Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Reduzierung der Bildung von Furan und Alkylfuranen bei der thermischen Verarbeitung von Frühstückscerealien

Furan und die ebenfalls bei Verarbeitungsprozessen entstehenden Alkylfurane werden als krebserregend eingestuft. Neben Kaffee und Babynahrung sind Cerealien, wie Frühstückscerealien, wesentliche Quellen für die Exposition gegenüber diesen Substanzen. Die bisher vorliegenden Untersuchungen zur Bildung von Furan und Alkylfuranen beziehen sich nahezu ausschließlich auf die Prozesse bei der Herstellung bzw. Lagerung von Babynahrung oder auf die Kaffeeröstung. Eine Übertragung der Daten und Einflussfaktoren auf die Herstellung von Frühstückscerealien ist aufgrund unterschiedlicher Temperaturen, Verarbeitungsverfahren, Rezepturen sowie Wassergehalte nicht möglich.

Ziel des Vorhabens ist es, zunächst eine sensitive GC-MS-Methode für die Analytik von Furanen und Alkylfuranen zu entwickeln, ein Screening der auf dem Markt befindlichen Frühstückscerealien hinsichtlich der Furangehalte durchzuführen sowie einen möglichen Eintrag von Furan und Alkylfuranen über Rohstoffe zu prüfen. Nachfolgend soll der Einfluss der wesentlichen Herstellungsprozesse von Frühstückscerealien auf die Bildung von Furan und Alkylfuranen untersucht werden, um kritische Einflussfaktoren zu bestimmen und Möglichkeiten der Reduzierung der Belastung mit Furan und Alkylfuranen aufzuzeigen.

Die getreideverarbeitende Industrie und insbesondere die Hersteller von Frühstückscerealien sind größtenteils KMU und haben nicht die Ressourcen, um Forschung zu den Einflussfaktoren auf die Bildung von Furan und Alkylfuranen zu leisten. Die Ergebnisse werden es den Herstellern ermöglichen, ihre Verarbeitungsprozesse zu optimieren und leisten so einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und zum Verbraucherschutz.

Ergebniszusammenfassung:

Die zu Beginn durchgeführten Untersuchungen zeigten eine breite Belastung von Frühstückscerealien mit Furan und den Alkylfuranen 2-Methylfuran, 3-Methylfuran, 2,5-Dimethylfuran, 2-Ethylfuran und 2-Pentylfuran. Als besonders kritische Prozesse wurden das Puffen, das Toasten sowie die Heißextrusion identifiziert, während Müslis/Granola als eher unkritisch betrachtet werden können.

Mit Hilfe von Rohstoffanalysen wurden Kakao, Malz/Malzextrakt, Honig sowie thermisch behandelte Vorprodukte für Müsli als Eintragsquellen für Furane bestimmt. Anhand von Modellexperimenten zur Extrusion, zum Backen und zum Toasten konnte zudem die besondere Relevanz von Prozessparametern wie spezifischer mechanischer Energie-Eintrag (SME), Temperatur und Wassergehalt festgestellt werden. Durch die Getreideart, den Zusatz von Zuckern sowie durch den Zusatz von Kakao kann ebenfalls die Bildung von Furan und Alkylfuranen erhöht werden. Anhand der gewonnenen Daten konnte beispielsweise für die Extrusion die SME als entscheidend für die Bildung von Furan und 2-Methylfuran identifiziert werden, während die Bildung von 2-Pentylfuran vergleichsweise wenig durch diesen Faktor beeinflusst wird. Beim Puffen von Getreide besteht ein Zusammenhang zwischen dem angelegten Druck bzw. der Temperatur und der Furanbildung. Hier gilt, dass stärkere Expansion auch höherer Gehalte an Furanen zur Folge hat. Durch prozessbegleitende Analysen konnten diese Ergebnisse in der Praxis bestätigt werden. Zudem wurde gezeigt, dass nur eine sehr begrenzte Korrelation zwischen der Bildung von Furanen und der Acrylamidbildung besteht.

Mit Hilfe der gewonnen Informationen können Prozesse hinsichtlich geringerer Bildung von Furanen optimiert werden. Durch schonendere Trocknungsbedingungen kann dies ggf. auch bei ansonsten gleichen Produkteigenschaften erreicht werden. Anpassungen bei der Extrusion und dem Puffen sind voraussichtlich nicht ohne Änderung der sensorischen Eigenschaften der Produkte möglich.

Weitere Informationen und den Schlussbericht zum Projekt erhalten Sie bei der Forschungsvereinigung: Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. - FEI