Warum Schokolade auch Lebensmittelchemikern Freude macht

Dr. Frank Heckel leitet seit drei Jahren das Lebensmittelchemische Institut (LCI) des Bundesverband der Deutschen Süßwarenindustrie in Köln. Zusammen mit seinem Team untersucht er auf Molekülebene die Eigenschaften von Süßwaren. Regelmäßig publiziert das LCI seine wissenschaftlichen Arbeiten. Dr. Heckel sagt über sich selbst, dass er ein Genussmensch ist. Für schokoinfo.de sprechen wir mit dem Franken über Forschung, Genuss und das Besondere an Schokolade.

Schokoinfo.de: Seit drei Jahren leiten Sie das LCI in Köln. Was macht das Institut?

Dr. Frank Heckel: Kernkompetenz des Lebensmittelchemischen Instituts ist die angewandte, instrumentelle Analytik. Sowohl wertgebende Lebensmittelinhaltsstoffe als auch Kontaminanten (Anmerkung d. Redaktion: Kontaminanten sind unerwünschte Stoffe) in Süßwaren und Knabberartikeln werden teils im Spurenbereich quantifiziert. Diese Daten bilden die Grundlage für das Verständnis, ob die Süßwaren- und Knabberbranche von derzeit öffentlich diskutierten oder zukünftig relevanten Themen betroffen ist und wenn ja in welchem Maße. Die Bandbreite erstreckt sich dabei von gesundheitsförderlichen bis hin zu gesundheitlich bedenklichen chemischen Verbindungen.

Das vergangene Jahr war geprägt von intensiven Diskussionen um die Einführung von Richt- und verschiedenen Grenzwerten. Hier konnte das LCI sowohl die Mitgliedsunternehmen des Verbandes als auch nationale Organisationen und Ministerien wie das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL), das Max Rübner Institut (MRI) wie auch europäisch Institutionen, unter anderem die EU-Kommission, die FoodDrinkEurope (FDE), die CAOBISCO und die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) fachlich beratend unterstützen. Die wissenschaftlichen Argumente dienen dann auch dazu, in Präsentationen und Gesprächen die Position der deutschen Süßwarenindustrie zu untermauern. Schwerpunktthemen waren Ethylenoxid, Acrylamid, MCPD-Ester, Blausäure und Matrin. Im Vorsitz und mit der Unterstützung des Wissenschaftlichen Ausschusses als auch der Arbeitskreise Gesundheit und Lebensmittelsicherheit sowie Verpackung des BDSI fließen die wissenschaftlichen Erkenntnisse ebenfalls ein.

Schokoinfo.de: Warum ist Schokolade ein besonderes Lebensmittel?

Dr. Frank Heckel: Schokolade ist in vielerlei Hinsicht als ein ganz besonders Lebensmittel zu bezeichnen. Hierbei steht natürlich in erster Linie die Genusskomponente im Vordergrund, da der Verzehr einer guten Schokolade bei den meisten Menschen jeder Altersklasse als ein Genusserlebnis empfunden wird.

Darüber hinaus sind Kakao und die daraus herstellten Schokoladenerzeugnisse für ihre zahlreichen wertvollen Inhaltsstoffe bekannt. Insbesondere Bitterschokolade mit hohem Kakaoanteil verfügt über große Mengen an sog. sekundären Pflanzenstoffen, die sich durch entzündungshemmende Eigenschaften auszeichnen und das Level an herzschützenden Antioxidantien im Blut anheben. Antioxidantien neutralisieren sogenannte freie Radikale: aggressive Verbindungen, die bei verschiedenen Stoffwechselvorgängen und auch durch Umwelteinflüsse im Körper entstehen. Freie Radikale sind für Abwehrreaktionen des Körpers wichtig, können aber auch Schäden an der DNA, den Zellmembranen und Körpereiweißen hervorrufen. In Kakao enthaltene Antioxidantien sind die Mineralstoffe Selen, Kupfer und Zink, Vitamin E und natürlich die Polyphenole. Auch der Gehalt an Magnesium, Calcium und Eisen macht Kakao zu einem wertvollen Lebensmittel. Ferner konnten in Schokolade antiphlogistische, Insulin sensibilisierende und Blutdruck senkende Wirkung festgestellt werden.

Entsprechend aktuellen Forschungen basierend auf einer Metaanalyse mit 100.000 Teilnehmern reduziert regelmäßiger Genuss von Schokolade das Herzinfarktrisiko um 37 Prozent und das Schlaganfallrisiko um 29 Prozent (Quelle: Buitrago-Lopez A. et al.; Chocolate consumption and cardiometabolic disorders: systematic review and meta-analysis. BMJ 2011; 343: d4488).

Darüber hinaus ist Schokolade gut für das Gemüt und die Nerven. Denn Schokolade enthält reichlich Tryptophan. Tryptophan gehört zu den essentiellen Aminosäuren, die der Körper zur Eiweißbildung benötigt. Und auch im Gehirn wird das Glückshormon Serotonin daraus gebildet. Deshalb wird Schokolade eine stimmungsaufhellende Wirkung zugeschrieben. Allerdings zeigen bisherige Studien, dass der Gehalt in empfohlenen Mengen an Schokolade keine spürbaren Effekte bringen kann. Tatsächlich ist Tryptophan aber der Wirkstoff zahlreicher Medikamente gegen Depressionen. Bei normaler Kost mit ausreichender Eiweißzufuhr wird der Bedarf aber gut gedeckt. Einen besonders hohen Gehalt an Tryptophan haben neben Kakao übrigens Sojabohnen, Cashew-Nüsse, Erbsen und Lachs. (Quelle: debinet-deutsches Ernährungsberatungs- und Informationsnetz). (Mehr zum Thema Polyphenole finden Sie hier)

Schokoinfo.de: Erst kürzlich hat ein wissenschaftliches Team aus Korea Hinweise auf die positiven Wirkungen von Schokolade auf das Wohlbefinden bestätigt. Können Sie uns mitnehmen auf die Reise zu Polyphenolen und sekundären Pflanzenstoffen?

Dr. Frank Heckel: Nahezu täglich erscheinen in der wissenschaftlichen Presse Veröffentlichungen, die die positiven Wirkungen von Polyphenolen auf die menschliche Gesundheit bestätigen.

Nicht erst heute werden Kakao und Schokolade gerne verzehrt. Schon bei den Mayas und den Azteken waren sie Bestandteil des täglichen Lebens. Es handelte sich bei ihnen quasi um ein „Allround-Heilmittel“, welches bei Magenschmerzen, Darmblutungen, aber auch zur Geburtseinleitung und zur Behandlung von äußeren Entzündungen und Wundstellen verwendet wurde. Dabei wurde nicht nur die Bohne des Kakaobaumes Theobroma Cacao verwendet, sondern auch die Blüten, Blätter und ein aus ihnen gewonnenes Öl.

Lange galt Schokolade als eine ernährungsphysiologische Sünde. Doch alle, die gerne Schokolade essen, dürfen aufatmen. Man erinnert sich heute wieder daran, dass Kakao als ein „Heilmittel“ eingesetzt werden kann und versucht seine Wirkungen naturwissenschaftlich zu hinterlegen. Hierbei konzentriert sich die Forschung auf eine Stoffgruppe, die auch in Rotwein, Rotkohl, fast allen Obstsorten, Tee und vielen anderen Lebensmitteln pflanzlicher Herkunft vorkommen. Es handelt sich um die bereits erwähnten Polyphenole, auch als Pflanzenphenole bezeichnet.

Schokoinfo.de: Auf dem langen Weg von der Plantage hin zur fertigen Schokolade, besteht auch immer ein Risiko, dass es Verunreinigungen geben kann. Auch in dieser Richtung forschen Sie und das LCI und besuchen dafür auch die Anbauländer. Was haben Sie dort erlebt und untersucht und welche Schlussfolgerungen ziehen Sie und die herstellenden Unternehmen für noch mehr Produktsicherheit?

Dr. Frank Heckel: Gerade bei Kakao gibt es aufgrund seiner Herkunftsregionen bestimmte Risiken für Kontaminanten. Traditionell wird Kakao per Hand geerntet, gesammelt, fermentiert und getrocknet. Moderne technische Prozesse sind wenig etabliert, teilweise gar nicht anwendbar und somit ist auch in diesem Bereich wenig Standardisierung möglich. Es ist also ein Wechselspiel zwischen Tradition und fehlenden, maschinellen Möglichkeiten, die eine kontinuierliche Verringerung von Verunreinigungen erschweren. Vor Ort erfährt man aber trotzdem, wie sich die Bemühungen der europäischen Kakaoverarbeiter auszahlen. Schlüsselvoraussetzung ist hier die Bildung der Kakaobauern, das Sensibilisieren auf wichtige Themen wie die richtige Verwendung von Pflanzenschutzmitteln. Wenn die Bauern verstehen, warum wir als Kunden bestimmte Arbeitsweisen fordern, ist eine Verbesserung möglich. Als LCI sind wir immer wieder in Projekte eingebunden, die bestimmte Kakaokontaminanten näher beleuchten, die Eintragspunkte identifizieren und Minimierungsmaßnahmen ableiten. Wichtig ist eine gut organisierte Probennahme, um auch die richtigen Schlüsse aus den Versuchsergebnissen ziehen zu können. Und es muss einem bewusst sein, dass Änderungen in dieser sehr dezentralen Produzentenkette nicht schnell passieren. Aber mit Ausdauer und einmal mehr dem Willen, den Bauern die Entscheidungen verständlich zu machen, sind Optimierungen ganz sicher umsetzbar. Als Verbandslabor sind wir mit der vorwettbewerblichen Forschung im Auftrag der Mitgliedsunternehmen und letztlich für die gesamte Branche tätig. In der Besonderheit einer Kakaolieferkette bewahrheitet sich folgende Weisheit noch mehr: Nur gemeinsam sind wir stark!

Schokoinfo.de: Sie durchleuchten zusammen mit den Expertinnen und Experten der Unternehmen auch die Herstellungsprozesse. Wo liegt dabei Ihr Hauptaugenmerk?

Dr. Frank Heckel: In den letzten Jahren liegt das Hauptaugenmerk auf den sogenannten Prozesskontaminanten. Dabei handelt es sich um ungewollte Stoffe, die im Herstellungsprozess aus in Pflanzen enthaltenen Verbindungen, sogenannten Präkursoren, entstehen. Im Detail werden sie so definiert: Unter der Bezeichnung Prozesskontaminanten wird eine große Gruppe von Kontaminanten zusammengefasst, die im Rahmen des Herstellungs-, Be- und Verarbeitungs- sowie Zubereitungsprozesses von Lebensmitteln aus Inhaltsstoffen oder Zutaten unbeabsichtigt entstehen können und aufgrund ihrer toxikologischen Wirkungen in der menschlichen Nahrung unerwünscht sind.

Oft sind Hitzebehandlungen wie Rösten, Backen oder Frittieren ausschlaggebend für deren Bildung, enzymatische oder biochemische Bildungswege sind ebenfalls denkbar. Ziel unserer Forschung ist es dann zu analysieren, wie und an welcher Stelle im Herstellungsprozess diese unerwünschten Verbindungen entstehen. Danach müssen die Parameter definiert werden, bei denen diese Stoffe nicht oder nur in unbedenklichen Mengen gebildet werden. Unser Vorteil ist hier in jedem Fall die enge und über Jahrzehnte vertrauensvoll gewachsene Zusammenarbeit mit unseren Mitgliedsfirmen. Das LCI als neutrale Forschungsstelle kann auch Informationen über vertrauliche Prozessparameter oder Rezepturen erhalten und diese anonymisiert in die Forschungsaktivitäten einbringen. So werden kartellrechtlich konform branchenübergreifend Lösungen gefunden und die wissenschaftlichen Erkenntnisse auch in den Austausch mit Behörden bei Gesetzgebungsverfahren eingebracht. Oft resultieren aus solchen Arbeiten auch Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Fachzeitschriften, die dann von allen Interessierten genutzt werden können. Ich würde das als gelebten, vorbeugenden Verbraucherschutz bezeichnen!

Schokoinfo.de: Welche Faktoren beeinflussen Geschmack, Aroma, Schmelz und den Genuss von Schokolade? Ist es die Herkunft? Die Herstellung? Die Frische der Bohnen?

Dr. Frank Heckel: Damit eine Schokolade als Endprodukt einer langen Kaskade von technologischen Prozessen, sowohl im Ursprung des Kakaos als auch in der kakaoverarbeitenden Industrie, wirklich zu einem Genuss – was Aroma, Geschmack, Schmelz etc. angeht – wird, ist eine Fülle an Einflussfaktoren und das optimale Zusammenspiel unzähliger Mosaiksteinchen erforderlich. Die Herkunft des Kakaos, auch Provenienz genannt, spielt zusammen mit unterschiedlichen botanischen Varianten der Kakaopflanze eine grundlegende Rolle. Auch kleine Unterschiede in der Zusammensetzung vor allem von Zuckern und Aminosäuren als Präkursoren der Aromastoffe können für einen großen Unterschied beim finalen Geschmack der Schokolade verantwortlich sein. Weiterhin sind es die optimalen Bedingungen bei der Fermentation und Trocknung der Kakaobohnen, die Herstellungsbedingungen, die Rezepturen aber auch die Qualität der weiteren Inhaltsstoffe bzw. Zutaten, die eine Schokolade zu einem wahren Genuss werden lassen, der uns den Alltag versüßt.

Schokoinfo.de: Ein Thema bei Schokolade ist der Fettreif, den man manchmal auf einer Tafel sehen kann. Klären Sie uns bitte auf, was ist das?

Dr. Frank Heckel: Der Fettreif auf Schokolade ist ein weiß-grauer Reif, der auf Schokoladenprodukten auftreten kann. Dies ist ein natürlicher Prozess, durch den der Geschmack der Schokolade nicht direkt beeinträchtigt wird. In erster Linie ist es ein optisches Problem und wird durch die Wanderung von in der Schokolade enthaltenen Fetten ausgelöst.

Bei der Suche nach den Gründen für die Bildung von Fettreif auf Schokolade gibt es zwei wesentliche Einflussfaktoren. Zum einen kann der Effekt durch „Ausschwitzen der Kakaobutter“ entstehen, und zwar dann, wenn die Lagertemperatur der Schokolade so hoch wird, dass die Kristallformen, hier insbesondere die energetisch stabilsten Beta-Kristalle, flüssig werden. Die in der Schokolade gleichmäßig verteilte Kakaobutter bewegt sich dann langsam an die Oberfläche und bildet den Reif. Das bedeutet: Unsauberes Temperieren bei der Herstellung oder die falsche Lagerung begünstigen die Bildung von Fettreif.

Stark fetthaltig gefüllte Schokoladen oder Pralinen sind anfälliger für den Fettreif. Die in zum Beispiel Cremefüllungen enthaltenen Öle und Fette diffundieren bei falscher Lagerung aus der Füllung an die Oberfläche der Schokolade.

Schokoinfo.de: Hat Schokolade ein Verfallsdatum?

Dr. Frank Heckel: Ein Verfallsdatum gibt es in der Sprache des Lebensmittelrechtes nicht. Es wird differenziert zwischen dem Verbrauchsdatum, also dem Datum nach dessen Ablauf das Lebensmittel nicht mehr in den Verkehr gebracht werden darf (z. B. bei Hackfleisch), und dem Mindesthaltbarkeitsdatum. Gemäß Art. 2 Abs. 2 r LMIV (LebensmittelinformationsVO) ist das „Mindesthaltbarkeitsdatum eines Lebensmittels“ das Datum, bis zu dem dieses Lebensmittel bei richtiger Aufbewahrung seine spezifischen Eigenschaften behält. Es gilt daher als eine Garantieerklärung des Herstellers. Bis zum Erreichen der Mindesthaltbarkeit bleiben die spezifischen Eigenschaften eines Produkts (Nährwert, Geruch, Geschmack etc.) unverändert. Somit ist die Stabilität der Sensorik auch Teil des Mindesthaltbarkeitsdatums.

Zu den Aufbewahrungsbedingungen gehören Verpackungs-, Lager- und Transportbedingungen, Lagertemperatur und gegebenenfalls Schutz vor Licht. Das Mindesthaltbarkeitsdatum ist kein letztes Verkaufs- oder Verkehrsdatum, das Lebensmittel sollte jedoch nach Ablauf des Datums sorgfältig auf Verkehrs- bzw. Verzehrsfähigkeit geprüft werden.

Sowohl Verbrauchsdatum als auch Mindesthaltbarkeitsdatum legen Produzenten selbst nach bestem Wissen und Gewissen anhand von Untersuchungen, Studien oder mit Hilfe von Sachverständigen fest. Sie bestimmen Lagerbedingungen und Haltbarkeit ihrer Erzeugnisse. Das jeweilige Datum ist so zu festzulegen, dass das Lebensmittel bis Ablauf des Datums die typischen Eigenschaften besitzt und nicht gesundheitsschädlich ist. Entsprechende allgemeine Verbote zum Schutz der Gesundheit und Vorschriften zum Schutz der Täuschung sind im Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch (LFGB) verankert.

Hersteller von Kakao und Schokoladenerzeugnissen geben in den meisten Fällen ein Mindesthaltbarkeitsdatums von ca. einem Jahr an. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Schokolade aber in der Regel noch durchaus genießbar und erfüllt alle lebensmittelrechtlichen Anforderungen. Unter konstanten optimalen Lagerbedingungen ist Schokolade (insbesondere die mit hohem Kakaoanteil) über viele Jahre haltbar. Fettreif (s.o.) ist übrigens kein Qualitätsmangel, sondern wird meist durch falsche Lagerung verursacht.

Ein Grund für die lange Haltbarkeit der Schokolade ist neben dem geringen Wassergehalt der Schokolade auch der hohe Anteil der weiter oben beschriebenen antioxidativen Wirkung der in großen Mengen in der Schokolade enthaltenen Polyphenolen.

Schokoinfo.de: An der Lagerung von Schokolade scheiden sich die Geister, die einen bewahren sie im Kühlschrank auf, andere genießen sie bei Zimmertemperatur. Welche Empfehlung können Sie geben?

Dr. Frank Heckel: Persönlich bin ich der Meinung, dass man Schokolade gar nicht zu lagern braucht, sondern sie direkt frisch vernaschen sollte. So schmeckt sie einfach am besten! Und unsere Mitgliedsunternehmen haben Nachschub parat.

Aber Spaß beiseite: Wenn man seine Lieblingsschokolade doch erst später genießen will, liegt die optimale Lagertemperatur zwischen 12 und 20 Grad Celsius, mit einem Optimum um die 15 Grad Celsius.

Sehr empfindlich reagiert Schokolade jedoch meist auf stärkere Temperaturschwankungen. Die äußern sich häufig in dem bereits weiter oben ausführlich beschriebenen sog. Fettreif. Stark wechselnde Temperaturen sollten also dringend vermieden werden, denn sonst sieht die beste Schokolade bald nicht mehr ansprechend aus und irgendwann verliert sie auch an Geschmack.

Schokoinfo.de: Vielen Dank Herr Dr. Heckel für dieses ausführliche Gespräch.

Polyphenole:

Polyphenole stellen eine große Gruppe von Pflanzeninhaltsstoffen dar, die sich von einem gemeinsamen Grundgerüst ableiten und nach ihren jeweiligen Modifikationen in verschiedene Untergruppen, wie z. B. Catechine, Epicatechine etc, eingeteilt werden. Sie befinden sich praktisch in allen Pflanzen, meist als Glycoside in Verbindung mit Zuckern.
Neben vielen Früchten, Tee und Wein ist auch Kakao eine wichtige natürliche Quelle für Polyphenole. Polyphenole sind die Basis für die Farbgebung in Kakao, Kakaopulver und kakaohaltigen Erzeugnissen und prägen deren angenehmen, adstringierenden Geschmack. Neuere Forschungsarbeiten beschäftigten sich mit dem natürlichen Vorkommen von Polyphenolen in der Kakaobohne und ihrem Verhalten während des Verarbeitungsprozesses. Im Keimblattgewebe (Kotyledonen) des Kakaos sind so genannte Polyphenolspeicherzellen (Pigmentzellen) eingestreut. Diese, im Vergleich zu dem übrigen Kotyledonargewebe, größeren Zellen, machen 11–13% des Gesamtgewebes aus und sind je nach Anthocyangehalt weiß bis tiefpurpur gefärbt. Es liegen 3 Gruppen von Phenolen vor: Catechine zu ca. 37%, Anthocyane mit etwa 4% und Procyanidine sowie Proanthocyanidine mit 58%.

Eine wesentliche Eigenschaft der Polyphenole ist ihr ausgeprägtes antioxidatives Potential. Mit diesem sind sie in der Lage, sozusagen als Radikalfänger, sehr reaktive Verbindungen, wie sie z. B. durch UV-Stahlung entstehen können, abzufangen und für die Zelle unschädlich zu machen. Außerdem besitzen sie einen Vitamin C- und Vitamin E-sparenden Effekt, was auf Synergien der Polyphenole mit diesen antioxidativen Vitaminen zurückzuführen ist. Des Weiteren schützen Polyphenole vor der sog. Lipid (LDL)-Peroxidation. LDL (low density lipoproteins) sind Partikel im Blut, die besonders cholesterinreich sind und in oxidierter Form für die Entstehung von Herzinfarkt und Arteriosklerose verantwortlich sind. Der hohe Polyphenolgehalt von Rotwein (1400–3300 mg/l) wird in diesem Zusammenhang zur Begründung des sog. French Paradoxon herangezogen. Dieses beschreibt, dass Franzosen, die sich „mediterran“ ernähren, sehr viel seltener an Herz-Kreislauf-Erkrankungen leiden, als US-Amerikaner, obwohl die wesentlichen Risikofaktoren wie Bluthochdruck, Übergewicht etc. nicht seltener sind.

Epidemiologischen Studien zufolge verfügen Polyphenole außerdem über antikarzinogene Eigenschaften. Sie wirken demnach insbesondere senkend auf das Magen-, Dickdarm- und Brustkrebsrisiko. In in-vitro-Untersuchungen (im Reagenzglas) konnten über dies hinaus antimikrobielle, blutdrucksenkende und gerinnungshemmende Wirkungen der Polyphenole nachgewiesen werden.

Die gesundheitsfördernde Wirkung bestimmter Kakaoinhaltsstoffe wurde im Jahr 2013 im Rahmen der Zulassung eines sogenannten Health Claims für bestimmte Kakaoerzeugnisse mit hohen Gehalten an Kakaoflavanolen dokumentiert. Im Lebensmittelchemischen Institut (LCI) des Bundesverbandes der Deutschen Süßwarenindustrie (BDSI) wurde eine Analysenmethode zur Überprüfung der Voraussetzungen zur Verwendung dieses Gesundheitsversprechens entwickelt und angewandt (Quelle: WPD 2018: Schokolade – ein besonderes Lebensmittel Forschung zu Polyphenolen zu Polyphenolen).