© HBLAWO-Philipp
SerbiaJuice: Entwicklung neuartiger funktioneller probiotischer Fruchtsaftgetränke
Projektleitung
Direktion Klosterneuburg
Forschungseinrichtung
HBLA und BA für Wein- und Obstbau Klosterneuburg
Projektnummer
101939Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Auf dem Weltmarkt besteht eine steigende Nachfrage nach innovativen Lebensmitteln mit verbesserter Nährstoffzusammensetzung und potenzieller Bioaktivität. Diese neuartigen Produkte spielen eine wichtige Rolle bei der Förderung der menschlichen Gesundheit und der Prävention von Krankheiten. Das Konzept der funktionellen Lebensmittel hat sich in den letzten Jahren zunehmend auf die Entwicklung von Nahrungsergänzungsmitteln verlagert, die die mikrobielle Zusammensetzung und Aktivität des Darms beeinflussen können. Unter den probiotischen Lebensmitteln sind die Vorteile von milchsauer vergorenen Getränken hervorzuheben, insbesondere solche, die Fruchtbestandteile enthalten und von den Verbrauchern zunehmend bevorzugt werden. Diese Getränke erfüllen die wachsende Nachfrage nach weniger zuckerhaltigen Produkten und sind ein hervorragender Ersatz für kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke, die einen hohen Prozentsatz an Zucker enthalten und einen hohen Kalorienwert haben, ohne irgendwelche funktionellen Eigenschaften. Daher wurde dieses Projekt initiiert, um die beiden Fachkompetenzen zu verbinden, die für die Formulierung innovativer fermentierter Getränke auf der Basis von Äpfeln und Kürbissen benötigt werden - Rohstoffe, die für die Wirtschaft in Österreich und Serbien von großer Bedeutung sind. Die jährliche Produktion von Äpfeln in Serbien beträgt 380.000 Tonnen. Der Kürbis (Cucurbita sp.) ist in den letzten Jahren aufgrund seines ernährungsphysiologischen und gesundheitsfördernden Wertes in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Kürbiskernölindustrie bleibt das Kürbisfleisch ein Abfallprodukt, mit dem man sich befassen muss.
Schlagwörter (deutsch)
Milchsäurebakterien, Kürbissaft, Apfelsaft, kalorienreduziert, Fruchtsaftgetränk, probiotisch
Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)
Titel (englisch)
DEVELOPMENT OF INNOVATIVE FUNCTIONAL PROBIOTIC FRUIT JUICE DRINKS
Abstract (englisch)
There is an increasing demand in the global market for innovative foods with improved nutritional composition and potential bioactivity. These novel products play an important role in promoting human health and preventing diseases. In recent years, the concept of functional foods has increasingly shifted to the development of dietary supplements that can influence gut microbial composition and activity. Among probiotic foods, the benefits of lactic fermented beverages stand out, especially those containing fruit ingredients, which are increasingly preferred by consumers. These beverages meet the growing demand for less sugary products and are an excellent substitute for carbonated soft drinks, which contain a high percentage of sugar and have a high caloric value, without any functional properties. Therefore, this project was initiated to combine the two expertise needed for the formulation of innovative fermented beverages based on apples and pumpkins - raw materials of great importance for the economy in Austria and Serbia. The annual production of apples in Serbia is 380,000 tons. Pumpkin (Cucurbita sp.) has become the focus of interest in recent years due to its nutritional and health-promoting value. pumpkin seed oil industry, the pumpkin flesh remains a waste product to deal with.
Schlagwörter (englisch)
Lactic acid bacteria, pumpkin juice, apple juice, reduced calories
Projektziele
Ziel dieser bilateralen Zusammenarbeit ist die Verwertung von Gemüse und Obst durch Milchsäuregärung und die Entwicklung neuartiger fermentierter Getränke auf Pflanzenbasis durch Abfallverwertung.
Für die Entwicklung eines neuen funktionellen Getränks müssen mehrere Aspekte abgedeckt und ausgearbeitet werden:
(1) Charakterisierung und Auswahl verschiedener Apfel- und Kürbissorten in Bezug auf Phenolgehalt, Säuregehalt, Zucker und Gesamtkalorien,
(2) Herstellung des neuartigen Produkts: Kontrolle der Fermentation und Mischung der Endprodukte, analytische und sensorische Charakterisierung,
(3) Klärung regulatorischer Fragen und Marktforschung für die Endprodukte,
Das Hauptziel dieses Projekts ist daher die Verknüpfung der jeweiligen Fachkenntnisse aus den Bereichen Pomologie und Fruchtselektion, Identifizierung und Prüfung der Bioaktivität von Pflanzen und Pflanzeninhaltsstoffen, die vom österreichischen Partner (HBLA Klosterneuburg) bereitgestellt werden, mit den Fachkenntnissen aus den Bereichen Lebensmittelformulierung, Modellierung und Verarbeitung, die vom serbischen Partner (FINS Novi Sad) bereitgestellt werden und für die Entwicklung neuer funktioneller Lebensmittelprodukte im Allgemeinen und neuer fermentierter Getränke auf Kürbisbasis, die mit Apfelsaft angereichert sind, im Besonderen erforderlich sind. Um dieses Ziel zu erreichen, sind die folgenden spezifischen Ziele dieses Projekts:
- Verbesserung der Kenntnisse der analytischen Methodik für Bioaktivitätstests und der Methodik für die Charakterisierung und Auswahl von Obstsorten, um ein funktionelles Produkt zu erhalten
- Formulierung und Herstellung eines milchfreien fermentierten Getränks auf Kürbisbasis, angereichert mit Apfelsaft in einem kontrollierten Fermentationsprozess
-Austausch von Wissen und Erfahrung zwischen österreichischen und serbischen Wissenschaftlern und Stärkung der wissenschaftlichen und technologischen Exzellenz beider Teams (Österreich und Serbien) im Bereich der Entwicklung funktioneller Lebensmittelprodukte.
- Standardisierung der Verfahren und Arbeitsabläufe bei der Entwicklung von funktionellen Getränken und ihrer Bewertung für zukünftige Forscher und für die Entwicklung von Getränken auf Laborniveau (TRL4)
- Ermöglichung der internationalen Ausbildung, Betreuung, Vernetzung und Mobilität von Mitgliedern des Forschungsteams, insbesondere von Nachwuchsforschern (Doktoranden und Doktorandinnen im Anfangsstadium).
- Sammeln von Anregungen für weitere Forschungsthemen für gemeinsame Projekte.
Praxisrelevanz
Falls ein kommerziell nutzbares Getränk entsteht könnte die Bedeutung für die Landwirtschaft groß sein.
Berichte
Kurzfassung
Berichtsdateien
Abstract (deutsch)
Im Rahmen des bilateralen Projekts mit Serbien „ENTWICKLUNG NEUARTIGER FUNKTIONELLER PROBIOTISCHER FRUCHTSAFTGETRÄNKE“ wurden pflanzliche Rohstoffe gezielt hinsichtlich ihres funktionellen Potenzials und ihrer technologischen Eignung für probiotische Getränke untersucht.
Ein Schwerpunkt lag auf der umfassenden Charakterisierung von Apfelsorten (Malus domestica) in Bezug auf ihr Polyphenolprofil, ihre Zucker- und Säurezusammensetzung sowie ihre antioxidative Kapazität. Dabei konnten signifikante sortenspezifische Unterschiede in Gehalt und Zusammensetzung bioaktiver Verbindungen – insbesondere Flavanole, Phenolsäuren und Quercetin-Derivate – nachgewiesen werden. Die antioxidative Aktivität wurde mittels DPPH- und FRAP-Assays bestimmt und durch chemometrische Verfahren wie Hauptkomponentenanalyse und künstliche neuronale Netze modelliert, um den Beitrag einzelner phenolischer Komponenten zur Gesamtantioxidationsleistung zu quantifizieren (Cvetković et al., 2025). Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur der Gesamtphenolgehalt, sondern insbesondere das qualitative Zusammenspiel einzelner Inhaltsstoffe das funktionelle Potenzial von Fruchtsäften bestimmt.
Ein weiterer Schwerpunkt betraf die technologische und funktionelle Aufwertung pflanzlicher Nebenprodukte am Beispiel von Kürbispürees (Cucurbita moschata und C. pepo var. styriaca) durch kombinierte thermische Behandlung und Milchsäuregärung mit Pediococcus pentosaceus. Die Prozesskombination führte zu signifikanten Veränderungen der Partikelstruktur, der rheologischen und texturalen Eigenschaften sowie zu einer verbesserten Retention von β-Carotin. Darüber hinaus konnten mittels Raman-Mikrospektroskopie behandlungs- und sortenspezifische Unterschiede in der Carotinoid- und Zellwandstruktur nachgewiesen werden (Cvetković et al., submitted).
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die gezielte Auswahl polyphenolreicher Rohstoffe sowie fermentative Prozessstrategien eine fundierte wissenschaftliche Basis für die Entwicklung neuartiger, antioxidativ wirksamer und probiotischer Fruchtsaft- und Pflanzengetränke bilden.
Abstract (englisch)
Within the framework of the bilateral project with Serbia entitled “DEVELOPMENT OF NOVEL FUNCTIONAL PROBIOTIC FRUIT JUICE BEVERAGES,” plant-based raw materials were systematically investigated with regard to their functional potential and technological suitability for probiotic beverage development.
One focus was placed on the comprehensive characterization of apple cultivars (Malus domestica) in terms of their polyphenol profiles, organic acid and sugar composition, and antioxidant capacity. Significant cultivar-dependent differences were identified in both the content and composition of bioactive compounds, particularly flavanols, phenolic acids, and quercetin derivatives. Antioxidant activity was evaluated using DPPH and FRAP assays and further modeled by chemometric approaches, including principal component analysis and artificial neural networks, to quantify the contribution of individual phenolic compounds to overall antioxidant performance (Cvetković et al., 2024). The results demonstrate that not only total phenolic content but also the qualitative composition and interactions among specific compounds determine the functional potential of fruit juices.
A second focus addressed the technological and functional valorization of plant by-products using pumpkin purees (Cucurbita moschata and Cucurbita pepo var. styriaca) subjected to combined thermal processing and lactic acid fermentation with Pediococcus pentosaceus. This process combination induced significant modifications in particle structure, rheological and textural properties, and improved β-carotene retention. Raman microspectroscopy further revealed treatment- and cultivar-specific differences in carotenoid-related and cell wall structures (Cvetković et al., submitted).
Overall, the findings demonstrate that the targeted selection of bioactive-rich raw materials combined with fermentation-based processing strategies provides a solid scientific basis for the development of innovative antioxidant-rich and probiotic fruit and plant-based beverages.
Autor/innen
Philipp, Ch.,
Abstract (deutsch)
Im Rahmen des bilateralen Projekts mit Serbien „ENTWICKLUNG NEUARTIGER FUNKTIONELLER PROBIOTISCHER FRUCHTSAFTGETRÄNKE“ wurden pflanzliche Rohstoffe gezielt hinsichtlich ihres funktionellen Potenzials und ihrer technologischen Eignung für probiotische Getränke untersucht.
Ein Schwerpunkt lag auf der umfassenden Charakterisierung von Apfelsorten (Malus domestica) in Bezug auf ihr Polyphenolprofil, ihre Zucker- und Säurezusammensetzung sowie ihre antioxidative Kapazität. Dabei konnten signifikante sortenspezifische Unterschiede in Gehalt und Zusammensetzung bioaktiver Verbindungen – insbesondere Flavanole, Phenolsäuren und Quercetin-Derivate – nachgewiesen werden. Die antioxidative Aktivität wurde mittels DPPH- und FRAP-Assays bestimmt und durch chemometrische Verfahren wie Hauptkomponentenanalyse und künstliche neuronale Netze modelliert, um den Beitrag einzelner phenolischer Komponenten zur Gesamtantioxidationsleistung zu quantifizieren (Cvetković et al., 2025). Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur der Gesamtphenolgehalt, sondern insbesondere das qualitative Zusammenspiel einzelner Inhaltsstoffe das funktionelle Potenzial von Fruchtsäften bestimmt.
Ein weiterer Schwerpunkt betraf die technologische und funktionelle Aufwertung pflanzlicher Nebenprodukte am Beispiel von Kürbispürees (Cucurbita moschata und C. pepo var. styriaca) durch kombinierte thermische Behandlung und Milchsäuregärung mit Pediococcus pentosaceus. Die Prozesskombination führte zu signifikanten Veränderungen der Partikelstruktur, der rheologischen und texturalen Eigenschaften sowie zu einer verbesserten Retention von β-Carotin. Darüber hinaus konnten mittels Raman-Mikrospektroskopie behandlungs- und sortenspezifische Unterschiede in der Carotinoid- und Zellwandstruktur nachgewiesen werden (Cvetković et al., submitted).
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die gezielte Auswahl polyphenolreicher Rohstoffe sowie fermentative Prozessstrategien eine fundierte wissenschaftliche Basis für die Entwicklung neuartiger, antioxidativ wirksamer und probiotischer Fruchtsaft- und Pflanzengetränke bilden.
Abstract (englisch)
Within the framework of the bilateral project with Serbia entitled “DEVELOPMENT OF NOVEL FUNCTIONAL PROBIOTIC FRUIT JUICE BEVERAGES,” plant-based raw materials were systematically investigated with regard to their functional potential and technological suitability for probiotic beverage development.
One focus was placed on the comprehensive characterization of apple cultivars (Malus domestica) in terms of their polyphenol profiles, organic acid and sugar composition, and antioxidant capacity. Significant cultivar-dependent differences were identified in both the content and composition of bioactive compounds, particularly flavanols, phenolic acids, and quercetin derivatives. Antioxidant activity was evaluated using DPPH and FRAP assays and further modeled by chemometric approaches, including principal component analysis and artificial neural networks, to quantify the contribution of individual phenolic compounds to overall antioxidant performance (Cvetković et al., 2024). The results demonstrate that not only total phenolic content but also the qualitative composition and interactions among specific compounds determine the functional potential of fruit juices.
A second focus addressed the technological and functional valorization of plant by-products using pumpkin purees (Cucurbita moschata and Cucurbita pepo var. styriaca) subjected to combined thermal processing and lactic acid fermentation with Pediococcus pentosaceus. This process combination induced significant modifications in particle structure, rheological and textural properties, and improved β-carotene retention. Raman microspectroscopy further revealed treatment- and cultivar-specific differences in carotenoid-related and cell wall structures (Cvetković et al., submitted).
Overall, the findings demonstrate that the targeted selection of bioactive-rich raw materials combined with fermentation-based processing strategies provides a solid scientific basis for the development of innovative antioxidant-rich and probiotic fruit and plant-based beverages.
Autor/innen
Philipp, Ch.,