Analyse des Capsaicinoidgehalts in ausgewählten Chili Produkten mithilfe der HPLC MS und Vergleich mit sensorischen Untersuchungen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Bestimmung der Reizschwellen von Capsaicin und Dihydrocapsaicin in wässriger Lösung und zusätzlich von Capsaicin in Öl mithilfe der 3-Alternative-Forced-Choice-Methode beschrieben. Die Reizschwelle (BET-Best-Estimate-Threshold) wird für Capsaicin in wässriger Lösung bei 0,080 ppm bestimmt und unterscheidet sich somit signifikant von der Reizschwelle des Dihydrocapsaicins (0,049 ppm). Bei den als Chili-Essern oder Nicht-Chili-Essern ermittelten Personen unterscheiden sich diese Werte nicht signifikant. Die Reizschwelle von Capsaicin in Öl liegt dagegen bei allen Panelisten etwa um den Faktor 10 höher als die von Capsaicin in Wasser.Im zweiten Abschnitt der Studie wird mithilfe der Zeitintensitätsprüfung der Einfluss verschiedener Lebensmittelinhaltsstoffe (Wasser, Stärke, Fett und Zucker) einzeln und in Kombinationen auf die durch Capsaicin hervorgerufene Schärfewahrnehmung (maximal wahrgenommene Schärfeintensität - Imax) untersucht. Aus diesen Ergebnissen mit Modellmatrices wird die Übertragbarkeit auf komplexere Matrices, wie handelsübliche Salsas, abgeleitet. Die auftretenden Unterschiede werden mithilfe der ANOVA (p < 0,05) und eines anschließenden Tukey-HSD-Tests auf Signifikanz getestet. Mit steigender Matrixkomplexität und zunehmendem Stärke-, Fett- und Zuckergehalt sinkt die maximal wahrgenommene Schärfeintensität (Imax) sowohl in den Modellmatrices als auch in handelsüblichen Salsas. Der Effekt des Fettanteils ist jedoch in den Salsas nicht im gleichen Ausmaß zu beobachten wie in den Modellmatrices. Es kann gezeigt werden, dass die abgeleiteten Aussagen aus den Studien an Modellmatrices überwiegend auf handelsübliche Produkte übertragen werden können und dass neben dem Fettgehalt der Zucker- und insbesondere der Stärkegehalt Einfluss auf die Schärfewahrnehmung besitzen.In einem dritten Abschnitt werden die Capsaicinoidkonzentrationen in ausgewählten Salsas mithilfe der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (HPLC-MS) quantifiziert und mit den sensorischen Evaluierungen korreliert. Die stärkste Korrelation (R² = 0,8029) konnte zwischen den Capsaicinoidkonzentrationen und der maximal wahrgenommenen Schärfeintensität (Imax) bestimmt werden. Dagegen wird für die sensorisch ermittelte Dauer der Schärfewahrnehmung (TDur) und die Fläche unter der Kurve bei der Zeitintensitätsprüfung eine Korrelation mit dem Gehalt an Capsaicinoiden von R² = 0,5176 bzw. R² = 0,6898 ermittelt. Die erstellten Regressionsmodelle zeigen beispielhaft, wie empirische Berechnungen durchgeführt werden und diese für spezifische Anwendungen bei scharfen Lebensmitteln genutzt werden können. In the present study, the pungency detection thresholds for capsaicin and dihydrocapsaicin in aqueous solutions and additionally for capsaicin in oil-based solutions are determined. Thresholds are measured using a 3-Alternative Forced Choice sensory test. The group best estimate thresholds (BETs) are 0.080 and 0.049 ppm for capsaicin and dihydrocapsaicin, respectively, in aqueous solutions, which is a significant difference. The predefined chili users and non users do not significantly differ in their perception of capsaicin and dihydrocapsaicin. In contrast, the threshold for capsaicin in oil is approximately a factor of ten higher than the threshold in water. In the second step, the influence of food ingredients (water, starch, fat, and sugar), both individually and in combinations, on sensory perception of the pungency (the maximum intensity of pungency, or Imax) of capsaicin is studied in various model food systems using the time-intensity method. Furthermore, the transferability of the results obtained using model food matrices to complex matrices, such as commercially available salsas, is investigated. Significant differences between the samples (p < 0.05) are examined by analysis of variance (ANOVA) followed by the Tukey-HSD post-hoc test. With increasing complexity of the matrix and starch, fat and sugar contents the perception of pungency in both the model food matrices and the commercially available salsa products is reduced. The effect of fat on the salsa products, however, does not reduce pungency to the same extent as for the model matrices. These findings suggest that in most instances, the conclusions from the model food matrices are applicable to commercial products and that beyond fat, the sugar content, and particularly the starch content, have an impact on pungency perception.In the third step, the total capsaicinoid content in the salsas is quantified by highperformance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS) and correlated to the results of the sensory evaluation. The best correlation (R² = 0.8029) is determined for the total capsaicinoid content and the maximum intensity of pungency (Imax) in comparison with the duration of the total pungency perception, TDur (R² = 0.5176), and the area under the curve (R² = 0.6898). The calculated regression models serve as an example of how empirical calculations could be generated and used for theevaluation of pungent products.