Lebensmittelchemie - Cheatsheet

Kohlenhydratstrukturen und ihre chemischen Eigenschaften

Definition:

Strukturen und chemische Eigenschaften von Kohlenhydraten, basierend auf ihrer Klassifizierung und ihren funktionellen Gruppen.

Details:

• Monosaccharide: Einfachzucker wie Glucose und Fructose. Strukturformel: C6H12O6
• Glycosidische Bindungen: Verknüpfung von Monosacchariden zu Disacchariden wie Saccharose und Polysacchariden wie Stärke und Cellulose
• Aldosen vs. Ketosen: Aldehyd- (CHO) vs. Ketogruppe (CO) an der ersten bzw. zweiten Position des Zuckermoleküls
• Ringbildung: Hemiacetal- oder Hemiketalbildung in wässriger Lösung, z.B. Pyranosen und Furanosen
• Reduzierende vs. nicht-reduzierende Zucker: Reduzierende Zucker besitzen freie Aldehyd- oder Ketogruppen, z.B. Glucose ist ein reduzierender Zucker
• Chirale Zentren: Viele Kohlenhydrate haben asymmetrische Kohlenstoffatome, z.B. D- und L-Isomere
• Anomerie: Alpha (α) und Beta (β) Formen, abhängig von der Position der Hydroxylgruppe am anomeren Kohlenstoffatom
• Mutarotation: Änderung des Drehwinkels bei der Umwandlung zwischen α- und β-Anomeren in Lösung
• Wasserstoffbrückenbindungen: Beeinflussen die Löslichkeit und physikalischen Eigenschaften von Kohlenhydraten

Proteinzusammensetzung und -modifikationen in Lebensmitteln

Definition:

Zusammensetzung und chemische Veränderungen von Proteinen in Lebensmitteln

Details:

• Primärstruktur: Aminosäuresequenz
• Sekundärstruktur: α-Helix, β-Faltblatt
• Tertiärstruktur: dreidimensionale Faltung
• Quartärstruktur: Zusammenlagerung von mehreren Polypeptidketten
• Denaturierung: Veränderung der Sekundär-, Tertiär- oder Quartärstruktur durch Hitze, pH-Wert, etc.
• Hydrolyse: Aufspaltung der Peptidbindungen
• Maillard-Reaktion: Reaktion zwischen Proteinen und Zuckern, die zu Bräunung und Geschmacksveränderungen führt
• Konservierung: Proteine können durch Trocknen, Einfrieren, Pökeln oder Räuchern modifiziert werden

Lipide: Struktur, Funktion und Auswirkungen auf Lebensmittelqualität

Definition:

Lipide: Hydrophobe Moleküle, wichtige Energieträger und Strukturkomponenten.

Details:

• Struktur:
  • Triglyceride: Glycerin + 3 Fettsäuren
  • Phospholipide: Glycerin + 2 Fettsäuren + Phosphatgruppe
  • Steroide: Kohlenwasserstoffringe
• Funktion:
  • Energiequelle: 9 kcal/g
  • Struktur: Zellmembranen
  • Signalübertragung: Hormone, Botenstoffe
• Auswirkungen auf Lebensmittelqualität:
  • Textur und Geschmack: Cremigkeit, Fettgehalt
  • Stabilität: Oxidation führt zu Ranzigkeit
  • Emulgator: Phospholipide stabilisieren Emulsionen

Chromatographische Analyseverfahren in der Lebensmittelchemie (HPLC, GC)

Definition:

Chromatographische Analyseverfahren wie HPLC und GC werden zur Trennung und Analyse von Lebensmittelbestandteilen eingesetzt.

Details:

• HPLC: Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, wichtig für die Analyse von nicht-flüchtigen und thermisch instabilen Verbindungen.
• GC: Gaschromatographie, ideal zur Trennung von flüchtigen und thermisch stabilen Substanzen.
• Wichtige Parameter: Retentionszeit \( t_R \), Auflösung \( R_s \), Trennfaktor \( \alpha \).
• Zur Quantifizierung: Einsatz von Standardaddition oder Kalibrierkurve.
• Detektion: UV/Vis- und Fluoreszenzdetektoren (HPLC), FID und MSD (GC).

Massenspektrometrie zur Identifikation und Quantifizierung von Lebensmittelbestandteilen

Definition:

Massenspektrometrie zur Analyse und Bestimmung von Lebensmittelkomponenten genutzt

Details:

• Technik: Ionisation, Massen-zu-Ladung-Verhältnis (\textit{m/z})
• Ionisationstechniken: Elektronenionisation (EI), Chemische Ionisation (CI), Elektrospray-Ionisation (ESI), Matrix-unterstützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI)
• Trennung und Analyse: Quadrupol, Time-of-Flight (TOF), Orbitrap
• Quantifizierung: Kalibrationsmethoden, interne Standards, Regressionsanalyse
• Anwendungsbereiche: Identifikation von Zusatzstoffen, Rückständen, Kontaminanten, natürliche Inhaltsstoffe
• Typisches Ablauf: Probenvorbereitung, Ionisation, Massenanalyse, Detektion

HACCP-Konzept zur Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit

Definition:

HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) ist ein systematisches Konzept zur Identifizierung und Kontrolle von Gefahren in der Lebensmittelsicherheit.

Details:

• Ziel: Vermeidung von biologischen, chemischen und physikalischen Gefährdungen
• Schritte: Gefahrenanalyse, Bestimmung der kritischen Kontrollpunkte (CCPs), Festlegung von Grenzwerten, Überwachung der CCPs, Korrekturmaßnahmen, Verifizierung, Dokumentation
• Gesetzlich vorgeschrieben in der EU durch Verordnung (EG) Nr. 852/2004
• Anwendung in der gesamten Lebensmittelproduktionskette
• Wichtige Begriffe: CCP, Grenzwert, Überwachung, Korrekturmaßnahmen, Verifizierung

Rechtliche Rahmenbedingungen und Kennzeichnung von Lebensmittelzusatzstoffen

Definition:

Vorschriften und Anforderungen zur Verwendung und Deklaration von Zusatzstoffen in Lebensmitteln.

Details:

• Zusatzstoffe unterliegen EU-Vorschriften, z.B. Verordnung (EG) Nr. 1333/2008.
• Unterteilung in Kategorien (z.B. Farbstoffe, Konservierungsstoffe).
• Zulassungsverfahren: Risikobewertung durch die EFSA.
• Jeder Zusatzstoff hat eine E-Nummer.
• Verpackungen müssen Zusatzstoffe in der Zutatenliste aufführen.
• Besondere Kennzeichnungspflichten (z.B. Allergene, azofreie Farbstoffe).

Rolle und Einfluss von Enzymen während der Lebensmittelverarbeitung

Definition:

Enzyme katalysieren biochemische Reaktionen in Lebensmitteln, beschleunigen Prozesse, beeinflussen Textur, Geschmack und Haltbarkeit.

Details:

• Enzyme sind biokatalysatoren, z.B. Amylase, Protease, Lipase.
• Anwendungen: Brotbacken (Amylase), Käseherstellung (Protease), Veresterung (Lipase).
• Einfluss auf Textur, z.B. Teiglockerung durch Amylase.
• Geschmacksmodifikation, z.B. Käsearomen durch Protease.
• Haltbarkeitsverlängerung, z.B. durch Entfernung von unerwünschten Substanzen.