LMW2

Vitamin D kann aus dem Provitamin Cholesterin selbst Synthetisiert  werden mit Hilfe von Sonnenlicht (UV-B- Strahlung). Vitamin K kann von Darmbakterien synthetisiert werden, deren Wirkung ist aber umstritten

Erstens benötigt der Körper nicht viel Vitamin K (70 Mikrogramm (70*10^-6 g)/Tag). Diese Menge ist mit 45g Broccoli, 9 g Grünkohl oder 25 g Spinat bereits erreicht. Die Vitaminmengen sind relativ, da es grosse Schwankungen zwischen den unterschiedlichen Saisons gibt.

Zweitens sind die Verluste bei Garen der LM sehr gering, nur ca. 5%.

Vitamin K Mangel treten für gewöhnlich nur in Zusammenhang mit Krankheiten oder Medikamenten auf.

[Vitamin K ist essentiell für die Gerinnungsfaktoren von Blut und daher unverzichtbar bei der Heilung von Wunden. Bei einem Vitamin K Mangel können  bereits kleine Verletzungen zu grösseren Problemen führen, da die Wunde keine Kruste bildet und daher immer weiterblutet.

Vitamin K ist der Gegenspieler von Blutverdünnung (Schmerzmittel, Antibiotika etc.) da es für die Bildung von Gerinnungsfaktoren verantwortlich ist. ]

Erstens benötigt der Körper die sechsfache Menge an beta-Carotin (Provitamin) um Vitamin A zu synthetisieren, zweitens nimmt der Körper nur gerade 20 -35% der beta- Carotine aus der Nahrung auf. Die Resorptionsrate ist ausserdem noch abhängig von anderen Parametern wie Vitamin E Versorgung, Protein und Fettzufuhr.  Da Carotine auch unpolar sind, ist darauf zu achten, dass auch  immer Fett mit den Provitaminen aufgenommen wird.

Durch unsere Arbeitswelt sind wir gerade in den Wintermonaten zu selten UV Strahlung ausgesetzt um ausreichend Vitamin D zu Synthetisieren. Für eine ausreichende Versorgung müssten wir mindestens 3-mal wöchentlich  für mindestens 15 Minuten 80% unserer Körperoberfläche der Sonne aussetzten. Bis zu 90 Prozent des in unserem Körper vorhandenen Vitamin D werden auf diesem Weg synthetisiert. Da Vitamin D größtenteils vom Körper selbst hergestellt wird, stellt es kein klassisches Vitamin dar.

Da Vitamin D wesentlich an der Regulierung des Kalziumhaushaltes beteiligt ist, kann es durch einen Mangel zu einer Instabilität des Knochengerüstes kommen. Allerdings wirkt sich nicht nur ein Vitamin D-Mangel, sondern auch eine Überdosierung negativ auf unseren Körper aus

In Früchten sind nur begrenzt Vitamine zu finden. Vor allem Vitamin C und Vitamin B6  ist in Gemüse und Früchten nachzuweisen (Ausnahme Avocado und Nüsse). Vitamine A & D sind ausschliesslich in tierischen LM zu finden. Wichtig für eine ausgeglichen Vitaminaufnahme ist eine abwechslungsreiche und Vollwertige Ernährung. So sind für Thyamin (B1) Vollkornprodukte, für Riboflavin (B2) Milchprodukte und Fisch und für Cobalamin (B12) Eigelb und Leber guter Lieferanten. Vitamin A und D sind ebenso vor allem in tierischen LM zu finden. Vitamin E ist aus Nüssen und Pflanzenölen zu gewinnen.

• Peroxidasen (Kettenreaktion von freien Radikalen)

häufig sind es reaktive Sauerstoffspezies. Enzyme wie Lipoxygenasen, Peroxidasen mit H2O2, Myeloperoxidase mit H2O2/Cl− oder Hämoglobin mit H2O2 sowie Makrophagen können Radikale generieren, die Lipidperoxidation auslösen.

• Autooxidation (Oxidation durch Luftsauerstoff)

Langsame Oxidation, die oxidierten Produkte können langsam zu ihrer nächsten Oxidationsstufen weiterreagieren. Die Reaktion wird durch UV-Licht und Spuren von Metallen erheblich beschleunigt. Bei Metallen wird dieser Prozess des Alterns als Korrosion bezeichnet.

• Photooxidasen  (Licht)

Ein Photon regt ein Elektron eines Moleküls an, so dass dieses auf ein höheres elektronisches Niveau gehoben wird. In diesem angeregten Zustand besteht in der Regel eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass ein Spinflip des Elektrons stattfindet, also das angeregte Molekül in den Triplettzustand geht.

Ist nun Sauerstoff in unmittelbarer Nähe (Überlappung der Molekülorbitale) zum Molekül vorhanden, kann die Energie übertragen werden, d. h. das Molekül geht in den Grundzustand über und der Sauerstoff in den angeregten Zustand. Es entsteht hochreaktiver Singulett-Sauerstoff, der eine Oxidationsreaktion mit dem Molekül eingehen kann.

Da Sauerstoff einen Triplett-Grundzustand hat (was extrem selten ist), funktioniert der Energieübertrag nur aus dem Triplett-Zustand des Moleküls mittels Dexter-Energietransfer, da nur so die Spinerhaltung gegeben ist.

Die Photooxidation läuft 30‘000 mal schneller ab, als die Autooxidation

Wasser- Entschleimung entfernen von Cephaline, Polysachariden und von Lecithin mit Hilfe von Wasserdampf (3- 4%), Temperatur (ca. 80°) und Zeit (ca10-30 min)

Danach zentrifugieren oder Vakuumtrockenen, damit kein Wasser mehr im Öl ist.

Säureentschleimung: Proteinen und weitere wasserunlösliche Stoffe werden mint Phosphor-, Zitronen oder Apfelsäure ausgefällt mit Hilfe von

0.1% Phosphorsäure, Wasserzusatz ca. 2%, Temperatur ca.70°C und Zeit ca. 20 Minuten.

Danach auch zetrefugierenRestgehalt von Phospholipiden: 25ppm, Zusammen mit Entsäuern 10ppm möglich

Schonendes Mixen bei Fruchtfleichölherstellung, bei der darauf geachtet wird das es zu keiner Emulsion kommt.
 

Mit dem weiterverarbeiten von Ölen will man erreichen, das die Öle spezielle Eigenschaften erhalten.

Verbessern der Haltbarkeit, Technologische Eigenschaften, wie Geschmacksneutralisiation, verändern des Schmelz-, Rauchpunktes,

Beim Weiterverarbeiten wird unterschieden zwischen physikalischen und chemischen Behandlung.

Dispension = feine Verteilung einse Stoffes einer Phase in einer anderen Phase

• Disperse Syteme bestehen mindestens aus einer äusseren (kontinuierlichen) Phase und einer inneren dispersen Phase

• Aerosole (äussere Phase gasförmig), Lyosole (äussere Phase flüssig) und feste Sole (äussere Phase fest) werden unterschieden

• Sind teuer

• Proteine sind Grenzflächenaktiv

• Granulas sind Proteineinheiten des Eigelbs

• Bei vielen Granula ist die Wahrscheinlichkeit grösser das sich diese miteinander verklumpen

sind unter dem Mikroskop deutlich sichtbare, körnchenförmige Einlagerungen in biologischen Zellen, die meist Speicher- oder Sekretstoffe enthalten (z. B. Glykogen-, Lipid-, Protein-, Ferritin- oder Pigment-Granula). Umgeben sind sie von einer Nicht-Einheitsmembran, die den Granulainhalt vom Cytoplasma ausgrenzt. Sie lassen sich anhand ihrer Anfärbbarkeit in azidophil, azurophil, chromaffin, basophil, eosinophil, metachromatisch und neutrophil unterscheiden.

Die Freisetzung von Granula aus den Zellen nennt man Degranulation.

• Hitze, TK

• Mechanische Belastung, zu viel rühren

• Temperaturschwankungen

• Einsetzen von Stabilisationen, die sich aus irgend einem Grund zerstören und das Wasser wieder frei geben

Bei Lysolen, z.B Orangensaft, werden Saccharose Ester eingesetzt um das spezifischen Gewicht der einzelnen Stoffe auszugleichen

• Stabilisierung von Schamsüssspeisen

• Verzögern des Altbackwerden von Backwaren

• Verringerung des Verklebens bei Zuckerwaren

• Verbesserung der Konsistenz bei Kartoffelstock

• Verhindern der Fettreifs bei Schokolade

• Erhöhung der Benetzbarkeit von Instand Produkten

C4:0 Buttersäure

C6:0 Capronsäure

C12:0 Laurinsäure

C14:0 Myrinsäure

C16:0 Palmitinsäure

C18:0 Stearinsäure

C18:1 = Ölsäure  eine Omega 9-Fettsäure 

C18:2 = Linolsäure  eine Omega 6-Fettsäure 

C18:3 = α-Linolensäure  eine Omega 3-Fettsäure 

C20:4 = Arachidonsäure eine Omega 6-Fettsäure 

C20:5 = Eicosapentaensäure eine Omega 3-Fettsäure  

Grundprinzip der Verdauung von Fetten:

1. Fette werden mechanisch-chemisch emulgiert.

2. Esterbindungen zwischen Glyzerin und Fettsäuren werden gespalten.

3. Die einzelnen Bausteine können dann von Dünndarmzellen aufgenommen werden. 

1. Speicherung des Fettes im Körper (z.B. nach dem Essen) Wird durch Hormone geregelt (z.B. Insulin), die spezifische Enzyme aktivieren (z.B. Lipoproteinlipase LPL), damit das Fett aus dem Blut im Körper gespeichert wird. 

2. Abbau des Fettes für die Energiegewinnung Wird durch Hormone geregelt (z.B. Glukagon), die spezifische Enzyme aktivieren (z.B. Lipasen), damit das Fett gespalten wird (Glycerin + Fettsäuren) und die Fettsäuren im Blut abgegeben werden = Energiequelle. Aus dem Glycerin wird in der Leber Glucose synthetisiert = Energiequelle. 

3. Neusynthese von Fetten aus Kohlenhydrate und Aminosäuren  

4. Spezieller Stoffwechsel der essentiellen Fettsäuren (= mehrfach ungesättigte Fettsäuren, z.B. Omega-3) Aus essentiellen Fettsäuren wie Linolsäure, α-Linolensäure, Arachidonsäure usw. werden Eicosanoide synthetisiert. Eicosanoide haben Stoffwechselregulierende Funktionen, positive und vorbeugende Wirkungen auf folgendes:  -Blutdruck  -Entzündungsreaktionen  -Blutgerinnung  -Transport von Ionen durch die Membranen Der Stoffwechsel der ungesättigten Fettsäuren beinhaltet zwei enzymatische Vorgänge:  -Elongation (Kettenverlängerung der Fettsäure)  -Desaturase (Herstellung neuer ungesättigten Bindungen in der Fettsäure) 

-Speicherung im Fettgewebe  → Triglyceride werden im Fettgewebe gespeichert, damit sie für eine allfällige Energiegewinnung verwendet  werden können. Fett = 9 kcal / g.  → Wärmeproduktion und Wärmeisolierung  → Polsterung von Organen, Strukturgebend

-Bausteine im Körper  → Zellmembranen beinhalten Cholesterin, Phospholipide usw.  → Nerven beinhalten Cholesterin  → Essentielle Fettsäuren

-Vorstufen für die Herstellung anderer Stoffe  → Essentielle Fettsäuren werden zu Eicosanoide  → Cholesterin wird zu Vitamin D / Gallensalze / Hormone  → Fettsäuren werden zu Hormone / Neurotransmitter

Quantitative Menge:

• Bei Erwachsene sollte 20-40% der täglichen Energiezufuhr über Lipide stattfinden. 
• 30% Energiezufuhr durch Fett entspricht bei einem täglichen Energiebedarf von 2000kcal 65g Fett.

Qualitative Menge:

• Gesättigte Fettsäuren: <10% (was aber von gewissen Wissenschafteler bezweifelt wird)
• Einfach ungesättigte Fettsäuren: 10-20% der täglichen Energiezufuhr (20-40g / 2000kcal täglichen Energiebedarf) 
• Omega-6 Fettsäuren: 2.5-9% der täglichen Energiezufuhr (max. 20 g / 2000kcal täglichen Energiebedarf) 
• Omega-3 Fettsäuren: 0.5-2.0% der täglichen Energiezufuhr (1-4.4 g / 2000kcal täglichen Energiebedarf

• Fraktionieren (physikalisch)

Ziel: Herstellung von Fetten, die einen engen Schmelzbereich innerhalb 2-3° haben. Methode: Die unterschiedlichen Erstarrungspunkte eines Fettes werden ausgenutzt: Das Fett wird sehr langsam abgekühlt, sodass die ein Teil der Triglyceride auskristallisiert und entsprechend abfiltriert werden kann (Fett wird in Fraktionen mit verschiedenen Schmelzpunkte zerlegt). Der Prozess wird mehrmals wiederholt. Die Fettmoleküle werden dabei nicht verändert.

• Winterisieren (physikalisch)

Ziel: Herstellung von Ölen, die ohne Trübung im Kühlschrank aufbewahrt werden können (Optisches Problem wird behoben). Methode: Es ist ein Spezialfall der Fraktionierung. Das Öl wird auf 5-8°C abgekühlt um die Phasen zu trennen.

• Hydrieren (chemisch)

Ziel: Umwandlung von flüssige in feste Fette: Schmelzpunkt erhöhen und die Haltbarkeit verlängern. Methode: Bei der Hydrierung werden H-Atome an die Doppelbindungen der Fettsäuren angelagert. Dabei wird die Doppelbindung aufgebrochen und es entsteht eine gesättigte Fettsäure. Bei dieser exothermen Reaktion entsteht Wärme, die abgeführt werden muss. Als Katalysator wird Nickel verwendet, meistens auf einem Träger (Metall), damit es nach der Reaktion wieder entfernt werden kann. Trotzdem hat es z.B. in der Margarine Nickelspuren drin. 

• Umestern (chemisch)

Ziel: Herstellung von Fetten mit massgeschneiderten Eigenschaften wie z.B. Backverhalten, Schmelzverhalten. Methode: Die Triglyceride werden in Glycerin und Fettsäuren aufgetrennt und danach wieder neu zusammengesetzt. Die Esterbindung zwischen Glycerin und Fettsäuren wird mit Hilfe von Katalysatoren (z.B. Natrium) aufgespalten. Die Katalysatoren werden nach der Reaktion mit Wasser neutralisiert. -Ungerichtete Umesterung: Die Fettsäuren werden statistisch gleichmässig neu verteilt. -Gelenkte Umesterung: Die Neuverteilung der Fettsäuren wird mit genauer Temperaturführung exakt gesteuert. 
 

Triglyceride können in verschiedene Kristallformen vorkommen. Somit können Fette in verschiedenen Kristallstrukturen auskristallisieren. Die verschiedenen Formen unterscheiden sich in:

• Kristallstruktur
• Schmelztemperatur
• Masse 

Es werden hexagonale, orthorhombische und trikline Formen unterschieden. Die Formen sind von I bis V nummeriert. Die Formen l und ll sind nicht stabil, die Formen III bis V hingegen sind stabiler (β-Formen). Dies betrifft vor allem folgendes:

• Schmelzpunkt (auch wenn sie aus denselben Fettsäuren bestehen)
• Stabilität gegen Fettreif (vor allem bei Schokolade ein Thema) 

In älterer Literatur und vor allem in der Praxis hält sich immer noch die alte Nomenklatur: Sub α, α, β‘1, β‘2, β.

Nach der Kristallisation wird das Umwandeln der Kristallformen zur stabilsten Form angestrebt (energieärmste Form). Je nach Fettsäurezusammensetzung des Triglycerides kann dies die Form III, IV oder V sein. 
 

• Beim Zerkleinern werden zwei nicht mischbare Phasen durch mechanische Energie und mit Hilfe von Emulgatoren gemischt. Die Emulgatoren lagern sich an der Grenzfläche der dispersen (inneren) Phase an und reduzieren die Grenzflächenspannung. Dadurch wird die Abstossung der dispersen (inneren) Phase erhöht.
• Durch noch mehr mechanischer Energie werden die neu gebildeten Tröpfchen aufgebrochen und zerkleinert, es entsteht somit eine Emulsion.
• Die Emulsion wird nun mit weniger mechanischer Energie stabilisiert.  

Der HLB-Wert (hydorphil-lipophil Balance) gibt die Stärke und die Wirksamkeit des Emulgators an. Ausserdem gibt er das Verhältnis zwischen den hydrophilen und lipophilen Teilen an. Die Berechnung von HLB wird folgendermassen durchgeführt: 

HLB  = 

20 ∗ 1 − Molgewicht des lipophilen Teil /(Gesamtmolekulargewicht des Emulgatormolekül)

• Lipophile Emulgatoren: besser für eine Wasser in Öl Emulsion (HLB-Wert: 3 – 6). BSP: Fettsäuren, Mono- und Diglyceride, Salze von Fettsäuren
• Hydrophile Emulgatoren: besser für eine Öl in Wasser Emulsion (HLB-Wert: 8 – 18). BSP: Lecithin

Das Öl ist die (disperse) innere Phase und das Wasser die (kontinuierliche) äussere Phase = Öl in Wasser Emulsion. 

• Grenzflächenaktive Stoffe (Lecithin, Phospholipide, Di- und Monoglyceride, sehr kurzkettige Triglyceride) haben eine stabilisierende Wirkung. Sie sammeln sich am Rande der Öltröpfchen bei der Grenzfläche.
• Kolloidale Proteine wie Granula (Lipoproteine und Lipoviteline) und weitere Stoffe wie LDL-Micellen sind in der wässrigen Phase kolloidal gelöst (=als Partikel gelöst). 

Kratzkühler sind die Kühlelemente, die die noch warme Margarineemulsion (ca. 40°) auf 10-20°C abkühlen.

 
Der Kratzkühler besteht aus einem Rohr, das:

• Von aussen mit verdampfendem Ammoniak auf -25 °C gekühlt wird
• Maximal 3m Lang ist Bis zu 25cm Innendurchmesser hat
• Einen guten Wärmedurchgang ermöglicht 

Im Rohr dreht sich mit hoher Drehzahl eine Welle, die zum Rohr einen Spalt von 7 bis 12 mm hat. Durch diesen Spalt wird die Margarineemulsion gepumpt. Anschliessend verfestigt sie sich an der Innenfläche des gekühlten Rohrs.  

Die innen laufende Welle ist mit zwei bis vier Messerreihen besetzt. Dadurch wird die sich verfestigende Emulsion ununterbrochen vom Rohr abgeschabt und befördert.