Chitosan im Teebeutel? – Nationaler Tag des Frühstücks am Arbeitsplatz in den USA

Tee oder Kaffee ist sicherlich eine Philosophiefrage. Was wird als Erstes nach dem Ankommen im Unternehmen getrunken? In allen Fällen geht es um einen guten Start in den Tag. Aber ist zu viel Koffein gut? Kann man da nicht auch etwas mit Chitosan machen? Wir haben uns umgeschaut und sind in Südkorea fündig geworden. Ein Neuartiger Teebeutel, der den Tee im Becher selbst entkoffeiniert. Verwendet wurde dafür ein Alginat-Chitosan Hydrogel.

Zweischichtiges Alginat/Chitosan-Hydrogel als neuartiger Teebeutel mit Entkoffeinierung in der Tasse

Medhen W. Abebe, Richard Appiah Ntiamoah, Hern Kim, Alginate/chitosan bi-layer hydrogel as a novel tea bag with in-cup decaffeination, Reactive and Functional Polymers, Volume 170, 2022, 105128, ISSN 1381-5148, https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2021.105128.

Wie Kaffee besitzt grüner Tee Koffein. Neben Koffein sind dort Stoffe wie Polyphenole, Catechine und Theoflavine enthalten die z.B. anti-oxidative, anti-mikrobielle und gegen Fettleibigkeit wirkende Eigenschaften besitzen und somit gesundheitsfördernd sind. Koffein dagegen kann zwar stimulierende und antidepressive Wirkungen besitzen, kann allerdings ab einer bestimmten Dosis zu hohem Blutdruck, Schlafstörungen, fetalen Wachstumsstörungen in der Schwangerschaft und anderen negative Effekten führen. Das sichere tägliche Dosis für Koffein beträgt 4 mg/kg Körpergewicht (~200 mg/Person). In einem Becher Tee sind durchschnittlich 24-80 mg pro Becher enthalten, womit das Limit sehr schnell überschritten ist. Es gibt bereits entkoffeinierten Tee, allerdings ist der industrielle Prozess teuer und aufwendig. Daher werden neue Methoden benötigt um Tee unkompliziert und schnell zu entkoffeinieren.

73 % der Teetrinker/innen nutzen für ihren Tee Teebeutel. Die ca. 14,6 Milliarden täglich genutzten Teebeutel bestehen entweder aus Papier oder aus Polymeren wie Nylon, PET, Polypropylen oder PVC. Während Polymerbasierte Teebeutel eine Umweltbelastung darstellen und Krebserregende Substanzen wie z.B. Mikroplastik oder Antimon enthalten sind Papierteebeutel größtenteils bioabbaubar. Allerdings sind diese teilweise mit Thermoplasten oder Epichlorhydrin gestärkt, die ebenfalls potentiell Krebserregend wirken können. Daher werden neben einer effizienten Methode zur Entkoffeinierung auch Innovationen für einen nicht-toxischen und bioabbaubaren Teebeutel notwendig.

Aus diesem Grund sollte in der vorgestellten Studie ein effizienter, bioabbaubarer, zweischichtiger Alginat-Chitosan Hydrogel Teebeutel hergestellt werden, der in der Lage ist Koffein im Becher herauszufiltern. Alginat ist bioabbaubar, biokompatibel und besitzt milde Gelationsbedingungen, während Chitosan zusätzlich dazu noch in der Lage ist Koffein zu absorbieren. Um diesen entkoffeinierenden Effekt zu verstärken wurde zusätzlich noch Aktivkohle dazu gegeben. Der Tee wird dafür zunächst in einer Alginat-Matrix eingekapselt und anschließend mit einer Chitosan-Aktivkohle Schicht überzogen. Verwendet wurde hierbei ein Chitosan mit einem Deacetylierungsgrad von 75-80 % und einer Viskosität von 200 bis 800 mPas. Vergleichbare Chitosane können Sie bei uns im Shop finden. Die Eigenschaften des hergestellten Teebeutels sollten unter folgenden Aspekten verbessert werden: 1.) Alginat Konzentration und Crosslinking-Grad, 2.) Teebeladungs-Kapazität, 3.) Menge Aktivkohle und 4.) Teefreisetzung und Entkoffeinierungskontrolle.

ERGEBNISSE

• Erfolgreiche Einkapselung von Tee und Aktivkohle in Alginat-Chitosan Hydrogel Teebeutel
• Sicher und Stabil beim Aufguss mit heißem Wasser
• 0,1 g/ml Tee als optimale Teemenge→ beste Polyphenol Freisetzung
• Je höher Alginatkonzentration und Crosslinkinggrad, desto weniger Tee wird freigesetzt→ 2 % Alginat als optimal, 1,5 % zu instabil
• 1 mg Aktivkohle verbessert die Absorption von Koffein und wirkt selektiv gegenüber Polyphenolen
• Koffein und Polyphenolfreisetzung passt von den Daten her am besten zum Kosmeyer-Peppas-Modell → Fick'sche diffusionsgesteuerte Freisetzung
• Herstellung eines Teebeutels der 91 % der Polyphenole und ~40 % des Koffeins freisetzt im Vergleich zu herkömmlichem Teebeutel

Schlussfolgerungen: In der präsentierten Studie wurde erfolgreich ein sicherer, umweltfreundlicher und in-cup entkoffeinierender Teebeutel hergestellt indem Tee mit Alginat, Chitosan und Aktivkohle verkapselt wurde. Dieser neuartige Teebeutel kann eine Alternative zu herkömmlichen Teebeuteln darstellen.

Link zum Artikel: https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2021.105128