Die Bearbeitung von Fetten und Ölen hat sich über die Jahre zu einem immer komplexeren Prozess entwickelt, der nicht nur durch den Wunsch nach besserer Verwendbarkeit der Produkte für die Lebensmittelindustrie, sondern auch durch Ernährungsziele bestimmt wird. Während die Hydrierung ursprünglich als ein Verfahren zur Umwandlung von pflanzlichen Ölen in stabilere, haltbarere Fette, wie sie für Margarinen oder andere fettbasierte Produkte benötigt werden, eingesetzt wurde, hat sie heute einen anderen Stellenwert, da immer mehr Verfahren entwickelt wurden, die spezifische Fettsäuren und Triglyceride gezielt manipulieren.

Ein grundlegender Ansatz in der Fettverarbeitung ist die Fraktionierung von Ölen, bei der durch unterschiedliche Schmelzverhalten verschiedene Fraktionen gewonnen werden. Diese Fraktionen, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften gezielt für bestimmte Anwendungen verwendet werden, bieten eine größere Vielseitigkeit, als die Verwendung eines einzigen, unmodifizierten Öls. Dies ermöglicht es nicht nur, die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Endprodukts zu erreichen, sondern auch den Gehalt an unerwünschten Fettsäuren zu kontrollieren. Ein Beispiel hierfür ist die Winterisation, die schon seit langem zur Klärung von Pflanzenölen wie Olivenöl oder Baumwollsaatöl verwendet wird. Hierbei wird das Öl gekühlt, sodass die gesättigten Triglyceride kristallisieren und sich vom restlichen Öl trennen lassen. Diese Technik ist besonders nützlich, um ungewollte Trübungen in hochwertigen Ölen zu verhindern und gleichzeitig Fraktionen zu gewinnen, die für unterschiedliche Anwendungen genutzt werden können.

Ein noch weiter entwickeltes Verfahren zur Trennung von Ölfraktionen ist die sogenannte Trockenfraktionierung, die bei Ölen mit höherem Schmelzpunkt wie Palmöl angewendet wird. Diese Technik erfordert eine kontrollierte Erwärmung des Öls, gefolgt von einer langsamen Abkühlung, die es ermöglicht, die Triglyceride mit spezifischen Schmelzpunkten zu kristallisieren. Die so gewonnenen Fraktionen, wie Oleine und Stearine, finden ihren Einsatz in Produkten wie Bratölen, Margarinen oder als Ersatz für Kakaobutter in der Schokoladenproduktion.

In jüngerer Zeit hat die Interesterifizierung als eine Methode der gezielten Umstrukturierung von Fettsäuren innerhalb der Triglyceride an Bedeutung gewonnen. Dieses Verfahren, bei dem die Esterbindungen zwischen den Fettsäuren und Glycerol unterbrochen und anschließend wieder gebildet werden, ermöglicht es, die Fettsäuren in den Triglyceriden neu anzuordnen. Ein solches Umordnen der Fettsäuren führt zu einer zufälligen Verteilung der Fettsäuren auf den drei Positionen des Triglyceridmoleküls, was eine gezielte Beeinflussung der Eigenschaften des Fettes ermöglicht. Insbesondere bei der Herstellung von Margarine oder anderen Produkten, die eine stabile Struktur und eine angenehme Textur erfordern, wird dieses Verfahren häufig eingesetzt.

Die Interesterifizierung kann chemisch durch den Einsatz von Katalysatoren wie Natriummethoxid oder enzymatisch durch den Einsatz von Lipasen aus thermophilen Pilzen wie Thermomyces lanuginosus durchgeführt werden. Die enzymatische Interesterifizierung hat den Vorteil, dass sie mit weniger Nebenprodukten und oft bei milderen Temperaturen durchgeführt werden kann. So wird beispielsweise bei einer speziellen Anwendung das Palmöl mit hohem Gehalt an monounsaturierten Triglyceriden (wie dem Palmolein) und Stearinsäure behandelt, wodurch ein Fett entsteht, das in der Schokoladenproduktion als Ersatz für Kakaobutter eingesetzt werden kann. Diese Technologien tragen erheblich zur Reduzierung des Gehalts an Transfettsäuren in Fetten bei, was einen wichtigen Beitrag zur Ernährungsqualität von Lebensmitteln leistet.

In der Diskussion um die Nachhaltigkeit der Ölproduktion wird zunehmend die Umweltauswirkung der riesigen Plantagenflächen für Ölpalmen in Südostasien und Sojabohnen in Südamerika thematisiert. Diese landwirtschaftlichen Praktiken führen nicht nur zu einer enormen Belastung der Ökosysteme, sondern auch zu sozialen und wirtschaftlichen Herausforderungen für die betroffenen Regionen. Der hohe Verbrauch von Soja- und Palmöl – die rund 60 % des weltweiten Bedarfs an Fetten und Ölen ausmachen – bringt zudem Fragen der Ressourcenschonung und der Reduktion von CO2-Emissionen auf.

Für die industrielle Weiterverarbeitung von Fetten und Ölen ist es daher von entscheidender Bedeutung, nicht nur die Ernährungsanforderungen zu erfüllen, sondern auch die umweltschonenden Aspekte der Produktion zu berücksichtigen. Dies schließt die Förderung nachhaltiger Anbaumethoden sowie die Reduzierung der Abhängigkeit von monokulturellen Ölpalmenplantagen ein. Fortschritte in der Fett- und Ölverarbeitung sind eng verbunden mit einer verbesserten Handhabung der Rohstoffe, der Minimierung von Abfällen und der Maximierung der Ressourcennutzung, wodurch die gesamte Lebensmittelindustrie sowohl in ernährungsphysiologischer als auch in ökologischer Hinsicht optimiert werden kann.

Wie Zwiebeln und Knoblauch unseren Geschmack und Geruch beeinflussen

In Zwiebeln führt ein spezielles Enzym namens LF-Synthase (LF steht für "Lachrymatory Factor") zur Bildung von Thiopropionaldehyd-S-Oxid, auch bekannt als Propanethial-S-Oxid. Diese Substanz ist verantwortlich für den legendären Tränenreiz, den viele Menschen beim Schneiden von Zwiebeln verspüren. Im Gegensatz dazu enthält Knoblauch kein LF-Synthase. Stattdessen führt die Reaktivität der Sulfensäure der Allylsulfengruppen zu einer Dimerisierung, die Allicin bildet. Allicin ist bekannt für seine antibakteriellen Eigenschaften und wirkt auch als starkes Antithrombotikum, indem es die Aggression von Blutplättchen hemmt.

Die direkte Vorstufe der S-Alkyl-Cysteinsulfoxide sind γ-Glutamyl-Derivate, die in signifikanten Mengen in frischen Pflanzenmaterialien vorhanden sind. Diese Verbindungen sind nicht anfällig für die Wirkung von Alliinase, können jedoch an einer Vielzahl von Austausch-, Dimerisierungs- und Kondensationsreaktionen teilnehmen, die beim Kochen von Zwiebeln und Knoblauch stattfinden. Diese Reaktionen führen zur Bildung von Sulfonaten und Schwefelverbindungen, die den Geschmack von gekochten Zwiebeln und Knoblauch maßgeblich beeinflussen. Besonders in gekochtem Zustand, vor allem in Wasser gegart, spielen Di- und Trisulfide eine wichtige Rolle, während in gebratenen Gerichten wie Pfannengerichten andere Verbindungen, wie (E)-Ajoene und 2-Vinyl-[4H]-1,2-Dithiin, von größerer Bedeutung sind.

Knoblauch hat jedoch nicht nur kulinarische, sondern auch medizinische Bedeutung. Obwohl die Verwendung von Knoblauch in der traditionellen Medizin eine lange Geschichte hat, sind die Ergebnisse moderner klinischer Studien uneinheitlich. Die meisten Studien zeigen, dass eine tägliche Einnahme von 0,5–1,0 g Knoblauchpulver (entsprechend 1,5–3,0 g frischem Knoblauch) über einen Zeitraum von zwei bis drei Monaten zu einer Reduktion des Cholesterinspiegels um etwa 10–15 % führt. Allicin hat auch nachgewiesene antibakterielle Eigenschaften und kann als Antithrombotikum wirken. Es bleibt jedoch fraglich, ob die praktischen gesundheitlichen Vorteile dieser Effekte die sozialen Auswirkungen des Konsums solcher Mengen an Knoblauch aufwiegen können. Dies gilt besonders für die geruchfreien Knoblauchölkapseln, die als „alternative“ Medizin angeboten werden, jedoch nur geringe Mengen der biologisch aktiven Substanzen enthalten.

Ein weiteres Gemüse, bei dem Schwefelverbindungen eine wesentliche Rolle im Geschmack spielen, ist der Spargel. Die Geruchseffekte, die Spargel im Urin der Konsumenten hinterlässt, sind von größerem wissenschaftlichen Interesse als der eigentliche Geschmack des Gemüses. Die unangenehme „verfaulten Kohl“-Geruchsentwicklung wird wahrscheinlich durch Methylmercaptan (Methanthiol), S-Methylthioacrylat und S-Methyl-3-(Methylthio)Thiopropionat verursacht, die vermutlich aus Asparagussäure gebildet werden. Diese Verbindungen sind einzigartig für den Spargel und kommen in keinem anderen Gemüse vor. Interessanterweise können nur etwa 40 % der Spargelkonsumenten diesen Geruch in ihrem Urin wahrnehmen, wobei es unklar bleibt, ob dies auf eine Einschränkung des Geruchssinns oder auf Unterschiede im Schwefelstoffwechsel zurückzuführen ist.

Die Verwendung von Kräutern und Gewürzen als Aromastoffe ist ein weiteres bedeutendes Thema in der Welt der Nahrungsmittel. Kräuter wie Minze, Basilikum, Rosmarin und Salbei werden vor allem wegen ihres Geschmacks genutzt und zeichnen sich durch ihre blätterreiche Struktur aus, während Gewürze wie Pfeffer, Ingwer und Zimt aus anderen Pflanzenteilen wie Samen, Blütenknospen oder Rinde gewonnen werden. Diese Aromen beruhen auf spezifischen chemischen Verbindungen, die in den jeweiligen Pflanzen vorkommen. Eine besondere Rolle spielt die Tatsache, dass optische Isomere von Verbindungen, wie etwa den Carvonen, oft stark unterschiedliche Aromen aufweisen.

Schließlich ist die Rolle synthetischer Aromastoffe in der modernen Lebensmittelindustrie von wachsender Bedeutung. In den letzten Jahren hat die Lebensmittelindustrie begonnen, einfache Ester, die einen eher süßen und wenig subtilen Duft aufweisen, durch frischere und komplexere synthetische Aromen zu ersetzen, die auf unserem Wissen über natürliche Aromakomponenten basieren. Ein typisches Beispiel sind synthetische Aromen, die ursprünglich natürlichen Früchten nachempfunden sind, wie etwa synthetische Schokoladengeschmäcker, die aus Pyrazinen und Schwefelverbindungen bestehen. Dabei wird oft die Zusammensetzung natürlicher Aromen untersucht, um möglichst präzise chemische Nachbildungen zu erstellen, jedoch bleibt der Einfluss des „Nasenverständnisses“ des Aromachemikers genauso entscheidend wie die wissenschaftlichen Erkenntnisse.

Die zunehmende Anwendung dieser Technologien hat nicht nur die kulinarischen Möglichkeiten erweitert, sondern auch eine stärkere Verbindung zur Wahrnehmung von Aromen und deren Einfluss auf unsere Ernährung geschaffen. Was für den Laien oft unsichtbar bleibt, ist der äußerst komplexe und fein abgestimmte Prozess, der hinter der Entwicklung von Aromen steht, die wir mit unseren Sinnen wahrnehmen. Der feine Unterschied zwischen natürlichen und synthetischen Aromastoffen spielt in der modernen Gastronomie ebenso eine Rolle wie in der Entwicklung von industriellen Produkten, die die Vielfalt der Geschmackserlebnisse zu unseren Gunsten erweitern.