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Massenspektrometrie beschleunigt Untersuchung Der Kakao-Qualität auf der Spur

Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Was macht die Qualität von Kakao aus? Ist es der Ort, die Anbauart oder doch die spätere Verarbeitung? Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie (LSB) haben daher eine neue Methodik entwickelt, mit der sich das Geschmacksstoffprofil von Kakao-Proben nun einfacher, schneller und präziser quantitativ bestimmen lässt.

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Das neue von Wissenschaftlern an der TUM und am Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie (LSB) entwickelte Verfahren zur Bestimmung von Geschmacksprofilen in Kakaoproben ist auch für die praktische Anwendung in Firmen geeignet und entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Kakaobohnen bis zur Schokolade anwendbar.
Das neue von Wissenschaftlern an der TUM und am Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie (LSB) entwickelte Verfahren zur Bestimmung von Geschmacksprofilen in Kakaoproben ist auch für die praktische Anwendung in Firmen geeignet und entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Kakaobohnen bis zur Schokolade anwendbar.
(Bild: A. Dunkel / LSB@TUM)

München – Ein ganzes Orchester von Geschmacksstoffen trägt zum fein-herben Kakao-Geschmack bei, wobei dessen Zusammensetzung nicht einfach zu analysieren ist. Dies soll mithilfe des neuen Verfahrens des TUM/LSB-Teams verbessert und beschleunigt werden. Es ist schon jetzt für die praktische Anwendung in Firmen geeignet und entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Kakaobohnen bis zur Schokolade anwendbar. Darüber hinaus legen die mithilfe der neuen Methodik gewonnenen, ersten Forschungsergebnisse den Grundstein für eine Weltkarte, in der umfassende Daten zu geschmacksrelevanten Kakao-Inhaltsstoffen verzeichnet sind.

Mithilfe der mittels einer neuen Methodik gewonnenen Forschungsergebnisse legen Wissenschaftler den Grundstein für eine Weltkarte, in der umfassende Daten zu geschmacksrelevanten Kakao-Inhaltsstoffen verzeichnet sind.
Mithilfe der mittels einer neuen Methodik gewonnenen Forschungsergebnisse legen Wissenschaftler den Grundstein für eine Weltkarte, in der umfassende Daten zu geschmacksrelevanten Kakao-Inhaltsstoffen verzeichnet sind.
(Bild: A. Dunkel / LSB@TUM)

„Eine solche Karte könnte künftig dabei helfen, Verarbeitungs- und Produktionsprozesse weiter zu optimieren sowie die Geschmacksprofile kakaohaltiger Produkte wie Schokolade objektiv anhand molekularer Parameter vorhersagbar zu machen“, sagt Lebensmittelchemiker Andreas Dunkel vom LSB, der federführend an der Studie beteiligt war.

Flavone und andere sekündäre Pflanzenstoffe entscheidend

Diverse Geschmacksstoffe sind für den Kakao-Geschmack entscheidend. Zu ihnen zählen sekundäre Pflanzenstoffe, wie z. B. gesundheitsförderliche Flavanole. Je nach Substanzklasse, sind sie für das typisch adstringierende Mundgefühl, eine angenehme Bitterkeit und den leicht säuerlichen Kakao- beziehungsweise Schokoladengeschmack verantwortlich.

Forschende der TUM und des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie stellten fest, dass die Roestung des Kakaos das Geschmacksstoffprofil staerker beeinflusste als die jeweilige regionale Herkunft der Bohnen.
Forschende der TUM und des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie stellten fest, dass die Roestung des Kakaos das Geschmacksstoffprofil staerker beeinflusste als die jeweilige regionale Herkunft der Bohnen.
(Bild: A. Dunkel / LSB@TUM)

In den Erzeugerländern erfolgt derzeit die Qualitätsbewertung von Kakao überwiegend mittels einer stichprobenartigen, visuellen Begutachtung der Bohnen (Schnittest) sowie durch sensorisch geschultes Personal. Zusätzlich nutzen Schokoladenhersteller zeit- und personalaufwändige Methoden, um die Kakao-Qualität zu prüfen.

200 Proben statt 10 pro Woche analysieren

Das neue Verfahren bietet gegenüber den herkömmlichen Analysemethoden nun deutliche Vorteile: „Unsere neue Methodik erfordert nur eine minimale Probenvorbereitung und liefert mithilfe einer einzigen massenspektrometrischen Plattform quantitative Daten zu 66 geschmacksentscheidenden Substanzen“, sagt Thomas Kauz, der im Rahmen seiner Doktorarbeit am Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und Molekulare Sensorik der TUM wesentlich zur Entwicklung des Verfahrens beigetragen hat. „Auf diese Weise ist es nun erstmals möglich, 200 Proben pro Woche zu analysieren anstatt nur etwa 10“, erklärt Prof. Corinna Dawid, die in Vertretung für Prof. Thomas Hofmann den Lehrstuhl leitet. Zudem sei die Methodik leicht in industrielle Arbeitsabläufe zu implementieren.

75 Kakao-Proben aus aller Welt

Überprüft hat das Wissenschaftlerteam seine neue Methodik an einem Satz von 75 Kakao-Proben aus aller Welt. Dabei hat es ungeröstete Proben mit solchen verglichen, welche die Forschenden im Labor nach einem einheitlichen Standardverfahren geröstet hatten.

Interessanterweise stellten wir fest, dass die Röstung des Kakaos das Geschmacksstoffprofil stärker beeinflusste als die jeweilige regionale Herkunft der Bohnen

Andreas Dunkel, Lebensmittelchemiker, Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie

Mithilfe der neuen Methodik ist es nun möglich, auch den Einfluss weiterer Faktoren zu untersuchen. Zu diesen gehören unter anderem die genetische Veranlagung der Pflanzen sowie die Art der Fermentation. Ein Fernziel der gemeinsamen Forschung an TUM und LSB ist es, die Weltkarte des Kakaos mit all diesen Daten zu sensorisch aktiven Stoffen zu ergänzen. Hierin sind sich Prof. Veronika Somoza, Direktorin des LSB, und Prof. Corinna Dawid von der TUM einig. Originalpublikation: Kauz T., Dunkel A., Hofmann T. (2021) J Agric Food Chem, High-throughput quantitation of key cocoa tastants by means of ultra-high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry and application to a global sample set, DOI: 10.1021/acs.jafc.1c01987

(ID:47651639)