Flavor-aktive Verbindungen in Kakao und Schokolade – Einfluss von Wasser und Sorte

Abstract

Schokolade wird weltweit wegen ihres einzigartigen Aromas konsumiert, welches sich hauptsächlich bei der Fermentation, Trocknung und Röstung von Kakaobohnen bildet. Schokoladen, welche mit einem neuartigen Produktionsverfahren hergestellt wurden (NPCs), besitzen andere Flavor-Profile als die Schokoladen herkömmlicher Verarbeitung (TPCs). Obwohl bei dem neuen Verfahren nicht geröstet wird, enthalten beide Arten von Schokolade ähnliche Konzentrationen an Geruchsstoffen wie z. B. Strecker-Aldehyde und Pyrazine, die laut Literatur hauptsächlich bei thermischen Behandlungen gebildet werden. Im neuen Herstellungsprozess werden die fermentierten und getrockneten Kakaobohnen mit Wasser behandelt, was zu der Hypothese geführt hat, dass die Verbindungen bei Wasserkontakt aus Präkursoren freigesetzt werden.

Um diese Hypothese zu prüfen, haben wir geruchsaktive Verbindungen in fermentierten und getrockneten Kakaobohnen vor und nach Wasserbehandlung quantifiziert. Strecker-Aldehyde zeigten den höchsten Konzentrationsanstieg durch die Wasserbehandlung, mit einem 66-fachen Anstieg von 3(Methylsulfanyl)propanal und einem 50-fachen Anstieg von Phenylacetaldehyd. Auch die meisten anderen Schlüsselgeruchsstoffe nahmen in ihrer Konzentration zu. Es wird angenommen, dass die Freisetzung von Geruchsstoffen, wie Strecker-Aldehyden, durch Speichel die retronasale Geruchswahrnehmung von TPCs stark beeinflusst. Bisher war nicht klar, ob NPCs bei der Behandlung mit Wasser ähnliche Mengen an Geruchsstoffen freisetzen wie TPCs, da die Kakaobohnen bei dem neuen Verfahren bereits intensiv mit Wasser in Berührung gekommen waren. Um dies zu untersuchen, wurden die Konzentrationen ausgewählter Geruchsstoffe vor und nach Wasserbehandlung in einer NPC und einer TPC verglichen. Beide wurden aus der gleichen Charge der bereits analysierten Kakaobohnen hergestellt. Interessanterweise stiegen die Konzentrationen fast aller quantifizierten Geruchsstoffe nach der Wasserbehandlung in der NPC stärker an als in der TPC. Unsere Ergebnisse zeigten somit weiterhin, dass eine wasserfreie Probenaufbereitung nur geeignet ist, um das orthonasale Geruchsprofil zu charakterisieren. Um die retronasale Geruchswahrnehmung darzustellen, ist dagegen eine Wasserbehandlung vor der Probenaufbereitung unerlässlich. Folglich wurde für alle weiteren Experimente eine Probenaufbereitung mit Wasser gewählt.

Die flavor-aktiven Verbindungen von Kakao und Schokolade wurden in zahlreichen Studien untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Flavor-Entwicklung während der Verarbeitung lag. Die flavor-aktiven Verbindungen der Schokolade werden nicht nur durch Verarbeitungsbedingungen wie Fermentations-, Trocknungs- und Röstparameter beeinflusst, sondern auch durch die Kakaobohne selbst. Kakaoprodukte definierter Sorten und Herkunft werden in der Literatur mit bestimmten Fine-Flavor-Eigenschaften assoziiert. Die meisten Studien, die sich auf sensorisch aktive Verbindungen konzentrierten, wurden jedoch mit Kakaoprodukten undefinierter Sorte und Herkunft durchgeführt. Folglich war der molekulare Hintergrund von Fine-Flavor-Eigenschaften bisher nicht gut verstanden. Um ausgewählte Fine-Flavor-Eigenschaften auf molekularer Ebene zu entschlüsseln, wurden flavor-aktive Verbindungen in sechs sensorischen Referenzschokoladen analysiert. Die Schokoladen zeigten ausgeprägte Flavor-Eigenschaften und waren Referenzen entweder für fruchtig und sauer, kakaoartig und röstig, oder blumig und adstringierend. Die Aromaextrakt-Verdünnungsanalyse (AEDA) von drei Schokoladen zeigte, dass die Fine-Flavor-Eigenschaften durch bestimmte Konzentrationen bereits bekannter Kakao- und Schokoladenschlüsselgeruchsstoffe hervorgerufen wurden. Im nächsten Schritt wurden ausgewählte Geruchs- und Geschmacksstoffe in allen sechs Schokoladen quantifiziert und Dose-over-Threshold (DoT)-Faktoren berechnet. Saure und fruchtige Noten wurden mit hohen DoT-Faktoren von Essigsäure und fruchtig riechenden Estern wie Ethyl-2-methylbutanoat, Ethyl-3-methylbutanoat und 3-Methylbutylacetat in Verbindung gebracht. Kakaoartige und röstige Noten waren mit hohen DoT-Faktoren von 2-Methylbutanal, 3-Methylbutanal, 4-Hydroxy-2,5-dimethylfuran-3(2H)-on und Dimethyltrisulfan assoziiert. Dagegen wurden blumige und adstringierende Noten mit hohen DoT-Faktoren von (-)-Epicatechin, Procyanidin B2, Procyanidin C1 und 2-Phenylethan-1-ol in Verbindung gebracht.

Fine-Flavor-Eigenschaften, wie sie im zweiten Teil dieser Arbeit entschlüsselt wurden, werden hauptsächlich bei sortenreinen Kakaoprodukten beschrieben. Die Kakaobohnensorte ist ein Kriterium für die Einstufung von Kakao als Fine-Flavor-Kakao, obwohl der Einfluss der Sorte auf die flavor-aktiven Verbindungen in Kakao und Schokolade noch nicht umfassend untersucht worden ist. Um diese Lücke zu schließen, wurden flavor-aktive Verbindungen in dunklen Schokoladen verschiedener Kakaobohnensorten analysiert, nämlich in drei Forastero-Schokoladen, sechs Trinitario-Schokoladen, sechs Criollo-Schokoladen und einer Nacional-Schokolade. Die DoT-Faktoren wurden auf den Kakaogehalt normiert und verglichen. Die drei Forastero-Schokoladen waren ähnlich in ihren Flavor-Verbindungen und zeichneten sich durch hohe DoT-Faktoren von 3-Methylbutanal, Dimethyltrisulfan, 4-Hydroxy-2,5-dimethylfuran-3(2H)-on, 2-Methylbuttersäure, 3-Methylbuttersäure, Phenylessigsäure und Linalool aus. Die flavor-aktiven Verbindungen von Criollo- und Trinitario-Schokoladen wiesen größere Unterschiede auf, was darauf hindeutete, dass die Sorte nicht der einzige bestimmende Faktor für die flavor-aktiven Verbindungen von dunklen Schokoladen ist. Drei Trinitario-Schokoladen und eine Criollo-Schokolade wiesen besonders hohe DoT-Faktoren von fruchtig riechenden Estern und Essigsäure auf, während einige andere Trinitario- und Criollo-Schokoladen Ähnlichkeiten mit den Forastero-Schokoladen aufwiesen. Schlussendlich konnten die flavor-aktiven Verbindungen in den sortenreinen dunklen Schokoladen zumindest teilweise auf die Kakaobohnensorte zurückgeführt werden.