Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1402
Main Title: Raman- spektroskopische Untersuchungen zu den Veränderungen des Gehalts an Carotinoiden im Produktlebenszyklus von Eiern von der landwirtschaftlichen Produktion bis zum Verzehr
Translated Title: Raman- spectroscopic measurements on chances of carotenoind concentrations in the product cycle of eggs
Author(s): Hesterberg, Karoline
Advisor(s): Knorr, Dietrich
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Antioxidantien, speziell Carotinoide können im menschlichen Organismus nicht gebildet werden. Sie müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Hierbei spielen Obst und Gemüse eine besondere Rolle, da sie hohe Anteile an Gemischen von Antioxidantien beinhalten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen nachzuweisen, dass auch tierische Nahrungsmittel, wie Eier hohe Konzentrationen von Antioxidantien enthalten können, wenn sie aus einer ökologischen Haltung nach VO (EWG) 2092/91 stammen. Dem Nachweis, dass es sich bei Eiern tatsächlich um Eier von ökologisch gehaltenen Hennen handelt, kommt unter dem Gesichtspunkt des Verbraucherschutzes und dem Vertrauen der Konsumenten in das Produkt eine große Bedeutung zu. Ausgehend von den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, ein Analysesystem, basierend auf Raman- spektroskopischen Messungen zu entwickeln, mit dem ökologische Eier von Eiern aus nicht ökologischer Haltung unterschieden werden können. Grundlage dieser Differenzierung ist die Tatsache, dass speziell ß- Carotin und Lycopin nur bei der ökologischen Haltung von den Legehennen aufgenommen werden und sich im Eigelb widerspiegeln. Bisher waren solche Untersuchungen nur mit Hilfe der Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) möglich. Diese Methode ist sehr teuer und zeitaufwändig. Im Gegensatz dazu war es mit der spektroskopischen Methode möglich, den Gehalt von Antioxidantien in Produkten und in der menschlichen Haut nichtinvasiv und online zu bestimmen. Es konnte klar zwischen ökologischen Eiern und Eiern aus nicht ökologischer Haltung differenziert werden. Dabei zeigte sich, dass kein Einfluss verschiedener Rassen/ Hybridzuchtlinien existiert. Innerhalb der konventionellen Haltung konnte gezeigt werden, dass verschiedene Haltungsverfahren ebenfalls keinen Einfluss auf den Gehalt an Carotinoiden im Ei hatten. Darüber hinaus wurde die Kinetik der Anreicherung von Carotinoiden im Ei bei Umstellung der Haltungsform untersucht. Es zeigte sich, dass ein Anstieg des Gehalts an Carotinoiden im Eigelb bei einer Umstellung zur ökologischen Haltung bereits nach 7 Tagen nachzuweisen war. Eine Sättigung trat nach 38 Tagen ein. Auf dem Carotinoid- angereicherten Niveau der ökologischen Haltung konnten Auswirkungen bis hin zum Wettereinfluss auf den Gehalt an Carotinoiden im Ei identifiziert werden, der aber die Differenzierung zwischen ökologischer und nicht ökologischer Haltung nicht beeinflusst hat. Der zweite Teil der Arbeit bezog sich auf die Bewertung unterschiedlicher Arten der Lagerung und Konservierung von (ökologischen) Eiern. Ziel war es hier, die optimalen Formen zu ermitteln, durch die der hohe Gehalt an Carotinoiden erhalten bleibt und dem menschlichen Organismus möglichst verlustfrei zugeführt werden kann. In diesem Zusammenhang wurden die Auswirkungen auf den Gehalt von Carotinoiden verschiedener Lagerungsverfahren (gekühlt/ nicht gekühlt) sowie unterschiedlicher Konservierungsverfahren untersucht. Überraschenderweise zeigte sich, dass die Carotinoide während der sachgemäßen Lagerung und Konservierung in der Matrix des Eigelbs sehr stabil sind und nahezu verlustfrei mit der Nahrung aufgenommen werden können. Dass sich der Gehalt der Carotinoide beim Kochen von Eiern noch erhöht, war auffallend, entspricht allerdings völlig den Beobachtungen, welche beim Kochen von Tomaten gemacht wurden. Im letzten Teil der Untersuchungen wurde im Rahmen einer Prinzipstudie der Nachweis erbracht, dass sich Carotinoide, welche mit gekochten Ökoeiern aufgenommen wurden, in der menschlichen Haut anreichern. Dieser Beobachtung kommt unter dem Gesichtspunkt der Gesundheitsprophylaxe und des kosmetischen Aspektes eine besondere Bedeutung zu, speziell wenn man die in der Literatur publizierten Ergebnisse berücksichtigt, dass hohe Konzentrationen von Antioxidanten der Hautschädigung durch Umwelteinflüsse und der Hautalterung entscheidend entgegnen wirken. Der einfache Nachweis von Carotinoiden und die Dokumentation ihrer Anreicherung im tierischen Produkt, während der Verarbeitung und letztlich in der menschlichen Haut tragen zur Stärkung des Vertrauens der Verbraucher in die Qualität von Lebensmitteln bei. Die vorgestellte Untersuchungsmethode ist nicht auf den Einsatz bei der Bewertung von Eiern beschränkt sondern auch auf andere Nahrungsmittel, speziell Obst und Gemüse anwendbar. Sie eröffnet neue Perspektiven bei der Produktbewertung und – sicherheit.
Carotenoids, just as all other antioxidants, can not be produced by the human organism, so that their uptake with nutrition is essential. Fruits and vegetables have an outstanding role, since they supply a high amount of mixtures of such antioxidants. In this thesis it is proven, that non-vegetable food, such as chicken-eggs, can contain high amounts of carotenoids if they were raised in organic agriculture. The proof that these eggs in fact have origin from hens of organic agriculture is of tremendous interest for the consumers and of great importance towards consumer protection to legitimate trust in the product. By the results from this thesis it was achieved to develop an analysis system based on Raman-spectroscopic measurements with which eggs from organic agriculture can be discriminated from eggs of regular/ non-organic agriculture. Basis for this differentiation is the fact that ß-carotene and lycopene, which occur in egg yolk, can only be uptaken by hens in organic agriculture that have access to woodland. Up to now, these measurements were only possible with the proceeding of high-pressure liquid chromatography (HPLC). Such measurements though are expensive and time-consuming. In contrast to that, with the spectroscopical measurements it became possible to measure antioxidant levels in products and in the human skin online and non-invasively. Differentiation between eggs from regular production and eggs from organic agriculture proved clearly to be possible. It was shown, that the different breeding of hens have no influence on the amount of carotenoids witin the egg yolk. Furthermore it was shown that within the regular forms of capture there is also no difference. Additionally kinetics of enrichment of the carotenoid concentration within the egg after change of capturement was measured: risen levels changes could be shown after 7 days in organic agriculture, saturation was reached after 38 days. In the saturated level, influences e.g. weather on the level of antioxidants could be identified undependently from the different levels between organic and regular agriculture. The second part of this thesis is on the different methods of storage and conservation of organic agricultural eggs. The aim was to find the best way to preserve the high levels of carotenoids within the egg in order to provide us with the highest amounts in nutriture. Impact of different forms of storage and conservation on the carotinoid levels was measured. Surprisingly it could be shown that carotenoids within the egg matrix in properly stored and conserved eggs are very stable and can almost entirely be up taken with nutriture. A risen carotenoid level in boiled eggs could be shown, similarly to what is known for cooked tomatoes. The last part shows, as a proof of principle, that carotenoids which are uptaken with nutriture of boiled eggs enrich in human skin and can be measured with our method. This aspect is of significance in terms of prophylaxis and wellness, especially when taking into account that high antioxidant levels are supposed to prevent from environmental influences and skin ageing. Feasible and reproducible measurements of carotinoid levels in non-vegetable foods and the enrichment in human skin after consumption will lead to better trust of the consumers in the quality of foods. The introduced method is not limited on the use in eggs, but can also be used in validation of other foods, such as fruits and vegetables. New vistas are opened up towards validation of nutritional products.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-13499
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1699
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1402
Exam Date: 17-Jul-2006
Issue Date: 8-Aug-2006
Date Available: 8-Aug-2006
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Antioxidantien
Carotinoide
Eier
Lebensmitteltechnologie
Ramanspektroskopie
Antioxidants
Carotenoids
Eggs
Ramanspectrosopy
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