Beschreibung
ASTAXANTHIN-HALTIGE PASTE, DEREN HERSTELLUNG UND VERWENDUNGEN
[0001] Die Erfindung betrifft eine Astaxanthin-haltige Paste basierend auf Astaxanthin-haltiger Biomasse und Produkte enthaltend die erfindungsgemäße Paste.
[0002] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Astaxanthin-haltigen Paste sowie Verwendungen der Paste.
[0003] Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Anwendungen von Astaxanthin-haltiger Biomasse, die zumeist durch Kultivierung von Algen gewonnen wird, bekannt. Biomasse kommt aktuell meist in einer der im Folgenden beschriebenen Formen bzw. Formulierungen zum Einsatz:
[0004] Wasserfeuchte Algen-Biomasse, die auch als wasserfeuchte Algenpaste bezeichnet wird, ist aufgrund ihres hohen Wassergehaltes von bis zu 85% und der damit einhergehenden, meist hohen bakteriellen Belastung nicht lange lagerfähig und verdirbt schnell. Eine solche wasserfeuchte Algenpaste wird vor allem als Futtermittel für Aquakulturen in der Fischzucht eingesetzt und muss für eine längere Lagerung typischerweise tiefgekühlt werden, was aufwendig ist.
[0005] Getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse ist aufgrund des geringen Wassergehaltes zwar mikrobiologisch stabiler, durch die offene Porenstruktur und die hohe spezifische Oberfläche ist sie jedoch nachteilig rascher Oxidation ausgesetzt. Über das offene Porensystem und die große spezifische Oberfläche können wertvolle Inhaltsstoffe wie beispielsweise Lipide, Omega3-Fettsäuren oder Antioxidantien mit Luftsauerstoff in Kontakt kommen und sich nachteiliger Weise durch Oxidation rasch abbauen. Eine Stabilisierung von trockener Biomasse erfordert daher meist den Einsatz von Antioxidantien wie beispielsweise Tocopherol. Zudem neigt trockenes Biomasse-Material zur Staubbildung und lässt sich aufgrund von Agglomeratbildung und den dadurch bedingten großen Partikelanlagerungen nur unzureichend in Rezepturen einmischen.
[0006] Extrahierte Biomasse, konkret ein lipidreiches, Astaxanthin-haltiges Extrakt, wird aus der Biomasse üblicherweise durch Lösungsmittel- oder CO»-Extraktion gewonnen und ist aufgrund des geringen Wassergehaltes mikrobiologisch stabil und gut lagerfähig. Allerdings ist die Herstellung mittels Extraktion aufwendig und teuer, da dafür zusätzliche Extraktionsmittel, etwa chemische Lösemittel oder überkritisches CO,» (Kohlendioxid), benötigt werden. Solche aus Biomasse gewonnene Astaxanthin-haltige Extrakte können beispielsweise zu Gelen oder wasserlöslichen Formulierungen weiterverarbeitet werden.
[0007] Weiters ist aus dem Stand der Technik bereits die Gewinnung von Astaxanthin aus Mikroalgen im industriellen Maßstab bekannt. Mikroalgen sind einzellige Organismen, die in Salzwasser oder Süßwasser meist unter Einwirkung von Licht sowie unter Aufnahme von Kohlenstoff wachsen. Solche Mikroalgen können Photosynthese betreiben und dadurch neben Sauerstoff auch Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und spezielle Wertstoffe wie Pigmente, Carotinoide und ungesättigte Fettsäuren erzeugen. Das Carotinoid Astaxanthin kann als Wertstoff beispielweise aus der Mikroalge Haematococcus pluvialis gewonnen und im Bereich der Nahrungsergänzung, der Kosmetik oder für medizinnahe Produkte eingesetzt werden. Die dazu erforderlichen Herstellungsverfahren sind jedoch aufwendig: Ublicherweise sind eine Vorkultivierung der wässrigen Algensuspension, die Separation und anschließende Trocknung der Biomasse vorgesehen, bevor die getrocknete Biomasse gelagert oder beispielsweise zu einem Mikroalgenpulver weiterverarbeitet werden kann. Um eine unerwünschte Oxidation während der Lagerung zu verhindern, müssen der getrockneten Biomasse geeignete Antioxidantien wie beispielsweise BHT (butyliertes Hydroxytoluol) zugesetzt werden. Alternativ zur Mikroalge kann Astaxanthin mikrobiogisch auch über xanthophylle Hefen (z.B. Phaffia Rhodozyma, Yarrowia Lipolytica ...) oder Bakterien (z.B. Paracoccus carotinifaciens) extrahiert werden. Im Gegensatz zur Mikroalge Haematococcus pluvialis, die typischerweise einen Gewichtsanteil von 2-6% in der Biomasse aufweist, können Hefen und Bakterien im Allgemeinen nicht so hohe Konzentrationen an Astaxanthin, meist unter 1-2 Gew.-% Astaxanthin in der Biomasse, akkumulieren.
[0008] Definitionsgemäß werden Fette, ob fest oder flüssig, unter dem hierin des Öfteren verwendeten Überbegriff „Lipide“ zusammengefasst. Öle sind Fette, die bei Raumtemperatur einen flüssigen Aggregatszustand aufweisen. Sobald Fett bei Raumtemperatur flüssig ist, wird es Ol oder fettes Ol genannt. Der niedrige Schmelzbereich von Ölen wird primär durch einen hohen Anteil an ungesättigten oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren verursacht. Aus chemischer Sicht betrachtet sind feste und flüssige Fette nach demselben Grundmuster aufgebaut. Fette, die bei Raumtemperatur fest sind, enthalten hohe Anteile langer und gesättigter Fettsäuren, wohingegen die Fettsäuren in den flüssigen Olen überwiegend einfach oder mehrfach ungesättigt sind.
[0009] Definitionsgemäß entspricht die hierin verwendete Bezeichnung „Gewichtsprozent“ (kurz: Gew.%) dem Massenanteil (in Prozent) einer Mischungskomponente.
[0010] Mikroorganismen im Allgemeinen und Mikroalgen im Speziellen enthalten von Natur aus Lipide, deren Anteil je nach Art und Produktionsweise auch über 50% betragen kann. Nach einer entsprechenden Trocknung auf einen zweckmäßigen Restfeuchtegehalt von höchstens 10 Gew.% sind diese Lipide in den Biomassezellen gebunden und die getrocknete Biomasse liegt je nach Korngröße der Agglomerate als Pulver, als Granulat oder aber als geflocktes Material vor. Nach einer mechanischen Zerkleinerung, bei der die Korngröße der Agglomerate verringert und beispielsweise auf Agglomeratgrößen von kleiner 500 um (Mikrometer) eingestellt werden kann, erhält man eine relativ feste, ölige Masse, die allerdings nicht fließfähig ist und somit nicht gepumpt werden kann, was nachteilig für die weitere Verarbeitung ist, da diese feste, ölige Masse nur batchweise bearbeitbar ist. Insbesondere ist eine kontinuierliche Verfahrensführung bei der Weiterverarbeitung wegen der fehlenden Fließfähigkeit bzw. Pumpbarkeit von bloß mechanisch zerkleinerter Biomasse gar nicht möglich.
[0011] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen Nachteile zu überwinden und eine Astaxanthin-haltige Paste in einer besonders vorteilhaften Formulierung bereitzustellen. Insbesondere ist es eines der vorrangigen Ziele, eine Astaxanthin-haltige Paste mit verbesserter Lagerfähigkeit bereitzustellen, die ohne das Erfordernis einer Tieftemperaturlagerung über längere Zeiträume hinweg lagerfähig ist, die mit geringen Fertigungskosten herstellbar und in praktischer Weise in der Weiterverarbeitung zu Astaxanthinhaltigen Produkten einsetzbar ist.
[0012] Diese Aufgaben werden durch eine Astaxanthin-haltige Paste gelöst, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgenden zu einer pastösen Masse verarbeiteten Komponenten enthält:
* 20 - 90 Gew.-% getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse, die einen Restfeuchtegehalt von höchstens 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Astaxanthinhaltigen Biomasse aufweist; und
* 10 - 80 Gew.-% einer Ölzusatzkomponente, welche zumindest ein Öl und/oder Ölgemisch umfasst;
wobei die Astaxanthin-haltige Biomasse und die Ölzusatzkomponente zusammen 100 Gew.- % bezogen auf die Astaxanthin-haltige Paste ergeben,
wobei die Astaxanthin-haltige Paste einen Gesamtfeuchtegehalt von höchstens 7 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste und einen Astaxanthin-Gehalt von 2 bis 10 Gew.-% In Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste aufweist.
[0013] Die Astaxanthin-haltige Paste gemäß der Erfindung hat die folgenden Vorteile:
* Die erfindungsgemäße Paste wird direkt ohne Extraktion aus Astaxanthin-haltiger Biomasse gewonnen; es ist daher kein aufwändiger Extraktionsschritt notwendig. Die Fertigungskosten sind im Vergleich zu dem oben beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren deutlich geringer und die gesamten wertvollen Inhaltsstoffe der Zellen verbleiben in der Paste.
* Durch die Verarbeitung der Biomasse und der Ölzusatzkomponente zu einer pastösen Masse ist die Paste einerseits sehr homogen und hat eine angenehme sensorische
Wahrnehmung. Andererseits ist die Paste dadurch fließfähig und somit pumpbar, pasteurisierbar und maschinell abfüllbar. Zudem lässt sich die Paste gut in Ölen, Teigen, Salben und sonstigen hydrophoben Phasen einmischen.
* Durch die pastöse Struktur erfolgt kein Tropfen, kein Stauben und auch kein ungewolltes Ausfließen und ermöglicht dadurch eine einfache Lagerung.
* Die Paste besitzt einen sehr guten Schutz gegen Oxidation, was zu einer erhöhten Lagerfähigkeit und Stabilität (Shelflife) führt.
* Aufgrund des geringen Wassergehalts ist die Wasseraktivität der Paste gering, weshalb diese eine hohe mikrobiologische Stabilität aufweist. Die Paste weist deshalb eine geringe Keimzahl und dadurch eine ausgezeichnete Haltbarkeit und Lebensmittelsicherheit auf.
* Zur Einstellung der Viskosität ist kein Zusatz von Wasser oder Verdickungsmittel notwendig, wodurch die Paste ein pures, natürliches Produkt ist.
* Das Astaxanthin in der erfindungsgemäßen Paste stammt ausschließlich aus der Astaxanthin-haltigen Biomasse und somit aus natürlichen biologischen Quellen. Der Paste wird kein synthetisch hergestelltes Astaxanthin zugesetzt, d.h. die Astaxanthinhaltige Paste ist frei von synthetisch hergestelltem Astaxanthin.
[0014] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Astaxanthin-haltige Paste 40 - 85 Gew.- % der getrockneten Astaxanthin-haltigen Biomasse und 15 - 60 Gew.-% der Ölzusatzkomponente.
[0015] Die getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse stammt vorzugsweise aus Algen, besonders bevorzugt aus der Mikroalge Haematococcus pluvialis, und/oder aus Mikroorganismen, besonders bevorzugt Hefen (Xanthophyllomyces dendrorhous/Phaffia rhodozyma) oder Bakterien.
[0016] Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse getrocknete Haematococcus pluvialis-Alge umfasst oder aus dieser besteht. Die Mikroalge Haematococcus pluvialis weist wie eingangs erwähnt typischerweise einen im Vergleich zu anderen Organismen sehr hohen Gewichtsanteil von 2-6% Astaxanthin in der (nicht getrockneten) Biomasse auf.
[0017] Je geringer der Gesamtfeuchtegehalt der Astaxanthin-haltigen Paste eingestellt wird, umso besser ist die Lagerfähigkeit der Paste selbst bzw. der damit hergestellten Produkte.
[0018] Mit Vorteil weist die getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse daher vorzugsweise einen Restfeuchtegehalt von höchstens 7 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Astaxanthin-haltigen Biomasse auf.
[0019] Zweckmäßigerweise wird zum Erhalt einer verbesserten Lagerstabilität eine möglichst wasserfreie Ölzusatzkomponente eingesetzt. Dementsprechend ist es von Vorteil, wenn die Ölzusatzkomponente einen Feuchtegehalt (Wassergehalt) von höchstens 0,5 Gew.-% bezogen auf die Olzusatzkomponente hat und vorzugsweise frei von Wasser ist.
[0020] Weiters ist es ein Vorteil, wenn die Astaxanthin-haltige Paste vorzugsweise einen Gesamtfeuchtegehalt von höchstens 6 Gew.-%, mehr bevorzugt von höchstens 5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von höchstens 4 Gew.-%, am meisten bevorzugt von höchstens 3 Gew.- %, in Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste aufweist. Durch einen entsprechend geringen Wassergehalt ist eine biologische Aktivität in der Paste praktisch ausgeschlossen. Erforderlichenfalls kann die erfindungsgemäße Paste bei Bedarf mit konventionellen Einrichtungen im Durchlauf schonend pasteurisiert werden. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass bei einem Gesamtfeuchtegehalt von höchstens 4 Gew.% eine Astaxanthinhaltige Paste mit ausgezeichneter mikrobiologischer Stabilität und hervorragenden Lagereigenschaften vorliegt.
[0021] Erfindungsgemäß weist die Astaxanthin-haltige Paste einen Astaxanthin-Gehalt von 2 bis 10 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste auf. Bei bestimmten vorteilhaften Ausführungsformen weist die Astaxanthin-haltige Paste einen Astaxanthin-Gehalt von 3 bis 8 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste auf.
[0022] Bei Verwendung der Mikroalge Haematococcus pluvialis als Ausgangsprodukt bzw. als getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse können rund 80% bis 100% des darin enthaltenen Carotinoid-Gehaltes Astaxanthin sein. Eine solche Astaxanthin-haltige Paste mit einem CarotinoidAnteil beispielsweise von 10 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Paste kann somit einen Anteil an Astaxanthin von 8 bis 10 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Paste enthalten. Besonders vorteilhaft kann es je nach Anwendungsfall insbesondere bei Nahrungsergänzungsmitteln sein, den Astaxanthin-Gehalt in der Paste auf 3 bis 8 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Paste einzustellen, um gegebenenfalls eine mögliche Überdosierung an Astaxanthin für Konsumenten bei der Einnahme solcher Präparate zu vermeiden.
[0023] Fettlösliche Carotinoide sind bekannt als wertvolle antioxidative Wirkstoffe, die sich positiv auf Gesundheit, Vitalität und Widerstandskraft von Mensch und Tier auswirken können. Sie sollten idealerweise aus natürlichen Quellen stammend gemeinsam mit Fetten aufgenommen werden. Eine Überdosierung ist dabei zu vermeiden. Astaxanthin als Carotinoid wird dabei mit einer maximalen täglichen Dosis von 8 mg It. EFSA Empfehlung (kurz für: European Food Safety Agency) angeführt; die U.S. Food and Drug Administration (FDA) erachtet eine maximale tägliche Dosis von 12 mg Astaxanthin als zulässig. Durch einen Astaxanthin-Gehalt von maximal 10 Gew.% in einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Paste wird einer Überdosierung vorgebeugt. Vorzugsweise sollte der Gehalt an Astaxanthin etwa 3 bis 8 Gew.% betragen: Dies kann auch besonders wirtschaftlich bewerkstelligt werden, da ein solcher Astaxanthin-Gehalt üblicherweise direkt über typische Mikroalgen abgedeckt werden kann, ohne dazu die Mikroalgen durch physikalische oder chemische Verfahren weiter aufbereiten zu müssen.
[0024] Bei einer Darreichung der Paste beispielsweise in Form von Kapseln oder Tabletten kann dies von entscheidendem Vorteil sein, da aufgrund des flexibel anpassbaren Astaxanthin-Gehalts eine Fehldosierung, also eine Uberdosierung oder Unterdosierung, in der jeweils gewählten Darreichungsform ausgeschlossen werden kann. Solcherart lassen sich beispielsweise Nahrungsergänzungsprodukte, Kosmetikprodukte oder medizinnahe Produkte unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Paste mit einem definierten Gehalt an Astaxanthin herstellen.
[0025] Besonders zweckmäßig hinsichtlich der Pumpfähigkeit ist es, wenn die Astaxanthin-haltige Paste eine Viskosität bei 25°C von 10 bis 100 Pas (Pascalsekunden), vorzugsweise von 15 bis 50 Pas, besonders bevorzugt von 20 bis 40 Pas aufweist.
[0026] Die dynamische Viskosität ist eine charakteristische Eigenschaft von Fluiden. So werden fließfähige Stoffe bezeichnet, unabhängig davon, ob es sich um Flüssigkeiten, Gase oder zum Teil sogar Feststoffe handelt, zum Beispiel Schüttgüter. Die Messgröße Viskosität kennzeichnet den Widerstand gegen die plastische Verformung, die mit dem Fließen einher geht. Als Maßeinheit entspricht die Viskosität dem Kehrwert der Fluidität, also der Fließfähigkeit. Für technische Anwendungen werden Fluide in drei Kategorien eingeteilt, nämlich in niedrigviskose, mittelviskose und hochviskose Stoffe. Dabei gehören die meisten fließfähigen Substanzen, mit denen man üblicherweise im Alltag zu tun hat, zu der niedrigviskosen Gruppe, allen voran das Wasser. Die Grenzen der Bereiche liegen bei etwa 300 mPas (Millipascalsekunden) für den Übergang zwischen niedrig- und mittelviskosen Stoffen. Ab circa 8000 mPas beginnen die hochviskosen Fluide. Diese Einteilung gemäß der Viskosität entscheidet auch darüber, welches Equipment zum Dosieren und Fördern solcher Fluide jeweils in Frage kommt. Die Messung der Viskosität von Fluiden, z.B. mit einem Viskosimeter, ist einer Fachperson auf diesem Gebiet notorisch bekannt und benötigt keiner weiteren Erläuterung.
[0027] Die Astaxanthin-haltige Paste gemäß der Erfindung ist gemäß dieser Einteilung ein hochviskoses Fluid, das pumpbar sowie maschinell abfüllbar ist und erforderlichenfalls auch mit gängigem Equipment pasteurisiert werden kann. Vorteilhaft kann die Paste beispielsweise in Tuben oder Quetschbeutel abgefüllt werden, wodurch eine saubere Dosierung und eine hygienische, keimfreie Lagerung ermöglicht werden.
[0028] Um getrocknete, pulvrige Biomasse pumpfähig zu machen, benötigt es meist eine Flüssigkeit als Dispersionsmittel. Der Zusatz von Wasser als Dispersionsmittel ist jedoch nachteilig, da die mikrobiologische Stabilität und damit letztlich die Lagerfähigkeit der Paste bei
Lagertemperaturen von über 0°C stark eingeschränkt wird. Ein tiefgekühltes Lagern einer solchen wasserfeuchten Paste ist aufwendig und unwirtschaftlich. Die erfindungsgemäße Astaxanthinhaltige Paste vereint unter anderem die Vorteile einer ausreichend geringen Viskosität, um die Paste pumpfähig und somit leichter verarbeitbar zu machen, mit einem ausreichend geringen Wassergehalt, um eine möglichst geringe Wasseraktivität und somit eine ausreichend stabile Lagerfähigkeit der erfindungsgemäßen Paste bei Lagerungstemperaturen über 0°C zu erreichen.
[0029] Unter dem Begriff eines „Partikeldurchmessers“ wird nach dem allgemeinen Fachwissen und gemäß dieser Offenbarung ein Aquivalentdurchmesser verstanden, der den Vergleich von unregelmäßig geformten Biomassepartikeln mit den Eigenschaften eines regelmäßig geformten Partikels ermöglicht. Der Einfachheit halber wird hier der geometrische Äquivalentdurchmesser, insbesondere der volumenäquivalente Kugeldurchmesser als Partikeldurchmesser betrachtet, der den Durchmesser einer Kugel mit gleichem Volumen wie das betrachtete Partikel angibt.
[0030] Ein Partikeldurchmesser D100 beispielsweise von 10 mm gibt die maximale Partikelgröße einer Partikelgrößenverteilung an, wobei in diesem Fall definitionsgemäß 100% aller in der Paste vorliegenden Biomasse-Partikel kleiner als 10 mm sind. Vorzugsweise werden jedoch größere Biomasseagglomerate bei der Herstellung der Paste (Beschreibung des Herstellungsverfahrens siehe weiter unten) noch weiter zerkleinert und haben typischerweise Partikeldurchmesser von 3 bis 5 mm, somit also einen Partikeldurchmesser D100 von 5 mm.
[0031] Ein Partikeldurchmesser D50 gibt die mittlere Partikelgröße an. D50 bedeutet, dass 50% der Partikel kleiner sind als der angegebene Wert. Der Partikeldurchmesser D90 gilt als Maß für die größten Partikel einer Partikelgrößenverteilung. D9I0O bedeutet, dass 90% aller Partikel kleiner sind als der angegebene Wert.
[0032] In einer weiteren Ausführungsform kann es von Vorteil sein, wenn die Partikelgrößenverteilung in der Astaxanthin-haltigen Paste einen Partikeldurchmesser D90 kleiner als 10 um, vorzugsweise einen Partikeldurchmesser D90 kleiner als 5 um, und/ oder einen Partikeldurchmesser D50 kleiner als 5 um, vorzugsweise einen Partikeldurchmesser D50 kleiner als 3 um, aufweist.
[0033] Wie zuvor bereits definiert gibt ein Partikeldurchmesser D50 hier die mittlere Partikelgröße der in der Paste vorliegenden Partikel an. D50 bedeutet, dass 50% der Partikel kleiner sind als der angegebene Wert von 5 um bzw. vorzugsweise von 3 um. Der Partikeldurchmesser D90 gilt als Maß für die größten Partikel einer Partikelgrößenverteilung. D9I0O bedeutet, dass 90% aller Partikel kleiner sind als der angegebene Wert von 10 um bzw. vorzugsweise von 5 um.
[0034] Eine sehr kleine, gleichmäßige Partikelgrößenverteilung mit sehr kleinen Partikeldurchmessern bietet den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Paste sehr homogene Eigenschaften aufweist, pumpbar bzw. pumpfähig ist und somit kontinuierlich gefördert und maschinell abgefüllt werden kann. Zudem erhält man eine homogene, fein strukturierte Paste ohne spürbare Partikel. Die erhaltene Paste fühlt sich folglich nicht sandig an, sondern besonders cremig, was je nach Anwendungsfall beispielsweise für Kosmetika vom Konsumenten als besonders hochwertig empfunden wird. Eine relativ enge Partikelgrößenverteilung verbessert das homogene Erscheinungsbild und die weitere Verarbeitbarkeit der Paste. Wenn man in einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung 90% der Partikel in der Paste unter 5um zerkleinert, so wird im allgemeinen ein sicheres Aufbrechen der Zellwände typischer Mikroalgen wie beispielhaft Haematoccus pluvialis erreicht und der Zellinhalt und somit die wertvollen Inhaltsstoffe der Mikroalgen werden besonders gut bioverfügbar.
[0035] Um individuellen Anforderungen zu entsprechen, kann der Lipidanteil in der Paste 45 bis 75 Gew.%, vorzugsweise 48 bis 70 Gew.%, besonders bevorzugt 50 bis 65 Gew.%, in Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste betragen.
[0036] Vorteilhaft können durch eine Einstellung des Lipidgehaltes die physikalischen Eigenschaften wie die Textur, die Streichfähigkeit und das Fließverhalten der erhaltenen Paste beeinflusst werden. Je nach individueller Anforderung an die Paste können durch entsprechende Variation des Lipidanteils beispielsweise die Viskosität und /oder der Wassergehalt der Paste beeinflusst werden. Ein Lipidgehalt zwischen 50 und 60 Gew.% kann dabei besonders vorteilhaft
sein, da somit eine Paste mit einer guten pastösen Struktur sowie mit ausreichendem Fließverhalten gepaart mit guter Streichfähigkeit erreicht wird. Die Paste kann dadurch bespielhaft in möglichst konzentrierter Form in für Pasten typischen Verpackungen wie Tiegel, Tuben oder Quetschbeutel abgefüllt, gelagert und sauber daraus dosiert werden. Weitere Vorteile aufgrund des ÖOlgehaltes und der pastösen Formulierung der Paste sind ein sehr guter Abschluss und Schutz von oxidativ empfindlichen Wertstoffen als Inhaltsstoffe der Paste gegen Oxidation.
[0037] Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn zumindest ein Bestandteil der Ölzusatzkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: pflanzliches Ol, tierisches Ol, mikrobiologisches Ol; Olgemisch pflanzlichen Ursprungs, Olgemisch tierischen Ursprungs, Ölgemisch mikrobiologischen Ursprungs.
[0038] Mittels der Ölzusatzkomponente gelingt es, den Lipidanteil durch Zugabe von zusätzlichen, vorzugsweise essbaren Lipiden, die in der Olzusatzkomponente vorhanden sind, zu trockener Biomasse zu erhöhen und so eine fließfähige Masse zu erhalten, die in weiterer Folge durch Mahlen beispielsweise in einer Nassmühle zerkleinert werden kann. Von Vorteil kann sein, beispielsweise leicht verfügbare Speiseöle entweder sortenrein oder in Mischungen als Bestandteil der Olzusatzkomponente einzusetzen.
[0039] Bei bestimmten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Paste kann die Ölzusatzkomponente weiters zumindest ein Additiv umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus Konservierungsmitteln, Farbstoffen, Antioxidantien und/oder Wertstoffen ausgewählt ist. Hierfür werden die weiteren Additive wie beispielsweise Wertstoffe, Konservierungsstoffe, Farbstoffe oder ungesättigte Fettsäuren mit der Olzusatzkomponente der Biomasse zugesetzt. Vorteilhaft ist die Astaxanthin-haltige Paste so beschaffen, dass sie fließfähig und pumpfähig ist und somit im industriellen Maßstab möglichst in einem kontinuierlichen Verfahren einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Zusätzlich können Wertstoffe wie Pigmente, andere Carotinoide als Astaxanthin und/oder ungesättigte Fettsäuren als Teil der Ölzusatzkomponente mit der Biomasse zur Paste verarbeitet werden.
[0040] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein essbares Präparat, umfassend eine Astaxanthin-haltige Paste gemäß der Erfindung. Vorzugsweise handelt es sich bei dem essbaren Präparat um eine Nahrungsergänzungsmittelzusammensetzung, um ein Nahrungsmittel oder um ein Futtermittel; siehe auch die konkreten Ausführungsbeispiele weiter unten. Die Konzentration des Astaxanthins in der Nahrungsergänzungsmittelzusammensetzung, dem Nahrungsmittel oder dem Futtermittel entspricht dabei vorteilhafterweise dem für diese Produkte zugelassenen oder empfohlenen Astaxanthin-Gehalt.
[0041] Die Erfindung betrifft daher auch eine Nahrungsergänzungsmittelzusammensetzung, welche die erfindungsgemäße Paste in formulierter Form umfasst. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das essbare Präparat eine Nahrungsergänzungsmittelzusammensetzung, welche in einer Einzeldosisdarreichungsform formuliert ist, vorzugsweise in Form eines Weich- oder Hartkapselpräparats oder einer Tablette. Die Nahrungsergänzungsmittelzusammensetzung wird vorzugsweise so formuliert, dass die Konzentration an Astaxanthin pro Dosiseinheit im Bereich von 2-10 mg pro Dosiseinheit, vorzugsweise 3 - 8 mg/Dosiseinheit liegt. Wie weiter oben bereits erwähnt, ist eine Überdosierung zu vermeiden und Astaxanthin wird dabei nach derzeitiger Auffassung mit einer maximalen täglichen Dosis von 8 mg It. EFSA Empfehlung und von 12 mg It. U.S. FDA Empfehlung angeführt. Vorzugsweise beträgt die tägliche Einnahme an Astaxanthin nicht mehr als 8 mg Astaxanthin.
[0042] Die Erfindung macht es ferner möglich, Nahrungsmittel oder Futtermittel bereitzustellen, welche Astaxanthin enthalten. Normalerweise liegt die Konzentration an Astaxanthin im Bereich von 4 bis 45 mg/kg des jeweiligen Nahrungsmittels bzw. Futtermittels. Die erfindungsgemäße Astaxanthin-haltige Paste wird zweckmäßigerweise im Gemisch mit gängigen Futter-, Nahrungsmittel- oder Nährstoffbestandteilen verwendet, und wird hierfür in geeigneter Weise während der Konfektionierung des Nahrungs- bzw. Futtermittels mit anderen in Nahrungsmitteln und im Futtermittel verwendeten Ernährungsbestandteilen gemischt, welche vorzugsweise aus Proteinen und Kohlenhydratquellen, Fetten oder Ölen und Mikronährstoffen, wie etwa Vitamine und
Mineralien, ausgewählt sind. Siehe hierzu auch Ausführungsbeispiele weiter unten.
[0043] Bei vorteilhaften Ausführungsformen liegt das essbare Präparat in Form eines pelletierten Futtermittels vor, z.B. in Form von Futterpellets oder Hundekeksen. Siehe hierzu auch Ausführungsbeispiele weiter unten.
[0044] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein kosmetisches Produkt, umfassend eine Astaxanthin-haltige Paste gemäß der Erfindung. Das kosmetische Produkt liegt vorzugsweise in einer zur äußerlichen Anwendung auf der Haut geeigneten Form vor. Je nach Anwendung kann das kosmetische Produkt beispielsweise eine Creme, eine Salbe, eine Emulsion, eine Lotion, ein pastöses kosmetisches Produkt, eine Gesichtsmaske, oder ein Feststoff wie beispielsweise eine Seife sein. Siehe hierzu auch die Ausführungsbeispiele weiter unten.
[0045] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Astaxanthin-haltigen Paste gemäß der Erfindung in der Nahrungsergänzung, vorzugsweise als Bestandteil von Nahrungsergänzungsmitteln, als Nahrungsmittelzusatz, als Futtermittelzusatz oder als Kosmetikzusatz. Siehe hierzu auch die konkreten nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele weiter unten.
[0046] Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Verfahren zur Herstellung einer Astaxanthinhaltigen Paste gemäß der Erfindung und wie hierin geoffenbart, umfassend die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte:
[A] Bereitstellen von getrockneter Astaxanthin-haltiger Biomasse und Bereitstellen einer Ölzusatzkomponente, wobei die Astaxanthin-haltige Biomasse und die Ölzusatzkomponente wie in dieser Offenbarung definiert sind;
[B] Mischen der getrockneten Astaxanthin-haltigen Biomasse mit der Ölzusatzkomponente zum Erhalt eines Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemischs, wobei ein Mischungsverhältnis von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 60 Gew.-%, an Olzusatzkomponente bezogen auf die Biomasse gewählt wird, wobei das Mischungsverhältnis so gewählt wird, dass das erhaltene Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisch einen Gesamtfeuchtegehalt von höchstens 7 Gew.-%, vorzugsweise von höchstens 6 Gew.-%, mehr bevorzugt von höchstens 5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von höchstens 4 Gew.-%, am meisten bevorzugt von höchstens 3 Gew.%, in Bezug auf das Gesamtgewicht des Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemischs und einen AstaxanthinGehalt von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 3 bis 8 Gew.-%, in Bezug auf das Gesamtgewicht des Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemischs aufweist.
[C] Mahlen des Biomasse-Ölzusatzkomponente-Gemisches zu einer pastösen Masse zum Erhalt der Astaxanthin-haltigen Paste.
[0047] Um die Lesbarkeit zu erhöhen, werden im weiteren Fließtext die gewählten Kurzbezeichnungen der einzelnen Verfahrensschritte in Form von Buchstaben (z.B.: [A], [B], [C]) oder Buchstaben/Ziffern-Kombinationen (z.B. [A-Il.a]) jeweils in eckigen Klammern [...] angeführt. In den schematischen Figuren werden dieselben Kurzbezeichnungen für die entsprechenden Verfahrensschritte wie im Fließtext verwendet.
[0048] Im erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Zugabe der Ölzusatzkomponente, die zumindest ein Ol oder Olgemisch enthält, der Lipidanteil der getrockneten Biomasse erhöht und eine fließfähige Masse erhalten, die in weiterer Folge durch Mahlen beispielsweise in einer Nassmühle weiter zerkleinert und zu einer pastösen Masse verarbeitet wird.
[0049] Gemäß Verfahrensschritt [A] wird getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse wie hierin beschrieben und definiert sowie eine Olzusatzkomponente wie hierin beschrieben und definiert bereitgestellt. Im Folgenden werden zum besseren Verständnis des Lesers die Bereitstellung der Astaxanthin-haltigen Biomasse anhand eines Unterschritts [A-BM] (BM = Biomasse) und die Bereitstellung der Olzusatzkomponente anhand eines Unterschritts [A- OZK] (OZK = Olzusatzkomponente) beschrieben und auch in den beiliegenden Figuren 1 und 2 und der Figurenbeschreibung in dieser Form so verwendet. Die Reihenfolge der Unterschritte [A-BM] und [A-OZK] im Verfahrensschritt [A] ist jedoch unerheblich.
[0050] Gemäß Verfahrensschritt [A]/Unterschritt [A-BM] wird getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse wie hierin beschrieben und definiert bereitgestellt, die höchstens 10 Gew.% an Restfeuchte enthält. Vorzugsweise ist die bereitgestellte Biomasse noch trockener und weist einen Restfeuchtegehalt möglichst unter 7 Gew.%, besonders bevorzugt einen Restfeuchtegehalt unter 5 Gew.%, auf. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, getrocknete Biomasse mit einer Restfeuchte etwa von 7 Gew.% zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen. In einem solchen Fall kann ein wirtschaftlicher Kompromiss aus einer nicht zu hohen Feuchtebeladung der Biomasse, die in der weiteren Verfahrensführung damit nicht störend ist, und einem vertretbaren Trocknungsaufwand der Biomasse erzielt werden. Je geringer der Restfeuchtegehalt der eingesetzten getrockneten Biomasse ist, umso einfacher und wirtschaftlicher kann das erfindungsgemäße Verfahren geführt werden. Bei einem, vergleichsweise geringen, Wassergehalt im Ausgangsprodukt kann auch die erhaltene erfindungsgemäße Paste besonders wirtschaftlich mit einem geringen Restfeuchtegehalt und damit einhergehend mit einer hohen Lagerungsstabilität hergestellt werden.
[0051] Besonders vorteilhaft kann es sein, Biomasse bereitzustellen, welche getrocknete Haematococcus pluvialis-Mikroalge umfasst oder aus dieser besteht.
[0052] Durch Bereitstellen der Ölzusatzkomponente wie hierin beschrieben und definiert in Verfahrensschritt [A]/Unterschritt [A-OZK], die möglichst frei von Wasser ist, und anschließendes Mischen der getrockneten Biomasse und der Olzusatzkomponente gemäß Verfahrensschritt [B] wird je nach gewähltem Mischungsverhältnis ein Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisch mit einem Gesamtfeuchtegehalt von höchstens 7 Gew.% erhalten. Je geringer der Gesamtfeuchtegehalt des Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemischs eingestellt wird, umso besser ist die Lagerfähigkeit des Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemischs bzw. der daraus hergestellten Paste. Vorzugsweise wird das Mischungsverhältnis aus getrockneter Biomasse mit einer möglichst wasserfreien Ölzusatzkomponente so gewählt, dass ein Gesamtfeuchtegehalt des Biomasse-Ölzusatzkomponente-Gemischs von höchstens 5 Gew.%, besonders bevorzugt von höchstens 3 Gew.%, erzielt wird.
[0053] Das Mischungsverhältnis der Ölzusatzkomponente bezogen auf die eingesetzte Biomasse kann - abhängig von den individuellen Eigenschaften der bereitgestellten Biomasse sowie von den gewünschten Stoffwerten der jeweiligen Paste, die hergestellt werden soll - im Verfahrensschritt [B] individuell angepasst werden. So kann es beispielsweise bei einer bereitgestellten Biomasse mit vergleichsweise höherem Restfeuchtegehalt beispielsweise von 8 Gew.% Restfeuchte zweckmäßig sein, einen höheren Anteil an weitestgehend wasserfreier Ölzusatzkomponente beizumengen, um so die Feuchte des Biomasse-OlzusatzkomponenteGemischs möglichst zu reduzieren. Ebenso können weitere Eigenschaften wie beispielsweise die dynamische Viskosität der Paste, gemessen in Pas (Pascalsekunden), oder die Oxidationsbeständigkeit und damit die Lagerfähigkeit der Paste durch das ausgewählte Mischungsverhältnis von Olzusatzkomponente zu Biomasse sowie durch eine geeignete Auswahl und Zusammensetzung der jeweiligen Olzusatzkomponente beeinflusst werden. Eine Fachperson auf diesem Gebiet der Technik ist angesichts der Lehre dieser Offenbarung ohne Weiteres in der Lage aufgrund seines ihres allgemeinen Fachwissens und anhand von einfachen Routineversuchen das Mischverhältnis von Biomasse zu Olzusatzkomponente den individuellen Anforderungen anzupassen.
[0054] Durch intensives Mischen in Verfahrensschritt [B] werden die nach der Trocknung der Biomasse noch vorhandenen Agglomerate aufgelöst und vorteilhaft wird so eine homogene und fließfähige bzw. streichfähige Masse eines Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemischs hergestellt. Als Mischorgan können beispielsweise ein Zwangsmischer, Freifallmischer oder Cutter eingesetzt werden.
[0055] Im nachfolgenden Verfahrensschritt [C] erfolgt die Zerkleinerung des Biomasse-Ölzusatzkomponente-Gemischs beispielsweise in einer Mühle, vorzugsweise in einer Nassmühle, wobei die Partikelgrößen der Biomasse dabei gegenüber den ursprünglichen Partikelgrößen der Biomassezellen verkleinert werden. Als Nassmühlen mit besonders intensiver Vermahlung können beispielsweise Scheibenmühlen, Kolloidmühlen, Kugelmühlen oder Prallmühlen eingesetzt werden. Durch die Zerkleinerung und Öffnung der Zellhüllen während der Mahlung werden die
Inhaltsstoffe der Biomassezellen biologisch sehr gut verfügbar gemacht. Der Zellinhalt wird dabei homogen in die Lipid-Matrix eingearbeitet und etwaige Luftblasen in den Zellporen werden durch Mahlen und mechanisches Zerstören der Zellstrukturen verdrängt. Vorteilhaft werden dabei oxidationsempfindliche Wertstoffe wie ungesättigte Fettsäuren, Pigmente und Antioxidantien, die in der Biomasse enthalten sind, von Lipiden umschlossen und so vor schädlicher weiterer Oxidation geschützt.
[0056] Bei der Verwendung von Mikroalgen als Biomasse bleiben mit dem hier geschaffenen, schonenden Herstellungsverfahren vorteilhaft sämtliche Inhaltsstoffe der Mikroalge, das heißt auch Lipide, Kohlehydrate, Proteine, Spurenelemente und Ballaststoffe, in der erhaltenen erfindungsgemäßen Paste erhalten.
[0057] Die eingesetzte Ölzusatzkomponente kann, wie oben bereits im Detail beschrieben, pflanzlichen, tierischen und/oder mikrobiologischen Ursprung aufweisen. Auch können weitere Additive wie beispielsweise Wertstoffe, Konservierungsstoffe, Farbstoffe oder ungesättigte Fettsäuren gemeinsam mit der Olzusatzkomponente der Biomasse zugesetzt werden. Vorteilhaft ist die hergestellte Axanthin-haltige Paste so beschaffen, dass sie fließfähig und pumpfähig ist und somit im industriellen Maßstab möglichst in einem kontinuierlichen Verfahren einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
[0058] Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens die in Verfahrensschritt [A] bereitgestellte getrocknete Astaxanthinhaltige Biomasse mittels einer Abfolge der folgenden Verarbeitungsschritte erhalten wird:
[A-I] Bereitstellen einer wässrigen Suspension Astaxanthin-haltiger Biomasse;
[A-II] Abtrennen einer ersten Wasserfraktion von der wässrigen Suspension, wobei ein wässriges Konzentrat erhalten wird;
[A-IIl] Trocknen des wässrigen Konzentrats, wobei eine zweite Wasserfraktion abgetrennt wird, bis eine getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse mit einem Restfeuchtegehalt von höchstens 10 Gew.%, vorzugsweise von höchstens 7 Gew.%, besonders bevorzugt von höchstens 5 Gew.%, erhalten wird.
[0059] Vorteilhaft können gemäß dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens auch Biomasse-basierte Ausgangsstoffe mit wesentlich höherem Feuchtegehalt wie beispielsweise wässrige Algensuspensionen eingesetzt werden. Für die Kultivierung der in Verfahrensschritt [A-I] bereitgestellten Biomasse können herkömmliche Kultivierungsformen, beispielsweise offene oder geschlossene Kultivierungseinrichtungen mit oder ohne künstlicher Beleuchtung eingesetzt werden. Das Abtrennen einer ersten Wasserfraktion gemäß Verfahrensschritt [A-II] kann mittels gängiger Separationsverfahren wie beispielsweise durch Setteln bzw. Sedimentieren, Zentrifugieren, Filtern, Flotieren oder durch Einsatz von Membrantechnik erfolgen.
[0060] Nach den entsprechenden Trocknungsschritten können diese als getrocknete Biomasse für die anschließenden Verfahrensschritte bereitgestellt zu werden. Zur Durchführung der Trocknungsaufgabe gemäß Verfahrensschritt [A-Ill] können beispielsweise Sprühtrockner, Gefriertrockner, Bandtrockner oder Walzentrockner eingesetzt werden.
[0061] In einer Weiterbildung der beschriebenen Ausführungsvariante kann es vorteilhaft sein, wenn nach dem Abtrennen der ersten Wasserfraktion in Verarbeitungsschritt [A-Il] das wässrige Konzentrat in einem weiteren Verarbeitungsschritt [A-Il.a] aufgeschlossen wird, wobei ein aufgeschlossenes wässriges Konzentrat mit einem Anteil an aufgebrochenen Biomassezellen von zumindest 80%, vorzugsweise von zumindest 90%, bezogen auf die Astaxanthin-haltige Biomasse, erhalten wird. Das mechanische Aufbrechen und Aufschließen der Biomassezellen in einem solchen Aufschließungsschritt [A-Il.a] kann beispielsweise in einer Mühle durchgeführt werden. Vorteilhaft werden durch den Zellaufschluss Biomasseagglomerate zerkleinert und die anschlieBende Trocknung im Trocknungsschritt [A-IIl] damit erleichtert.
[0062] In einer weiteren Weiterbildung der beschriebenen Ausführungsvariante kann es vorteilhaft sein, wenn nach dem Trocknen des Konzentrats in Verarbeitungsschritt [A-IIl] die getrocknete Biomasse in einem weiteren Verarbeitungsschritt [A-Ill.a] zerkleinert wird, wobei eine zerkleinerte getrocknete Biomasse mit einem Partikeldurchmesser D100 von 10 mm, vorzugsweise mit einem Partikeldurchmesser D100 von 5 mm, erhalten wird. Bezüglich der Definition des Begriffs „Partikeldurchmesser“ wird auf die detaillierten Ausführungen weiter oben verwiesen. Zum Zerkleinern der getrockneten Biomasse kann beispielsweise eine Trockenmühle verwendet werden. Je nach Anforderung können dazu beispielsweise Schlagradmühlen, Kugelmühlen, Schneidmühlen, Prallmühlen oder Hammermühlen eingesetzt werden. Dieser weitere Zerkleinerungsschritt [A-Ill.a] kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn nach der Trocknung beispielsweise in einem Trommeltrockner oder Bandtrockner noch größere Agglomerate auftreten sollten. Für den Fall, dass die Biomasse zuvor beispielsweise in einem Sprühtrockner oder Wirbelschichttrockner getrocknet wurde, ist ein solcher Zerkleinerungsschritt [A-Ill.a] meist nicht erforderlich.
[0063] In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung kann beim erfindungsgemäßen Verfahren zumindest ein Teilstrom der nach dem Schritt [C] erhaltenen Paste rückgeführt und im Verfahrensschritt [C] dem Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisch wieder zugemischt werden. Durch Rückführung eines solchen Teilstroms als Recycle-Strom, der somit zumindest ein zweites Mal den Mahlungsschritt [C] durchläuft, kann eine besonders homogene Paste mit einer möglichst gleichmäßigen Partikelgrößenverteilung erhalten werden.
[0064] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus im Folgenden im Detail beschriebenen und nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Zeichnungen der beiliegenden Figurenblätter, wobei die Zeichnungen zeigen:
[0065] - Fig. 1 in einem schematischen Verfahrensfließbild eine erste Variante des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
[0066] - Fig. 2 in einem schematischen Verfahrensfließbild eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
[0067] - Fig. 3 in Diagrammform anhand des jeweiligen Carotinoid-Gehaltes einen Vergleich von Stabilitätstests von unbehandelter Biomasse gegenüber einer erfindungsgemäßen Paste;
[0068] - Fig. 4 in Diagrammform anhand des jeweiligen Carotinoid-Gehaltes einen Vergleich des Alterungsverhaltens nach mehrwöchiger Lagerung von unbehandelter Biomasse gegenüber erfindungsgemäßen Pasten;
[0069] - Fig. 5 in Diagrammform eine Partikelgrößenverteilung einer erfindungsgemäßen Paste.
BEISPIELE ERFINDUNGSGEMÄBßER HERSTELLUNGSVERFAHREN
[0070] Wie eingangs bereits festgehalten wurde, entsprechen die in den Figuren 1 und 2 in eckigen Klammern notierten Buchstaben bzw. Buchstaben/Ziffern-Kombinationen denselben Kurzbezeichnungen der einzelnen Verfahrensschritte, die auch im Fließtext zur besseren Lesbarkeit in eckigen Klammern angeführt sind.
[0071] Fig. 1 zeigt in einem schematischen Verfahrensfließbild eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
[0072] Im ersten Verfahrensschritt [A] wird getrocknete Astaxanthin-haltige Biomasse sowie eine Olzusatzkomponente bereitgestellt. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel handelt es sich hierbei um Algenbiomasse der Mikroalge Haematococcus pluvialis. Die Bereitstellung der Astaxanthinhaltigen Biomasse ist zum besseren Verständnis anhand eines Unterschritts [A-BM] (BM = Biomasse) und die Bereitstellung der Ölzusatzkomponente anhand eines Unterschritts [A- ÖZK] (ÖZK = Ölzusatzkomponente) dargestellt. Die Reihenfolge der Unterschritte [A-BM] und [A-ÖZK] im Verfahrensschritt [A] ist jedoch unerheblich.
[0073] Je nach Anwendungsfall und abhängig von der Beschaffenheit der verfügbaren Rohstoffe, können für das Bereitstellen von getrockneter Biomasse gemäß Verfahrensschritt A/Unterschritt [A-BM] gegebenenfalls noch zusätzliche vorgelagerte Verfahrensschritte zweckmäßig bzw. erforderlich sein. Es handelt sich dabei um den optionalen Verfahrensschritt [A-I], das Bereitstellen einer wässrigen Algensuspension, den optionalen Verfahrensschritt [A- II], das Abtrennen von Wasser, und den nachfolgenden optionalen Verfahrensschritt [A-IIl], das Trocknen von wässrigem Algenkonzentrat. Der besseren Ubersichtlichkeit wegen sind diese optionalen, vorgelagerten Verfahrensschritte [A-I], [A-II] und [A-IIl] innerhalb des strichpunktierten Rahmens [A] eingezeichnet. Damit wird bildlich in Fig. 1 dargestellt, dass im einfachsten Fall bereits getrocknete Biomasse 12 mit geeigneter Spezifikation in Verfahrensschritt [A]l/Unterschritt [A-BM] bereitgestellt wird. Die getrocknete Biomasse 12 wird mit einem Restfeuchtegehalt von höchstens 10 Gew.%, vorzugsweise von höchstens 7 Gew.%, besonders bevorzugt von höchstens 5 Gew.%, bereitgestellt. Getrocknete Biomasse 12, die hier beispielsweise 7 Gew.% an Restfeuchte aufweist, kann verfahrensgemäß weiterverarbeitet werden.
[0074] Alternativ können für den Fall, dass anstelle von bereits getrockneter Biomasse 12 eine wässrige Algensuspension 10 mit einem vergleichsweise hohen Wasssergehalt als Ausgangsmaterial zur Verfügung steht, die optionalen Verfahrensschritte [A-1], [A-II] sowie [A-IIl] erforderlich sein.
[0075] In einem solchen Fall kann alternativ gemäß Verfahrensschritt [A-I] eine wässrige Algensuspension 10, die beispielsweise einen Anteil von 0,1 g/L bis 10 g/L (Gramm pro Liter) an Biomasse enthält, als Ausgangsmaterial eingesetzt werden. Meist ist ein Anteil an Biomasse von 1 g/L bis 5 g/L für Algensuspensionen aus der Kultivierung üblich.
[0076] Nach dem Abtrennen einer ersten Wasserfraktion 30 von der wässrigen Algensuspension 10 in Verfahrensschritt [A-Il] wird ein wässriges Algenkonzentrat 11 erhalten, das beispielsweise einen Biomasse-Anteil von 1 bis 35 Gew.% Trockensubstanz, üblicherweise von 10 bis 20 Gew.% Trockensubstanz, aufweisen kann. Zweckmäßigerweise kann das Abtrennen einer ersten Wasserfraktion 30 in Verfahrensschritt [A-II] beispielsweise durch Zentrifugieren in einer entsprechenden Zentrifuge erfolgen.
[0077] Anschließend kann es vorteilhaft sein, wenn das wässrige Algenkonzentrat 11 in einem weiteren Verfahrensschritt [A-IIl] getrocknet wird, wobei eine zweite Wasserfraktion 31 abgetrennt wird, um eine getrocknete Biomasse 12 mit einem Restfeuchtegehalt von höchstens 10 Gew.% zu erhalten. Beispielsweise kann für die Trocknung im Verfahrensschritt [A-IIl] ein Bandtrockner eingesetzt werden.
[0078] Weiters wird wie erwähnt im Verfahrensschritt [AV/Unterschritt [A-ÖKZ] die Ölzusatzkomponente 22 bereitgestellt. Ein solche Olzusatzkomponente 22 enthält beispielsweise ein Ol 20 und/oder Ölgemisch 21. Wobei das Öl 20 und/oder Ölgemisch 21 pflanzlichen, tierischen und/oder mikrobiologischen Ursprungs sein kann. Das hier beispielsweise eingesetzte Gemisch aus einem reinsortigen pflanzlichen Ol 20 und einem ÖOlgemisch 21 ebenfalls pflanzlichen Ursprungs ist zusätzlich noch mit einem Additiv 200 vermischt, welches Additiv 200 beispielsweise ein Konservierungsmittel, Farbstoff, Antioxidans und/oder Wertstoff sein kann.
[0079] Der nachfolgende Verfahrensschritt [B] betrifft das Mischen getrockneter Biomasse 12 mit der Ölzusatzkomponente, die in Schritt [A] bereitgestellt wurden. Das Mischen der getrockneten Biomasse 12 mit der Olzusatzkomponente 22 erfolgt dabei so, dass ein Mischungsverhältnis von 10 Gew.% bis 80 Gew.%, bezogen auf die Biomasse 12, gewählt wird. Hier wird beispielsweise ein Mischungsverhältnis von 40 Gew.% an Olzusatzkomponente 22, bezogen auf die Biomasse 12, eingestellt. Als Mischorgan wird hier beispielsweise ein kontinuierlich arbeitender Cutter bzw. Zerkleinerungsmischer eingesetzt. Die hier bereitgestellte getrocknete Biomasse 12 weist beispielsweise einen Restfeuchtegehalt von rund 7 Gew.% auf. Die Olzusatzkomponente 22 wird möglichst trocken bzw. wasserfrei zugemischt. Nach dem Mischungsschritt [B] wird ein Biomasse-Ölzusatzkomponente-Gemisch 13 erhalten, welches einen Gesamtfeuchtegehalt beispielsweise von etwa 4 Gew.% sowie Partikel mit Partikelgrößen deutlich über 10 um enthalten kann. Beispielhaft können im Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisch 13 Partikel mit
Partikelgrößen von 200 um bis 350 um vorliegen.
[0080] Der nachfolgende Verfahrensschritt [C] betrifft das Mahlen des zuvor im Mischungsschritt [B] erhaltenen Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisches 13. Zum Aufmahlen dieses Gemisches 13 kann eine Naßmühle wie beispielsweise eine Scheibenmühle verwendet werden. Nach dem Mahlungsschritt [C] wird eine erfindungsgemäße Paste 14 erhalten, die hier beispielsweise einen Gesamtfeuchtegehalt von unter 4 Gew.% aufweist und daher eine hohe Lagerstabilität bzw. Lagerfähigkeit hat. Weiters ist von Vorteil, dass die erhaltene Paste 14 pumpfähig ist mit einer Viskosität (gemessen bei 25°C) beispielsweise von rund 40 Pas (Pascalsekunden).
[0081] Je nach Anwendungsfall kann optional ein Teilstrom 15 der gemahlenen Paste 14 wieder rückgeführt und im Verfahrensschritt [C] dem Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisch 13 wieder zugemischt werden. Der Teilstrom 15 ist in Fig. 1 als strichlierter Pfeil dargestellt. Durch Rückführung eines solchen Teilstroms 15 als Recycle-Strom, der somit zumindest ein zweites Mal den Mahlungsschritt [C] durchläuft, kann eine besonders homogene Paste 14 mit einer sehr gleichmäßigen Partikelgrößenverteilung erhalten werden.
[0082] Nun zu einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, wie diese in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren 1 und 2 betreffen jeweils gleiche Verfahrensschritte bzw. Verfahrensströme, weshalb die vorige Figurenbeschreibung zu Fig. 1 gleichermaßen auch die entsprechenden gleich bezeichneten Schritte bzw. Ströme in Fig. 2 betrifft.
[0083] Im Unterschied zum Verfahrensfließbild gemäß Fig. 1 sind hier in Fig. 2 im mit dem Buchstaben [A-BM] bezeichneten strichpunktierten Rahmen im Zusammenhang mit der Bereitstellung der Astaxanthin-haltigen Paste noch weitere optionale Verfahrensschritte [A-Il.a] und [A-Ill.a] eingezeichnet, die einzeln für sich oder auch gemeinsam erforderlich sein können, sofern von einer wässrigen Algensuspension 10 als Ausgangsrohstoff ausgegangen wird und diese zuerst zu einer entsprechend getrockneten Biomasse aufbereitet werden muss.
[0084] Wiederum sind innerhalb des mit [A-BM] bezeichneten strichpunktierten Rahmens diejenigen optionalen Verfahrensschritte skizziert, die als vorgelagerte Schritte für ein Bereitstellen von getrockneter Astaxanthin-haltiger Biomasse aus Algen (Mikroalge Haematococcus pluvialis) gegebenenfalls erforderlich sein können. Es handelt sich dabei um die Verfahrensschritte [A-I], das Bereitstellen einer wässrigen Algensuspension, sowie den Verfahrensschritt [A-Il], das Abtrennen von Wasser. Vor dem nachfolgenden Trocknungsschritt [A-Ill] kann hier gemäß Fig. 2 gegebenenfalls ein zusätzlicher Aufschließungsschritt [A-Il.a] dazu dienen, das wässrige Algenkonzentrat 11 mechanisch aufzuschließen und dabei einen erhöhten Anteil an aufgebrochenen Biomassezellen von zumindest 80%, bezogen auf die Biomasse, zu erhalten. Dieser zusätzliche Aufschließungsschritt [A-Il.a] wird vorteilhaft in einer Mühle durchgeführt. Bei einem so erhaltenen aufgeschlossenen wässrigen Algenkonzentrat 110 werden durch den Zellaufschluss Biomasseagglomerate zerkleinert, die Verfügbarkeit von Inhaltsstoffen der Biomasse erhöht und es wird damit die anschließende Trocknung erleichtert.
[0085] Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Trocknen des Algenkonzentrats in Verfahrensschritt [A-Ill] eine getrocknete aufgeschlossene Biomasse 120 in einem weiteren Verfahrensschritt [A-Ill.a] zerkleinert wird, wobei eine zerkleinerte getrocknete Biomasse 121 mit einem Partikeldurchmesser D100 von 10 mm, hier mit einem Partikeldurchmesser D100 beispielsweise von 5 mm, erhalten wird. Zum Zerkleinern der getrockneten Biomasse 120 kann beispielsweise eine Trockenmühle verwendet werden.
[0086] Vergleichbar mit der Beschreibung von Fig. 1 wird gemäß Fig. 2 wiederum in Verfahrensschritt [A] zerkleinerte getrocknete Biomasse 121, die hier beispielsweise 6 Gew.% an Restfeuchte aufweist, zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt. Ebenfalls wird, wie oben zu Fig. 1 im Detail beschrieben, die Olzusatzkomponente bereitgestellt.
[0087] Der Verfahrensschritt [B] betrifft das Mischen von bereitgestellter zerkleinerter, getrockneter Biomasse 121 mit der bereit gestellten Olzusatzkomponente 22. Das Mischen der getrockneten Biomasse 121 mit der Olzusatzkomponente 22 erfolgt so, dass ein Mischungsverhältnis
von 10 Gew.% bis 80 Gew.%, bezogen auf die Biomasse 121, gewählt wird. Hier wird beispielsweise ein Mischungsverhältnis von 60 Gew.% an Olzusatzkomponente 22, bezogen auf die zerkleinerte getrocknete Biomasse 121, eingestellt.
[0088] Für den Fall, dass der zusätzliche Zerkleinerungsschritt [A-Ill.a] nicht erforderlich ist, so wird das Mischungsverhältnis entsprechend auf die aufgeschlossene getrocknete Biomasse 120 bezogen.
[0089] Als Mischorgan wird hier beispielsweise ein kontinuierlich arbeitender Cutter bzw. Zerkleinerungsmischer eingesetzt. Die hier bereitgestellte getrocknete Biomasse 120 bzw. 121 weist beispielsweise einen Restfeuchtegehalt von rund 6 Gew.% auf. Die Olzusatzkomponente 22 wird möglichst trocken bzw. wasserfrei zugemischt. Nach dem Mischungsschritt [B] wird ein Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisch 130 erhalten, welches einen Gesamtfeuchtegehalt beispielhaft von etwa 3 Gew.% und noch Partikel deutlich über 10 um Partikelgröße enthalten kann.
[0090] Der Verfahrensschritt [C] betrifft das Mahlen des zuvor im Mischungsschritt [B] erhaltenen Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisches 130. Nach dem Mahlungsschritt [C] wird eine erfindungsgemäße Paste 140 erhalten, die hier beispielsweise einen Gesamtfeuchtegehalt von unter 3 Gew.% aufweist und daher eine besonders hohe Lagerstabilität bzw. Lagerfähigkeit hat. Weiters ist von Vorteil, dass die erhaltene Paste 140 pumpfähig ist mit einer Viskosität bei 25°C beispielsweise von rund 20 Pas (Pascalsekunden).
[0091] Je nach Anwendungsfall kann ein Teilstrom 150 der gemahlenen Paste 140 rückgeführt und im Verfahrensschritt [C] dem Biomasse-Olzusatzkomponente-Gemisch 130 wieder zugemischt werden. Durch Rückführung eines solchen Teilstroms 150 als Recycle-Strom, der somit zumindest ein zweites Mal den Mahlungsschritt [C] durchläuft, wird wiederum eine besonders homogene Astaxanthin-hältige Algenpaste 140 mit einer sehr gleichmäßigen Partikelgrößenverteilung erhalten. Der optionale Teilstrom 150 ist als strichlierter Pfeil dargestellt.
[0092] Zweckmäßig kann in den beiden Verfahrensvarianten gemäß den Figuren 1 und 2 eine Abfolge zumindest der Verfahrensschritte [A], [B] und [C] in einer kontinuierlichen Betriebsweise erfolgen. Somit kann auch die erfindungsgemäße Paste 14 bzw. 140 kontinuierlich hergestellt und gegebenenfalls auch kontinuierlich weiterverarbeitet und/oder abgepackt werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE UND VERGLEICHSVERSUCHE
VERGLEICHSPROBE „REFERENZ 1“
[0093] Wässrige Algensuspension mit Biomasse aus der Mikroalge Haematococcus pluvialis wurde in einer Indoor-Anlage kultiviert (gemäß oben beschriebenem Verfahrensschritt [A-I]) und anschließend mittels Separation aufkonzentriert (gemäß oben beschriebenem Verfahrensschritt [A-II]; auf rund 15 Gew.% Trockensubstanz der konzentrierten Algensuspension). Danach wurde das wässrige Algenkonzentrat in einer Nassmühle aufgeschlossen (gemäß oben beschriebenem Verfahrensschritt [A-Il.a]) und danach mittels Bandtrockner auf rund 4,9 Gew.% Restfeuchte bzw. Wassergehalt (gemäß oben beschriebenem Verfahrensschritt [A-Ill]) getrocknet. Die Partikel des so hergestellten Produktes sind getrocknete Biomasse-Flocken im Größenbereich von 5 mm bis 15 mm Durchmesser und wenigen 1/10 mm Schichtdicke, einem Lipidgehalt von rund 35 Gew.% (bezogen auf die Trockensubstanz TS der eingesetzten Biomasse) und einem Carotinoidgehalt von 5,2 Gew.%. Dieser Carotinoid-Gehalt entspricht einem Astaxanthin-Gehalt von etwa 4,7 Gew.%.
VERGLEICHSPROBE „REFERENZ 2“
[0094] Dabei wurde die gemäß der obigen „Referenz 1“-Rezeptur hergestellte Biomasse mit überkritischem CO» (Kohlendioxid) extrahiert und das so gewonnene Oleoresin-Extrakt anschlieBend durch Zugabe von Pflanzenöl auf einen Carotinoidgehalt von 5,5 Gew.% eingestellt. Dieser Carotinoid-Gehalt entspricht einem Astaxanthin-Gehalt von rund 5 Gew.%. Das so hergestellte Produkt „Referenz 2“ hat eine Viskosität von 0,547 Pas und einen Gesamtfeuchtegehalt bzw. Wassergehalt von 0,48 Gew.%.
ERFINDUNGSGEMÄBßE VERSUCHSPROBE „BEISPIEL 1“
[0095] 4000 g Biomasse der „Referenz 1“ wurden mit 1200 g Sonnenblumenöl in einem Cutter vermengt und zu einem breiigen Gemisch vorzerkleinert. Die Partikelgröße der Biomasse wurde dabei von einigen Millimeter an durchschnittlicher Partikeldurchmesser auf Partikeldurchmesser von etwa 200 bis 350 um zerkleinert. Das so erhaltene Biomasse-Sonnenblumenöl-Gemisch wurde über eine zwangsfördernde Pumpe einer Korundscheibenmühle mit verstellbarem Spaltmaß zugeführt und darin gemahlen. Die dabei erhaltene Paste wurde gesammelt und für einen weiteren Durchgang erneut als Recycle-Strom der Pumpe bzw. Korundscheibenmühle aufgegeben. Im Zuge mehrere solcher Durchgänge und Wiederholungen wurde das Spaltmaß der Korundscheibenmühle minimiert. Die so hergestellte, mehrfach gemahlene Paste hat eine Partikelgrößenverteilung mit einem Partikeldurchmesser D90 deutlich kleiner als 10 um und eine pastöse, standfeste Konsistenz mit einer Viskosität von 43,408 Pas, die allerdings hier ausnahmsweise bei einer Temperatur von 40°C bestimmt wurde. Diese Paste der Probe „Beispiel 1“ hat einen Carotinoid Gehalt von etwa 4,8% Gew.%, einen Restfeuchtegehalt bzw. Wassergehalt von 4,08 Gew.% und einen Lipidanteil von 50 Gew.%, bezogen auf die Trockensubstanz der eingesetzten Biomasse. Dieser Carotinoid-Gehalt entspricht hier einem Astaxanthin-Gehalt von rund 4,4 Gew.%.
[0096] Die so gewonnene Probe wurde einer mikrobiologischen Untersuchung unterzogen. Während die aerobe Keimzahl der ausgehenden Biomasse im Bereich 10°3 bis 10“*4 KBE/g liegt, wurde durch die erfindungsgemäße Bearbeitung eine deutliche Reduktion auf 140 KGE/g erreicht. Die gemessenen Keimzahl-Werte der erfindungsgemäßen Paste nach „Beispiel 1“ sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgelistet:
Tabelle 1: Ergebnis der Keimzahlbestimmung der Versuchsprobe „Beispiel 1“
Bezeichnung Wert Einheit | Standard
Aerobe Keimzahl 140 KBE/g ÖNORM EN ISO 4833-1; Koloniezählverfahren; VE00001310
Coliforme bei 37°C <10 KBE/g ISO 4832; Koloniezählverfahren; VE00001311
Escherichia coli NN g ISO 16649-2; Koloniezählverfahren; VE00006588
Hefen <10 KBE/g ISO 21527; Koloniezählverfahren; VE00006276
Schimmelpilze <10 KBE/g ISO 21527; Koloniezählverfahren; VE00006273
ERFINDUNGSGEMÄBßE VERSUCHSPROBE „BEISPIEL 2“
[0097] Etwa 250 g des Gemisches aus der vorgenannten Rezeptur von „Beispiel 1“ wurden nachfolgend im Labormaßstab mit weiteren 25 g Sonnenblumenöl mit einem Handmixer verrührt und homogenisiert. Die so hergestellte Paste zeigt eine pastöse, weiche Konsistenz mit einer Viskosität von 35,89 Pas (bei 25°C), einem Carotinoid-Gehalt von etwa 4,0 Gew.%, einem Restfeuchtegehalt bzw. Wassergehalt von 3,71 Gew.% und einem Lipidanteil von 51 Gew.%, bezogen auf die Trockensubstanz der eingesetzten Biomasse. Dieser Carotinoid-Gehalt entspricht hier einem
Astaxanthin-Gehalt von rund 3,6 Gew.%.
ERFINDUNGSGEMÄBßE VERSUCHSPROBE „BEISPIEL 3“
[0098] Etwa 250 g des Gemisches aus der vorgenannten Rezeptur von „Beispiel 1“ wurden wiederum mit einem Handmixer mit weiteren 70g Sonnenblumenöl verrührt und homogenisiert. Die so hergestellte Paste hat eine zähflüssig viskose Konsistenz mit einer Viskosität von 14,201 Pas (bei 25°C), einem Carotinoid-Gehalt von etwa 3,4 Gew.%, einem Restfeuchtegehalt bzw. Wassergehalt von 3,19 Gew.% und einem Lipidanteil von 58 Gew.%, bezogen auf die Trockensubstanz (TS) der eingesetzten Biomasse. Dieser Carotinoid-Gehalt entspricht hier einem Astaxanthin-Gehalt von rund 3,1 Gew.%.
[0099] In der nachfolgenden Tabelle 2 sind einige Analysenwerte zu den im Folgenden beschriebenen Referenz- und Versuchsproben, die im Technikums-Maßstab hergestellt wurden, genannt.
Tabelle 2: Analysenwerte der Referenz- und erfindungsgemäßen Vergleichsproben
Probe Carotinoid- Viskosität Gesamtfeuchte Lipidgehalt Gehalt (Pas), bei 25°C / (Gew.% TS) Kurzzeichen (Gew.%) Wassergehalt (Gew.%) "Referenz 1" 5,2% - 4,9% 35% "Referenz 2" 5,5% 0,547 0,48% 100% "Beispiel 1" 4,8% 43,408 4,08% 50% (bei 40°C) "Beispiel 2" 4,0% 35,89 3,71% 51% "Beispiel 3" 3,4% 14,201 3,19% 58%
[00100] Im Zuge dieser Ausführungsbeispiele insbesondere anhand der Versuchsproben „Beispiel 1“, „Beispiel 2“ und „Beispiel 3“ konnte gezeigt werden, dass durch geeignete Zumischungsmenge von Olzusatzkomponente zur getrockneten Biomasse sowie durch anschließende Mahlung Astaxanthin-haltige Pasten hergestellt werden können, die eine weiche, pastöse Konsistenz aufweisen und eine sehr homogene Zusammensetzung mit feinvermahlenen Biomasse-Partikeln mit einem Partikeldurchmesser D90 kleiner als 10 um haben.
[00101] Weitere Details zu den oben beschriebenen Referenz- und Versuchsproben sind in den Figuren 3 - 5 und der folgenden Figurenbeschreibung dargelegt.
[00102] Fig. 3 zeigt in Diagramm-Darstellung einen Vergleich von Stabilitätstests von unbehandelter Astaxanthin-haltiger Algen-Biomasse („Referenz 1“; Details siehe oben) gegenüber einer erfindungsgemäßen Astaxanthin-haltigen Algen-Paste („Beispiel 1“; Details siehe oben). Als Startwerte wird jeweils von einem auf 100% normierten Carotinoid-Gehalt der beiden Vergleichsproben ausgegangen, der auf der Ordinatenachse aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt den
zeitlichen Verlauf des Carotinoid-Gehaltes im Zuge von Stabilitätstests an Luft bei einer Temperatur von jeweils 75°C. Die Versuchsdauer in Stunden (h) ist auf der Abszissenachse aufgetragen.
[00103] Während bei unbehandelter Biomasse („Referenz 1“) gemäß dem strichlierten Graphen nach einer Versuchsdauer von 48 h nur noch etwa 80% der Ausgangskonzentration an Carotinoid nachweisbar sind, sind bei der Paste („Beispiel 1“) gemäß der Erfindung, die im Diagramm durch den durchgehend gezeichneten Graphen dargestellt ist, nach 48 h noch 93% der Ausgangskonzentration an Carotinoid verfügbar. Damit wird eindrucksvoll belegt, dass die erfindungsgemäße Herstellung und Formulierung einer Paste gemäß „Beispiel 1“ die Lagerstabilität deutlich erhöht ist, wie anhand des Carotinoid-Gehalts veranschaulicht werden kann. Durch den Einschluss in einer Lipidmatrix ist in der erfindungsgemäßen Paste die Haltbarkeit wertvoller Inhaltsstoffe wie Lipide, Pigmente und Antioxidantien deutlich gegenüber der Referenzprobe, also der unbehandelten Biomasse, verbessert. Der Carotinoid-Abbau konnte bei einer erfindungsgemäßen Algenpaste aus Haematococcus pluvialis innerhalb von 48 h im Vergleich zur unbehandelten Biomasse um über 50% reduziert werden: Der Carotinoid-Verlust bei der erfindungsgemäßen Paste („Beispiel 1“) beträgt nach 48 h etwa 7% - im Vergleich zur unbehandelten Biomasse („Referenz 1“) mit rund 13% Verlust nach einer Versuchsdauer von 48 h.
[00104] Fig. 4 zeigt ebenfalls in Diagrammform anhand des jeweiligen Astaxanthin-Gehaltes einen Vergleich des Alterungsverhaltens nach mehrwöchiger Lagerung von unbehandelter Astaxanthin-haltiger Biomasse („Referenz 1“; Details siehe oben) gegenüber erfindungsgemäßen Pasten („Beispiel 1“, „Beispiel 2“ „Beispiel 3“; Details siehe oben). In Balkendarstellung werden für diese Proben jeweils die Carotinoid-Gehalte in Gew.%, die auf der Ordinatenachse aufgetragen sind, gegenübergestellt. Die hellen Balken zeigen jeweils die Carotinoid-Gehalte (in Gew.%) zum Startpunkt einer Lagerungsdauer jeweils von 15 Wochen. Die dunklen bzw. gemusterten Balken zeigen die Carotinoid-Gehalte derselben Proben nach 15 Wochen, nach 28 Wochen bzw. nach 49 Wochen Lagerung, während der die Proben jeweils in verschlossenen Gebinden bei einer Lagerungstemperatur von 4 bis 8°C gelagert wurden. Während unbehandelte Biomasse („Referenz 1“) etwa 15% ihres Ausgangsgehaltes an Carotinoid verliert, bleibt der Carotinoidgehalt bei den beiden erfindungsgemäßen Pasten („Beispiel 1“, „Beispiel 2“ „Beispiel 3“) über die mehrwöchige Lagerungsdauer praktisch unverändert.
[00105] Fig. 5 zeigt in Diagrammform eine Partikelgrößenverteilung einer erfindungsgemäßen Paste. Der Verlauf der Partikelgröße wird hier nach der Vermahlung gemäß dem Verfahrensschritt [C] wie im obigen „Beispiel 1“ beschrieben als Summenverteilung Q3 (in %), wie auf der Ordinatenachse aufgetragen, dargestellt. Auf der Abszissenachse ist die Partikelgröße in um (Mikrometer) aufgetragen. 90% der Partikel sind demnach kleiner als etwa 4 um. Oder anders ausgedrückt weist die hier gezeigte Partikelgrößenverteilung einen Partikeldurchmesser D90 kleiner als 4 um auf. Dieses Ergebnis der Partikelgrößenverteilung der erfindungsgemäßen Paste gemäß „Beispiel 1“ bestätigt die sehr gute Zerkleinerung der Ausgangspartikel durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren auf Partikelgrößen, die kleiner als die ursprünglichen Zellgrößen der hier als Ausgangsmaterial eingesetzten Mikroalge Haematococcus pluvialis sind. Die Zellgrößen dieser Mikroalge als Ausgangsprodukt liegen dabei üblicherweise bei etwa 30 bis 60 um. Die Partikelgrößen der hier eingesetzten Biomasse nach der Trocknung liegen im GröBenbereich von 1 bis 10 mm (Flakes) und die Partikel der fertigen Paste haben hier einen Partikeldurchmesser D100 kleiner als 10 um sowie einen Partikeldurchmesser D90 kleiner als 4 um.
ANWENDUNGSBEISPIELE
EINSATZ DER ERFINDUNGSGEMÄBEN PASTE IN KAPSELN ZUR NAHRUNGSERGÄNZUNG
[00106] Als Beispiel für einen Einsatz von Astaxanthin-haltiger Paste in der Nahrungsergänzung wird im Folgenden die Herstellung flüssig gefüllter Hartkapseln beschrieben. Zwei Kapseln täglich decken den empfohlenen Tagesbedarf an Astaxanthin von 8 mg eines Erwachsenen. Dazu werden 1000 g der Paste aus dem oben beschriebenen „Beispiel 1“ mit 3500 g nativen Olivenöl unter Rühren glatt vermischt. Zum zusätzlichen Oxidationschutz werden 45 g D-Alpha Tocopherol
beigemengt und die Mischung in rund 10.100 Stück flüssig füllbaren HPMC Steckkapseln abgefüllt.
EINSATZ DER ERFINDUNGSGEMÄBEN PASTE ALS PASTÖSER NAHRUNGSMITTEL-ZUSATZ:
[00107] Als Beispiel für einen Einsatz von Astaxanthin-haltiger Paste als Nahrungsmittelzusatz wird die erfindungsgemäße Paste aus dem oben beschriebenen „Beispiel 3“ mit Kartoffeln als Stärketräger gebunden und mit Leinsamenöl als Träger wertvoller ungesättigter Fettsäuren ergänzt. Dazu werden mehlige Kartoffel gekocht und püriert, die Paste aus „Beispiel 3“ hinzugefügt, vermengt und unter Rühren mit Knethaken das Leinsamenöl untergerührt bis eine glatte, homogene Masse entsteht; die Rezeptur ist in Tabelle 3 dargelegt. Diese wird in Tuben abgefüllt und geschlossen pasteurisiert. Nur ein Gramm dieses Produkts deckt die täglich empfohlene Menge an Astaxanthin von 8 mg. Die Paste kann dazu in kalt zubereitete Speisen direkt beigemengt werden.
Tabelle 3: Rezeptur für eine Zusammensetzung als Nahrungsmittelzusatz, enthaltend eine erfindungsgemäße Paste
Zutat Gewichts % Paste Beispiel 3 27% Kartoffeln 54% Leinsamenöl 19%
EINSATZ DER ERFINDUNGSGEMÄBßEN PASTE IN DER TIERERNÄHRUNG:
[00108] Als Beispiel für einen Einsatz von Astaxanthin-haltiger Paste in der Tierernährung sei hier die Herstellung von Hundekeksen („Leckerlis“) als Nahrungsergänzung für Hunde beschrieben. Dazu wird gemäß der in Tabelle 4 aufgelisteten Rezeptur zunächst 2% FlohsamenschalenPulver mit 98% lauwarmen Wasser dispergiert und 15% geliert. Das so entstandene Gel wird mit gekochten, pürierten Süßkartoffeln vermengt und unter Rühren wird anschließend die Paste sowie das Glycerin zugefügt. Mit dem Knethaken zu einem homogenen Teig kneten und gegen Ende etwa 1% Kartoffelstärke zur Einstellung der gewünschten Viskosität zugeben. Den Teig in die gewünschte Form extrudieren und auf eine Restfeuchte von unter 10% trocknen. Die so hergestellten Leckerlis dienen der veganen Nahrungsergänzung von Hunden. Bereits 2-3 Stück decken den Tagesbedarf an Astaxanthin für einen durchschnittlichen Hund.
Tabelle 4: Rezeptur für eine Zusammensetzung für Hundekekse („Leckerlis“), enthaltend eine erfindungsgemäße Paste
Zutat Gewichts % Paste Beispiel 1 5% Süßkartoffel 60% Flohsamenschalen-Gel 22%
Pflanzliches Glyzerin 12%
Kartoffelstärke 1%
EINSATZ DER ERFINDUNGSGEMÄBßEN PASTE IN EINER KÖRPERCREME (BODYLOTION):
[00109] Als Beispiel für einen Einsatz von Astaxanthin haltiger Paste in der Kosmetik wird hier eine Körpercreme (Bodylotion) mit 0,1 Gew.% Paste aus dem oben genannten „Beispiel 3“ beschrieben. Die Körpercreme weist eine zartrosa Färbung auf und zeichnet sich aufgrund des Gehaltes an Astaxanthin als Schutz gegen Hautalterung, Oxidativen Stress und gegen UV- Schädigung aus. Die Rezeptur der Körpercreme ist in der nachstehenden Tabelle 5 angeführt, wobei die Bestandteile gemäß der International Nomenclature Cosmetic Ingrediens (INCI) - Bezeichnung angeführt sind. Zur Herstellung werden die Bestandteile der Phase A der Reihe nach unter Rühren bei ca. 70-75°C klar gelöst. Die Komponenten der Phase B auf 70°C werden erwärmt und klar gelöst. Die Paste wird vor dem Emulgieren in Phase B dispergiert. Im Anschluss wird die Phase B zur Phase A unter Rühren hinzugefügt und glatt zur Emulsion homogenisiert. Die erhaltene Emulsion wird abgekühlt und erst unter 40°C werden die Bestandteile der Phase C zugegeben und glatt eingerührt.
Tabelle 5: Rezeptur für eine Körpercreme, enthaltend eine erfindungsgemäße Paste
Phase INCI (EU) - Bezeichnung Gew.-% A Aqua 69,85 Xanthan Gum 0,25 Pentylene Glycol 5,00 Sodium Stearoyl Glutamate 0,20 B Glyceryl Stearate Citrate 3,00 Cetyl Alcohol 2,00 Octyldodecanol 6,00 Triheptanoin 6,00 Olus Oil 5,00 B1 Paste aus Beispiel 3. 0,10 C Alcohol Denat. 2,00 Parfum 0,60
VORTEILE DER ERFINDUNG [00110] Die Vorteile der Erfindung sind im Folgenden noch einmal zusammengefasst: 18 / 25
* Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine kostengünstige Weiterverarbeitung von trockener Astaxanthin-haltiger Biomasse zu einer Astaxanthin-reichem Paste mit einer fließfähigen Formulierung.
* Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist kein aufwändiger Extraktionsschritt notwendig.
* Die Paste zeigt eine deutlich verbesserte Lagerfähigkeit im Vergleich zu getrockneter Biomasse.
* Die Paste ist sehr homogen mit sehr kleinen Partikelgrößen unter 10 um.
* In der Paste bleiben die gesamten Inhaltsstoffe der Mikroalge d.h. auch Lipide, Kohlenhydrate, Proteine, Spurenelemente und Ballaststoffe, vor Oxidation geschützt erhalten.
* Bei der Zugabe der Ölzusatzkomponente steht eine breite Auswahl an Lipiden zur Verfügung.
* Bei der Zugabe der Ölzusatzkomponente ist eine Additivierung und/oder ein Zusatz von Wertstoffen möglich.
* Die Paste ist komplett mischbar mit Öl(en) und begrenzt mischbar mit Wasser. * Die Paste gewährleistet eine hohe Bio-Verfügbarkeit der Inhaltsstoffe. * Die Paste ist pumpbar, pasteurisierbar, sowie maschinell abfüllbar.
* Die Paste kann beispielsweise verlustfrei in Tuben oder Quetschbeutel abgefüllt werden.
* Die Abfüllung der Paste kann sauber, hygienisch und staubfrei erfolgen.
* Geringe Keimzahl und dadurch verbesserte Haltbarkeit und höhere Lebensmittelsicherheit.
* Geringer Wassergehalt bzw. geringe Wasseraktivität und dadurch bessere mikrobiologische Stabilität und Haltbarkeit.
* Zur Einstellung der Viskosität ist kein Zusatz von Wasser oder Verdickungsmittel notwendig und die Paste stellt ein pures, natürliches Produkt dar.
Ansprüche
1. Astaxanthin-haltige Paste, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Verarbeiten von
* 20 - 90 Gew.-% getrockneter Astaxanthin-haltiger Biomasse, die einen Restfeuchtegehalt von höchstens 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Astaxanthin-haltigen Biomasse aufweist; und _ _
* 10 - 80 Gew.-% einer Olzusatzkomponente, welche zumindest ein Ol und/oder Olgemisch umfasst; _
zu einer pastösen Masse erhältlich ist, wobei die Astaxanthin-haltige Biomasse und die Ol-
zusatzkomponente zusammen 100 Gew.-% bezogen auf die Astaxanthin-haltige Paste er-
geben;
wobei die durch Verarbeiten der Astaxanthin-haltigen Biomasse und der Ölzusatzkompo-
nente erhältliche Astaxanthin-haltige Paste einen Gesamtfeuchtegehalt von höchstens
7 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste und einen Astaxanthin-Gehalt von 2
bis 10 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der Paste aufweist, und
wobei die Astaxanthin-haltige Paste eine Viskosität bei 25°C von 10 bis 100 Pas (Pascalse-
kunden) aufweist.