Warum verderben Lebensmittel? Es gibt mehr Möglichkeiten, Lebensmittel frisch zu halten, als sie einfach einzufrieren

Mammuts waren an kaltes Klima angepasste Tiere, die vor langer Zeit ausgestorben sind. Im Gegensatz zu Dinosaurierfossilien haben viele Mammuts fast vollständige Haut, Fleisch und Haare. Warum ist das so? Es ist tatsächlich eine niedrige Temperatur.

Unsere klugen Vorfahren wussten schon früh, wie man niedrige Temperaturen zur Konservierung von Lebensmitteln nutzen konnte. So errichteten beispielsweise die Königshäuser aller Dynastien Eisspeicher, die im heißen Sommer zur Kühlung dienten. Sie wurden auch zum Konservieren von Früchten und anderen Lebensmitteln verwendet. Allerdings nutzten die einfachen Leute sie damals zu Hause kaum.

Der großflächige Einsatz dieser Technologie zur Lebensmittelkonservierung bzw. ihre Kommerzialisierung ist eigentlich ein modernes Phänomen. Im Jahr 1912 beobachtete der Amerikaner Clarence Birdseye, dass die Fische, die die Indianer bei großer Kälte gefangen hatten, kurz nach der Entnahme aus dem Wasser komplett gefror. Als sie jedoch mehrere Monate später auftauten, waren sie noch immer so frisch wie zum Zeitpunkt der Entnahme. Er fand das sehr interessant und fragte sich, ob er diese Methode auch bei anderen Lebensmitteln anwenden und prüfen könnte, ob sie den gleichen Effekt hätte. Deshalb gründete er 1924 ein auf Gefriertechnologie spezialisiertes Meeresfrüchteunternehmen. Schließlich wurde im Jahr 1930 die weltweit erste Charge Tiefkühlkost hergestellt, die nicht nur Fisch und Fleisch, sondern auch grüne Bohnen, Spinat, Kirschen usw. enthielt.

Bei allem müssen wir nicht nur die Fakten kennen, sondern auch die Gründe dafür. Wie bleiben Lebensmittel bei niedriger Temperatur frisch?

Tatsächlich ist das Prinzip ganz einfach. Der Verderb von Lebensmitteln hat hauptsächlich zwei Ursachen. Zum einen werden die nahrungseigenen Bestandteile durch die Einwirkung von Enzymen abgebaut. Zum anderen wird durch die Vermehrung von Mikroorganismen auch der Verderb von Lebensmitteln beschleunigt. Beide Punkte hängen eng mit der Temperatur zusammen. Beispielsweise beträgt die geeignete Temperatur für die Aktivität der meisten Enzyme in Lebensmitteln 30–40 °C. Bei dieser Temperatur nimmt die Geschwindigkeit enzymvermittelter biochemischer Reaktionen rapide zu und Lebensmittel verderben natürlich schneller. Zu diesem Zeitpunkt ist es auch anfälliger für das Eindringen bestimmter Mikroorganismen und bei diesem zweigleisigen Ansatz verderben die Lebensmittel schnell.

Wenn wir jetzt die Temperatur senken, sieht das Bild anders aus. Bei sinkenden Temperaturen nimmt nicht nur die Aktivität der Enzyme ab, auch die Vermehrung von Mikroorganismen wird gehemmt. Bei -18 °C kommt beispielsweise die Atmung von Obst und Gemüse praktisch zum Stillstand, Enzyme und Mikroorganismen befinden sich fast in einem Ruhezustand, chemische Prozesse wie der oxidative Abbau von Lipiden und die hydrolytische Denaturierung von Proteinen kommen ebenfalls zum Stillstand und der Verderbsprozess von Lebensmitteln wird quasi unterbrochen. Stellen Sie sich vor, die Nährstoffe zersetzen sich nicht mehr und die Lebensmittel bleiben frisch, egal wie lange sie gelagert werden.

Wie frisch wäre es? Nehmen wir Gemüse als Beispiel. Bei einer Lagerung bei einer Raumtemperatur von 20 °C kann der Vitamin-C-Verlust in nur 2–3 Tagen 40 % erreichen. Wird das Gemüse jedoch schockgefroren, beträgt die Vitamin-C-Verlustrate nach 100 Tagen nur 7,9 %. Selbst wenn der Verlust durch den Gefriervorgang mit einberechnet wird, beträgt er nur 27,9 %, was im Vergleich deutlich weniger ist. Tatsächlich werden viele Gemüse- und Obstsorten, die wir im Winter und Frühling essen, auch bei niedrigen Temperaturen gelagert, wie beispielsweise Äpfel, Bananen, Knoblauch, Kohl usw.

Wir verwenden zu Hause gelegentlich Kühlschränke, um Fleisch, Gemüse, Knödel und andere Lebensmittel einzufrieren, aber der Geschmack ist viel schlechter als bei den auf dem Markt erhältlichen. Was ist das Problem?

Abbildung: Das Bild stammt von Tuchong.com

Tatsächlich verwandelt sich das darin enthaltene Wasser beim Einfrieren von Lebensmitteln in Eiskristalle, die wie Sägen wirken und die Zellen von Gemüse und Fleisch schädigen. Nach dem Auftauen wird das Essen weich und saftig, und durch den Flüssigkeitsverlust gehen Nährstoffe wie Mineralien und Vitamine verloren, was zu einem Verlust an Geschmack und Nährstoffen und damit zu einer Verschlechterung der Lebensmittelqualität führt. Der Schlüssel zur Erhaltung des Geschmacks und Nährwerts von Lebensmitteln liegt daher darin, die durch diese Veränderung verursachten Schäden zu verringern, und die Geschwindigkeit des Einfrierens spielt dabei eine wichtige Rolle.

Bei einer hohen Gefriergeschwindigkeit ist die Anzahl der Eiskristallkeime in den Zellen größer bzw. kleiner als in den Interzellularräumen und ihre Verteilung ähnelt der Verteilung von flüssigem Wasser in natürlichen Lebensmitteln. Mechanische Schäden treten natürlich weniger auf und die Wiederherstellung nach dem Auftauen ist einfacher, sodass auch weniger Saft austritt.

Obwohl wir zu Hause kein Schnellgefrieren durchführen können, gibt es einige kleine Tricks, die Sie ausprobieren können. Verkürzen Sie zunächst die Gefrierzeit so weit wie möglich, um die Lebensmittel schnell einzufrieren. Stellen Sie beispielsweise das Kühl-/Gefrierfach einfach auf die niedrigste Temperatur ein. Teilen Sie die Lebensmittel gleichzeitig möglichst in kleine Stücke und verteilen Sie diese flach im Gefrierschrank, um die Dicke zu verringern. Zweitens: Tauen Sie die Lebensmittel nicht wiederholt auf. Bei diesem Vorgang kristallisiert das Wasser immer wieder aus, die Eiskristalle werden größer und die Qualität der Lebensmittel nimmt deutlich ab. Drittens sollten Tiefkühlkost in kleinen Paketen verpackt werden und im Inneren etwas Feuchtigkeit behalten, um ein Austrocknen der Oberfläche der Lebensmittel zu verhindern. Viertens haben auch Tiefkühlkost eine begrenzte Haltbarkeit. Versuchen Sie daher, sie nicht zu lange aufzubewahren. Fleisch sollte beispielsweise am besten innerhalb von 6 Monaten verzehrt werden, da sonst der Geschmack nachlässt.

Tatsächlich gibt es neben der Lagerung bei niedrigen Temperaturen noch viele weitere Methoden zur Konservierung von Lebensmitteln, die ebenfalls sehr nützlich sind. Kennst du sie alle?

Beispielsweise handelt es sich beim Dehydrieren und Trocknen um den Prozess, Nahrungsmittel durch die Verwendung von hohen Temperaturen oder Lufttrocknung zu dehydrieren, um ihre Haltbarkeit zu verlängern. Die Trockenfrüchte, das Trockengemüse, das Trockenfleisch und die Trockenpilze, die wir täglich essen, werden alle mit dieser Methode hergestellt. Beim Einlegen von Lebensmitteln werden Lebensmittel durch die Verwendung von Salz oder Zucker unter Einwirkung hohen osmotischen Drucks schnell dehydriert, wodurch Bakterien gehemmt und die Haltbarkeit verlängert wird. Die Pickles und konservierten Früchte, die wir täglich essen, werden mit dieser Methode hergestellt. Darüber hinaus gibt es die Vakuumkonservierungsmethode, die den Verderb von Lebensmitteln verringert, indem sie diese vor dem Kontakt mit Sauerstoff schützt. Eine weitere Methode ist die Bestrahlung, bei der niedrig dosierte Strahlung eingesetzt wird, um pathogene und verderbliche Bakterien im Fleisch abzutöten. Darüber hinaus kann durch den Einsatz mikrobieller Fermentation auch die Haltbarkeit beispielsweise von Stinktofu, Speck, Schinken und fermentierten schwarzen Bohnen verlängert werden.

Im Vergleich dazu hat die Konservierung bei niedrigen Temperaturen ein breiteres Anwendungsspektrum und ist für Fleisch, Gemüse und Milch anwendbar. Der ursprüngliche Geschmack und die Nährstoffe der Lebensmittel bleiben dadurch besser erhalten, da die sieben Hauptnährstoffe kaum zerstört werden und auch der Verlust an Proteinen, Kohlenhydraten, Fett und Mineralien sehr gering ist. Daher kann es die Haltbarkeit von Lebensmitteln erheblich verlängern. Der einzige Nachteil besteht darin, dass bestimmte Anforderungen an die Geräte gestellt werden, um niedrige Temperaturen aufrechtzuerhalten. Bei Temperaturschwankungen und unsachgemäßer Lagerung verderben die Lebensmittel.

Welche neuen Technologien zur Kryokonservierung sind in den letzten Jahren entstanden? Tatsächlich gibt es ziemlich viele davon, und Sie haben wahrscheinlich noch nichts von ihnen gehört. Beispielsweise kann die Gefriermethode mit Membranumhüllung die Ausdehnung und Verformung von Lebensmitteln verhindern und das Lebensmittelgewebe hat einen guten Geschmack; Die Ultraschall-Gefriertechnologie trägt dazu bei, die Qualität von Tiefkühlkost zu verbessern. Durch die Hochdruck-Gefriertechnologie kann die Qualität der ursprünglichen Lebensmittel erhalten werden. Durch die Dekompressions-Gefriertechnologie für Lebensmittel kann der Innendruck von Lebensmitteln schnell abgebaut werden. Die Eiskristalle sind klein und gleichmäßig, wodurch das innere Lebensmittelgewebe weniger geschädigt wird.

Es heißt, dass niedrige Temperaturen die Vermehrung von Pilzen hemmen können, aber man würde nie vermuten, dass Pilze auch eingefroren werden können. Dies ist die aktive Bakteriengefriertechnologie Ice Nucleus. Eisbildungsaktive Bakterien sind Bakterien, die Wassertropfen bei etwa -2°C gefrieren lassen können. Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass sie den Gefrierpunkt von Wasser in Lebensmitteln erhöhen, die Gefrierzeit verkürzen, Energie sparen und das Wachstum von Eiskristallen fördern kann, wodurch sich nachfolgende Eisprodukte leichter von konzentrierten Materialien trennen lassen.

Ob Lagerung bei niedrigen Temperaturen oder andere Methoden zur Lebensmittelkonservierung: Sie alle sind gute Möglichkeiten, die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern, und Sie können entsprechend Ihren Anforderungen die richtige Wahl treffen. Gemäß den Empfehlungen der chinesischen Ernährungsrichtlinien sollten Lebensmittel möglichst frisch verzehrt werden.

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Autor: Zhang Yu (Doktor der Ernährungswissenschaften)

Gutachter: Chen Ran (Associate Researcher, COFCO Nutrition and Health Research Institute)

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

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