Evaluation of the nutritional and functional properties during processing of edible drink in the highlands of Ecuador

In der dünnen Höhenluft der Anden, wo die Sonne unerbittlich brennt und die Nächte kalt sind, ist Mais mehr als nur eine Nutzpflanze; er ist eine Lebensader. Seit Jahrtausenden bauen die Menschen in diesen Hochlandregionen Ecuadors diesen Getreide an und haben ihn so angepasst, dass er Bedingungen übersteht, die andere Pflanzen ersticken würden. Während Mais weltweit als Energiequelle bekannt ist, die die Stärke liefert, die unseren Körper antreibt, birgt er auch ein verborgenes Potenzial in seinen Kernen. Je nach Farbe des Korns enthält die Pflanze unterschiedliche natürliche Verbindungen, die als Antioxidantien wirken können und dazu beitragen, den Körper vor Schäden zu schützen. In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler erfahren, dass die Art und Weise, wie wir Lebensmittel verarbeiten – ob wir sie keimen lassen, kochen oder fermentieren lassen – diese ernährungsphysiologischen Eigenschaften signifikant verändern kann. Dies gilt insbesondere für traditionelle fermentierte Getränke, bei denen die Wirkung von Mikroben einfache Zucker in komplexe Aromen und potenziell nützliche Substanzen verwandelt. Das Verständnis dieser Veränderungen dient nicht nur der Bewahrung von Traditionen; es geht darum, neue Wege zu finden, um die Ernährung zu verbessern und einen Mehrwert für die Landwirte zu schaffen, die diese einzigartigen Sorten anbauen.

Ein Forschungsteam aus Ecuador und Südkorea machte sich daran, dieses Potenzial zu erforschen, indem es fünf spezifische Maissorten untersuchte, die für das Hochland entwickelt wurden. Diese Sorten, die vom Nationalen Institut für Agrarforschung in Ecuador gezüchtet wurden, unterscheiden sich in Farbe und Textur und reichen von weißem und gelbem bis hin zu einem tiefen Schwarz-Violett. Die Wissenschaftler wollten sehen, was mit der ernährungsphysiologischen Zusammensetzung dieser Körner geschieht, während sie drei verschiedene Stadien durchlaufen: erst als rohe Kerne, dann nachdem sie gekeimt haben, und schließlich, nachdem sie in ein traditionelles fermentiertes Getränk namens Chicha verwandelt wurden. Das Ziel war es, festzustellen, ob die Verarbeitungsschritte die vorteilhaften Verbindungen fördern oder beeinträchtigen und welche Maissorte der beste Kandidat für die Herstellung eines gesunden, funktionellen Getränks sein könnte.

Die Reise begann im Labor mit den rohen Körnern. Die Forscher maßen die physischen Merkmale jeder Sorte und stellten fest, dass die weißen, mehligen Kerne am größten und schwersten waren, während die gelben, süßen Kerne am kleinsten waren. Sie analysierten auch die Farbe der Körner mit einem empfindlichen Instrument, das Helligkeit und Farbton misst. Wie erwartet war die schwarz-violette Sorte die dunkelste, während die gelben und weißen Körner viel heller waren. Dieser Farbunterschied ist signifikant, da er auf das Vorhandensein unterschiedlicher natürlicher Pigmente hindeutet, wie etwa die gelben Carotinoide in den hellen Körnern und die violetten Anthocyane in den dunklen. Diese Pigmente sind oft mit gesundheitlichen Vorteilen verbunden, da sie als Antioxidantien wirken, die schädliche Moleküle im Körper neutralisieren.

Als Nächstes nahmen die Forscher die Körner und ließen sie keimen. Dieser Prozess beinhaltet das Einweichen der Samen in Wasser und das Ruhenlassen in einer warmen Umgebung, bis sie zu wachsen beginnen. In diesem Stadium „wachen“ die Samen auf und beginnen, ihre gespeicherte Energie abzubauen, um das Wachstum der neuen Pflanze zu fördern. Die Forscher fanden heraus, dass dieser Keimprozess die chemische Landschaft der Körner veränderte. In fast jeder Sorte stieg der Zuckergehalt an, während die Stärke in einfachere Formen abgebaut wurde. Noch wichtiger war, dass das Keimen einen Anstieg der Polyphenole auslöser, einer breiten Gruppe von Pflanzenverbindungen, die für ihre antioxidativen Eigenschaften bekannt sind. Die Fähigkeit der Körner, Oxidation zu bekämpfen, verbesserte sich flächendeckend. Die Ergebnisse waren jedoch nicht einheitlich; die dunkle violette Sorte verzeichnete während des Keimens einen leichten Rückgang ihres Anthocyan-Gehalts, wahrscheinlich weil diese empfindlichen Verbindungen gegenüber den Veränderungen innerhalb des Samens sensibel reagieren. Unterdessen zeigte eine der gelben Sorten einen deutlichen Anstieg der Carotinoide, was darauf hindeutet, dass der Keimprozess spezifische Nährstoffe je nach genetischer Beschaffenheit des Korns steigern kann.

Die letzte Phase des Experiments bestand darin, das gekeimte Korn in ein Getränk zu verwandeln. Die Forscher mischten das gemahlene, gekeimte Maisgetreide mit Wasser und ließen es zwei Tage lang bei Raumtemperatur fermentieren. Dies ist die traditionelle Methode zur Herstellung von Chicha, einem Getränk, das seit Jahrhunderten zum Speiseplan in den Anden gehört. Während die Mischung fermentierte, veränderte sich die Umgebung rasant. Die Säure des Flüssigkeit stieg an und der pH-Wert sank, wodurch ein Milieu geschaffen wurde, in dem nützliche Bakterien und Hefen gedeihen konnten. Die Forscher verfolgten diese Veränderungen täglich und beobachteten, wie die Zuckerwerte schwankten, während die Mikroben sie konsumierten. Als sie das fertige Getränk analysierten, stellten sie fest, dass der Fermentationsprozess die gesamte antioxidative Aktivität im Vergleich zum gekeimten Korn im Allgemeinen reduzierte. Dies deutet darauf hin, dass die Mikroben oder die chemischen Bedingungen der Fermentation einige der vorteilhaften Verbindungen abbauen könnten. Es gab jedoch eine bemerkenswerte Ausnahme. Die dunkle violette Sorte, INIAP 199, behielt selbst nach der Fermentation einen sehr hohen Gehalt an Polyphenolen bei und hob sich damit von den anderen vier Sorten ab.

Die Studie beschränkte sich nicht nur auf die chemische Analyse; sie fragte auch die Menschen, was sie über die Getränke dachten. Ein Panel von vierzig Personen, darunter Einheimische und Forscher, verkostete die Chicha, die aus den fünf Maissorten hergestellt wurde. Sie bewerteten die Getränke hinsichtlich Farbe, Geruch, Geschmack und Textur. Die Ergebnisse waren beeindruckend. Das Getränk aus dem dunklen violetten Mais erhielt die höchsten Bewertungen für Farbe und Gesamtqualität. Die Teilnehmer bevorzugten eindeutig den tiefen, satten Farbton der violetten Sorte. Im Gegensatz dazu erhielt das Getränk aus der weißen Maissorte in allen Kategorien die niedrigsten Bewertungen, insbesondere beim Geruch und Geschmack. Diese Präferenz für die dunkle Sorte deckt sich mit den chemischen Erkenntnissen, da das violette Korn nicht nur optisch am ansprechendsten war, sondern auch die höchsten Mengen der gesundheitsfördernden Verbindungen enthielt, die den Fermentationsprozess überstanden hatten.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Wahl der Maissorte entscheidend ist, wenn es um die Entwicklung funktioneller Lebensmittel geht. Während das Keimen den Nährwert des Korns durch die Erhöhung von Zucker und Antioxidantien im Allgemeinen steigert, kann der anschließende Schritt der Fermentation diese Vorteile verändern. Die Studie legt nahe, dass nicht alle Maissorten in dieser Hinsicht gleichwertig sind. Die dunkle violette Sorte, INIAP 199, erwies sich als herausragend und bot eine einzigartige Kombination aus hohem Antioxidantiengehalt und starker Konsumentenattraktivität. Dieser Befund weist auf eine spezifische Strategie für Landwirte und Lebensmittelproduzenten hin: Durch die Auswahl der richtigen Sorte und das Verständnis darüber, wie sie auf die Verarbeitung reagiert, ist es möglich, traditionelle Produkte zu kreieren, die sowohl köstlich als auch ernährungsphysiologisch überlegen sind. Die Arbeit unterstreicht, dass die genetische Vielfalt des Mais in den ecuadorianischen Hochlagen ein ungenutztes Potenzial zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit und zur Unterstützung der lokalen Wirtschaft darstellt, sofern die Verarbeitungsmethoden auf die einzigartigen Qualitäten jedes Korns abgestimmt sind.