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PLG (Fach) / Nahrungspflanzen (Lektion)

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• Ziele von Nahrungspflanzen a) Ertragsverbeesserung (Züchtung, Pflanzenschutz, Pflanzenanbau) b) Erntesicherung (Nacherntebedingungen, Lagerbedingungen) c) Verbesserung des Nährwertes (Züchtung)
• KH-liefernde Pflanzen - Stärke - Kartoffel (Sprossknolle) - Maniok (Wurzelknolle) - Batate ( -"- ) - Yams ( -"- ) - Getreide (Samen)
• Kartoffel - allg. Informationen - 330 Mio t Welternte - Solanatceae (Nachtschattengewächs) -> Bildung von Alkaloiden  - Bildung von Solanin (Steroidalkaloid) - 70 kcal/100g - Veredelungsprodukt: Pommes frites 350 kcal/100g (industrielle Verwertung sin D steigt)
• Solanin - Steroidalkaloid - schwach giftig - Konzentration in grünen Pflanzenteilen - kein Zerfall beim Kochen, wird extrahiert - ab 200 mg Solanin Vergiftungserscheinungen - Glykosid (Glykon <-> Aglykon), dh. über eine glykosisische Bindung an ein Trisac. gebunden
• Herstellungsprozess Pommes Frites Anlieferung (QS prüft Größe, Konsistenz, Form) -> grobe Reinigung -> Nasswäsche (Erde, Schmutz, Steine) -> Sortierung (kann auch vor dem Waschen durch Erntemaschinen durchgeführt werden) -> Schälen (mechanisches Reiben, thermisch-physikalisch, chemisch) -> Formgebung (Schneiden) -> Reinigung (waschen -> Stärke wird frei -> Acrylamid) -> Sortierung (Ziel: enge Standardabweichung) s. Bild VL -> Blanchieren (kurzes Eintauchen in Wasserbad -> Inaktivierung der Enzyme an Oberfläche -> Verminderung der enzymat. Bräunungsreaktion) ->  Bleichen (in D nicht zulässig, mit Natriumpyrophosphat -> Inaktvierung von Fe-Ionen, die zur Schwarzfärbung führen) ->  Frittierung (Erzeugung von Aromen -> MAILLARD (Gefahr: Acrylamid-Bldg), Garung) -> Fettabscheidung (Ziel: Reduzierung des Brennwertes, bessere Optik, Verbesserung des negativen Wärmeübergangs) -> Frostung (TK)  ->  Verpacken (Primärverpackung mittels Mehrkopfwaagen) ->  Etikettierung -> Sekundärverpackung (Karton) -> Palettierung (manuell, semi-automatisch, Roboter) ->  Stretching (Zweck: kein Kippen, Rutschen, etc)
• Frittieren (Pommes Frites) - meist Durchlaufverfahren a) Erzeugung von Röstaromen -> MAILLARD - Reaktion (gefahr der Acrylamid - Bildung) b) Garung - Herausforderungen  a) Schaumbildung unerwünscht (O2 + Proteine = Schaum) -> Dimethylsiloxan (Schaumzerstörung) b) Abführung der Schwaden (Dampf + H2O + Fett) und Gerüche
• Fettabscheidung (Pommes Frites) - T(-) -> Fett kristalliert -> Fettmantel -> E(+)  Ziel:  - Reduzierung des Brennwerts - bessere Optik - Verbesserung des negativen Wärmeübergangs Vorgang:  - durch perforierte Bänder -> abtropfen - abblasen - Diffsion (Fließ -> Aufsaugen des Fettes)
• Blanchieren (Pommes Frites) - kurzes Eintauchen in Wasserbad zur Inaktivierung der Enzyme an der Oberfläche -> Verminderung der enzymat. Bräunungsreaktion Stärke + 1/2 O2 -----PPO, Tyrosinase-----> Chinon + H2O PPO = Polyphenoloxidase Blanchieren  = Inaktivierung von PPO
• Sortieren (Pommes frites) Optisches Sortieren Fließband -> Kamera - Rechner - Druckluftventil (Luftstrahl schießt Schlechtware heraus) -> Sepration von Gut- und Schlechtware
• Pulpe - nach Schälen: Schalen und anhaftenden Gewebe - Reststoffe sind zu verwerten - wichtiger Kostenfaktor im Prozess Möglicher Prozessschritt:  Motor, feinmaschiges Sieb, Cutter, Pumpe, Schwerkraftabschneider
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• Maniok ~ 240 Mio t Welternte - bis 15 kg schwere Knolle - roh giftig -> cyanogenes Glycosid (Linamarin) ---> wird bei Verletzung des gewebes freigesetzt ---> Aceton + Blausäure
• Stärkeherstellung Bsp: Mais Reinigung (Quellung) -> Zerkleinerung 1 (Zahnscheibe und Hydrozyklon, Abtrennung des Keimlings >10mm) -> Zerkleinerung 2 (Stiftmühle+Nasssiebung auf Bogensieben, Extraktion der Fasern >50um) ->  Zentrifungation (Separation, Abscheidung: Proteine, lösliche Inhaltsstoffe) ->  Konzentration (Vakuum-Filter, Abscheidung: H2O) ->  Maissärke
• Herstellungsprozess Zucker aus Zuckerrohr Zuckerrohr ->  Pressen (Bagasse, Presssaft) -> Eindicken + Kristallisation  -> Raffination (gereinigte Kristalle) a) -> Rohrzucker (Zucker, Spirituosen, Bioethanol) b) -> Melasse -> Hefeherstellung
• Herstellungsprozess Zucker aus Zuckerrübe Rübe ->  Schnitzel (Prozesswasser stammt zum Großteil aus der Rübe selbst, 75% Anteil) ->  Extraktion  ->  Zuckerdünnsaft (Kalkmilch, Schnitzel, Pellets, Viehfutter) ->  Entfernung überschüssiger Kalkmilch (CO2 - Einleitung, überschüssige Ca2+- Ionen fallen als Kalk aus)  -> Trennung über Filter (CarboKalk, gereinigter Dünnsaft) ->  Eindicken (Dicksaft, bis 70% TS ->  Kristallisationsschritte (Magmaentstehung: Dicksaft + Kristallzucker) ->  Zentrifugation (Melasse -> Hefeherstellung, Kristalle, Restsirup) ->  Raffination (mehrmaliges Wiederauflösen + erneute Kristallisation) ->  Trocknung -> Abpackung ->  Pallettierung
• Kalkmilch (Zucker) - Neutralisation von H+ - pH ↑: 11 - Verhinderung Invertzuckerbildung  - Metallionen fallen als Metall-OH aus
• Raffination mehrmaliges Wiederauflösen und erneute Kristallisation  a) Trennung der Kristalle von Mutterlauge b) Kristalle waschen c) erneute Kristallisation mit Beeinflussung der Korngröße
• Aggregatzustände fest -----schmelzen----> flüssig ----Kristallisation----> fest fest ----resublimentieren----> gasförmig ----sublimentieren----> fest flüssig ----verdampfen---> gasförmig ----kondensieren----> flüssig
• unterkühlte Schmelze - Übergangsbereich fest-flüssig - bildet eine Zwischenphase (Mesophase) ---> Metastabiler Bereich: z.B. Fensterglas
• Schmelze Magma bei Zuckergewinnung (flüssige Phase eines Stoffs)
• Kristallisation Verhärtung und Verfestigung von Molekülen zu Kristallen -> Aus Lösung, Schmelzen, Gasphase oder amorphen Festkörpern -> freisetzung von Kristallisationswärme (Kühlöung notwendig bei Zuckergewinnung) a) Übersättigung durch Abkühlung od. Verdampfen des Lösungsmittels (c ↑)  b) Auskristallisation in spezifischer, regelmäßiger Form c) Abtrennung von Zentrifugation
• Proteinliefernde Nutzpflanzen a) Hülsenfrüchte -- Erbsen (Erbsenprotein Verwendung bei Fleischlosen Produkten) -- Bohnen (Sammelbegriff mit vielen versch. Gattungen; verzehrbar sind Samen + Hülle) -- Linsen (hochwertiges Eiweiß) -- Erdnuss -- Lupinen -- Soja
• Besondere Inhaltsstoffe bei proteinliefernde Nutzpflanzen a) etliche Bohnensorten sind nur nach Garung genießbar -> LEKTINE (komplexe Proteine/ Glykoproteine) --- Verklumpung von roten BK -> giftig --- T↑: Koagulation der Lektine -> unwirksam (Bsp.: Gartenbohne)  b) Tri- und Tetrasaccharide (Blähungen, da nicht spaltbar im Dünndarm -> unverdaut im Dickdarm) c) Phytat (bei Erdnuss): bindet Mineralstoffe -> führt zu eingeschränkter Verfügbarkeit
• Verarbeitung Soja und Ölsaaten a) Ölmühle ---> Öl ---> teilweise Biodiesel b) Presskuchen ---> Viehfutter c) Proteingewinnung ---> Tofu !! Inhalt Isoflavone -> chemische Ähnlichkeit zu Östrogene
• Herstellungsprozess Tofu vorgereinigte Anlieferung  ->  Einweichen (Wasseraufnahme -> 2x Volumen)  ->  Pürierung (Nassvermahlung) ->  Kochen -> Trennstufe (Dekanter + Filter) a) -> Okara (Sojaschrot): fasrige Bestandteile  --- Zugabe von Salzen (MgCl2, CaSO4) --- Samen --- Enzymen b) -> Sojamilch (Großteil der Proteine) ->  Ausfällung der Proteine durch Koagulation  -> Gallerte ->  Zerkleinerung der Gallerte zum Bruch ->  Abpressen (zu Molke) ->  Tofu (würzen, marinieren, räuchern) ->  Verpacken (einschweißen) ->  Pasteurisiern ->  Ettikettierung  ->  Verkaufsfähiges Produkt
• Ölliefernde Pflanzen Unterteilung:  -> Samen (Sojabohne, Raps, Sonnenblume, Mais, Lein/Flachs, Kokospalme) -> Fruchtfleisch (Olive, Ölpalme, Avokado)
• Fettsäurezusammensetzung Pflanzenöle (größter Anteil) Olivenöl: Ölsäure Rapsöl: Ölsäure, Linolsäure (2xug) Sonnenblumenöl: Linolsäure (2xug) Leinöl: Linolensäure (3xug) Leindotteröl: Linolensäure (3xug), Eicosensäure Kürbiskernöl: Linolsäure (2xug) Sojaöl: Linolsäure (2xug)
• Fettsäurezusammensetzung ölliefernde Pflanzen (allg.) - hoher Anteil an ug. FS sind ernährungsphysiologisch erwünscht - NT: Ranzigkeit (verarbeitungstechnologisch große Herausforderung)durch Oxidationsvorgänge  ---> Fehlaroma - hohe wirtschaftliche Bedeutung in der LM-Wirtschaft - auch in Kosmetik, chem. Industrie, Schmieröle (biogen), Kraftstoffe, Brennstoffe
• Raps - sehr hoher Gehalt an Erucasäure -> sehr bitter - hoher Gehalt an Glucosinolaten -> sehr scharf (Senfölglykoside)  ---> Vermeidung durch Züchtung:  --- 0-Raps: Reduzierung der Erucasäure auf Minimum --- 00-Raps: Reduzierung der Glucosinolate --- viele Sorte gentechnisch verändert
• Ölpalme - 30 cm hohe Palme - Fruchtstaude kann bis zu 50 kg schwer werden - 1000 - 5000 Früchte/Bananen - hohe Hektar-Erträge: 4 - 6 t Palmöl/ha/Erntejahr
• Verarbeitung Ölpalme Sofortige Verarbeitung nach Ernte notwendig:  - Lipasen spalten Fette zu unerwünschten Spaltprodukten (Geruch, Geschmack -> Ranzigkeit) ---> Technologie: Hitzeinaktivierung der Lipasen mittels Wasserdampf (notwendig)
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• Wirtschaftliche Bedeutung Palmöl - Produktion: Indonesien, Malaysia - NT: ökologische Probleme für Palmölplantagen (Regenwaldrodung) ---> Greenpeace -> Aktivierung der Verbraucher -> Forderung zur Verwendung von ökologisch korrekten Rohstoffen
• Nutzbare Teile der Ölpalme Steinfrucht - Fruchtfleisch -> Palmöl - Samen -> Palmkernöl
• Handelsbezeichnungen Obst 1.) Kernobst: Apfel, Birne, Quitte, Hagebutte... 2.) Steinobst: Pflaume, Zwetschge, Aprikose, Kirsche... 3.) Beerenobst: Erdbeere, Himbeere, Johannisbeere... 4.) Süd-, Zitrusfrüchte: Zitrone, Orange, Banane, Mango, Kaki... 5.) Schalenobst: Nüsse, Kastanie 6.) Exoten: Physalis 7.) Wildfrüchte: Gewinnung durch Sammeln
• Botanik Stamm Klasse Ordnung Familie Gattung Art Unterart -> S K O F G A U 
• Fruchtwand, Pericarp -> besteht aus 3 Zellschichten Exocarp Mesocarp Endocarp
• Definition Obst - essbar - meist fleischige Früchte mehrjähriger Pflanzen
• Definition Früchte - Blüten im Zustand der Samenreifung - Bestehend aus:  --- Samen, Kelchblätter, Blütenboden, Blütenblätter, Fruchtblätter (Fruchtwand, Fruchtknoten) - essbar: Samen, Blütenboden, Fruchtblätter
• Sammelfrüchte a) Kernobst: Pericarp umschließt jeden Samen (Balg) lederartig b) Erdbeere: Sammelnussfrucht (kleine Samen = Nüsschen) c) Himbeere: Steinfrüchtchen
• Fruchtverbande Beerenfruchtverbande: einzelne Beeren fleischig miteinander verbunden Bsp.: Anananas
• Qualitätskriterien Obst a) Lieferant von Vit, Balast-, Mineral-, sekundäre Inhaltsstoffe (Enzyme, Anioxidantien -> phen. Vbdg.) b) Kriterien:  - Aussehen (farbe, frei von Beschädigungen) - Größe - Geschmack/ Aroma (Reifemechanismus: Zucker-Säure-Verhältnis) - Festigkeit, Textur - Industrie: Anteil an sek. Pflanzeninhaltsstoffen (Pektingehalt, Vit, Gerbstoffe) - abhängig von: Sorte, Klima, Boden
• Handelsbezeichnungen Gemüse - Wurzelgemüse: rettich, Möhre, Pastinake - Blatt und Blattsalatgemüse: Kopf-, Feldsalat - Kohlgemüse: Weiß-, Rot-, Chinakohl - Kressen: Garten-, Brunnen-, Kapuzinerkresse - Zwiebelgemüse: Küchengemüse, Knoblauch - Samengemüse: Bohnen, Erbsen, Linsen - Blütengemüse: Blumenkohl, Brokkoli, Artischocken - Fruchtgemüse: Gurke, Tomate, paprika, Zucchini
• Technologie Herstellung von fresh-cut Gemüse Grobschnitt (Strunk) ->  Feinschnitt  ->  Waschung (mehrstufig) ->  Trocknung (Abschleudern) ->  Dosierung (Mehrkopfwaagen) ->  Abfüllung (Schlauchbeutelmaschine)
• Wichtige Inhaltsstoffklassen Gemüse a) Cuairbitacine: Tetracyclische Triterpene --- giftig: je nach Sorte unterschiedlicher Gehalt b) Glucosinolate (Senfölglykoside) - Abspaltungen - Isothiocyanate (Senföle) --- Fraßschutz, da sehr scharf (Kresse, Senf, ...) --- antimikrobiell --- anticancerogen
• Herstellung: Tomatenmark Tomate --> Reinigung --> Schälen --> Entfernen der Kerne --> Passiersieb --> Pulpe --> Eindicken (Ziel: TM > 40%, E↑) --> Paste --> Abpackung in liftdichte Gebinde (Ketchup, Pasta,..)
• Herstellungsprozess Ketchup Paste  ->  Mischkessel (Paste + Zucker, Salz, Essig, Gewürze, H2O) strukturviskoses Medium, Phasentrennung (Dichteunterschiede der Zutaten) ->  Homogenisieren (Zersteubung in kleine Tröpfchen mit F(max)) ->  T↑ -> Abfüllung ->  Etikettierung ->  Zusammenfassung in Gebinden ->  Palettierung

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