Warum werden Apfel-Spalten braun?

Apfel und Zitrone

Open Science - Lebenswissenschaften im Dialog, CC BY-NC-SA 4.0

Das kennen wohl viele: Für die gesunde Jause wird ein Apfel für die Liebsten in kleine Stücke geteilt. Doch ehe das Obst mit anderen guten Sachen in die Jausenbox gepackt ist, sind die Fruchtstückchen schon braun und unansehnlich. Aber warum ist das so und was passiert dabei?

Enzymatische Bräunung

Durch das Aufschneiden des Apfels werden die Zellstrukturen (Zellwände, Zytoplasma und Organellen wie z.B. Vakuolen) aufgebrochen und Luft tritt in die verletzten Zellen ein. Vakuolen sind von Membran umschlossene Hohlräume in der Zelle, die hauptsächlich Wasser und sekundäre Pflanzenstoffe beinhalten. Einer dieser Stoffe ist Polyphenol, der das Ausgansprodukt für die braune Farbe ist. Durch die Zerstörung der Vakuole kommt Polyphenol einerseits in Kontakt mit dem Luftsauerstoff und andererseits mit dem Enzym Polyphenoloxidase (PPO) aus der Zelle. Mit Hilfe des Sauerstoffs kann die PPO Polyphenol umsetzen (oxidieren). Dadurch entsteht Chinon – ein natürlicher Abwehrstoff der Pflanze gegen Mikroorganismen. Im Gegensatz zum farblosen Polyphenol weist Chinon eine eher gelbe Farbe auf. Es kann allerdings noch weiter umgewandelt werden, sodass braungefärbtes Melanin entsteht. Das ist jener Stoff, den man auch von der bräunlichen Färbung von Haut und Haaren kennt.

Kann der Bräunungsprozess verlangsamt oder gar gestoppt werden? Hausmittelchen dagegen gibt es viele – Ratschläge umfassen das Eintauchen der Apfelstücke in Wasser, das Aufbewahren im Kühlschrank, das Beträufeln mit Zitrone und das Mischen mit Joghurt.

Kleines Küchenexperiment: Oxidationshemmung beim Apfel

Apfelspalten für Bräunungsexperiment

Frisch aufgeschnittene Apfelspalten, Bild: Open Science – Lebenswissenschaften im Dialog, CC BY-NC-SA 4.0

Den gängigsten Trick nehmen sich die bESSERwisser in diesem Artikel vor: die Verwendung von Zitronensaft. Um die Wirkung zu überprüfen, haben wir ein kleines Küchenexperiment gestartet. Außerdem wollten wir auch testen, ob Saures  generell den Bräunungsvorgang verhindern kann bzw. ob vielleicht sogar nur die Befeuchtung an sich (durch Verzögerung des Kontakts mit der Luft) hilft. Dazu haben wir die Wirkung von Zitronensaft mit der von Essig und Wasser verglichen.

Wir verwendeten drei Äpfel der Sorte Golden Delicous, schnitten je vier Spalten heraus und legten sie einzeln auf.

Drei Spalten, von jedem Apfel eine, wurden mit dem Saft von frischgepressten Zitronen beträufelt. Drei weitere Spalten wurden mit reinem Apfelessig (5% Säure) und wieder drei weitere mit Leitungswasser beträufelt. Drei Spalten blieben als Kontrolle ohne Behandlung.

Die Spalten wurden für zwei Stunden an einem schattigen Platz bei Raumtemperatur stehengelassen.

Ergebnisse

Nach der Testzeit zeigten die mit Zitronensaft beträufelt Spalten kaum Braunfärbung, bei allen anderen Methoden war eine Verdunkelung zu sehen. Auch der Essig hat die Braunfärbung nicht verhindert. Die Bräunung wirkte sogar ein wenig stärker als bei der Kontrollgruppe. Das saure Milieu hilft also nicht, die Bräunung zu verlangsamen. Ebensowenig führte die Befeuchtung mit Wasser zum gewünschten Ergebnis.

Apfelspalten nach Bräunungsexperiment

Apfelspalten nach zwei Stunden Testzeit, Bild: Open Science – Lebenswissenschaften im Dialog, CC BY-NC-SA 4.0

Oxidationshemmung durch Vitamin C

Für die langsamere Braunfärbung bei den mit Zitronensaft beträufelten Apfelspalten ist vor allem das in Zitronen üppig vorkommende Vitamin C (Ascorbinsäure) verantwortlich. Ascorbinsäure verhindert die beschriebene Oxidationsreaktion dadurch, dass es selbst oxidiert und so die Oxidation des Phenols hemmt. Zusätzlich trägt sie dazu bei, das gelbliche Chinon zu farblosem Phenol umzuwandeln – sie kehrt also die Oxidationsreaktion um.

Aufgrund ihrer generellen oxidationshemmenden Wirkung wird Ascorbinsäure als Antioxidans bezeichnet und als solches in der Industrie als Zusatzstoff E 300 Lebensmitteln zugesetzt um deren Haltbarkeit zu erhöhen.

Die Wirkung von Vitamin C ist jedoch zeitlich beschränkt. Sie hält nur solange an, bis die vorhandene Ascorbinsäure vollständig oxidiert wurde. Laufen diese Reaktionen in einem geschlossenen Gefäß ab (wie bei luftdicht verpackten Lebensmitteln), kann der Sauerstoff schon vorher aufgebraucht sein, sodass die Oxidation gestoppt wird.

Noch ein Hinweis für alle, die dieses Experiment nachkochen wollen: So manchem Essig sind Antioxidantien zugefügt, wodurch die Bräunung ebenfalls gehemmt wird. Das liegt dann allerdings nicht an der Säure sondern eben an dem Zusatzstoff.

Fazit: Wer die Bräunung seiner frisch geschnittenen Apfelspalten verhindern will, ist aufgrund der enthaltenen Ascorbinsäure mit der Verwendung von Zitronensaft gut beraten. Und ganz ehrlich: das schmeckt sicher auch besser als Essig-Äpfel.

 

Referenzen

Dannenberg F.: Einfluss verschiedener Herstellungsverfahren auf die Farbe von kaltgeriebenem Apfelmus. Master – Thesis an der Hochschule Neubrandenburg. 2013

Schon vor langer Zeit beschrieben von: Boswell J. G, Whiting G. C: Oxidase systems in the tissues of the higher plants. New Phytologist (1940)  TOC VOL. 39, No. 3, 241-265

 

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