Unsichtbar und doch so wichtig
In unserem täglichen Konsum spielt Palmöl eine große Rolle. Ein großer Teil der mehr als 40 Millionen Tonnen des produzierten Palmöls wird in Lebensmitteln verwendet. Im Alltag findet man es in zahlreichen Kosmetik- und Hygieneartikeln, in Backwaren wie auch Aufstrichen und Tiefkühlwaren.
Wieso aber steckt Palmöl in so zahlreichen Lebensmitteln? Die Antwort ist ganz einfach: Es ist das perfekte Fett aufgrund seiner sensorischen und physikalischen Eigenschaften. Es zeichnet sich durch einen hohen Schmelzpunkt und eine hohe Stabilität gegenüber Hitze und Fettverderb aus. Der hohe Schmelzpunkt wird unter anderem durch Fraktionierung erreicht. Die verschiedenen Fettkomponenten werden in eine hochschmelzende und eine niedrigschmelzende Fraktion aufgetrennt. Darüber hinaus ist Palmöl überaus günstig und geschmacksneutral (PETERSEN 2015; CHOW 2008; CORLEY et al. 2007).
Ökologische Nachteile
Jedoch ist dessen Einsatz in der Lebensmittelbranche in den letzten Jahren vermehrt in die Kritik der Öffentlichkeit geraten. Großflächige Rodungen von Primärurwaldflächen und Torfmooren zur Gewinnung neuer Anbauflächen in Indonesien und Malaysia erhöhen die CO2-Emissionen (DAVID 2012). Alternativen für Verbraucher sind rar gesät. Konsumenten können Palmöl-Lebensmittel entweder gänzlich vermeiden oder die Lebensmittel mit Palmöl aus zertifiziertem und nachhaltigem Anbau kaufen.
Zertifizierte Produkte sind in der Regel besser als nicht zertifizierte Produkte. Dennoch kam in der Vergangenheit vermehrt Kritik an der Nachhaltigkeit der Zertifizierung auf (VOGE & HÜTZ-ADAMS 2014). Beispielsweise am Zertifikat des RSPO (Round Table on Sustainable Palm Oil), welches vom WWF gemeinsam mit Großkonzernen ins Leben gerufen wurde. Das Zertifikat verbietet die Rodung von Waldgebieten die „hohem Schutzwert“ unterliegen. Andere Waldgebiete können allerdings weiterhin gerodet und in Palmölplantagen umgewandelt werden (RSPO 2007).
Um Verbraucher, Produzenten und Umwelt zu entlasten, könnte eine mögliche Alternative auch die Substitution von Palmöl mit einem anderen, weniger umweltschädlichen Rohstoff sein.
Was müssen Alternativen bieten?
Alternativen zu Palmöl müssen in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften vor allem dem fraktionierten Palmstearin ähneln. Mit einem Schmelzpunkt von circa 36 °C (unfraktioniert) ist Palmöl eines der wenigen festen pflanzlichen Öle bei Raumtemperatur. Fraktioniertes Palmöl besitzt sogar einen Schmelzpunkt von über 40 °C (CORLEY et al. 2007). Dies ist vor allem auf den hohen Gehalt der Hauptkomponente, der gesättigten Fettsäure Palmitinsäure (39–47,5 %), zurückzuführen. Neben der Palmitinsäure bildet Ölsäure mit einem Anteil von 36–40 % die zweite Hauptkomponente (TALBOT 2015).
Demzufolge müssen Alternativen zu Palmöl einen ähnlich hohen Schmelzpunkt besitzen und sensorisch neutral sein. Ein Einsatz als Lebensmittelzusatz von gustatorisch und olfaktorisch wirksamen Ölen ist schwierig, denn die Fette sollen nicht die sensorischen Eigenschaften des eigentlichen Produkts verändern. Des Weiteren muss das Produkt in signifikanter Menge zugänglich sein. Ein Produkt, das als Palmölsubstitut erst im großen Maßstab angebaut werden muss, würde vermutlich zu einer ähnlichen ökologischen Debatte führen. Ölpalmen bringen darüber hinaus einen viel höheren Ertrag pro Hektar als die anderen gängigen pflanzlichen Öle. Das liegt einerseits an der großen Produktionsmenge, andererseits aber auch am hohen Ölanteil (50–70 %) (LIEBEREI et al. 2012) der Frucht. Tierische Fette könnten zu ethischen und religiösen Diskursen führen und bilden keine Grundlage für vegetarische Gerichte.
Nebenprodukte als Alternative
Das Augenmerk bei der Suche nach Palmölsubstituten lag bei dieser Forschungsarbeit (siehe Kasten) auf Nebenprodukten der industriellen Obst- und Gemüseverarbeitung. Ausreichende Mengen an Rohstoff sind eher zugänglich, wenn das Produkt schon in größerem Rahmen angebaut wird. Früchte aus temperierten Klimaten sind weitestgehend erforscht und auch ihre Nebenprodukte werden meistens schon effizient verwendet. Die Orientierung liegt daher primär auf Nebenprodukten der Verarbeitung tropischer Früchte.
Der Grundgedanke ist eigentlich simpel und gar nicht neu: Warum wertvolle Rohstoffe verschwenden, bloß weil wir ihr Potential noch gar nicht erkannt haben? Es mag utopisch klingen, eine etablierte Industrie mit einem Abfallprodukt zu kompensieren. Aber zumindest wäre die Entdeckung einer Alternative eine mögliche Entlastung für die Natur in den Anbauländern.
Eine mögliche Alternative wäre die Mango (Mangifera indica L.). Die weltweite Produktionsmenge beläuft sich auf über 40 Millionen Tonnen (FAO 2013). Besonders dem Mangokern wird eine besondere Fettsäurezusammensetzung zugesprochen. Ungeachtet der ungenutzten Fettquelle stellen die Abfälle (Schalen und Kerne) der Mangoproduktion eine erhebliche Umweltbelastung dar. Nur teilweise findet das Fett der Samen Verwendung in der Kosmetikindustrie. In unserer Studie belief sich der Gewichtsanteil des Mangokernes an der Gesamtfrucht auf 7,1 % mit und 3,3 % ohne Kernhülse (Bild). Es sind aber auch Gewichtsanteile von 15-24 % (CHOW 2008) bekannt.
Auch die Nutzung der Tamarinde (Tamarindus indica L.) wäre eine weitere Möglichkeit. Jährlich fallen bei der Aufarbeitung der Früchte allein in Indien 100.000 Tonnen Samen an (LIEBEREI et al., 2012). Da es sich bei Tamarinden aber um eine vorwiegend regional genutzte Frucht handelt, finden sich kaum genaue Zahlen zur jährlichen Produktionsmenge. In unserer Studie belief sich der Gewichtsanteil der Samen auf 21,4 %. Basierend auf den Untersuchungen von ANDRIAMANANTENA et al. (1983) käme die Tamarinde aufgrund des hohen Gehalts an langkettigen Fettsäuren in Frage. Als Palmölersatz könnten auch die Samen der Rambutan (Nephelium lappaceum L.) und der afrikanischen Mango (Irvingia gabonensis) als Palmölersatz interessant sein. Die Samen der Raumbutan besitzen angeblich einen Fettgehalt von 38 %. Das Fett soll einen Schmelzpunkt von über 40°C erreichen (MANAF et al. 2013). Rambutansamen gelten jedoch nach VO (EG) Br. 258/97 der EU-Kommission als Novel Food, was die Zulassung des Fettes erschweren würde. Der Einsatz verschiedener Palmengewächse (Fam: Arecaceae) könnte die Tropengebiete ebenfalls entlasten. Die Macauba-Palme (Acrocomia aculeata) gilt beispielsweise als Pionierpflanze, die hohe Resistenzen gegenüber Dürreperioden aufweist und geringe Ansprüche an die Bodenqualität stellt (HENDERSON et al. 1995). Darüber hinaus ähnelt der Fettgehalt mit 34,6–70 % (BORA & ROCHA 2004) dem der klassischen Ölpalme.
Hintergrund der Forschungsarbeit
Die Bachelorarbeit wurde 2016 am Lehrstuhl von Prof. Dr. Carle am Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universität Hohenheim vorgelegt. Die Betreuung übernahm M.Sc. Veronika Lieb. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Kerne der Mango und der Tamarinde untersucht. Unter der Leitung von Dr. Christof Björn Steingaß und von Veronika Lieb wird die Erforschung des Themas weitergeführt.
Vergleich der Fett- und Fettsäurezusammensetzung
Da in Lebensmitteln häufig das fraktionierte Palmfett angewendet wird, haben wir versucht, ein vergleichbares Fett zu erhalten. Wir haben eine Fraktionierungsmethode entwickelt, die das Fett in eine hoch- und eine niedrigschmelzende Fraktion trennt. Dabei wurde die Fraktionierung nach MARIKKAR et al. (2010) durchgeführt. Lediglich in der Kühlung und der Trennung vom Lösungsmittel ergaben sich kleine Anpassungen. Die Fraktionierung wurde anhand von Palm- und Mangorohöl optimiert. Das Palmrohöl ließ sich in 21 % hoch- und 79 % niedrigschmelzende Fraktionen trennen. Bei Mangorohöl ergab die Fraktionierung dagegen eine Trennung in 47 % hochschmelzende und 53 % niedrigschmelzende Phase (vgl. Tabelle).
| Probe | Niedrig- schmelzende Phase [%] | Hoch- schmelzende Phase [%] | SFA-Anreicherung im hochschmelzenden Öl [%] | Änderung im Verhältnis SFA/UFA |
|---|---|---|---|---|
| Palmrohöl | 78,97 | 21,03 | 11,5 | 0,83 → 1,31 |
| Mangorohöl | 53,10 | 46,90 | 5,8 | 0,75 → 0,95 |
Palmöl als Grundlage
Palmitin- (38,7 %) und Ölsäure (39,2 %) bildeten die Hauptfettsäuren des Palmrohöls. Abweichungen zu Literaturangaben ergaben sich aus einem niedrigen Gehalt an Palmitinsäure und einem hohen Gehalt an Linolsäure (14,7 %). Nach TALBOT 2015 können in der Ölpalme Palmitinsäuregehalte von über 40 % und lediglich ein Linolsäuregehalt um 10 % festgestellt werden. Abweichungen liegen oft an der Verwendung anderer Sorten.
Durch die Fraktionierung des Palmrohöls konnte der Anteil an gesättigten Fettsäuren, insbesondere Palmitinsäure, im fraktionierten Palmöl um 11,5 % gesteigert werden. Das Verhältnis von gesättigten zu ungesättigten Fettsäuren (SFA/UFA) konnte von 0,83 auf 1,31 angehoben werden.
Mangokern
Vor allem die hohen Anteile an Stearinsäure und Ölsäure lassen auf ein hochschmelzendes Fett schließen. Je nach Literaturangabe schwanken die Werte allerdings zwischen 24–57 % (Stearinsäure) und 34–56 % (Ölsäure). Meistens liegen beide Fettsäuren bei circa 40 % (ALI et al. 1985; DHINGRA & KAPOOR 1985; LAKSHMINARAYANA et al. 1983; BALIGA & SHITOLE 1981). Aus den Samen konnten wir einen Fettgehalt von 8,0 % extrahieren. Mangorohöl besaß hohe Anteile an Stearin- (32 %) und Ölsäure (48,5 %). Daneben waren Palmitin-, Linol- wie auch Arachinsäure wichtige Fettsäuren im Lipidprofil des Mangokernöls. Die Messungen stimmen in etwa mit den Werten von BALIGA & SHITOLE (1981) überein. Allerdings verhält sich die Zusammensetzung der Hauptkomponenten Stearin- (42,2 %) und Ölsäure (42,4 %) in der Literatur eher zugunsten der gesättigten Fettsäuren. Auch bei der Mango können verschiedene Sorten der Grund für abweichende Ergebnisse sein.
Gesättigte Fettsäuren, insbesondere Stearinsäure, konnten im fraktionierten Mangokernöl um 5,8 % gesteigert werden. Während die Fraktionierung den Gehalt der Palmitin- wie auch Ölsäure kaum beeinflusste, wurde die Linolsäure im fraktionierten Mangokernöl gesenkt. Somit stieg das Verhältnis SFA/UFA von 0,75 auf 0,95. Das bedeutet, dass das Öl zu fast identischen Gehalten aus gesättigten und ungesättigten Fettsäuren bestand.
Tamarindenkern
Aus den Samen konnten wir einen Fettgehalt von 16,7 % extrahieren. Die Hauptkomponente des Tamarindenkernöls bildete Linolsäure. Neben den gängigen pflanzlichen Fettsäuren wie Palmitin-, Stearin- und Ölsäure zeichnete sich das Öl der Tamarindenkerne besonders durch zwei langkettige, gesättigte Fettsäuren aus, der Behensäure (4,4 %) und Lignocerinsäure (6,8 %). Dennoch überwiegt der Gehalt ungesättigter Fettsäuren deutlich, sodass Tamarindenkernöl als Palmfettsubstitut nicht in Frage kam.
Mango oder Palme
Das fraktionierte Mangokernöl ähnelt dem fraktionierten Palmöl bezüglich seiner sensorischen Eigenschaften. Es ist geruchsneutral. Der Schmelzpunkt des fraktionierten Mangokernöls liegt ungefähr bei Raumtemperatur und somit unter dem des fraktionierten Palmöls. Jedoch war der Anteil gesättigter Fettsäuren des untersuchten Mangorohöls auch geringer als in den Literaturangaben. Mangosorten mit einem höheren Stearinsäuregehalt, könnten daher erfolgversprechend sein.
Die bisherige Wissenslage reicht nicht aus, um die Eignung von Mangokernöl als Palmfettsubstitut final zu bestimmen. Basierend auf dem gemessenen Fettsäuremuster unterschieden sich Mangokernöl und Palmöl. Die dominierende Fettsäure bei Palmöl ist Palmitinsäure, bei Mangokernöl Stearinsäure. Fettsäuregehalte und die Anordnung der Fettsäuren im Triacylglyceridmuster sind ebenso relevant wie die Untersuchung der charakteristischen Schmelzeigenschaften. Fraktioniertes Mangokernöl ist zwar bei Raumtemperatur fest, jedoch sind der Schmelzbereich und das Verhalten in Systemen (Lebensmitteln) noch völlig unklar. Als weiterer Ausblick gilt die Untersuchung lipophiler Komponenten. Besonders hervorzuheben sind dabei fettlösliche Vitamine und Carotinoide. Erst nach Abschluss der oben genannten Datenermittlung kann eine fundierte Aussage über die Eignung des Mangokernöls als nachhaltiges Palmfettsubstitut getroffen werden.
Outro
Das in diesem Rahmen getestete Mangokernöl eignete sich nicht perfekt als Palmölsubstitut. Dennoch könnten andere Mangosorten womöglich zu den gewünschten Ergebnissen führen, genauso wie das Potential weiterer möglicher Alternativen noch nicht erschöpft ist.
Eine kleine Anekdote zum Schluss: das Tamarindenöl war bei Raumtemperatur flüssig. Auch wenn wir leicht enttäuscht über die Fettsäurezusammensetzung der Tamarindenkerne waren, so fiel uns dennoch etwas Interessantes auf. Wenn nicht die unpassende Fettsäurezusammensetzung Tamarindenkernöl als Palmölsubstitut schon ausschließt, hätten wir es aufgrund seiner Sensorik ausschließen müssen. Tamarindekernnöl verströmt einen angenehmen Duft, der an frisch geschnittenes Holz erinnert. Durch die sensorisch aktiven, flüchtigen Stoffe dürfte das Öl einen ganz individuellen Geruch und vermutlich auch Geschmack abgeben. Wenn schon nicht als Palmölsubstitut, so könnten wir Tamarindenkernöl vielleicht bald in Kosmetikartikeln oder als Salatdressing wiederfinden.
Literatur
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