelösung mit �E der Standardlösung relativiert:
�
E*321,86=µM(Fe(II))² (Gl.7)
Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes
8.2.4 Bestimmung des Gesamtphenolgehalts nach Folin-Ciocalteu
Literatur:
ZOECKLEIN et al.,1995
Geräte:
Absaugvorrichtung für Festphasenextraktionsröhrchen; Fa. Bakerbond
UV-VIS-Spektralphotometer CINTRA 10e, Fa. Maasen GmbH, Eningen
Reagenzglasschüttler
Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005
Festphasenextraktionssäulchen C-18 (3 ml/500mg, C-18, Bond Elut, Fa. Varian)
Chemikalien:
Methanol; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 34860
51
Salzsäure; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 34721
Folin-Ciocalteu-Reagenz; z.B. Fa. Merck 109001
Natriumcarbonat (Na2CO3); z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr.31432
Kaffeesäurelösung (trans-3,4-Dihydroxyzimtsäure); z.B. Fa. Sigma, C-0625
Lösungen:
- Natriumcarbonat-Lösung (70g/l): 35 g Na2CO3 in 1000 ml dest. H2O lösen
- 1 N HCl: 20 ml HCl 37 % mit dest. H2O auf 200 ml auffüllen
- 0,01N HCl: 1 ml 1N HCl mit dest. H2O auf 100 ml auffüllen
Prinzip:
Bei dem Folin-Ciocalteu-Reagenz handelt es sich um ein Oxidationsgemisch
aus Phosphorwolframsäure und Phosphormolybdensäure, das proportional zu den OH-
Gruppen phenolischer Substanzen im alkalischen Milieu blaue Komplexe bildet. Die
Färbung wird bei 766 nm gemessen. Um andere, leicht oxidierbare Substanzen, wie
SO2 und Zucker, zu entfernen, ist eine Vorreinigung der Proben mittels
Festphasenextraktion nötig.
Durchführung:
Festphasenextraktionsröhrchen wurden zuerst mit 5,0ml Methanol und 7,0ml
0,01N HCl (1N HCl mit entionisiertem Wasser 1:100 verdünnt) gespült. 0,4ml
Apfelsaft wurden mit 3,6 ml 0,1N HCl versetzt (1:10 Verdünnung). Die verdünnte
Probe spülte man anschließend durch die Festphasenextraktionsröhrchen. Weiters
folgten 4,0 ml 0,01N HCl. Danach wurden die Röhrchen mit Hilfe einer
Wasserstrahlpumpe trocken gesaugt. Nach Wechseln der Probenauffanggefäße wurden
die phenolischen Verbindungen zweimal mit 1,0 ml Methanol eluiert. Die Röhrchen
wurden wiederum trocken gesaugt.
Mit dem erhaltenen Eluat erfolgte schließlich die Gesamtphenol-Bestimmung:
Nach kräftigem Schütteln der Proben wurde je 1,0 ml Eluat in eine Eprouvette
pipettiert. Für den Blindwert wurde 1,0 ml destilliertes Wasser verwendet.
Anschließend wurden 7,0 ml destilliertes Wasser zu den Proben pipettiert und
geschüttelt. Jetzt setzte man je 0,5 ml Folin-Ciocalteu-Reagenz zu und schüttelte die
Proben 30 sec am Reagenzglasschüttler. Nach der Zugabe von 1,5 ml Natriumcarbonat-
Lösung wurde kurz geschüttelt. Nach zwei Stunden Standzeit wurden die Proben bei
766 nm mit einem UV-VIS-Spektrometer gemessen.
52
Mittels einer Eichgerade von Kaffeesäure konnten die Konzentrationen der
Proben bestimmt werden. Zur Erstellung der Eichgeraden wurden jeweils 1,0 ml einer
10, 30, 50, 70, 90, 100, 150, 200 und 250 mg/l Kaffeesäurelösung verwendet.
Der Gesamtphenolgehalt wurde in mg/l, berechnet als Kaffeesäure angegeben.
Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes
8.2.5 Polyphenolgehalte und -muster mittels RP-HPLC
Literatur:
HERMANN, 1993
SPANOS and RONALD, 1990
VRHOVSEK, WENDELIN und EDER, 1997
Geräte:
RP-HPLC Waters Lichrospher RP18 240 x 4 / 4 x 4
Diodenarraydetektor; Fa. Hewlett-Packard, Deutschland
Auswerteinheit Cam-Station
Chemikalien:
Ameisensäure 98-100 %; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 22015
Methanol; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 34860
Phosphorsäure; z.B. Fa. Fluka, Nr.79623
Prinzip:
Mittels RP-HPLC wurden einzelne in den Apfelsäften enthaltene Polyphenole
qualitativ und quantitativ bestimmt. Zu den untersuchten Verbindungen zählten
Catechin, Kaffeesäure, Chlorogensäure, Epicatechin, p-Cumarsäure, Phloridzin,
Hyperin, Isoquercitrin, Rutin, Avicularin sowie Quercitrin. Ebenso wurden die
Konzentrationen an HMF analysiert.
Durchführung:
10 µl Probe wurden direkt auf zwei in Serie geschalteten Narrow Bore Säulen
(Länge: 200 + 100 mm; Durchmesser: 2,1 mm; HP ODS Hypersil RP, 5 µm)
eingespritzt. Die Säulenofentemperatur lag bei 40˚C. Die mobile Phase bestand aus
Laufmittel A, 0,5 %-iger Ameisensäure (pH=2,3) sowie Laufmittel B, Methanol. Die
53
Flussrate betrug 0,22 ml/min und die Detektion erfolgte bei 280 nm (Polyphenole
allgemein) und 320 nm (Hydroxyzimtsäurederivate). Tab. 8 zeigt das angewandte
lineare Gradientenprogramm.
Tab. 8: Lineares Gradientenprogramm HPLC
Zeit [min] B0 8%
25 16%45 30%55 30%75 60%80 80%90 80%
Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes
8.2.6 Farbmessungen bei 420 nm
Literatur:
Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft, Verordnung EWG Nr.2676/90,
gemeinsame Analysen für den Weinsektor, Kap.40, S.169
Geräte:
UV-Vis-Spektralphotometer HP 8452 A, Fa. Hewlett Packard
Küvetten 10mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005
Prinzip:
Gemessen wurde das Ausmaß der Bräunung im Apfelsaft. Je höher die
gemessene Absortpion lag desto stärker war der Gelbton des Apfelsaftes.
Durchführung:
Die Apfelsäfte wurden in 10 mm Glasküvetten gefüllt und bei 420 nm gegen
entionisiertes Wasser am Photometer gemessen.
54
8.2.7 Farbmessung mittels CIE-Lab
Geräte:
Colorimeter, Flüssigkeitsfarbmessgerät; Fa. Lico 200 DR Lange
Prinzip:
In der Farbmetrik wird der Farbeindruck der Probe durch die Farbwerte X, Y,
und Z beschrieben. Letztere ergeben sich aus den Reflektionsspektren der Farben. Jeder
Farbe wird ein eindeutiger Ort im dreidimensionalen Farbraum zugeordnet. Im Jahre
1976 wurde die Transformation des X, Y, Z – Farbraumes gemäß dem L*-, a*-, b*-
Systems empfohlen. L* ist die Helligkeitsachse des Systems, die senkrecht zur a*- und
b*-Ebene steht. A* bildet die Rot-Grün- und b* die Gelb-Blau-Achse.
L*: Helligkeit
a*: positive Werte = rot; negative Werte = grün
b*: positive Werte = gelb; negative Werte = blau
Durchführung:
Die Apfelsäfte wurden in 10 mm Glasküvetten gefüllt. Die Messung wurde mit
dem Colorimeter gegen destilliertes Wasser durchgeführt.
8.2.8 Bestimmung der Makroelemente (Calzium, Kalium, Magnesium, Natrium)
mittels Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
Literatur:
ALVA-Methodenbuch für Weinanalysen in Österreich
Geräte:
Atomabsorptionsspektralphotometer Philips PU 9400
Verdünnungsautomat, Fa. Hamilton Mikrolab 530B
Chemikalien:
Salzsäure 37 % rauchend; z.B. Fa. Merck, Nr. 100317
Lanthanoxid; z.B.Merck, Nr. 10982
Cäsiumchlorid; z.B. Fa.Merck, Nr. 102038
KCl; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 31248
Natriumlösung 1,0 g/l; z.B. Fa. Merck, Nr. 19791
Calziumlösung 1,0 g/l; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 38588
55
Magnesiumlösung 1,0 g/l; z.B. Fa.Merck, Nr. 119788
Lösungen:
- Lanthanoxid-Cäsiumchlorid Lösung: 7,5 g La2O3 + 7,5 g CsCl + 5-10 ml
Deionat in 100 ml Meßkolben dosieren und mit 15 ml HCl (37 %) versetzen.
Mischen, bis alles vollständig gelöst war und mit Deionat auf 100 ml aufgefüllt.
Prinzip:
Die verdünnte Probe wird mit dem Probengeber in die Zerstäuberkammer des
AAS gesaugt. Das dort gebildete Aerosol wird in einer Luft/Acetylenflamme
atomisiert. Schließlich wird die Extinktion gemessen.
Durchführung:
Standardvorbereitung:
- Kalium: Standard 1 = 500 mg/l K 10,0 ml KCl-Stammlösung (5000 mg/l)
Standard 2 = 1000 mg/l K 20,0 ml KCl-Stammlösung (5000 mg/l)
Standard 3 = 2000 mg/l K 40,0 ml KCl-Stammlösung (5000 mg/l)
- Natrium: Standard 1 = 20 mg/l Na 2,0 ml Na-Stammlösung (1,0g/l)
Standard 2 = 40 mg/l Na 4,0 ml Na-Stammlösung (1,0g/l)
Standard 3 = 60 mg/l Na 6,0 ml Na-Stammlösung (1,0g/l)
- Calcium: Standard 1 = 100 mg/l Ca 10,0 ml Ca-Stammlösung (1,0g/l)
Standard 2 = 200 mg/l Ca 20,0 ml Ca-Stammlösung (1,0g/l)
Standard 3 = 300 mg/l Ca 30,0 ml Ca-Stammlösung (1,0g/l)
- Magnesium : Standard 1 = 100 mg/l Mg 10,0 ml Mg-Stammlösung (1,0g/l)
Standard 2 = 200 mg/l Mg 20,0 ml Mg-Stammlösung (1,0g/l)
Standard 3 = 300 mg/l Mg 30,0 ml Mg-Stammlösung (1,0g/l)
Die jeweiligen Standards wurden mit 0,5 N HCl (42 ml 37 % HCl/l H2O)
auf 1000 ml aufgefüllt und mit 20 ml Lantanoxid-Cäsiumchloridlösung versetzt.
Probenvorbereitung:
In einer Eprouvette wurde 1,0 ml Apfelsaft mit 9,0 ml 0,5 N HCl verdünnt
(1:10). Nach Zugabe von 200 µl Lanthanoxid-Cäsiumchloridlösung wurde auf dem
Eprouvettenmischer geschüttelt. Anschließend kamen die Proben in das AAS.
Die Ermittlung der Makroelementgehalte erfolgte automatisch anhand der Eichkurven.
Der Analysenwert wurde in mg/l ohne Nachkommastelle angegeben.
56
Analysentoleranz:
Kalium ± 50 mg/l
Natrium ± 5 mg/l
Calzium ± 10 mg/l
Magnesium ± 10 mg/l
8.2.9 Enzymatische Bestimmung von Glucose, Fructose und Saccharose
Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil
besprochen.
Geräte:
UV-VIS-Spektralphotometer CINTRA 10e, Fa. Maasen GmbH, Eningen
Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005
Chemikalien:
Saccharose/D-Glucose/D-Fructose Testset,
Fa. Boehringer Mannheim/R-Biopharm
Lösungen:
- Inhalt der Flasche 1 (0,5 g Lyophoilisat, zusammengesetzt aus Citratpuffer
und ß-Fructosidase) mit 10ml bidest. Wasser lösen.
- Inhalt der Flasche 2 (Triethanolamin-Puffer, NADP, ATP,
Magnesiumsulfat) mit 45ml bidest. Wasser lösen.
- Inhalt der Flasche 3 (Hexokinase, Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase)
unverdünnt verwenden.
- Inhalt der Flasche 4 (Phosphoglucose-Isomerase) unverdünnt verwenden.
Prinzip:
Der Gehalt an D-Glucose wird vor und nach enzymatischer Hydrolyse der
Saccharose bestimmt. Im Anschluss darauf wird D-Fructose bestimmt.
Hexokinase (HK) katalysiert die Phosphorlyierung von D-Glucose mit Adenosin-5’-
triphosphat (ATP) wodurch Adenosin-5’-diphosphat (ADP) gebildet wird. Das dabei
entstandende D-Glucose-6-phosphat (G-6-P) wird von Nicotinamid-adenin-dinucleotid-
phosphat (NADP) in Anwesenheit von Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (G6P-DH)
zu D-Gluconat-6-phosphat oxidiert, wobei reduziertes Nicotinamid-adenin-dinucleotid-
57
phosphat (NADPH) entsteht. Die während der Reaktion gebildete NADPH-Menge ist
der D-Glucose-Menge äquivalent und wird aufgrund ihrer Absorption bei 340nm
bestimmt.
Bei der Bestimmung von Fructose katalysiert Hexokinase die Phosphorylierung
von D-Fructose mit ATP zu D-Fructose-6-phosphat, welches anschließend durch
Phosphoglucose-Isomerase in G-6-P überführt wird. Auch hier ist das anschließend
gebildete NADPH die Messgröße.
Durchführung:
Mit den Apfelsäften wurde eine 1:150 Verdünnung durchgeführt. Der Versuch
erfolgte laut folgendem Pippetierschema (Tab. 9):
Tab. 9: Pippetierschema für die enzymatische Bestimmung von D-Glucose, D-Fructose und
Saccharose
Leerwert Saccharose-Probe
Saccharose- Probe
Leerwert D-Glucose/ D-Fructose-
Probe
D-Glucose/ D-Fructose-Probe
Lösung 1 0,200 ml 0,200 ml - -Probelösung - 0,100 ml - 0,100 mlmischen, anschließend 15min stehen lassenLösung 2 1,000 ml 1,000 ml 1,000 ml 1,000 mlbidest. Wasser 1,800 ml 1,700 ml 2,000 ml 1,900 mlmischen, nach ca. 3min Extinktion der Lösungen messen (E1)Suspension 3 0,020 ml 0,020 ml 0,020 ml 0,020 mlmischen, nach 20min Extionktion der Lösungen messen (E2)Suspension 4 0,020 ml 0,020 ml 0,020 ml 0,020 mlmischen, nach 20min Extionktion der Lösungen messen (E3)
Zur Berechnung dienten die angegebenen Formeln:
[ ][ ]gg
gProbelösuninEinwaage
gProbelösunlgcGehalt
obe
Saccharose
Saccharose 100/100/
Pr
×= (Gl.8)
[ ][ ]gg
gProbelösuninEinwaage
gPröbelosunlgcGehalt
obe
eGluD
eGluD 100/100/
Pr
coscos ×=
−
− (Gl.9)
[ ][ ]gg
obelösunginEinwaage
gProbelösunlgcGehalt
obe
FructoseD
FructoseD 100/100Pr
/
Pr
×=−
− (Gl.10)
58
8.2.10 Bestimmung der titrierbaren Säuren mittels Autotitrator
Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil
besprochen.
Literatur:
ALVA-Methodenbuch für Weinanalysen in Österreich, Kapitel A9
Geräte:
Autotitrator 719 S Titrino mit pH-Elektrode, Fa. Methrahm
Chemikalien:
Natronlauge 0,1M, z.B. Fa. Merck, Nr. 109959
Kaliumchlorid 3M; Fa. Merck, Nr. 104935
Deionat
Lösungen:
Pufferlösungen pH 3,0; pH 7,0; pH 9,0; z.B. Fa. Merck, Nr.109407
Prinzip:
Die Gesamtsäure stellt die Summe aller titrierbaren Säuren dar. Die Titration
erfolgt potentiometrisch mit einer alkalischen Maßlösung bis zu pH 8,1. Der Gehalt an
titrierbaren Säuren wird als Äpfelsäure in g/L angegeben.
8.2.11 Bestimmung der ˚Brix mittels Refraktometer
Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil
besprochen.
Literatur:
ALVA-Methodenbuch für Weinanalysen in Österreich, Kapitel A19
Geräte:
Abbè-Refraktometer mit Thermostatwasserbad, Fa. Carl Zeiss
Prinzip:
Die Refrationsmessung dient zur indirekten Ermittlung der gelösten
Trochensubstanz. Für eine präzise Messung ist eine Thermostatierung auf 20˚C nötig.
Der Trockensubstanzgehalt des Fruchtsaftes wird durch die Brechung des Lichts in
einem Prismensystem aufgrund der optischen Dichte gemessen.
59
8.2.12 Bestimmung des Ascorbinsäuregehaltes mittels RQflex
Gerät:
RQflex 2, Fa. Merck
Reflectoquant Analysestäbchen
Prinzip:
Nach dem Prinzip der Reflektometrie (Remissionsphotometrie) wird das
reflektierte Licht an einem Analysenstäbchen genau gemessen. Wie in der klassischen
Photometrie kann über die Intensitätsunterschiede von ausgehender und reflektierter
Strahlung die Konzentration der Ascorbinsäure quantitativ gemessen werden.
Durchführung:
Die Analysestäbchen wurden je drei Sekunden in die Probe gehalten und
anschließend in das RQflex eingespannt. Die im Saft enthaltene Konzentration an
Ascorbinsäure konnte direkt am Gerät abgelesen werden. Der Versuch wurde in
Doppelbestimmung durchgeführt.
8.2.13 Bestimmung des pH-Werts
Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil
besprochen.
Gerät:
pH-Meter CG-811, Fa. Schott, Mainz
Durchführung:
Nach der Kalibrierung des Gerätes ließ man die Elektrode einige Minuten in
dem zu analysierenden Apfelsaft hängen. Danach konnte man den pH-Wert direkt am
Gerät ablesen.
60
8.3 Statistische Methoden
Für die statistische Auswertung der Daten wurden die Programme Windows
Excel, SPSS 11 sowie SPSS 12 verwendet.
8.3.1 Prinzipien statistischer Tests
Grundsätzlich müssen immer zwei Hypothesen erstellt werden. Im Falle
statistischer Signifikanztests setzt die Nullhypothese (H0) voraus, dass sich die
Variablen in der Grundgesamtheit nicht voneinander unterscheiden. Sie muss überprüft
werden. Auf der anderen Seite geht die Alternativhypothese (H1) davon aus, dass ein
Unterschied besteht.
Vor jedem statistischen Test muss das Signifikanzniveau
(Irrtumswahrscheinlichkeit, �) individuell gewählt werden. Somit wird ein Fehler 1.
Art, nämlich die Nullhypothese abzulehnen, obwohl sie richtig wäre, ausgeschlossen.
Je geringer das Signifikanzniveau, desto abgesicherter ist die Hypothese. Der p-Wert ist
das Ergebnis eines statistischen Signifikanztests. Ist er kleiner als das festgelegte
Signifikanzniveau, so liegt statistische Signifikanz zum Niveau � vor [HEINZL, 2005].
In der folgenden statistischen Auswertung wurde ein Konfidenzintervall von
95 % (p=0,05; 5 % Irrtumswahrscheinlichkeit) gewählt.
8.3.2 T-Test für Mittelwertdifferenzen
Der t-Test ist die einfachste Form der einfaktoriellen Varianzanalyse [HEINZE,
2005]. Mittels t-Test für Mittelwertdifferenzen werden die Unterschiede der
Mittelwerte zweier Gruppen auf Signifikanz geprüft. Als Voraussetzungen für den t-
Test gelten:
• Die abhängige Variable ist mindestens auf Intervallskalenniveau gemessen;
• Normalverteilung der abhängigen Variablen in der Grundgesamtheit;
• Homogenität der Varianzen, d.h. nahezu gleiche Varianz in den
Vergleichsgruppen (Überprüfung mittels Levene-Test);
Die Normalverteilung der in dieser Arbeit vorliegenden Daten kann aufgrund
des „zentralen Grenzwerttheorems“ (Stichprobenumfang � 30) angenommen werden.
61
Um die Varianzen auf ihre Homogenität zu überprüfen, dient der Levene-Test.
Hierbei handelt es sich um eine Variante des F-Tests. Er hat den Vorteil, dass er nicht
selbst von der Voraussetzung einer Normalverteilung abhängt [JANSSEN und LAATZ,
2005].
8.3.3 Nichtparametrische Tests
Die folgenden Tests überprüfen ebenfalls, ob eine Variable in zwei unabhängig
voneinander erhobenen Stichproben aus einer gleichen Grundgesamtheit stammt.
8.3.3.1 Mann-Whitney U-Test
Dieser Test dient dem Vergleich zweier Mittelwerte und stellt eine Alternative
zum t-Test dar, wenn dessen Voraussetzungen nicht erfüllt sind. Als Voraussetzung
gelten ordinalskalierte Variablen. Er prüft auf Unterschiede hinsichtlich der zentralen
Tendenz von Verteilungen. Bei dem Test werden nicht die Messwerte der Variablen,
sondern Rangplätze zugrundegelegt. Die Werte der zusammengefassten Stichproben
werden nach der Größe geordnet. Die zugeordneten Rangziffern werden letztlich
addiert und ausgewertet.
Die Nullhypothese besteht in der Annahme, dass die Variable in beiden
Grundgesamtheiten die gleiche Verteilung hat. Die Alternativhypothese nimmt an, dass
eine Variable in der Grundgesamtheit A größer ist als in der Grundgesamtheit B.
8.3.3.2 Kolmogorov-Smirnov Z-Test
Dieser Test hat die gleichen Voraussetzungen wie der Mann-Whitney-U-Test:
zwei unabhängige Zufallsstichproben und das Messniveau der Variable ist mindestens
ordinalskaliert. Die Nullhypothese setzt voraus, dass beide Stichproben aus
Grundgesamtheiten mit gleicher Verteilung stammen. Der Unterschied beider Tests
besteht darin, dass der Kolmogorov-Smirnov Z-Test jegliche Abweichungen der
Verteilungen (zentrale Tendenz, Streuung etc.) überprüft [JANSSEN und LAATZ,
2005].
62
8.3.4 Der Boxplot
Der Boxplot zählt zu den wichtigsten grafischen Darstellungsmöglichkeiten in
der Statistik. Er bietet die Möglichkeit, Gruppenunterschiede auf einen Blick zu
erkennen. Die „Box“ in der Mitte gibt die mittleren 50 % der Beobachtungen an. Der
waagrechte Strich in der Box entspricht dem Median. Die Breite des Kästchens gibt
einen Hinweis auf die Streuung der Werte innerhalb der Gruppe. Die Querstriche am
Ende der jeweiligen Längsachse geben die höchsten bzw. niedrigsten beobachteten
Werte an, die keine Extremwerte oder Ausreißer sind [HEINZE, 2005].
8.3.5 Korrelation nach Pearson
Für die Berechnung der Korrelationen wurde der Korrelationskoeffizient nach
Pearson, r, gewählt. Es handelt sich um ein standardisiertes, dimensionsloses, lineares
Maß für den Zusammenhang von zwei metrischen Variablen. Der
Korrelationskoeffizient liegt im Wertebereich von -1 bis +1. Hat er ein positives
Vorzeichen spricht man von einer positiven Korrelation, z.B. hohe Werte des einen
Merkmales entsprechen hohen Werten des anderen Merkmales. Bei einem negativen
Vorzeichen, sprich einer negativen Korrelation, gehen z.B. hohe Werte der einen
Variablen mit geringen Werten der anderen Variable einher. Besteht kein linearer
Zusammenhang nimmt er den Wert Null an. Im Falle eines vollkommenen
Zusammenhangs beträgt der Korrelationskoeffizient eins. Die übrige Interpretation des
Korrelationskoeffizienten kann aus Tab. 10 entnommen werden.
Tab. 10: Interpretation des Korrelationskoeffizienten
bis 0,2 sehr geringe Korrelation
bis 0,5 geringe Korrelation
bis 0,7 mittlere Korrelation
bis 0,9 hohe Korrelation
über 0,9 sehr hohe Korrelation
Als Nullhypothese wird festgelegt, dass es in der Grundgesamtheit keinen
linearen Zusammenhang zwischen beiden Variablen gibt. Die Alternativhypothese
63
besagt, dass es einen linearen Zusammenhang zwischen den beiden Variablen der
Grundgesamtheit gibt [JANSSEN und LAATZ, 2005]. Als Irrtumswahrscheinlichkeit
in dieser Arbeit wurde 5 % gewählt.
8.3.6 Diskriminanzanalyse
Bei der Diskriminanzanalyse handelt es sich um eine Technik des Data Mining,
worunter man die Extraktion relevanter Daten und Zusammenhänge aus einer großen
Menge an Rohdaten versteht.
Anhand der Diskriminanzanalyse lassen sich Untersuchungseinheiten auf Grund
von an ihnen beobachteten Merkmalswerten einer von mehreren vorgegebenen
Gruppen zuordnen. Es können nicht nur Zusammenhänge zwischen den Variablen
entdeckt werden, sondern auch unbekannte Werte der abhängigen Variablen anhand der
Werte aus den erklärenden Variablen vorhergesagt werden.
Die Diskriminanzanalyse lässt sich grob in zwei Schritte unterteilen. Zuerst
wird eine Diskriminanzfunktion, die folgende allgemeine Form annimmt, geschätzt:
D = b0 + b1*X1 + b2*X2 + … + bn*Xn (Gl.11)
Es werden n Variable X1, X2, …, Xn an p Untersuchungseinheiten beobachtet,
die in zwei Gruppen gegliedert sind. Jede Diskriminanzvariable Y wird als eine
Linearkombination der Originalvariablen mit zunächst noch unbestimmten
Koeffizienten b0, b1, …, bn (sog. Diskriminanzfunktionskoeffizienten) angesetzt.
Der zweite Schritt nimmt eine Klassifizierung der Fälle und somit eine
Unterteilung in einzelne Gruppen vor. Durch den Übergang von den Originalvariablen
zur Diskriminanzvariablen Y wird der Vergleich der Gruppen auf einen univariaten
Mittelwertvergleich durchgeführt. Je stärker die Gruppenmittelwerte voneinander
abweichen und je kleiner die Streuung innerhalb der Gruppen bleibt, desto besser
erfolgt ihre Trennung.
Eine Möglichkeit, das Modell auf seine Güte hin zu überprüfen, bietet der
kanonische Korrelationskoeffizient. Er misst die Strenge des Zusammenhangs zwischen
den Funktionswerten der Diskriminanzfunktion und den Gruppen der abhängigen
64
Variablen. Seine Werte liegen zwischen 0 und 1. Je größer der Wert ist, desto größer ist
die Streuung zwischen den Gruppen im Verhältnis zur Streuung innerhalb der Gruppen,
so dass ein großer kanonischer Korrelationskoeffizient auf eine gute Trennung
zwischen den Gruppen und damit auf einen hohen Erklärungsgehalt des Modells
hinweist [JANSSEN und LAATZ, 2005].
65
9 Untersuchungsergebnisse
9.1 Antioxidative Kapazität in biologisch und konventionell
hergestellten Apfelsäften
Die antioxidative Kapazität der Apfelsäfte stellt einen Schwerpunkt der
Auswertung dar. Sie wurde in dieser Arbeit anhand zwei verschiedener Methoden,
FRAP und TEAC, ermittelt. Tab. 11. weist Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und
Standardabweichungen der untersuchten Proben auf.
Tab. 11: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK biologischer und
konventioneller Apfelsäfte
n = 106 AOK [mMol/l] mittels FRAP
AOK [mMol/l] mittels TEAC
biologisch min. 1,0 1,3 n = 49 MW 4,7 5,0
max. �
10,8 2,6
14,1 2,9
konventionell min. 0,6 0,1 n = 57 MW 3,5 2,9
max. �
8,0 1,8
9,0 1,8
Im Folgenden dienten statistische Signifikanztests dazu festzustellen, ob sich
biologisch und konventionell produzierte Apfelsäfte hinsichtlich ihrer antioxidativen
Kapazität voneinander unterschieden. Zuerst erfolgte die Auswertung der AOK
ermittelt mittels FRAP-Methode.
Aus Tab. 12 ist ersichtlich, dass die Voraussetzung der Varianzhomogenität, die
mittels Levene-Test überprüft wurde, nicht erfüllt war (p=0,004; p<0,05; H0 ablehnen).
Deshalb wurden die ermittelten Werte für Stichproben mit ungleicher Varianz für die
Interpretation herangezogen. So ergab sich beim t-Test ein signifikantes Ergebnis
(p=0,007; p<0,05; H0 ablehnen).
66
Tab. 12: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP
T dfSignifikanz (2-seitig)
Varianzen sind nicht gleich
8,646 0,004 -2,777 84,287 0,007
F Signifikanz
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Da der U-Test (p=0,017; p<0,05) ebenfalls die Null-Hypothese abgelehnt hat
(H0=kein Unterschied beider Gruppen) und der p-Wert beim K-S-Test nur leicht über
das Signifikanzniveau hinaus ging (Tab. 13), kann man von einem signifikanten
Unterschied beider Säfte im Bezug auf die AOK mittels FRAP sprechen. Bei biologisch
hergestellten Apfelsäften lag die AOK höher als bei konventionell hergestellten
Apfelsäften.
Tab. 13: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP
-2,386 0,017 1,316 0,063
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
Tab. 14. und 15. weisen die Ergebnisse der Signifikanztests für die AOK
ermittelt mit der TEAC-Methode auf. Alle drei durchgeführten Tests ergaben einen
signifikanten Unterschied (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen).
Tab. 14: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode
79,579 0,000Varianzen sind
nicht gleich0,789 0,006 -4,437
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
67
Tab. 15: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode
2,148 0,000
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
-4,136 0,000
Zusammenfassend ließ sich sowohl bei den ermittelten Werten anhand FRAP-
Methode als auch TEAC-Methode ein eindeutiger Unterschied zugunsten biologisch
produzierter Apfelsäfte bezüglich ihrer antioxidativen Kapazität feststellen (Abb. 19).
5749 5749N =
Apfelsaft
konventionellbiologisch
mM
ol/l
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
FRAP
TEAC
Abb. 19: Antioxidative Kapazität mittels FRAP- und TEAC-Methode konventioneller und
biologischer Apfelsäfte
9.2 Gesamtphenolgehalt in biologisch und konventionell
hergestellten Apfelsäften
In weiterer Folge wurde überprüft, ob sich biologische und konventionelle
Apfelsäfte in ihrem Gesamtphenolgehalt unterscheiden. Tab. 16 zeigt Minimal-, Mittel-
, Maximalwerte und Standardabweichungen der Gesamtphenole.
68
Tab. 16: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der Gesamtphenolgehalte
biologischer und konventioneller Apfelsäfte
n = 106 Gesamtphenolgehalt [mg/l] biologisch min. 93,0
n = 49 MW 331,3
max. �
813,0 179,0
konventionell min. 10,6 n = 57 MW 200,0
max. �
642,0 117,5
Der t-Test (Tab. 17) resultierte in einem signifikanten Unterschied (p=0,000;
p<0,05; H0 ablehnen). Auch die nichtparametrischen Signifikanztests wiesen darauf
hin, dass sich die beiden Saftgruppen bei diesem Merkmal voneinander abheben (Tab.
18). Es wurde festgestellt, dass biologische Apfelsäfte mit einem Mittelwert von 331,3
mg/l Gesamtphenole eindeutig höhere Werte erzielten als konventionelle Apfelsäfte
(200,0 mg/l Gesamtphenole).
Eine Boxplot-Grafik dient dazu, den signifikanten Unterschied beider Säfte
grafisch zu verdeutlichen (Abb. 20).
Tab. 17: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu
dfSignifikanz (2-seitig)
Varianzen sind nicht gleich
7,349 0,008 -4,393 80,643 0,000
F Signifikanz T
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Tab. 18: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu
-4,103 0,000 1,910 0,001
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
69
Abb. 20: Boxplot Gehalt an Gesamtphenolen mittels Folin Ciocalteu konventioneller und
biologischer Apfelsäfte
9.3 Gehalt einzelner Polyphenole und HMF ermittelt mittels HPLC
in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften
Anhand HPLC wurden die Gehalte einzelner phenolischer Verbindungen sowie
HMF ermittelt. Tab. 19 weist Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und
Standardabweichungen von p-Cumarsäure, Hyperin, Isoquercitrin, Rutin und
Avicularin auf. Da die Verbindungen nur in sehr geringen Konzentrationen im
Apfelsaft vorgekommen sind, wurden mit ihnen keine statistischen Signifikanztests
durchgeführt. Es wurde jedoch ermittelt, ob sich biologische und konventionelle
Apfelsäfte in ihrem Gehalt an HMF, Catechin, Kaffeesäure, Chlorogensäure,
Epicatechin, Phloridzin, Quercitrin signifikant unterscheiden. Tab. 20 weist deren
Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen auf.
konventionell biologisch
Apfelsaft
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
mg
/L
52
91
Gesamtphenole mittels Folin Ciocalteu
70
Tab. 19: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von p-Cumarsäure,
Hyperin, Isoquercitin, Rutin und Avicularin biologischer und konventioneller Apfelsäfte
p-Cumarsäure Hyperin Isoquercitin Rutin Avicularinbiologisch min. 0,2 0,0 0,0 0,0 0,2
n = 49 MW 0,4 1,4 0,9 1,5 0,5max. 2,0 9,4 2,0 5,2 1,5� 0,3 0,5 0,3 0,9 0,3
konv. min. 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0n = 57 MW 0,5 0,7 0,6 0,9 0,4
max. 3,0 2,3 2,3 2,9 1,0� 0,5 1,4 0,4 0,6 0,3
[mg/l]
Tab. 20: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungenvon HMF, Catechin,
Kaffeesäure, Chlorogensäure, Epicatechin, Phloridzin und Quercitrin biologischer und
konventioneller Apfelsäfte
HMF Catechin Kaffeesäure Chlorogensäure Epicatechin Phloridzin Quercitrinbiologisch min. 1,0 0,0 0,2 13,8 5,1 1,3 0,8
n = 49 MW 2,2 12,0 2,8 132,8 31,1 11,4 3max. 8,4 31,4 13 316,4 104,3 34 7,7� 1,3 8,0 2,6 74,4 21,4 8,1 1,1
konv. min. 1,0 0,0 0,2 13,6 0,8 0,0 0,0n = 57 MW 4,3 6,5 1,9 76,7 14,3 8,0 2,1
max. 34,2 35,0 5,3 197,6 53,9 31,2 4,2� 6,1 6,1 1,2 42,2 10,3 6,2 1,5
[mg/l]
T-Test, U-Test und K-S-Test wurden durchgeführt, um die Apfelsäfte auf
signifikante Abweichungen zu untersuchen (Tab. 21, Tab. 22).
Tab. 21: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
HMFVarianzen sind
nicht gleich10,177 0,002 2,692 62,077 0,011
CatechinVarianzen sind
nicht gleich8,970 0,003 -3,913 87,939 0,000
Kaffeesäure
Chlorogen= säure
Epicatechin
Phloridzin
Quercitrin
Varianzen sind nicht gleich
-2,136 0,000
Varianzen sind nicht gleich
17,332 0,000
Varianzen sind gleich
2,909 0,091
-2,136 64,914 0,036
Varianzen sind nicht gleich
15,488 0,000 -4,677 73,192 0,000
-5,002 98,871 0,000
Varianzen sind gleich
2,898 0,092 -2,466 104,000 0,015
104,000 0,001-3,342
71
Tab. 22: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole
U-Test
HMF -2,588 0,010
Kaffeesäure -1,116 0,264
Kolmogorov-Smirnov-Test
Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
1,193 0,116
Catechin -4,240 0,000 1,987 0,000
0,956 0,318
Chlorogen= säure
-4,172 0,000 1,899 0,001
Epicatechin -5,114 0,000 2,511 0,000
Phloridzin
Quercitrin
-2,326 0,020 1,296 0,070
-2,657 0,008 1,187 0,119
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich biologische und
konventionelle Apfelsäfte nur hinsichtlich des Gehalts an Kaffeesäure nicht signifikant
voneinander unterschieden (p>0,05; H0 annehmen). Alle anderen phenolischen
Verbindungen überwogen im biologischen Apfelsaft, was Abb. 21 grafisch darstellt.
HMF war durchschnittlich in konventionellen Säften in höheren Konzentrationen
vorhanden.
0
20
40
60
80
100
120
140
HMF*
Catech
in*
Kaffee
säur
e
Chlor
ogens
äure
*
Epicate
chin
*
Phlor
idzin
*
Querc
itrin*
[mg/
l]
x
biologisch
konventionell
*) signifikanter Unterschied
Abb. 21: Gehalt einzelner Polyphenole und HMF in biologischen und konventionellen Apfelsäften
72
9.4 Gehalt an Ascorbinsäure in biologisch und konventionell
hergestellten Apfelsäften
Weiters wurden die Ascorbinsäuregehalte der Apfelsäfte bestimmt (Tab. 23).
Ob sich biologisch und konventionell hergestellte Apfelsäfte in ihrem Gehalt an
Ascorbinsäure voneinander unterschieden, sollte wiederum anhand statistischer Tests
überprüft werden.
Tab. 23: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen des Ascorbinsäuregehaltes
biologischer und konventioneller Apfelsäfte
[mg/l] Ascorbinsäure biologisch min. 51,0
n = 49 MW 108,0
max. �
327,0 62,0
konventionell min. 6,0 n = 57 MW 94,5
max. �
473,0 90,6
Abweichend zum t-Test (p=0,380; p>0,05; H0 annehmen) (Tab. 24) ergaben U-
Test (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen) und K-S-Test (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen)
(Tab. 25) eine signifikante Abweichung. Biologisch produzierte Apfelsäfte beinhalteten
durchschnittlich 108 mg/l Ascorbinsäure, konventionell produzierte Apfelsäfte 94,5
mg/l Ascorbinsäure. Den größten Einfluss auf die Werte hatte vermutlich, wie viel
Ascorbinsäure bei der Produktion als Antioxidationsschutz zugesetzt wurde.
Abb. 22 zeigt, dass biologische Apfelsäfte durchschnittlich mehr Ascorbinsäure
enthielten als konventionelle.
Tab. 24: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure
104 0,380Varianzen sind
gleich1,389 0,241 -0,882
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
73
Tab. 25: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure
2,077 0,000
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
-3,882 0,000
Abb. 22: Boxplot Gehalt Ascorbinsäure konventioneller und biologischer Apfelsäfte
9.5 Gehalt an Makroelementen in biologisch und konventionell
hergestellten Apfelsäften
Um das gesundheitliche Potential der Apfelsäfte interpretieren zu können,
wurden auch die Gehalte der Mineralstoffe Calzium, Kalium, Natrium und Magnesium
analysiert. Tab. 26 weist die Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und
Standardabweichungen der verschiedenen Apfelsäfte auf.
konventionell biologisch
Apfelsaft
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
mg
/L
21
7686
85
10
36
1
12
24
84
Vitamin C-Gehalt
74
Tab. 26: Minimal,- Mittel-, und Maximalwerte von Mineralstoffen biologischer und
konventioneller Apfelsäfte
Calzium Kalium Natrium Magnesium biologisch min. 27,0 654,0 5,0 37,5
n = 49 MW 47,8 1080,0 10,5 48,1max. 115,0 1529,0 30,0 81,0� 16,7 173,4 5,2 9,9
konv. min. 24,0 289,3 6,0 19,4n = 57 MW 64,0 1028,1 18,4 47,2
max. 185,0 1411,0 44,7 83,8� 41,1 172,1 10,1 11,7
[mg/l]
Zunächst sollte anhand statistischer Signifikanztests ermittelt werden, ob sich
biologisch und konventionell hergestellte Apfelsäfte hinsichtlich einzelner
Mineralstoffgehalte unterschieden.
9.5.1 Calzium
In diesem Fall wurde der t-Test zur Erörterung der Daten ausgeschlossen, da der
F-Wert zu hoch ist (Tab. 27). Der U-Test (Tab. 28) resultierte in keinem signifikanten
Unterschied beider Säfte (p=0,300; p>0,05; H0 annehmen). Dies wurde auch durch den
K-S-Test bestätigt (p=0,138; p>0,05; H0 annehmen). Biologisch und konventionell
produzierte Apfelsäfte wichen demnach nicht wesentlich bezüglich des Gehaltes an
Calzium voneinander ab.
Tab. 27: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Calzium
dfSignifikanz (2-seitig)
Varianzen sind nicht gleich
30,451 0,000 2,723 76,196 0,008
F Signifikanz T
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Tab. 28: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Calzium
1,156 0,138
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
-1,036 0,300
75
9.5.2 Kalium
Kalium macht unter den Mineralstoffen den Hauptanteil im Apfelsaft aus. Ob
ein Unterschied in den beiden Gruppen vorlag, wurde im Folgenden erörtert.
Der in Tab. 29 angeführte Levene-Test zur Varianzhomogenität ergab, dass die
Varianzen gleich waren (p=0,476; p>0,05; H0 annehmen). T-Test zeigte ein nicht
signifikantes Ergebnis (p=0,125; p>0,05; H0 annehmen).
Tab. 29: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Kalium
104 0,125Varianzen sind
gleich0,512 0,476 -1,545
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
In Tab. 30 ist ersichtlich, dass weder U-Test (p=0,298; p>0,05; H0 annehmen)
noch K-S-Test (p=0,486; p>0,05; H0 annehmen) zu einem signifikanten Ergebnis
führten.
Tab. 30: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Kalium
-1,046 0,298 0,836 0,486
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
Zusammenfassend ließ sich anhand aller statistischen Tests behaupten, dass sich
biologische und konventionelle Säfte in ihrem Gehalt an Kalium nicht signifikant
voneinander unterschieden.
9.5.3 Natrium
Weiters sollten die Daten der Natriumgehalte interpretiert werden. Da der
Levene-Test auf eine Varianzunhomogenität schloss, wurden wiederum die korrigierten
Werte beim t-Test angegeben. Alle drei Tests (Tab. 31 und Tab. 32) ließen auf einen
signifikanten Unterschied der Säfte schließen (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen).
76
Konventionell hergestellte Apfelsäfte enthielten mit einem Mittelwert von 18,4 mg/l Na
signifikant mehr Natrium als biologisch hergestellte Apfelsäfte (10,5 mg/l Na).
Tab. 31: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Natrium
dfSignifikanz (2-seitig)
Varianzen sind nicht gleich
15,350 0,000 5,139 85,870 0,000
F Signifikanz T
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Tab. 32: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Natrium
-4,863 0,000 2,511 0,000
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
9.5.4 Magnesium
Als letzter Mineralstoff stand Magnesium zur Diskussion. Laut Tab. 33 schließt
der Levene-Test auf eine Varianzhomogenität (p=0,107; p>0,05; H0 annehmen). Damit
waren die Voraussetzungen für den t-Test gegeben, der auf einen nicht signifikanten
Unterschied beider Saftgruppen hinwies (p=0,681; p>0,05; H0 annehmen).
Tab. 33: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller
Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Magnesium
104 0,681Varianzen sind
gleich2,638 0,107 -0,412
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
Tab. 34 zeigt die Ergebnisse der nichtparametrischen Tests. Sowohl U-Test
(p=0,421; p>0,05; H0 annehmen) als auch K-S-Test (p=0,280; p>0,05; H0 annehmen)
lehnten ein signifikantes Ergebnis ab.
77
Tab. 34: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und
konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Magnesium
-0,805 0,421 0,991 0,280
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
Biologische und konventionelle Apfelsäfte ließen sich nicht anhand ihres
Gehaltes an Magnesium unterscheiden.
Zusammenfassend zeigt Abb. 23 die analysierten Mineralstoffgehalte
biologischer und konventioneller Apfelsäfte. Ein signifikanter Unterschied konnte nur
bei Natrium festgestellt werden.
0
200
400
600
800
1000
1200
Calzium Kalium Natrium* Magnesium
[mg/
l]
x
biologisch
konventionell
*) signifikanter Unterschied
Abb. 23: Gehalt an Mengenelementen biologischer und konventioneller Apfelsäfte
9.6 Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften
Anhand statistischer Signifikanztests sollte schließlich festgestellt werden,
inwiefern sich Herstellungstechnologien der Apfelsäfte auf die untersuchten Parameter
auswirken. Es wurden alle 106 Apfelsäfte zur Auswertung herangezogen.
78
9.6.1 Antioxidative Kapazität, Ascorbinsäure- und Gesamtphenolgehalt klarer
und naturtrüber Apfelsäfte
Tab. 35 zeigt die ermittelten Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und
Standardabweichungen der Apfelsäfte. Aus Tab. 36 und Tab. 37 geht hervor, dass sich
klare und trübe Apfelsäfte hinsichtlich ihrer antioxidativen Kapazität (ermittelt durch
FRAP- und TEAC-Methode) signifikant voneinander unterschieden.
Auch bei dem Gesamtphenolgehalt zeigte t-Test einen signifikanten Unterschied
(p=0,002; p<0,05; H0 ablehnen), was U-Test (p=0,001; p<0,05; H0 ablehnen) und K-S-
Test (p=0,004; p<0,05; H0 ablehnen) bestätigten.
Weiters führte die statistische Auswertung zum Ergebnis, dass sich klare und
trübe Apfelsäfte auch hinsichtlich ihres Gehalts an Ascorbinsäure signifikant
voneinander unterschieden.
Die analysierten Mittelwerte der einzelnen Merkmale sind in Abb. 24 angeführt.
Tab. 35: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK, Gesamtphenole
und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte
AOK [mMol/l] mittels FRAP
AOK [mMol/l] mittels TEAC
Gesamtphenole [mg/l]
Vitamin C [mg/l]
trüb min. 0,6 0,7 67,1 42,0n = 65 MW 4,4 4,2 299,5 116,5
max. 10,8 14,1 813,0 473,0 2,2 2,6 168,7 86,3klar min. 0,6 0,1 10,6 6,0
n = 41 MW 3,4 3,3 198,8 75,8max. 9,2 9,9 594,0 327,0 2,2 2,6 131,4 56,8
Tab. 36: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK, Gesamtphenolgehalt
und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Vitamin CVarianzen sind
nicht gleich4,273 0,041 -2,929 103,772 0,004
-1,867 104,000 0,065
GesamtphenoleVarianzen sind
gleich1,022 0,314 -3,249 104,000 0,002
AOK mittels TEAC
Varianzen sind gleich
0,413 0,522
T dfSignifikanz (2-seitig)
AOK mittels FRAP
Varianzen sind gleich
0,015 0,904 -2,406 104,000 0,018
Verbindung F Signifikanz
79
Tab. 37: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK,
Gesamtphenolgehalt und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte
0,000Vitamin C -4,717 0,000 2,576
1,520 0,020
Gesamtphenole -3,377 0,001 1,772 0,004
Signifikanz (2-seitig)
AOK mittels FRAP
-2,689 0,007 1,541 0,017
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-Wert
AOK mittels TEAC
-2,284 0,022
0
50
100
150
200
250
300
350
klar trüb
FRAP [mMol/l]*
TEAC [mMol/l]*
Gesamtphenole [mg/l]*
Vitamin C [mg/l]*
*) signifikanter Unterschied
Abb. 24: Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften hinsichtlich AOK,
Gesamtphenolgehalt und Ascorbinsäure-Gehalt
9.6.2 Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben
Apfelsäften
Klare und trübe Apfelsäfte unterschieden sich ebenfalls in ihrem
Polyphenolmuster. Zur Auswertung wurden nur phenolische Verbindungen
herangezogen, die in höheren Konzentrationen im Apfelsaft vorgefunden wurden. In
Tab. 38 sind die analysierten Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und
Standardabweichung beider Produktgruppen angeführt.
80
Laut t-Test (Tab. 39) unterschieden sich beide Gruppen signifikant anhand ihres
Gehalts an Chlorogensäure (p=0,004; p<0,05; H0 ablehnen), Catechin (p=0,000;
p<0,05; H0 ablehnen), Epicatechin (p=0,013; p<0,05; H0 ablehnen) und Quercitrin
(p=0,043; p<0,05; H0 ablehnen). Kein signifikanter Unterschied ergab sich bei
Phloridzin (p=0,964; p>0,05; H0 annehmen). Die Ergebnisse des t-Tests wurden durch
nichtparametrische Tests überprüft und bestätigt (Tab. 40).
Tab. 38: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Polyphenole
klarer und trüber Apfelsäfte
Chlorogen= säure
Catechin Epicatechin Phloridzin Quercitrin
trüb min. 13,8 0,0 3,6 0,8 0,4n = 65 MW 115,8 11,5 25,6 9,6 2,7
max. 316,4 35,0 104,3 34,0 7,4 71,0 7,8 18,8 7,1 1,2klar min. 13,6 0,0 0,8 0,0 0,0
n = 41 MW 81,7 5,2 16,5 9,6 2,2max. 258,4 25,6 73,3 31,2 7,7 48,5 4,9 16,8 7,6 1,6
[mg/l]
Tab. 39: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen phenolischen
Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte
CatechinVarianzen sind
nicht gleich11,427 0,001
-2,935 103,286 0,004Chlorogen=
säureVarianzen sind
nicht gleich4,554 0,035
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
-5,095 103,993 0,000
EpicatechinVarianzen sind
gleich0,784 0,378 -2,519 104,000 0,013
PhloridzinVarianzen sind
gleich0,986 0,323 -0,046 104,000 0,964
QuercitrinVarianzen sind
gleich1,393 0,241 -2,046 104,000 0,043
81
Tab. 40: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen
phenolischen Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte
U-Test
Chlorogen= säure
Kolmogorov-Smirnov-Test
Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
-2,455 0,014 1,187 0,119
0,000
Epicatechin -3,685 0,000 1,906 0,001
Catechin -5,271 0,000 2,879
0,770
Quercitrin -2,506 0,012 1,236 0,094
Phloridzin -0,341 0,733 0,664
Die grafische Darstellung der Ergebnisse kann aus Abb. 25 entnommen werden.
Durch die angegebenen Mittelwerte wurde verdeutlicht, dass trübe Apfelsäfte
durchschnittlich höhere Gehalte an Chlorogensäure, Catechin, Epicatechin und
Quercitrin im Vergleich zu klaren Apfelsäften aufwiesen. Die durchschnittlichen
Gehalte an Phloridzin wichen in beiden Apfelsäften nicht voneinander ab.
0
20
40
60
80
100
120
140
klar trüb
[mg/
l]
x
Chlorogensäure*
Catechin*
Epicatechin*
Phloridzin
Quercitrin*
*) signifikanter Unterschied
Abb. 25: Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben Apfelsäften
9.6.3 Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte
Letztendlich wurde auf den Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte
eingegangen. Die ermittelten Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und
Standardabweichungen können Tab. 41 entnommen werden. Mit einer Signifikanz von
82
p=0,000 (p<0,05; H0 ablehnen) resultierten t-Test, U-Test und K-S-Test in einem
signifikanten Unterschied klarer und trüber Säfte in ihren Gehalten an Calzium,
Natrium und Magnesium (Tab. 42 und Tab. 43). In klaren Säften überwogen die
Konzentrationen dieser Mineralstoffe verglichen zu trüben Säften. Bezüglich ihrer
Gehalte an Kalium konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden.
Tab. 41: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichung der Mineralstoffgehalte
klarer und trüber Apfelsäfte
Calzium Kalium Natrium Magnesiumtrüb min. 24,0 600,4 5,0 37,0
n = 65 MW 42,2 1051,7 11,2 44,3max. 138,4 1463,0 44,7 78,0� 16,1 156,2 6,9 8,5
klar min. 28,6 289,3 5,0 19,4n = 41 MW 79,3 1052,9 20,4 52,8
max. 185,0 1529,0 43,8 83,8� 39,9 200,8 9,3 13,2
[mg/l]
Tab. 42: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede der Mineralstoffgehalte klarer und
trüber Apfelsäfte
5,474 67,294 0,000
MagnesiumVarianzen sind
nicht gleich14,786 0,000 3,763 56,441 0,000
NatriumVarianzen sind
nicht gleich6,364 0,013
5,683 48,348 0,000
KaliumVarianzen sind
gleich0,116 0,734 0,036 104,000 0,972
CalziumVarianzen sind
nicht gleich57,131 0,000
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
Tab. 43: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede der
Mineralstoffgehalte klarer und trüber Apfelsäfte
0,000
Magnesium -4,175 0,000 2,640 0,000
Natrium -6,128 0,000 3,123
0,000
Kalium -0,535 0,593 0,839 0,482
Calzium -5,907 0,000 2,897
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
83
0
200
400
600
800
1000
1200
klar trüb
[mg
/l]
x
Calzium*
Kalium
Natrium*
Magnesium*
*) signifikanter Unterschied
Abb. 26: Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte
9.7 Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus Konzentraten
hergestellten, konventionellen Apfelsäften
9.7.1 AOK, Gesamtphenolgehalt sowie Konzentrationen an Ascorbinsäure, HMF
und Chlorogensäure direkt gepresster und aus Konzentraten hergestellter,
konventioneller Apfelsäfte
In dieser Arbeit wurde weiters auf Unterschiede zwischen direkt gepressten und
aus Konzentraten hergestellten, konventionellen Apfelsäften eingegangen. Zu den
berücksichtigten Parametern zählten die antioxidative Kapazität, der
Gesamtphenolgehalt, die Konzentration von Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure
sowie die Gehalte einzelner Mineralstoffe im Apfelsaft. Genauer wurde auch auf den
Gehalt an HMF eingegangen, welches bei der Maillard-Reaktion entsteht und zur
Qualitätsüberprüfung dient. Die Ergebnisse der Analysen sind in Tab. 44 angegeben.
84
Tab. 44: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Parameter direkt
gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte
AOK [mMol/l] mittels FRAP
AOK [mMol/l] mittels TEAC
Gesamtphenole [mg/l]
Vitamin C [mg/l]
HMF [mg/l]
Chlorogen= säure [mg/l]
aus Konzentrat min. 0,6 0,1 10,5 6,0 1,6 13,6n = 18 MW 2,4 1,7 125,8 64,6 8,9 58,8
max. 6,4 4,2 337,0 299,0 34,2 137,7� 1,7 1,3 81,3 99,0 9,3 36,7direkt gepresst min. 0,6 0,4 67,1 44,0 1,0 44,0
n = 39 MW 4,0 3,4 233,9 108,3 2,2 85,0max. 8,0 8,9 642,0 473,0 5,1 197,6� 1,6 1,8 116,5 60,9 1,0 42,1
Zur Auswertung diente wiederum t-Test (Tab. 45), U-Test und K-S-Test (Tab.
46). Zusammenfassend ließ sich erkennen, dass sich die antioxidative Kapazität
(ermittelt anhand FRAP-und TEAC-Methode) direkt gepresster sowie aus Konzentrat
hergestellter, konventioneller Säfte signifikant voneinander unterschied.
Die beiden Säfte wichen auch signifikant in ihrem Gehalt an Gesamtphenolen
und Ascorbinsäure voneinander ab. Direkt gepresste Säfte enthielten sowohl mehr
Gesamtphenole als auch Ascorbinsäure.
Die durchschnittlichen Konzentrationen an HMF in direkt gepressten
Apfelsäften lagen bei 2 mg/l HMF, wohingegen Apfelsäfte die aus Konzentrat
hergestellt wurden im Mittel weitaus höhere Werte aufwiesen (± 9 mg/l HMF). Nach
der Interpretation der statistischen Tests darf behauptet werden, dass die
Konzentrationen in Säften die aus Konzentraten hergestellt wurden, höher waren.
85
Tab. 45: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus
Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK, Gesamtphenolgehalt
sowie Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure
3,143 16,167 0,006
Chlorogen= säure
Varianzen sind gleich
0,415 0,522 -2,027 55,000 0,048
HMFVarianzen sind
nicht gleich33,649 0,000
-3,650 55,000 0,000
Vitamin CVarianzen sind
nicht gleich10,824 0,002 -3,727 44,036 0,000
GesamtphenoleVarianzen sind
gleich2,222 0,142
3,751 55,000 0,000
AOK mittels TEAC
Varianzen sind nicht gleich
4,612 0,036 -4,538 47,138 0,000
AOK mittels FRAP
Varianzen sind gleich
2,878 0,095
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
Tab. 46: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt
gepressten und aus Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK,
Gesamtphenolgehalte sowie Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure
-1,971 0,049 1,026 0,243
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
Vitamin C -3,970 0,000 1,896 0,002
-4,784 0,000 1,896 0,002
Gesamtphenole -3,497 0,000 1,752 0,004
-3,654 0,000 1,808 0,003
AOK mittels FRAP
-3,593 0,000 2,098 0,000
z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
Verbindung
AOK mittels TEAC
HMF
Chlorogen= säure
Abb. 27 beinhaltet die Unterschiede direkt gepresster und aus Konzentrat
hergestellter Apfelsäfte im Bezug auf AOK, Gesamtphenolgehalt, Ascorbinsäure, HMF
und Chlorogensäure.
86
0
50
100
150
200
250
aus Konzentrat direkt gepresst
FRAP [mMol/l]*
TEAC [mMol/l]*
Gesamtphenole [mg/l]*
Vitamin C [mg/l]*
Chlorogensäure [mg/l]*
HMF [mg/l]*
*) signifikanter Unterschied
Abb. 27: Antioxidative Kapazität, Gesamtphenolgehalt, Ascorbinsäure, Chlorogensäure und HMF
direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte
9.7.2 Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter,
konventioneller Apfelsäfte
Ob sich direkt gepresste und aus Konzentrat hergestellte Apfelsäfte anhand ihrer
Mineralstoffe ebenso unterschieden, sollte ebenfalls ermittelt werden. Tab. 47 gibt die
erhaltenen Werte an.
Tab. 47: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von Mineralstoffen direkt
gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte
Calzium Kalium Natrium Magnesiumaus Konzentrat min. 28,0 289,3 10,0 19,4
n = 18 MW 106,3 1007,5 27,6 55,1max. 185,0 1245,0 44,7 83,8 46,1 232,9 27,6 14,8
direkt gepresst min. 24,0 600,4 6,0 34,0n = 39 MW 44,4 1037,2 14,1 43,5
max. 100,9 1411,0 35,3 71,1 17,3 136,4 6,2 7,7
[mg/l]
Anhand statistischer Signifikanztests (Tab. 48, Tab. 49) wurde festgestellt, dass
sich die Gehalte an Calzium mit p=0,000 (p<0,05) signifikant voneinander
unterschieden. Direkt gepresste Säfte enthielten durchschnittlich 106 mg/l Calzium,
wohingegen Säfte aus Konzentrat einen Mittelwert von 44 mg/l Calzium aufwiesen.
87
Die Konzentrationen an Kalium wichen in beiden Säften nicht signifikant
voneinander ab. Der Mittelwert direkt gepresster Säfte lag bei 1007 mg/l Kalium und
der von Säften aus Konzentrat bei 1037 mg/l Kalium.
Signifikant unterschiedlich waren die Apfelsäfte anhand ihrer Konzentration an
Natrium. Alle statistisches Tests resultierten in p=0,000 (p<0,05). Apfelsäfte, die aus
Konzentrat hergestellt waren, enthielten durchschnittlich 28 mg/l Natrium, wohingegen
direkt gepresste Säfte bei der Hälfte, 14 mg/l Natrium, lagen.
Letztlich fand man auch bei Magnesium einen signifikanten Unterschied. Direkt
gepresste Säfte hatten eine durchschnittliche Konzentration von 43 mg/l Magnesium,
Apfelsäfte aus Konzentrat 55 mg/l Magnesium.
Die besprochenen Ergebnisse werden in Abb. 28 grafisch dargestellt.
Tab. 48: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen Mineralstoffen direkt
gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte
5,333 21,134 0,000
MagnesiumVarianzen sind
nicht gleich6,256 0,015 3,305 19,875 0,004
18,109 0,000
KaliumVarianzen sind
gleich1,515 0,224 -0,605 55,000 0,547
Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit
Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)
NatriumVarianzen sind
nicht gleich13,021 0,001
CalziumVarianzen sind
nicht gleich26,413 0,000 5,938
Tab. 49: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen
Mineralstoffen direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller
Apfelsäfte
0,000Magnesium -3,820 0,000 2,413
U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test
Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)
z-WertSignifikanz (2-seitig)
Calzium -4,666 0,000 2,413 0,000
Kalium -0,994 0,320 1,031 0,238
Natrium -4,851 0,000 2,443 0,000
88
0
200
400
600
800
1000
1200
aus Konzentrat direkt gepresst
[mg/
l]
x
Calzium*
Kalium
Natrium*
Magnesium*
*) signifikanter Unterschied
Abb. 28: Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller
Apfelsäfte
9.8 Korrelationen
9.8.1 Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP-
und TEAC-Methode in biologischen und konventionellen Apfelsäften
Der berechnete Pearson`sche Korrelationskoeffizient für Werte der
antioxidativen Kapazität, die anhand zweier Methoden ermittelt wurden, beträgt 0,550
und ist auf dem Niveau von 0,01 signifikant (p=0,000; p<0,01). Der
Korrelationskoeffizient ergibt eine mittlere Korrelation der beiden Methoden. Um eine
Scheinkorrelation auszuschließen, empfohl sich das Ergebnis mittels Streudiagramm zu
überprüfen (Abb. 29).
89
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14
FRAP [mmol/l]
TE
AC
[m
Mol
/l]
x
Linear (AntioxidativeKapazität)
Abb. 29: Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP- und TEAC-
Methode
9.8.2 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in
biologischen Apfelsäften
In Abb. 30 werden die Zusammenhänge zwischen der antioxidativen Kapazität,
ermittelt mit FRAP- und TEAC-Methode, und dem Gesamtphenolgehalt biologischer
Apfelsäfte dargestellt.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Antioxidative Kapazität [mMol/l]
Ges
amtp
hen
ole
[mg/
l]
x
Linear (TEAC)
Linear (FRAP)
Abb. 30: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in biologischen
Apfelsäften
90
Für die ermittelten Werte anhand FRAP-Methode ergab sich ein Pearson’scher
Korrelationskoeffizient von 0,325 mit einer auf dem Niveau 0,05 signifikanten
Korrelation (p=0,023; p<0,05). Dies entsprach einer geringen Korrelation.
Bei der Korrelation für die TEAC-Methode betrug der Pearson’sche
Korrelationskoeffizient 0,305. Die Korrelation war wiederum auf dem Niveau 0,05
signifikant (p=0,033; p<0,05). Auch hier spricht man von einer geringen Korrelation.
9.8.3 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in
konventionellen Apfelsäften
In Abb. 31 wird die Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität, ermittelt
anhand FRAP- und TEAC-Methode, und dem Gesamtphenolgehalt konventioneller
Apfelsäfte dargestellt.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 2 4 6 8 10 12 14
Antioxidative Kapazität [mMol/l]
Ges
amtp
heno
le [
mg/
l]
x
Linear (TEAC)
Linear (FRAP)
Abb. 31: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in
konventionellen Apfelsäften
Der Pearson’sche Korrelationskoeffizient für die ermittelten Werte anhand
FRAP-Methode betrug 0,532 und war bei einem Niveau von 0,05 signifikant (p=0,000;
p<0,05). Der Korrelationskoeffizient wies auf eine mittlere Korrelation beider
Variablen hin.
91
Bei der TEAC-Methode erhielt man den Pearson’schen Korrelationskoeffizient
von 0,345. Man spricht von einer geringen Korrelation, die auf dem Niveau von 0,05
signifikant ist (p=0,009; p<0,05).
9.8.4 Korrelation zwischen ermittelten Farbwerten und Gesamtphenolgehalt in
biologischen und konventionellen Apfelsäften
Die Bildung gelber bis brauner Farbpigmente im Apfelsaft ist u.a. abhängig von
der enzymatischen Oxidation phenolischer Inhaltsstoffe. Folgend wurde überprüft, ob
das Ausmaß der Gelbfärbung im Apfelsaft mit dessen Gesamtphenolgehalt korrelierte.
Farbwerte wurden mittels CIE-Lab sowie photometrischer Messung bei 420 nm
durchgeführt.
9.8.4.1 Farbwerte mittels CIE-Lab
Zwischen den b*-Farbwerten biologisch hergestellter Apfelsäfte und deren
Gesamtphenolgehalt bestand nur eine sehr geringe Korrelation. Der Pearson’sche
Korrelationskoeffizient betrug 0,191 bei einer Signifikanz von 0,190.
Noch geringer war der Korrelationskoeffizient bei den verglichenen Werten
konventioneller Apfelsäfte. Bei einer Signifikanz von 0,172 betrug der
Korrelationskoeffizient 0,184.
Die Farbwerte beider Gruppen korrelierten sehr geringfügig mit den ermittelten
Gesamtphenolgehalten, was Abb. 32 verdeutlicht.
92
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 10 20 30 40
Farbwert *b
Ges
amtp
hen
ole
[m
g/l
]
x
Linear (konventionell)
Linear (biologisch)
Abb. 32: Korrelation zwischen ermittelten *b-Farbwerten und dem Gesamtphenolgehalt in
biologischen und konventionellen Apfelsäften
9.8.4.2 Farbwerte bei 420 nm
Der Pearson’sche Korrelationskoeffizient zwischen der gemessenen Extinktion
bei 420 nm und dem Gesamtphenolgehalt biologischer Apfelsäfte betrug nur 0,062
(p=0,674), was einer sehr geringen Korrelation entspricht.
Hingegen resultierte die Berechnung für konventionell hergestellte Apfelsäfte in
r=0,341 bei einer Signifikanz von 0,01. Man spricht von einer geringen Korrelation.
In Abb. 33 werden beide Korrelationen grafisch dargestellt.
93
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
E 420 nm
Ges
am
tphe
nol
e [m
g/l]
x
Linear (konventionell)
Linear (biologisch)
Abb. 33: Korrelation zwischen der Extinktion bei 420 nm und dem Gesamtphenolgehalt in
biologischen und konventionellen Apfelsäften
94
9.9 Diskriminanzanalyse
Zur Überprüfung des erhaltenen Modells wurde der kanonische
Korrelationskoeffizient mittels SPSS ermittelt. Der erhaltene Wert von 0,77 wies auf
eine gute Trennbarkeit der einzelnen Gruppen hin.
Tab. 50 und Tab. 51 geben die Ergebnisse der Diskriminanzanalyse an. Falsch
vorhergesagte Proben wurden farblich unterlegt. Die Trefferquote der korrekten
Klassifizierung lag bei konventionell hergestellten Apfelsäften bei 91,2 % und bei
biologischen Apfelsäften bei 81,6 %.
Tab. 50: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse konventioneller
Apfelsäfte
1 konventionell konventionell 31 konventionell konventionell2 konventionell konventionell 32 konventionell konventionell3 konventionell biologisch 33 konventionell konventionell4 konventionell konventionell 34 konventionell konventionell5 konventionell konventionell 35 konventionell konventionell6 konventionell konventionell 36 konventionell konventionell7 konventionell konventionell 37 konventionell konventionell8 konventionell konventionell 38 konventionell biologisch9 konventionell konventionell 39 konventionell biologisch10 konventionell konventionell 40 konventionell konventionell11 konventionell konventionell 41 konventionell konventionell12 konventionell konventionell 42 konventionell konventionell13 konventionell konventionell 43 konventionell konventionell14 konventionell konventionell 44 konventionell konventionell15 konventionell biologisch 45 konventionell konventionell16 konventionell konventionell 46 konventionell konventionell17 konventionell konventionell 47 konventionell konventionell18 konventionell konventionell 48 konventionell konventionell19 konventionell konventionell 49 konventionell konventionell20 konventionell konventionell 50 konventionell konventionell21 konventionell konventionell 51 konventionell konventionell22 konventionell konventionell 52 konventionell konventionell23 konventionell konventionell 53 konventionell konventionell24 konventionell konventionell 54 konventionell konventionell25 konventionell konventionell 55 konventionell konventionell26 konventionell konventionell 56 konventionell biologisch27 konventionell konventionell 57 konventionell konventionell28 konventionell konventionell29 konventionell konventionell30 konventionell konventionell
Produktion DA-VorhersageSaft Produktion DA-Vorhersage Saft
Trefferquote: 91,2 %
95
Tab. 51: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse biologischer Apfelsäfte
58 biologisch konventionell 89 biologisch biologisch59 biologisch biologisch 90 biologisch konventionell60 biologisch biologisch 91 biologisch biologisch61 biologisch biologisch 92 biologisch biologisch62 biologisch konventionell 93 biologisch biologisch63 biologisch biologisch 94 biologisch konventionell64 biologisch biologisch 95 biologisch konventionell65 biologisch biologisch 96 biologisch biologisch66 biologisch konventionell 97 biologisch biologisch67 biologisch biologisch 98 biologisch biologisch68 biologisch biologisch 99 biologisch biologisch69 biologisch biologisch 100 biologisch biologisch70 biologisch biologisch 101 biologisch biologisch71 biologisch konventionell 102 biologisch konventionell72 biologisch biologisch 103 biologisch biologisch73 biologisch biologisch 104 biologisch biologisch74 biologisch biologisch 105 biologisch biologisch75 biologisch biologisch 106 biologisch biologisch76 biologisch biologisch77 biologisch biologisch78 biologisch biologisch79 biologisch biologisch80 biologisch biologisch81 biologisch biologisch82 biologisch konventionell83 biologisch biologisch84 biologisch biologisch85 biologisch biologisch86 biologisch biologisch87 biologisch biologisch88 biologisch biologisch
Saft Produktion DA-VorhersageSaft Produktion DA-Vorhersage
Trefferquote: 81,6 %
96
9.10 Ränge
Alle Apfelsäfte wurden anhand eines Punktesystems bewertet, indem folgende
Eigenschaften berücksichtigt wurden: Antioxidative Kapazität, Gesamtphenolgehalt,
Ascorbinsäure, phenolische Substanzen (Chlorogensäure, Epicatechin, Phloridzin,
Catechin und Kaffeesäure). Tab. 52 und Tab. 53 zeigen jeweils die fünf Apfelsäfte mit
den höchsten bzw. niedrigsten analysierten Werten auf.
9.10.1 Die fünf Apfelsäfte mit der höchsten antioxidativen Kapazität
Tab. 52: Rangordnung der Apfelsäfte mit höchster antioxidativer Kapazität
Rang Apfelsaft Typ Nr. 1 Saft 77 biologisch, klar Nr. 2 Saft 78 biologisch, klar Nr. 3 Saft 99 biologisch, naturtrüb Nr. 4 Saft 74 biologisch, naturtrüb Nr. 5 Saft 85 biologisch, naturtrüb
Bemerkenswert war, dass Saft 77 und Saft 78 vom gleichen Produzenten
stammten. Es handelte sich um reinsortige Apfelsäfte der Sorte Topaz. Die Pressung
erfolgte mittels Bandpresse und laut Produzenten wurde weder Zucker noch Säure zum
fertigen Saft zugesetzt. Zur Haltbarmachung erfolgte eine Pasteurisation bei 78˚C. Saft
74 wurde anhand einer hydraulischen Korbpresse gepresst und auf 75-80˚C erhitzt. Es
handelt sich aus Apfelsaft aus verschiedenen Sorten.
Saft 99 und 85 stammten aus industrieller Produktion. Nähere Angaben sind
nicht bekannt.
9.10.2 Die fünf Apfelsäfte mit der geringsten antioxidativen Kapazität
Tab. 53: Rangordnung der Apfelsäfte mit geringster antioxidativen Kapazität
Rang Apfelsaft Typ Nr. 1 Saft 21 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 2 Saft 42 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 3 Saft 41 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 4 Saft 22 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 5 Saft 45 konventionell, klar, aus Konzentrat
Alle fünf Apfelsäfte stammten aus industrieller Produktion. Informationen zu
verwendeten Apfelsorten bzw. Herstellungstechnologien konnten nicht in Erfahrung
gebracht werden.
97
10 Diskussion der Versuchsergebnisse
10.1 Antioxidative Kapazität
Beide Methoden (FRAP, TEAC) zur Ermittlung der antioxidativen Kapazität
stellten sich als geeignet für die Beurteilung der antioxidativen Kapazität von
Apfelsäften heraus. Prinzipiell entsprachen die ermittelten Werte den Angaben früherer
Untersuchungen [RECHNER, 1999; 2001]. Verglichen mit anderen Literaturstellen,
erhielt man auch in dieser Arbeit bei der TEAC-Methode höhere Werte als beim FRAP-
assay, was auf den unterschiedlichen Versuchskriterien basiert. Die TEAC-Methode
basiert auf der Neutralisation eines Radikalkations, wohingegen die FRAP-Methode die
AOK von Substanzen die Fe3+ zu Fe2+ reduzieren, erfasst [STRATIL, 2006]. Den
Unterschied zwischen den Methoden bestätigte ebenfalls der berechnete
Korrelationskoeffizient, der in einer mittleren Korrelation resultierte.
Beide Methoden wiesen auf einen signifikanten Unterschied zwischen
biologisch und konventionell erzeugten Apfelsäften hin. Biologische Säfte hatten eine
mittlere antioxidative Kapazität von 4,7 mMol/l (FRAP) bzw. 5,0 mMol/l (TEAC). Im
Vergleich dazu ergaben die Analysen konventioneller Apfelsäfte durchschnittlich 3,5
mMol/l (FRAP) sowie 2,9 mMol/l (TEAC).
Einen gewissen Anteil an der AOK von Apfelsäften nimmt auch Ascorbinsäure
ein. Die Herkunft der Hälfte der AOK im Apfelsaft ist jedoch noch ungeklärt
[RECHNER, 2001]. Fest steht, dass die AOK von phenolischen Substanzen mit der
Nummer ihrer Hydroxylgruppen steigt. Da Ascorbinsäure nur über eine freie
Hydroxylgruppe verfügt, ist das Ausmaß an der AOK eher gering. Untersuchungen im
Rahmen dieser Arbeit ergaben, dass 100 mg/l L-Ascorbinsäure mittels TEAC-Methode
0,49 mMol/l TROLOX entsprachen. Im Vergleich dazu, ergaben sich aus 100 mg/l L-
Ascorbinsäure bei der FRAP-Methode 1,2 mMol/l. Die Verdoppelung des Wertes
basiert auf den unterschiedlichen stöchiometrischen Verhältnissen beider Methoden.
Beim FRAP-assay ist eine 1 mM Ascorbinsäure-Lösung äquivalent zu einer 2 mM
Fe(II)-Lösung.
Klare und trübe Säfte ließen sich ebenfalls in ihrer AOK signifikant voneinander
unterscheiden (klar = 3 mMol/l; trüb = 4 mMol/l), was vermutlich daran lag, dass ein
Großteil phenolischer Substanzen im Trester verblieb [SPANOS, 1990].
98
Die anitoxidative Kapazität direkt gepresster Apfelsäfte überwog im Vergleich
zu aus Konzentrat hergestellten Säften. So entsprach die AOK direkt gepresster Säfte
durchschnittlich 4 mMol/l, wohingegen Apfelsäfte aus Konzentrat lediglich 2 mMol/l
aufwiesen.
10.2 Polyphenole und HMF
Es stellte sich heraus, dass biologisch produzierte Apfelsäfte mit
durchschnittlich 331,3 mg/l deutlich höhere Gesamtphenolgehalte, ermittelt mittels
Folin-Ciocalteu-Methode, aufwiesen als konventionell hergestellte Säfte mit 200,0
mg/l. Als Ursache dafür können einerseits die Anbaumethoden des biologischen
Landbaus, bei dem die Pflanzen aufgrund fehlender Pflanzenschutzmaßnahmen mehr
sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe zur Abwehr bilden, und andererseits die geringeren
technologischen Herstellungsprozesse, wie Schönung, erwähnt werden.
Korreliert man die AOK mit dem Gesamtphenolgehalt biologischer Säfte ergab
sich bei beiden Methoden eine geringe Korrelation (FRAP, r = 0,325; TEAC, r =
0,305), was darauf schließen lässt, dass noch weitere Faktoren Einfluss auf die AOK
von Apfelsaft ausüben. Bei den konventionellen Säften kann man zwischen
Gesamtphenolgehalt und ermittelten FRAP-Werten von einer mittleren Korrelation (r =
0,532) sprechen. Die Korrelation mit TEAC-Werten ergab wiederum eine geringe
Korrelation.
Vergleicht man die Konzentrationen einzelner Polyphenole miteinander, lässt
sich feststellen, dass Chlorogensäure (13,8 - 316,4 mg/l) mengenmäßig überwiegt.
Hierbei handelt es sich um einen Hydroxyzimtsäureester, zusammengesetzt aus Kaffee-
und Chinasäure, der u.a. im Tierversuch oxidative DNA-Schäden verhindert. Eine
übermäßige Zufuhr von Chlorogensäure (>2 g/d) wird jedoch zunehmend mit einer
erhöhten Plasmahomocysteinkonzentration in Verbindung gebracht [WATZL und
RECHKEMMER, 2001]. Kaffeesäure konnte in geringeren Mengen (0,2 – 13,0 mg/l)
nachgewiesen werden. Anschließend folgten Flavan-3-ole wie Epicatechin (0,8 – 104,3
mg/l) und Catechin (0,0 – 35,0 mg/l), das Dihydrochalcon Phloridzin (0,0 – 34,0) sowie
das Flavonol-Rhamnosid Quercitrin (0,0 – 7,7). Weiters stellte sich heraus, dass die
Konzentrationen dieser Polyphenole in biologischen Apfelsäften, verglichen mit
99
konventionellen, höher waren. Die ebenso analysierten Polyphenole p-Cumarsäure,
Hyperin, Isoquercitrin, Rutin und Avicularin kamen in beiden Saftgruppen in
durchschnittlichen Konzentrationen von kleiner als 1 mg/l Apfelsaft vor.
Zusammenfassend ließ sich feststellen, dass biologische Apfelsäfte höhere
Konzentrationen einzelner Polyphenolen aufwiesen als konventionell erzeugte
Apfelsäfte. Dieses Ergebnis ist widersprüchlich zu interpretieren, da eine erhöhte
Zufuhr einzelner Polyphenole durchaus zu negativen Wirkungen führen kann. Im
Rahmen einer ausgewogenen Ernährung scheint der gesundheitliche Nutzen sekundärer
Pflanzeninhaltsstoffe zu überwiegen. Konventionell hergestellte Apfelsäfte enthielten
mehr 5-Hydroxymethylfurfural, welches sich bei der Maillard-Reaktion bildet. Das
Furanaldehyd steht aufgrund möglicher genotoxischen und mutagenen Auswirkungen
noch immer im Mittelpunkt zahlreicher diverser Diskussionen [JANZOWSKI, 2000].
Generell beinhalteten trübe Apfelsäfte (299 mg/l GP) signifikant mehr
Gesamtphenole als klare Säfte (199 mg/l GP). Letztere enthielten auch weniger
Chlorogensäure, Catechin und Epicatechin als trübe Säfte, was wiederum auf die
Herstellungstechnologien zurückzuführen ist [SPANOS, 1992].
Direkt gepresste, konventionelle Apfelsäfte wiesen höhere Gesamtphenolgehalte
sowie Konzentrationen an Chlorogensäure als Apfelsäfte aus Konzentraten auf. Die
Konzentration an HMF liegt bei den 17 Säften aus Konzentrat durchschnittlich bei 9
mg/l HMF, was deutlich über den 2 mg/l HMF direkt gepresster Apfelsäfte liegt. Dieses
Ergebnis ist auf die erhöhte Erhitzung während der Konzentrierung zurückzuführen.
10.3 Ascorbinsäure
Biologisch produzierte Apfelsäfte, mit durchschnittlich 108,0 mg/l
Ascorbinsäure, wichen ebenfalls in ihrem Gehalt an Ascorbinsäure von konventionellen
Apfelsäften, mit 94,5 mg/l Ascorbinsäure, ab. Bei den Analysen wurde eine große
Streuung beobachtet: biologische Apfelsäfte (51,0 – 327,0 mg/l Ascorbinsäure),
konventionelle Apfelsäfte (6,0 – 473,0 mg/l Ascorbinsäure). Da Ascorbinsäure von den
meisten Produzenten als Oxidationsschutz (z.B. 20 mg Ascorbinsäure/l Apfelsaft)
zugesetzt wird, spielt die Anbaumethode hier vermutlich eine untergeordnete Rolle.
100
10.4 Mineralstoffe
Bei der Gegenüberstellung biologisch und konventionell produzierter Apfelsäfte
stellte sich heraus, dass sich die Säfte nur anhand ihres Natriumgehaltes signifikant
voneinander unterschieden. Laut dem A.I.J.N. Code of Practice soll die
Natriumkonzentration im Apfelsaft 30 mg/l nicht überschreiten, was im Laufe dieser
Arbeit nur vereinzelt bei konventionellen Säften gemessen wurde. Natrium erfüllt eine
wesentliche Rolle bei der Muskelreizbarkeit und –konzentration und ist für die
Osmolarität der Zellen verantwortlich. Eine erhöhte Aufnahme kann eine mögliche
Ursache für die Entstehung von Hypertonie sein.
Kalium, das in erhöhter Konzentration im Apfelsaft vorkommt, wird mit einer
blutdrucksenkenden, vasoprotektiven Wirkung in Verbindung gebracht. Es ist das
bedeutendste intrazelluläre Kation. In beiden Apfelsäften erhielt man
Durchschnittsgehalte von etwas über 1000 mg/l Kalium.
Magnesium übt Einfluss auf mehr als 300 verschiedenen Enzymen und
Enzymsystemen in unserem Körper aus. Der Mittelwert biologischer Apfelsäfte lag bei
48,1 mg/l Magnesium und der von konventionellen bei 47,2 mg/l Magnesium.
In geringeren Mengen kommt ebenso Calzium (24,0–185,0 mg/l Ca) im
Apfelsaft vor, welches u.a. entscheidend für die Mineralisation von Knochen und
Zähnen, der Blutgerinnung sowie der Stabilisierung der Zellmembran ist [ELMADFA
und LEITZMANN, 2004].
Eindeutiger war der Unterschied beim Vergleich klarer und trüber Apfelsäfte,
welche in ihrem Gehalt an Calzium, Natrium und Magnesium signifikant voneinander
abwichen. Klare Säfte (± 79 mg/l Ca) enthielten durchschnittlich beinahe doppelt soviel
Calzium wie trübe Säfte (± 42 mg/l Ca). Ebenso resultierten die Analysen bei klaren
Säften mit ± 53 mg/l Magnesium in einer höheren Konzentration als bei trüben Säften
(± 44 mg/l Mg). Klare Säfte (± 20 mg/l Na) enthielten jedoch fast doppelt soviel
Natrium als trübe Säfte (± 11 mg/l Na). Die Apfelsäfte wichen anhand ihres Gehalts an
Kalium nicht voneinander ab.
Ähnliche Ergebnisse erzielte der Vergleich direkt gepresster mit aus Konzentrat
hergestellter Apfelsäfte. Letztere überwogen deutlich in ihrem Gehalt an Calzium (±
106 mg/l Ca) und Natrium (± 28 mg/l Na). Wohingegen direkt gepresste Apfelsäfte
101
durchschnittlich 44 mg/l Calzium und 14 mg/l Natrium enthielten. Geringer war der
Unterschied an Magnesium und kein signifikanter Unterschied ergab sich bei der
Konzentration an Kalium. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das Wasser,
welches zur Rückverdünnung der Konzentrate eingesetzt wird, bestimmt einen großen
Einfluss auf die Mineralstoffgehalte der Apfelsäfte, insbesondere von Natrium,
Magnesium und Calzium, ausübt.
102
11 Schlussfolgerung
Diese Arbeit zeigte, dass biologisch produzierte Apfelsäfte durchschnittlich
höhere Konzentrationen an gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen beinhalteten, als
konventionell produzierte Apfelsäfte.
Biologisch erzeugte Apfelsäfte verfügten über eine höhere antioxidative
Kapazität im Vergleich zu konventionell erzeugten Säften. Beide Produktgruppen
unterschieden sich ebenfalls anhand ihres Gesamtphenolgehaltes, sowie der Mengen
einzelner Polyphenole voneinander. Weiters enthielten biologische Säfte
durchschnittlich mehr Ascorbinsäure.
Bei der Gegenüberstellung beider Produkte wurden keine Abweichungen in
ihrem Gehalt an Kalium, Magnesium und Calzium festgestellt. Konventionelle
Apfelsäfte enthielten jedoch signifikant mehr Natrium.
Beruhend auf der Interpretation gleicher Parameter konnte auch festgestellt
werden, dass trübe im Vergleich zu klaren Apfelsäften höhere Konzentrationen an
gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen auswiesen. Auch bei direkt gepressten,
konventionellen Apfelsäften lagen die ermittelten Werte über denjenigen aus
Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften.
Apfelsaft hat ernährungsphysiologische Bedeutung indem er unsere
Mineralstoff- und Flüssigkeitsbilanz sichert. Biologische, direkt gepresste Säfte
schnitten bei der Aufstellung der Ränge am besten ab. Leider handelte es sich bei den
Säften mit mehr gesundheitlich relevanten Inhaltsstoffen ebenso um die kostspieligeren
Produkte.
103
12 Zusammenfassung
In dieser Arbeit wurden gesundheitsrelevante Inhaltsstoffe von 49 biologisch
und 57 konventionell erzeugten Apfelsäften miteinander verglichen.
Die antioxidative Kapazität wurde anhand zweier Methoden (FRAP-assay,
TEAC-Methode) ermittelt. Bei biologisch produzierten Apfelsäften lag die
antioxidative Kapazität höher (FRAP: 4,7 mMol; TEAC: 5,0 mMol/l) als bei
konventionellen Apfelsäften (FRAP: 3,5 mMol/l; TEAC: 2,9 mMol/l).
Beide Produkte unterschieden sich ebenfalls in ihrem Gesamtphenolgehalt,
ermittelt nach Folin-Ciocalteu. Biologisch produzierte Apfelsäfte wiesen mit
durchschnittlich 331,3 mg/l deutlich höhere Gesamtphenolgehalte als konventionell
hergestellte Säfte mit 200,0 mg/l auf. Ebenfalls wurden die Gehalte einzelner
Polyphenole mittels HPLC-Methode analysiert. Mengenmäßig überwog in beiden
Apfelsäften der Gehalt an Chlorogensäure, gefolgt von Phloridzin, Epicatechin und
Catechin, wobei biologische höhere Werte als konventionelle Apfelsäfte aufwiesen.
Weiters wurden bei biologischen Apfelsäften höhere Konzentrationen an
Ascorbinsäure (108,0 mg/l) als bei konventionellen (94,5 mg/l) festgestellt.
Die Analysen der Mineralstoffe mittels AAS ergaben, dass sich biologisch und
konventionell produzierte Apfelsäfte lediglich anhand ihrer Konzentration an Natrium
signifikant voneinander unterscheiden, wobei biologische Säfte (10,5 mg/l) geringere
Werte als konventionelle Säfte (18,4 mg/l) aufwiesen.
Die Diskriminanzanalyse mittels SPSS erzielte bei konventionellen Apfelsäften
eine Trefferquote von 91,2 %, bei biologischen Apfelsäften lag sie bei 81,6 %.
Diese Arbeit führte zu dem Ergebnis, dass biologisch produzierte Apfelsäfte
höhere Konzentrationen an gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen auswiesen als
konventionell produzierte Säfte. Als Ursache dafür können die schonenden
Anbaumethoden des biologischen Landbaues, besonders der Verzicht auf chemisch-
synthetische Dünge- und Pflanzenschutzmittel, angeführt werden. Einen großen
Einfluss auf das Endprodukt üben auch die angewandten technischen Verfahren bei der
Herstellung der Säfte aus.
104
Letztlich konnte in dieser Arbeit festgestellt werden, dass naturtrübe bzw. direkt
gepresste Apfelsäfte höhere Konzentrationen an gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen
als klare bzw. aus Konzentrat hergestellte Apfelsäfte beinhalteten.
105
13 Abstract
This research compares the health potential of 49 organically and 57
conventionally produced apple juices.
The antioxidative capacity was determined by two different methods (FRAP-
assay, TEAC-method). Organic apple juices showed higher values (FRAP: 4.7 mMol/l;
TEAC: 5.0 mMol/l) than conventional ones (FRAP: 3.5 mMol/l; TEAC: 2.9 mMol/l).
Both products varied in their contents of phenolic compounds determined by the
Folin-Ciocalteu reagent. Organically produced apple juices had 331.3 mg/l on average,
while conventionally produced apple juices contained less, 200.0 mg/l.
Additionally, the contents of single phenolic compounds were analysed by the
HPLC-method. Quantitative predominated in both apple juices the contents of
chlorogen acid followed by phloridzin, epicatechin and catechin, where organic juices
resulted in higher amounts than conventional juices.
Furthermore, organically produced apple juices had higher concentrations of
ascorbic acid (108.0 mg/l) than conventional ones (94.5 mg/l).
Analysis of the mineral nutrients only established differences in the
concentrations of sodium. Organic apple juices showed lower concentrations of sodium
(10.5 mg/l) than conventional apple juices (18.4 mg/l).
The discriminant analysis by SPSS resulted in a hit rate of 91.2 % for
conventional juices and 81.6 % for organic juices.
The results of this research showed that organically produced apple juices
contained higher concentrations of health beneficial contents than conventionally
produced ones. The reason could be the more gentle cultivation methods of organic
agriculture, especially because chemical-synthetic manure and pesticides are not used.
Furthermore, technical procedures during production can have substantial influence on
the juice.
Finally, this research led to the assessment that cloudy or directly pressed apple
juices contain higher concentrations of health relevant ingredients than clear juices or
juices which were made from concentrate.
106
14 Literaturverzeichnis
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110
15 Anhang
Ergebnisse konventionelle Apfelsäfte
Probe FRAP
[mMol/l] TEAC
[mMol/l] Gesamtphenole
[mg/l] Ascorbinsäure
[mg/l] titrierbare Säure
[g/l] ˚Brix pH Wert
Saft 1 6,6 3,6 139,1 295,0 5,56 11,5 3,44 Saft 2 4,7 3,7 217,0 112,0 4,11 11,5 3,63 Saft 3 3,2 3,2 177,5 59,0 5,50 11,5 3,47 Saft 4 4,9 2,9 288,3 68,0 4,73 13,1 3,57 Saft 5 5,5 2,0 294,0 92,0 6,41 12,4 3,37 Saft 6 4,9 2,7 252,7 77,0 5,46 11,6 3,50 Saft 7 5,8 1,7 350,7 82,0 3,69 13,0 3,63 Saft 8 5,2 1,4 330,1 76,0 7,01 11,9 3,40 Saft 9 5,9 0,7 334,0 71,0 5,88 12,0 3,36 Saft 10 5,7 0,9 91,8 206,0 2,46 10,9 4,04 Saft 11 2,7 2,7 67,1 83,0 3,05 6,8 3,55 Saft 12 7,8 4,7 142,1 391,0 5,09 12,1 3,54 Saft 13 1,9 1,6 68,3 44,0 4,35 10,8 3,60 Saft 14 3,5 2,3 226,6 64,0 3,98 10,9 3,66 Saft 15 3,6 5,4 338,8 71,0 5,95 11,1 3,30 Saft 16 3,2 4,6 257,7 78,0 4,40 13,4 3,64 Saft 17 2,1 3,4 165,6 65,0 5,50 11,2 3,60 Saft 18 1,7 2,4 130,9 50,0 5,00 10,3 3,87 Saft 19 2,0 2,1 161,1 49,0 5,15 12,0 3,46 Saft 20 4,0 1,6 161,0 45,0 4,76 10,9 3,43 Saft 21 0,6 2,2 10,6 6,0 4,03 4,0 2,93 Saft 22 1,8 2,8 48,0 43,0 5,89 11,5 3,37 Saft 23 2,0 2,0 92,0 53,0 5,22 10,7 3,47 Saft 24 0,6 1,5 403,0 473,0 5,09 11,8 3,45 Saft 25 4,2 1,5 114,0 42,0 4,91 11,0 3,50 Saft 26 2,0 1,4 68,0 42,0 4,96 10,9 3,49 Saft 27 2,3 1,5 168,0 54,0 4,73 10,6 3,57 Saft 28 5,7 4,2 337,0 82,0 5,04 10,9 3,51 Saft 29 0,7 1,8 121,0 50,0 5,09 10,5 3,48 Saft 30 1,6 1,6 66,0 44,0 5,25 11,0 3,49 Saft 31 1,0 2,9 142,0 54,5 5,26 12,6 3,41 Saft 32 3,2 3,1 161,0 58,0 6,14 11,6 3,34 Saft 33 4,5 4,0 272,0 92,5 5,83 12,1 3,46 Saft 34 3,1 2,2 197,0 63,0 5,70 10,5 3,38 Saft 35 3,6 5,9 94,0 54,0 5,20 11,1 3,40 Saft 36 5,5 6,0 123,0 255,0 5,07 11,1 3,46 Saft 37 1,4 5,4 224,0 70,0 7,90 14,0 3,29 Saft 38 3,4 8,9 114,0 66,0 5,49 13,7 3,43 Saft 39 2,2 5,1 267,0 65,0 6,04 10,5 3,28 Saft 40 3,0 2,0 241,0 68,0 5,84 10,6 3,30 Saft 41 0,8 0,7 15,0 28,0 5,28 11,1 3,09 Saft 42 0,9 0,8 41,0 41,0 5,39 10,9 3,50 Saft 43 2,8 2,1 167,0 64,0 6,08 11,2 3,39 Saft 44 2,2 0,4 105,0 55,0 4,22 9,9 3,51 Saft 45 2,7 0,6 168,0 60,0 5,39 11,2 3,47 Saft 46 1,7 0,1 146,0 59,0 4,40 10,6 3,57 Saft 47 2,2 0,2 129,0 60,0 5,07 10,5 3,47 Saft 48 6,4 4,2 209,0 299,0 4,28 10,7 3,53 Saft 49 3,1 2,1 212,0 72,0 5,72 10,9 3,40 Saft 50 3,1 0,3 154,0 62,0 5,65 11,0 3,47 Saft 51 3,3 5,1 395,0 60,0 7,30 11,2 3,24 Saft 52 8,0 6,2 642,0 299,0 11,51 12,1 3,12 Saft 53 3,9 3,3 265,0 72,0 5,67 11,5 3,27 Saft 54 4,7 3,5 374,0 62,0 7,17 12,3 3,33 Saft 55 4,2 4,5 265,0 82,0 6,36 11,4 3,29 Saft 56 5,9 5,9 368,0 100,0 9,95 11,4 3,03 Saft 57 4,2 3,6 274,0 98,0 4,13 10,9 3,60
111
Probe � E bei 420 nm *L *a *b Glucose [g/l] Fructose [g/l] Saccharose [g/l]
Saft 1 0,29578 92,5 -2,8 18,6 21,8 71,1 27,3 Saft 2 0,58763 84,9 -1,6 28,1 22,6 65,8 23,2 Saft 3 0,33459 94,7 -4,3 28,6 27,2 71,4 14,5 Saft 4 0,22215 91,6 -1,3 14,2 15,3 75,7 38,3 Saft 5 0,09036 96,5 -1,4 7,7 20,3 71,8 40,0 Saft 6 0,06184 96,8 -1,1 6,9 16,3 71,2 33,9 Saft 7 0,20491 94,2 -2,1 15,1 19,9 78,0 27,8 Saft 8 0,23241 91,7 -1,3 15,2 41,9 83,9 5,8 Saft 9 0,23415 92,2 -1,2 13,9 20,4 78,7 23,4 Saft 10 0,23418 97,2 -4,5 20,0 29,0 66,7 17,5 Saft 11 0,26282 93,4 -2,3 15,0 13,4 41,7 17,5 Saft 12 0,64432 80,5 -0,3 25,5 19,7 66,2 31,3 Saft 13 0,18092 98,1 -3,2 12,1 18,1 64,9 38,0 Saft 14 0,14621 97,7 -1,9 10,9 18,6 70,5 27,1 Saft 15 0,33043 94,8 -3,4 20,0 20,8 66,4 14,6 Saft 16 0,33510 91,0 -1,5 19,6 35,9 85,4 5,3 Saft 17 0,41200 93,5 -3,1 29,7 30,1 68,1 6,5 Saft 18 0,18355 96,6 -2,8 12,7 22,1 65,0 18,4 Saft 19 0,28691 92,7 -2,0 16,2 22,1 73,7 28,3 Saft 20 0,09770 99,1 -2,1 6,8 21,4 67,5 23,5 Saft 21 0,08298 99,2 -1,8 6,9 10,5 21,6 1,1 Saft 22 0,40533 93,8 -3,6 27,5 32,5 71,6 0,2 Saft 23 0,35379 95,6 -3,7 23,2 27,2 62,3 8,6 Saft 24 1,00226 76,9 -0,2 37,4 27,4 66,4 8,4 Saft 25 0,34622 95,2 -3,7 24,6 24,0 65,3 14,1 Saft 26 0,28419 95,7 -3,7 22,9 20,4 66,1 19,1 Saft 27 0,33385 95,1 -3,6 26,3 26,6 61,4 11,2 Saft 28 0,63634 86,2 -2,3 32,5 18,2 65,8 12,4 Saft 29 0,35251 94,6 -3,2 24,4 19,7 69,6 17,9 Saft 30 0,33591 95,1 -3,3 23,7 26,3 63,3 8,1 Saft 31 0,07561 98,7 -2,9 10,7 20,7 75,3 48,1 Saft 32 0,28421 95,9 -4,0 23,8 32,9 62,1 5,1 Saft 33 0,48407 89,3 -3,1 29,4 19,6 74,5 42,1 Saft 34 0,28481 94,8 -3,7 20,8 21,5 59,7 21,5 Saft 35 0,10837 98,6 -3,1 11,3 15,2 64,9 34,0 Saft 36 0,31490 91,9 -2,8 20,0 22,5 63,6 29,1 Saft 37 0,84142 98,2 -2,8 11,9 34,7 76,5 19,5 Saft 38 0,18207 96,2 -3,1 16,1 26,0 88,1 30,6 Saft 39 0,14951 97,2 -4,2 16,9 12,0 65,6 30,6 Saft 40 0,21638 94,5 -2,4 15,5 14,7 65,9 37,9 Saft 41 0,16628 98,2 -2,8 12,0 27,0 51,0 40,0 Saft 42 0,26927 96,8 -4,0 20,8 25,0 55,0 16,0 Saft 43 0,14467 98,4 -2,0 9,1 21,0 79,0 7,0 Saft 44 0,14110 98,5 -2,0 8,4 18,0 61,0 5,0 Saft 45 0,56175 92,1 -4,0 37,2 31,0 63,0 6,0 Saft 46 0,31154 95,9 -3,6 20,3 26,0 65,0 1,0 Saft 47 0,32042 96,2 -3,9 20,9 29,0 64,0 1,0 Saft 48 0,88847 78,1 -0,1 34,4 23,0 67,0 7,0 Saft 49 0,39005 94,1 -3,4 26,1 28,0 64,0 2,0 Saft 50 0,46693 93,0 -3,5 32,8 31,0 67,0 5,0 Saft 51 0,28653 95,6 -2,1 19,3 27,0 64,0 7,0 Saft 52 0,76933 80,3 -0,2 31,3 36,0 68,0 5,0 Saft 53 0,44493 88,7 -1,2 21,9 37,0 74,0 6,0 Saft 54 0,29749 93,6 -1,8 16,6 32,0 64,0 4,0 Saft 55 0,18469 96,0 -1,9 17,1 27,0 76,0 16,0 Saft 56 0,33018 95,8 -3,5 21,2 28,0 74,0 16,0 Saft 57 0,26147 94,5 -1,6 16,3 20,0 73,0 18,0
112
Probe Calzium
[mg/l] Kalium [mg/l]
Natrium [mg/l]
Magnesium [mg/l]
HMF [mg/l]
Catechin [mg/l]
Kaffeesäure [mg/l]
Chlorogensäure [mg/l]
Saft 1 28,4 1026,0 13,5 42,5 1,3 4,5 4,1 50,0 Saft 2 27,5 969,2 29,7 37,8 1,1 6,5 0,8 71,4 Saft 3 94,6 1136,0 12,2 66,5 4,5 3,6 3,0 95,7 Saft 4 26,3 1143,0 14,0 39,6 1,4 10,4 2,6 94,4 Saft 5 26,7 1147,0 15,1 40,3 1,8 15,7 5,3 84,2 Saft 6 31,4 1060,0 9,4 46,3 1,6 23,6 4,2 54,7 Saft 7 24,3 919,7 20,6 36,0 3,7 35,0 0,5 43,3 Saft 8 30,6 1177,0 13,1 41,8 1,4 9,2 0,4 98,0 Saft 9 25,5 879,1 35,4 36,9 2,5 21,3 4,3 126,5 Saft 10 100,9 1005,0 25,3 71,1 5,1 2,1 1,7 31,0 Saft 11 70,8 600,4 10,5 36,1 1,0 2,9 0,3 27,1 Saft 12 43,5 1036,0 13,9 44,5 1,2 7,6 0,6 61,7 Saft 13 36,4 972,4 13,3 36,0 3,0 3,0 3,0 40,5 Saft 14 38,1 972,4 15,6 37,0 1,3 10,2 2,0 88,0 Saft 15 26,0 956,8 9,1 34,6 1,4 7,3 2,0 111,0 Saft 16 24,0 1141,0 22,1 43,6 3,4 9,9 3,6 97,7 Saft 17 185,0 1149,0 43,8 83,8 29,5 3,0 1,1 112,7 Saft 18 34,8 961,0 8,8 41,4 1,4 3,1 3,2 40,2 Saft 19 44,5 1056,0 13,0 44,6 1,0 6,0 4,0 89,4 Saft 20 52,1 897,8 17,7 43,1 1,0 4,5 3,6 51,7 Saft 21 28,6 289,3 42,1 19,4 2,2 0,0 0,8 15,8 Saft 22 62,0 1155,0 20,9 53,8 16,7 1,5 0,7 25,2 Saft 23 131,0 1044,0 37,0 60,0 5,4 2,5 1,0 54,1 Saft 24 40,9 1035,0 13,3 44,8 2,0 11,4 2,6 131,9 Saft 25 138,4 1063,0 44,7 63,6 5,9 2,8 1,0 48,6 Saft 26 122,3 1023,0 36,4 60,7 5,3 3,0 0,9 52,8 Saft 27 141,7 1069,0 25,8 67,6 8,9 2,2 1,6 118,2 Saft 28 128,5 1114,0 18,5 52,0 1,8 6,1 1,2 137,7 Saft 29 152,3 1022,0 28,1 49,6 34,2 2,9 2,0 91,2 Saft 30 150,9 1101,0 39,0 66,8 7,9 1,7 1,4 38,3 Saft 31 44,7 1046,0 16,4 41,8 3,4 5,6 0,2 82,6 Saft 32 60,6 1088,0 18,8 51,6 3,6 3,8 1,8 118,5 Saft 33 42,1 1192,0 12,8 46,0 2,6 7,8 1,9 131,7 Saft 34 42,7 981,4 7,7 41,3 1,2 6,9 1,5 115,6 Saft 35 52,7 988,3 16,3 44,2 3,5 5,5 1,4 65,9 Saft 36 32,7 1037,0 10,9 40,9 1,2 7,4 0,8 53,9 Saft 37 47,3 1254,0 13,4 53,5 2,1 8,3 2,1 34,7 Saft 38 52,4 1117,0 8,5 54,9 1,3 8,9 2,0 25,3 Saft 39 41,4 941,4 13,6 42,4 3,3 12,3 2,2 91,1 Saft 40 31,1 1019,0 7,0 35,7 3,2 14,2 0,3 137,6 Saft 41 40,0 506,0 14,0 31,0 1,1 13,6 0,6 126,6 Saft 42 99,0 1080,0 20,0 60,0 3,3 0,0 0,8 13,6 Saft 43 34,0 1188,0 7,0 44,0 3,3 2,6 0,9 16,4 Saft 44 44,0 854,0 17,0 37,0 3,2 5,6 4,0 66,0 Saft 45 116,0 1125,0 26,0 68,0 1,4 4,5 1,5 43,4 Saft 46 127,0 1038,0 19,0 59,0 10,0 3,2 1,6 55,2 Saft 47 129,0 998,0 20,0 45,0 4,1 3,6 2,9 37,7 Saft 48 40,0 1018,0 10,0 40,0 4,4 4,4 0,8 76,2 Saft 49 53,0 1095,0 16,0 52,0 1,6 4,4 0,5 40,0 Saft 50 69,0 1245,0 34,0 59,0 3,2 3,4 2,0 45,0 Saft 51 62,0 999,0 16,0 44,0 13,3 5,4 3,0 79,9 Saft 52 56,0 1411,0 7,0 49,0 2,1 3,8 1,7 181,2 Saft 53 50,0 848,0 6,0 34,0 2,7 1,6 2,1 197,6 Saft 54 50,0 1243,0 7,0 48,0 2,2 3,5 1,5 61,5 Saft 55 54,0 1083,0 16,0 41,0 2,2 5,8 2,6 44,0 Saft 56 66,0 964,0 20,0 48,0 2,0 3,9 1,9 122,7 Saft 57 45,0 1124,0 7,0 38,0 2,2 2,6 1,5 141,9
113
Probe Epicatechin
[mg/l] p-Cumarsäure
[mg/l] Phloridzin
[mg/l] Hyperin [mg/l]
Isoquercitrin [mg/l]
Rutin [mg/l]
Avicularin [mg/l]
Quercitrin [mg/l]
Saft 1 8,0 0,2 6,5 0,8 0,6 0,7 0,3 3,2 Saft 2 14,6 0,3 8,0 1,1 0,7 1,1 0,4 2,9 Saft 3 15,1 0,6 31,2 2,1 1,1 1,3 0,5 3,5 Saft 4 20,2 0,2 6,5 0,0 0,0 0,0 0,4 3,5 Saft 5 24,0 0,3 3,5 0,9 0,5 0,9 0,6 1,3 Saft 6 22,3 0,3 4,8 0,7 0,5 0,9 0,3 1,1 Saft 7 20,0 0,6 2,3 0,5 0,0 0,0 0,6 1,8 Saft 8 16,3 0,3 3,3 0,8 0,0 0,0 0,4 4,2 Saft 9 25,7 0,4 10,9 0,6 0,5 2,9 0,4 1,6 Saft 10 8,0 0,6 1,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 Saft 11 6,4 0,2 3,1 0,5 0,4 0,6 0,6 1,8 Saft 12 9,4 0,2 7,2 1,0 0,8 1,1 0,5 3,3 Saft 13 7,6 0,2 5,1 0,6 0,4 0,7 1,0 3,1 Saft 14 4,5 0,3 6,9 0,8 0,5 1,2 0,6 1,8 Saft 15 20,2 0,3 6,2 0,6 0,5 0,9 0,0 3,5 Saft 16 15,1 0,3 4,3 0,7 0,7 1,2 0,9 3,7 Saft 17 7,4 0,8 9,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 Saft 18 8,0 0,3 5,9 0,5 0,0 0,0 0,3 3,0 Saft 19 8,3 0,3 7,6 0,7 0,6 0,7 0,5 3,0 Saft 20 3,8 0,2 6,4 0,7 0,4 0,7 0,3 3,9 Saft 21 0,8 0,4 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Saft 22 2,8 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Saft 23 6,1 0,9 13,7 1,2 0,8 1,2 0,4 2,2 Saft 24 9,8 0,4 11,9 1,0 0,7 0,9 0,5 2,9 Saft 25 3,8 0,8 11,7 1,0 0,7 1,1 0,3 2,2 Saft 26 3,9 0,6 8,2 0,8 0,5 1,0 0,8 1,5 Saft 27 9,4 1,0 14,0 0,5 0,5 0,6 0,0 1,1 Saft 28 8,5 0,8 22,3 2,3 1,2 1,7 0,7 3,8 Saft 29 5,5 1,0 5,9 0,5 0,0 0,0 0,0 0,5 Saft 30 3,3 0,7 7,6 0,7 0,0 0,0 0,0 1,3 Saft 31 7,3 0,3 3,6 0,8 0,0 0,0 0,7 3,6 Saft 32 14,6 1,3 22,6 1,0 0,8 1,2 0,8 2,3 Saft 33 13,9 3,0 0,8 1,4 0,9 1,4 0,7 3,2 Saft 34 14,3 0,4 20,6 1,1 0,7 1,1 0,5 3,4 Saft 35 16,7 0,3 12,9 1,3 0,4 1,1 0,4 2,8 Saft 36 10,0 0,2 7,0 0,7 0,6 0,9 0,4 3,7 Saft 37 21,7 0,3 5,5 0,8 0,8 1,0 0,7 1,7 Saft 38 11,5 0,3 8,2 0,7 0,7 1,5 1,0 1,8 Saft 39 15,9 0,3 12,3 0,9 0,7 1,1 0,3 1,9 Saft 40 16,2 0,2 15,4 0,6 0,6 0,9 0,5 2,0 Saft 41 30,5 0,2 10,8 0,9 0,7 1,6 0,4 1,5 Saft 42 3,0 0,4 2,6 0,5 0,4 0,6 0,5 1,0 Saft 43 3,6 0,3 1,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 Saft 44 13,6 0,6 10,8 0,7 2,3 2,3 0,2 1,9 Saft 45 13,8 0,2 2,2 0,3 0,4 0,8 0,4 1,9 Saft 46 17,7 0,5 16,4 1,3 0,7 1,3 0,3 2,4 Saft 47 14,6 0,5 14,3 1,6 0,7 1,3 0,5 2,6 Saft 48 18,9 0,5 6,2 1,1 0,6 0,9 0,1 1,1 Saft 49 16,2 0,2 2,8 0,6 0,6 1,2 0,4 2,0 Saft 50 10,5 0,6 17,2 0,4 0,8 0,7 0,4 2,2 Saft 51 22,2 0,4 3,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,6 Saft 52 9,7 0,3 6,7 0,0 0,7 1,3 0,3 2,8 Saft 53 53,9 0,4 11,2 0,4 0,9 1,1 0,2 1,6 Saft 54 16,2 2,0 2,7 0,5 0,5 1,4 0,1 1,5 Saft 55 46,5 2,0 2,9 0,7 0,6 1,0 0,2 1,4 Saft 56 5,4 0,3 3,4 0,0 1,7 2,1 0,4 1,0 Saft 57 40,8 0,3 5,5 0,9 1,0 1,3 1,0 2,6
114
Ergebnisse biologische Apfelsäfte
Probe FRAP
[mMol/l] TEAC
[mMol/l] Gesamtphenole
[mg/l] Ascorbinsäure
[mg/l] titrierbare Säure [g/l]
˚Brix pH Wert
Saft 58 2,9 2,4 176,1 54,5 6,14 11,4 3,24 Saft 59 3,3 2,9 196,3 87,5 6,79 11,3 3,32 Saft 60 4,6 4,8 302,4 86,5 5,35 11,8 3,25 Saft 61 6,0 3,3 222,8 79,5 5,35 13,1 3,31 Saft 62 7,0 3,2 127,2 76,5 5,92 12,1 3,39 Saft 63 3,4 2,8 143,4 75,0 5,78 11,6 3,38 Saft 64 10,8 7,6 258,3 127,0 8,08 12,6 3,15 Saft 65 5,6 4,0 147,3 84,5 6,76 11,0 3,28 Saft 66 2,5 1,4 295,2 61,0 5,88 12,0 3,36 Saft 67 3,0 4,0 271,1 66,0 8,24 11,9 3,28 Saft 68 9,7 9,1 156,0 109,5 7,02 11,6 3,35 Saft 69 5,8 5,8 349,0 100,0 7,07 12,6 3,25 Saft 70 3,8 4,4 423,0 95,5 5,73 11,1 3,36 Saft 71 3,7 3,8 425,0 100,5 5,69 11,6 3,36 Saft 72 4,6 9,3 267,0 110,0 6,90 12,1 3,27 Saft 73 6,7 12,5 236,0 116,0 8,10 13,0 3,18 Saft 74 8,7 14,1 703,0 113,5 11,03 13,1 3,06 Saft 75 4,5 6,6 294,0 89,5 6,26 12,6 3,38 Saft 76 2,5 5,7 133,0 83,0 5,73 12,5 3,37 Saft 77 9,2 9,9 162,0 327,0 12,95 16,9 3,09 Saft 78 2,3 4,0 217,0 79,0 10,83 16,6 3,23 Saft 79 4,3 4,2 284,0 169,0 7,75 11,9 3,18 Saft 80 6,3 3,6 611,0 204,0 13,15 16,1 3,11 Saft 81 7,8 2,3 813,0 120,0 8,19 10,1 3,12 Saft 82 2,2 3,2 224,0 64,0 4,89 14,1 3,31 Saft 83 2,1 4,1 262,0 72,0 6,89 13,5 3,28 Saft 84 1,5 2,6 163,0 64,0 5,81 14,9 3,22 Saft 85 1,9 1,5 245,0 72,0 6,55 11,9 3,29 Saft 86 5,2 4,3 307,0 91,0 7,65 13,3 3,24 Saft 87 5,2 3,3 325,0 87,0 6,39 12,1 3,30 Saft 88 7,3 2,8 427,0 316,0 10,32 15,9 3,19 Saft 89 9,7 5,6 690,0 261,0 7,76 12,6 3,27 Saft 90 8,6 9,4 594,0 221,0 9,22 13,9 3,18 Saft 91 1,7 3,4 244,0 67,0 5,79 11,6 3,37 Saft 92 2,8 8,3 599,0 120,0 6,70 12,2 3,24 Saft 93 7,9 4,7 510,0 122,0 6,97 14,2 3,23 Saft 94 6,1 7,7 477,0 159,0 6,23 10,6 3,42 Saft 95 2,3 7,8 791,0 139,0 5,64 12,4 3,46 Saft 96 2,2 3,4 515,0 122,0 6,76 11,5 3,28 Saft 97 1,0 1,8 93,0 52,0 3,53 6,2 3,51 Saft 98 1,1 1,3 221,0 51,0 4,94 10,2 3,46 Saft 99 1,0 2,8 321,0 67,0 5,94 11,5 3,50 Saft 100 7,8 7,3 360,0 64,0 2,94 10,6 3,95 Saft 101 6,3 7,8 457,0 55,0 9,82 12,4 3,07 Saft 102 2,3 3,9 203,0 60,0 5,37 11,0 3,40 Saft 103 3,6 4,8 246,0 93,0 7,59 11,4 3,26 Saft 104 3,6 3,6 246,0 84,0 9,83 10,9 3,11 Saft 105 4,0 2,8 239,0 87,0 7,90 11,3 3,26 Saft 106 4,0 3,7 259,0 88,0 9,10 12,5 3,11
115
Probe � E bei 420 nm *L *a *b Glucose [g/l] Fructose [g/l] Saccharose [g/l]
Saft 58 0,33829 92,6 -2,0 19,1 23,4 80,4 7,9 Saft 59 1,02310 73,6 -1,3 36,7 23,9 75,6 17,3 Saft 60 0,52502 94,5 -5,1 30,4 27,0 71,6 9,2 Saft 61 0,17885 95,8 -1,7 11,0 21,4 78,6 23,0 Saft 62 0,33138 95,9 -3,6 21,2 30,1 80,1 2,2 Saft 63 0,44704 92,4 -3,3 25,0 13,5 69,2 29,3 Saft 64 0,55963 93,2 -4,6 32,1 38,6 79,1 6,5 Saft 65 0,48174 93,8 -4,6 29,1 20,4 71,5 18,6 Saft 66 0,16338 98,3 -2,9 11,3 20,4 68,4 25,3 Saft 67 0,34215 93,7 -3,0 19,0 24,8 79,9 5,4 Saft 68 0,45444 92,2 -2,9 25,3 22,1 78,5 22,3 Saft 69 0,37952 91,9 -2,9 23,7 23,0 81,2 20,3 Saft 70 0,19415 97,1 -2,7 15,6 14,5 75,5 28,6 Saft 71 0,50162 89,1 -2,4 28,7 28,8 76,8 4,7 Saft 72 0,29387 94,2 -2,6 20,0 13,9 81,6 42,8 Saft 73 0,40103 93,2 -3,4 26,6 29,5 83,9 9,4 Saft 74 0,44103 93,9 -4,7 29,6 19,3 68,9 29,0 Saft 75 0,55971 89,5 -2,8 30,8 23,1 65,1 10,5 Saft 76 0,52112 89,9 -3,0 29,9 29,8 70,9 12,2 Saft 77 0,17976 96,7 -2,4 11,9 26,2 72,2 55,1 Saft 78 0,30528 95,9 -4,1 23,0 46,1 95,2 13,2 Saft 79 0,25128 96,5 -3,4 15,2 17,2 63,8 34,3 Saft 80 0,19943 95,9 -2,6 13,4 16,1 76,2 68,1 Saft 81 0,37959 95,2 -5,2 25,6 18,6 57,0 8,6 Saft 82 0,38460 88,8 -0,8 20,0 22,1 87,0 26,1 Saft 83 0,87369 72,3 3,2 33,0 23,4 77,5 33,9 Saft 84 0,33730 90,4 -1,1 18,3 25,0 81,2 25,9 Saft 85 0,30962 92,9 -2,4 19,1 18,4 68,1 26,0 Saft 86 0,18040 97,7 -2,3 12,0 30,0 82,0 21,4 Saft 87 0,47903 88,4 -1,3 25,5 32,0 75,0 2,0 Saft 88 0,73631 88,0 -3,2 37,6 52,0 103,0 6,1 Saft 89 0,69714 89,3 -3,4 37,3 30,0 72,0 8,0 Saft 90 0,44458 95,7 -4,7 24,9 18,0 64,0 46,0 Saft 91 0,53613 87,5 -2,1 27,0 21,0 74,0 27,0 Saft 92 0,32642 93,1 -1,4 18,5 22,0 76,0 23,0 Saft 93 0,64775 90,6 -3,6 34,3 32,0 101,0 11,0 Saft 94 0,27173 97,9 -4,0 15,4 36,0 62,0 9,0 Saft 95 0,51534 92,2 -3,4 29,9 24,0 65,0 25,0 Saft 96 0,30034 96,5 -3,3 18,8 27,0 70,0 13,0 Saft 97 0,38908 90,7 -2,1 21,2 17,0 41,0 9,0 Saft 98 0,20880 97,8 -3,4 14,1 21,0 64,0 22,0 Saft 99 0,65416 84,2 -1,4 29,2 26,0 66,0 17,0 Saft 100 0,43930 95,8 -4,9 27,8 21,0 63,0 6,0 Saft 101 0,21083 98,2 -3,9 15,6 24,0 64,0 33,0 Saft 102 0,44286 90,1 -2,5 22,4 20,0 65,0 16,0 Saft 103 0,38921 93,0 -2,0 19,1 22,0 70,0 18,0 Saft 104 0,19630 96,6 -2,1 15,1 25,0 71,0 6,0 Saft 105 0,37721 92,8 -2,2 19,7 26,0 66,0 10,0 Saft 106 0,19827 95,6 -1,9 14,3 36,0 76,0 17,0
116
Probe Calzium
[mg/l] Kalium [mg/l]
Natrium [mg/l]
Magnesium [mg/l]
HMF [mg/l]
Catechin [mg/l]
Kaffeesäure [mg/l]
Chlorogensäure [mg/l]
Saft 58 35,1 890,4 7,1 41,0 2,3 4,8 3,0 108,2 Saft 59 45,7 1089,0 11,5 46,3 2,5 2,0 0,6 57,2 Saft 60 38,0 862,4 5,6 40,1 2,3 3,4 0,9 100,0 Saft 61 40,8 876,1 15,3 43,2 2,6 4,7 1,3 62,4 Saft 62 60,6 1107,0 14,0 51,5 1,9 8,4 1,2 111,4 Saft 63 32,5 1071,0 7,9 37,5 3,7 7,4 2,0 43,0 Saft 64 35,7 1046,0 5,5 40,9 2,1 8,3 0,9 124,4 Saft 65 44,7 1044,0 5,2 40,9 1,3 10,6 3,0 164,6 Saft 66 57,2 958,4 9,7 49,9 3,5 21,9 0,4 179,7 Saft 67 52,9 1275,0 6,8 60,7 4,0 4,3 1,8 128,1 Saft 68 43,0 980,0 6,0 42,0 1,3 8,5 8,2 100,3 Saft 69 37,0 994,0 9,0 43,0 2,7 14,7 6,7 265,0 Saft 70 49,0 958,0 15,0 40,0 3,5 12,1 1,6 132,7 Saft 71 38,0 1020,0 8,0 41,0 3,6 4,1 0,4 67,3 Saft 72 42,0 1064,0 7,0 40,0 1,4 4,5 1,8 102,1 Saft 73 49,0 1157,0 7,0 47,0 1,1 25,7 0,3 209,4 Saft 74 47,0 1251,0 6,0 50,0 3,7 18,9 0,9 214,1 Saft 75 47,0 1202,0 19,0 47,0 1,6 20,8 0,4 151,6 Saft 76 46,0 1068,0 14,0 44,0 1,2 27,0 1,4 193,9 Saft 77 39,0 1529,0 10,0 68,0 1,1 25,6 3,3 258,4 Saft 78 90,0 1489,0 10,0 81,0 1,0 23,4 5,5 246,0 Saft 79 43,0 931,0 10,0 47,0 1,2 9,9 1,7 131,6 Saft 80 37,0 1463,0 9,0 68,0 1,6 7,6 2,2 96,7 Saft 81 66,0 888,0 8,0 45,0 3,6 20,0 5,7 126,4 Saft 82 29,0 780,0 9,0 39,0 3,5 3,7 9,9 54,7 Saft 83 28,0 1004,0 10,0 42,0 3,2 11,7 3,5 60,8 Saft 84 31,0 813,0 7,0 38,0 3,4 19,4 4,6 125,7 Saft 85 33,0 1067,0 13,0 44,0 1,2 19,5 1,5 282,9 Saft 86 45,0 1098,0 25,0 51,0 1,5 6,2 2,2 80,9 Saft 87 39,0 1004,0 9,0 43,0 2,5 17,9 0,5 40,7 Saft 88 57,0 1419,0 10,0 78,0 1,4 8,7 1,3 13,8 Saft 89 50,0 1174,0 6,0 49,0 1,3 10,4 0,6 78,9 Saft 90 54,0 1257,0 5,0 51,0 1,5 10,4 0,2 74,9 Saft 91 43,0 1027,0 13,0 46,0 2,1 9,9 0,5 90,8 Saft 92 34,0 1045,0 7,0 40,0 2,5 6,2 4,5 68,2 Saft 93 27,0 1056,0 9,0 41,0 1,2 10,8 5,1 235,1 Saft 94 83,0 1070,0 17,0 56,0 1,0 12,6 6,0 198,8 Saft 95 37,0 1098,0 8,0 46,0 1,2 8,0 3,6 116,9 Saft 96 49,0 998,0 9,0 45,0 1,1 31,4 1,4 236,0 Saft 97 65,0 654,0 11,0 39,0 1,8 11,5 2,8 158,8 Saft 98 45,0 995,0 11,0 44,0 1,4 24,9 13,0 111,5 Saft 99 53,0 1124,0 18,0 50,0 3,2 26,3 2,0 316,4 Saft 100 115,0 1158,0 30,0 71,0 1,4 11,2 1,8 225,5 Saft 101 78,0 1108,0 14,0 53,0 1,2 3,2 0,9 47,8 Saft 102 61,0 991,0 7,0 48,0 1,3 0,0 2,5 40,6 Saft 103 34,0 1182,0 5,0 48,0 2,7 3,9 1,4 69,0 Saft 104 56,0 1146,0 20,0 45,0 8,4 5,2 3,4 131,3 Saft 105 42,0 1212,0 7,0 49,0 1,1 5,1 3,7 200,9 Saft 106 40,0 1233,0 9,0 45,0 1,1 3,7 4,1 55,2
117
Probe Epicatechin
[mg/l] p-Cumarsäure
[mg/l] Phloridzin
[mg/l] Hyperin [mg/l]
Isoquercitrin [mg/l]
Rutin [mg/l]
Avicularin [mg/l]
Quercitrin [mg/l]
Saft 58 35,7 0,2 4,0 0,0 0,0 0,0 0,3 2,1 Saft 59 58,8 0,2 7,1 0,9 0,5 0,8 1,0 1,4 Saft 60 35,9 0,2 4,1 0,6 0,6 1,1 0,3 1,9 Saft 61 23,5 0,2 2,0 0,5 1,0 1,2 0,2 1,9 Saft 62 45,7 0,2 3,0 0,8 0,9 1,1 0,2 1,8 Saft 63 10,9 0,3 7,6 1,3 0,6 1,0 0,3 2,7 Saft 64 14,0 0,5 33,5 2,0 0,8 1,1 0,4 3,6 Saft 65 15,0 0,7 10,5 0,9 1,0 1,2 1,3 3,2 Saft 66 31,5 0,4 10,5 1,0 1,1 1,0 1,0 3,9 Saft 67 13,8 1,0 21,5 1,1 1,0 1,0 0,5 2,8 Saft 68 18,7 0,3 7,5 0,6 0,7 3,8 0,7 1,8 Saft 69 34,1 1,1 23,6 1,1 0,9 3,5 0,9 2,7 Saft 70 14,6 0,3 16,2 0,8 0,8 1,2 1,0 2,6 Saft 71 5,1 0,2 8,1 0,7 0,6 1,1 0,5 1,8 Saft 72 7,0 0,3 11,5 1,9 1,2 1,2 0,4 3,1 Saft 73 53,0 0,4 17,7 3,0 1,1 0,9 0,4 2,6 Saft 74 33,1 0,3 12,8 9,4 1,0 0,7 0,3 1,7 Saft 75 28,0 0,2 8,9 0,9 0,7 1,1 0,5 2,0 Saft 76 53,4 0,2 12,2 1,0 0,8 1,3 0,4 2,2 Saft 77 65,8 0,2 19,8 1,3 1,4 1,1 0,3 2,5 Saft 78 73,3 0,2 27,0 1,6 1,5 1,1 0,7 3,5 Saft 79 28,6 0,2 18,2 1,3 0,8 1,2 0,4 2,7 Saft 80 24,2 0,2 12,7 3,7 0,8 1,2 0,3 3,2 Saft 81 47,9 0,2 4,0 2,3 0,9 2,5 0,2 6,0 Saft 82 12,0 0,3 2,6 1,6 1,3 3,7 0,8 5,0 Saft 83 19,9 0,2 5,1 1,2 0,3 5,2 0,4 4,2 Saft 84 41,3 0,2 2,1 2,0 0,8 2,8 0,4 4,5 Saft 85 49,7 0,2 34,0 1,2 0,9 1,2 0,2 2,1 Saft 86 17,0 0,2 4,2 0,8 0,7 1,0 0,4 3,3 Saft 87 19,4 0,2 2,7 0,9 0,8 0,8 0,3 1,7 Saft 88 14,4 0,2 1,3 0,8 0,6 1,3 0,9 0,8 Saft 89 18,5 0,2 9,9 0,8 0,7 1,2 0,3 2,6 Saft 90 19,5 0,6 2,5 0,8 0,4 1,5 0,2 3,3 Saft 91 20,1 0,2 6,0 0,8 0,6 1,5 0,3 2,3 Saft 92 10,9 0,2 4,5 1,8 0,6 3,0 0,6 7,4 Saft 93 17,5 0,2 17,9 0,7 1,1 1,2 0,6 5,5 Saft 94 33,5 0,2 14,5 1,8 1,3 1,6 0,4 7,7 Saft 95 17,5 0,2 11,5 1,1 1,0 1,2 0,4 4,8 Saft 96 70,8 0,2 12,3 1,5 1,0 1,2 0,2 3,7 Saft 97 25,9 0,2 5,6 0,8 1,0 1,0 0,5 4,8 Saft 98 38,8 0,2 22,8 0,9 0,7 0,9 0,2 1,8 Saft 99 104,3 0,2 17,5 1,9 1,3 1,2 0,6 4,5 Saft 100 45,5 0,2 9,4 1,0 1,0 1,4 0,4 2,1 Saft 101 21,2 0,2 7,8 0,8 0,5 0,9 0,2 1,6 Saft 102 7,4 2,0 5,8 2,5 0,4 1,5 0,7 2,0 Saft 103 12,6 1,3 7,7 2,6 2,0 1,0 1,5 2,1 Saft 104 36,0 0,4 11,1 0,6 0,9 2,3 0,4 1,7 Saft 105 80,6 0,4 24,1 0,9 0,9 1,2 0,4 1,9 Saft 106 15,3 0,2 6,1 0,8 0,8 1,6 0,9 1,4