Der Klimawandel und eine steigende Anfälligkeit von Nutzpflanzen für Krankheiten setzen die weltweite Kakaoproduktion zunehmend unter Druck. Vor diesem Hintergrund gewinnt Carob als möglicher Ersatzrohstoff an Bedeutung. Ein Forschungsteam der National University of Singapore (NUS) hat Verfahren entwickelt, mit denen sich der Geschmack von Carob gezielt verändern lässt, um ihn sensorisch näher an Kakao heranzuführen und für den Einsatz in schokoladenähnlichen Produkten attraktiver zu machen.
Im Mittelpunkt der Arbeiten steht die enzymatische Modifikation von Aromavorstufen in gerösteter Carobpulpe. Durch zwei unterschiedliche Ansätze konnten Bitterkeit, Röstaromen und Süße gezielt beeinflusst werden, ohne auf Zusatzstoffe oder Aromastoffe zurückzugreifen. Die Ergebnisse zeigen, wie sich Carob technologisch so verarbeiten lässt, dass er als nachhaltige Kakaoalternative in der Lebensmittelindustrie genutzt werden kann.
Carob als klimaresilienter Rohstoff mit funktionalen Eigenschaften
Carob stammt vom Johannisbrotbaum (Ceratonia siliqua), einer leguminösen Pflanzenart, die ursprünglich im Mittelmeerraum beheimatet ist und unter heißen, trockenen Bedingungen gedeiht. Der Baum benötigt nur sehr wenig Wasser und gilt als ausgesprochen widerstandsfähig gegenüber Trockenheit und extremen Wetterereignissen. Im Vergleich dazu wächst der Kakaobaum (Theobroma cacao) nur unter engen klimatischen Voraussetzungen, was ihn besonders anfällig für klimatische Veränderungen macht. Diese Unterschiede rücken Carob als langfristig stabilen Rohstoff zunehmend in den Fokus.
Neben seiner agronomischen Robustheit weist Carob auch ernährungsphysiologische Besonderheiten auf. Aufgrund seines natürlichen Zuckergehalts eignet sich Carob für die Herstellung schokoladenähnlicher Produkte ohne zusätzliche Süßungsmittel. Zudem ist Carob koffeinfrei und enthält d-Pinitol, eine Verbindung, für die antidiabetische Effekte beschrieben wurden. Trotz dieser Eigenschaften blieb Carob bislang geschmacklich deutlich von Kakao entfernt, insbesondere durch eine geringere Bitterkeit und weniger ausgeprägte Röstaromen.
Sensorische Grenzen von Carob und technologischer Ansatz
Carobpulpe fällt als Nebenprodukt bei der Herstellung von Johannisbrotkernmehl an, einem in der Lebensmittelindustrie weit verbreiteten Verdickungsmittel. Nach dem Rösten entwickelt die Pulpe zwar ein Aroma, das an Kakao erinnert, unterscheidet sich jedoch deutlich im Geschmacksprofil. Vor allem das Fehlen komplexer Bitter- und Röstaromen stellte bislang eine zentrale Hürde für den Einsatz von Carob als Kakaoersatz dar.
Das Forschungsteam der National University of Singapore setzte genau an diesen sensorischen Defiziten an. Ziel war es, die Zusammensetzung der Aromavorstufen in Carobpulpe so zu verändern, dass während des Röstprozesses Geschmacks- und Aromastoffe entstehen, die näher an das Profil von Kakao heranreichen. Dabei lag der Fokus auf enzymatischen Verfahren, die ohne den Einsatz von Zusatzstoffen oder aggressiven Chemikalien auskommen.
Zwei enzymatische Verfahren zur Annäherung an Kakaoaromen
Zur gezielten Geschmacksmodulation entwickelte das Team zwei unterschiedliche Verfahren, die leicht verfügbare Enzyme nutzen. Beide Ansätze verändern die chemischen Ausgangsstoffe in Carobpulpe so, dass sich beim Rösten neue Aromaprofile ausbilden, die Bitterkeit, Süße und Röstaromen besser ausbalancieren.
Der erste Ansatz nutzt enzymatisch behandeltes Sojaprotein, um den Gehalt an Aminosäuren und Peptiden zu erhöhen. Diese Komponenten tragen maßgeblich zur bitteren, dunklen Geschmacksnote bei, wie sie für Kakaoprodukte typisch ist. Durch das Verfahren konnten insbesondere die Aromastoffe 2-Methylbutanal und 3-Methylbutanal verstärkt gebildet werden, die als Schlüsselkomponenten des Schokoladenaromas gelten. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden am 18. Juli 2025 im Journal of Food Science veröffentlicht.
Süße und Röstaromen durch gezielte Zuckerbildung
Der zweite Ansatz konzentriert sich auf die Erzeugung natürlicher Monosaccharide in der Carobpulpe. Diese einfachen Zucker reagieren während des Röstprozesses und führen zur Bildung süßer, gerösteter und karamellartiger Aromakomponenten. Dabei entstehen sogenannte oxygenierte Heterozyklen, die wesentlich zum süßen Röstaroma beitragen.
Die entsprechenden Schritte und Ergebnisse dieses Verfahrens wurden am 16. Juni 2025 in der Fachzeitschrift Food Chemistry publiziert. Beide Methoden zielen darauf ab, das sensorische Profil von Carob gezielt zu erweitern und gleichzeitig unerwünschte Eigengerüche abzumildern, um einen runderen, vertrauteren Geschmack zu erzielen.
Verarbeitung, Skalierbarkeit und industrielle Einordnung
Ein zentrales Merkmal der entwickelten Verfahren ist ihre vergleichsweise einfache Umsetzung. Im Gegensatz zu anderen Ansätzen zur Geschmacksverbesserung, die den Einsatz starker Chemikalien wie Salzsäure erfordern, basiert die enzymatische Behandlung auf etablierten Prozessen der Lebensmittelverarbeitung. Dadurch bleibt der Verarbeitungsaufwand gering.
Da die verwendeten Enzyme bereits in der industriellen Lebensmittelproduktion eingesetzt werden, gelten die Verfahren als gut skalierbar. Dies erleichtert eine potenzielle Übertragung in die industrielle Praxis und eröffnet der Schokoladenindustrie neue Möglichkeiten, Carob als funktionalen Bestandteil in kakaobasierten Anwendungen einzusetzen.
Bedeutung von Carob für Wertschöpfung und Nachhaltigkeit
Durch die geschmackliche Aufwertung von Carobpulpe könnten Hersteller Carob künftig in einer Vielzahl von Produkten einsetzen, darunter Schokoladen, Kakaopulver, Malzgetränke und weitere kakaohaltige Erzeugnisse. Eine breitere Nutzung von Carob könnte die Abhängigkeit der Branche von Kakao verringern und Lieferketten widerstandsfähiger gegenüber Klimawandel und Pflanzenkrankheiten machen.
Da Carobpulpe als Nebenstrom der Johannisbrotkernmehl-Produktion anfällt, bietet ihre Nutzung zudem wirtschaftliche Vorteile. Die Verwertung dieses Materials kann bestehende Lieferketten erweitern, landwirtschaftliche Abfälle reduzieren und langfristig zu geringeren Produktionskosten beitragen. Die Forschenden planen, weitere Röst- und Aromatisierungstechniken zu untersuchen und die entwickelten Verfahren gemeinsam mit Industriepartnern über Lizenzmodelle oder Kooperationen zu kommerzialisieren.