Hintergrund
Kohlenhydrate sind seit jeher ein wichtiger Bestandteil der Ernährung der Menschen. Getreidekörner und Knollengewächse versorgen sie mit Glukose in Form von Stärke und mit Einfachzuckern wie Glukose und Fruktose in Form von Honig, Früchten und Gemüse. Als Verfahren für die Herstellung von Saccharose (Haushaltszucker) aus Zuckerrohr und Zuckerrüben entwickelt wurden, wuchs die Bedeutung von Glukose und Fruktose in der Ernährung im Vergleich zu Stärke.
Im Gegensatz zu Presseberichten aus der letzten Zeit hat die seit etwa 1970 erfolgte Verwendung von sogenannten “Hochfruktosehaltigen Glukosesirupen” – meist als “Isoglukosesirupe” bezeichnet – nur sehr wenig am Verhältnis von niedermolekularen Kohlenhydraten zu Stärke oder von Glukose zu Fruktose in der Nahrung geändert. Wie kommt das? Diese sogenannten “hochfruktosehaltigen Glukosesirupe” und Saccharose, die sonst üblicherweise verwendete Zuckerart, haben fast die gleiche Zusammensetzung, und Saccharose wurde in vielen Anwendungen einfach durch diese Sirupe ersetzt, die aus Mais, Weizen, Reis and anderen stärkehaltigen Rohstoffen hergestellt werden.
Seit etwa 20 Jahren steht auch reine kristalline Fruktose zum Einsatz in Nahrungsmitteln zur Verfügung, während sie bis dahin nur in äußerst geringen Mengen angeboten wurde. Im Vergleich zu Saccharose und allen anderen für die Herstellung von Lebensmitteln verwendeten Zuckerarten, Sirupen und Süßungsmitteln wird kristalline Fruktose auch jetzt nur in geringen Mengen produziert und stellt in der Gesamtmenge verzehrter Kohlenhydrate eine zu vernachlässigende Größe dar.
Nahrungsmitteltechnologen schätzen kristalline Fruktose und fruktosehaltige Sirupe, weil diese neben der Eigensüße noch technologische Eigenschaften besitzen, die sie zur Mitverwendung in verschiedenen Lebensmitteln besonders geeignet machen.
Herstellung
Reine kristalline Fruktose wird entweder aus Mais oder aus Saccharose hergestellt. Im ersten Fall wird Maisstärke aus Maiskörnern extrahiert und Glukose in einer Reihe von Produktionsschritten mit Hilfe von Enzymen in Fruktose umgewandelt. Im zweiten Fall wird die Disaccharidbindung gelöster Saccharose enzymatisch gespalten. Die dabei entstehende Mischung gelöster Glukose und Fruktose wird danach aufgetrennt. Sowohl die aus Stärke als auch aus Saccharose hergestellt Fruktose wird dann kristallisiert, getrocknet, zu verschiedenen Kristallgrößen abgesiebt oder vermahlen und schließlich verpackt. Das kristalline Produkt sieht blendend weiß aus und hat eine sehr hohe Reinheit.
Zusammensetzung
Die Zusammensetzung reiner kristalliner Fruktose wird im Food Chemicals Codex wie folgt dargestellt1:
Fruktose: ³ 98,0 % und £ 102,0 % nach Trocknung
Arsen: £ 1 mg/kg
Chlorid: £ 0,018 %
Glukose: £ 0,5 %
Schwermetalle (als Pb): £ 5 mg/kg
Hydroxymethylfurfural: £ 0,1 %, Trockenbasis
Blei: £ 0,1 mg/kg
Trockenverlust: £ 0,5 %
Verbrennungsrückstand: £ 0,5 %
Sulfat: £ 0,025 %
In der Europäischen Union wird reine kristalline Fruktose imCodex Standard for Sugars CODEX STAN 212-1999 (geändert 1-2001)2 sowie in der Richtlinie 2001/111/EG des Rates über bestimmte Zuckerarten für die menschliche Ernährung3 beschrieben. In beiden Fällen lauten die Merkmale für gereinigte und kristallisierte d-Fruktose:
Fruktosegehalt: ³ 98,0 %, m/m
Glukosegehalt: £ 0,5 %, m/m
Kristalline Fruktose und “Hochfruktosehaltige Glukosesirupe” (Isoglukosesirupe) sind nicht identisch
Die Verbraucher, die Presse und sogar Wissenschaftler verwechseln oft kristalline Fruktose mit “Hochfruktosehaltigen Glukosesirupen”. Es handelt sich keineswegs um identische Produkte. Die meisten nehmen ganz richtig an, daß reine kristalline Fruktose nur aus Fruktose besteht, aber viele sind überrascht, wenn sie erfahren, daß sogenannte “Hochfruktosehaltige Glukosesirupe” (ähnlich wie Saccharose) ungefähr zu gleichen Teilen Glukose und Fruktose enthalten. Dieser Unterschied zu reiner Fruktose ist chemisch gesehen signifikant und führt zu Differenzen in bestimmten Lebensmittelanwendungen und spezifischen physiologischen Reaktionen.
Sicherheit
Saccharose und “Hochfruktosehaltige Glukosesirupe” (Isoglukosesirupe) haben schon lange den Status Generally Recognized As Safe (GRAS). Die Sicherheit von Fruktose, die ein signifikanter Bestandteil dieser beiden Zuckerarten ist, wurde in verschiedenen zuverlässigen wissenschaftlichen Auswertungen ausführlich dokumentiert:
- GRAS-Status des Isoglukosesirupe festgestellt (1983)4 – hauptsächlich als ein Bestandteil von Isoglukosesirup durch die FDA bewertet
- Bericht der Sugars Task Force (1986)5 – aus allen natürlichen und zugesetzten
Rohstoffen durch die FDA bewertet
- Gesundheitliche Auswirkungen der Fruktose in der Ernährung (1993)6 – aus allen natürlichen und zugesetzten Rohstoffen in der Ernährung durch eine von ILSI (International Life Sciences Institute) berufene Expertengruppe bewertet
- GRAS-Status von Zuckerarten nochmals bestätigt (1996)7 – aus allen zugesetzten
Die FDA kam zu dem Schluss: “(Isoglukose)Sirup mit hohem Fruktosegehalt ist ebenso sicher für den Einsatz in Lebensmitteln wie Saccharose, Maiszucker, Maissirup und Invertzucker”1. Die ILSI-Expertengruppe stellte fest: “Fruktose ist eine wertvoller traditioneller Energielieferant in Lebensmitteln, und es gibt keinen Grund für eine Empfehlung, den Einsatz in der allgemeinen Ernährung oder in Produkten für besondere Ernährungszwecke zu erhöhen oder zu reduzieren.”8
Gemeinsame Beratungen der Weltgesundheitsorganisation und der UN-Organisation für Ernährung und Landwirtschaft haben ergeben, daß der Verzehr von Zuckerarten keine Ursache für Krankheiten, einschließlich Adipositas, darstellt. Ausdrücklich wurde dazu festgestellt:
- “Es wird kontrovers diskutiert, in welchem Ausmaß Zuckerarten und Stärke Adipositas begünstigen. In Wohlstandsgesellschaften durchgeführte Studien geben keine direkten Hinweise darauf, daß eine dieser Kohlenhydratgruppen Ursache der Adipositas wäre.”
und
- “Saccharose und andere Zuckerarten sind nicht direkt mit der Ätiologie von Diabetes in Verbindung gebracht worden und die Empfehlungen für den Verzehr beziehen sich hauptsächlich auf die Vermeidung aller energiedichten Lebensmittel, um Adipositas zu reduzieren.”
Unbegründete Behauptungen
In der letzten Zeit sind unbegründete Behauptungen aufgekommen, wonach Fruktose speziell für die gegenwärtige Übergewichtskrise in den USA verantwortlich ist. Behauptungen wie erhöhte Körperfettablagerungen oder Anregung des Appetits basieren auf schlecht konzipierten Experimenten, die für die Ernährung des Menschen wenig relevant sind. Auch wurden unphysiologisch hohe Fruktosemengen als einzige Kohlenhydratquelle bei Tieren verwendet, die überdies schlechte Modelle für den Stoffwechsel des Menschen sind. Die Folgen derartig übertriebener Versuchsdiäten sind erwartungsgemäß extrem. Forbes et al.6 haben sie ausführlich bewertet.
Erfüllung der Verbraucherwünsche
Eine kürzlich durchgeführte Verbraucherumfrage der Calorie Control Council zeigte, daß mehr als 180 Millionen erwachsene Amerikaner täglich kalorienreduzierte, zuckerfreie Lebensmittel und Getränke als Teil eines gesunden Lebensstils verzehren. Die Verbraucher werden weiterhin versuchen, gesündere Lebensmittel auszuwählen, und eine größere Auswahl an kalorienreduzierten Produkten verlangen. Dabei kann ihnen Fruktose durch ihre einzigartig hohe Süße und Funktionalität helfen.
Fruktose wird in ganz neuen Kategorien von Lebensmittel- und Getränkeprodukten eingesetzt, zum Beispiel in lange haltbaren Müsliriegeln und ähnlichen Produkten, weichen, feuchten Keksen, gießfähigen Gefriersaftkonzentraten und energiereduzierten Lebensmitteln.
Es wird sogar empfohlen, Fruktose in Produkten für Menschen mit besonderen Ernährungs- oder Nährstoffbedürfnissen, z.B. Ausdauersportler, einzusetzen.
Nutzen
- Süße
Fruktose ist süßer als alle Zuckerarten und Zuckeraustauschstoffe. In den meisten Lebensmittelanwendungen ist sie ungefähr 1,2-mal so süß wie Saccharose.
- Geschmacksverstärkung
Da die Süßeempfindung bei der Fruktose schneller den Höhepunkt erreicht und wieder fällt als bei Glukose und Saccharose, verstärkt sie fruchtige und würzige Geschmacksrichtungen.
- Rohstoffsynergie
Die Interaktion von Fruktose mit anderen Süßungsmitteln erzeugt Synergien. Dazu gehören die überproportionale Erhöhung der Süße von Getränken und anderen gesüßten Lebensmitteln bei Verminderung der Gesamtmenge verwendeter Zuckerarten sowie eine Verminderung der Viskosität, wodurch z.B. ein erhöhtes Volumen gesüßter Gebäcke erzielt wird.
- Lagerfähigkeit
Fruktose spaltet sich nicht wie Saccharose unter sauren Bedingungen auf, weshalb die Süße und der Geschmack des Endprodukts über längere Lagerungszeiten stabil bleiben.
- Löslichkeit / Kristallisationsverhalten
Obwohl Fruktose in kristalliner Form verkauft wird, rekristallisiert sie nur schwer, wenn sie in Lebensmitteln aufgelöst vorliegt. Diese Eigenschaft hat die Entwicklung von weichen, feuchten Keksen ermöglicht.
- Frischhaltung
Fruktose bindet und speichert Feuchtigkeit so gut, daß sie Sorbit und Glyzerin in Lebensmitteln ersetzen und dadurch den Geschmack verbessern kann. Sie wird u.a. auch oft in Müsliriegeln eingesetzt.
- Oberflächenbräunung
Die gut gebräunte Oberfläche und der verführerische Geschmack, die durch eine chemische Reaktion reduzierender Zucker und Aminosäuren entstehen, machen Backwaren und gebratene Lebensmittel so verlockend. Fruktose ist der am stärksten reagierende reduzierende Einfachzucker.
- Tiefkühlkost
Fruktose erhält tiefgekühlte Früchte intakt, indem sie die Feuchtigkeit kontrolliert und die Bildung von schädlichen Eiskristallen verhindert, die das zarte Fruchtgewebe zerstören könnten.
- Glykämischer Index / Insulinausschüttung
Der glykämische Index wird als ein Mittel verwendet, die Eignung von Lebensmitteln für die besonderen Bedürfnisse von Diabetikern zu beurteilen. Fruktose hat einen niedrigen glykämischen Index und löst eine im Vergleich zu Glukose und Saccharose nur schwache Ausschüttung von Insulin in den Blutkreislauf aus.
- Zahnkaries
Das einzige Gesundheitsrisiko durch kalorische Süßungsmittel bei typischen Verbrauchsmengen ist Zahnkaries. Fruktose gehört zu den weniger kariogenen kalorischen Zuckerarten.
Zu den wichtigsten Anwendungsgebieten für kristalline Fruktose gehören trockene Getränkemischungen, kalorienreduzierte Produkte, angereichertes und aromatisiertes Wasser, stille und kohlensäurehaltige Getränke, Sport- und Energiegetränke, Schokoladenmilch, Frühstückszerealien, Backwaren, Joghurt und Süßwaren.
Zusammenfassung
Fruktose und “Hochfruktosehaltige Glukosesirupe” (Isoglukosesirupe) sind nicht identisch. Fruktose ist süßer als Saccharose, so daß für den gleichen Süßegrad weniger Fruktose gebraucht wird, was Kalorien spart. Fruktose hat einen niedrigen glykämischen Index und führt nicht zu starken Schwankungen des Blutglukosespiegels. Reine kristalline Fruktose bietet in einem breiten Sortiment von Lebensmitteln zusätzliche funktionelle Vorteile und verbessert den Geschmack und die Stabilität damit hergestellter Produkte.
- Food and Nutrition Board of the U.S. National Academy of Sciences. Food Chemicals Codex, 5th Edition.
- Joint FAO/WHO Food Standards Programme. Codex Alimentarius Commission. 2005.
- Der Rat der Europäischen Union. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften. 20. Dezember 2001.
- Office of the Federal Register, National Archives and Records Administration, US Government Printing Office. Fed Regist, 1983; 48(27):5715.
- Glinsmann WH, Irausquin H, Park YK. Evaluation of health aspects of sugars contained in carbohydrate sweeteners. Report of Sugars Task Force, 1986. J Nutr, 1986; 116:1/S.
- Forbes AL, Bowman BA, Filer LJ, Glinsmann WH, White JS. Health effects of dietary fructose. AJCN, 1993; 58(5S).
- Food and Drug Administration. High fructose corn syrup. Code of Federal Regulations. Washington, DC: US Government Printing Office; Fed Regist, 1996; 61(165):43447 (21CFR 184.1866).
- Glinsmann WH, Bowman BA. The public health significance of crystalline fructose. AJCN, 1993; 58(5S):820S.
- Joint FAO/WHO Expert Consultation. Carbohydrates in Human Nutrition (FAO Food and Nutrition Paper – 66). Chapter 3 – Dietary Carbohydrate & Disease. Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation, Rome, April 14-18, 1997.