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Entwicklung eines Extrusionsverfahrens zur Herstellung von Emulgatoren für Lebensmittelanwendungen auf Basis von Protein-Polysaccharid-Konjugaten
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18070 N
Laufzeit: 01.01.2014
- 31.12.2016
Fördersumme: 249.850 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Fast alle Fett oder Öl enthaltende Lebensmittel sind Emulsionen. Hierbei liegt die Fettphase in Form von sehr kleinen Tropfen vor und trägt zu einer leichteren Verdauung bei. Zudem erlaubt es die Emulsionsstruktur, im Produkt Eigenschaften zu erzeugen, die für Konsumenten wichtig sind: Das Fett rahmt langsamer oder gar nicht mehr auf, das Produkt bleibt homogen. Die Streichfähigkeit, Schneid- oder Löffelbarkeit wird verbessert, ein cremiges Mundgefühl erzeugt. Wurst, Milch und Milchprodukte, Margarine, Mayonnaise u.a. streichfähige Brotbeläge, viele Getränke und Soft Drinks, Dessert- Cremes oder auch die zahlreichen kulinarischen Saucen am Markt enthalten daher Fett in Form fein emulgierter Tropfen. Emulsionsstrukturen sind allerdings thermodynamisch nicht stabil. Nach einiger Zeit koaleszieren die Tropfen und die Phasen entmischen sich. Daher brauchen alle Emulsionen Hilfsstoffe, sog. Emulgatoren. Alle Emulgatoren sind Zusatzstoffe und als solche zu deklarieren, oft mit E-Nummern. Sie sind meist nur für bestimmte Produktgruppen und/oder in bestimmten Konzentrationen zugelassen. Verbraucher wünschen heute verstärkt sog. Clean(-er)-Label-Produkte mit natürlichen Hilfsstoffen ohne E-Nummern. Proteine und Polysaccharide stellen solche dar. Proteine, insbesondere Milchproteine, sind natürliche Emulgatoren, die in Backwaren, Fleischwaren, Milchprodukten und anderen Lebensmitteln weit verbreitet eingesetzt werden. Allerdings wird die industrielle Nutzung von Proteinen als Emulgatoren durch ihre Empfindlichkeit gegenüber Hitze, Salze und Änderungen im pH-Wert eingeschränkt. Daher werden sie oft mit natürlichen langkettigen Kohlenhydraten o.a. Hydrokolloiden kombiniert. Diese übernehmen dann die Aufgabe, Wasser zu binden, das Produkt damit viskoser zu machen, und so die Fettphase gegen ein Aufrahmen zu stabilisieren. Polysaccharide werden in Konfitüren, Getränken, Saucen oder Desserts daher heute schon gerne eingesetzt. Viele Polysaccharide können als natürliche 'Stabilisatoren' oder 'Dickungsmittel' eingesetzt werden, aber nur wenige wirken gleichzeitig als Emulgatoren. Japanische Forschergruppen, die im Bereich der Entwicklung neuartiger, natürlicher Emulgatoren ohne Zulassungsbeschränkung arbeiteten, haben Anfang der 1990er Jahre herausgefunden, dass aus Proteinen und Polysacchariden durch Mischen und Erwärmen ein sog. Konjugat entsteht, bei dem - laut diesen Veröffentlichungen – beide Moleküle kovalent gebunden vorliegen, und so beispielsweise allergene Strukturen maskiert werden. Weitere Forschergruppen zeigten in den folgenden Jahren, dass die Konjugate besser in Lebensmitteln löslich, thermisch stabiler und zudem gegenüber Änderungen des pH-Wertes und der Salz- bzw. Zuckerkonzentration deutlich insensibler sind als Proteine oder Polysaccharide alleine. Das herausragende Merkmal der Protein-Polysaccharid-Konjugate aber sind die exzellenten Eigenschaften als Emulgatoren, die teilweise sogar kommerziellen Emulgatoren überlegen sind. Diese Molekülgruppe stellt damit für die gesamte Lebensmittelbranche eine äußerst interessante Alternative als naturbasierte, breit einsetzbare Emulgatoren dar. Allerdings ist bislang kein Herstellungsverfahren bekannt, mit dem für eine kommerzielle Nutzung ausreichende Mengen hergestellt werden könnten. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ausarbeitung eines Herstellungsverfahrens für Protein-Pektin-Konjungate auf Basis der Doppelschneckenextrusion. Hierfür soll der Einfluss der Prozessparameter und der Formulierung auf die gewünschten Endprodukteigenschaften untersucht werden. Gezeigt werden soll, dass so in einem wirtschaftlich umsetzbaren Verfahren aus natürlichen Rohstoffen gute Emulgatoren für Lebensmittel hergestellt werden können.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
Ausführende Einrichtung
Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik Teilinstitut I: Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT)
