Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Proteinreiche Pektine: Aufklärung der funktionellen Zusammenhänge zwischen Extraktionsbedingungen, molekularer Struktur und Kolloid- sowie Emulgiereigenschaften

Viele Lebensmittel, wie Softdrinks, Saucen oder Desserts, sind emulsionsbasiert und erfordern daher zur Stabilisierung den Einsatz von Emulgatoren und Stabilisatoren. Aufgrund eines geänderten Kon-sumentenverhaltens werden hierfür immer öfter natürliche, z.T. pflanzliche Rohstoffe, wie z.B. Pektine, nachgefragt. Pektine könnten bisher verwendete Zusatzstoffe, wie Gummi arabicum oder modifizierte Stärke, ersetzen, vorausgesetzt, ihre Funktionalität wird verbessert.

Ziel des Vorhabens ist es, das Potential der bisher nicht genutzten Pektinquelle Traubentrester aufzuzeigen sowie ein verbessertes Verfahren zur Extraktion von emulsionsstabilisierenden Pektinen zu entwickeln. Für die Gewinnung proteinreicher Pektine sollen sowohl eine Säureextraktion als auch eine Kombination aus einer Komplexbildnerextraktion und einer enzymatischen Hydrolyse zum Ein-satz kommen. Durch Analyse der strukturellen und emulgierenden Eigenschaften der Pektinpräparate sollen Prozess-Struktur- sowie Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ermittelt werden.

Auf Basis der Ergebnisse können neue, regionale Rohstoffquellen erschlossen werden und neuartige Produkte mit innovativen Produkteigenschaften entwickelt werden. Insbesondere KMU der Getränke-, Süßwaren- und Feinkostindustrie sowie Pektinhersteller könnten sich hierdurch neue Märkte erschließen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Projekts wurden verschiedene Extraktionsbedingungen bzw. –methoden gewählt und somit etwa 200 Pektine mit unterschiedlichen strukturellen Eigenschaften extrahiert. Die gewonnenen Pektine wurden mittels verschiedener analytisch-chemischer Analysemethoden in Hinblick auf Ausbeute, Galacturonsäuregehalt, Veresterungsgrad, Molekulargewicht, Monosaccharid- und Aminosäurezusammensetzung, Polysaccharid-Bindungsverhältnisse sowie Protein- und Ferulasäuregehalt charakterisiert. Neben den strukturellen Eigenschaften wurden zudem die kolloidalen und emulsionsstabilisierenden Eigenschaften der Pektine charakterisiert.

Basierend auf den strukturellen und emulsionsstabilisierenden Eigenschaften wurden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen aufgestellt und daraufhin Verbesserungen der vielversprechendsten Extraktionsbedingungen vorgenommen. Die beobachteten Struktur-Eigenschaftsbeziehungen wurden über eine gezielte enzymatische Hydrolyse überprüft und näher spezifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass eine möglichst wenig modifizierte Pektinstruktur mit einem hohen Anteil verzweigter Arabinanseitenketten zu verbesserten emulgierenden Eigenschaften führte. Um bei der Pektinextraktion einen hohen Anteil dieser Strukturen zu erzielen, ist die Wahl möglichst schonender Extraktionsbedingungen (z.B. kurze Extraktionszeiten) notwendig. Ausgewählte Pektine wurden auf ihr Anwendungspotential untersucht. Dabei wurde die Prozessstabilität der hergestellten Emulsionen analysiert und die Pektine wurden zur Herstellung von Modelllebensmitteln (Salatsaucen und Erfrischungsgetränke) verwendet. Insgesamt zeigte sich in diesen Versuchen ein sehr gutes Anwendungspotential.

Das Verständnis darüber, welche Strukturen und damit welche Extraktionsbedingungen benötigt werden, um die Pektine in verschiedenen Lebensmittelanwendungen einzusetzen, ermöglicht der pektinverarbeitenden und der Lebensmittelindustrie eine gezielte Entwicklung von Pektinen bzw. pektinbasierten Produkten.