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Forscher lüften ein süßes Geheimnis: Karamell wurde erstmals chemisch analysiert

16.04.2012

Karamell: Jeder kennt das Lebensmittel, das durch Erhitzen von Zucker entsteht, und weiß, wie es aussieht, wenn körniger Zucker in einer heißen Pfanne zu brauner, klebriger Karamellmasse wird. Bisher wussten Chemiker nicht, welche Stoffe sich bei der Herstellung von Karamell bilden. Nikolai Kuhnert, Professor of Chemistry an der Jacobs University, hat mit seinem Team eine Methode entwickelt, mit der er die chemische Zusammensetzung von Karamell analysieren kann. Die Süßigkeit besteht aus mindestens 4000 Stoffen.

Die chemischen Verbindungen, die bei der Herstellung von Karamell entstehen, finden sich nicht nur in Karamellprodukten selbst, sondern auch in zuckerhaltigen Lebensmitteln, die erhitzt werden. Das sind viele, denn fast alle Lebensmittel enthalten Zucker, und schätzungsweise über die Hälfte der von Menschen verzehrten Lebensmittel wird vor dem Genuss erwärmt. Karamell wird auch als Lebensmittelfarbe eingesetzt. Egal ob gelb, rot, braun oder Schwarztöne, 80 % aller gefärbten Lebensmittel wurde Karamell zugesetzt. Bekannte Beispiele sind Cola, Whiskey, Bier, Sojasauce und Kekse. Die verschiedenen Farben des Karamells erreicht man unter anderem durch Temperaturänderung (je heißer, je schwärzer) und durch Zusatzstoffe beim Erhitzen z.B. Sulfit oder Ammoniumcarbonat.

Vor etwa 100 Jahren hat der französische Physiker und Chemiker Louis Camille Maillard entdeckt, dass Zucker wie Glukose, Fruktose und Saccharose sich in ihrer chemischen Zusammensetzung dramatisch ändern, wenn sie erhitzt werden. Das Hauptproblem bei der Untersuchung von Karamell lag bislang in der Komplexität der entstehenden Produkte. Bei der Erwärmung verliert der Zucker Wasser. Aber zu welchen Reaktionsprodukten führt das? Karamell enthält nur noch zu etwa 10 % Zucker, alle anderen Komponenten bilden sich neu.

Der Arbeitsgruppe um Nikolai Kuhnert, Professor of Chemistry an der Jacobs University, ist es nun erstmals gelungen, die Reaktionsprodukte, die beim Erhitzen von Zuckern entstehen, zu identifizieren und die chemischen Reaktionen, die bei der Entstehung von Karamell stattfinden, zu verstehen. Mit modernen massenspektrometrischen Methoden wurde gezeigt, dass mindestens 4000 verschiedene Reaktionsprodukte entstehen, zum Beispiel Oligomere von Zuckern und Wasserabspaltungprodukte. Auch die Entstehung der Karamellfarbe konnte in Teilen erklärt werden. Die Wissenschaftler haben die Elementzusammensetzung der Karamellfarben analysiert.

“Unsere Forschung”, erklärt Nikolai Kuhnert, "ermöglicht erstmals eine umfassende Analyse der chemischen Zusammensetzung von Karamell - einem der ältesten und beliebtesten Lebensmittel."

Es bieten sich viele interessante Anwendungsmöglichkeiten. So kann das Verständnis der Farbentstehung zu neuen, verbesserten Lebensmittelfarbstoffen führen. Auch gesundheitliche und medizinische Aspekte können endlich untersucht werden. Da es nun bekannt ist, welche Verbindungen in Karamell enthalten sind, kann getestet werden, welche Verbindungen für die menschliche Gesundheit förderlich sind und welche nicht. Mit der von Nikolai Kuhnert entwickelten Methode eröffnen sich neue Perspektiven für die Lebensmittelchemie. Komplexe Lebensmittel, die sich durch schwer zu charakterisierende Inhaltsstoffe auszeichnen - wie schwarzer Tee oder Schokolade - können nun analysiert werden.

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    Prof. Dr. Werner M. Nau

    Werner Nau, geb. 1968, studierte Chemie an der Universität Würzburg und der St. Francis Xavier University, Kanada. Er promovierte 1994 an der Universität Würzburg. Nach seinem Postdoktorandenaufenthalt an der University of Ottawa, Kanada (1994 – 1995) habilitierte er sich für Chemie an der ... mehr

    Dr. Frank Biedermann

    Frank Biedermann, geb. 1985, studierte Chemie an der Universität Leipzig. Er promovierte 2012 an der Cambridge University, UK in supramolekularer Chemie und Polymerchemie. Seit Oktober 2012 ist er als Postdoc an der Jacobs University in Bremen tätig. Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf ... mehr

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