Enzyme und Food Design Werkzeuge der modernen Lebensmitteltechnologie

Die industrielle Produktion von Enzymen ist in den vergangenen Jahren immer besser und billiger geworden. Zudem weiß man heute mehr über die biochemischen Prozesse, die in Lebensmitteln ablaufen, und wie sie zu steuern sind. Beides hat die Anwendungsmöglichkeiten für Enzyme im Lebensmittelbereich deutlich erweitert.

Nicht erst, seit sie mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt werden können, spielen Enzyme in der Lebensmittelverarbeitung eine Rolle. Schon immer bediente man sich der Enzyme und den von ihnen gesteuerten biochemischen Reaktionen - lange Zeit eher intuitiv.

Massenproduktion. Bei der Herstellung von  Backwaren werden verschiedene Enzyme eingesetzt. Foto: Novozymes

Dass ein wenig Kälbermagen der Milch zugesetzt werden muss, damit sie dick wird und daraus Käse werden kann, ist ein traditionelles Verfahren. Es entwickelte sich durch Ausprobieren und Erfahrung. Ohne den Vorgang zu verstehen, nutzte man die Wirkung eines Enzyms, das in Zellen von Kälbermägen gebildet wird. Säugende Kälber benötigen das Enzym, um die Kuhmilch verwerten zu können. Noch heute wird das für die Käseherstellung benötigte Labferment aus Kälbermagen gewonnen. Inzwischen sind jedoch weitere Herstellungswege hinzugekommen. Bei vielen traditionellen Fermentations- und Gärungsprozessen sind Enzyme am Werk, beim Mälzen der Gerste, beim Brotbacken oder bei der Erzeugung von alkoholischen Getränken. Enzyme sind auch beteiligt, wenn sich bei der Verarbeitung oder Zubereitung von Lebensmitteln die jeweils typischen Aromen herausbilden.

Pektinasen waren die ersten Lebensmittel-Enzyme, die als Präparat verwendet wurden. Sie erleichtern und verbessern das Auspressen von Obst und Gemüse, indem sie die Zellwände der Pflanzen schneller aufschließen und dadurch die Saftausbeute erhöhen. Pektinasen und andere Enzyme bauen die nach dem Auspressen noch vorhandenen Trübstoffe ab und ermöglichen es, klaren Apfelsaft zu produzieren.

Auch in vielen Backmischungen, mit deren Hilfe die Bäcker es heute schaffen, schon morgens früh eine reiche Auswahl verschiedener Brote und Brötchen anzubieten, sind Enzyme enthalten. Je nach Produkt sorgen Enzyme für optimale Teigeigenschaften, für Krustenstabilität, Volumen und Färbung. Das inzwischen weit verbreitete Aufbacken von vorproduzierten, gefrorenen Teiglingen wäre ohne Enzyme kaum möglich.

Die kommerziell bedeutendste Enzym-Anwendung im Lebensmittelbereich ist jedoch die Stärkeverzuckerung. Heute sind Rüben- oder Rohrzucker längst nicht mehr die alleinigen Lieferanten für Zucker. Im Prinzip kann das jede stärkehaltige Pflanze übernehmen: Enzyme zerlegen die Stärke in ihre Grundbestandteile - verschiedene Zucker - und fügen sie zu weiteren Zutaten und Zusatzstoffen zusammen.  

Mehr Wissen, bessere Enzyme, mehr Anwendungsmöglichkeiten.

In den vergangenen Jahren sind in der Lebensmittelverarbeitung immer neue Anwendungsfelder hinzugekommen.

• Die Herstellung der Enzyme ist - vor allem durch gentechnische Verfahren und erweiterte mikrobiologische Kenntnisse - immer billiger geworden, ihre Reinheit und Qualität immer besser.
• Es können Enzyme mit einer spezifischen, genau bestimmten Wirkung hergestellt werden. Für einzelne Anwendungen stehen jeweils maßgeschneiderte Enzym-Präparate zur Verfügung - je nach Art und Qualität der verwendeten Rohstoffe und den gewünschten Eigenschaften der fertigen Produkte.
• Das Wissen über die während der Verarbeitung oder Zubereitung von Lebensmitteln ablaufenden biochemischen Vorgänge in einem Lebensmittel hat stark zugenommen. Enzyme sind die Werkzeuge, diese Prozesse zu steuern und zu optimieren. 

Kaum eine Lebensmitteltechnologie-Tagung, auf der nicht neue Einsatzmöglichkeiten für Enzyme vorgestellt werden: Sie modifizieren Stärke, optimieren Fette und Eiweiße, sie stabilisieren aufgeschlagene Schäume und Cremes, "verkleben" unterschiedliche Fleischteile zu Kochschinken oder Brühwurst. Enzyme sorgen für die Bissfestigkeit von Cornflakes, die Gefrier-Tau-Stabilität eines Fertigteiges, die gleichmäßige Qualität von Eiswaffeln und verhindern das Kleben von Nudeln nach dem Kochen. Und sie bauen Asparagin, den Vorläufer für das möglicherweise krebserregende Acrylamid, ab. Auf diese Weise lässt sich der Acrylamidgehalt von Knäckebrot, Kartoffelchips oder Pommes Frites um bis zu 90 Prozent reduzieren.

Enzyme konservieren Mayonnaise und Eiprodukte, steuern die Reifung von fermentierten Lebensmitteln und Getränken, sie kitzeln - ob beim Käse oder beim Rotwein - intensivere Aromen heraus. Sie spalten aus Butter-, Käse- oder Rahmaromen Fettsäuren ab oder bilden aus Eiweißen Würze oder Bratengeschmack.

Auch an der Gewinnung von färbenden Auszügen aus Früchten, Beeren oder Blattgrün sind sie beteiligt. Sie entfernen biochemisch die Schalen von Obst und helfen bei der Extraktion von Zitrusessenzen. Mit Hilfe von Enzymen können Stärke, Fette oder Eiweiße so modifiziert werden, dass sie bestimmte technologische Aufgaben im Lebensmittel erfüllen. Solche "funktionellen Komponenten" übernehmen zunehmend die Aufgaben der bei vielen Konsumenten ungeliebten Zusatzstoffe ("E-Nummern"). Wenn heute viele industrielle Hersteller mit weniger Zusatzstoffen auskommen, dann geht das auch auf das Konto der Enzyme.

Kurzum: Enzyme sind biochemische Werkzeuge, welche den Aktionsradius der modernen Lebensmitteltechnologie deutlich erweitert haben.

Mehr bei TransGen:

• TransGen-Datenbank: Enzyme, bei denen gentechnische Anwendungen möglich sind