Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss der Verarbeitung auf die Gehalte essentieller und toxischer Elemente in Fruchtsäften, Nektaren und Smoothies

Die Diskussion über Schwermetallgehalte in Getränken begleiten die Fruchtsaftindustrie seit vielen Jahrzehnten. Vor allem der toxische Aspekt vieler Schwermetalle ist Grundlage für die Einführung von Grenzwerten, die aufgrund neuer Befunde eine ständige Anpassung erfahren. Nicht zuletzt wegen dieser zunehmenden Diskussion über den Einfluss verschiedener Schwermetalle auf die Gesundheit ist es wichtig, die Herkunftsquellen für Schwermetalle in Fruchsäften einzugrenzen und Vermeidungsstrategien für den Eintrag zu entwickeln.

Da neuere und umfassende Untersuchungen zu diesem Thema nicht vorliegen, ist es Ziel des Vorhabens, den Eintrag von Schwermetallen und Mineralstoffen während des Prozesses der Fruchtsaftverarbeitung zu bilanzieren. Das Forschungsprojekt zielt einerseits darauf ab, eine valide Schwermetallanalytik für Fruchtsäfte zu etablieren, andererseits aber auch darauf, tiefergehende Kenntnisse über den Eintrag von Schwermetallen aus der Frucht während der Saftbereitung und der Klärung des Prozesses zu bekommen. Mögliche Eintragungswege durch Prozesshilfsmittel sollen identifiziert und untersucht werden, auch im Sinne einer Neubeurteilung von Prozesshilfsstoffen (Schönungs- und Filtrationshilfsmittel).

Das Vorhaben trägt dazu bei, der Fruchtsaftindustrie, die fast ausschließlich mittelständisch geprägt ist, Hilfestellung zu geben, falls es tatsächlich zu einer Senkung der Grenzwerte kommt.

Ergebniszusammenfassung:

Eine zuverlässige und reproduzierbare Methode zur Bestimmung einer Vielzahl von Mineralstoffen, Spurenelementen und Schwermetallen mittels ICP-MS wurde entwickelt, validiert und erfolgreich eingesetzt. Die Methode steht bei Bedarf zukünftig auch der Lebensmittelüberwachung zur Verfügung.

Die Anwendung der Methode zur Untersuchung von Elementgehalten entlang der gesamten Produktionskette zur Herstellung von Fruchtsäften, Nektaren und Smoothies ergab zahlreiche Ergebnisse, die in Empfehlungen zur Minimierung eines Schwermetalleintrags führen.

Die Schwermetallbelastung der untersuchten Rohstoffe war zwar allgemein gering, aber bei kleinfrüchtigen Rohwaren (z. B. Beerenobst) höher als bei großen Früchten (z. B. Apfel, Birne). Aufgrund des ungünstigen Oberflächen-zu-Volumen Verhältnisses sollte deshalb gerade bei Beerenobst auf das gründliche Abwaschen von anhaftenden Stäuben oder sonstigen Verunreinigungen geachtet werden.

Während bei der Auswahl der Entsaftungstechnologien keine Möglichkeiten zur Modulation des Elementeintrags gefunden wurden, hatte die Auswahl von Schönungsmitteln und Filterhilfsmitteln zur Herstellung klarer Fruchtsäfte einen erheblichen Einfluss auf den Elementeintrag. Das Filterhilfsmittel Kieselgur wurde als bis dato unbekannte Eintragsquelle für Vanadium, Molybdän und Titan entdeckt. Alternativen wie Perlit- oder Cellulose-basierte Systeme wurden vorgeschlagen. Die entwickelte Methode zur Analyse der Prozesshilfsstoffe erlaubt die Prognose des Schwermetalleintrags eines bestimmten Batchs von Filterhilfsmitteln zu dessen präventiver Minimierung.

Die Ergebnisse des Vorhabens werden zu einer verbesserten ernährungsphysiologischen Qualität von Fruchtsäften und artverwandten Produkten beitragen und hilfreich für Diskussionen zu Grenzwerten für Schwermetalle in diesen Produkten sein.