Trocknen

Das Trocknen von Lebensmitteln ist ein physikalisches Konservierungsverfahren, bei dem dem Lebensmittel Wasser entzogen und dadurch die Wasseraktivität (Verfügbarkeit von Wasser für Mikroorganismen und chemische Reaktionen) abgesenkt wird. Die verringerte Verfügbarkeit von Wasser begrenzt mikrobielle Vermehrung und verlangsamt zahlreiche enzymatische (durch Enzyme vermittelte) und chemische Reaktionen. Gleichzeitig können Wärme, Sauerstoffexposition und lange Prozesszeiten empfindliche Mikronährstoffe und bioaktive Verbindungen (biologisch wirksame Inhaltsstoffe) beeinträchtigen [1-4].

Die Auswirkungen des Trocknens auf die Mikronährstoffqualität sind stark lebensmittel-, substanz- und verfahrensabhängig. Entscheidend sind insbesondere Trocknungstemperatur, Prozessdauer, Sauerstoffexposition, Vorbehandlung, Lebensmittelmatrix (strukturelle Zusammensetzung des Lebensmittels) und Restfeuchte. Allgemeingültige prozentuale Verlustangaben für einzelne Vitamine sind daher wissenschaftlich nicht sinnvoll [1-6].

Prinzip des Trocknens

Beim Trocknen wird Wasser durch Wärme- und Stofftransport aus dem Lebensmittel entfernt. Mit sinkendem Wassergehalt und abnehmender Wasseraktivität wird das Lebensmittel physikalisch und mikrobiologisch stabilisiert. Das geringere Produktgewicht und Volumen erleichtert zudem Lagerung und Transport [5].

Die Wasserentfernung selbst zerstört Mikronährstoffe nicht zwangsläufig. Qualitätsverluste entstehen vor allem durch die während des Trocknungsprozesses gleichzeitig ablaufenden thermischen, oxidativen und enzymatischen Reaktionen. Temperatur und Zeit wirken dabei zusammen: Auch moderate Temperaturen können bei langer Expositionsdauer erhebliche Veränderungen verursachen [1, 2, 4].

Einfluss des Trocknungsverfahrens

Die Mikronährstoffretention (Erhalt der Mikronährstoffe) unterscheidet sich deutlich zwischen den verfügbaren Trocknungsverfahren [1-6].

• Heißlufttrocknung – Wärme und Sauerstoff können den Abbau thermolabiler (hitzeempfindlicher) und oxidationsempfindlicher Mikronährstoffe fördern. Niedrigere Temperaturen können die Retention verbessern, verlängern jedoch häufig die Trocknungsdauer [1, 2].
• Sonnentrocknung und natürliche Trocknung – lange Prozesszeiten sowie die Exposition gegenüber Sauerstoff, Licht und wechselnden Temperaturen können empfindliche Vitamine und Carotinoide (pflanzliche Farbstoffe) beeinträchtigen [1, 4, 6].
• Vakuumtrocknung – der verminderte Sauerstoffpartialdruck (Anteil des Sauerstoffdrucks am Gesamtdruck) kann oxidative Reaktionen begrenzen. In direkten Vergleichsuntersuchungen wurden empfindliche Vitamine häufig besser erhalten als bei konventioneller Heißlufttrocknung oder natürlicher Trocknung [1].
• Gefriertrocknung – erfolgt bei niedrigen Produkttemperaturen durch Sublimation (direkter Übergang von Eis zu Wasserdampf) von Eis unter vermindertem Druck. In zahlreichen direkten Vergleichsuntersuchungen zeigte sie eine hohe Retention von Vitamin C, Vitaminen der B Gruppe, Carotinoiden und phenolischen Verbindungen (Gruppe sekundärer Pflanzenstoffe) [1-3, 5, 6].
• Sprühtrocknung – kombiniert hohe Trocknungstemperaturen mit sehr kurzen Verweilzeiten. Die Mikronährstoffretention hängt wesentlich von Temperaturführung, Verweilzeit, Lebensmittelmatrix und gegebenenfalls verwendeten Trägerstoffen ab [5].

Einfluss auf Vitamine

Vitamine unterscheiden sich erheblich in ihrer Stabilität gegenüber Wärme, Sauerstoff und Licht. Die Trocknungsmethode beeinflusst deshalb die Vitaminretention unterschiedlich [1, 2, 5].

• Vitamin C – zählt zu den besonders empfindlichen Mikronährstoffen. Oxidation und thermischer Abbau können während des Trocknens zu deutlichen Verlusten führen. Vergleichsuntersuchungen an Kiwifrüchten, Maoberry und Acerola zeigten eine höhere Retention bei Gefriertrocknung bzw. Vakuumtrocknung als bei konventioneller Heißlufttrocknung, natürlicher Trocknung oder Wirbelschichttrocknung [1, 2, 5]. Die Höhe des Verlustes ist jedoch nicht auf andere Lebensmittel oder Trocknungsbedingungen übertragbar.
• Vitamine der B Gruppe – reagieren substanzspezifisch. In einer aktuellen vergleichenden Untersuchung an Kiwifrüchten wurden Unterschiede der Retention unter anderem für Thiamin (Vitamin B1) und Riboflavin (Vitamin B2) zwischen Gefriertrocknung, Vakuumtrocknung, Mikrowellentrocknung, Konvektionstrocknung und natürlicher Trocknung nachgewiesen. Die höchste Gesamtretention wurde überwiegend bei Gefriertrocknung beobachtet [1].
• Fettlösliche Vitamine – können insbesondere durch Oxidation und längere thermische Exposition beeinflusst werden. Auch hier zeigte eine vergleichende Analyse von Kiwifrüchten eine verfahrensabhängige Stabilität mit günstigerer Retention bei Gefriertrocknung und Vakuumtrocknung [1].

Carotinoide und weitere bioaktive Pflanzenstoffe

Carotinoide können durch Oxidation, Isomerisierung (Umwandlung in eine strukturveränderte Form) und thermische Reaktionen verändert werden. Die Retention ist stark von der Lebensmittelmatrix und den Prozessbedingungen abhängig. Bei Kiwifrüchten wurden β-Carotin und weitere Carotinoide durch Gefriertrocknung besser erhalten als durch natürliche oder konvektive Trocknung [1]. Bei unterschiedlichen Tomatensorten führte die Kombination aus Ultraschallvorbehandlung und Gefriertrocknung zu einer höheren Retention von Gesamtcarotinoiden, Lutein, β-Carotin und Lycopin als die untersuchten alternativen Verfahren [3].

Auch phenolische Verbindungen, Flavonoide (Gruppe sekundärer Pflanzenstoffe) und Anthocyane (rot bis blau färbende Pflanzenfarbstoffe) reagieren verfahrensabhängig. Bei Maoberry nahm die Retention von Ascorbinsäure (Vitamin C), Gesamtphenolen, Flavonoiden und Anthocyanen mit steigender Temperatur der Heißlufttrocknung ab; die Gefriertrocknung zeigte insgesamt die höchste Retention [2].

Die in getrockneten Lebensmitteln analytisch bestimmten Gehalte bioaktiver Verbindungen sind stets im Kontext der jeweiligen Lebensmittelmatrix, Bezugseinheit und Trocknungsmethode zu bewerten. Die direkten Vergleichsuntersuchungen zeigen, dass unterschiedliche Trocknungsverfahren innerhalb desselben Lebensmittels zu deutlich abweichenden Retentionsmustern einzelner Verbindungen führen können [1-4, 6].

Mineralstoffe

Mineralstoffe werden durch die beim Trocknen eingesetzten Temperaturen nicht thermisch zerstört. Durch den Wasserentzug steigt ihre Konzentration bezogen auf das Produktgewicht. Für die Beurteilung verfahrensbedingter Unterschiede sind daher die jeweilige analytische Bezugseinheit und die Lebensmittelmatrix zu berücksichtigen.

Direkte Vergleichsuntersuchungen zeigen eine verfahrens- und mineralstoffspezifische Retention. In einer aktuellen Untersuchung an Taglilien zeigte die Heißlufttrocknung selektive Vorteile für die Retention von Kalium und Calcium, während die Gefriertrocknung thermolabile Nährstoffe und bioaktive Verbindungen besser erhielt. Eine allgemeingültige Rangfolge der Trocknungsverfahren für sämtliche Mineralstoffe lässt sich daraus nicht ableiten [6].

Temperatur und Trocknungsdauer

Für empfindliche Mikronährstoffe ist nicht allein die maximale Temperatur entscheidend. Die kumulative thermische und oxidative Belastung wird durch Temperatur, Prozessdauer und Sauerstoffexposition mitbestimmt [1, 2, 4].

Eine hohe Temperatur kann bei sehr kurzer Verweilzeit teilweise geringere Verluste verursachen als eine langdauernde Trocknung bei moderater Temperatur. Dies erklärt unter anderem, warum in einer Untersuchung an Acerola Ceriguela Mischpulpe die Sprühtrocknung trotz hoher Prozesstemperatur eine höhere Ascorbinsäureretention aufwies als die länger dauernde Wirbelschichttrocknung [5].

Auch bei Tomaten war die Veränderung des Metaboloms (Gesamtheit der Stoffwechselprodukte) deutlich vom jeweiligen Trocknungsprozess abhängig. Sonnen- und Ofentrocknung führten zu ausgeprägten Veränderungen von Vitaminen und Lycopin, während eine partielle Trocknung die ursprünglichen Metabolitprofile (Muster der Stoffwechselprodukte) besser erhielt [4].

Faktoren für eine hohe Mikronährstoffretention

Für eine möglichst hohe Mikronährstoffretention sind insbesondere folgende Faktoren relevant:

• Auswahl eines an Lebensmittelmatrix und Zielprodukt angepassten Trocknungsverfahrens [1-6]
• Begrenzung der thermischen Gesamtbelastung [1, 2, 4, 5]
• Verkürzung unnötig langer Trocknungszeiten [1, 2, 5]
• Begrenzung langdauernder Sauerstoffexposition bei oxidationsempfindlichen Mikronährstoffen [1, 4]
• kontrollierte und gleichmäßige Prozessführung [1, 2, 5]
• produktspezifisch optimierte Vorbehandlung [3]
• Einstellung einer für die Produktstabilität geeigneten Restfeuchte bzw. Wasseraktivität [2, 5, 6]

Fazit

Das Trocknen verlängert die Haltbarkeit von Lebensmitteln durch die Entfernung von Wasser und die Absenkung der Wasseraktivität. Die Mikronährstoffqualität getrockneter Lebensmittel wird jedoch wesentlich durch das konkrete Trocknungsverfahren und dessen Prozessbedingungen bestimmt [1-6].

Besonders empfindlich sind Vitamin C sowie verschiedene Vitamine der B Gruppe und oxidationsempfindliche Carotinoide. Gefriertrocknung und Vakuumtrocknung zeigen in aktuellen direkten Vergleichsuntersuchungen häufig eine höhere Retention dieser Verbindungen als natürliche Trocknung oder konventionelle Heißlufttrocknung. Eine generelle prozentuale Verlustangabe ist aufgrund der ausgeprägten Abhängigkeit von Lebensmittelmatrix, Temperatur, Zeit, Sauerstoffexposition und Vorbehandlung nicht möglich [1-5].

Mineralstoffe werden durch die Trocknungstemperaturen nicht thermisch zerstört. Direkte Vergleichsdaten zeigen jedoch verfahrens- und mineralstoffspezifische Unterschiede der Retention, sodass keine allgemeingültige Rangfolge der Trocknungsverfahren für sämtliche Mineralstoffe besteht [6]. Durch den Wasserentzug steigt zudem die Mikronährstoffkonzentration bezogen auf das Gewicht des getrockneten Lebensmittels.

Eine mikronährstoffschonende Trocknung erfordert daher eine produktspezifische Optimierung von Temperatur, Prozesszeit, Sauerstoffexposition und Restfeuchte.

Literatur

1. Alibas I, Ipek SS: Effects of major drying methods on the stability and retention of vitamin C, B group vitamins, fat-soluble vitamins, and carotenoids in kiwifruits. J Food Compost Anal. 2026;150:108880. doi:10.1016/j.jfca.2026.108880
2. Kittibunchakul S, Temviriyanukul P, Chaikham P, Kemsawasd V: Effects of freeze drying and convective hot-air drying on predominant bioactive compounds, antioxidant potential and safe consumption of maoberry fruits. LWT. 2023;184:114992. doi:10.1016/j.lwt.2023.114992
3. Nzimande NA, Mianda SM, Seke F, Sivakumar D: Impact of different pre-treatments and drying methods on the physicochemical properties, bioactive compounds and antioxidant activity of different tomato (Solanum lycopersicum) cultivars. LWT. 2024;207:116641. doi:10.1016/j.lwt.2024.116641
4. Bakir S, Hall RD, de Vos RCH, Mumm R, Kadakal Ç, Capanoglu E: Effect of drying treatments on the global metabolome and health-related compounds in tomatoes. Food Chem. 2023;403:134123. doi:10.1016/j.foodchem.2022.134123
5. Silva Júnior M, Silva N, Ribeiro C, Veríssimo C, Rocha AP, Grosso C, Maciel MIS: Impact of Different Drying Methods on the Acerola-Ceriguela Mixed Pulp: Physicochemical Characteristics, Bioactive Compounds, and Sensory Attributes. J Food Qual. 2022;2022:7107107. doi:10.1155/2022/7107107
6. Mu Y, Zhang B, Zeng C, Zhu T, Hu S: Mechanistic and multi-parametric insights into preserving nutritional, bioactive, and flavor attributes of daylily (Hemerocallis citrina): A comparative evaluation of freeze-drying, hot-air drying, and sun drying. LWT. 2025;218:117510. doi:10.1016/j.lwt.2025.117510