Verarbeitungsverfahren

Trocknung und Mahlung

Trocknung stoppt die Uhr. Kein Wasser, keine Mikroben, kein enzymatischer Zerfall. Was danach noch drin ist, hängt davon ab, wie heiß es wurde und ob Licht dazugekommen ist. 40 Grad schont die ätherischen Öle. 60 Grad rettet die Flavonoide. 65 Grad killt die Myrosinase, und dann hat das Meerrettich-Pulver zwar Sinigrin, aber nichts mehr, das daraus Isothiocyanat macht.

Prinzip und Wasseraktivität

Frisches Pflanzenmaterial enthält je nach Typ 70–90 % Wasser, Basilikum und Petersilie um 84–88 %, Wurzeln deutlich weniger. Was beim Trocknen zählt, ist nicht der prozentuale Wassergehalt, sondern die Wasseraktivität (aw): der Anteil, der Mikroorganismen tatsächlich zur Verfügung steht.

  • aw < 0,6: Kein Wachstum von Bakterien oder Pilzen; Mikrobiostase gilt als vollständig erreicht. Einige xerophile Schimmelpilze können im Bereich 0,60–0,70 noch tolerant sein.
  • aw < 0,3: Schwellenwert für Langzeitlagerung ohne oxidativen Qualitätsverlust durch enzymatische Reaktionen.

Typische korrekt getrocknete Kräuter und Gewürze erreichen aw-Werte von 0,3–0,5 bei einem Restfeuchtegehalt von 5–12 %. Alle gängigen Trocknungsverfahren können aw < 0,6 erreichen, sofern ausreichend lange getrocknet wird.

Trocknungsarten

Lufttrocknung im Schatten

Bündel oder Lagen bei 20–30 °C, Luftfeuchte <60 %, gute Zirkulation. Schonend für ätherische Öle und thermolabile Verbindungen. Dauer je nach Schichthöhe und Pflanzenteil 2–7 Tage. Geeignet für Blüten und Kräuter; ungeeignet bei hoher Außenfeuchte (Schimmelgefahr).

Sonnentrocknung

Direkte Sonnenexposition trocknet schnell, aber UV-Strahlung und Temperaturen bis 70 °C zerstören lichtempfindliche Verbindungen. Für ätherische Öle und Pyrethrine ungeeignet.

Konvektionstrocknung (Ofen/Dörrgerät)

Temperaturbereiche:

  • Blüten: 25–30 °C (Schattenwert empfohlen)
  • Kräuter (Blätter): 35–40 °C
  • Wurzeln und Rinden: 40–50 °C

Über 60 °C nimmt die Verlustrate für Ätherische Öle stark zu: Bei 60 °C reduzieren sich flüchtige Verbindungen um 26–80 % im Vergleich zu 40 °C (Übersicht in Critical Reviews in Food Science and Nutrition, ). Bei 40 °C beträgt der Verlust typischerweise 4–7 %.

Gefriertrocknung (Lyophilisation)

Sublimation von Eis bei −40 bis −60 °C unter Vakuum (<0,1 mbar). Erhält Zellstruktur, Flavonoide und hitzeempfindliche Enzyme am besten. Allerdings gilt: Bei Pflanzen mit ätherischen Ölen in endogenen Sekretgängen (statt in Drüsenhaaren) sinkt der Ölgehalt durch Gefriertrocknung um 86–97 %, da das Zellgewebe aufreißt. Für Pflanzen mit externen Drüsenhaaren (Melissa, Origanum, Thymus) ist Gefriertrocknung hingegen günstiger als Heißlufttrocknung bei 60 °C.

Wirkstoff-Erhalt und -Verlust

Wirkstoffklasse Hitzestabilität Lichtstabilität Empfehlung
Ätherische Öle Verluste 4–7 % bei 40 °C; 26–80 % bei 60 °C Mittel Max. 40 °C, dunkel
Isothiocyanate (AITC) Vollständiger Verlust ab ca. 50 °C (flüchtig, Kp. 151 °C) Gut Frischmahlverfahren bevorzugen
Flavonoide Stabil bis 60 °C; Verluste ab 70 °C; Retention bei 60 °C: 66–96 % je nach Art Mittel ≤60 °C
Pyrethrine Kurzfristig hitzestabil; rasche Photolyse unter UV Sehr gering Dunkeltrocknung zwingend
Mineralien (Ca, K, Si) 100 % erhalten 100 % erhalten Alle Verfahren geeignet
Phytohormone (IAA) Thermisch und oxidativ instabil Lichtempfindlich Kaum zu erhalten
Saponine Thermisch stabil Stabil Alle Verfahren geeignet
Myrosinase (Enzym) Aktivitätsverlust ab 60 °C; irreversibel ab 65 °C Stabil Max. 55 °C, wenn Enzym erhalten werden soll
Polyphenole / Flavonoide (Langzeitlager) 23–57 % Verlust nach 12 Monaten abhängig von Lagerung Stark lichtempfindlich Dunkel, <15 °C, luftdicht

Myrosinase: Kinetische Studien an Brokkoli () zeigten irreversible thermische Inaktivierung im Bereich 30–60 °C; ab 65 °C ist die Aktivität stark reduziert. Beim Trockenpulver liegt daher nur das Glucosinolat (z. B. Sinigrin) vor, kein aktivierbares Enzym mehr.

Parameter je Pflanzenteil

Blüten (z. B. Pyrethrum, Holunder, Ringelblume)
Schattenlage, 25–30 °C, Schichthöhe max. 2 cm, gute Luftzirkulation. Sonneneinstrahlung vermeiden. Dauer ca. 2–4 Tage.
Kraut und Blätter (Kräuter allgemein)
35–40 °C, Schichthöhe max. 3 cm, Luft von unten. Enthält die Pflanze ätherische Öle in Drüsenhaaren: 35–40 °C optimal; höhere Temperaturen erhöhen Verluste messbar. Dauer ca. 4–6 Tage.
Wurzeln und Rhizome
Waschen, auf Fingerdicke (~1 cm) schneiden, 40–50 °C. Dickere Stücke verlängern die Trocknungszeit unverhältnismäßig. Dauer 5–10 Tage. Meerrettich-Wurzel: Max. 40 °C, da sonst Myrosinase vollständig inaktiviert und AITC verflüchtigt.
Stängel und Rinden
Schachtelhalm: 35–45 °C; Si-Verbindungen (Kieselsäure) mineralischer Natur, 100 % erhalten. Rinden: 40–50 °C.

Schichthöhe und Luftzirkulation sind kritischer als die Temperatur: Zu hohe Lagen führen zu Kernfeuchte und Schimmelentwicklung, auch wenn die Oberflächentemperatur stimmt.

Trocknungsverhältnis

Frisches Pflanzenmaterial mit 75–90 % Wassergehalt wird auf 5–12 % Restfeuchte reduziert. Daraus ergibt sich ein typisches Trocknungsverhältnis (Frischmasse zu Trockenmasse):

  • Blattartige Kräuter (Basilikum, Petersilie): 5:1 bis 7:1
  • Robuste Kräuter (Rosmarin, Thymian): 3:1 bis 4:1
  • Wurzeln (Meerrettich, Löwenzahnwurzel): 4:1 bis 5:1
  • Azolla (Wassergehalt >90 %): 8:1 bis 10:1

Das Verhältnis variiert je nach Wuchsform und Erntezeitpunkt; es dient der Kalkulation des Einsatzgewichts bei Pulverherstellung.

Mahlung und Partikelgröße

Getrocknetes Pflanzenmaterial wird vor der Mahlung auf aw < 0,4 getrocknet, um Verklumpung und Mahlhitze-Kondensation zu vermeiden.

Schlagmühle und Hammermühle sind die industriell üblichen Verfahren für Kräuterpulver. Hammermühlen erzeugen durch hohe Drehzahlen Reibungswärme; Systeme mit Kühlluftzufuhr halten das Mahlgut unter 45 °C. Kryogenes Mahlen (unter CO₂- oder N₂-Kühlung auf unter −20 °C) minimiert Wärmeeintrag und verhindert Oxidation flüchtiger Verbindungen.

Partikelgröße und Extrahierbarkeit:

  • 1–3 mm (grob gebrochen): erhöhte Extrahierbarkeit bei schonender Verarbeitung, Aromen weitgehend erhalten
  • 0,3–0,5 mm: höchste Rohextraktausbeute bei Flüssigextraktion; Studie an Dipterocarpus alatus () zeigte maximale Ausbeute bei 0,038–0,150 mm, mit Abfall unterhalb 0,038 mm
  • <0,1 mm (Superfeinmahlung): maximale Oberfläche, schnelle Extraktion; jedoch erhöhtes Oxidationsrisiko und Flüchtigkeitsverluste bei ätherischen Ölen

Für Direktanwendungen (z. B. Luzerne-Mehl als Mulchzusatz) ist 1–2 mm ausreichend. Für Auszüge und Tees wird 1–3 mm empfohlen. Feinpulver (<0,5 mm) sollte inert begast (N₂ oder CO₂) oder vakuumverpackt abgefüllt werden.

Lagerung

Korrekt getrocknetes Pulver (aw < 0,4) verliert Wirkstoffe primär durch:

  1. Photolyse: Licht zerstört Pyrethrine, Flavonoide und Ätherische Öle. Oregano-Carvacrol verlor in einem transparenten Glas auf einem Fensterbrett innerhalb von 12 Monaten ca. 65 %; im opaken Behälter bei 15 °C waren nach 24 Monaten noch >90 % erhalten.
  2. Oxidation: Sauerstoff greift ungesättigte Verbindungen an. Rosmarinsäure (Carnosinsäure) verlor bei Raumtemperatur in 6 Monaten 65 %; bei 4 °C im O₂-Barrierebeutel nur 12 % in 24 Monaten.
  3. Rückladung von Feuchte: Hygroskopische Pulver nehmen Raumluftfeuchte auf; aw steigt, Schimmelgefahr ab aw 0,6.

Mindeststandards: lichtdichter, luftdichter Behälter; Lagertemperatur <15 °C; Pulver-Lagerzeit: 6–12 Monate (Blütenpulver kürzer als Wurzelpulver).

Studien

Ätherische Öle und Trocknungsverfahren (Critical Reviews in Food Science and Nutrition, ) Übersichtsarbeit zu Trocknungsverfahren für Kräuter und Gewürze. Ätherische Öle bei 40 °C: 4–7 % Verlust; bei 60 °C: 26–80 % Verlust je nach Art. Gefriertrocknung bei externen Drüsenhaaren vergleichbar mit 40 °C. → doi.org/10.1080/10408398.2020.1765309

Gefriertrocknung und Sekretstrukturen (Food Chemistry, ) Lyophilisation senkte Ätherisches-Öl-Gehalt bei Arten mit endogenen Sekretgängen um 86–97 %; bei Arten mit externen Drüsenhaaren (Thymus, Melissa) bessere Retention als bei 60 °C. → doi.org/10.1016/j.foodchem.2025 (ScienceDirect, 2025)

Flavonoid-Retention bei 60 °C (Food Science & Nutrition, ) Drei Wildpflanzenarten (Äthiopien): Retention des Gesamtflavonoidgehalts bei 60 °C: 66,3–96,2 %; ab 70 °C deutlicher Rückgang. Mechanismus: PPO/POD-Inaktivierung schützt Flavonoide. → PMC12357175

Myrosinase-Inaktivierungskinetik (Journal of Agricultural and Food Chemistry, ) Irreversible thermische Inaktivierung von Brokkoli-Myrosinase im Bereich 30–60 °C quantifiziert; Myrosinase gilt als vergleichsweise thermolabil. Stir-Frying bei 65–70 °C: bis 65 % Restaktivität, bei kurzer Einwirkungszeit. Länger auf 65 °C oder darüber: vollständige Inaktivierung. → pubs.acs.org/doi/10.1021/jf980964y

Partikelgröße und Extraktausbeute (International Journal of Biomaterials, ) Feinere Partikel (0,038–0,150 mm) erhöhten Rohextraktausbeute; Abfall unterhalb 0,038 mm. Optimum für Rohextraktgehalt bei ca. 0,31 mm. → PMC10756739

Glucosinolat-Abbau durch Trocknung (Food Chemistry, ) Glucosinolat-Abbaukinetik in Brokkoli bei 60–120 °C: Bei 13 % Wassergehalt niedrigste Abbaurate; bei 120 °C mit steigendem Wassergehalt beschleunigt. → doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.10.054

Pyrethrin-Licht- und Wärmestabilität (Open Agriculture, ) Pyrethrins in Tanacetum cinerariifolium-Blüten: In hermetic dunkler Lagerung mehrere Monate stabil; UV-Exposition führt zu rapidem Abbau innerhalb von Tagen. → maxapress.com/data/article/opr/preview/pdf/opr-0024-0013.pdf

Typische Fehler

Zu hohe Temperatur Ätherische Öle und Isothiocyanate verflüchtigen sich. Myrosinase wird ab 65 °C irreversibel inaktiviert. Pyrethrine zersetzen sich thermisch bei Langzeitexposition über 50 °C.

Zu langsame Trocknung / zu hohe Schichthöhe aw bleibt temporär im Bereich 0,7–0,9; Schimmelpilzbefall (v. a. Aspergillus, Penicillium) in der Kernzone. Regel: Schichthöhe bei Blättern max. 3 cm, bei Wurzelscheiben max. 1 cm.

Direkte Sonneneinstrahlung UV-induzierte Photolyse von Pyrethrinen und Ätherischen Ölen. Flavonoide reduzieren sich bei Langzeitexposition ebenfalls.

Mahlung ohne Kühlung oder Inertgasschutz Hammermühlen ohne Kühlung erhitzen das Mahlgut auf 60–80 °C; flüchtige Verbindungen verdampfen, Oxidationsprozesse werden beschleunigt. Feinpulver (<0,5 mm) sollte sofort in O₂-Barrierebeutel oder vakuumiert abgefüllt werden.

Lagerung in transparenten Behältern bei Raumtemperatur Primäre Verlustquelle für lichtempfindliche Wirkstoffe. Innerhalb von 6–12 Monaten sind Verluste von 65 % und mehr dokumentiert.

Pflanzen-Eignung

Luzerne-Mehl eignet sich gut für Trocknung und Mahlung: Saponine und Mineralien werden vollständig erhalten; Proteine (ca. 20–23 % in der Trockenmasse) bleiben bei ≤50 °C weitgehend stabil. Trocknungsverhältnis ca. 6:1 bis 8:1.

Meerrettich-Pulver ist das Negativbeispiel für diese Methode: AITC entsteht erst enzymatisch beim Zerkleinern und verflüchtigt sich sofort; Trockenpulver enthält nur Sinigrin ohne aktive Myrosinase. Als Fungizid-Pulver damit ungeeignet; als Sinigrin-Reserve (reaktivierbar durch frische Enzymquelle) denkbar.

Schachtelhalm getrocknet ist ein idealer Anwendungsfall: Die agronomisch relevante Kieselsäure (bis 25 % SiO₂ in der Trockenmasse) ist mineralischer Natur und durch keine Trocknungstemperatur abbaubar. Trocknungsverhältnis 5:1 bis 6:1; Mahlung auf 1–2 mm für Streuzwecke.

Azolla getrocknet eignet sich für einfache Konservierung: Proteine, Mineralien und Chlorophyllabbauprodukte werden erhalten. Wassergehalt >90 % ergibt Trocknungsverhältnis von 8:1 bis 10:1. Lichtempfindliche Carotinoide und Chlorophylle bauen sich beim Trocknen teilweise ab, ohne negativen Effekt für Bodenanwendungen.

Quellen

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