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DIPLOMARBEIT Titel der Diplomarbeit Vergleich gesundheitsrelevanter Inhaltsstoffe von biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften angestrebter akademischer Grad Magistra der Naturwissenschaften (Mag.rer.nat) Verfasserin: Lisa Garnweidner Matrikelnummer: 0103699 Studienrichtung (lt. Studienblatt): Ernährungswissenschaften Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Emmerich Berghofer Universität für Bodenkultur Department für Lebensmittelwissenschaften und -technologie Wien, am 17.10.2006

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DIPLOMARBEIT

Titel der Diplomarbeit

Vergleich gesundheitsrelevanter Inhaltsstoffe von

biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften

angestrebter akademischer Grad

Magistra der Naturwissenschaften (Mag.rer.nat)

Verfasserin: Lisa Garnweidner

Matrikelnummer: 0103699

Studienrichtung (lt. Studienblatt): Ernährungswissenschaften

Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn.

Emmerich Berghofer

Universität für Bodenkultur

Department für Lebensmittelwissenschaften und

-technologie

Wien, am 17.10.2006

I

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG.....................................................................................................1

2 APFELSAFT .......................................................................................................2

2.1 Definitionen und rechtliche Grundlagen ................................................................................... 2

2.2 Qualitätskriterien der Rohware................................................................................................. 3

2.3 Herstellung von Apfelsaft........................................................................................................... 5 2.3.1 Waschen und Sortieren............................................................................................................ 5 2.3.2 Zerkleinerung.......................................................................................................................... 6 2.3.3 Enzymatische Maischebehandlung .......................................................................................... 6 2.3.4 Entsaftung............................................................................................................................... 8 2.3.5 Saftbehandlung ....................................................................................................................... 9 2.3.6 Haltbarmachung.................................................................................................................... 10

2.4 Trüber Apfelsaft....................................................................................................................... 11

2.5 Herstellung von Saftkonzentraten ........................................................................................... 12

2.6 Zusammensetzung des Apfelsaftes........................................................................................... 12 2.6.1 Kohlenhydrate....................................................................................................................... 13

2.6.1.1 Einfachzucker ................................................................................................................. 13 2.6.1.2 Polysaccharide ................................................................................................................ 14

2.6.2 Organische Säuren ................................................................................................................ 15 2.6.3 Aminosäuren und Proteine..................................................................................................... 15 2.6.4 Vitamine............................................................................................................................... 16 2.6.5 Mineralstoffe und Spurenelemente......................................................................................... 16

2.7 Der Getränkemarkt - Die Bedeutung von Apfelsaft ................................................................ 16 2.7.1 Der internationale Fruchtsaftmarkt......................................................................................... 16 2.7.2 Die weltweite Apfelsaftproduktion ........................................................................................ 17 2.7.3 Der heimische Getränkemarkt ............................................................................................... 17

3 BIOLOGISCHER LANDBAU .........................................................................19

4 PHENOLE.........................................................................................................21

4.1 Allgemeines............................................................................................................................... 21

4.2 Klassifizierung der Phenole...................................................................................................... 21 4.2.1 Flavonoide ............................................................................................................................ 22

4.2.1.1 Flavan-3-ole.................................................................................................................... 22 4.2.1.2 Flavan-3,4-diole.............................................................................................................. 23 4.2.1.3 Flavonole........................................................................................................................ 23 4.2.1.4 Anthocyane..................................................................................................................... 24 4.2.1.5 Chalcone und Dihydrochalcone....................................................................................... 24

4.2.2 Phenolcarbonsäuren (Nichtflavonoide) .................................................................................. 24 4.2.2.1 Hydroxyzimtsäure........................................................................................................... 25 4.2.2.2 Hydroxybenzoesäure....................................................................................................... 26

4.2.3 Stilbene................................................................................................................................. 26 4.2.4 Polymere Phenole ................................................................................................................. 26

4.2.4.1 Kondensierte Tannine (Proanthocyanidine)...................................................................... 26 4.2.4.2 Hydrolysierbare Tannine................................................................................................. 27

4.3 Biosynthese von Polyphenolen ................................................................................................. 27

4.4 Funktion von Phenolen in der Pflanze..................................................................................... 30

4.5 Gesundheitliche Bedeutung von Phenolen............................................................................... 30

II

4.6 Polyphenole im Apfel und Apfelsaft ........................................................................................ 32 4.6.1 Einfluss der Safttechnologien auf den Polyphenolgehalt:........................................................ 34 4.6.2 Polyphenole und die Farbe des Apfelsaftes ............................................................................ 35 4.6.3 Polyphenole und der Geschmack des Apfelsaftes ................................................................... 36

5 OXIDATIVER STRESS ...................................................................................38

5.1 Definition und Herkunft freier Radikale ................................................................................. 38

5.2 Antioxidative Abwehrmöglichkeiten........................................................................................ 40

5.3 Physiologische und pathologische Effekte von freien Radikalen............................................. 40

6 ANTIOXIDATIVE KAPAZITÄT....................................................................42

6.1 Definition.................................................................................................................................. 42

6.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität .............................................................................. 42

6.3 Antioxidative Kapazität im Apfelsaft ...................................................................................... 43

7 AUFGABENSTELLUNG.................................................................................45

8 MATERIAL UND METHODEN .....................................................................46

8.1 Verwendete Rohstoffe .............................................................................................................. 46

8.2 Analytische Methoden.............................................................................................................. 46 8.2.1 Probenvorbereitung: .............................................................................................................. 46 8.2.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität mittels TEAC-Methode ......................................... 47 8.2.3 Ferric Reducing/Antioxidant Power Assay............................................................................. 48 8.2.4 Bestimmung des Gesamtphenolgehalts nach Folin-Ciocalteu ................................................. 50 8.2.5 Polyphenolgehalte und -muster mittels RP-HPLC .................................................................. 52 8.2.6 Farbmessungen bei 420 nm ................................................................................................... 53 8.2.7 Farbmessung mittels CIE-Lab ............................................................................................... 54 8.2.8 Bestimmung der Makroelemente (Calzium, Kalium, Magnesium, Natrium) mittels AAS........ 54 8.2.9 Enzymatische Bestimmung von Glucose, Fructose und Saccharose ........................................ 56 8.2.10 Bestimmung der titrierbaren Säuren mittels Autotitrator....................................................... 58 8.2.11 Bestimmung der ˚Brix mittels Refraktometer ....................................................................... 58 8.2.12 Bestimmung des Ascorbinsäuregehaltes mittels RQflex ....................................................... 59 8.2.13 Bestimmung des pH-Werts.................................................................................................. 59

8.3 Statistische Methoden .............................................................................................................. 60 8.3.1 Prinzipien statistischer Tests.................................................................................................. 60 8.3.2 T-Test für Mittelwertdifferenzen ........................................................................................... 60 8.3.3 Nichtparametrische Tests....................................................................................................... 61

8.3.3.1 Mann-Whitney U-Test .................................................................................................... 61 8.3.3.2 Kolmogorov-Smirnov Z-Test .......................................................................................... 61

8.3.4 Der Boxplot .......................................................................................................................... 62 8.3.5 Korrelation nach Pearson....................................................................................................... 62 8.3.6 Diskriminanzanalyse ............................................................................................................. 63

9 UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE ................................................................65

9.1 Antioxidative Kapazität in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften............... 65

9.2 Gesamtphenolgehalt in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften .................... 67

9.3 Gehalt einzelner Polyphenole und HMF ermittelt mittels HPLC in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften......................................................................................... 69

9.4 Gehalt an Ascorbinsäure in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften ............. 72

9.5 Gehalt an Makroelementen in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften ......... 73 9.5.1 Calzium ................................................................................................................................ 74

III

9.5.2 Kalium.................................................................................................................................. 75 9.5.3 Natrium ................................................................................................................................ 75 9.5.4 Magnesium ........................................................................................................................... 76

9.6 Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften ........................................................... 77 9.6.1 Antioxidative Kapazität, Ascorbinsäure- und Gesamtphenolgehalt klarer und naturtrüber Apfelsäfte ...................................................................................................................................... 78 9.6.2 Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben Apfelsäften ....................... 79 9.6.3 Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte...................................................................... 81

9.7 Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus Konzentraten hergestellten, konventionellen Apfelsäften........................................................................................................... 83

9.7.1 AOK, Gesamtphenolgehalt sowie Konzentrationen an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure direkt gepresster und aus Konzentraten hergestellter, konventioneller Apfelsäfte............................. 83 9.7.2 Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte ...................................................................................................................................... 86

9.8 Korrelationen ........................................................................................................................... 88 9.8.1 Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP- und TEAC-Methode in biologischen und konventionellen Apfelsäften............................................................................ 88 9.8.2 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in biologischen Apfelsäften .................................................................................................................................... 89 9.8.3 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in konventionellen Apfelsäften .................................................................................................................................... 90 9.8.4 Korrelation zwischen ermittelten Farbwerten und Gesamtphenolgehalt in biologischen und konventionellen Apfelsäften........................................................................................................... 91

9.8.4.1 Farbwerte mittels CIE-Lab .............................................................................................. 91 9.8.4.2 Farbwerte bei 420 nm...................................................................................................... 92

9.9 Diskriminanzanalyse ................................................................................................................ 94

9.10 Ränge...................................................................................................................................... 96 9.10.1 Die fünf Apfelsäfte mit der höchsten antioxidativen Kapazität ............................................. 96 9.10.2 Die fünf Apfelsäfte mit der geringsten antioxidativen Kapazität ........................................... 96

10 DISKUSSION DER VERSUCHSERGEBNISSE ............................................97

10.1 Antioxidative Kapazität ......................................................................................................... 97

10.2 Polyphenole und HMF ........................................................................................................... 98

10.3 Ascorbinsäure......................................................................................................................... 99

10.4 Mineralstoffe ........................................................................................................................ 100

11 SCHLUSSFOLGERUNG ...............................................................................102

12 ZUSAMMENFASSUNG.................................................................................103

13 ABSTRACT.....................................................................................................105

14 LITERATURVERZEICHNIS........................................................................106

15 ANHANG ........................................................................................................110

IV

Verzeichnis der Abbildungen

Abb. 1: Gegenseitige Beeinflussung von Qualitätskriterien .................................................................... 3

Abb. 2: Herstellung von Apfelsaft [ASHRUST, 1995] ........................................................................... 5

Abb. 3: Schematischer Aufbau von Pektin mit Angriffspunkten der Enzyme.......................................... 7

Abb. 4: Grundstruktur Pektin............................................................................................................... 14

Abb. 5: Weltweite Apfelsaftproduzenten 2005/06................................................................................ 17

Abb. 6: Getränkekonsum (pro Kopf in Litern) in Österreich 2005 [Tetra Pack, 2006] ........................... 18

Abb. 7: Struktur Flavan ....................................................................................................................... 22

Abb. 8: Struktur Flavan-3-ole .............................................................................................................. 22

Abb. 9: Struktur Flavan-3,4-diole ........................................................................................................ 23

Abb. 10: Struktur Flavonole ................................................................................................................ 23

Abb. 11: Struktur Anthocyanidine ....................................................................................................... 24

Abb. 12: Struktur Dihydrochalcone ..................................................................................................... 24

Abb. 13: Die häufigsten in Lebensmitteln vorkommenden Hydroxyzimtsäuren und

Hydroxybenzoesäuren ............................................................................................................ 25

Abb. 14: Struktur Proanthocyanidine ................................................................................................... 26

Abb. 15: Biosyntheseweg der Pflanzenphenole [FORKMANN, 1993] ................................................. 29

Abb. 16: Chromatogramm Bohnapfel [RECHNER et al, 1999] ............................................................ 33

Abb. 17: Oxidativer Stress................................................................................................................... 39

Abb. 18: Antioxidative Kapazität naturtrüber Apfelsäfte aus verschiedenen Apfelsäften....................... 44

Abb. 19: Antioxidative Kapazität mittels FRAP- und TEAC-Methode konventioneller und biologischer

Apfelsäfte .............................................................................................................................. 67

Abb. 20: Boxplot Gehalt an Gesamtphenolen mittels Folin Ciocalteu konventioneller und biologischer

Apfelsäfte .............................................................................................................................. 69

Abb. 21: Gehalt einzelner Polyphenole und HMF in biologischen und konventionellen Apfelsäften ..... 71

Abb. 22: Boxplot Gehalt Ascorbinsäure konventioneller und biologischer Apfelsäfte ........................... 73

Abb. 23: Gehalt an Mengenelementen biologischer und konventioneller Apfelsäfte.............................. 77

Abb. 24: Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften hinsichtlich AOK, Gesamtphenolgehalt

und Ascorbinsäure-Gehalt ...................................................................................................... 79

Abb. 25: Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben Apfelsäften....................... 81

Abb. 26: Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte ..................................................................... 83

Abb. 27: Antioxidative Kapazität, Gesamtphenolgehalt, Ascorbinsäure, Chlorogensäure und HMF direkt

gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte .................................. 86

Abb. 28: Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller

Apfelsäfte .............................................................................................................................. 88

Abb. 29: Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP- und TEAC-Methode

.............................................................................................................................................. 89

V

Abb. 30: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in biologischen

Apfelsäften ............................................................................................................................ 89

Abb. 31: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in konventionellen

Apfelsäften ............................................................................................................................ 90

Abb. 32: Korrelation zwischen ermittelten *b-Farbwerten und dem Gesamtphenolgehalt in biologischen

und konventionellen Apfelsäften ............................................................................................ 92

Abb. 33: Korrelation zwischen der Extinktion bei 420 nm und dem Gesamtphenolgehalt in biologischen

und konventionellen Apfelsäften ............................................................................................ 93

VI

Verzeichnis der Tabellen

Tab. 1: Technische Enzympräparate ...................................................................................................... 8

Tab. 2: Chemische Zusammensetzung (Schwankungsbreiten oder Grenzwerte) von Apfelsaft aus dem

Code of Practice der A.I.J.N. (1996), bezogen auf 1 Liter........................................................ 13

Tab. 3: Wirkungen sekundärer Pflanzenstoffe [ELMADFA und LEITZMANN, 2004]......................... 31

Tab. 4: Veränderung der Pflanzenphenolgehalte in mg/l durch unterschiedliche Herstellungverfahren und

Schönungsmethoden............................................................................................................... 34

Tab. 5: Quellen der Radikalentstehung [ELMADFA und LEITZMANN, 2004].................................... 39

Tab. 6: Pippetierschema für den antioxidativen Status nach RANDOX ................................................ 48

Tab. 7: Pippetierschema für die antioxidative Kapazität mittels FRAP.................................................. 50

Tab. 8: Lineares Gradientenprogramm HPLC ...................................................................................... 53

Tab. 9: Pippetierschema für die enzymatische Bestimmung von D-Glucose, D-Fructose und Saccharose

.............................................................................................................................................. 57

Tab. 10: Interpretation des Korrelationskoeffizienten ........................................................................... 62

Tab. 11: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK biologischer und

konventioneller Apfelsäfte...................................................................................................... 65

Tab. 12: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP .................................................................... 66

Tab. 13: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP........................... 66

Tab. 14: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode ..................................................... 66

Tab. 15: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode............ 67

Tab. 16: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der Gesamtphenolgehalte

biologischer und konventioneller Apfelsäfte ........................................................................... 68

Tab. 17: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu .................................................... 68

Tab. 18: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu........... 68

Tab. 19: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von p-Cumarsäure, Hyperin,

Isoquercitin, Rutin und Avicularin biologischer und konventioneller Apfelsäfte ...................... 70

Tab. 20: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungenvon HMF, Catechin, Kaffeesäure,

Chlorogensäure, Epicatechin, Phloridzin und Quercitrin biologischer und konventioneller

Apfelsäfte .............................................................................................................................. 70

Tab. 21: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole ........................................................................ 70

VII

Tab. 22: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole ............................... 71

Tab. 23: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen des Ascorbinsäuregehaltes

biologischer und konventioneller Apfelsäfte ........................................................................... 72

Tab. 24: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure................................................................................ 72

Tab. 25: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure ...................................... 73

Tab. 26: Minimal,- Mittel-, und Maximalwerte von Mineralstoffen biologischer und konventioneller

Apfelsäfte .............................................................................................................................. 74

Tab. 27: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich des Gehaltes an Calzium......................................................................................... 74

Tab. 28: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Calzium ............................................... 74

Tab. 29: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich des Gehaltes an Kalium .......................................................................................... 75

Tab. 30: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Kalium................................................. 75

Tab. 31: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich des Gehaltes an Natrium ......................................................................................... 76

Tab. 32: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Natrium................................................ 76

Tab. 33: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller Apfelsäfte

bezüglich des Gehaltes an Magnesium.................................................................................... 76

Tab. 34: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Magnesium .......................................... 77

Tab. 35: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK, Gesamtphenole und

Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte.................................................................... 78

Tab. 36: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK, Gesamtphenolgehalt und

Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte.................................................................... 78

Tab. 37: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK,

Gesamtphenolgehalt und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte ............................. 79

Tab. 38: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Polyphenole klarer und

trüber Apfelsäfte .................................................................................................................... 80

Tab. 39: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen phenolischen

Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte ............................................................................. 80

Tab. 40: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen

phenolischen Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte ........................................................ 81

VIII

Tab. 41: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichung der Mineralstoffgehalte klarer und

trüber Apfelsäfte .................................................................................................................... 82

Tab. 42: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede der Mineralstoffgehalte klarer und trüber

Apfelsäfte .............................................................................................................................. 82

Tab. 43: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede der Mineralstoffgehalte

klarer und trüber Apfelsäfte .................................................................................................... 82

Tab. 44: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Parameter direkt

gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte ............................................................ 84

Tab. 45: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus

Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK, Gesamtphenolgehalt sowie

Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure ................................................... 85

Tab. 46: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt gepressten

und aus Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK,

Gesamtphenolgehalte sowie Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure........ 85

Tab. 47: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von Mineralstoffen direkt

gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte ............................................................ 86

Tab. 48: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen Mineralstoffen direkt gepresster und

aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte ......................................................... 87

Tab. 49: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen Mineralstoffen

direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte ........................ 87

Tab. 50: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse konventioneller Apfelsäfte. 94

Tab. 51: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse biologischer Apfelsäfte...... 95

Tab. 52: Rangordnung der Apfelsäfte mit höchster antioxidativer Kapazität ......................................... 96

Tab. 53: Rangordnung der Apfelsäfte mit geringster antioxidativen Kapazität ...................................... 96

IX

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen

AAS Atomabsorptionsspektrometrie

ABTS 2,2’-Azinobis-(3-Ethylbenzthiazolin-6-sulfonsäure)

A.I.J.N. Association of the Industry of Juices and Nectars from

Fruits and Vegetables of the European Economic

Community

AOK Antioxidative Kapazität

DNA Desoxyribonukleinsäure

FRAP Ferric reducing/antioxidant power

GP Gesamtphenole

GSH-Px Gluthation-Peroxidase

HBA Hydroxybenzoesäuren

HCA Hydroxyzimtsäuren

HMF 5-Hydroxymethylfurfural

HPLC High performance liquid chromatography

KAT Katalase

LDL Low-density lipoprotein

NADPH Nicotinamidadenindinucleotidphosphat

PAL Phenylalanin-Ammonium-Lyase

PG Polygalacturonase

PME Pektinmethylesterase

PPO Polyphenoloxidase

ROS Reaktive Sauerstoffspezies

SOD Superoxid-Dismutase

SPS Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe

TEAC Trolox equivalent antioxidative capacity

TPTZ 2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine

X

Danksagung

An dieser Stelle möchte ich all jenen danken, die durch ihre fachliche und

persönliche Unterstützung zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben.

Besonderen Dank gebührt Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Emmerich

Berghofer und Dipl.-Ing. Dr. Reinhard Eder für die Betreuung dieser Arbeit. Weiters

danke ich Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Susanne Siebenhandl sowie dem Team der Abteilung

Chemie des Bundesamtes für Wein- und Obstbau Klosterneuburg, insbesondere Ing.

Silvia Wendelin, für fachliche Ratschläge und Unterstützung.

Ganz herzlich bedanke ich mich bei Christian Holme, der mir während der

letzten Jahre viel Liebe und Geduld schenkte und durch den ich gleichzeitig ein

wunderschönes Land kennen gelernt habe. Auch bei der Verfassung dieser Arbeit half

er mir mit wertvollen Tipps.

Bedanken möchte ich mich weiters bei meinen Eltern, Karina und Karl

Garnweidner, die mein Studium ermöglichten und mich jederzeit tatkräftig

unterstützen.

Dank gebührt auch noch meinen Großeltern und Freundinnen, die mich

während der Studienzeit begleiteten.

1

1 Einleitung

„Alternative“ Lebensmittel sind kein neues Phänomen. Schon im 19.

Jahrhundert gab es unterschiedliche soziale Bewegungen, die sich mit Reformkost von

der zunehmenden Industrialisierungstendenz absetzten. Insbesondere nach der BSE-

Krise 2000/2001 haben Biolebensmittel einen bedeutenden Aufschwung erfahren

[LORENZ, 2005].

In den letzten Jahren wiesen einige Studien Unterschiede in der

Inhaltsstoffzusammensetzung zwischen biologisch und konventionell produzierten

Produkten auf. Bio-Obst beinhalte nicht nur mehr Ascorbinsäure, sondern auch der

Anteil an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen sei bei Bio-Obst um zehn bis 50 % höher

als bei vergleichbaren Lebensmitteln aus konventioneller Landwirtschaft. Bio-Äpfel

wiesen in Untersuchungen um 19 % höhere Phenolgehalte als Äpfel aus

konventionellem Anbau auf. Diese beruhe darauf, dass die im konventionellen Landbau

erlaubten und verwendeten Pestizide die Entwicklung sekundärer

Stoffwechselprodukte, die die Pflanzen u.a. vor Schädlingen und Krankheiten schützen,

unterdrücken. Für den Menschen steckt in diesen sekundären Pflanzeninhaltsstoffen

großes gesundheitliches Potential. Die nur in Pflanzen synthetisierten Metaboliten

können Krebs vorbeugen, das Immunsystem stimulieren, sowie den Blutdruck

regulieren. Weiters wird ihre bakterienhemmende, antivirale und anitoxidative Wirkung

positiv postituliert [VELIMIROV und MÜLLER, 2003].

Der Apfel ist die wichtigste und beliebteste Frucht der gemäßigten Klimazonen. Er

verfügt über große antioxidative Kapazität und stellt eine wichtige Quelle für sekundäre

Pflanzeninhaltsstoffe in der menschlichen Ernährung dar. Der Konsum von Apfelsaft

spielt auch eine ernährungsphysiologisch wichtige Rolle [SUN, 2002].

In dieser Arbeit sollte das gesundheitliche Potential biologisch und konventionell

produzierter Apfelsäfte anhand des Gehaltes an Polyphenolen und der damit

verbundenen antioxidativen Kapazität untersucht und verglichen werden. Der

Mineralstoffgehalt sowie der Anteil der Ascorbinsäure stellen ebenfalls wichtige

Beurteilungsparameter dar.

2

2 Apfelsaft

Der Apfel (malus domesticus) ist in der gemäßigten Klimazone die wichtigste

Rohware für die Fruchtsaftindustrie und eignet sich aufgrund des ausgeglichenen

Zucker/Säure-Verhältnisses sehr gut zur Verarbeitung. Die Erkenntnis aus Früchten

nährende Säfte herzustellen, führt bis in die menschliche Frühzeit zurück. Heutzutage

liegt die Bedeutung der Fruchtsäfte nicht nur in ihrem erfrischenden und aromatischen

Geschmack, sondern auch in ihrer ernährungsphysiologischen Wertigkeit.

2.1 Definitionen und rechtliche Grundlagen

Weltweite Bedeutung haben die Codex-Standards für Fruchtsäfte und –nektare

des „Codex Alimentarius“, einer gemeinsamen Einrichtung der Ernährungs- und

Landwirtschafts-Organisation (FAO) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO) der

Vereinten Nationen. Der Codex-Standard hat keinen verbindlichen Charakter und stellt

lediglich Empfehlungen für die Beschaffenheit der Lebensmittel dar. Im

Österreichischen Lebensmittelbuch („Codex Alimentarius Austriacus“) sind u.a.

Sachbezeichnungen, Begriffsbestimmungen, Untersuchungsmethoden sowie

Beurteilungsgrundsätze.

Die Europäische Union schaffte mit der EU-Fruchtsaft-Richtlinie 2001/112/EG

rechtlich verbindliche Vorgaben für alle EU-Mitgliedsstaaten mit dem Ziel eines

gemeinsamen Binnenmarktes. Die Richtlinie enthält Regelungen zu Definitionen,

Herstellungsverfahren, Verwendung der zulässigen Verarbeitungs- und Hilfsstoffe.

Darüber hinaus dient der „A.I.J.N.-Code of Practice“, der analytische und

mikrobiologische Eigenschaften der Erzeugnisse festlegt, zur Beurteilung von

Fruchtsäften. Er wurde in der europäischen Fruchtsaftverordnung verankert und stellt

eine Beschreibung des europäischen Handelsbrauches dar [SCHOBINGER, 2001].

Die nationale Umsetzung der EU-Fruchtsaft Richtlinie ist die österreichische

Fruchtsaftverordnung BGBl II 83/2004. In ihr geregelt sind Definitionen, zugelassene

Zutaten, zugelassene Behandlungen und Stoffe und Kennzeichnungen.

Ihr zufolge ist „Fruchtsaft“ das gärfähige, jedoch nicht gegorene, aus gesunden

und reifen Früchten (frisch oder durch Kälte haltbar gemacht) einer oder mehrerer

3

Fruchtarten gewonnene Erzeugnis, das die für den Saft dieser Frucht/Früchte

charakteristische Farbe, Aroma und Geschmack besitzt.

Bei „Fruchtsaft aus Fruchtsaftkonzentrat“ handelt es sich laut österreichischer

Fruchtsaftverordnung um das Erzeugnis, das gewonnen wird, indem das dem Saft bei

der Konzentrierung entzogene Wasser dem Fruchtsaftkonzentrat wieder zugefügt wird

und die dem Saft verloren gegangenen Aromastoffe zugesetzt werden.

Weiters findet man am Markt „Fruchtsaftnektar“. Dies ist das gärfähige, aber

nicht gegorene Erzeugnis, hergestellt aus Fruchtsäften, konzentrierten Fruchtsäften,

Fruchtmark, konzentriertem Fruchtmark oder einem Gemisch hieraus, zusammen mit

Wasser und Zucker und/oder Honig [Fruchtsaftverordnung, BGBl II 83/2004]. Der

Fruchtsaftanteil beträgt zwischen 40 % und 99 %.

2.2 Qualitätskriterien der Rohware

Aufgrund der Rohmaterialbeurteilung bezüglich Sorte, Reife, Entwicklung,

Sauberkeit und Gesundheit lässt sich die zu erwartende Saftqualität und Saftausbeute

ungefähr voraussagen. Abb. 1 zeigt die Relationen zwischen äußeren und inneren

Qualitätskriterien bei Äpfeln [SCHOBINGER, 2001].

Sorte

Oechsle Grade

Aroma

Qualität

Zucker-Säure-

Verhältnis

Reife

Entwicklung

Sauberkeit

GesundheitAusbeute

Abb. 1: Gegenseitige Beeinflussung von Qualitätskriterien

Da sich einzelne Sorten stark voneinander unterscheiden, spielt die Wahl der

Sorte einen großen Einfluss auf das Endprodukt. Unter den weltweit mehr als 5 500

bekannten Apfelsorten sind jedoch nur 20 von kommerzieller Bedeutung für die

Fruchtsaftherstellung. Am bedeutendsten darunter sind (Golden) Delicious, Granny

Smith, McIntosh sowie Rome Beauty. Der Anteil neuer Sorten wie Gala, Fuji, Jonagold

4

oder Braeburn nimmt am Markt zu. Um ein optimales Produkt zu erzeugen, werden

oftmals zwei- bis mehrere Apfelsorten für einen Saft miteinander vermischt.

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal bildet auch der richtige Reifegrad der Rohware.

Nicht genügend reife Äpfel führen zu Apfelsäften mit geringem Geschmack und

erhöhtem Stärkeanteil. Überreife Äpfel lassen sich schwer pressen und führen auch bei

weiteren technologischen Verfahren zu Problemen [BARRET, 2005].

Sauberkeit und Gesundheit der Rohware spielen ebenfalls eine wichtige Rolle für

eine optimale Qualität des Endproduktes. Nach der Ernte setzen sofort chemische,

biologische und mikrobiologische Prozesse ein, die zum Abbau wertbestimmender

Inhaltsstoffe führen. Die Keimzahl der Rohware zum Zeitpunkt der Anlieferung ist

mitbestimmend für die Lagerfähigkeit, da das Kernobst durch Mikroorganismen

schneller fault. Faule Äpfel sind für die Verarbeitung zu Saft nicht zulässig und werden

ausgelesen [SCHOBINGER, 2001].

5

2.3 Herstellung von Apfelsaft

Im Folgenden soll die Herstellung von Apfelsaft näher besprochen werden

(Abb. 2).

KLARER SAFTTRÜBER SAFT

Pasteurisation und Verpackung

Enzymatische Depektinisierung

Waschen Sortieren

Zerkleinerung

Entsaftung Tresterverwertung

Aromagewinnung

Grobtrubabtrennung oder Zentrifugieren

Pasteurisation und Verpackung

Oxidationsschutz

Verdampfung auf 70˚ BrixSchönung

Lagerung

Mischen, Lösen Filtration

Klärung

Pasteurisation und Verpackung

Abb. 2: Herstellung von Apfelsaft [ASHRUST, 1995]

2.3.1 Waschen und Sortieren

Nach der Obstannahme werden die Äpfel innerbetrieblich durch einen

Schwemmkanal transportiert.

Dann erfolgt das Waschen um Laub, Gras und ähnlichen Schmutz, die

Fremdaroma beim Saft bewirken könnten, abzutrennen. Die an der Oberfläche der

Äpfel haftenden Pflanzenschutzmittelrückstände werden weitgehend beseitigt, wobei

der Keimgehalt drastisch reduziert wird. Für den Waschvorgang werden meistens

6

Bürsten verwendet. Der Effekt der Reinigung ist abhängig von der Dauer des

Waschvorganges, der Temperatur, der Einwirkung mechanischer Kräfte sowie dem pH-

Wert, dem Härtegrad und dem Mineralstoffgehalt des Waschwassers.

Schließlich folgt die Sortierung, welche manuell, entweder auf endlos

umlaufenden Verlesebändern oder auf Rollenverlesebändern passiert. Für die Qualität

des fertigen Saftes ist von Bedeutung gefaulte, zerschlagene und/oder unreife Früchte

bzw. Fremdstoffe zu entfernen.

2.3.2 Zerkleinerung

Die Art und der Umfang der darauf folgenden Zerkleinerung der Äpfel haben

großen Einfluss auf die Dauer des anschließenden Entsaftungsvorganges, die

Saftausbeute und den Trubstoffgehalt. Je umfangreicher die Zerkleinerung ist, umso

mehr Zellen werden beschädigt, was sich positiv auf die Saftausbeute auswirkt

[SCHOBINGER, 2001]. Ziel der Zerkleinerung ist es Maische mit einer Korngröße von

5 bis 8 mm Durchmesser zu erhalten. Die Zerkleinerung der Früchte kann mittels

mechanischer (Obstmühlen), thermischer (Thermobreak), enzymatischer

(Maischefermentierung) oder mittels unkonventioneller Verfahren (Ultraschall,

Elektroplasmolyse) erfolgen. Für Kernobst werden hauptsächlich Rätzmühlen

eingesetzt, bei denen das Mahlgut durch einen mehrflügeligen Rotor gegen die Wand

eines Zylinders geschleudert wird [SCHOBINGER, 2001]. Durch die mechanische

Zerstörung des Zellgewebes laufen Oxidationsvorgänge, Pektinabbau und trubbildende

Reaktionen sofort ab, da fruchteigene Enzyme mit Zuckern und Säuren der

Vakuolenflüssigkeit reagieren [BIRUS, 2001]. Beim Thermobreak erfolgt bei einer

Erhitzung der Früchte auf ca. 80˚C eine Denaturierung der Protoplasmahäute, wodurch

die Permeabilität des Gewebes erhöht wird, und somit der Saftaustritt erleichtert wird

[VOGL, 2005].

2.3.3 Enzymatische Maischebehandlung

Um eine höhere Saftausbeute sowie eine Reduktion der Viskosität zu erreichen,

erfolgt vor dem Pressen meist ein enzymatischer Pektinabbau der Maische. Mittels

Wärmeaustauschern erfolgt dieser Schritt bei erhöhten Temperaturen, um Zeit

7

einzusparen. Üblicherweise wird die Maische auf 45 bis 50˚C erhitzt. Nach der Zugabe

des Enzympräparates folgt eine ein- bis zweistündige Reaktionszeit. Mittlerweile sind

verschiedenste hochwirksame Enzympräparate erhältlich, die sich anhand ihres

Angriffpunktes am Pektinmolekül unterscheiden lassen (Abb. 3).

Abb. 3: Schematischer Aufbau von Pektin mit Angriffspunkten der Enzyme

Die in der Fruchtsaftindustrie verwendeten Enzympräparate sind mikrobiellen

Ursprungs. Sie sind in flüssiger oder fester Form im Handel erhältlich. Aufgrund der

stark ausgeprägten Substrat- und Wirkungsspezifität der Enzyme hat auch jedes

Handelsenzympräparat abhängig von jenen Enzymen, die die Hauptaktivität liefern,

einen spezifischen optimalen Wirkungsbereich [SCHOBINGER, 2001]. Tab. 1

verdeutlicht die Vielfalt technischer Enzyme [VOGL, 2005].

A = Arabinose AE = Acetylester GA = Galactose GLS = Galacturonsäure M = Methylester RHA = Rhamnose X = Xylose n = unbestimmte Anzahl

8

Tab. 1: Technische Enzympräparate

Allgemeine Bezeichnung Einzelaktivität Substrat WirkungPolygalacturonasen

Pektin-EsterasePektin-LyaseArabanase

ArabinfuranosidaseRhamnogalacturonaseArabinogalactanase

AcetylgalaturonesteraseGalactomannanase

Hemicellulose ß-GlucanaseCellobiohydrolasen

Endoglucanasenß-Glucosidase

CellubiaseGlucoamylase

Pilz-alpha-AmylaseProtease Saure Pilzprotease Eiweiß Stabilität-Ultrafiltration

Stabilität

Maceration Pektinabbau Viscosität

Filtration Stabilität

Zellwandabbau

Cellodextrine Cellobiose

Maceration Verzuckerung

Ausbeute

Pektinase

Cellolase

Amylase

"Smooth Region" Pektin

"Hairy Region" Pektin

Stärke

Die Maische wird anschließend mittels Exzenterschneckenpumpen, rotierender

Kolbenpumpen oder Scheibenkolbenpumpen weitertransportiert.

2.3.4 Entsaftung

Die Schlüsselposition in einem Obst verarbeitenden Betrieb nimmt das

Entsaftungssystem ein. Man unterscheidet zwischen folgenden Entsaftungsverfahren:

• Auspressen: Zellwände und Membrane werden über Druck mechanisch

aufgebrochen. Dazu verwendet man heutzutage hauptsächlich Bandpressen,

Horizontalkorbpressen oder Dekanter.

• Extrahieren: Es kommt zur Aufhebung der Semipermeabilität und thermischer

Denaturierung durch Diffusion innerhalb der Phasen. Weiters entwickelt sich

ein Stoffübergang an den Phasengrenzflächen sowie Flüssigkeitsaustausch

durch quasi-Osmose und hydrostatischen Druck.

• Verflüssigung: Hier erfolgt ein enzymatischer Abbau der Zellwände und

Membranen. Im Extremfall kann die Maische mittels entsprechender

Enzympräparate weitgehend abgebaut werden, was man als Totalverflüssigung

bezeichnet. Es erfolgt ein Abbau aller Strukturstoffe, wie Pektin,

Hemicellulosen und zellulosehaltiges Material der Zellwand. Die Saftausbeute

wird auf bis zu 95 % erhöht. Dieser Verfahrensschritt ist rechtlich in der EU

und in der Schweiz (noch) nicht erlaubt [VOGL, 2005]. Verwendet werden

9

dafür Enzymsysteme, welche bis zu 120 verschiedene Enzymkomponenten

enthalten [BARRET, 2005].

2.3.5 Saftbehandlung

Ziel der nach der Pressung anschließenden Saftbehandlung ist die Herstellung

stabiler Produkte ohne die ernährungsphysiologischen und sensorischen Eigenschaften

zu sehr zu verändern [VOGL, 2005]. Als Haupttrübungsursachen im Saft gelten

Proteine, Gerbstoffe, Stärke und Pektin [BIRUS, 2001]. Die Entfernung dieser nicht

erwünschten Trubstoffe erfolgt durch Einsatz von Enzympräparaten, Schönungsmitteln,

wie z.B. Gelatine, Bentonit und Adsorptionsmitteln, sowie durch mechanische Klärung

mittels Filtration, Sedimentation oder Flotation [SCHOBINGER, 2001].

Bei der Saftenzymierung unterscheidet man zwischen enzymatischen Pektin-,

Stärke- und Arabanabbau. Beim Einsatz pektolytischer Enzyme ist die richtige Balance

zwischen Pektinmethylesterase (PME; EC 3.1.1.11) und Polygalacturonase (PG; EC

3.2.1.15) entscheidend. PME demethoxyliert Pektin, resultierend in freien

Galacturonsäuregruppen, welche mit Kationen (z.B. Calcium) Komplexe, bilden die

wiederum abgeschieden werden. PG spaltet die langen Pektinketten, wodurch die

Viskosität sinkt. PME ist für die Aktivität von PG essentiell. Der Einsatz von Amylase

dient zur Hydrolyse von Stärke [ASHRUST, 1995]. Dadurch verhindert man eine

Trübung durch verkleisterte Stärke sowie durch Retrogradierung entstehende, körnige

Strukturen im Saft. Zur Eliminierung phenolischer Substanzen werden neben

Ausfällung wie mit Protein-haltigen Schönungsmitteln und Ultrafiltration, zunehmend

Laccase-Diphenoloxidase-Enzympräparate eingesetzt. Ihr Einsatz ist jedoch in der EU-

Fruchtsaftverordnung [Fruchtsaftverordnung, BGBl II 83/2004] nicht gestattet.

Bei der Schönung kommt es zum chemischen Ausflocken von Substanzen, die

Trübungen verursachen könnten. Es erfolgt eine Vorklärung zur Erleichterung der

Trubseparation sowie eine Verbesserung sensorischer Eigenschaften. Jeder

Schönungsvorgang beeinflusst jedoch auch erwünschte Substanzen, wie z.B.

Aromastoffe [VOGL, 2005]. Das traditionelle Schönungsmittel für Apfelsaft ist

Gelatine. Das Protein wird durch schonende Hydrolyse tierischer kollagenhaltiger

Stoffe gewonnen und trägt beim pH-Wert von Apfelsaft eine positive Ladung. Durch

10

Elektronenpaarbindung werden negativ geladene Trubteilchen fixiert und fallen

gemeinsam aus. Gelatine reduziert vor allem Procyanidine, die als Hauptursache für

eine Trübung im Saft gelten. Letztere besitzen für die Klärung mittels mechanischer

Verfahren eine zu kleine Molekülmasse. Weitere Anwendung findet die Kieselsol-

Gelatine-Schönung, sowie die Schönung mittels Bentonit, Adsorptionsmitteln

(Polyvinylpolypyrrolidon, Aktivkohle) oder Chitosan.

Unter der anschließenden Saftklärung versteht man die physikalische

Abtrennung von Teilchen aus komplexen Lösungen mittels Filtration, Sedimentation

und Flotation [ASHRUST, 1995; SCHOBINGER, 2001].

2.3.6 Haltbarmachung

Letztendlich erfolgt die Haltbarmachung des Saftes. Ziel der Haltbarmachung

ist es, eine mikrobiologische, enzymatische und chemische Stabilität bei einer

wiederum möglichst geringen ernährungsphysiologischen und sensorischen

Beeinflussung zu erlangen. Aufgrund des niedrigen pH-Wertes des Apfelsaftes

kommen als Verderber nur Hefen, Milchsäurebakterien und Schimmelpilze in Frage.

Das klassische Haltbarmachungsverfahren von Apfelsaft ist die Pasteurisation

(<100˚C). Sie besteht in der Abtötung der für den Verderb verantwortlichen,

vegetativen Mikroorgamismen sowie der Inaktivierung von Enzymen, vor allem des

Phenolasekomplexes. Der Wärmebehandlung sind jedoch enge Grenzen gesetzt, weil

bei Temperaturen über 90˚C vermehrt unerwünschte chemische Reaktionen ablaufen.

Die in der Literatur angegebenen Werte über erforderliche Pasteurisationszeiten und

– temperaturen weichen sehr stark voneinander ab.

Als Kenngröße des Pasteurisationserfolges dient die Pasteurisationseinheit (PE).

Darunter versteht man jene Wirkung, die durch eine Hitzebehandlung bei 80˚C und

eine Behandlungszeit von einer Minute erzielt wird. Sie entspricht dabei einer

Pasteurisation von einer Minute bei 80˚C [BIRUS, 2001; SCHOBINGER, 2001].

11

2.4 Trüber Apfelsaft

Klarer und trüber Apfelsaft unterscheiden sich durch unterschiedliche

Herstellungstechnologien. Folgende Erwartungen stellt der Konsument an einen

naturtrüben Saft:

• eine helle, weißlich gelbe Farbe;

• deutlich wahrnehmbare Trübung, die Fruchtfleischteilchen sollen gleichmäßig

im Saft verteilt und nicht sedimentiert sein;

• einen fruchtigen, säurebetonten, nicht bitter oder adstringierenden Geschmack;

• einen frischen, fruchtigen, arttypischen Geruch;

Bei der Herstellung eines naturtrüben Saftes werden, nachdem die Äpfel

zerkleinert und gepresst wurden, die groben Trubstoffe mittels eines Separators

(Zentrifuge) mechanisch weitgehend abgetrennt.

Besonders wichtig ist es die gewünschte Trubstabilität zu erreichen. Sie ist

abhängig von der Sedimentationsgeschwindigkeit, welche hauptsächlich durch die

Parameter Partikelgröße, Partikeldichte, Wert der Viskosität des Serums, Partikelform

und Partikelladung bestimmt wird. Weiters spielen pH-Wert sowie der Pektin-,

Gerbstoff-, Eiweiß- und Aminosäuregehalt eine wichtige Rolle [SCHOBINGER, 2001].

Der Trub setzt sich zusammen aus 40 % Proteinen, 30 % Lipiden, 5 % Procyanidinen,

5 % neutralen Polysacchariden, 2 % Pektin und 18 % Mineralstoffen sowie aus noch

unbekannten Substanzen [DIETRICH et al, 1996].

Die Trubpartikel enthalten einen aus Proteinen bestehenden, positiv geladenen

Kern, der mit dem negativ geladenen Pektin einen Komplex bildet. Durch die stark

wasserbindenden Eigenschaften der Hydrokolloide entsteht eine Hydrathülle um den

Trubpartikel, wodurch die Dichte des Trubpartikels an die Dichte des Serums

angeglichen wird [PECERONI und GIERSCHNER 1993]. Um die Viskosität

möglichst weitgehend aufrecht zu erhalten, empfiehlt sich eine thermische Behandlung

nach der Grobtrubabtrennung, um fruchteigene pektolytische Enzyme weitgehend zu

inaktivieren. Nach der Abtrennung des Grobtrubes beträgt der Gesamttrubgehalt im

trüben Apfelsaft 0,2 bis 1,0 g/l.

Farbveränderungen entstehen fast ausschließlich durch enzymatische oder

nichtenymatische Bräunungsreaktionen. Für die Farbstabilisierung trubstabiler Säfte ist

12

es wichtig den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre während des gesamten

Produktionsprozesses niedrig zu halten und die safteigenen Phenoloxidasen möglichst

früh zu inaktivieren (96 ˚C, 15-30 sec). Der Zusatz von L-Ascorbinsäure dient als

Langzeitoxidationsschutz [SCHOBINGER, 2001].

2.5 Herstellung von Saftkonzentraten

Fruchtsäfte enthalten einen Wasseranteil von ca. 80-85 %. Trotz optimaler

Lagerung geht das typische Fruchtaroma mehr oder weniger schnell verloren oder wird

durch flüchtige Substanzen, die bei chemischen Reaktionen der Inhaltsstoffe entstehen,

negativ beeinflusst. Durch Konzentrierprozesse wird der Trockensubstanzgehalt der

Säfte auf 60-75 % erhöht, wodurch die Konzentrate chemisch und mikrobiologisch

weitgehend stabilisiert werden. Ein Vorteil der Konzentrierung besteht darin, dass das

Lager- und Transportvolumen um das sechs- bis siebenfache reduziert wird.

Zur Saftkonzentrierung werden überwiegend thermische Verfahren

(Saftkonzentrierung durch Verdampfung, Aromakonzentrierung durch Destillation)

angewendet [SCHOBINGER, 2002; VOGL, 2005]. Bei einer Lagerungstemperatur von

5˚C oder weniger sind die Konzentrate und Aromaauszüge sechs Monate haltbar. Eine

Lagerung bei über 20˚C führt durch die Maillard Reaktion zwischen Zucker und

Aminosäuren meist zur Bräunung des Konzentrates. Weiters kann es zu Verlusten an

Polyphenolen und titrierbarer Säure kommen. Als Qualitätsüberprüfung dient die

Messung von HMF (5-Hydroxymethylfurfural) mittels HPLC (high performance liquid

chromatography). HMF entsteht bei dem Maillard Abbau von Fructose [ASHRUST,

1995]. Laut A.I.J.N darf die Konzentration nicht über 20 mg/l HMF liegen [A.I.J.N.,

1996].

2.6 Zusammensetzung des Apfelsaftes

Die Zusammensetzung des Apfelsaftes reflektiert die Zusammensetzung der

Rohware. Da letztere von Klima, Anbaumethoden sowie der Verarbeitung bestimmt

wird, kommt es zu starken Schwankungen [ASHURST, 1995].

Tab. 2 weist die im Code of Pracitce des A.I.J.N. angegebenen Werte für die

Zusammensetzung des Apfelsaftes auf, die auf der Untersuchung einer meist sehr

13

großen Zahl von authentischen und unkorrigierten Säften aus unterschiedlichen

Anbaugebieten resultieren. Die Werte dienen als generelle Richtwerte [A.I.J.N., 1996].

Tab. 2: Chemische Zusammensetzung (Schwankungsbreiten oder Grenzwerte) von Apfelsaft aus

dem Code of Practice der A.I.J.N. (1996), bezogen auf 1 Liter

Relative Dichte min. 1,04020˚/20˚ = 10,0 Brix

min. 1,045= 11,2 Brix

Glucose g/l 15-35Fructose g/l 45-85

Glucose:Fructose 0,3-0,5Saccharose g/l 5-30

Zuckerfreier Extrakt g/l 18-29Sorbit g/l 2,5-7

Titrierbare Säure pH8,1 g/l 2,2-7,5 Citronensäure mg/l 50-150L-Apfelsäure g/l min. 3Fumarsäure mg/l max.5

Asche g/l 1,9-3,5Natrium mg/l max. 30Kalium mg/l 900-1500

Magnesium mg/l 40-75Calcium mg/l 30-120Phosphor mg/l 40-75

Nitrat mg/l max. 5Sulfat mg/l max. 150

Formolzahl ml 0,1 molNaOH/100ml

Prolin mg/l max.20

3-10

Direktsaft

Saft aus Konzentrat

2.6.1 Kohlenhydrate

2.6.1.1 Einfachzucker

Zucker bilden die Hauptkomponente der löslichen Inhaltsstoffe im Apfelsaft.

Die spezifische Dichte, angegeben in ˚ Brix, steht im engen Zusammenhang mit dem

Zuckergehalt im Apfelsaft, der hauptsächlich aus Fructose, Glucose und Saccharose

besteht [ASHURST, 1995]. Der Fructoseanteil ist etwa zwei- bis dreimal so hoch wie

der von Glucose. Nach dem Pressen wird Saccharose oft zu Glucose und Fructose

(„Inversion“) hydrolyisert [SCHOBINGER, 2001].

14

2.6.1.2 Polysaccharide

Unter den für den Menschen verwertbaren Polysacchariden findet man im Obst

hauptsächlich die Stärke vor. Hierbei handelt es sich um das wichtigste

Reservekohlenhydrat der Pflanze und das bedeutendste Nahrungskohlenhydrat für den

Menschen. Stärke befindet sich in unreifem Obst in größeren Mengen, da sie sich erst

im Laufe des Reifeprozesses in Zucker umwandelt. In vollreifen Früchten ist sie zur

Gänze abgebaut.

Stärke kommt im Apfelsaft vorwiegend in der Form von unlöslichen

Granulaten, die von den Speichervakuolen der Frucht stammen, vor. Aufgrund des

geringen Durchmessers der Granulate von 1-16 µm werden sie oft von

Filtrationsmethoden nicht abgetrennt. Bei einer Erhitzung von über 60˚C verkleistert

die Stärke und verursacht unerwünschte Trübungen im Saft [ASHURST, 1995].

Den Großteil der unlöslichen Fruchtbestandteile bilden Cellulose,

Hemicellulose und Pektinstoffe.

Cellulose besteht aus ß-1,4 glykosidisch verknüpften Glucoseeinheiten und ist

der Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände. Da der Mensch kein Enzym besitzt, das ß-

glykosidische Verbindungen spalten kann, ist Cellulose für den Menschen nicht

verdaulich.

Hemicellulosen sind ebenfalls pflanzliche Zellwandbestandteile im Obst und

bestehen aus verschiedenen Pentosen und Hexosen [ELMADFA und LEITZMANN,

2004].

Pektin wird von der Mittellamelle der Apfelzellwand durch mechanische

Verfahren, wie Zerkleinerung und Pressung, freigesetzt. In der Pflanze dient es als

Kittsubstanz und Auskleidungsmasse der Zellzwischenräume. Säfte von überreifen

Äpfeln enthalten mehr Pektin als Säfte von unreifen [ASHRUST, 1995]. Die

Grundstruktur ist in Abb. 4 ersichtlich.

Abb. 4: Grundstruktur Pektin

15

Pektin ist ein Heteropolysaccharid und zählt zur Gruppe der löslichen

Ballaststoffe. Es besteht aus dem sogenannten glatten Bereich (smooth region), der sich

aus �-1,4-verknüpften, partiell methylierten Galacturonsäureeinheiten zusammensetzt,

sowie einem verzweigten Bereich (hairy region). Letzterer enthält viele Seitenketten

und Neutralzucker, wie z.B. Rhamnose, Galactose, Arabinose. Die

Galacturonsäuremoleküle können in den „hairy regions“ azetyliert sein. Im linearen

Teil sind Rhamnosemoleküle eingebaut, was zu einem Knick im Molekülgerüst führt.

Pektin besteht aus 65 bis 95 % D-Galacturonsäure, 3 bis 8 % Methanol, 0 bis 6 %

Essigsäure sowie 8 bis 10 % Neutralzucker. Der Veresterungsgrad des wasserlöslichen

Pektins beträgt 65 bis 98 % und der Polymerisationsgrad variiert zwischen einigen

Dutzend bis einigen Hundert. Aus technologischer Sicht stellt Pektin als trubbildende

Substanz ein Problem bei der Saftherstellung dar und wird daher durch diverse

Enzymsysteme eliminiert. Auf der anderen Seite ist Pektin wichtig für Textur und

Mundgefühl der Apfelsäfte. In naturtrüben Säften ist die Kombination von Proteinen

mit Pektin und Polyphenolen die Hauptursache für die gewünschte Trübung

[SCHOBINGER, 2001].

2.6.2 Organische Säuren

Die vorherrschende Säure im Apfelsaft ist die L-Äpfelsäure. Abhängig von

Sorte und Saison macht ihr Gehalt etwa 4/5 des Gesamtsäuregehaltes im Apfelsaft aus.

D-Äpfelsäure stammt von zugesetzter DL-Äpfelsäure. Als weitere Säuren werden in

der Literatur noch Citronensäure, Fumarsäure und Shikimisäure genannt [ASHRUST,

1995].

2.6.3 Aminosäuren und Proteine

Generell spielen Proteine im Obst mengenmäßig eine untergeordnete Rolle.

Der lösliche Proteingehalt im Apfelsaft ist sehr gering. Die in Wasser löslichen freien

Aminosäuren machen einen Großteil der stickstoffhaltigen Verbindungen aus. Die

artspezifische Zusammensetzung im Apfelsaft wird durch den überwiegenden Anteil an

Asparagin bestimmt. Bei 80 % der gesamten freien Aminosäuren handelt es sich um

Asparagin und Aspartat [SCHOBINGER, 2001].

16

2.6.4 Vitamine

Obst gilt generell als eine wichtige Quelle für Ascorbinsäure. Letztere übt im

Apfelsaft eine trubstabilisierende Wirkung aus [BIRUS, 2001]. Ascorbinsäure kann

jedoch durch die Oxidation mit Polyphenolen mittels Polyphenoloxidase (PPO; EC

1.14.18.1) vermindert werden [ASHRUST, 1995]. Der Gehalt kann in den einzelnen

Sorten stark schwanken. Die Zugabe von L-Ascorbinsäure bringt nicht nur Vorteile für

die Produktqualität und –stabilität, sondern auch für die antioxidative Kapazität des

Apfelsaftes [RECHNER, 2001].

In geringen Mengen sind im Apfelsaft ebenso B-Vitamine sowie Niacin,

Pantothensäure und Folsäure enthalten [SCHOBINGER, 2001].

2.6.5 Mineralstoffe und Spurenelemente

Hierbei handelt es sich um die unverbrennbaren Bestandteile der Früchte

(Asche). Sie liegen im Apfelsaft als gelöste Ionen vor. Mineralstoffe beeinflussen die

Ladungsverhältnisse im Saft und damit auch das Gelingen der Schönung [BIRUS,

2001]. Im Apfelsaft überwiegt Kalium vor anderen Mineralstoffen wie Calcium und

Magnesium. In geringeren Konzentrationen findet man auch Natrium und Eisen vor

[SCHOBINGER, 2001].

2.7 Der Getränkemarkt - Die Bedeutung von Apfelsaft

2.7.1 Der internationale Fruchtsaftmarkt

Laut dem Verband der deutschen Fruchtsaft-Industrie ist Deutschland mit einem

aktuellen Pro-Kopf-Verbrauch von 40,3 Litern Fruchtsaft und Fruchtnektar, davon

entfallen 12,5 Liter auf Apfelsaft, im Jahr 2005 weltweiter Spitzenreiter im Konsum

von Fruchtsäften und –nektaren. Im Vergleich dazu trinken die US-Amerikaner mit

31,5 Litern und die Italiener mit 14,6 Litern deutlich weniger.

Es liegen Schätzungen vor, dass der weltweite Pro-Kopf-Verbrauch von

Fruchtsäften und -nektaren im Jahre 2008 sechs Litern pro Jahr entsprechen wird, was

einer gesunkenen jährlichen Wachstumsrate von 4,2 % (zwischen 1999 bis 2005) auf

2,8 % entspricht [CANADEAN, 2006].

17

2.7.2 Die weltweite Apfelsaftproduktion

Die geschätzte Apfelsaftproduktion der wichtigsten Apfelsaft herstellenden

Länder sank 2005/06 von 1,4 Mio. Tonnen im Vorjahr auf 1,3 Mio. Tonnen. Dadurch

kommt es zu einer Unterbrechung des steigenden Trends der letzten Jahre. Als

Hauptursache dafür wird die wegen Klimaschäden um 15 % gesunkene Apfel-

Produktion in China, dem führenden Land der Apfelsaftproduktion, angegeben. Auch

die amerikanische Apfelsaftproduktion geht weiterhin leicht zurück. Abb. 5

verdeutlicht den Produktionsumfang der weltweit wichtigsten Apfelsaft herstellenden

Länder [FAS/USDA, 2006].

0

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

Arg

entin

ien

Chi

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Chi

naD

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hlan

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Ung

arn

Italie

nN

euse

elan

d

Pole

nSü

dafr

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Span

ien

USA

met

risc

he T

onn

en

.

Abb. 5: Weltweite Apfelsaftproduzenten 2005/06

2.7.3 Der heimische Getränkemarkt

Abb. 6 zeigt den Getränkekonsum der Österreicher im Jahre 2005. Insgesamt

werden am heimischen Markt pro Kopf 69 Liter Fruchtsäfte, Nektare, stille Getränke

und Fruchtgetränke getrunken.

18

162

109

10074

72

69

6530

Kaffee

Bier

Wasser

Carbonated Soft Drinks

Liquid Dairy Products

Juice Nectar St ill drinks

Tee - heiß

Wein

Abb. 6: Getränkekonsum (pro Kopf in Litern) in Österreich 2005 [Tetra Pack, 2006]

Im Jahre 2005 wurde bei Fruchtsäften, Nektaren, Fruchtsaftgetränken und

gespritzten Fruchtsäften eine Absatzsteigerung von 1,3 % verzeichnet werden. Dabei

konnten Säfte 3,2 % und Fruchtsaftgetränke um 8,1 % zulegen. Rückgänge wurden bei

Nektaren (-3,1 %) und bei gespritzten Säften (-2,3 %) beobachtet [VERBAND DER

GETRÄNKEHERSTELLER ÖSTERREICH, 2006]. Insgesamt wurden 1.289.636 hl

Fruchtsaft konsumiert, wovon 510.817 (=17 %) auf den Apfelsaft entfallen. Dadurch

ergibt sich ein Pro-Kopf-Konsum von 6,4 Litern im Jahr. Der beliebteste Fruchtsaft der

Österreicher bleibt der Orangensaft mit einem Marktanteil von 43 % [TETRA PACK,

KREUTZER FISCHER & PARTNER, 2006].

19

3 Biologischer Landbau

Der Leitgedanke des biologischen Landbaus ist das Wirtschaften im Einklang

mit der Natur. Im Mittelpunkt steht der lebendige, gesunde Boden als Voraussetzung

für gesunde Pflanzen, Tiere und für die daraus hergestellten Lebensmittel [BIO

AUSTRIA, 2006].

Seit dem Jahr 1983 verfügt Österreich über eine staatliche Regelung für den

biologischen Landbau, die im Österreichischen Lebensmittelbuch (Codex Alimentarius

Austriacus) in Kapitel A.8 veröffentlicht ist. Seit dem Beitritt Österreichs zur

Europäischen Union stellt die EU-Verordnung 2092/91 „über den biologischen

Landbau und die entsprechende Kennzeichnung der landwirtschaftlichen Erzeugnisse

und Lebensmittel“ die rechtliche Grundlage sowie die Mindestanforderungen für den

biologischen Landbau dar. Sie regelt die Herstellung, die Aufbereitung, den Import und

die Kontrolle biologisch erzeugter Lebensmittel [VOGL et al., 2003].

Zu den Grundprinzipien des biologischen Landbaues zählt zuerst die Erhaltung

der Bodenfruchtbarkeit ohne chemisch-synthetische Düngemittel. Die

Bodenfruchtbarkeit wird weiters durch eine vielseitige und ausgewogene Fruchtfolge

unterstützt.

Für den Anbau müssen Arten und Sorten verwendet werden, die dem Standort

angepasst und möglichst widerstandsfähig sind. Es darf nur Saatgut verwendet werden,

das gemäß den Richtlinien der biologischen Landwirtschaft erzeugt wurde.

Um den Gesundheitsschutz der Pflanzen sicherzustellen, sind keine

naturfremden, chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmittel erlaubt. Sollte es zu großen

Schäden durch Krankheit und Schädlingsbefall kommen, werden natürliche

Pflanzenschutzmittel, wie z.B. Gesteinsmehle, Nützlinge oder Jauche eingesetzt.

Weiters wurde ein Verbot der Verwendung von gentechnisch veränderten

Organismen in der Biolandwirtschaft ausgesprochen.

Ein strenges Kontrollsystem überwacht den Warenfluss von der bäuerlichen

Urproduktion über die gewerbliche Verarbeitung bis hin zum Handel. Unabhängige,

staatlich autorisierte und akkreditierte Kontrollstellen überprüfen die einzelnen Betriebe

mindestens einmal im Jahr.

20

Erkennbar sind Bioprodukte für den Konsumenten durch die Kennzeichnung

mit den Worten „aus (kontrollierter) biologischer/ökologischer Landwirtschaft“ oder

„aus (kontrolliertem) biologischem/ökologischem Anbau/Landbau“ [BIO AUSTRIA,

2006].

Obwohl in der Europäischen Union nur etwa 4 % der gesamten

landwirtschaftlich genutzten Fläche ökologisch bewirtschaftet werden, gewinnt der

biologische Landbau zunehmend an Bedeutung [ROHNER-THIELEN, 2005]. Laut

österreichischem Ernährungsbericht 2003 steigt die Nachfrage nach biologisch

hergestellten Produkten stark an. Wichtige Motive dafür sind laut Konsument

Geschmack, Umweltschutz und gesundheitsbewusste Ernährung. Biologische

Pflanzenprodukte beinhalten üblicherweise weniger Pflanzenschutzmittel, jedoch kann

bezogen auf den Nährstoffinhalt noch nicht behauptet werden, dass Bioprodukte

gesünder sind als konventionell hergestellte Produkte [ELMADFA et al. 2003]. Der

geschätzte Marktanteil für biologisch erzeugte Produkte für das Jahr 2025 liegt laut

österreichischem Lebensministerium bei 5-10 % [LEBENSMINISTERIUM, 2005].

21

4 Phenole

4.1 Allgemeines

Polyphenole stellen die größte Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe (SPS)

bzw. Phytochemicals, dar, die anstatt der Primärprodukte Kohlenhydrate, Ballaststoffe,

Fette und Proteine ausschließlich im Sekundärstoffwechsel der Pflanzen gebildet

werden. Von den in der Natur vorkommenden 30.000 bekannten sekundären

Pflanzenstoffen sind ungefähr 5.000-10.000 in der menschlichen Ernährung enthalten.

Mit einer gemischten Kost werden täglich rund 1,5 g SPS aufgenommen [HAHN et al,

2005].

4.2 Klassifizierung der Phenole

In der Natur kommen mindestens 8000 unterschiedliche phenolische Vertreter

(ca. 3000 Flavonoide und ca. 5000 Nicht-Flavonoide) vor. Phenole bestehen aus einem

aromatischen Ringsystem, an das direkt zumindest eine Hydroxy-Verbindung gebunden

ist [EDER und WENDELIN, 2002]. Die einzelnen Substanzklassen unterscheiden sich

durch die Zahl und Verteilung der Hydroxygruppen, die sowohl methyliert als auch

glykosyliert vorliegen können. Weiters unterscheidet man zwischen monomeren

Phenolen und polymeren Phenolen [HERMANN 1992; EDER, 1998]. Unter dem

Begriff Polyphenole werden Verbindungen mit mindestens zwei phenolischen

Hydroxygruppen im Mol zusammengefasst [EDER, 2006].

Unter Berücksichtigung ihrer chemischen Struktur lassen sich Phenole grob in

folgende Gruppen einteilen:

• Flavonoide

• Phenolcarbonsäuren (Nichtflavonoide)

• Stilbene

[NIKFARDJAM, 2002]

22

4.2.1 Flavonoide

Mit mehr als 4000 Vertretern haben

Flavonoide unter den Phenolen die größte

Bedeutung in Pflanzen. Sie kommen

hauptsächlich in den festen Bestandteilen der

Früchte und weniger in Saft, Fruchtfleisch und

Pulpe vor. Strukturell leiten sie sich vom

Flavan (2-Phenyl-benzo-dihydropyran) ab, dessen 15 C-Atome in der

charakteristischen C6-C3-C6-Konfiguration angeordnet sind (Abb. 7). Es handelt sich

um sehr oxidationsanfällige Verbindungen mit herb-bitterem Geschmack.

Aufgrund der vielfältigen Grundstrukturen ist eine weitere Unterteilung dieser

Gruppe notwendig [EDER 2002; BELITZ und GROSCH, 1992].

Auf die in Zitrusfrüchten enthaltenen Flavone und Flavanone wird in dieser

Arbeit nicht näher eingegangen [ØYVIND, 2006].

4.2.1.1 Flavan-3-ole

Hierbei handelt es sich um farblose

Verbindungen mit einer gesättigten Bindung

zwischen dem C2 und C3 Atom (Abb. 8). Sie

haben zwei asymmetrische Kohlenstoffatome,

woraus sich vier mögliche Isomere ergeben. In

der Natur kommen sie meistens frei, d.h. nicht

glykosyliert bzw. verestert, vor. Man findet sie

z.B. in Trauben (20-100 mg/kg), Äpfeln (10-20

mg/kg) und Erdbeeren (2-5 mg/kg). Ihr

adstringierender und bitterer Geschmack ist charakteristisch. Zu den wichtigsten

Vertretern im Obst zählen vor allem (+)-Catechin, (-)-Epicatechin, (+)-Gallocatechin

und (-)-Epigallocatechin. Flavan-3-ole bilden den Grundkörper der Proanthocyanidine

[SPANOS und WROLSTAD, 1992; EDER, 1998].

Abb. 7: Struktur Flavan

Abb. 8: Struktur Flavan-3-ole

OHO

OH

OH

OH

OH

R

23

4.2.1.2 Flavan-3,4-diole

Die auch als Leuko-

anthocyanidine bekannten Flavan-3,4-

diole sind farblose Substanzen, die beim

Erhitzen im sauren Milieu rote

Farbstoffe, die Anthocyanidine, bilden.

Ihre Struktur ist in Abb. 9 abgebildet.

Besondere Bedeutung wird ihnen als

Vorstufen gewisser Proanthocyanidine

zugeschrieben [EDER, 1998].

4.2.1.3 Flavonole

Flavonole kommen in der Pflanze

hauptsächlich als Glykoside vor und sind

farblose bzw. gelbe Verbindungen [VAN

DER SLUIS, 2002]. Charakteristisch ist

das Vorkommen einer ungesättigten

Bindung zwischen dem C2 und C3 Atom

(Abb. 10). Die Hauptvertreter in

Früchten sind vor allem die Glykoside

Kämpferol, Quercetin, Myricetin und

Isorhamnetin [EDER und WENDELIN, 2002].

OHO

OH OH

OH

OH

OH

R

Abb. 9: Struktur Flavan-3,4-diole

OHO

OH O

R1

OH

OH

R2

Abb. 10: Struktur Flavonole

24

4.2.1.4 Anthocyane

Die Stoffgruppe der Anthocyane

lässt sich in die Anthocyanidine

(Aglykone) und die Anthocyanine

(Glykoside) unterteilen. Es handelt sich

um rot bis blau gefärbte Farbstoffe mit

einem C6-C3-C6-Ringsystem. Die

Farbausprägung ist pH-Wert abhängig.

In der Natur kommen vorwiegend

Glykoside der Anthocyanidine (Abb.

11), wie Pelargonidin, Cyanidin, Delphinidin und Malvidin, vor [WATZL, et al., 2002].

Im Apfel findet man sie nur in der roten Schale [HERRMANN, 1992].

4.2.1.5 Chalcone und Dihydrochalcone

Hierbei handelt es sich um

Phenole mit einem offenen Ringsystem.

Strukturell zählen Chalcone und

Dihydrochalcone (Abb. 12) zu den

Flavonoiden [ØYVIND, 2006]. Die

schwach gelb gefärbten Dihydrochalcone

kommen nur selten in Früchten vor. Der Apfel bildet mit den Phloretinglukosiden

Phloretin-2’-xyloglucosid und Phloridzin (Phloretin-2’-ß-glucosid) eine Ausnahme

[WALD und GALENSA, 1989].

4.2.2 Phenolcarbonsäuren (Nichtflavonoide)

Bei den Phenolcarbonsäuren unterscheidet man zwischen Hydroxyzimtsäuren

(HCA) und Hydroxybenzoesäuren (HBA) [WATZL und RECHKEMMER, 2001]. Es

handelt sich um gut wasserlösliche Verbindungen, die vermehrt im Fruchtsaft auftreten.

Aufgrund ihrer starken Oxidationsanfälligkeit zählen sie zu effizienten Antioxidantien

[EDER und WENDELIN, 2002]. Abb. 13 führt die in Lebensmitteln am häufigsten

vorkommenden Vertreter an.

OHO

OH

R1

OH

OH

R2

+

Abb. 11: Struktur Anthocyanidine

Abb. 12: Struktur Dihydrochalcone

25

Hydroxyzimtsäuren Hydroxybenzoesäuren

p-Cumarsäure R1 = H, R2 = H Gallussäure R1 = OH, R2 = OH

Ferulasäure R1 = H, R2 = O CH3 Protocatechusäure R1 = OH, R2 = H

Siapinsäure R1 = OCH3, R2 = O CH3 Syringasäure R1 = OCH3, R2 = OCH3

Kaffeesäure R1 = H, R2 = OH Vanillinsäure R1 = OCH3, R2 = H

Abb. 13: Die häufigsten in Lebensmitteln vorkommenden Hydroxyzimtsäuren und

Hydroxybenzoesäuren

Phenolcarbonsäuren liegen meistens verestert mit organischen Säuren oder

Zuckern vor. Die veresterten Verbindungen haben veränderte chemische, physikalische

und physiologische Eigenschaften, was sich letztendlich auch auf ihre Bioverfügbarkeit

im menschlichen Organismus auswirkt. Da der Mensch keine Esterasen besitzt, können

veresterte Hydroxyzimtsäuren im Dünndarm nicht absorbiert werden, weshalb eine

Metabolisierung von Phenolcarbonsäureestern nur nach Hydrolyse durch Enzyme der

Mikroflora im Dickdarm möglich ist [WATZL und RECHKEMMER, 2001].

4.2.2.1 Hydroxyzimtsäure

Als Grundkörper der Hydroxyzimtsäure-Verbindungen (C6-C3) findet man in

Früchten großteils Kaffeesäure, p-Cumarsäure und weniger Ferulasäure vor. In der

Pflanze liegen sie nicht in freier Form vor, sondern entstehen erst bei mechanischen

Beanspruchungen durch Hydrolyse. In Früchten sind sie meistens mit D-Chinasäure,

deren vier OH-Gruppen gute Verknüpfungsmöglichkeiten darstellen, oder Glucose

verbunden [HERMANN, 1992]. Weiters unterscheidet man aufgrund der

Doppelbindung zwischen zwei optisch aktiven Formen, der trans- und cis-HCA. Die

Umwandlung erfolgt sehr leicht z.B. durch Licht, jedoch überwiegt die trans-Form.

[EDER und WENDELIN, 2002]. Der bedeutendste Vertreter der Hydroxyzimtsäuren in

Früchten ist die Chlorogensäure, die sich aus Kaffeesäure und Chinasäure

zusammensetzt [WATZL und RECHKEMMER, 2001].

26

4.2.2.2 Hydroxybenzoesäure

HBA-Verbindungen (C6-C1) kommen meistens als freie Säuren und im

Vergleich zu HCA’s in viel geringeren Konzentrationen (<1mg/kg) vor [RITTER,

1994]. Es handelt sich um sehr oxidationsanfällige Verbindungen mit einem oft herb-

säuerlichen Geschmack. In Früchten kommen vor allem die Vertreter Gallussäure,

Vanillinsäure, Salicylsäure, p-Hydroxybenzoesäure und Protocatechussäure vor.

4.2.3 Stilbene

Stilbene besitzen einen C6-C2-C6 Grundkörper und sind Phytoalexine mit

fungistatischer bzw. fungizider Wirkung. Sie weisen eine hohe antioxidative Kapazität

auf. Einer der bekanntesten Vertreter ist Resveratrol, auf das u.a. die positive

gesundheitliche Wirkung von Rotwein zurückzuführen ist [EDER und WENDELIN,

2002].

4.2.4 Polymere Phenole

Polymere Phenole entstehen durch Kondensation mehrerer kleinerer Phenole.

Sie zählen zur Gruppe der Gerbstoffe, d.h. sie sind fähig Eiweiß zu denaturieren.

Aufgrund ihrer adstringierenden Eigenschaften wirken sie zusammenziehend auf

Schleimhäute und Wunden. Als Nachteile werden ihr bitterer Geschmack sowie ihre

antinutritive Wirkung postuliert [HERMANN, 1992].

4.2.4.1 Kondensierte Tannine (Proanthocyanidine)

Diese nichthydrolysierbaren Tannine setzen

sich aus unterschiedlich polymerisierten Flavan-3-

ole bzw. Flavan-3,4-diole zusammen (Abb. 14). Zu

den bedeutendsten Grundbausteinen zählen

(+)-Catechin und (-)-Epicatechin [EDER und

WENDELIN, 2002]. Reine Catechin-/Epicatechin-

Kondensate werden als Procyanidine bezeichnet. In

Früchten kommen vor allem die Dimere

Procyanidine B1, B2, B3 und B4 vor, die sich aus zwei Catechin-Grundeinheiten

Abb. 14: Struktur Proanthocyanidine

OHO

OH

OH

OH

OH

OHO

OH

OH

OH

OH

27

zusammensetzen. Ebenso findet man das trimere Procyanidin C1. Bei geringem

Polymerisationsgrad sind sie farblos und haben einen bitteren Geschmack. Erst höher

polymerisierte Verbindungen besitzen eine gelblich bis braune Farbe und einen

charakteristisch adstringierenden Geschmack [HERRMANN, 1992]. Nicht oxidierte

Procyanidine bilden Wasserstoffbindungen mit Proteinen, wodurch unlösliche

Komplexe im Fruchtsaft entstehen [SPANOS et al, 1992].

4.2.4.2 Hydrolysierbare Tannine

Hydrolysierbare Tannine entstehen durch die Veresterung von Gallussäure

und/oder Hexahydroxydiphensäure, der Vorstufe der Ellagsäure, mit Glucose. Sie

können unter hydrolytischen Bedingungen abgebaut werden, wobei, wenn Gallussäure

freigesetzt wird, Gallotannin entsteht. Wird Ellagsäure freigesetzt, entsteht Ellagtannin.

Diese komplexen Polyphenole fehlen im Apfel, kommen jedoch im Baumgewebe und

in einigen Früchten, wie z.B. Himbeeren und Brombeeren, vor [EDER und

WENDELIN, 2002].

4.3 Biosynthese von Polyphenolen

Alle Precursoren der Polyphenole stammen aus dem Kohlenhydratstoffwechsel.

Prinzipiell wird die Biosynthese aromatischer Verbindungen in der Pflanze in folgende

drei Segmente aufgeteilt:

• Shikimisäure-Segment: Produktion der Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und

Tryptophan

• Phenylpropanoid-Segment: Synthese von Hydroxyzimtsäure-Derivaten sowie

Vorstufen der Flavonoide und des Lignins

• Flavonoid-Segment: Herstellung diverser Flavonoide

Der Ablauf der Biosynthese von Polyphenolen ist in Abb. 15 schematisch

dargestellt.

Die Shikimisäure entsteht enzymatisch aus dem den Kohlenhydrat-Stoffwechsel

stammenden Vorstufen Phosphoenolpyruvat und Erythrose-4-Phosphat. Über weitere

Zwischenstufen entstehen Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan. Ausgehend von L-

Phenylalanin entsteht durch das Schlüsselenzym Phenylalanin-Ammonium-Lyase

(PAL; EC 4.3.1.5) Zimtsäure. Durch enzymatische Hydroxylierung bildet sich

28

anschließend p-Cumarsäure. Letztere kann durch fortschreitende Hydroxylierung und

Methylierung in Kaffeesäure und Ferulasäure umgewandelt werden. PAL wird durch

verschiedene Faktoren, meist Stressfaktoren, induziert. So wird das Enzym durch

Phenylalanin, Ethylen, Hormone, Wundreiz und Licht aktiviert und durch phenolische

Substrate gehemmt [PATZWAHL, 2002].

Die an Coenzym A gebundene p-Cumarsäure (p-Cumarsäure-CoA) kann über eine

durch die Chalcon-Synthase (EC 2.3.1.74) katalysierte Reaktion mit Malonyl-CoA zum

Naringeninchalcon weiter reagieren. Dies stellt das C6-C3-C6 Grundgerüst aller

Flavonoide dar. Nach Ringschluss durch die Chalcon-Isomerase (EC 5.5.1.6) ergibt

sich das Naringenin, von dem sich die Flavone, Isoflavone und das Dihydrokämpferol

ableiten. Durch Katalyse der Flavonol-Synthase (EC 1.14.11.23) kommt es zur

Ausbildung der Doppelbildung zwischen C2-Atom und C3-Atom und somit zum

Flavonol Kämpferol. Leucoanthocyanidine stammen aus der Reduktion der Ketogruppe

durch die Dihydroflavonol-Reduktase (EC 1.1.1.219). Sie bilden die kurzlebigen

Vorstufen der Anthocyanidinen und Flavan-3-ole. Wie die Synthese der Anthocyane,

Flavan-3-olen und Proanthocyanidinen abläuft, ist noch nicht bis ins Detail geklärt. Es

wird ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Enzyme vermutet [FORKMANN,

1993]. Durch die Entfernung eines Acetatrests nach Oxidation der Seitenkette der

Hydroxyzimtsäuren werden in den Pflanzen aus Hydroxyzimtsäuren die

entsprechenden Hydroxybenzeosäuren gebildet [RITTER, 1994].

29

Abb. 15: Biosyntheseweg der Pflanzenphenole [FORKMANN, 1993]

30

4.4 Funktion von Phenolen in der Pflanze

Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe erfüllen vielfältige Funktionen in der Pflanze.

Da ihre Entstehung lichtabhängig ist, kommen sie vermehrt in den äußeren Geweben

der Pflanzen vor.

Gerbstoffe (Catechine, Tannine) haben vor allem Abwehrfunktion gegen

Mikroorganismen, während Bitterstoffe die Pflanzen gegen Tierfraß schützen. Viele

dieser Abwehrstoffe sind selbst für die Pflanze toxisch und werden daher in besonderen

Kompartimenten isoliert. Es ist aber auch möglich, dass zuerst nur die weniger oder

nicht toxischen Vorstufen gebildet werden, die bei Verletzung der Gewebe nach

Kontakt mit den entsprechenden Enzymen in die toxische Form übergeführt werden.

Weitere phenolische Verbindungen funktionieren als Duftstoffe und sind bedeutend für

die Anlockung von Insekten zur Blütenbestäubung auf chemischem Weg. Viele

beeinflussen auch den Geschmack und die Stabilität der Pflanze. Die Färbung der

Blütenblätter durch Anthocyane und Flavone dient der optischen Anlockung.

Schließlich gelten einige Phenole, Glykoside und Alkaloide als sogenannte

allelopathische Verbindungen, die von den Pflanzen zur Unterdrückung anderer,

artfremder Pflanzen in der näheren Umgebung ausgeschieden werden [HÄKKINNEN,

2000; NULTSCH 2001].

4.5 Gesundheitliche Bedeutung von Phenolen

Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe (SPS) zählen zu den sogenannten bioaktiven

Substanzen, denen eine wichtige Rolle als gesundheitsfördernde Wirkstoffe

zugeschrieben werden [ELMADFA und LEITZMANN, 2004].

Im menschlichen Organismus können SPS sowohl gesundheitsfördernde als

auch gesundheitsschädliche Auswirkungen haben. Noch vor einigen Jahren wurden

SPS hauptsächlich als antinutritive Pflanzenstoffe bezeichnet, da einige Verbindungen

die maximale Verwertung der Nährstoffe einschränken [HAHN et al., 2005].

Heutzutage stehen die gesundheitlichen Vorteile im Mittelpunkt aller Forschungen.

In Tab. 3 sind die vielfältigen Wirkungen der SPS angegeben.

31

Tab. 3: Wirkungen sekundärer Pflanzenstoffe [ELMADFA und LEITZMANN, 2004]

• antioxidativ (hemmen Bildung freier Radikale)

• antikanzerogen (senken Krebsrisiko)

• immunmodulatorisch (stärken das Immunsystem)

• antimikrobiell (schützen vor Infektionen)

• antithrombotisch

• entzündungshemmend

• blutdurckregulierend

• cholesterinspiegelsenkend

• blutglucoseregulierend

• verdauungsfördernd

Die Gruppe der Polyphenole spielen eine wichtige Rolle beim Schutz des

Organismus gegen Schädigungen durch freie Radikale, welche zur Entwicklung

degenerativer und nicht-degenerativer Erkrankungen, wie Atherosclerose, Krebs,

verfrühtes Altern, führen können [STRATIL et al., 2006].

Flavonoide stellen die antioxidativ wirksamsten Verbindungen innerhalb des

Pflanzenreichs dar. Sie können neben antimikrobiellen und antiphlogistischen Effekten

in die Kanzerogenese eingreifen. Quercetin, Myricetin und Rutin weisen die höchste

antioxidative Wirkung auf. Die antioxidative Wirkung der Flavonoide beruht u.a. auf

folgenden Mechanismen:

• Chelatbildung mit Übergangsmetallen

• Abgabe von Elektronen aus der phenolischen Hydroxylgruppe

• Hemmung von prooxidativ wirksamen Enzymen, z.B. Xanthindehydrogenase

Ebenso wurde der Wirkmechanismus der Phenolsäuren genau erforscht. Durch

Hemmung von Phase-I-Enzymen und Induktion von Phase-II-Enzymen bei der

Kanzerogenese können sie diese hemmen. Dabei erwies sich die Ellagsäure um 80 bis

300 Mal stärker antikanzerogen als andere Phenolsäuren [WATZL und

RECHKEMMER, 2001]. Schon länger ist bekannt, dass Chlorogensäure, Kaffeesäure

und Ferulasäure die Bildung stark krebserregender Nitrosamine und Nitrosamide bei

Ratten verhindern und den Auslösungsprozess der Krebsbildung in vitro blockieren

[HERMANN, 1999].

32

Mehrere Untersuchungen führten zu der Einsicht, dass phenolische

Verbindungen die low density lipoprotein (LDL)-Oxidation in vitro hemmen. Die

oxidative Modifikation von LDL führt über die Bildung von atherosklerotischen

Plaques zur Entwicklung koronarer Herzerkrankungen. Die Hemmung der LDL-

Oxidation in vitro nimmt in der Reihenfolge Catechin > Cyanidin > Kaffeesäure >

Quercetin > Ellagsäure ab [HERMANN, 1999]. Polyphenole können Lipoxygenasen

durch direkte Wechselwirkung hemmen [SADIK, 2005].

Das im Apfel vermehrt vorkommende Phloridzin bringt Vorteile für Diabetes II-

Patienten. Indem es die intestinale Glucoseaufnahme über den Natrium-D-Glucose

Cotransporter sowie die renale Glucosereabsorption inhibiert, normalisiert es die

Auswirkung von Insulin auf den Glucosemetabolismus in der Leber [ZHAO, 2004].

Generell gilt eine vermehrte Aufnahme an SPS als wünschenswert, obwohl der

bisherige Kenntnisstand noch nicht ausreicht, um konkrete Zufuhrempfehlungen

auszusprechen [HAHN, 2006].

4.6 Polyphenole im Apfel und Apfelsaft

Im frischen Apfel machen die polyphenolischen Inhaltsstoffe ca. 0,01 - 1,0 %

des Frischgewichtes aus. Polyphenole im Apfel können in folgende sechs Gruppen

unterteilt werden:

• Phenolsäuren: Chlorogensäure

• Dihydrochalcone: Phloridzin

• Catechine: (-)-Epicatechin, (+)-Catechin

• Procyanidine: Procyanidin Dimer B2

• Anthocyanidine: Cyanidin 3-galactosid

• Flavonolglykoside: Quercetin-3-glucosid (Isoquercitin), Quercetin-3-galactosid

(Hyperosid), Quercitin-3-arabinosid (Avicularin)

Das Polyphenolmuster von Äpfeln (Abb. 16) ist genetisch kontrolliert. Bei

früheren Untersuchungen ist das typische Muster der Phenolcarbonsäuren und

Flavonoide mittels HPLC-Methode erkennbar [RECHNER et al., 1999].

33

Abb. 16: Chromatogramm Bohnapfel [RECHNER et al, 1999]

Der Gesamtphenolgehalt ist abhängig von der Apfelsorte und variiert zum Teil

um Größenordnungen. Mostäpfel haben einen bis zu zehnmal höheren

Polyphenolgehalt als Tafeläpfel. Aus geschmacklichen Gründen werden zur

Saftverarbeitung jedoch Tafeläpfel bevorzugt [LEA, 1984; HERMANN, 1973]. Laut

vorhergehenden Untersuchungen enthält Apfelsaft der Sorte Jonagold durchschnittlich

312 mg/l Gesamtphenole, während der Saft der Sorte Topas 901 mg/l aufweist.

Spitzenreiter ist der zu den Mostäpfeln zählende Bohnapfel mit einem

Polyphenolgehalt von 1623 mg/l [RECHNER, 2001].

Weiters variiert der Gehalt einzelner Polyphenole innerhalb der Kompartimente

des Apfels (Schale, Fruchtfleisch, Kerngehäuse). Hydroxyzimtsäurederivate befinden

sich vor allem in Kerngehäuse und Fruchtfleisch, Flavonole und Anthocyane in der

Schale und Chalkone hauptsächlich im Kerngehäuse [RENNER, 2002]. Da

Anthocyanidine und Flavonolglykoside nur in der Schale der Äpfel vorkommen,

werden sie gewöhnlich nicht in den Saft extrahiert und verbleiben im Trester

[ASHURST, 1995]. Die Chlorogensäure dahingegen kommt sowohl im Trester, als

auch im fertigen Saft vor [VAN DER SLUIS et al., 2002].

Procyanidine spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Trub im Saft.

So können unoxidierte Procyanidine mit Proteinen unlösliche Komplexe bilden. Um

diesen Effekt zu vermeiden, wird eine frühe Oxidation der Maische empfohlen

[SPANOS et al, 1992].

34

4.6.1 Einfluss der Safttechnologien auf den Polyphenolgehalt:

Das Polyphenolmuster und der Polyphenolgehalt vom Apfel verändern sich bei

der Verarbeitung zu Apfelsaft. Einige Studien haben in den letzten Jahren einen engen

Zusammenhang zwischen Kultivierungsmethoden, Qualität der Rohware, industrieller

Verarbeitung, Lagerung und dem Polyphenolgehalt im Apfelsaft festgestellt. Tab. 4

verdeutlicht die Veränderung der Pflanzenphenolgehalte durch unterschiedliche

Herstellungsverfahren und Schönungsmethoden [SCHOBINGER, 2001].

Tab. 4: Veränderung der Pflanzenphenolgehalte in mg/l durch unterschiedliche

Herstellungverfahren und Schönungsmethoden

35 deutsche Apfelsäfte der Einfluss des Herstellungsverfahrens

verschiedensten Sorten und

Verarbeitungstechnologien

direkte

Pressung

enzymat. Pulpe-

Behandlung Verflüssigung

Literaturstelle RITTER und DIETRICH 1996 SCHOLS et al.1991

Chlorogensäure 72,4 (11,2-177,6) 41-63 6-13 48-85

4-Caffeoylchinasäure 7,7 (2,3-12,9)

p-Cumaroylchinasäure 24,6 (3,3-49,1)

Kaffeesäure 1,4 (Sp.-13,9) 5-10 0-2 8-11

p-Cumarsäure 0,4 (Sp.-2,1) 2-4 0-2 3-6

Ferulasäure 0,3 (Sp.-1,6) 0-1 0-2 2-4

Catechin 5,7 (1,1-11) 0 0 6-35

Epicatechin 10,8 (2,9-30,3) 5-10 0 32-65

Procyanidin B2 11,3 (3,4-58,5)

Phloridzin 12,9 (2,0-45,1) 10-16 2-11 40-67

Phloretin-xylosylglucosid 21,1 (2,8-39,2) 10-16 2-11 40-67

Zu erheblichen Einbüßungen an Polyphenolen kommt es während der

Entsaftung. In einer Studie wurden die Gesamtphenolgehalte der Maische mit

denjenigen im fertigen Saft verglichen. Je nach Apfelsorte wurden in der Apfelmaische

Gesamtphenolgehalte von 186-1005 mg/kg gemessen. Im Saft stellte man eine

deutliche Abnahme der Gesamtphenolgehalte um 14-72 % fest. Ein Großteil der

Polyphenole bleibt im Trester, wobei sich der Einfluss der Wasserlöslichkeit der

Polyphenole auf den Übergang in den Saft deutlich zeigt [RECHNER, 2000; THIELEN

et al, 2004].

Der Einsatz pektolytischer Enzyme, die u.a. eingesetzt werden, um Pektine in

der Zellwand zu degradieren, und damit die Saftausbeute zu erhöhen, beeinflusste den

35

Polyphenolgehalt des Apfelsaftes. Da Polyphenole pektolytische Enzyme inhibieren

können, werden sie häufig durch Belüftung der Maische oxidiert und somit entfernt

[VAN DER SLUIS et al, 2001]. Die enzymatische Klärung kann ebenso eine

Hydrolyse von konjugierten Hydroxyzimtsäuren verursachen [SPANOS, 1990]. Die

Behandlung des Saftes mit Laccase dient dazu, Polyphenole durch enzymatische

Oxidation zu entfernen. Das Enzym oxidiert o- und p-Diphenolgruppen zu Chinonen,

welche zu hochpolymeren Verbindungen reagieren und sich an die Trubpartikel des

Saftes binden. Letztere werden mittels Ultrafiltration entfernt [RENNER, 2001].

Zur Herstellung von klarem Saft werden neben dem Trub auch noch gelöste

höhere polymere Phenole, die zu Nachtrübungen führen könnten, entfernt. Dabei ist das

schonendste Verfahren die Schönung mittels Gelatine.

Auch die Kultivierungsmethode scheint Einfluss auf den

Gesamtpolyphenolgehalt des Apfels zu haben. Es wurde festgestellt, dass Äpfel aus

gespritzen Bäumen bis zu 17 % weniger Gesamtphenolgehalt haben als die von

unbehandelten Bäumen [SPANOS et al, 1992].

Schließlich kann es auch bei der Lagerung von Äpfeln bzw. dem fertigen Saft zu

Verlusten an Polyphenolen kommen. Eine Reduktion der Hydroxyzimtsäuren um 36 %

sowie ein Verlust von Quercetin und Phloretin um 50 – 60 % wurde bei der Lagerung

von Saftkonzentraten über neun Monate bei 25˚C beobachtet. Procyanidine gehen oft

zur Gänze verloren [SPANOS, 1990].

Um die im Saft enthaltenen Polyphenole zu stabilisieren, wird empfohlen den

Saft direkt nach der Pressung zu pasteurisieren, um fruchteigene Enzyme, die zur

Oxidation der Polyphenole führen, zu inaktivieren. Eine drastische Abnahme der

Polyphenole im Saft kann durch die „high-temperature/short-time“-Methode verhindert

werden [BARRET, 2006].

4.6.2 Polyphenole und die Farbe des Apfelsaftes

Grundsätzlich ist die Farbe des Apfelsaftes von verschiedenen Faktoren

abhängig, wobei der Effekt der Polyphenole auf die Farbe des Apfelsaftes durchaus

interessant erscheint. Die Farbeausprägung ist auf die enzymatischen Oxidations-

produkte von Phloridzin (25 %), Epicatechin (25 %) und Procyanidinen (50 %)

36

zurückzuführen. Chlorogensäure spielt bei der Bildung der Farbe eine untergeordnete

Rolle [ASHRUST, 1995].

Die Bildung gelber bis brauner Pigmente in Fruchtsäften ist somit von den

phenolischen Inhaltsstoffen, der Anwesenheit von Sauerstoff sowie dem Ausmaß der

Phenoloxidase-Aktivität abhängig. Sie führt zu einer enzymatischen Oxidation der

phenolischen Inhaltstoffe, die sich im Presssaft vor allem an Trubstoffe binden. Sind

diese Enzyme in der intakten Zelle noch räumlich von den phenolischen Substanzen

getrennt, können sie nach mechanischer Behandlungen, wie z.B. Schnitt, Druck,

Pressen mit Phenolen zu gefärbten gerbstoffartigen Produkten reagieren

[SCHOBINGER, 2001].

Ortho-Phenoloxidasen (o-Polyphenoloxidasen, Phenolasen, Tyrosinasen) haben

einen großen Einfluss auf den Gesamtphenolgehalt im Apfelsaft. Die ortho-

Polyphenoloxidase ist ein membrangebundenes Enzym, welches Kupfer enthält.

Hydroxyzimtsäuren und Flavane sind gute Substrate für o-PPO, weniger dahingegen

Flavonole. Das Enzym katalysiert die Hydroxylierung von Monophenolen zu o-

Diphenolen und die Oxidation von o-Dihydroxy-Verbindungen zu Quinonen. Gehen

letztere eine Polymerisation ein, so entstehen dabei die charakteristischen gelben und

braunen Pigmente. Schließlich korreliert die o-PPO-Aktivität mit der Bräunung des

Saftes sowie der Phenolkonzentration. Studien erwiesen, dass sowohl die o-PPO-

Aktivität als auch der Gesamtphenolgehalt im Apfel während der Reifung abnehmen,

jedoch während der Lagerung annähernd konstant bleiben [SPANOS, 1992].

Auch Schwermetalle haben einen Einfluss auf die Farbe des Saftes. Bei pH-Werten

über 4 reagieren phenolische Substanzen oft mit Schwermetallsalzen, was zu

blaugrauen bis blau-schwarzen Verfärbungen, sowie metalligem Geschmack führen

kann [SCHOBINGER, 2001].

4.6.3 Polyphenole und der Geschmack des Apfelsaftes

Polyphenole, im speziellen Proanthocyanidine, führen zu einem bitteren und

adstringierenden Geschmack des Apfelsaftes. Der bittere Geschmack wird durch

Interaktionen polarer Moleküle und dem lipiden Teil der Geschmackspapillen auf der

Zunge wahrgenommen. Daher wird das Ausmaß des bitteren Geschmacks von der

37

Fettlöslichkeit der Substanz bestimmt. Adstringierender Geschmack resultiert von

unspezifischen Wasserstoffbindungen zwischen o-Diphenol und Proteinen, woraus ein

trockenes Mundgefühl entsteht. Dieser Mechanismus lässt darauf schließen, dass

Procyanidine unter den Polyphenolen den Apfelsaft sensorisch am stärksten

beeinflussen.

Die Balance zwischen den beiden Geschmackseindrücken bestimmt jedoch das

Molekulargewicht. So werden tetramere Procyanidine als sehr bitter empfunden,

wogegen polymere Procyanidine eher adstringierend beschrieben werden. Obwohl

Phloridzin bitter schmeckt, kommt es in zu geringen Mengen im Apfelsaft vor, um

Auswirkungen auf dessen Geschmack zu haben [SPANOS et al, 1992].

38

5 Oxidativer Stress

5.1 Definition und Herkunft freier Radikale

Bei oxidativen und reduktiven Prozessen in zellulären Systemen entstehen als

Zwischenprodukte instabile, hochreaktive, kurzlebige Substanzen. Von besonderer

Bedeutung davon sind die Sauerstoffradikale. Zu den wichtigsten Radikalen zählen das

Superoxidanion-Radikal (O2•-), das Hydroxyl-Radikal (OH•), das Stickoxyd-Radikal

(NO•) sowie das Lipid-Peroxyl-Radikal (LOO•). Weiters findet man sehr reaktive,

nicht-radikalische Sauerstoffmetaboliten wie z.B. Hydrogenperoxid (H2O2), Singulett

Sauerstoff (1O2), hypochlorige Säure (HOCl) und Ozon (O3), die zu den hoch reaktiven

Vorstufen freier Radikale zählen und die häufig zur Radikalbildung beitragen können.

Freie Radikale sind Atome, Ionen oder Moleküle mit einem oder mehreren ungepaarten

Elektronen. Die freien Elektronen streben danach, ein Elektronenpaar zu bilden und

sind für den instabilen Charakter radikalischer Verbindungen verantwortlich.

Sowohl Sauerstoffmetaboliten als auch Sauerstoffradikale werden unter dem

Begriff reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zusammengefasst.

ROS werden entweder endogen oder exogen gebildet (Tab. 5). Im Körper

stellen enzymatische Oxidationsreaktionen eine Quelle für ROS dar. Quantitativ

bedeutend ist hier die Xanthinoxidase (EC 1.1.3.22), die die Oxidation von Xanthin zur

Harnsäure katalysiert. In der mitochondrialen Membran entsteht bei der

Energiegewinnung über die Atmungskette das zu den ROS zählende Superoxidanion

direkt proportional zum Sauerstoffverbrauch, aufgrund einer unvollständigen

Reduktion des Sauerstoffes in der Elektronentransportkette. Exogen wird die

Radikalgenese vor allem durch den Lebensstil beeinflusst.

39

Tab. 5: Quellen der Radikalentstehung [ELMADFA und LEITZMANN, 2004]

Endogene Quellen

Mitochondrien (oxidative Energiegewinnung) Phagozyten Xanthin-/NADPH-Oxidase, Cytochrom P450-Oxidase

Reaktionen, bei denen Eisen oder andere Übergangselemente involviert sind Arachidonsäurekaskade Peroxisomen Sportliche Betätigung Entzündungen Ischämie/Perfusion

Exogene Quellen

Zigarettenrauch Umweltschadstoffe Strahlung Ultraviolettes Licht Medikamente, Pestizide, Anästhetika, Lösungsmittel Ozon Alkoholkonsum

Wird die Balance zwischen Synthese und Abbau reaktiver Sauerstoffspezies

verschoben, sodass oxidative Prozesse überwiegen und es zu einer Anreicherung von

ROS kommt, spricht man von oxidativen Stress (Abb. 17) [ELMADFA und

LEITZMANN, 2004; HAHN, 2005].

Abb. 17: Oxidativer Stress

Antioxidative Kapazität enzymatisch SOD, KAT, GSH-Px GSH-S-Transferase GSSG-Reduktase NADPH-liefernde Enzyme Nicht enzymatisch Vit. C, Vit. E, ß-Carotin GSH, Flavonoide, Urat Serumproteine

Entstehung aktivierter Sauerstoffspezies und „freier“ Radikale Primäre Radikale: 1O2, O2

*, HOO*, OH*, H2O2 sekundäre: ROOH, RO*, ROO*

40

5.2 Antioxidative Abwehrmöglichkeiten

Freie Radikale führen aufgrund ihrer toxischen Wirkung im Körper zu Schäden

auf subzellulärer und zellulärer Ebene. Ihre Entgiftung stellt eine Grundvoraussetzung

des aeroben Lebens dar. Deshalb verfügt der menschliche Körper über endogene sowie

exogene Abwehrmechanismen enzymatischen oder nicht-enzymatischen Ursprungs

gegen freie Radikale.

Eine Reihe von Enzymen, sog. Metalloenzyme, die bestimmte Mineralstoffe als

integrale Bestandteile benötigen, bilden die enzymatische Abwehr. Beispielsweise kann

die Superoxid-Dismutase (SOD; EC 1.15.1.1) Superoxid-Radikale zu Hydrogenperoxid

und Sauerstoff dismutieren. Das entstandene Hydrogenperoxid reagiert unter der

Einwirkung der Katalase (KAT; EC 1.11.1.6) weiter zu Sauerstoff und Wasser. Weiters

reduziert die Gluthation-Peroxidase (GSH-Px; EC 1.11.1.9) bereits entstandende

Lipidperoxide.

Zur nicht-enzymatischen Abwehr zählen niedermolekulare Substanzen, die

entweder im Körper synthetisiert (z.B. Glutathion, Ubichinon, Harnsäure, NADPH)

oder mit der Nahrung zugeführt werden (z.B. Tocopherole, Vitamin A und Carotinoide,

Polyphenole).

Radikale sind jedoch nicht generell als schädliche Substanzen einzuordnen, da

sie im Organismus spezifische physiologische Funktionen ausüben. Sie sind als

regulatorische Moleküle im Stoffwechsel aktiv, üben Kontrollfunktionen bei

verschiedenen Enzymreaktionen aus und regulieren über redoxsensitive

Transkriptionsfaktoren die Genexpression [ELMADFA und LEITZMANN, 2004;

HAHN, 2005].

5.3 Physiologische und pathologische Effekte von freien Radikalen

Die Gefahr freier Radikale liegt darin, dass sie bei fehlender oder ungenügender

Inaktivierung mit Makromolekülen (Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und

Nukleinsäuren) interagieren. Da die meisten bioorganischen Moleküle nicht-radikalisch

sind, führt die Formation von reaktiven Radikalen zu Kettenreaktionen, bei denen

ständig neue, oxidativ wirksame Radikale entstehen.

41

Durch diese kumulative Radikalbildung werden mehrfach ungesättigte

Fettsäuren nicht nur oxidiert (Lipidperoxidation), sondern es kann auch zur Spaltung

bzw. Verkürzung ihrer Kohlenstoffketten kommen. Die daraus resultierenden

Membranschäden können zur Atherosklerose führen.

Reaktionen mit ROS können die biologische Aktivität von Proteinen stark

beeinträchtigen. Es kommt zur verzögerten Signalübertragung und Enzymaktivität.

Die Interaktion mit Kohlenhydraten hat anscheinend weniger dramatische

Folgen, wie z.B. eine veränderte Zelladhäsion und Viskosität der Gelenkflüssigkeit.

Oxidative Schäden an der DNA können über Strangbrüche und

Basenmodifikationen zu Mutationen führen, die als Auslöser für Krebserkrankungen

gelten.

Erkrankungen, die mit der Auswirkung der ROS auf die erwähnten

makromolekularen Strukturen assoziiert werden, fasst man unter den sogenannten

„Free Radical Diseases“ zusammen [HAHN, et al. 2005].

42

6 Antioxidative Kapazität

6.1 Definition

Unter antioxidativer Kapazität versteht man die Fähigkeit einzelner Substanzen

oder Substanzgemische, oxidative Prozesse zu beenden, zu unterbrechen oder zu

verlangsamen [NIKFARDJAM, 2001]. Im weitesten Sinne zählen dazu auch Systeme,

die zur Reparatur bereits oxidativ modifizierter Strukturen beitragen [HAHN et al.,

2005].

6.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität

Zur Messung der antioxidativen Kapazität existieren verschiedene Testsysteme,

die auf unterschiedlichen Parametern basieren. Alle Methoden beschreiben den Einfluss

der Probe auf den Redoxstatus eines Systems. In einem Reagenzgefäß wird ein

oxidatives Milieu erzeugt wobei das zugesetzte Antioxidans die Oxidationsreaktion

verlangsamt.

Die meisten Methoden basieren auf der Reaktion von Elektronen-donierenden

oder Hydrogenradikal-produzierenden Komponenten/Antioxidanten nach folgendem

Schema:

R• + Aox-H � RH + Aox

• (Gl.1)

Meist wird die antioxidative Kapazität auf eine Referenzsubstanz bezogen, wie

z.B. das sog. „TROLOX“®, ein wasserlösliches Vitamin E-Derivat. Ergebnisse werden

dabei in mMol/l TROLOX-Äquivalent angegeben.

Zurzeit existieren ungefähr 20 verschiedene analytische Methoden zur

Ermittlung der antioxidativen Kapazität. Sie unterscheiden sich im Messprinzip, der

chemischen Zusammensetzung und Funktionsweise des Testsystems sowie dem

Reaktionsmechamismus, der zur Erfassung der antioxidativen Kapazität benutzt wird.

Der Vergleich der Ergebnisse unterschiedlichster Methoden ist meist unmöglich, was

auf die Vielfältigkeit der experimentellen Konditionen zurückzuführen ist. Generell

unterscheidet man zwischen Methoden mit lipophilen Substraten und Methoden mit

43

hydrophilen Substraten. Nachfolgend sind einige der zurzeit wichtigsten Tests

angeführt [STRATIL et al., 2006; RECHNER, 2000]:

• LDL-Oxidations-Test

• ABTS*-Radikalfänger-Test

• (Trolox-Equivalent-Antioxidative-Capacity; TEAC-Methode)

• DPPH-Test (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl)

• Chemilumineszenz-Test

• Hypoxanthin/Xanthinoxidase Test

• ORAX ROO*-Test (Oxygen-Radical-Absorbance-Cabacity)

• Eisen reduzierender/antioxidativ Test (Ferric reducing/antioxidant power;

FRAP-Assay

Weltweit hat sich die TEAC-Methode zur Bestimmung der antioxidativen

Kapazität etabliert. Sie wird in vielen unterschiedlichen Modifikationen durchgeführt,

wodurch sich bis jetzt in der internationalen Forschung noch keine standardisierte

Methode durchgesetzt hat [NIKFARDJAM, 2001].

6.3 Antioxidative Kapazität im Apfelsaft

Die antioxidative Kapazität im Apfelsaft setzt sich zum Teil aus dem

Gesamtpolyphenolgehalt und des Gehalts an Ascorbinsäure zusammen. Die Herkunft

der Hälfte der antioxidativen Kapazität im frischen Apfelpresssaft steht noch in

Diskussion [RECHNER, 2000].

Bei den Polyphenolen tragen vor allem die Konzentrationen von Epicatechin

und Procyanidin B2 zum Ausmaß der antioxidativen Kapazität bei [TSAO et al, 2005].

Im Apfelsaft liegt die antioxidative Kapazität mit 2,9 mMol/l (0,5-7 mMol/l) weit unter

den Werten anderer Säfte. Schwarzer Johannisbeernektar und Sauerkirschnektar mit

Fruchtgehalten von 25 % bzw. 40 % weisen TEAC-Werte von mehr als 7,5 mMol/l

TROLOX auf [RECHNER, 1997; 2000].

Die Wahl der Apfelsorte für die Saftherstellung hat die bedeutendste Rolle im

Hinblick auf das Ausmaß der antioxidativen Kapazität, die Werte können in

sortenreinen Apfelsäften um bis zu 500 % variieren. Abb. 18 weist die antioxidative

44

Kapazität sortenreiner naturtrüber Apfelsäfte aus Mostapfel- und Tafelapfelsorten auf.

Ermittelt wurden die Werte mittels TEAC-Methode. Die Abbildung verdeutlicht ebenso

den Anteil von Ascorbinsäure an der gesamten antioxidativen Kapazität. Man sieht,

dass sich die Apfelsorten signifikant voneinander unterscheiden wobei die

Mostapfelsorten (Kaiser Wilhelm, Brettacher und Bohnapfel) erheblich höhere Werte

aufweisen [RECHNER, 1999].

6,0

4,3

2,1

3,0

2,4

1,4

3,52,9

2,4

1,6

1,0 0,9

3,8

4,9

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

Bohna

pfel

Brettac

her

Kaiser

Wilh

elm

Boskoo

p

Topas

Jona

gold

aus d

. Han

del

Apfelsorte

mm

ol/L

Tro

lox

x

TEAC-Wert

TEAC-Wert ohne Anteil der L-Ascorbinsäure

Abb. 18: Antioxidative Kapazität naturtrüber Apfelsäfte aus verschiedenen Apfelsäften

Beeinflusst wird die antioxidative Kapazität der Apfelsäfte weiters von den

Verarbeitungsmaßnahmen. Jeder Verarbeitungsschritt vom Apfel zum fertigen

Apfelsaft resultiert in einer Abnahme der antioxidativen Kapazität. Die größten

Verluste summieren sich bei der Entsaftung der Apfelmaische [RECHNER, 1999;

2001].

Der Anteil von Ascorbinsäure an der antioxidativen Kapazität von Apfelsaft

variiert je nach Zugabe zwischen 17 bis 55 %. Ein Großteil der zugesetzten Menge wird

jedoch verbraucht, da Ascorbinsäure Substanzen im Saft reduziert und dadurch selbst

oxidiert. Optisch ist dieser Effekt deutlich an einer Aufhellung des Saftes nach

Ascorbinsäure-Zugabe erkenntlich. Auch im Saft vorliegende Chinone der Polyphenole

werden so zu Polyphenolen rückgebildet.

45

7 Aufgabenstellung

In biologisch angebauten Lebensmitteln soll es zu einer vermehrten

Anreicherung an pflanzeneigenen Abwehrstoffen, sogenannten sekundären

Pflanzeninhaltsstoffen, kommen.

In dieser Arbeit sollte anhand analytischer Untersuchungen festgestellt werden,

ob Apfelsaft aus biologischem Landbau gegenüber konventionell produziertem

gesundheitliche Vorteile für den Konsumenten beinhaltet.

Hauptaugenmerk der Auswertung sollte bei der Beurteilung des

Polyphenolgehalts und der damit korrelierenden antioxidativen Kapazität liegen.

Letztere schützt den Menschen vor degenerativen Erkrankungen, wie Atherosklerose,

Katarakt sowie vor Krebs. Ebenso trägt der Gehalt an Ascorbinsäure im Apfelsaft zur

antioxidativen Kapazität bei.

Ziel dieser Arbeit war weiterhin festzustellen, ob sich die Produkte anhand der

Konzentrationen an Mineralstoffen, wie Calzium, Kalium, Natrium sowie Magnesium,

unterscheiden.

Schließlich sollte ermittelt werden, ob sich klare und trübe Apfelsäfte sowie

Säfte aus Konzentrat im Vergleich zu direkt gepressten anhand ihres gesundheitlichen

Potentials unterscheiden lassen.

46

8 Material und Methoden

8.1 Verwendete Rohstoffe

Insgesamt wurden 106 österreichische Apfelsäfte aus konventioneller und

biologischer Produktion für die Untersuchungen verwendet. Mit Hilfe von „BIO

AUSTRIA“ standen 49 Apfelsäfte aus biologischem Anbau für die chemische

Untersuchung zur Verfügung. 57 Apfelsäfte stammten aus konventioneller Herstellung.

Bei 65 der Apfelsäfte, wovon 39 aus biologischem Anbau waren, handelt es sich

um naturtrübe Produkte. 18 konventionelle Säfte wurden aus Apfelsaftkonzentrat

hergestellt, der Rest wurde direkt gepresst. Reinsortige Apfelsäfte standen nur wenige

zur Verfügung, der Hauptanteil entstammt aus gemischtem Streuobstanbau. Bei vielen

Apfelsäften blieben nähere Angaben, wie z.B. zu verwendeten Apfelsorten und

Herstellungsverfahren, unbekannt.

8.2 Analytische Methoden

Die Analysen erfolgten innerhalb von drei Monaten nach zur Verfügungstellung

der Säfte. Folgende Parameter wurden erfasst: Antioxidative Kapazität (FRAP- und

TEAC-Methode), Gesamtphenolgehalt mittels Folin Ciocalteu sowie die qualitative und

quantitative Bestimmung einzelner Polyphenole anhand HPLC-Methode. Die

Erfassung der Mineralstoffe Kalium, Natrium, Calzium und Magnesium stellte einen

wichtigen Teil der Arbeit dar. Darüber hinaus wurden Farbwerte, Trockensubstanz,

titrierbare Säuren, pH-Wert und die Gehalte von Glucose, Fructose und Saccharose

ermittelt.

8.2.1 Probenvorbereitung:

Die Apfelsäfte wurden je 20 min bei 8000 min-1 zentrifugiert (Zentrifuge, Fa.

Berthold Hermle GmbH) und danach filtriert (Filterpapier W 595 bzw. bei sehr trüben

Säften H 602; Fa. Whatman). Gelagert wurden die Säfte ungeöffnet bei 4˚C. Nach dem

Öffnen wurden die Apfelsäfte innerhalb drei aufeinander folgenden Tagen analysiert.

Der Trub wurde nicht analysiert.

47

8.2.2 Bestimmung der antioxidativen Kapazität mittels TEAC-Methode

(Trolox equivalent antioxidative capacity)

Literatur:

MILLER et. al, 1993

EDER und WENDELIN, 2002

Geräte:

Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005

UV-Vis-Spektralphotometer HP 8452 A, Fa. Hewlett Packard

Chemikalien:

Testset: Gesamt Antioxidantien Status (Fa. RANDOX)

Phosphatpuffer (80 mMol/l, pH 7,4)

Metmyoglobin (6,1 µmol/l)

ABTS® 2,2’-Azinobis-(3-Ethylbenzthiazolin-6-sulfonsäure) (610 µmol/l)

Hydrogenperoxid, in stabilisierter Form (250 µmol/l)

6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylsäure

Lösungen:

- Chromogen-Lösung (Metmyoglobin, ABTS®) mit 10 ml Puffer versetzt

- 1 ml des Substrats (Hydrogenperoxid) mit 1,5 ml Puffer vereinigt

- Kalibrierreagenz (6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-Carboxylsäure)

mit 1 ml doppelt entionisiertem Wasser vermischt

Prinzip:

Die Messung beruht auf der Reaktion von ABTS® mit Metmyoglobin

(Peroxidase) und H2O2 zum grün-gefärbte Radikalkation ABTS*, das bei 600nm

photometrisch gemessen wird. Die Extinktion der Lösung wird exakt drei Minuten nach

der Zugabe von Wasserstoffperoxid gemessen. Die Verzögerung der Farbstoffbildung

wird als Maß für die antioxidative Kapazität der Probe angesehen und auf den Standard

bezogen werden.

[ ] OHFeXOHFeHXIVIII

222 0 +=−→+− (Gl.2)

[ ] IIIIVFeHXABTSFeXABTS −+→=−+

+*0 (Gl.3)

IIIFeHX − = Metmyoglobin

[ ]0=−IV

FeX = Ferrylmyoglobin

48

Durchführung:

Um die Referenzkonzentration einzuhalten, wurden die Apfelsaftproben im

Verhältnis 1:5 bzw. 1:10 (bei hoher antioxidativer Kapazität) mit destilliertem Wasser

verdünnt.

Der Versuch wurde bei 37˚C durchgeführt. Das Pippetierschema (Tab. 6)

erfolgte laut Gebrauchsanweisung:

Tab. 6: Pippetierschema für den antioxidativen Status nach RANDOX

DDH2O 20 µl - -Standard - 20 µl -Probe - - 20 µl

In Küvetten pipettieren

Blindwert Standard Probe

Nach Messung des Anfangsabsorptionsvermögens (E1) der Lösung mit einem

UV-VIS-Spektralphotometer wurden 200 µl Substrat zugesetzt und danach gut

gemischt. Die zweite Absorption (E2) wurde genau nach 3 Minuten gemessen.

Anschließend wurde die antioxidative Kapazität mittels folgender Formeln berechnet:

E = E2-E1 (Gl.4)

Faktor = Konzentration des Kalibriermaßes / (�

EBlindwert - �

EKalibriermaß) (Gl.5)

AOK [mMol/l] = Faktor x (�

EBlindwert - �

EProbe) x Verdünnungsfaktor (Gl.6)

Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes

8.2.3 Ferric Reducing/Antioxidant Power Assay

Literatur:

BENZIE and STRAIN, 1999

Geräte:

Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005

UV-Vis-Spektralphotometer HP 8452 A, Fa. Hewlett Packard

Eppendorf tubes 2 mL; Fa. Eppendorf

Wasserbad, Reagenzglasschüttler

49

Chemikalien:

Natriumacetatetrihydrate; z.B. Fa. Riedel-de Haen, Nr.8527291

Eisessigsäure; z.B. Fa. Riedel-de Haen, Nr.232645

TPTZ (2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine); z.B. Fa. Fluka, Nr.93285

FeCl3x6H2O; z.B. Fa. Merck, Nr.961443

FeSO4x7H2O; z.B. Fa. Merck, Nr.160165

Lösungen:

- Acetat buffer, 0,3 M; pH 3.6: 3,1 g Natriumacetettrihydrat wurden mit 16 ml

Eisessigsäure versetzt und mit destilliertem Wasser auf 1 L aufgefüllt

- FeCl3 x 6H2O; 20 mM: 0,27 g FeCl3 + 6H2O in 100 ml destillertes Wasser

- HCl, 40 mM: 330 µl HCl (=12 M) in 100 ml destilliertes Wasser

- TPTZ, 10 mM: 0,0312 g 2,4,6-Tripyridyl-s-Triazine; TPTZ in 10 ml HCl (40

mM)

- Working FRAP-Reagenz: Acetatpuffer (0,3 M), TPTZ (10 mM) und

FeCl3x6H2O (20mM) im Verhältnis 10:1:1 mischen

- Standard (1 mM FeSO4 x 7 H2O): 0,0297 g FeSO4 x 7 H2O in 100 ml

destilliertes Wasser

Prinzip:

Die Methode basiert darauf, dass Antioxidantien fähig sind Fe3+ zu Fe2+ zu

reduzieren (Elektronentransfer). In der Anwesenheit von TPTZ wird ein blau gefärbter

Fe2+-TPTZ-Komplex gebildet, dessen Absorptionsmaximum bei 595nm liegt. Die

Reaktion ist pH-abhängig mit einem Optimum bei pH 3,6. Da es sich um eine

unspezifische Reaktion handelt, führt jede Halbreaktion deren Redoxpotential geringer

ist als das der Fe3+/Fe2+-Reduktion zu einer Reduktion. Die veränderte Absorption

korreliert direkt mit der reduzierenden Kraft des Elektronen-donierenden Antioxidans

in der Probe.

Durchführung:

Die Proben wurden, um die Referenzkonzentration einzuhalten, im Verhältnis

1:10 mit destilliertem Wasser verdünnt.

Der Versuch wurde nach folgendem Pipettierschema (Tab. 7) durchgeführt:

50

Tab. 7: Pippetierschema für die antioxidative Kapazität mittels FRAP

Reagenz Volumen

FRAP Working Reagenz

1,3 ml

Probe (bzw. Blindwert*)

0,2 ml

*destilliertes Wasser

Nach dem Pipettieren wurde mittels Reagenzglasschüttler gemischt. Danach

kamen die Proben für 30 min in ein Wasserbad mit 37˚C. Nach wiederholtem Mischen

wurden die Proben in Küvetten geleert und bei 596 nm mittels Photometer gemessen.

Mit Hilfe einer Eichgeraden von FeSO4x6H2O konnte die antioxidative

Kapazität der Probe berechnet werden. Zur Erstellung der Eichgeraden wurden

Standardkonzentrationen von 25, 100, 500 und 750 µM FeSO4 x 7 H2O verwendet. Die

Absorptionsdifferenz �E wird in einen FRAP-Wert (µM) umgesetzt, indem man �E der

Probelösung mit �E der Standardlösung relativiert:

E*321,86=µM(Fe(II))² (Gl.7)

Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes

8.2.4 Bestimmung des Gesamtphenolgehalts nach Folin-Ciocalteu

Literatur:

ZOECKLEIN et al.,1995

Geräte:

Absaugvorrichtung für Festphasenextraktionsröhrchen; Fa. Bakerbond

UV-VIS-Spektralphotometer CINTRA 10e, Fa. Maasen GmbH, Eningen

Reagenzglasschüttler

Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005

Festphasenextraktionssäulchen C-18 (3 ml/500mg, C-18, Bond Elut, Fa. Varian)

Chemikalien:

Methanol; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 34860

51

Salzsäure; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 34721

Folin-Ciocalteu-Reagenz; z.B. Fa. Merck 109001

Natriumcarbonat (Na2CO3); z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr.31432

Kaffeesäurelösung (trans-3,4-Dihydroxyzimtsäure); z.B. Fa. Sigma, C-0625

Lösungen:

- Natriumcarbonat-Lösung (70g/l): 35 g Na2CO3 in 1000 ml dest. H2O lösen

- 1 N HCl: 20 ml HCl 37 % mit dest. H2O auf 200 ml auffüllen

- 0,01N HCl: 1 ml 1N HCl mit dest. H2O auf 100 ml auffüllen

Prinzip:

Bei dem Folin-Ciocalteu-Reagenz handelt es sich um ein Oxidationsgemisch

aus Phosphorwolframsäure und Phosphormolybdensäure, das proportional zu den OH-

Gruppen phenolischer Substanzen im alkalischen Milieu blaue Komplexe bildet. Die

Färbung wird bei 766 nm gemessen. Um andere, leicht oxidierbare Substanzen, wie

SO2 und Zucker, zu entfernen, ist eine Vorreinigung der Proben mittels

Festphasenextraktion nötig.

Durchführung:

Festphasenextraktionsröhrchen wurden zuerst mit 5,0ml Methanol und 7,0ml

0,01N HCl (1N HCl mit entionisiertem Wasser 1:100 verdünnt) gespült. 0,4ml

Apfelsaft wurden mit 3,6 ml 0,1N HCl versetzt (1:10 Verdünnung). Die verdünnte

Probe spülte man anschließend durch die Festphasenextraktionsröhrchen. Weiters

folgten 4,0 ml 0,01N HCl. Danach wurden die Röhrchen mit Hilfe einer

Wasserstrahlpumpe trocken gesaugt. Nach Wechseln der Probenauffanggefäße wurden

die phenolischen Verbindungen zweimal mit 1,0 ml Methanol eluiert. Die Röhrchen

wurden wiederum trocken gesaugt.

Mit dem erhaltenen Eluat erfolgte schließlich die Gesamtphenol-Bestimmung:

Nach kräftigem Schütteln der Proben wurde je 1,0 ml Eluat in eine Eprouvette

pipettiert. Für den Blindwert wurde 1,0 ml destilliertes Wasser verwendet.

Anschließend wurden 7,0 ml destilliertes Wasser zu den Proben pipettiert und

geschüttelt. Jetzt setzte man je 0,5 ml Folin-Ciocalteu-Reagenz zu und schüttelte die

Proben 30 sec am Reagenzglasschüttler. Nach der Zugabe von 1,5 ml Natriumcarbonat-

Lösung wurde kurz geschüttelt. Nach zwei Stunden Standzeit wurden die Proben bei

766 nm mit einem UV-VIS-Spektrometer gemessen.

52

Mittels einer Eichgerade von Kaffeesäure konnten die Konzentrationen der

Proben bestimmt werden. Zur Erstellung der Eichgeraden wurden jeweils 1,0 ml einer

10, 30, 50, 70, 90, 100, 150, 200 und 250 mg/l Kaffeesäurelösung verwendet.

Der Gesamtphenolgehalt wurde in mg/l, berechnet als Kaffeesäure angegeben.

Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes

8.2.5 Polyphenolgehalte und -muster mittels RP-HPLC

Literatur:

HERMANN, 1993

SPANOS and RONALD, 1990

VRHOVSEK, WENDELIN und EDER, 1997

Geräte:

RP-HPLC Waters Lichrospher RP18 240 x 4 / 4 x 4

Diodenarraydetektor; Fa. Hewlett-Packard, Deutschland

Auswerteinheit Cam-Station

Chemikalien:

Ameisensäure 98-100 %; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 22015

Methanol; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 34860

Phosphorsäure; z.B. Fa. Fluka, Nr.79623

Prinzip:

Mittels RP-HPLC wurden einzelne in den Apfelsäften enthaltene Polyphenole

qualitativ und quantitativ bestimmt. Zu den untersuchten Verbindungen zählten

Catechin, Kaffeesäure, Chlorogensäure, Epicatechin, p-Cumarsäure, Phloridzin,

Hyperin, Isoquercitrin, Rutin, Avicularin sowie Quercitrin. Ebenso wurden die

Konzentrationen an HMF analysiert.

Durchführung:

10 µl Probe wurden direkt auf zwei in Serie geschalteten Narrow Bore Säulen

(Länge: 200 + 100 mm; Durchmesser: 2,1 mm; HP ODS Hypersil RP, 5 µm)

eingespritzt. Die Säulenofentemperatur lag bei 40˚C. Die mobile Phase bestand aus

Laufmittel A, 0,5 %-iger Ameisensäure (pH=2,3) sowie Laufmittel B, Methanol. Die

53

Flussrate betrug 0,22 ml/min und die Detektion erfolgte bei 280 nm (Polyphenole

allgemein) und 320 nm (Hydroxyzimtsäurederivate). Tab. 8 zeigt das angewandte

lineare Gradientenprogramm.

Tab. 8: Lineares Gradientenprogramm HPLC

Zeit [min] B0 8%

25 16%45 30%55 30%75 60%80 80%90 80%

Reproduzierbarkeit: ± 10 % des ermittelten Wertes

8.2.6 Farbmessungen bei 420 nm

Literatur:

Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft, Verordnung EWG Nr.2676/90,

gemeinsame Analysen für den Weinsektor, Kap.40, S.169

Geräte:

UV-Vis-Spektralphotometer HP 8452 A, Fa. Hewlett Packard

Küvetten 10mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005

Prinzip:

Gemessen wurde das Ausmaß der Bräunung im Apfelsaft. Je höher die

gemessene Absortpion lag desto stärker war der Gelbton des Apfelsaftes.

Durchführung:

Die Apfelsäfte wurden in 10 mm Glasküvetten gefüllt und bei 420 nm gegen

entionisiertes Wasser am Photometer gemessen.

54

8.2.7 Farbmessung mittels CIE-Lab

Geräte:

Colorimeter, Flüssigkeitsfarbmessgerät; Fa. Lico 200 DR Lange

Prinzip:

In der Farbmetrik wird der Farbeindruck der Probe durch die Farbwerte X, Y,

und Z beschrieben. Letztere ergeben sich aus den Reflektionsspektren der Farben. Jeder

Farbe wird ein eindeutiger Ort im dreidimensionalen Farbraum zugeordnet. Im Jahre

1976 wurde die Transformation des X, Y, Z – Farbraumes gemäß dem L*-, a*-, b*-

Systems empfohlen. L* ist die Helligkeitsachse des Systems, die senkrecht zur a*- und

b*-Ebene steht. A* bildet die Rot-Grün- und b* die Gelb-Blau-Achse.

L*: Helligkeit

a*: positive Werte = rot; negative Werte = grün

b*: positive Werte = gelb; negative Werte = blau

Durchführung:

Die Apfelsäfte wurden in 10 mm Glasküvetten gefüllt. Die Messung wurde mit

dem Colorimeter gegen destilliertes Wasser durchgeführt.

8.2.8 Bestimmung der Makroelemente (Calzium, Kalium, Magnesium, Natrium)

mittels Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)

Literatur:

ALVA-Methodenbuch für Weinanalysen in Österreich

Geräte:

Atomabsorptionsspektralphotometer Philips PU 9400

Verdünnungsautomat, Fa. Hamilton Mikrolab 530B

Chemikalien:

Salzsäure 37 % rauchend; z.B. Fa. Merck, Nr. 100317

Lanthanoxid; z.B.Merck, Nr. 10982

Cäsiumchlorid; z.B. Fa.Merck, Nr. 102038

KCl; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 31248

Natriumlösung 1,0 g/l; z.B. Fa. Merck, Nr. 19791

Calziumlösung 1,0 g/l; z.B. Fa. Riedel-de Häen, Nr. 38588

55

Magnesiumlösung 1,0 g/l; z.B. Fa.Merck, Nr. 119788

Lösungen:

- Lanthanoxid-Cäsiumchlorid Lösung: 7,5 g La2O3 + 7,5 g CsCl + 5-10 ml

Deionat in 100 ml Meßkolben dosieren und mit 15 ml HCl (37 %) versetzen.

Mischen, bis alles vollständig gelöst war und mit Deionat auf 100 ml aufgefüllt.

Prinzip:

Die verdünnte Probe wird mit dem Probengeber in die Zerstäuberkammer des

AAS gesaugt. Das dort gebildete Aerosol wird in einer Luft/Acetylenflamme

atomisiert. Schließlich wird die Extinktion gemessen.

Durchführung:

Standardvorbereitung:

- Kalium: Standard 1 = 500 mg/l K 10,0 ml KCl-Stammlösung (5000 mg/l)

Standard 2 = 1000 mg/l K 20,0 ml KCl-Stammlösung (5000 mg/l)

Standard 3 = 2000 mg/l K 40,0 ml KCl-Stammlösung (5000 mg/l)

- Natrium: Standard 1 = 20 mg/l Na 2,0 ml Na-Stammlösung (1,0g/l)

Standard 2 = 40 mg/l Na 4,0 ml Na-Stammlösung (1,0g/l)

Standard 3 = 60 mg/l Na 6,0 ml Na-Stammlösung (1,0g/l)

- Calcium: Standard 1 = 100 mg/l Ca 10,0 ml Ca-Stammlösung (1,0g/l)

Standard 2 = 200 mg/l Ca 20,0 ml Ca-Stammlösung (1,0g/l)

Standard 3 = 300 mg/l Ca 30,0 ml Ca-Stammlösung (1,0g/l)

- Magnesium : Standard 1 = 100 mg/l Mg 10,0 ml Mg-Stammlösung (1,0g/l)

Standard 2 = 200 mg/l Mg 20,0 ml Mg-Stammlösung (1,0g/l)

Standard 3 = 300 mg/l Mg 30,0 ml Mg-Stammlösung (1,0g/l)

Die jeweiligen Standards wurden mit 0,5 N HCl (42 ml 37 % HCl/l H2O)

auf 1000 ml aufgefüllt und mit 20 ml Lantanoxid-Cäsiumchloridlösung versetzt.

Probenvorbereitung:

In einer Eprouvette wurde 1,0 ml Apfelsaft mit 9,0 ml 0,5 N HCl verdünnt

(1:10). Nach Zugabe von 200 µl Lanthanoxid-Cäsiumchloridlösung wurde auf dem

Eprouvettenmischer geschüttelt. Anschließend kamen die Proben in das AAS.

Die Ermittlung der Makroelementgehalte erfolgte automatisch anhand der Eichkurven.

Der Analysenwert wurde in mg/l ohne Nachkommastelle angegeben.

56

Analysentoleranz:

Kalium ± 50 mg/l

Natrium ± 5 mg/l

Calzium ± 10 mg/l

Magnesium ± 10 mg/l

8.2.9 Enzymatische Bestimmung von Glucose, Fructose und Saccharose

Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil

besprochen.

Geräte:

UV-VIS-Spektralphotometer CINTRA 10e, Fa. Maasen GmbH, Eningen

Küvetten 10 mm; z.B. Plastibrand Nr. 759005

Chemikalien:

Saccharose/D-Glucose/D-Fructose Testset,

Fa. Boehringer Mannheim/R-Biopharm

Lösungen:

- Inhalt der Flasche 1 (0,5 g Lyophoilisat, zusammengesetzt aus Citratpuffer

und ß-Fructosidase) mit 10ml bidest. Wasser lösen.

- Inhalt der Flasche 2 (Triethanolamin-Puffer, NADP, ATP,

Magnesiumsulfat) mit 45ml bidest. Wasser lösen.

- Inhalt der Flasche 3 (Hexokinase, Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase)

unverdünnt verwenden.

- Inhalt der Flasche 4 (Phosphoglucose-Isomerase) unverdünnt verwenden.

Prinzip:

Der Gehalt an D-Glucose wird vor und nach enzymatischer Hydrolyse der

Saccharose bestimmt. Im Anschluss darauf wird D-Fructose bestimmt.

Hexokinase (HK) katalysiert die Phosphorlyierung von D-Glucose mit Adenosin-5’-

triphosphat (ATP) wodurch Adenosin-5’-diphosphat (ADP) gebildet wird. Das dabei

entstandende D-Glucose-6-phosphat (G-6-P) wird von Nicotinamid-adenin-dinucleotid-

phosphat (NADP) in Anwesenheit von Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (G6P-DH)

zu D-Gluconat-6-phosphat oxidiert, wobei reduziertes Nicotinamid-adenin-dinucleotid-

57

phosphat (NADPH) entsteht. Die während der Reaktion gebildete NADPH-Menge ist

der D-Glucose-Menge äquivalent und wird aufgrund ihrer Absorption bei 340nm

bestimmt.

Bei der Bestimmung von Fructose katalysiert Hexokinase die Phosphorylierung

von D-Fructose mit ATP zu D-Fructose-6-phosphat, welches anschließend durch

Phosphoglucose-Isomerase in G-6-P überführt wird. Auch hier ist das anschließend

gebildete NADPH die Messgröße.

Durchführung:

Mit den Apfelsäften wurde eine 1:150 Verdünnung durchgeführt. Der Versuch

erfolgte laut folgendem Pippetierschema (Tab. 9):

Tab. 9: Pippetierschema für die enzymatische Bestimmung von D-Glucose, D-Fructose und

Saccharose

Leerwert Saccharose-Probe

Saccharose- Probe

Leerwert D-Glucose/ D-Fructose-

Probe

D-Glucose/ D-Fructose-Probe

Lösung 1 0,200 ml 0,200 ml - -Probelösung - 0,100 ml - 0,100 mlmischen, anschließend 15min stehen lassenLösung 2 1,000 ml 1,000 ml 1,000 ml 1,000 mlbidest. Wasser 1,800 ml 1,700 ml 2,000 ml 1,900 mlmischen, nach ca. 3min Extinktion der Lösungen messen (E1)Suspension 3 0,020 ml 0,020 ml 0,020 ml 0,020 mlmischen, nach 20min Extionktion der Lösungen messen (E2)Suspension 4 0,020 ml 0,020 ml 0,020 ml 0,020 mlmischen, nach 20min Extionktion der Lösungen messen (E3)

Zur Berechnung dienten die angegebenen Formeln:

[ ][ ]gg

gProbelösuninEinwaage

gProbelösunlgcGehalt

obe

Saccharose

Saccharose 100/100/

Pr

×= (Gl.8)

[ ][ ]gg

gProbelösuninEinwaage

gPröbelosunlgcGehalt

obe

eGluD

eGluD 100/100/

Pr

coscos ×=

− (Gl.9)

[ ][ ]gg

obelösunginEinwaage

gProbelösunlgcGehalt

obe

FructoseD

FructoseD 100/100Pr

/

Pr

×=−

− (Gl.10)

58

8.2.10 Bestimmung der titrierbaren Säuren mittels Autotitrator

Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil

besprochen.

Literatur:

ALVA-Methodenbuch für Weinanalysen in Österreich, Kapitel A9

Geräte:

Autotitrator 719 S Titrino mit pH-Elektrode, Fa. Methrahm

Chemikalien:

Natronlauge 0,1M, z.B. Fa. Merck, Nr. 109959

Kaliumchlorid 3M; Fa. Merck, Nr. 104935

Deionat

Lösungen:

Pufferlösungen pH 3,0; pH 7,0; pH 9,0; z.B. Fa. Merck, Nr.109407

Prinzip:

Die Gesamtsäure stellt die Summe aller titrierbaren Säuren dar. Die Titration

erfolgt potentiometrisch mit einer alkalischen Maßlösung bis zu pH 8,1. Der Gehalt an

titrierbaren Säuren wird als Äpfelsäure in g/L angegeben.

8.2.11 Bestimmung der ˚Brix mittels Refraktometer

Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil

besprochen.

Literatur:

ALVA-Methodenbuch für Weinanalysen in Österreich, Kapitel A19

Geräte:

Abbè-Refraktometer mit Thermostatwasserbad, Fa. Carl Zeiss

Prinzip:

Die Refrationsmessung dient zur indirekten Ermittlung der gelösten

Trochensubstanz. Für eine präzise Messung ist eine Thermostatierung auf 20˚C nötig.

Der Trockensubstanzgehalt des Fruchtsaftes wird durch die Brechung des Lichts in

einem Prismensystem aufgrund der optischen Dichte gemessen.

59

8.2.12 Bestimmung des Ascorbinsäuregehaltes mittels RQflex

Gerät:

RQflex 2, Fa. Merck

Reflectoquant Analysestäbchen

Prinzip:

Nach dem Prinzip der Reflektometrie (Remissionsphotometrie) wird das

reflektierte Licht an einem Analysenstäbchen genau gemessen. Wie in der klassischen

Photometrie kann über die Intensitätsunterschiede von ausgehender und reflektierter

Strahlung die Konzentration der Ascorbinsäure quantitativ gemessen werden.

Durchführung:

Die Analysestäbchen wurden je drei Sekunden in die Probe gehalten und

anschließend in das RQflex eingespannt. Die im Saft enthaltene Konzentration an

Ascorbinsäure konnte direkt am Gerät abgelesen werden. Der Versuch wurde in

Doppelbestimmung durchgeführt.

8.2.13 Bestimmung des pH-Werts

Die Ergebnisse sind im Anhang ersichtlich und werden nicht im Ergebnisteil

besprochen.

Gerät:

pH-Meter CG-811, Fa. Schott, Mainz

Durchführung:

Nach der Kalibrierung des Gerätes ließ man die Elektrode einige Minuten in

dem zu analysierenden Apfelsaft hängen. Danach konnte man den pH-Wert direkt am

Gerät ablesen.

60

8.3 Statistische Methoden

Für die statistische Auswertung der Daten wurden die Programme Windows

Excel, SPSS 11 sowie SPSS 12 verwendet.

8.3.1 Prinzipien statistischer Tests

Grundsätzlich müssen immer zwei Hypothesen erstellt werden. Im Falle

statistischer Signifikanztests setzt die Nullhypothese (H0) voraus, dass sich die

Variablen in der Grundgesamtheit nicht voneinander unterscheiden. Sie muss überprüft

werden. Auf der anderen Seite geht die Alternativhypothese (H1) davon aus, dass ein

Unterschied besteht.

Vor jedem statistischen Test muss das Signifikanzniveau

(Irrtumswahrscheinlichkeit, �) individuell gewählt werden. Somit wird ein Fehler 1.

Art, nämlich die Nullhypothese abzulehnen, obwohl sie richtig wäre, ausgeschlossen.

Je geringer das Signifikanzniveau, desto abgesicherter ist die Hypothese. Der p-Wert ist

das Ergebnis eines statistischen Signifikanztests. Ist er kleiner als das festgelegte

Signifikanzniveau, so liegt statistische Signifikanz zum Niveau � vor [HEINZL, 2005].

In der folgenden statistischen Auswertung wurde ein Konfidenzintervall von

95 % (p=0,05; 5 % Irrtumswahrscheinlichkeit) gewählt.

8.3.2 T-Test für Mittelwertdifferenzen

Der t-Test ist die einfachste Form der einfaktoriellen Varianzanalyse [HEINZE,

2005]. Mittels t-Test für Mittelwertdifferenzen werden die Unterschiede der

Mittelwerte zweier Gruppen auf Signifikanz geprüft. Als Voraussetzungen für den t-

Test gelten:

• Die abhängige Variable ist mindestens auf Intervallskalenniveau gemessen;

• Normalverteilung der abhängigen Variablen in der Grundgesamtheit;

• Homogenität der Varianzen, d.h. nahezu gleiche Varianz in den

Vergleichsgruppen (Überprüfung mittels Levene-Test);

Die Normalverteilung der in dieser Arbeit vorliegenden Daten kann aufgrund

des „zentralen Grenzwerttheorems“ (Stichprobenumfang � 30) angenommen werden.

61

Um die Varianzen auf ihre Homogenität zu überprüfen, dient der Levene-Test.

Hierbei handelt es sich um eine Variante des F-Tests. Er hat den Vorteil, dass er nicht

selbst von der Voraussetzung einer Normalverteilung abhängt [JANSSEN und LAATZ,

2005].

8.3.3 Nichtparametrische Tests

Die folgenden Tests überprüfen ebenfalls, ob eine Variable in zwei unabhängig

voneinander erhobenen Stichproben aus einer gleichen Grundgesamtheit stammt.

8.3.3.1 Mann-Whitney U-Test

Dieser Test dient dem Vergleich zweier Mittelwerte und stellt eine Alternative

zum t-Test dar, wenn dessen Voraussetzungen nicht erfüllt sind. Als Voraussetzung

gelten ordinalskalierte Variablen. Er prüft auf Unterschiede hinsichtlich der zentralen

Tendenz von Verteilungen. Bei dem Test werden nicht die Messwerte der Variablen,

sondern Rangplätze zugrundegelegt. Die Werte der zusammengefassten Stichproben

werden nach der Größe geordnet. Die zugeordneten Rangziffern werden letztlich

addiert und ausgewertet.

Die Nullhypothese besteht in der Annahme, dass die Variable in beiden

Grundgesamtheiten die gleiche Verteilung hat. Die Alternativhypothese nimmt an, dass

eine Variable in der Grundgesamtheit A größer ist als in der Grundgesamtheit B.

8.3.3.2 Kolmogorov-Smirnov Z-Test

Dieser Test hat die gleichen Voraussetzungen wie der Mann-Whitney-U-Test:

zwei unabhängige Zufallsstichproben und das Messniveau der Variable ist mindestens

ordinalskaliert. Die Nullhypothese setzt voraus, dass beide Stichproben aus

Grundgesamtheiten mit gleicher Verteilung stammen. Der Unterschied beider Tests

besteht darin, dass der Kolmogorov-Smirnov Z-Test jegliche Abweichungen der

Verteilungen (zentrale Tendenz, Streuung etc.) überprüft [JANSSEN und LAATZ,

2005].

62

8.3.4 Der Boxplot

Der Boxplot zählt zu den wichtigsten grafischen Darstellungsmöglichkeiten in

der Statistik. Er bietet die Möglichkeit, Gruppenunterschiede auf einen Blick zu

erkennen. Die „Box“ in der Mitte gibt die mittleren 50 % der Beobachtungen an. Der

waagrechte Strich in der Box entspricht dem Median. Die Breite des Kästchens gibt

einen Hinweis auf die Streuung der Werte innerhalb der Gruppe. Die Querstriche am

Ende der jeweiligen Längsachse geben die höchsten bzw. niedrigsten beobachteten

Werte an, die keine Extremwerte oder Ausreißer sind [HEINZE, 2005].

8.3.5 Korrelation nach Pearson

Für die Berechnung der Korrelationen wurde der Korrelationskoeffizient nach

Pearson, r, gewählt. Es handelt sich um ein standardisiertes, dimensionsloses, lineares

Maß für den Zusammenhang von zwei metrischen Variablen. Der

Korrelationskoeffizient liegt im Wertebereich von -1 bis +1. Hat er ein positives

Vorzeichen spricht man von einer positiven Korrelation, z.B. hohe Werte des einen

Merkmales entsprechen hohen Werten des anderen Merkmales. Bei einem negativen

Vorzeichen, sprich einer negativen Korrelation, gehen z.B. hohe Werte der einen

Variablen mit geringen Werten der anderen Variable einher. Besteht kein linearer

Zusammenhang nimmt er den Wert Null an. Im Falle eines vollkommenen

Zusammenhangs beträgt der Korrelationskoeffizient eins. Die übrige Interpretation des

Korrelationskoeffizienten kann aus Tab. 10 entnommen werden.

Tab. 10: Interpretation des Korrelationskoeffizienten

bis 0,2 sehr geringe Korrelation

bis 0,5 geringe Korrelation

bis 0,7 mittlere Korrelation

bis 0,9 hohe Korrelation

über 0,9 sehr hohe Korrelation

Als Nullhypothese wird festgelegt, dass es in der Grundgesamtheit keinen

linearen Zusammenhang zwischen beiden Variablen gibt. Die Alternativhypothese

63

besagt, dass es einen linearen Zusammenhang zwischen den beiden Variablen der

Grundgesamtheit gibt [JANSSEN und LAATZ, 2005]. Als Irrtumswahrscheinlichkeit

in dieser Arbeit wurde 5 % gewählt.

8.3.6 Diskriminanzanalyse

Bei der Diskriminanzanalyse handelt es sich um eine Technik des Data Mining,

worunter man die Extraktion relevanter Daten und Zusammenhänge aus einer großen

Menge an Rohdaten versteht.

Anhand der Diskriminanzanalyse lassen sich Untersuchungseinheiten auf Grund

von an ihnen beobachteten Merkmalswerten einer von mehreren vorgegebenen

Gruppen zuordnen. Es können nicht nur Zusammenhänge zwischen den Variablen

entdeckt werden, sondern auch unbekannte Werte der abhängigen Variablen anhand der

Werte aus den erklärenden Variablen vorhergesagt werden.

Die Diskriminanzanalyse lässt sich grob in zwei Schritte unterteilen. Zuerst

wird eine Diskriminanzfunktion, die folgende allgemeine Form annimmt, geschätzt:

D = b0 + b1*X1 + b2*X2 + … + bn*Xn (Gl.11)

Es werden n Variable X1, X2, …, Xn an p Untersuchungseinheiten beobachtet,

die in zwei Gruppen gegliedert sind. Jede Diskriminanzvariable Y wird als eine

Linearkombination der Originalvariablen mit zunächst noch unbestimmten

Koeffizienten b0, b1, …, bn (sog. Diskriminanzfunktionskoeffizienten) angesetzt.

Der zweite Schritt nimmt eine Klassifizierung der Fälle und somit eine

Unterteilung in einzelne Gruppen vor. Durch den Übergang von den Originalvariablen

zur Diskriminanzvariablen Y wird der Vergleich der Gruppen auf einen univariaten

Mittelwertvergleich durchgeführt. Je stärker die Gruppenmittelwerte voneinander

abweichen und je kleiner die Streuung innerhalb der Gruppen bleibt, desto besser

erfolgt ihre Trennung.

Eine Möglichkeit, das Modell auf seine Güte hin zu überprüfen, bietet der

kanonische Korrelationskoeffizient. Er misst die Strenge des Zusammenhangs zwischen

den Funktionswerten der Diskriminanzfunktion und den Gruppen der abhängigen

64

Variablen. Seine Werte liegen zwischen 0 und 1. Je größer der Wert ist, desto größer ist

die Streuung zwischen den Gruppen im Verhältnis zur Streuung innerhalb der Gruppen,

so dass ein großer kanonischer Korrelationskoeffizient auf eine gute Trennung

zwischen den Gruppen und damit auf einen hohen Erklärungsgehalt des Modells

hinweist [JANSSEN und LAATZ, 2005].

65

9 Untersuchungsergebnisse

9.1 Antioxidative Kapazität in biologisch und konventionell

hergestellten Apfelsäften

Die antioxidative Kapazität der Apfelsäfte stellt einen Schwerpunkt der

Auswertung dar. Sie wurde in dieser Arbeit anhand zwei verschiedener Methoden,

FRAP und TEAC, ermittelt. Tab. 11. weist Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und

Standardabweichungen der untersuchten Proben auf.

Tab. 11: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK biologischer und

konventioneller Apfelsäfte

n = 106 AOK [mMol/l] mittels FRAP

AOK [mMol/l] mittels TEAC

biologisch min. 1,0 1,3 n = 49 MW 4,7 5,0

max. �

10,8 2,6

14,1 2,9

konventionell min. 0,6 0,1 n = 57 MW 3,5 2,9

max. �

8,0 1,8

9,0 1,8

Im Folgenden dienten statistische Signifikanztests dazu festzustellen, ob sich

biologisch und konventionell produzierte Apfelsäfte hinsichtlich ihrer antioxidativen

Kapazität voneinander unterschieden. Zuerst erfolgte die Auswertung der AOK

ermittelt mittels FRAP-Methode.

Aus Tab. 12 ist ersichtlich, dass die Voraussetzung der Varianzhomogenität, die

mittels Levene-Test überprüft wurde, nicht erfüllt war (p=0,004; p<0,05; H0 ablehnen).

Deshalb wurden die ermittelten Werte für Stichproben mit ungleicher Varianz für die

Interpretation herangezogen. So ergab sich beim t-Test ein signifikantes Ergebnis

(p=0,007; p<0,05; H0 ablehnen).

66

Tab. 12: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP

T dfSignifikanz (2-seitig)

Varianzen sind nicht gleich

8,646 0,004 -2,777 84,287 0,007

F Signifikanz

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Da der U-Test (p=0,017; p<0,05) ebenfalls die Null-Hypothese abgelehnt hat

(H0=kein Unterschied beider Gruppen) und der p-Wert beim K-S-Test nur leicht über

das Signifikanzniveau hinaus ging (Tab. 13), kann man von einem signifikanten

Unterschied beider Säfte im Bezug auf die AOK mittels FRAP sprechen. Bei biologisch

hergestellten Apfelsäften lag die AOK höher als bei konventionell hergestellten

Apfelsäften.

Tab. 13: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels FRAP

-2,386 0,017 1,316 0,063

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

Tab. 14. und 15. weisen die Ergebnisse der Signifikanztests für die AOK

ermittelt mit der TEAC-Methode auf. Alle drei durchgeführten Tests ergaben einen

signifikanten Unterschied (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen).

Tab. 14: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode

79,579 0,000Varianzen sind

nicht gleich0,789 0,006 -4,437

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

67

Tab. 15: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich antioxidativer Kapazität mittels TEAC-Methode

2,148 0,000

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

-4,136 0,000

Zusammenfassend ließ sich sowohl bei den ermittelten Werten anhand FRAP-

Methode als auch TEAC-Methode ein eindeutiger Unterschied zugunsten biologisch

produzierter Apfelsäfte bezüglich ihrer antioxidativen Kapazität feststellen (Abb. 19).

5749 5749N =

Apfelsaft

konventionellbiologisch

mM

ol/l

16

14

12

10

8

6

4

2

0

-2

FRAP

TEAC

Abb. 19: Antioxidative Kapazität mittels FRAP- und TEAC-Methode konventioneller und

biologischer Apfelsäfte

9.2 Gesamtphenolgehalt in biologisch und konventionell

hergestellten Apfelsäften

In weiterer Folge wurde überprüft, ob sich biologische und konventionelle

Apfelsäfte in ihrem Gesamtphenolgehalt unterscheiden. Tab. 16 zeigt Minimal-, Mittel-

, Maximalwerte und Standardabweichungen der Gesamtphenole.

68

Tab. 16: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der Gesamtphenolgehalte

biologischer und konventioneller Apfelsäfte

n = 106 Gesamtphenolgehalt [mg/l] biologisch min. 93,0

n = 49 MW 331,3

max. �

813,0 179,0

konventionell min. 10,6 n = 57 MW 200,0

max. �

642,0 117,5

Der t-Test (Tab. 17) resultierte in einem signifikanten Unterschied (p=0,000;

p<0,05; H0 ablehnen). Auch die nichtparametrischen Signifikanztests wiesen darauf

hin, dass sich die beiden Saftgruppen bei diesem Merkmal voneinander abheben (Tab.

18). Es wurde festgestellt, dass biologische Apfelsäfte mit einem Mittelwert von 331,3

mg/l Gesamtphenole eindeutig höhere Werte erzielten als konventionelle Apfelsäfte

(200,0 mg/l Gesamtphenole).

Eine Boxplot-Grafik dient dazu, den signifikanten Unterschied beider Säfte

grafisch zu verdeutlichen (Abb. 20).

Tab. 17: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu

dfSignifikanz (2-seitig)

Varianzen sind nicht gleich

7,349 0,008 -4,393 80,643 0,000

F Signifikanz T

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Tab. 18: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gesamtphenolgehalts mittels Folin Ciocalteu

-4,103 0,000 1,910 0,001

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

69

Abb. 20: Boxplot Gehalt an Gesamtphenolen mittels Folin Ciocalteu konventioneller und

biologischer Apfelsäfte

9.3 Gehalt einzelner Polyphenole und HMF ermittelt mittels HPLC

in biologisch und konventionell hergestellten Apfelsäften

Anhand HPLC wurden die Gehalte einzelner phenolischer Verbindungen sowie

HMF ermittelt. Tab. 19 weist Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und

Standardabweichungen von p-Cumarsäure, Hyperin, Isoquercitrin, Rutin und

Avicularin auf. Da die Verbindungen nur in sehr geringen Konzentrationen im

Apfelsaft vorgekommen sind, wurden mit ihnen keine statistischen Signifikanztests

durchgeführt. Es wurde jedoch ermittelt, ob sich biologische und konventionelle

Apfelsäfte in ihrem Gehalt an HMF, Catechin, Kaffeesäure, Chlorogensäure,

Epicatechin, Phloridzin, Quercitrin signifikant unterscheiden. Tab. 20 weist deren

Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen auf.

konventionell biologisch

Apfelsaft

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

mg

/L

52

91

Gesamtphenole mittels Folin Ciocalteu

70

Tab. 19: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von p-Cumarsäure,

Hyperin, Isoquercitin, Rutin und Avicularin biologischer und konventioneller Apfelsäfte

p-Cumarsäure Hyperin Isoquercitin Rutin Avicularinbiologisch min. 0,2 0,0 0,0 0,0 0,2

n = 49 MW 0,4 1,4 0,9 1,5 0,5max. 2,0 9,4 2,0 5,2 1,5� 0,3 0,5 0,3 0,9 0,3

konv. min. 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0n = 57 MW 0,5 0,7 0,6 0,9 0,4

max. 3,0 2,3 2,3 2,9 1,0� 0,5 1,4 0,4 0,6 0,3

[mg/l]

Tab. 20: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungenvon HMF, Catechin,

Kaffeesäure, Chlorogensäure, Epicatechin, Phloridzin und Quercitrin biologischer und

konventioneller Apfelsäfte

HMF Catechin Kaffeesäure Chlorogensäure Epicatechin Phloridzin Quercitrinbiologisch min. 1,0 0,0 0,2 13,8 5,1 1,3 0,8

n = 49 MW 2,2 12,0 2,8 132,8 31,1 11,4 3max. 8,4 31,4 13 316,4 104,3 34 7,7� 1,3 8,0 2,6 74,4 21,4 8,1 1,1

konv. min. 1,0 0,0 0,2 13,6 0,8 0,0 0,0n = 57 MW 4,3 6,5 1,9 76,7 14,3 8,0 2,1

max. 34,2 35,0 5,3 197,6 53,9 31,2 4,2� 6,1 6,1 1,2 42,2 10,3 6,2 1,5

[mg/l]

T-Test, U-Test und K-S-Test wurden durchgeführt, um die Apfelsäfte auf

signifikante Abweichungen zu untersuchen (Tab. 21, Tab. 22).

Tab. 21: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

HMFVarianzen sind

nicht gleich10,177 0,002 2,692 62,077 0,011

CatechinVarianzen sind

nicht gleich8,970 0,003 -3,913 87,939 0,000

Kaffeesäure

Chlorogen= säure

Epicatechin

Phloridzin

Quercitrin

Varianzen sind nicht gleich

-2,136 0,000

Varianzen sind nicht gleich

17,332 0,000

Varianzen sind gleich

2,909 0,091

-2,136 64,914 0,036

Varianzen sind nicht gleich

15,488 0,000 -4,677 73,192 0,000

-5,002 98,871 0,000

Varianzen sind gleich

2,898 0,092 -2,466 104,000 0,015

104,000 0,001-3,342

71

Tab. 22: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes einzelner Polyphenole

U-Test

HMF -2,588 0,010

Kaffeesäure -1,116 0,264

Kolmogorov-Smirnov-Test

Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

1,193 0,116

Catechin -4,240 0,000 1,987 0,000

0,956 0,318

Chlorogen= säure

-4,172 0,000 1,899 0,001

Epicatechin -5,114 0,000 2,511 0,000

Phloridzin

Quercitrin

-2,326 0,020 1,296 0,070

-2,657 0,008 1,187 0,119

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich biologische und

konventionelle Apfelsäfte nur hinsichtlich des Gehalts an Kaffeesäure nicht signifikant

voneinander unterschieden (p>0,05; H0 annehmen). Alle anderen phenolischen

Verbindungen überwogen im biologischen Apfelsaft, was Abb. 21 grafisch darstellt.

HMF war durchschnittlich in konventionellen Säften in höheren Konzentrationen

vorhanden.

0

20

40

60

80

100

120

140

HMF*

Catech

in*

Kaffee

säur

e

Chlor

ogens

äure

*

Epicate

chin

*

Phlor

idzin

*

Querc

itrin*

[mg/

l]

x

biologisch

konventionell

*) signifikanter Unterschied

Abb. 21: Gehalt einzelner Polyphenole und HMF in biologischen und konventionellen Apfelsäften

72

9.4 Gehalt an Ascorbinsäure in biologisch und konventionell

hergestellten Apfelsäften

Weiters wurden die Ascorbinsäuregehalte der Apfelsäfte bestimmt (Tab. 23).

Ob sich biologisch und konventionell hergestellte Apfelsäfte in ihrem Gehalt an

Ascorbinsäure voneinander unterschieden, sollte wiederum anhand statistischer Tests

überprüft werden.

Tab. 23: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen des Ascorbinsäuregehaltes

biologischer und konventioneller Apfelsäfte

[mg/l] Ascorbinsäure biologisch min. 51,0

n = 49 MW 108,0

max. �

327,0 62,0

konventionell min. 6,0 n = 57 MW 94,5

max. �

473,0 90,6

Abweichend zum t-Test (p=0,380; p>0,05; H0 annehmen) (Tab. 24) ergaben U-

Test (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen) und K-S-Test (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen)

(Tab. 25) eine signifikante Abweichung. Biologisch produzierte Apfelsäfte beinhalteten

durchschnittlich 108 mg/l Ascorbinsäure, konventionell produzierte Apfelsäfte 94,5

mg/l Ascorbinsäure. Den größten Einfluss auf die Werte hatte vermutlich, wie viel

Ascorbinsäure bei der Produktion als Antioxidationsschutz zugesetzt wurde.

Abb. 22 zeigt, dass biologische Apfelsäfte durchschnittlich mehr Ascorbinsäure

enthielten als konventionelle.

Tab. 24: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure

104 0,380Varianzen sind

gleich1,389 0,241 -0,882

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

73

Tab. 25: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Ascorbinsäure

2,077 0,000

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

-3,882 0,000

Abb. 22: Boxplot Gehalt Ascorbinsäure konventioneller und biologischer Apfelsäfte

9.5 Gehalt an Makroelementen in biologisch und konventionell

hergestellten Apfelsäften

Um das gesundheitliche Potential der Apfelsäfte interpretieren zu können,

wurden auch die Gehalte der Mineralstoffe Calzium, Kalium, Natrium und Magnesium

analysiert. Tab. 26 weist die Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und

Standardabweichungen der verschiedenen Apfelsäfte auf.

konventionell biologisch

Apfelsaft

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

mg

/L

21

7686

85

10

36

1

12

24

84

Vitamin C-Gehalt

74

Tab. 26: Minimal,- Mittel-, und Maximalwerte von Mineralstoffen biologischer und

konventioneller Apfelsäfte

Calzium Kalium Natrium Magnesium biologisch min. 27,0 654,0 5,0 37,5

n = 49 MW 47,8 1080,0 10,5 48,1max. 115,0 1529,0 30,0 81,0� 16,7 173,4 5,2 9,9

konv. min. 24,0 289,3 6,0 19,4n = 57 MW 64,0 1028,1 18,4 47,2

max. 185,0 1411,0 44,7 83,8� 41,1 172,1 10,1 11,7

[mg/l]

Zunächst sollte anhand statistischer Signifikanztests ermittelt werden, ob sich

biologisch und konventionell hergestellte Apfelsäfte hinsichtlich einzelner

Mineralstoffgehalte unterschieden.

9.5.1 Calzium

In diesem Fall wurde der t-Test zur Erörterung der Daten ausgeschlossen, da der

F-Wert zu hoch ist (Tab. 27). Der U-Test (Tab. 28) resultierte in keinem signifikanten

Unterschied beider Säfte (p=0,300; p>0,05; H0 annehmen). Dies wurde auch durch den

K-S-Test bestätigt (p=0,138; p>0,05; H0 annehmen). Biologisch und konventionell

produzierte Apfelsäfte wichen demnach nicht wesentlich bezüglich des Gehaltes an

Calzium voneinander ab.

Tab. 27: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Calzium

dfSignifikanz (2-seitig)

Varianzen sind nicht gleich

30,451 0,000 2,723 76,196 0,008

F Signifikanz T

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Tab. 28: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Calzium

1,156 0,138

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

-1,036 0,300

75

9.5.2 Kalium

Kalium macht unter den Mineralstoffen den Hauptanteil im Apfelsaft aus. Ob

ein Unterschied in den beiden Gruppen vorlag, wurde im Folgenden erörtert.

Der in Tab. 29 angeführte Levene-Test zur Varianzhomogenität ergab, dass die

Varianzen gleich waren (p=0,476; p>0,05; H0 annehmen). T-Test zeigte ein nicht

signifikantes Ergebnis (p=0,125; p>0,05; H0 annehmen).

Tab. 29: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Kalium

104 0,125Varianzen sind

gleich0,512 0,476 -1,545

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

In Tab. 30 ist ersichtlich, dass weder U-Test (p=0,298; p>0,05; H0 annehmen)

noch K-S-Test (p=0,486; p>0,05; H0 annehmen) zu einem signifikanten Ergebnis

führten.

Tab. 30: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Kalium

-1,046 0,298 0,836 0,486

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

Zusammenfassend ließ sich anhand aller statistischen Tests behaupten, dass sich

biologische und konventionelle Säfte in ihrem Gehalt an Kalium nicht signifikant

voneinander unterschieden.

9.5.3 Natrium

Weiters sollten die Daten der Natriumgehalte interpretiert werden. Da der

Levene-Test auf eine Varianzunhomogenität schloss, wurden wiederum die korrigierten

Werte beim t-Test angegeben. Alle drei Tests (Tab. 31 und Tab. 32) ließen auf einen

signifikanten Unterschied der Säfte schließen (p=0,000; p<0,05; H0 ablehnen).

76

Konventionell hergestellte Apfelsäfte enthielten mit einem Mittelwert von 18,4 mg/l Na

signifikant mehr Natrium als biologisch hergestellte Apfelsäfte (10,5 mg/l Na).

Tab. 31: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Natrium

dfSignifikanz (2-seitig)

Varianzen sind nicht gleich

15,350 0,000 5,139 85,870 0,000

F Signifikanz T

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Tab. 32: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Natrium

-4,863 0,000 2,511 0,000

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

9.5.4 Magnesium

Als letzter Mineralstoff stand Magnesium zur Diskussion. Laut Tab. 33 schließt

der Levene-Test auf eine Varianzhomogenität (p=0,107; p>0,05; H0 annehmen). Damit

waren die Voraussetzungen für den t-Test gegeben, der auf einen nicht signifikanten

Unterschied beider Saftgruppen hinwies (p=0,681; p>0,05; H0 annehmen).

Tab. 33: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und konventioneller

Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Magnesium

104 0,681Varianzen sind

gleich2,638 0,107 -0,412

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

Tab. 34 zeigt die Ergebnisse der nichtparametrischen Tests. Sowohl U-Test

(p=0,421; p>0,05; H0 annehmen) als auch K-S-Test (p=0,280; p>0,05; H0 annehmen)

lehnten ein signifikantes Ergebnis ab.

77

Tab. 34: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede biologischer und

konventioneller Apfelsäfte bezüglich des Gehaltes an Magnesium

-0,805 0,421 0,991 0,280

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

Biologische und konventionelle Apfelsäfte ließen sich nicht anhand ihres

Gehaltes an Magnesium unterscheiden.

Zusammenfassend zeigt Abb. 23 die analysierten Mineralstoffgehalte

biologischer und konventioneller Apfelsäfte. Ein signifikanter Unterschied konnte nur

bei Natrium festgestellt werden.

0

200

400

600

800

1000

1200

Calzium Kalium Natrium* Magnesium

[mg/

l]

x

biologisch

konventionell

*) signifikanter Unterschied

Abb. 23: Gehalt an Mengenelementen biologischer und konventioneller Apfelsäfte

9.6 Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften

Anhand statistischer Signifikanztests sollte schließlich festgestellt werden,

inwiefern sich Herstellungstechnologien der Apfelsäfte auf die untersuchten Parameter

auswirken. Es wurden alle 106 Apfelsäfte zur Auswertung herangezogen.

78

9.6.1 Antioxidative Kapazität, Ascorbinsäure- und Gesamtphenolgehalt klarer

und naturtrüber Apfelsäfte

Tab. 35 zeigt die ermittelten Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und

Standardabweichungen der Apfelsäfte. Aus Tab. 36 und Tab. 37 geht hervor, dass sich

klare und trübe Apfelsäfte hinsichtlich ihrer antioxidativen Kapazität (ermittelt durch

FRAP- und TEAC-Methode) signifikant voneinander unterschieden.

Auch bei dem Gesamtphenolgehalt zeigte t-Test einen signifikanten Unterschied

(p=0,002; p<0,05; H0 ablehnen), was U-Test (p=0,001; p<0,05; H0 ablehnen) und K-S-

Test (p=0,004; p<0,05; H0 ablehnen) bestätigten.

Weiters führte die statistische Auswertung zum Ergebnis, dass sich klare und

trübe Apfelsäfte auch hinsichtlich ihres Gehalts an Ascorbinsäure signifikant

voneinander unterschieden.

Die analysierten Mittelwerte der einzelnen Merkmale sind in Abb. 24 angeführt.

Tab. 35: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen der AOK, Gesamtphenole

und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte

AOK [mMol/l] mittels FRAP

AOK [mMol/l] mittels TEAC

Gesamtphenole [mg/l]

Vitamin C [mg/l]

trüb min. 0,6 0,7 67,1 42,0n = 65 MW 4,4 4,2 299,5 116,5

max. 10,8 14,1 813,0 473,0 2,2 2,6 168,7 86,3klar min. 0,6 0,1 10,6 6,0

n = 41 MW 3,4 3,3 198,8 75,8max. 9,2 9,9 594,0 327,0 2,2 2,6 131,4 56,8

Tab. 36: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK, Gesamtphenolgehalt

und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Vitamin CVarianzen sind

nicht gleich4,273 0,041 -2,929 103,772 0,004

-1,867 104,000 0,065

GesamtphenoleVarianzen sind

gleich1,022 0,314 -3,249 104,000 0,002

AOK mittels TEAC

Varianzen sind gleich

0,413 0,522

T dfSignifikanz (2-seitig)

AOK mittels FRAP

Varianzen sind gleich

0,015 0,904 -2,406 104,000 0,018

Verbindung F Signifikanz

79

Tab. 37: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen AOK,

Gesamtphenolgehalt und Ascorbinsäuregehalt klarer und trüber Apfelsäfte

0,000Vitamin C -4,717 0,000 2,576

1,520 0,020

Gesamtphenole -3,377 0,001 1,772 0,004

Signifikanz (2-seitig)

AOK mittels FRAP

-2,689 0,007 1,541 0,017

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-Wert

AOK mittels TEAC

-2,284 0,022

0

50

100

150

200

250

300

350

klar trüb

FRAP [mMol/l]*

TEAC [mMol/l]*

Gesamtphenole [mg/l]*

Vitamin C [mg/l]*

*) signifikanter Unterschied

Abb. 24: Unterschiede zwischen klaren und trüben Apfelsäften hinsichtlich AOK,

Gesamtphenolgehalt und Ascorbinsäure-Gehalt

9.6.2 Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben

Apfelsäften

Klare und trübe Apfelsäfte unterschieden sich ebenfalls in ihrem

Polyphenolmuster. Zur Auswertung wurden nur phenolische Verbindungen

herangezogen, die in höheren Konzentrationen im Apfelsaft vorgefunden wurden. In

Tab. 38 sind die analysierten Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und

Standardabweichung beider Produktgruppen angeführt.

80

Laut t-Test (Tab. 39) unterschieden sich beide Gruppen signifikant anhand ihres

Gehalts an Chlorogensäure (p=0,004; p<0,05; H0 ablehnen), Catechin (p=0,000;

p<0,05; H0 ablehnen), Epicatechin (p=0,013; p<0,05; H0 ablehnen) und Quercitrin

(p=0,043; p<0,05; H0 ablehnen). Kein signifikanter Unterschied ergab sich bei

Phloridzin (p=0,964; p>0,05; H0 annehmen). Die Ergebnisse des t-Tests wurden durch

nichtparametrische Tests überprüft und bestätigt (Tab. 40).

Tab. 38: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Polyphenole

klarer und trüber Apfelsäfte

Chlorogen= säure

Catechin Epicatechin Phloridzin Quercitrin

trüb min. 13,8 0,0 3,6 0,8 0,4n = 65 MW 115,8 11,5 25,6 9,6 2,7

max. 316,4 35,0 104,3 34,0 7,4 71,0 7,8 18,8 7,1 1,2klar min. 13,6 0,0 0,8 0,0 0,0

n = 41 MW 81,7 5,2 16,5 9,6 2,2max. 258,4 25,6 73,3 31,2 7,7 48,5 4,9 16,8 7,6 1,6

[mg/l]

Tab. 39: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen phenolischen

Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte

CatechinVarianzen sind

nicht gleich11,427 0,001

-2,935 103,286 0,004Chlorogen=

säureVarianzen sind

nicht gleich4,554 0,035

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

-5,095 103,993 0,000

EpicatechinVarianzen sind

gleich0,784 0,378 -2,519 104,000 0,013

PhloridzinVarianzen sind

gleich0,986 0,323 -0,046 104,000 0,964

QuercitrinVarianzen sind

gleich1,393 0,241 -2,046 104,000 0,043

81

Tab. 40: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen einzelnen

phenolischen Verbindungen klarer und trüber Apfelsäfte

U-Test

Chlorogen= säure

Kolmogorov-Smirnov-Test

Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

-2,455 0,014 1,187 0,119

0,000

Epicatechin -3,685 0,000 1,906 0,001

Catechin -5,271 0,000 2,879

0,770

Quercitrin -2,506 0,012 1,236 0,094

Phloridzin -0,341 0,733 0,664

Die grafische Darstellung der Ergebnisse kann aus Abb. 25 entnommen werden.

Durch die angegebenen Mittelwerte wurde verdeutlicht, dass trübe Apfelsäfte

durchschnittlich höhere Gehalte an Chlorogensäure, Catechin, Epicatechin und

Quercitrin im Vergleich zu klaren Apfelsäften aufwiesen. Die durchschnittlichen

Gehalte an Phloridzin wichen in beiden Apfelsäften nicht voneinander ab.

0

20

40

60

80

100

120

140

klar trüb

[mg/

l]

x

Chlorogensäure*

Catechin*

Epicatechin*

Phloridzin

Quercitrin*

*) signifikanter Unterschied

Abb. 25: Gehalt einzelner phenolischer Verbindungen in klaren und trüben Apfelsäften

9.6.3 Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte

Letztendlich wurde auf den Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte

eingegangen. Die ermittelten Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und

Standardabweichungen können Tab. 41 entnommen werden. Mit einer Signifikanz von

82

p=0,000 (p<0,05; H0 ablehnen) resultierten t-Test, U-Test und K-S-Test in einem

signifikanten Unterschied klarer und trüber Säfte in ihren Gehalten an Calzium,

Natrium und Magnesium (Tab. 42 und Tab. 43). In klaren Säften überwogen die

Konzentrationen dieser Mineralstoffe verglichen zu trüben Säften. Bezüglich ihrer

Gehalte an Kalium konnte kein signifikanter Unterschied festgestellt werden.

Tab. 41: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichung der Mineralstoffgehalte

klarer und trüber Apfelsäfte

Calzium Kalium Natrium Magnesiumtrüb min. 24,0 600,4 5,0 37,0

n = 65 MW 42,2 1051,7 11,2 44,3max. 138,4 1463,0 44,7 78,0� 16,1 156,2 6,9 8,5

klar min. 28,6 289,3 5,0 19,4n = 41 MW 79,3 1052,9 20,4 52,8

max. 185,0 1529,0 43,8 83,8� 39,9 200,8 9,3 13,2

[mg/l]

Tab. 42: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede der Mineralstoffgehalte klarer und

trüber Apfelsäfte

5,474 67,294 0,000

MagnesiumVarianzen sind

nicht gleich14,786 0,000 3,763 56,441 0,000

NatriumVarianzen sind

nicht gleich6,364 0,013

5,683 48,348 0,000

KaliumVarianzen sind

gleich0,116 0,734 0,036 104,000 0,972

CalziumVarianzen sind

nicht gleich57,131 0,000

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

Tab. 43: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede der

Mineralstoffgehalte klarer und trüber Apfelsäfte

0,000

Magnesium -4,175 0,000 2,640 0,000

Natrium -6,128 0,000 3,123

0,000

Kalium -0,535 0,593 0,839 0,482

Calzium -5,907 0,000 2,897

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

83

0

200

400

600

800

1000

1200

klar trüb

[mg

/l]

x

Calzium*

Kalium

Natrium*

Magnesium*

*) signifikanter Unterschied

Abb. 26: Mineralstoffgehalt klarer und trüber Apfelsäfte

9.7 Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus Konzentraten

hergestellten, konventionellen Apfelsäften

9.7.1 AOK, Gesamtphenolgehalt sowie Konzentrationen an Ascorbinsäure, HMF

und Chlorogensäure direkt gepresster und aus Konzentraten hergestellter,

konventioneller Apfelsäfte

In dieser Arbeit wurde weiters auf Unterschiede zwischen direkt gepressten und

aus Konzentraten hergestellten, konventionellen Apfelsäften eingegangen. Zu den

berücksichtigten Parametern zählten die antioxidative Kapazität, der

Gesamtphenolgehalt, die Konzentration von Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure

sowie die Gehalte einzelner Mineralstoffe im Apfelsaft. Genauer wurde auch auf den

Gehalt an HMF eingegangen, welches bei der Maillard-Reaktion entsteht und zur

Qualitätsüberprüfung dient. Die Ergebnisse der Analysen sind in Tab. 44 angegeben.

84

Tab. 44: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen einzelner Parameter direkt

gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte

AOK [mMol/l] mittels FRAP

AOK [mMol/l] mittels TEAC

Gesamtphenole [mg/l]

Vitamin C [mg/l]

HMF [mg/l]

Chlorogen= säure [mg/l]

aus Konzentrat min. 0,6 0,1 10,5 6,0 1,6 13,6n = 18 MW 2,4 1,7 125,8 64,6 8,9 58,8

max. 6,4 4,2 337,0 299,0 34,2 137,7� 1,7 1,3 81,3 99,0 9,3 36,7direkt gepresst min. 0,6 0,4 67,1 44,0 1,0 44,0

n = 39 MW 4,0 3,4 233,9 108,3 2,2 85,0max. 8,0 8,9 642,0 473,0 5,1 197,6� 1,6 1,8 116,5 60,9 1,0 42,1

Zur Auswertung diente wiederum t-Test (Tab. 45), U-Test und K-S-Test (Tab.

46). Zusammenfassend ließ sich erkennen, dass sich die antioxidative Kapazität

(ermittelt anhand FRAP-und TEAC-Methode) direkt gepresster sowie aus Konzentrat

hergestellter, konventioneller Säfte signifikant voneinander unterschied.

Die beiden Säfte wichen auch signifikant in ihrem Gehalt an Gesamtphenolen

und Ascorbinsäure voneinander ab. Direkt gepresste Säfte enthielten sowohl mehr

Gesamtphenole als auch Ascorbinsäure.

Die durchschnittlichen Konzentrationen an HMF in direkt gepressten

Apfelsäften lagen bei 2 mg/l HMF, wohingegen Apfelsäfte die aus Konzentrat

hergestellt wurden im Mittel weitaus höhere Werte aufwiesen (± 9 mg/l HMF). Nach

der Interpretation der statistischen Tests darf behauptet werden, dass die

Konzentrationen in Säften die aus Konzentraten hergestellt wurden, höher waren.

85

Tab. 45: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt gepressten und aus

Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK, Gesamtphenolgehalt

sowie Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure

3,143 16,167 0,006

Chlorogen= säure

Varianzen sind gleich

0,415 0,522 -2,027 55,000 0,048

HMFVarianzen sind

nicht gleich33,649 0,000

-3,650 55,000 0,000

Vitamin CVarianzen sind

nicht gleich10,824 0,002 -3,727 44,036 0,000

GesamtphenoleVarianzen sind

gleich2,222 0,142

3,751 55,000 0,000

AOK mittels TEAC

Varianzen sind nicht gleich

4,612 0,036 -4,538 47,138 0,000

AOK mittels FRAP

Varianzen sind gleich

2,878 0,095

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

Tab. 46: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen direkt

gepressten und aus Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften anhand AOK,

Gesamtphenolgehalte sowie Konzentration an Ascorbinsäure, HMF und Chlorogensäure

-1,971 0,049 1,026 0,243

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

Vitamin C -3,970 0,000 1,896 0,002

-4,784 0,000 1,896 0,002

Gesamtphenole -3,497 0,000 1,752 0,004

-3,654 0,000 1,808 0,003

AOK mittels FRAP

-3,593 0,000 2,098 0,000

z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

Verbindung

AOK mittels TEAC

HMF

Chlorogen= säure

Abb. 27 beinhaltet die Unterschiede direkt gepresster und aus Konzentrat

hergestellter Apfelsäfte im Bezug auf AOK, Gesamtphenolgehalt, Ascorbinsäure, HMF

und Chlorogensäure.

86

0

50

100

150

200

250

aus Konzentrat direkt gepresst

FRAP [mMol/l]*

TEAC [mMol/l]*

Gesamtphenole [mg/l]*

Vitamin C [mg/l]*

Chlorogensäure [mg/l]*

HMF [mg/l]*

*) signifikanter Unterschied

Abb. 27: Antioxidative Kapazität, Gesamtphenolgehalt, Ascorbinsäure, Chlorogensäure und HMF

direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte

9.7.2 Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter,

konventioneller Apfelsäfte

Ob sich direkt gepresste und aus Konzentrat hergestellte Apfelsäfte anhand ihrer

Mineralstoffe ebenso unterschieden, sollte ebenfalls ermittelt werden. Tab. 47 gibt die

erhaltenen Werte an.

Tab. 47: Minimal-, Mittel-, Maximalwerte und Standardabweichungen von Mineralstoffen direkt

gepresster und aus Konzentrat hergestellter Apfelsäfte

Calzium Kalium Natrium Magnesiumaus Konzentrat min. 28,0 289,3 10,0 19,4

n = 18 MW 106,3 1007,5 27,6 55,1max. 185,0 1245,0 44,7 83,8 46,1 232,9 27,6 14,8

direkt gepresst min. 24,0 600,4 6,0 34,0n = 39 MW 44,4 1037,2 14,1 43,5

max. 100,9 1411,0 35,3 71,1 17,3 136,4 6,2 7,7

[mg/l]

Anhand statistischer Signifikanztests (Tab. 48, Tab. 49) wurde festgestellt, dass

sich die Gehalte an Calzium mit p=0,000 (p<0,05) signifikant voneinander

unterschieden. Direkt gepresste Säfte enthielten durchschnittlich 106 mg/l Calzium,

wohingegen Säfte aus Konzentrat einen Mittelwert von 44 mg/l Calzium aufwiesen.

87

Die Konzentrationen an Kalium wichen in beiden Säften nicht signifikant

voneinander ab. Der Mittelwert direkt gepresster Säfte lag bei 1007 mg/l Kalium und

der von Säften aus Konzentrat bei 1037 mg/l Kalium.

Signifikant unterschiedlich waren die Apfelsäfte anhand ihrer Konzentration an

Natrium. Alle statistisches Tests resultierten in p=0,000 (p<0,05). Apfelsäfte, die aus

Konzentrat hergestellt waren, enthielten durchschnittlich 28 mg/l Natrium, wohingegen

direkt gepresste Säfte bei der Hälfte, 14 mg/l Natrium, lagen.

Letztlich fand man auch bei Magnesium einen signifikanten Unterschied. Direkt

gepresste Säfte hatten eine durchschnittliche Konzentration von 43 mg/l Magnesium,

Apfelsäfte aus Konzentrat 55 mg/l Magnesium.

Die besprochenen Ergebnisse werden in Abb. 28 grafisch dargestellt.

Tab. 48: t-Test zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen Mineralstoffen direkt

gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller Apfelsäfte

5,333 21,134 0,000

MagnesiumVarianzen sind

nicht gleich6,256 0,015 3,305 19,875 0,004

18,109 0,000

KaliumVarianzen sind

gleich1,515 0,224 -0,605 55,000 0,547

Levene-Test t-Test für die Mittelwertgleichheit

Verbindung F Signifikanz T dfSignifikanz (2-seitig)

NatriumVarianzen sind

nicht gleich13,021 0,001

CalziumVarianzen sind

nicht gleich26,413 0,000 5,938

Tab. 49: Nichtparametrische Tests zur Auswertung signifikanter Unterschiede zwischen

Mineralstoffen direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller

Apfelsäfte

0,000Magnesium -3,820 0,000 2,413

U-Test Kolmogorov-Smirnov-Test

Verbindung z-WertSignifikanz (2-seitig)

z-WertSignifikanz (2-seitig)

Calzium -4,666 0,000 2,413 0,000

Kalium -0,994 0,320 1,031 0,238

Natrium -4,851 0,000 2,443 0,000

88

0

200

400

600

800

1000

1200

aus Konzentrat direkt gepresst

[mg/

l]

x

Calzium*

Kalium

Natrium*

Magnesium*

*) signifikanter Unterschied

Abb. 28: Mineralstoffgehalt direkt gepresster und aus Konzentrat hergestellter, konventioneller

Apfelsäfte

9.8 Korrelationen

9.8.1 Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP-

und TEAC-Methode in biologischen und konventionellen Apfelsäften

Der berechnete Pearson`sche Korrelationskoeffizient für Werte der

antioxidativen Kapazität, die anhand zweier Methoden ermittelt wurden, beträgt 0,550

und ist auf dem Niveau von 0,01 signifikant (p=0,000; p<0,01). Der

Korrelationskoeffizient ergibt eine mittlere Korrelation der beiden Methoden. Um eine

Scheinkorrelation auszuschließen, empfohl sich das Ergebnis mittels Streudiagramm zu

überprüfen (Abb. 29).

89

0

2

4

6

8

10

12

14

0 2 4 6 8 10 12 14

FRAP [mmol/l]

TE

AC

[m

Mol

/l]

x

Linear (AntioxidativeKapazität)

Abb. 29: Korrelation zwischen der antioxidativen Kapazität ermittelt anhand FRAP- und TEAC-

Methode

9.8.2 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in

biologischen Apfelsäften

In Abb. 30 werden die Zusammenhänge zwischen der antioxidativen Kapazität,

ermittelt mit FRAP- und TEAC-Methode, und dem Gesamtphenolgehalt biologischer

Apfelsäfte dargestellt.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Antioxidative Kapazität [mMol/l]

Ges

amtp

hen

ole

[mg/

l]

x

Linear (TEAC)

Linear (FRAP)

Abb. 30: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in biologischen

Apfelsäften

90

Für die ermittelten Werte anhand FRAP-Methode ergab sich ein Pearson’scher

Korrelationskoeffizient von 0,325 mit einer auf dem Niveau 0,05 signifikanten

Korrelation (p=0,023; p<0,05). Dies entsprach einer geringen Korrelation.

Bei der Korrelation für die TEAC-Methode betrug der Pearson’sche

Korrelationskoeffizient 0,305. Die Korrelation war wiederum auf dem Niveau 0,05

signifikant (p=0,033; p<0,05). Auch hier spricht man von einer geringen Korrelation.

9.8.3 Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in

konventionellen Apfelsäften

In Abb. 31 wird die Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität, ermittelt

anhand FRAP- und TEAC-Methode, und dem Gesamtphenolgehalt konventioneller

Apfelsäfte dargestellt.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 2 4 6 8 10 12 14

Antioxidative Kapazität [mMol/l]

Ges

amtp

heno

le [

mg/

l]

x

Linear (TEAC)

Linear (FRAP)

Abb. 31: Korrelation zwischen antioxidativer Kapazität und Gesamtphenolgehalt in

konventionellen Apfelsäften

Der Pearson’sche Korrelationskoeffizient für die ermittelten Werte anhand

FRAP-Methode betrug 0,532 und war bei einem Niveau von 0,05 signifikant (p=0,000;

p<0,05). Der Korrelationskoeffizient wies auf eine mittlere Korrelation beider

Variablen hin.

91

Bei der TEAC-Methode erhielt man den Pearson’schen Korrelationskoeffizient

von 0,345. Man spricht von einer geringen Korrelation, die auf dem Niveau von 0,05

signifikant ist (p=0,009; p<0,05).

9.8.4 Korrelation zwischen ermittelten Farbwerten und Gesamtphenolgehalt in

biologischen und konventionellen Apfelsäften

Die Bildung gelber bis brauner Farbpigmente im Apfelsaft ist u.a. abhängig von

der enzymatischen Oxidation phenolischer Inhaltsstoffe. Folgend wurde überprüft, ob

das Ausmaß der Gelbfärbung im Apfelsaft mit dessen Gesamtphenolgehalt korrelierte.

Farbwerte wurden mittels CIE-Lab sowie photometrischer Messung bei 420 nm

durchgeführt.

9.8.4.1 Farbwerte mittels CIE-Lab

Zwischen den b*-Farbwerten biologisch hergestellter Apfelsäfte und deren

Gesamtphenolgehalt bestand nur eine sehr geringe Korrelation. Der Pearson’sche

Korrelationskoeffizient betrug 0,191 bei einer Signifikanz von 0,190.

Noch geringer war der Korrelationskoeffizient bei den verglichenen Werten

konventioneller Apfelsäfte. Bei einer Signifikanz von 0,172 betrug der

Korrelationskoeffizient 0,184.

Die Farbwerte beider Gruppen korrelierten sehr geringfügig mit den ermittelten

Gesamtphenolgehalten, was Abb. 32 verdeutlicht.

92

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40

Farbwert *b

Ges

amtp

hen

ole

[m

g/l

]

x

Linear (konventionell)

Linear (biologisch)

Abb. 32: Korrelation zwischen ermittelten *b-Farbwerten und dem Gesamtphenolgehalt in

biologischen und konventionellen Apfelsäften

9.8.4.2 Farbwerte bei 420 nm

Der Pearson’sche Korrelationskoeffizient zwischen der gemessenen Extinktion

bei 420 nm und dem Gesamtphenolgehalt biologischer Apfelsäfte betrug nur 0,062

(p=0,674), was einer sehr geringen Korrelation entspricht.

Hingegen resultierte die Berechnung für konventionell hergestellte Apfelsäfte in

r=0,341 bei einer Signifikanz von 0,01. Man spricht von einer geringen Korrelation.

In Abb. 33 werden beide Korrelationen grafisch dargestellt.

93

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

E 420 nm

Ges

am

tphe

nol

e [m

g/l]

x

Linear (konventionell)

Linear (biologisch)

Abb. 33: Korrelation zwischen der Extinktion bei 420 nm und dem Gesamtphenolgehalt in

biologischen und konventionellen Apfelsäften

94

9.9 Diskriminanzanalyse

Zur Überprüfung des erhaltenen Modells wurde der kanonische

Korrelationskoeffizient mittels SPSS ermittelt. Der erhaltene Wert von 0,77 wies auf

eine gute Trennbarkeit der einzelnen Gruppen hin.

Tab. 50 und Tab. 51 geben die Ergebnisse der Diskriminanzanalyse an. Falsch

vorhergesagte Proben wurden farblich unterlegt. Die Trefferquote der korrekten

Klassifizierung lag bei konventionell hergestellten Apfelsäften bei 91,2 % und bei

biologischen Apfelsäften bei 81,6 %.

Tab. 50: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse konventioneller

Apfelsäfte

1 konventionell konventionell 31 konventionell konventionell2 konventionell konventionell 32 konventionell konventionell3 konventionell biologisch 33 konventionell konventionell4 konventionell konventionell 34 konventionell konventionell5 konventionell konventionell 35 konventionell konventionell6 konventionell konventionell 36 konventionell konventionell7 konventionell konventionell 37 konventionell konventionell8 konventionell konventionell 38 konventionell biologisch9 konventionell konventionell 39 konventionell biologisch10 konventionell konventionell 40 konventionell konventionell11 konventionell konventionell 41 konventionell konventionell12 konventionell konventionell 42 konventionell konventionell13 konventionell konventionell 43 konventionell konventionell14 konventionell konventionell 44 konventionell konventionell15 konventionell biologisch 45 konventionell konventionell16 konventionell konventionell 46 konventionell konventionell17 konventionell konventionell 47 konventionell konventionell18 konventionell konventionell 48 konventionell konventionell19 konventionell konventionell 49 konventionell konventionell20 konventionell konventionell 50 konventionell konventionell21 konventionell konventionell 51 konventionell konventionell22 konventionell konventionell 52 konventionell konventionell23 konventionell konventionell 53 konventionell konventionell24 konventionell konventionell 54 konventionell konventionell25 konventionell konventionell 55 konventionell konventionell26 konventionell konventionell 56 konventionell biologisch27 konventionell konventionell 57 konventionell konventionell28 konventionell konventionell29 konventionell konventionell30 konventionell konventionell

Produktion DA-VorhersageSaft Produktion DA-Vorhersage Saft

Trefferquote: 91,2 %

95

Tab. 51: Ergebnisse der Herkunftsvorhersage mittels Diskriminanzanalyse biologischer Apfelsäfte

58 biologisch konventionell 89 biologisch biologisch59 biologisch biologisch 90 biologisch konventionell60 biologisch biologisch 91 biologisch biologisch61 biologisch biologisch 92 biologisch biologisch62 biologisch konventionell 93 biologisch biologisch63 biologisch biologisch 94 biologisch konventionell64 biologisch biologisch 95 biologisch konventionell65 biologisch biologisch 96 biologisch biologisch66 biologisch konventionell 97 biologisch biologisch67 biologisch biologisch 98 biologisch biologisch68 biologisch biologisch 99 biologisch biologisch69 biologisch biologisch 100 biologisch biologisch70 biologisch biologisch 101 biologisch biologisch71 biologisch konventionell 102 biologisch konventionell72 biologisch biologisch 103 biologisch biologisch73 biologisch biologisch 104 biologisch biologisch74 biologisch biologisch 105 biologisch biologisch75 biologisch biologisch 106 biologisch biologisch76 biologisch biologisch77 biologisch biologisch78 biologisch biologisch79 biologisch biologisch80 biologisch biologisch81 biologisch biologisch82 biologisch konventionell83 biologisch biologisch84 biologisch biologisch85 biologisch biologisch86 biologisch biologisch87 biologisch biologisch88 biologisch biologisch

Saft Produktion DA-VorhersageSaft Produktion DA-Vorhersage

Trefferquote: 81,6 %

96

9.10 Ränge

Alle Apfelsäfte wurden anhand eines Punktesystems bewertet, indem folgende

Eigenschaften berücksichtigt wurden: Antioxidative Kapazität, Gesamtphenolgehalt,

Ascorbinsäure, phenolische Substanzen (Chlorogensäure, Epicatechin, Phloridzin,

Catechin und Kaffeesäure). Tab. 52 und Tab. 53 zeigen jeweils die fünf Apfelsäfte mit

den höchsten bzw. niedrigsten analysierten Werten auf.

9.10.1 Die fünf Apfelsäfte mit der höchsten antioxidativen Kapazität

Tab. 52: Rangordnung der Apfelsäfte mit höchster antioxidativer Kapazität

Rang Apfelsaft Typ Nr. 1 Saft 77 biologisch, klar Nr. 2 Saft 78 biologisch, klar Nr. 3 Saft 99 biologisch, naturtrüb Nr. 4 Saft 74 biologisch, naturtrüb Nr. 5 Saft 85 biologisch, naturtrüb

Bemerkenswert war, dass Saft 77 und Saft 78 vom gleichen Produzenten

stammten. Es handelte sich um reinsortige Apfelsäfte der Sorte Topaz. Die Pressung

erfolgte mittels Bandpresse und laut Produzenten wurde weder Zucker noch Säure zum

fertigen Saft zugesetzt. Zur Haltbarmachung erfolgte eine Pasteurisation bei 78˚C. Saft

74 wurde anhand einer hydraulischen Korbpresse gepresst und auf 75-80˚C erhitzt. Es

handelt sich aus Apfelsaft aus verschiedenen Sorten.

Saft 99 und 85 stammten aus industrieller Produktion. Nähere Angaben sind

nicht bekannt.

9.10.2 Die fünf Apfelsäfte mit der geringsten antioxidativen Kapazität

Tab. 53: Rangordnung der Apfelsäfte mit geringster antioxidativen Kapazität

Rang Apfelsaft Typ Nr. 1 Saft 21 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 2 Saft 42 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 3 Saft 41 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 4 Saft 22 konventionell, klar, aus Konzentrat Nr. 5 Saft 45 konventionell, klar, aus Konzentrat

Alle fünf Apfelsäfte stammten aus industrieller Produktion. Informationen zu

verwendeten Apfelsorten bzw. Herstellungstechnologien konnten nicht in Erfahrung

gebracht werden.

97

10 Diskussion der Versuchsergebnisse

10.1 Antioxidative Kapazität

Beide Methoden (FRAP, TEAC) zur Ermittlung der antioxidativen Kapazität

stellten sich als geeignet für die Beurteilung der antioxidativen Kapazität von

Apfelsäften heraus. Prinzipiell entsprachen die ermittelten Werte den Angaben früherer

Untersuchungen [RECHNER, 1999; 2001]. Verglichen mit anderen Literaturstellen,

erhielt man auch in dieser Arbeit bei der TEAC-Methode höhere Werte als beim FRAP-

assay, was auf den unterschiedlichen Versuchskriterien basiert. Die TEAC-Methode

basiert auf der Neutralisation eines Radikalkations, wohingegen die FRAP-Methode die

AOK von Substanzen die Fe3+ zu Fe2+ reduzieren, erfasst [STRATIL, 2006]. Den

Unterschied zwischen den Methoden bestätigte ebenfalls der berechnete

Korrelationskoeffizient, der in einer mittleren Korrelation resultierte.

Beide Methoden wiesen auf einen signifikanten Unterschied zwischen

biologisch und konventionell erzeugten Apfelsäften hin. Biologische Säfte hatten eine

mittlere antioxidative Kapazität von 4,7 mMol/l (FRAP) bzw. 5,0 mMol/l (TEAC). Im

Vergleich dazu ergaben die Analysen konventioneller Apfelsäfte durchschnittlich 3,5

mMol/l (FRAP) sowie 2,9 mMol/l (TEAC).

Einen gewissen Anteil an der AOK von Apfelsäften nimmt auch Ascorbinsäure

ein. Die Herkunft der Hälfte der AOK im Apfelsaft ist jedoch noch ungeklärt

[RECHNER, 2001]. Fest steht, dass die AOK von phenolischen Substanzen mit der

Nummer ihrer Hydroxylgruppen steigt. Da Ascorbinsäure nur über eine freie

Hydroxylgruppe verfügt, ist das Ausmaß an der AOK eher gering. Untersuchungen im

Rahmen dieser Arbeit ergaben, dass 100 mg/l L-Ascorbinsäure mittels TEAC-Methode

0,49 mMol/l TROLOX entsprachen. Im Vergleich dazu, ergaben sich aus 100 mg/l L-

Ascorbinsäure bei der FRAP-Methode 1,2 mMol/l. Die Verdoppelung des Wertes

basiert auf den unterschiedlichen stöchiometrischen Verhältnissen beider Methoden.

Beim FRAP-assay ist eine 1 mM Ascorbinsäure-Lösung äquivalent zu einer 2 mM

Fe(II)-Lösung.

Klare und trübe Säfte ließen sich ebenfalls in ihrer AOK signifikant voneinander

unterscheiden (klar = 3 mMol/l; trüb = 4 mMol/l), was vermutlich daran lag, dass ein

Großteil phenolischer Substanzen im Trester verblieb [SPANOS, 1990].

98

Die anitoxidative Kapazität direkt gepresster Apfelsäfte überwog im Vergleich

zu aus Konzentrat hergestellten Säften. So entsprach die AOK direkt gepresster Säfte

durchschnittlich 4 mMol/l, wohingegen Apfelsäfte aus Konzentrat lediglich 2 mMol/l

aufwiesen.

10.2 Polyphenole und HMF

Es stellte sich heraus, dass biologisch produzierte Apfelsäfte mit

durchschnittlich 331,3 mg/l deutlich höhere Gesamtphenolgehalte, ermittelt mittels

Folin-Ciocalteu-Methode, aufwiesen als konventionell hergestellte Säfte mit 200,0

mg/l. Als Ursache dafür können einerseits die Anbaumethoden des biologischen

Landbaus, bei dem die Pflanzen aufgrund fehlender Pflanzenschutzmaßnahmen mehr

sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe zur Abwehr bilden, und andererseits die geringeren

technologischen Herstellungsprozesse, wie Schönung, erwähnt werden.

Korreliert man die AOK mit dem Gesamtphenolgehalt biologischer Säfte ergab

sich bei beiden Methoden eine geringe Korrelation (FRAP, r = 0,325; TEAC, r =

0,305), was darauf schließen lässt, dass noch weitere Faktoren Einfluss auf die AOK

von Apfelsaft ausüben. Bei den konventionellen Säften kann man zwischen

Gesamtphenolgehalt und ermittelten FRAP-Werten von einer mittleren Korrelation (r =

0,532) sprechen. Die Korrelation mit TEAC-Werten ergab wiederum eine geringe

Korrelation.

Vergleicht man die Konzentrationen einzelner Polyphenole miteinander, lässt

sich feststellen, dass Chlorogensäure (13,8 - 316,4 mg/l) mengenmäßig überwiegt.

Hierbei handelt es sich um einen Hydroxyzimtsäureester, zusammengesetzt aus Kaffee-

und Chinasäure, der u.a. im Tierversuch oxidative DNA-Schäden verhindert. Eine

übermäßige Zufuhr von Chlorogensäure (>2 g/d) wird jedoch zunehmend mit einer

erhöhten Plasmahomocysteinkonzentration in Verbindung gebracht [WATZL und

RECHKEMMER, 2001]. Kaffeesäure konnte in geringeren Mengen (0,2 – 13,0 mg/l)

nachgewiesen werden. Anschließend folgten Flavan-3-ole wie Epicatechin (0,8 – 104,3

mg/l) und Catechin (0,0 – 35,0 mg/l), das Dihydrochalcon Phloridzin (0,0 – 34,0) sowie

das Flavonol-Rhamnosid Quercitrin (0,0 – 7,7). Weiters stellte sich heraus, dass die

Konzentrationen dieser Polyphenole in biologischen Apfelsäften, verglichen mit

99

konventionellen, höher waren. Die ebenso analysierten Polyphenole p-Cumarsäure,

Hyperin, Isoquercitrin, Rutin und Avicularin kamen in beiden Saftgruppen in

durchschnittlichen Konzentrationen von kleiner als 1 mg/l Apfelsaft vor.

Zusammenfassend ließ sich feststellen, dass biologische Apfelsäfte höhere

Konzentrationen einzelner Polyphenolen aufwiesen als konventionell erzeugte

Apfelsäfte. Dieses Ergebnis ist widersprüchlich zu interpretieren, da eine erhöhte

Zufuhr einzelner Polyphenole durchaus zu negativen Wirkungen führen kann. Im

Rahmen einer ausgewogenen Ernährung scheint der gesundheitliche Nutzen sekundärer

Pflanzeninhaltsstoffe zu überwiegen. Konventionell hergestellte Apfelsäfte enthielten

mehr 5-Hydroxymethylfurfural, welches sich bei der Maillard-Reaktion bildet. Das

Furanaldehyd steht aufgrund möglicher genotoxischen und mutagenen Auswirkungen

noch immer im Mittelpunkt zahlreicher diverser Diskussionen [JANZOWSKI, 2000].

Generell beinhalteten trübe Apfelsäfte (299 mg/l GP) signifikant mehr

Gesamtphenole als klare Säfte (199 mg/l GP). Letztere enthielten auch weniger

Chlorogensäure, Catechin und Epicatechin als trübe Säfte, was wiederum auf die

Herstellungstechnologien zurückzuführen ist [SPANOS, 1992].

Direkt gepresste, konventionelle Apfelsäfte wiesen höhere Gesamtphenolgehalte

sowie Konzentrationen an Chlorogensäure als Apfelsäfte aus Konzentraten auf. Die

Konzentration an HMF liegt bei den 17 Säften aus Konzentrat durchschnittlich bei 9

mg/l HMF, was deutlich über den 2 mg/l HMF direkt gepresster Apfelsäfte liegt. Dieses

Ergebnis ist auf die erhöhte Erhitzung während der Konzentrierung zurückzuführen.

10.3 Ascorbinsäure

Biologisch produzierte Apfelsäfte, mit durchschnittlich 108,0 mg/l

Ascorbinsäure, wichen ebenfalls in ihrem Gehalt an Ascorbinsäure von konventionellen

Apfelsäften, mit 94,5 mg/l Ascorbinsäure, ab. Bei den Analysen wurde eine große

Streuung beobachtet: biologische Apfelsäfte (51,0 – 327,0 mg/l Ascorbinsäure),

konventionelle Apfelsäfte (6,0 – 473,0 mg/l Ascorbinsäure). Da Ascorbinsäure von den

meisten Produzenten als Oxidationsschutz (z.B. 20 mg Ascorbinsäure/l Apfelsaft)

zugesetzt wird, spielt die Anbaumethode hier vermutlich eine untergeordnete Rolle.

100

10.4 Mineralstoffe

Bei der Gegenüberstellung biologisch und konventionell produzierter Apfelsäfte

stellte sich heraus, dass sich die Säfte nur anhand ihres Natriumgehaltes signifikant

voneinander unterschieden. Laut dem A.I.J.N. Code of Practice soll die

Natriumkonzentration im Apfelsaft 30 mg/l nicht überschreiten, was im Laufe dieser

Arbeit nur vereinzelt bei konventionellen Säften gemessen wurde. Natrium erfüllt eine

wesentliche Rolle bei der Muskelreizbarkeit und –konzentration und ist für die

Osmolarität der Zellen verantwortlich. Eine erhöhte Aufnahme kann eine mögliche

Ursache für die Entstehung von Hypertonie sein.

Kalium, das in erhöhter Konzentration im Apfelsaft vorkommt, wird mit einer

blutdrucksenkenden, vasoprotektiven Wirkung in Verbindung gebracht. Es ist das

bedeutendste intrazelluläre Kation. In beiden Apfelsäften erhielt man

Durchschnittsgehalte von etwas über 1000 mg/l Kalium.

Magnesium übt Einfluss auf mehr als 300 verschiedenen Enzymen und

Enzymsystemen in unserem Körper aus. Der Mittelwert biologischer Apfelsäfte lag bei

48,1 mg/l Magnesium und der von konventionellen bei 47,2 mg/l Magnesium.

In geringeren Mengen kommt ebenso Calzium (24,0–185,0 mg/l Ca) im

Apfelsaft vor, welches u.a. entscheidend für die Mineralisation von Knochen und

Zähnen, der Blutgerinnung sowie der Stabilisierung der Zellmembran ist [ELMADFA

und LEITZMANN, 2004].

Eindeutiger war der Unterschied beim Vergleich klarer und trüber Apfelsäfte,

welche in ihrem Gehalt an Calzium, Natrium und Magnesium signifikant voneinander

abwichen. Klare Säfte (± 79 mg/l Ca) enthielten durchschnittlich beinahe doppelt soviel

Calzium wie trübe Säfte (± 42 mg/l Ca). Ebenso resultierten die Analysen bei klaren

Säften mit ± 53 mg/l Magnesium in einer höheren Konzentration als bei trüben Säften

(± 44 mg/l Mg). Klare Säfte (± 20 mg/l Na) enthielten jedoch fast doppelt soviel

Natrium als trübe Säfte (± 11 mg/l Na). Die Apfelsäfte wichen anhand ihres Gehalts an

Kalium nicht voneinander ab.

Ähnliche Ergebnisse erzielte der Vergleich direkt gepresster mit aus Konzentrat

hergestellter Apfelsäfte. Letztere überwogen deutlich in ihrem Gehalt an Calzium (±

106 mg/l Ca) und Natrium (± 28 mg/l Na). Wohingegen direkt gepresste Apfelsäfte

101

durchschnittlich 44 mg/l Calzium und 14 mg/l Natrium enthielten. Geringer war der

Unterschied an Magnesium und kein signifikanter Unterschied ergab sich bei der

Konzentration an Kalium. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass das Wasser,

welches zur Rückverdünnung der Konzentrate eingesetzt wird, bestimmt einen großen

Einfluss auf die Mineralstoffgehalte der Apfelsäfte, insbesondere von Natrium,

Magnesium und Calzium, ausübt.

102

11 Schlussfolgerung

Diese Arbeit zeigte, dass biologisch produzierte Apfelsäfte durchschnittlich

höhere Konzentrationen an gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen beinhalteten, als

konventionell produzierte Apfelsäfte.

Biologisch erzeugte Apfelsäfte verfügten über eine höhere antioxidative

Kapazität im Vergleich zu konventionell erzeugten Säften. Beide Produktgruppen

unterschieden sich ebenfalls anhand ihres Gesamtphenolgehaltes, sowie der Mengen

einzelner Polyphenole voneinander. Weiters enthielten biologische Säfte

durchschnittlich mehr Ascorbinsäure.

Bei der Gegenüberstellung beider Produkte wurden keine Abweichungen in

ihrem Gehalt an Kalium, Magnesium und Calzium festgestellt. Konventionelle

Apfelsäfte enthielten jedoch signifikant mehr Natrium.

Beruhend auf der Interpretation gleicher Parameter konnte auch festgestellt

werden, dass trübe im Vergleich zu klaren Apfelsäften höhere Konzentrationen an

gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen auswiesen. Auch bei direkt gepressten,

konventionellen Apfelsäften lagen die ermittelten Werte über denjenigen aus

Konzentrat hergestellten, konventionellen Apfelsäften.

Apfelsaft hat ernährungsphysiologische Bedeutung indem er unsere

Mineralstoff- und Flüssigkeitsbilanz sichert. Biologische, direkt gepresste Säfte

schnitten bei der Aufstellung der Ränge am besten ab. Leider handelte es sich bei den

Säften mit mehr gesundheitlich relevanten Inhaltsstoffen ebenso um die kostspieligeren

Produkte.

103

12 Zusammenfassung

In dieser Arbeit wurden gesundheitsrelevante Inhaltsstoffe von 49 biologisch

und 57 konventionell erzeugten Apfelsäften miteinander verglichen.

Die antioxidative Kapazität wurde anhand zweier Methoden (FRAP-assay,

TEAC-Methode) ermittelt. Bei biologisch produzierten Apfelsäften lag die

antioxidative Kapazität höher (FRAP: 4,7 mMol; TEAC: 5,0 mMol/l) als bei

konventionellen Apfelsäften (FRAP: 3,5 mMol/l; TEAC: 2,9 mMol/l).

Beide Produkte unterschieden sich ebenfalls in ihrem Gesamtphenolgehalt,

ermittelt nach Folin-Ciocalteu. Biologisch produzierte Apfelsäfte wiesen mit

durchschnittlich 331,3 mg/l deutlich höhere Gesamtphenolgehalte als konventionell

hergestellte Säfte mit 200,0 mg/l auf. Ebenfalls wurden die Gehalte einzelner

Polyphenole mittels HPLC-Methode analysiert. Mengenmäßig überwog in beiden

Apfelsäften der Gehalt an Chlorogensäure, gefolgt von Phloridzin, Epicatechin und

Catechin, wobei biologische höhere Werte als konventionelle Apfelsäfte aufwiesen.

Weiters wurden bei biologischen Apfelsäften höhere Konzentrationen an

Ascorbinsäure (108,0 mg/l) als bei konventionellen (94,5 mg/l) festgestellt.

Die Analysen der Mineralstoffe mittels AAS ergaben, dass sich biologisch und

konventionell produzierte Apfelsäfte lediglich anhand ihrer Konzentration an Natrium

signifikant voneinander unterscheiden, wobei biologische Säfte (10,5 mg/l) geringere

Werte als konventionelle Säfte (18,4 mg/l) aufwiesen.

Die Diskriminanzanalyse mittels SPSS erzielte bei konventionellen Apfelsäften

eine Trefferquote von 91,2 %, bei biologischen Apfelsäften lag sie bei 81,6 %.

Diese Arbeit führte zu dem Ergebnis, dass biologisch produzierte Apfelsäfte

höhere Konzentrationen an gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen auswiesen als

konventionell produzierte Säfte. Als Ursache dafür können die schonenden

Anbaumethoden des biologischen Landbaues, besonders der Verzicht auf chemisch-

synthetische Dünge- und Pflanzenschutzmittel, angeführt werden. Einen großen

Einfluss auf das Endprodukt üben auch die angewandten technischen Verfahren bei der

Herstellung der Säfte aus.

104

Letztlich konnte in dieser Arbeit festgestellt werden, dass naturtrübe bzw. direkt

gepresste Apfelsäfte höhere Konzentrationen an gesundheitsrelevanten Inhaltsstoffen

als klare bzw. aus Konzentrat hergestellte Apfelsäfte beinhalteten.

105

13 Abstract

This research compares the health potential of 49 organically and 57

conventionally produced apple juices.

The antioxidative capacity was determined by two different methods (FRAP-

assay, TEAC-method). Organic apple juices showed higher values (FRAP: 4.7 mMol/l;

TEAC: 5.0 mMol/l) than conventional ones (FRAP: 3.5 mMol/l; TEAC: 2.9 mMol/l).

Both products varied in their contents of phenolic compounds determined by the

Folin-Ciocalteu reagent. Organically produced apple juices had 331.3 mg/l on average,

while conventionally produced apple juices contained less, 200.0 mg/l.

Additionally, the contents of single phenolic compounds were analysed by the

HPLC-method. Quantitative predominated in both apple juices the contents of

chlorogen acid followed by phloridzin, epicatechin and catechin, where organic juices

resulted in higher amounts than conventional juices.

Furthermore, organically produced apple juices had higher concentrations of

ascorbic acid (108.0 mg/l) than conventional ones (94.5 mg/l).

Analysis of the mineral nutrients only established differences in the

concentrations of sodium. Organic apple juices showed lower concentrations of sodium

(10.5 mg/l) than conventional apple juices (18.4 mg/l).

The discriminant analysis by SPSS resulted in a hit rate of 91.2 % for

conventional juices and 81.6 % for organic juices.

The results of this research showed that organically produced apple juices

contained higher concentrations of health beneficial contents than conventionally

produced ones. The reason could be the more gentle cultivation methods of organic

agriculture, especially because chemical-synthetic manure and pesticides are not used.

Furthermore, technical procedures during production can have substantial influence on

the juice.

Finally, this research led to the assessment that cloudy or directly pressed apple

juices contain higher concentrations of health relevant ingredients than clear juices or

juices which were made from concentrate.

106

14 Literaturverzeichnis

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URL

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http://www.fas.usda.at

110

15 Anhang

Ergebnisse konventionelle Apfelsäfte

Probe FRAP

[mMol/l] TEAC

[mMol/l] Gesamtphenole

[mg/l] Ascorbinsäure

[mg/l] titrierbare Säure

[g/l] ˚Brix pH Wert

Saft 1 6,6 3,6 139,1 295,0 5,56 11,5 3,44 Saft 2 4,7 3,7 217,0 112,0 4,11 11,5 3,63 Saft 3 3,2 3,2 177,5 59,0 5,50 11,5 3,47 Saft 4 4,9 2,9 288,3 68,0 4,73 13,1 3,57 Saft 5 5,5 2,0 294,0 92,0 6,41 12,4 3,37 Saft 6 4,9 2,7 252,7 77,0 5,46 11,6 3,50 Saft 7 5,8 1,7 350,7 82,0 3,69 13,0 3,63 Saft 8 5,2 1,4 330,1 76,0 7,01 11,9 3,40 Saft 9 5,9 0,7 334,0 71,0 5,88 12,0 3,36 Saft 10 5,7 0,9 91,8 206,0 2,46 10,9 4,04 Saft 11 2,7 2,7 67,1 83,0 3,05 6,8 3,55 Saft 12 7,8 4,7 142,1 391,0 5,09 12,1 3,54 Saft 13 1,9 1,6 68,3 44,0 4,35 10,8 3,60 Saft 14 3,5 2,3 226,6 64,0 3,98 10,9 3,66 Saft 15 3,6 5,4 338,8 71,0 5,95 11,1 3,30 Saft 16 3,2 4,6 257,7 78,0 4,40 13,4 3,64 Saft 17 2,1 3,4 165,6 65,0 5,50 11,2 3,60 Saft 18 1,7 2,4 130,9 50,0 5,00 10,3 3,87 Saft 19 2,0 2,1 161,1 49,0 5,15 12,0 3,46 Saft 20 4,0 1,6 161,0 45,0 4,76 10,9 3,43 Saft 21 0,6 2,2 10,6 6,0 4,03 4,0 2,93 Saft 22 1,8 2,8 48,0 43,0 5,89 11,5 3,37 Saft 23 2,0 2,0 92,0 53,0 5,22 10,7 3,47 Saft 24 0,6 1,5 403,0 473,0 5,09 11,8 3,45 Saft 25 4,2 1,5 114,0 42,0 4,91 11,0 3,50 Saft 26 2,0 1,4 68,0 42,0 4,96 10,9 3,49 Saft 27 2,3 1,5 168,0 54,0 4,73 10,6 3,57 Saft 28 5,7 4,2 337,0 82,0 5,04 10,9 3,51 Saft 29 0,7 1,8 121,0 50,0 5,09 10,5 3,48 Saft 30 1,6 1,6 66,0 44,0 5,25 11,0 3,49 Saft 31 1,0 2,9 142,0 54,5 5,26 12,6 3,41 Saft 32 3,2 3,1 161,0 58,0 6,14 11,6 3,34 Saft 33 4,5 4,0 272,0 92,5 5,83 12,1 3,46 Saft 34 3,1 2,2 197,0 63,0 5,70 10,5 3,38 Saft 35 3,6 5,9 94,0 54,0 5,20 11,1 3,40 Saft 36 5,5 6,0 123,0 255,0 5,07 11,1 3,46 Saft 37 1,4 5,4 224,0 70,0 7,90 14,0 3,29 Saft 38 3,4 8,9 114,0 66,0 5,49 13,7 3,43 Saft 39 2,2 5,1 267,0 65,0 6,04 10,5 3,28 Saft 40 3,0 2,0 241,0 68,0 5,84 10,6 3,30 Saft 41 0,8 0,7 15,0 28,0 5,28 11,1 3,09 Saft 42 0,9 0,8 41,0 41,0 5,39 10,9 3,50 Saft 43 2,8 2,1 167,0 64,0 6,08 11,2 3,39 Saft 44 2,2 0,4 105,0 55,0 4,22 9,9 3,51 Saft 45 2,7 0,6 168,0 60,0 5,39 11,2 3,47 Saft 46 1,7 0,1 146,0 59,0 4,40 10,6 3,57 Saft 47 2,2 0,2 129,0 60,0 5,07 10,5 3,47 Saft 48 6,4 4,2 209,0 299,0 4,28 10,7 3,53 Saft 49 3,1 2,1 212,0 72,0 5,72 10,9 3,40 Saft 50 3,1 0,3 154,0 62,0 5,65 11,0 3,47 Saft 51 3,3 5,1 395,0 60,0 7,30 11,2 3,24 Saft 52 8,0 6,2 642,0 299,0 11,51 12,1 3,12 Saft 53 3,9 3,3 265,0 72,0 5,67 11,5 3,27 Saft 54 4,7 3,5 374,0 62,0 7,17 12,3 3,33 Saft 55 4,2 4,5 265,0 82,0 6,36 11,4 3,29 Saft 56 5,9 5,9 368,0 100,0 9,95 11,4 3,03 Saft 57 4,2 3,6 274,0 98,0 4,13 10,9 3,60

111

Probe � E bei 420 nm *L *a *b Glucose [g/l] Fructose [g/l] Saccharose [g/l]

Saft 1 0,29578 92,5 -2,8 18,6 21,8 71,1 27,3 Saft 2 0,58763 84,9 -1,6 28,1 22,6 65,8 23,2 Saft 3 0,33459 94,7 -4,3 28,6 27,2 71,4 14,5 Saft 4 0,22215 91,6 -1,3 14,2 15,3 75,7 38,3 Saft 5 0,09036 96,5 -1,4 7,7 20,3 71,8 40,0 Saft 6 0,06184 96,8 -1,1 6,9 16,3 71,2 33,9 Saft 7 0,20491 94,2 -2,1 15,1 19,9 78,0 27,8 Saft 8 0,23241 91,7 -1,3 15,2 41,9 83,9 5,8 Saft 9 0,23415 92,2 -1,2 13,9 20,4 78,7 23,4 Saft 10 0,23418 97,2 -4,5 20,0 29,0 66,7 17,5 Saft 11 0,26282 93,4 -2,3 15,0 13,4 41,7 17,5 Saft 12 0,64432 80,5 -0,3 25,5 19,7 66,2 31,3 Saft 13 0,18092 98,1 -3,2 12,1 18,1 64,9 38,0 Saft 14 0,14621 97,7 -1,9 10,9 18,6 70,5 27,1 Saft 15 0,33043 94,8 -3,4 20,0 20,8 66,4 14,6 Saft 16 0,33510 91,0 -1,5 19,6 35,9 85,4 5,3 Saft 17 0,41200 93,5 -3,1 29,7 30,1 68,1 6,5 Saft 18 0,18355 96,6 -2,8 12,7 22,1 65,0 18,4 Saft 19 0,28691 92,7 -2,0 16,2 22,1 73,7 28,3 Saft 20 0,09770 99,1 -2,1 6,8 21,4 67,5 23,5 Saft 21 0,08298 99,2 -1,8 6,9 10,5 21,6 1,1 Saft 22 0,40533 93,8 -3,6 27,5 32,5 71,6 0,2 Saft 23 0,35379 95,6 -3,7 23,2 27,2 62,3 8,6 Saft 24 1,00226 76,9 -0,2 37,4 27,4 66,4 8,4 Saft 25 0,34622 95,2 -3,7 24,6 24,0 65,3 14,1 Saft 26 0,28419 95,7 -3,7 22,9 20,4 66,1 19,1 Saft 27 0,33385 95,1 -3,6 26,3 26,6 61,4 11,2 Saft 28 0,63634 86,2 -2,3 32,5 18,2 65,8 12,4 Saft 29 0,35251 94,6 -3,2 24,4 19,7 69,6 17,9 Saft 30 0,33591 95,1 -3,3 23,7 26,3 63,3 8,1 Saft 31 0,07561 98,7 -2,9 10,7 20,7 75,3 48,1 Saft 32 0,28421 95,9 -4,0 23,8 32,9 62,1 5,1 Saft 33 0,48407 89,3 -3,1 29,4 19,6 74,5 42,1 Saft 34 0,28481 94,8 -3,7 20,8 21,5 59,7 21,5 Saft 35 0,10837 98,6 -3,1 11,3 15,2 64,9 34,0 Saft 36 0,31490 91,9 -2,8 20,0 22,5 63,6 29,1 Saft 37 0,84142 98,2 -2,8 11,9 34,7 76,5 19,5 Saft 38 0,18207 96,2 -3,1 16,1 26,0 88,1 30,6 Saft 39 0,14951 97,2 -4,2 16,9 12,0 65,6 30,6 Saft 40 0,21638 94,5 -2,4 15,5 14,7 65,9 37,9 Saft 41 0,16628 98,2 -2,8 12,0 27,0 51,0 40,0 Saft 42 0,26927 96,8 -4,0 20,8 25,0 55,0 16,0 Saft 43 0,14467 98,4 -2,0 9,1 21,0 79,0 7,0 Saft 44 0,14110 98,5 -2,0 8,4 18,0 61,0 5,0 Saft 45 0,56175 92,1 -4,0 37,2 31,0 63,0 6,0 Saft 46 0,31154 95,9 -3,6 20,3 26,0 65,0 1,0 Saft 47 0,32042 96,2 -3,9 20,9 29,0 64,0 1,0 Saft 48 0,88847 78,1 -0,1 34,4 23,0 67,0 7,0 Saft 49 0,39005 94,1 -3,4 26,1 28,0 64,0 2,0 Saft 50 0,46693 93,0 -3,5 32,8 31,0 67,0 5,0 Saft 51 0,28653 95,6 -2,1 19,3 27,0 64,0 7,0 Saft 52 0,76933 80,3 -0,2 31,3 36,0 68,0 5,0 Saft 53 0,44493 88,7 -1,2 21,9 37,0 74,0 6,0 Saft 54 0,29749 93,6 -1,8 16,6 32,0 64,0 4,0 Saft 55 0,18469 96,0 -1,9 17,1 27,0 76,0 16,0 Saft 56 0,33018 95,8 -3,5 21,2 28,0 74,0 16,0 Saft 57 0,26147 94,5 -1,6 16,3 20,0 73,0 18,0

112

Probe Calzium

[mg/l] Kalium [mg/l]

Natrium [mg/l]

Magnesium [mg/l]

HMF [mg/l]

Catechin [mg/l]

Kaffeesäure [mg/l]

Chlorogensäure [mg/l]

Saft 1 28,4 1026,0 13,5 42,5 1,3 4,5 4,1 50,0 Saft 2 27,5 969,2 29,7 37,8 1,1 6,5 0,8 71,4 Saft 3 94,6 1136,0 12,2 66,5 4,5 3,6 3,0 95,7 Saft 4 26,3 1143,0 14,0 39,6 1,4 10,4 2,6 94,4 Saft 5 26,7 1147,0 15,1 40,3 1,8 15,7 5,3 84,2 Saft 6 31,4 1060,0 9,4 46,3 1,6 23,6 4,2 54,7 Saft 7 24,3 919,7 20,6 36,0 3,7 35,0 0,5 43,3 Saft 8 30,6 1177,0 13,1 41,8 1,4 9,2 0,4 98,0 Saft 9 25,5 879,1 35,4 36,9 2,5 21,3 4,3 126,5 Saft 10 100,9 1005,0 25,3 71,1 5,1 2,1 1,7 31,0 Saft 11 70,8 600,4 10,5 36,1 1,0 2,9 0,3 27,1 Saft 12 43,5 1036,0 13,9 44,5 1,2 7,6 0,6 61,7 Saft 13 36,4 972,4 13,3 36,0 3,0 3,0 3,0 40,5 Saft 14 38,1 972,4 15,6 37,0 1,3 10,2 2,0 88,0 Saft 15 26,0 956,8 9,1 34,6 1,4 7,3 2,0 111,0 Saft 16 24,0 1141,0 22,1 43,6 3,4 9,9 3,6 97,7 Saft 17 185,0 1149,0 43,8 83,8 29,5 3,0 1,1 112,7 Saft 18 34,8 961,0 8,8 41,4 1,4 3,1 3,2 40,2 Saft 19 44,5 1056,0 13,0 44,6 1,0 6,0 4,0 89,4 Saft 20 52,1 897,8 17,7 43,1 1,0 4,5 3,6 51,7 Saft 21 28,6 289,3 42,1 19,4 2,2 0,0 0,8 15,8 Saft 22 62,0 1155,0 20,9 53,8 16,7 1,5 0,7 25,2 Saft 23 131,0 1044,0 37,0 60,0 5,4 2,5 1,0 54,1 Saft 24 40,9 1035,0 13,3 44,8 2,0 11,4 2,6 131,9 Saft 25 138,4 1063,0 44,7 63,6 5,9 2,8 1,0 48,6 Saft 26 122,3 1023,0 36,4 60,7 5,3 3,0 0,9 52,8 Saft 27 141,7 1069,0 25,8 67,6 8,9 2,2 1,6 118,2 Saft 28 128,5 1114,0 18,5 52,0 1,8 6,1 1,2 137,7 Saft 29 152,3 1022,0 28,1 49,6 34,2 2,9 2,0 91,2 Saft 30 150,9 1101,0 39,0 66,8 7,9 1,7 1,4 38,3 Saft 31 44,7 1046,0 16,4 41,8 3,4 5,6 0,2 82,6 Saft 32 60,6 1088,0 18,8 51,6 3,6 3,8 1,8 118,5 Saft 33 42,1 1192,0 12,8 46,0 2,6 7,8 1,9 131,7 Saft 34 42,7 981,4 7,7 41,3 1,2 6,9 1,5 115,6 Saft 35 52,7 988,3 16,3 44,2 3,5 5,5 1,4 65,9 Saft 36 32,7 1037,0 10,9 40,9 1,2 7,4 0,8 53,9 Saft 37 47,3 1254,0 13,4 53,5 2,1 8,3 2,1 34,7 Saft 38 52,4 1117,0 8,5 54,9 1,3 8,9 2,0 25,3 Saft 39 41,4 941,4 13,6 42,4 3,3 12,3 2,2 91,1 Saft 40 31,1 1019,0 7,0 35,7 3,2 14,2 0,3 137,6 Saft 41 40,0 506,0 14,0 31,0 1,1 13,6 0,6 126,6 Saft 42 99,0 1080,0 20,0 60,0 3,3 0,0 0,8 13,6 Saft 43 34,0 1188,0 7,0 44,0 3,3 2,6 0,9 16,4 Saft 44 44,0 854,0 17,0 37,0 3,2 5,6 4,0 66,0 Saft 45 116,0 1125,0 26,0 68,0 1,4 4,5 1,5 43,4 Saft 46 127,0 1038,0 19,0 59,0 10,0 3,2 1,6 55,2 Saft 47 129,0 998,0 20,0 45,0 4,1 3,6 2,9 37,7 Saft 48 40,0 1018,0 10,0 40,0 4,4 4,4 0,8 76,2 Saft 49 53,0 1095,0 16,0 52,0 1,6 4,4 0,5 40,0 Saft 50 69,0 1245,0 34,0 59,0 3,2 3,4 2,0 45,0 Saft 51 62,0 999,0 16,0 44,0 13,3 5,4 3,0 79,9 Saft 52 56,0 1411,0 7,0 49,0 2,1 3,8 1,7 181,2 Saft 53 50,0 848,0 6,0 34,0 2,7 1,6 2,1 197,6 Saft 54 50,0 1243,0 7,0 48,0 2,2 3,5 1,5 61,5 Saft 55 54,0 1083,0 16,0 41,0 2,2 5,8 2,6 44,0 Saft 56 66,0 964,0 20,0 48,0 2,0 3,9 1,9 122,7 Saft 57 45,0 1124,0 7,0 38,0 2,2 2,6 1,5 141,9

113

Probe Epicatechin

[mg/l] p-Cumarsäure

[mg/l] Phloridzin

[mg/l] Hyperin [mg/l]

Isoquercitrin [mg/l]

Rutin [mg/l]

Avicularin [mg/l]

Quercitrin [mg/l]

Saft 1 8,0 0,2 6,5 0,8 0,6 0,7 0,3 3,2 Saft 2 14,6 0,3 8,0 1,1 0,7 1,1 0,4 2,9 Saft 3 15,1 0,6 31,2 2,1 1,1 1,3 0,5 3,5 Saft 4 20,2 0,2 6,5 0,0 0,0 0,0 0,4 3,5 Saft 5 24,0 0,3 3,5 0,9 0,5 0,9 0,6 1,3 Saft 6 22,3 0,3 4,8 0,7 0,5 0,9 0,3 1,1 Saft 7 20,0 0,6 2,3 0,5 0,0 0,0 0,6 1,8 Saft 8 16,3 0,3 3,3 0,8 0,0 0,0 0,4 4,2 Saft 9 25,7 0,4 10,9 0,6 0,5 2,9 0,4 1,6 Saft 10 8,0 0,6 1,6 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 Saft 11 6,4 0,2 3,1 0,5 0,4 0,6 0,6 1,8 Saft 12 9,4 0,2 7,2 1,0 0,8 1,1 0,5 3,3 Saft 13 7,6 0,2 5,1 0,6 0,4 0,7 1,0 3,1 Saft 14 4,5 0,3 6,9 0,8 0,5 1,2 0,6 1,8 Saft 15 20,2 0,3 6,2 0,6 0,5 0,9 0,0 3,5 Saft 16 15,1 0,3 4,3 0,7 0,7 1,2 0,9 3,7 Saft 17 7,4 0,8 9,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 Saft 18 8,0 0,3 5,9 0,5 0,0 0,0 0,3 3,0 Saft 19 8,3 0,3 7,6 0,7 0,6 0,7 0,5 3,0 Saft 20 3,8 0,2 6,4 0,7 0,4 0,7 0,3 3,9 Saft 21 0,8 0,4 0,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Saft 22 2,8 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Saft 23 6,1 0,9 13,7 1,2 0,8 1,2 0,4 2,2 Saft 24 9,8 0,4 11,9 1,0 0,7 0,9 0,5 2,9 Saft 25 3,8 0,8 11,7 1,0 0,7 1,1 0,3 2,2 Saft 26 3,9 0,6 8,2 0,8 0,5 1,0 0,8 1,5 Saft 27 9,4 1,0 14,0 0,5 0,5 0,6 0,0 1,1 Saft 28 8,5 0,8 22,3 2,3 1,2 1,7 0,7 3,8 Saft 29 5,5 1,0 5,9 0,5 0,0 0,0 0,0 0,5 Saft 30 3,3 0,7 7,6 0,7 0,0 0,0 0,0 1,3 Saft 31 7,3 0,3 3,6 0,8 0,0 0,0 0,7 3,6 Saft 32 14,6 1,3 22,6 1,0 0,8 1,2 0,8 2,3 Saft 33 13,9 3,0 0,8 1,4 0,9 1,4 0,7 3,2 Saft 34 14,3 0,4 20,6 1,1 0,7 1,1 0,5 3,4 Saft 35 16,7 0,3 12,9 1,3 0,4 1,1 0,4 2,8 Saft 36 10,0 0,2 7,0 0,7 0,6 0,9 0,4 3,7 Saft 37 21,7 0,3 5,5 0,8 0,8 1,0 0,7 1,7 Saft 38 11,5 0,3 8,2 0,7 0,7 1,5 1,0 1,8 Saft 39 15,9 0,3 12,3 0,9 0,7 1,1 0,3 1,9 Saft 40 16,2 0,2 15,4 0,6 0,6 0,9 0,5 2,0 Saft 41 30,5 0,2 10,8 0,9 0,7 1,6 0,4 1,5 Saft 42 3,0 0,4 2,6 0,5 0,4 0,6 0,5 1,0 Saft 43 3,6 0,3 1,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 Saft 44 13,6 0,6 10,8 0,7 2,3 2,3 0,2 1,9 Saft 45 13,8 0,2 2,2 0,3 0,4 0,8 0,4 1,9 Saft 46 17,7 0,5 16,4 1,3 0,7 1,3 0,3 2,4 Saft 47 14,6 0,5 14,3 1,6 0,7 1,3 0,5 2,6 Saft 48 18,9 0,5 6,2 1,1 0,6 0,9 0,1 1,1 Saft 49 16,2 0,2 2,8 0,6 0,6 1,2 0,4 2,0 Saft 50 10,5 0,6 17,2 0,4 0,8 0,7 0,4 2,2 Saft 51 22,2 0,4 3,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,6 Saft 52 9,7 0,3 6,7 0,0 0,7 1,3 0,3 2,8 Saft 53 53,9 0,4 11,2 0,4 0,9 1,1 0,2 1,6 Saft 54 16,2 2,0 2,7 0,5 0,5 1,4 0,1 1,5 Saft 55 46,5 2,0 2,9 0,7 0,6 1,0 0,2 1,4 Saft 56 5,4 0,3 3,4 0,0 1,7 2,1 0,4 1,0 Saft 57 40,8 0,3 5,5 0,9 1,0 1,3 1,0 2,6

114

Ergebnisse biologische Apfelsäfte

Probe FRAP

[mMol/l] TEAC

[mMol/l] Gesamtphenole

[mg/l] Ascorbinsäure

[mg/l] titrierbare Säure [g/l]

˚Brix pH Wert

Saft 58 2,9 2,4 176,1 54,5 6,14 11,4 3,24 Saft 59 3,3 2,9 196,3 87,5 6,79 11,3 3,32 Saft 60 4,6 4,8 302,4 86,5 5,35 11,8 3,25 Saft 61 6,0 3,3 222,8 79,5 5,35 13,1 3,31 Saft 62 7,0 3,2 127,2 76,5 5,92 12,1 3,39 Saft 63 3,4 2,8 143,4 75,0 5,78 11,6 3,38 Saft 64 10,8 7,6 258,3 127,0 8,08 12,6 3,15 Saft 65 5,6 4,0 147,3 84,5 6,76 11,0 3,28 Saft 66 2,5 1,4 295,2 61,0 5,88 12,0 3,36 Saft 67 3,0 4,0 271,1 66,0 8,24 11,9 3,28 Saft 68 9,7 9,1 156,0 109,5 7,02 11,6 3,35 Saft 69 5,8 5,8 349,0 100,0 7,07 12,6 3,25 Saft 70 3,8 4,4 423,0 95,5 5,73 11,1 3,36 Saft 71 3,7 3,8 425,0 100,5 5,69 11,6 3,36 Saft 72 4,6 9,3 267,0 110,0 6,90 12,1 3,27 Saft 73 6,7 12,5 236,0 116,0 8,10 13,0 3,18 Saft 74 8,7 14,1 703,0 113,5 11,03 13,1 3,06 Saft 75 4,5 6,6 294,0 89,5 6,26 12,6 3,38 Saft 76 2,5 5,7 133,0 83,0 5,73 12,5 3,37 Saft 77 9,2 9,9 162,0 327,0 12,95 16,9 3,09 Saft 78 2,3 4,0 217,0 79,0 10,83 16,6 3,23 Saft 79 4,3 4,2 284,0 169,0 7,75 11,9 3,18 Saft 80 6,3 3,6 611,0 204,0 13,15 16,1 3,11 Saft 81 7,8 2,3 813,0 120,0 8,19 10,1 3,12 Saft 82 2,2 3,2 224,0 64,0 4,89 14,1 3,31 Saft 83 2,1 4,1 262,0 72,0 6,89 13,5 3,28 Saft 84 1,5 2,6 163,0 64,0 5,81 14,9 3,22 Saft 85 1,9 1,5 245,0 72,0 6,55 11,9 3,29 Saft 86 5,2 4,3 307,0 91,0 7,65 13,3 3,24 Saft 87 5,2 3,3 325,0 87,0 6,39 12,1 3,30 Saft 88 7,3 2,8 427,0 316,0 10,32 15,9 3,19 Saft 89 9,7 5,6 690,0 261,0 7,76 12,6 3,27 Saft 90 8,6 9,4 594,0 221,0 9,22 13,9 3,18 Saft 91 1,7 3,4 244,0 67,0 5,79 11,6 3,37 Saft 92 2,8 8,3 599,0 120,0 6,70 12,2 3,24 Saft 93 7,9 4,7 510,0 122,0 6,97 14,2 3,23 Saft 94 6,1 7,7 477,0 159,0 6,23 10,6 3,42 Saft 95 2,3 7,8 791,0 139,0 5,64 12,4 3,46 Saft 96 2,2 3,4 515,0 122,0 6,76 11,5 3,28 Saft 97 1,0 1,8 93,0 52,0 3,53 6,2 3,51 Saft 98 1,1 1,3 221,0 51,0 4,94 10,2 3,46 Saft 99 1,0 2,8 321,0 67,0 5,94 11,5 3,50 Saft 100 7,8 7,3 360,0 64,0 2,94 10,6 3,95 Saft 101 6,3 7,8 457,0 55,0 9,82 12,4 3,07 Saft 102 2,3 3,9 203,0 60,0 5,37 11,0 3,40 Saft 103 3,6 4,8 246,0 93,0 7,59 11,4 3,26 Saft 104 3,6 3,6 246,0 84,0 9,83 10,9 3,11 Saft 105 4,0 2,8 239,0 87,0 7,90 11,3 3,26 Saft 106 4,0 3,7 259,0 88,0 9,10 12,5 3,11

115

Probe � E bei 420 nm *L *a *b Glucose [g/l] Fructose [g/l] Saccharose [g/l]

Saft 58 0,33829 92,6 -2,0 19,1 23,4 80,4 7,9 Saft 59 1,02310 73,6 -1,3 36,7 23,9 75,6 17,3 Saft 60 0,52502 94,5 -5,1 30,4 27,0 71,6 9,2 Saft 61 0,17885 95,8 -1,7 11,0 21,4 78,6 23,0 Saft 62 0,33138 95,9 -3,6 21,2 30,1 80,1 2,2 Saft 63 0,44704 92,4 -3,3 25,0 13,5 69,2 29,3 Saft 64 0,55963 93,2 -4,6 32,1 38,6 79,1 6,5 Saft 65 0,48174 93,8 -4,6 29,1 20,4 71,5 18,6 Saft 66 0,16338 98,3 -2,9 11,3 20,4 68,4 25,3 Saft 67 0,34215 93,7 -3,0 19,0 24,8 79,9 5,4 Saft 68 0,45444 92,2 -2,9 25,3 22,1 78,5 22,3 Saft 69 0,37952 91,9 -2,9 23,7 23,0 81,2 20,3 Saft 70 0,19415 97,1 -2,7 15,6 14,5 75,5 28,6 Saft 71 0,50162 89,1 -2,4 28,7 28,8 76,8 4,7 Saft 72 0,29387 94,2 -2,6 20,0 13,9 81,6 42,8 Saft 73 0,40103 93,2 -3,4 26,6 29,5 83,9 9,4 Saft 74 0,44103 93,9 -4,7 29,6 19,3 68,9 29,0 Saft 75 0,55971 89,5 -2,8 30,8 23,1 65,1 10,5 Saft 76 0,52112 89,9 -3,0 29,9 29,8 70,9 12,2 Saft 77 0,17976 96,7 -2,4 11,9 26,2 72,2 55,1 Saft 78 0,30528 95,9 -4,1 23,0 46,1 95,2 13,2 Saft 79 0,25128 96,5 -3,4 15,2 17,2 63,8 34,3 Saft 80 0,19943 95,9 -2,6 13,4 16,1 76,2 68,1 Saft 81 0,37959 95,2 -5,2 25,6 18,6 57,0 8,6 Saft 82 0,38460 88,8 -0,8 20,0 22,1 87,0 26,1 Saft 83 0,87369 72,3 3,2 33,0 23,4 77,5 33,9 Saft 84 0,33730 90,4 -1,1 18,3 25,0 81,2 25,9 Saft 85 0,30962 92,9 -2,4 19,1 18,4 68,1 26,0 Saft 86 0,18040 97,7 -2,3 12,0 30,0 82,0 21,4 Saft 87 0,47903 88,4 -1,3 25,5 32,0 75,0 2,0 Saft 88 0,73631 88,0 -3,2 37,6 52,0 103,0 6,1 Saft 89 0,69714 89,3 -3,4 37,3 30,0 72,0 8,0 Saft 90 0,44458 95,7 -4,7 24,9 18,0 64,0 46,0 Saft 91 0,53613 87,5 -2,1 27,0 21,0 74,0 27,0 Saft 92 0,32642 93,1 -1,4 18,5 22,0 76,0 23,0 Saft 93 0,64775 90,6 -3,6 34,3 32,0 101,0 11,0 Saft 94 0,27173 97,9 -4,0 15,4 36,0 62,0 9,0 Saft 95 0,51534 92,2 -3,4 29,9 24,0 65,0 25,0 Saft 96 0,30034 96,5 -3,3 18,8 27,0 70,0 13,0 Saft 97 0,38908 90,7 -2,1 21,2 17,0 41,0 9,0 Saft 98 0,20880 97,8 -3,4 14,1 21,0 64,0 22,0 Saft 99 0,65416 84,2 -1,4 29,2 26,0 66,0 17,0 Saft 100 0,43930 95,8 -4,9 27,8 21,0 63,0 6,0 Saft 101 0,21083 98,2 -3,9 15,6 24,0 64,0 33,0 Saft 102 0,44286 90,1 -2,5 22,4 20,0 65,0 16,0 Saft 103 0,38921 93,0 -2,0 19,1 22,0 70,0 18,0 Saft 104 0,19630 96,6 -2,1 15,1 25,0 71,0 6,0 Saft 105 0,37721 92,8 -2,2 19,7 26,0 66,0 10,0 Saft 106 0,19827 95,6 -1,9 14,3 36,0 76,0 17,0

116

Probe Calzium

[mg/l] Kalium [mg/l]

Natrium [mg/l]

Magnesium [mg/l]

HMF [mg/l]

Catechin [mg/l]

Kaffeesäure [mg/l]

Chlorogensäure [mg/l]

Saft 58 35,1 890,4 7,1 41,0 2,3 4,8 3,0 108,2 Saft 59 45,7 1089,0 11,5 46,3 2,5 2,0 0,6 57,2 Saft 60 38,0 862,4 5,6 40,1 2,3 3,4 0,9 100,0 Saft 61 40,8 876,1 15,3 43,2 2,6 4,7 1,3 62,4 Saft 62 60,6 1107,0 14,0 51,5 1,9 8,4 1,2 111,4 Saft 63 32,5 1071,0 7,9 37,5 3,7 7,4 2,0 43,0 Saft 64 35,7 1046,0 5,5 40,9 2,1 8,3 0,9 124,4 Saft 65 44,7 1044,0 5,2 40,9 1,3 10,6 3,0 164,6 Saft 66 57,2 958,4 9,7 49,9 3,5 21,9 0,4 179,7 Saft 67 52,9 1275,0 6,8 60,7 4,0 4,3 1,8 128,1 Saft 68 43,0 980,0 6,0 42,0 1,3 8,5 8,2 100,3 Saft 69 37,0 994,0 9,0 43,0 2,7 14,7 6,7 265,0 Saft 70 49,0 958,0 15,0 40,0 3,5 12,1 1,6 132,7 Saft 71 38,0 1020,0 8,0 41,0 3,6 4,1 0,4 67,3 Saft 72 42,0 1064,0 7,0 40,0 1,4 4,5 1,8 102,1 Saft 73 49,0 1157,0 7,0 47,0 1,1 25,7 0,3 209,4 Saft 74 47,0 1251,0 6,0 50,0 3,7 18,9 0,9 214,1 Saft 75 47,0 1202,0 19,0 47,0 1,6 20,8 0,4 151,6 Saft 76 46,0 1068,0 14,0 44,0 1,2 27,0 1,4 193,9 Saft 77 39,0 1529,0 10,0 68,0 1,1 25,6 3,3 258,4 Saft 78 90,0 1489,0 10,0 81,0 1,0 23,4 5,5 246,0 Saft 79 43,0 931,0 10,0 47,0 1,2 9,9 1,7 131,6 Saft 80 37,0 1463,0 9,0 68,0 1,6 7,6 2,2 96,7 Saft 81 66,0 888,0 8,0 45,0 3,6 20,0 5,7 126,4 Saft 82 29,0 780,0 9,0 39,0 3,5 3,7 9,9 54,7 Saft 83 28,0 1004,0 10,0 42,0 3,2 11,7 3,5 60,8 Saft 84 31,0 813,0 7,0 38,0 3,4 19,4 4,6 125,7 Saft 85 33,0 1067,0 13,0 44,0 1,2 19,5 1,5 282,9 Saft 86 45,0 1098,0 25,0 51,0 1,5 6,2 2,2 80,9 Saft 87 39,0 1004,0 9,0 43,0 2,5 17,9 0,5 40,7 Saft 88 57,0 1419,0 10,0 78,0 1,4 8,7 1,3 13,8 Saft 89 50,0 1174,0 6,0 49,0 1,3 10,4 0,6 78,9 Saft 90 54,0 1257,0 5,0 51,0 1,5 10,4 0,2 74,9 Saft 91 43,0 1027,0 13,0 46,0 2,1 9,9 0,5 90,8 Saft 92 34,0 1045,0 7,0 40,0 2,5 6,2 4,5 68,2 Saft 93 27,0 1056,0 9,0 41,0 1,2 10,8 5,1 235,1 Saft 94 83,0 1070,0 17,0 56,0 1,0 12,6 6,0 198,8 Saft 95 37,0 1098,0 8,0 46,0 1,2 8,0 3,6 116,9 Saft 96 49,0 998,0 9,0 45,0 1,1 31,4 1,4 236,0 Saft 97 65,0 654,0 11,0 39,0 1,8 11,5 2,8 158,8 Saft 98 45,0 995,0 11,0 44,0 1,4 24,9 13,0 111,5 Saft 99 53,0 1124,0 18,0 50,0 3,2 26,3 2,0 316,4 Saft 100 115,0 1158,0 30,0 71,0 1,4 11,2 1,8 225,5 Saft 101 78,0 1108,0 14,0 53,0 1,2 3,2 0,9 47,8 Saft 102 61,0 991,0 7,0 48,0 1,3 0,0 2,5 40,6 Saft 103 34,0 1182,0 5,0 48,0 2,7 3,9 1,4 69,0 Saft 104 56,0 1146,0 20,0 45,0 8,4 5,2 3,4 131,3 Saft 105 42,0 1212,0 7,0 49,0 1,1 5,1 3,7 200,9 Saft 106 40,0 1233,0 9,0 45,0 1,1 3,7 4,1 55,2

117

Probe Epicatechin

[mg/l] p-Cumarsäure

[mg/l] Phloridzin

[mg/l] Hyperin [mg/l]

Isoquercitrin [mg/l]

Rutin [mg/l]

Avicularin [mg/l]

Quercitrin [mg/l]

Saft 58 35,7 0,2 4,0 0,0 0,0 0,0 0,3 2,1 Saft 59 58,8 0,2 7,1 0,9 0,5 0,8 1,0 1,4 Saft 60 35,9 0,2 4,1 0,6 0,6 1,1 0,3 1,9 Saft 61 23,5 0,2 2,0 0,5 1,0 1,2 0,2 1,9 Saft 62 45,7 0,2 3,0 0,8 0,9 1,1 0,2 1,8 Saft 63 10,9 0,3 7,6 1,3 0,6 1,0 0,3 2,7 Saft 64 14,0 0,5 33,5 2,0 0,8 1,1 0,4 3,6 Saft 65 15,0 0,7 10,5 0,9 1,0 1,2 1,3 3,2 Saft 66 31,5 0,4 10,5 1,0 1,1 1,0 1,0 3,9 Saft 67 13,8 1,0 21,5 1,1 1,0 1,0 0,5 2,8 Saft 68 18,7 0,3 7,5 0,6 0,7 3,8 0,7 1,8 Saft 69 34,1 1,1 23,6 1,1 0,9 3,5 0,9 2,7 Saft 70 14,6 0,3 16,2 0,8 0,8 1,2 1,0 2,6 Saft 71 5,1 0,2 8,1 0,7 0,6 1,1 0,5 1,8 Saft 72 7,0 0,3 11,5 1,9 1,2 1,2 0,4 3,1 Saft 73 53,0 0,4 17,7 3,0 1,1 0,9 0,4 2,6 Saft 74 33,1 0,3 12,8 9,4 1,0 0,7 0,3 1,7 Saft 75 28,0 0,2 8,9 0,9 0,7 1,1 0,5 2,0 Saft 76 53,4 0,2 12,2 1,0 0,8 1,3 0,4 2,2 Saft 77 65,8 0,2 19,8 1,3 1,4 1,1 0,3 2,5 Saft 78 73,3 0,2 27,0 1,6 1,5 1,1 0,7 3,5 Saft 79 28,6 0,2 18,2 1,3 0,8 1,2 0,4 2,7 Saft 80 24,2 0,2 12,7 3,7 0,8 1,2 0,3 3,2 Saft 81 47,9 0,2 4,0 2,3 0,9 2,5 0,2 6,0 Saft 82 12,0 0,3 2,6 1,6 1,3 3,7 0,8 5,0 Saft 83 19,9 0,2 5,1 1,2 0,3 5,2 0,4 4,2 Saft 84 41,3 0,2 2,1 2,0 0,8 2,8 0,4 4,5 Saft 85 49,7 0,2 34,0 1,2 0,9 1,2 0,2 2,1 Saft 86 17,0 0,2 4,2 0,8 0,7 1,0 0,4 3,3 Saft 87 19,4 0,2 2,7 0,9 0,8 0,8 0,3 1,7 Saft 88 14,4 0,2 1,3 0,8 0,6 1,3 0,9 0,8 Saft 89 18,5 0,2 9,9 0,8 0,7 1,2 0,3 2,6 Saft 90 19,5 0,6 2,5 0,8 0,4 1,5 0,2 3,3 Saft 91 20,1 0,2 6,0 0,8 0,6 1,5 0,3 2,3 Saft 92 10,9 0,2 4,5 1,8 0,6 3,0 0,6 7,4 Saft 93 17,5 0,2 17,9 0,7 1,1 1,2 0,6 5,5 Saft 94 33,5 0,2 14,5 1,8 1,3 1,6 0,4 7,7 Saft 95 17,5 0,2 11,5 1,1 1,0 1,2 0,4 4,8 Saft 96 70,8 0,2 12,3 1,5 1,0 1,2 0,2 3,7 Saft 97 25,9 0,2 5,6 0,8 1,0 1,0 0,5 4,8 Saft 98 38,8 0,2 22,8 0,9 0,7 0,9 0,2 1,8 Saft 99 104,3 0,2 17,5 1,9 1,3 1,2 0,6 4,5 Saft 100 45,5 0,2 9,4 1,0 1,0 1,4 0,4 2,1 Saft 101 21,2 0,2 7,8 0,8 0,5 0,9 0,2 1,6 Saft 102 7,4 2,0 5,8 2,5 0,4 1,5 0,7 2,0 Saft 103 12,6 1,3 7,7 2,6 2,0 1,0 1,5 2,1 Saft 104 36,0 0,4 11,1 0,6 0,9 2,3 0,4 1,7 Saft 105 80,6 0,4 24,1 0,9 0,9 1,2 0,4 1,9 Saft 106 15,3 0,2 6,1 0,8 0,8 1,6 0,9 1,4