DE102005026223A1 - Stabile Hemicellulose-Paste, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine stabile unvernetzte Hemicellulose-Paste sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die durch alkalische Extraktion aus einem Hemicellulose-haltigen Material gewonnene Hemicellulose wird dabei im alkalischen Medium mit einem Oxidationsmittel behandelt, anschließend der pH-Wert reduziert. Im Anschluss daran erfolgt eine Fällung und Abtrennung von überschüssiger Flüssigkeit unter Ausbildung einer homogenen und stabilen Paste. Verwendung finden die erfindungsgemäßen Pasten im Bereich der Nahrungsmittel und Nahrungsergänzungsmittel.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine stabile unvernetzte Hemicellulose-Paste. Diese erfindungsgemäße Paste wird durch Behandlung von Hemicellulose in alkalischem Medium unter Zusatz eines Oxidationsmittels mit anschließender Fällung und Abtrennung von überschüssiger Flüssigkeit hergestellt. Verwendung finden die erfindungsgemäßen Pasten im Bereich der Nahrungsmittel und Nahrungsergänzungsmittel.
  • Neben Cellulose und Lignin sind Hemicellulosen eine der drei strukturellen Komponenten der verholzten Zellwand. Als Hemicellulose wird im allgemeinem eine Gruppe von Polysacchariden unterschiedlicher Zusammensetzung bezeichnet, die in Pflanzenfasern und Zellwänden von Gräsern und Getreide vorkommen und einen deutlich niedrigeren Polymerisationsgrad besitzen als Cellulose. Als Monomere treten Hexosen (z.B. Galactose, Glucose, Mannose) und Pentosen (z.B. Arabinose, Xylose) auf. Dementsprechend werden Hemicellulosen auch in Hexosane und Pentosane eingeteilt. Xylan ist in den Resten von Einjahrespflanzen, z.B. in Haferspelzen, die vorherrschende Hemicellulosekomponente mit einem Anteil von 35 bis 40 % an der Gesamtmasse.
  • Es existiert bereits eine Reihe von Nahrungsmitteln bzw. Nahrungsergänzungsmitteln auf Grundlage von Haferspelzen, einem kostengünstigen Nebenprodukt der Haferflockenerzeugung, so dass der Einsatz von Xylanprodukten auf Haferspelzenbasis in Nahrungsmitteln, Kosmetikwaren und Pharmaka unkritisch sein sollte. Außerdem werden bei Produkten aus Hafer gesundheitsfördernde Eigenschaften, wie z.B. die Senkung des Cholesterinspiegels, Stabilisierung des Blutzuckers- und Insulinspiegels sowie Belebung der Darmflora, vermutet.
  • Es ist bekannt, dass die wässrigen Extrakte verschiedenster Typen von Hemicellulosen Gele bzw. Hydrogele bilden können, wenn diese mit bestimmten oxidierenden Reagenzien behandelt werden. Dieser Prozess wird auch als oxidative Gelbildung bezeichnet. In der Literatur gibt es die meisten Untersuchungen zur Gelbildung aus Weizen- und Roggenmehlextrakten. Die biochemischen Grundlagen des Gelbildungsprozesses bei Biopolymeren sind noch nicht vollständig beschrieben, es existiert aber eine Reihe von Modellen (Hoseney, Faubion (1981) A mechanism for the oxidative gelation of wheat flour water-soluble pentosans, Cereal Chemistry 58, 421-424). Man geht davon aus, dass sich ein Gel bei der intra- und/oder intermolekularen Vernetzung von Arabinoxylan und Proteinen z.B. mittels Ferulasäure (4- Hydroxy-3-Methoxy-Zimtsäure) bzw. Ferulasäurederivaten bildet.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Hydrogelbildung von Hemicellulose ist der Zusatz weiterer Biopolymere, z.B. von verschiedenen Mengen Chitosan, in Gabrielii Gatenholm, Glasser, Jain, Kenne (2000) Separation, characterization and hydrogelformation of hemicellulose from aspen wood, Carbohydrate Polymers 43, 367-374, beschrieben. Die Gelbildung erfolgt hierbei im stark sauren Milieu bei 95 °C.
  • Ein anderes Modell der Gelbildung bzw. des Viskositätsanstieges von wässrigen Extrakten von Biopolymeren geht von der Vernetzung makromolekularer Komponenten der Hemicellulose aus, die durch oxidative Kupplung der vorhandenen Ferulasäurereste verursacht werden. Die Vernetzung wird durch entsprechende Oxidationsmittel und Enzyme initiiert.
  • Bisher sind nur wenig oxidierende Reagenzien bekannt, die eine Gelbildung bei Biopolymeren hervorrufen. Solche Reagenzien sind z.B. Wasserstoffperoxid, meist in Verbindung mit einem Enzym (Peroxidase), Ammoniumpersulfat und Formamidindisulfat.
  • Durch oxidative Behandlung können sowohl die wasserlöslichen als auch die wasserunlöslichen Pentose-Anteile verschiedenster Getreidemehle zu Gelen verarbeitet werden (Michniewicz et al. (1990), Cereal chemistry 67, 434-439). Die oxidative Gelbildung von Hexosen mit Enzymen ist schon länger bekannt ( FR 2545101 ). Dabei wird aus einer pektinhaltigen Lösung, gewonnen aus Zuckerrüben, durch Oxidation, z.B. mit Wasserstoffperoxid, und Einsatz von Enzymen, z.B. Peroxidase, ein Gel hergestellt.
  • Die Herstellung von Hemicellulose aus verschiedenen Kleien und die oxidative Gelbildung mittels Peroxiden, z.B. mit Wasserstoffperoxid, und Enzymen, z.B. mit Peroxidasen, werden im Patent WO 93/10158 beschrieben. Die Extraktion der Hemicellulose erfolgt dabei mit heißem Wasser oder unter milden alkalischen Bedingungen.
  • Eine ähnliche Methode allerdings bei milderen Temperaturen zur Extraktion von Hemicellulosen unter Erhaltung der Gelbildungstendenz wird im Patent WO 00/04053 beschrieben. Dabei erfolgt die Gelbildung aus der Hemicellulose ebenfalls oxidativ mit Enzymen und oxidierenden Spezies, wie Wasserstoffperoxidanion, Wasserstoffperoxidradikal, Wasserstoffradikal, Superoxidradikal und Sauerstoffradikal.
  • Die wesentlichsten Nachteile der bekannten technischen Lösungen zur Herstellung von Gelen aus Hemicelluloseprodukten bestehen darin, dass sie entweder von proteinhaltigen und/oder Ferulasäurederivaten oder anderen vernetzende Substanzen enthaltenden Polysacchariden ausgehen oder die oxidative Gelbildung erst durch den Einsatz von Enzymen und/oder anderen Polysacchariden, wie z.B. Chitosan, stattfindet. Sowohl die Verwendung proteinhaltiger Hemicellulosen als auch die zusätzliche Verwendung von Enzymen oder anderen Polysacchariden schränken die Anwendungsmöglichkeiten der resultierenden Produkte im Bereich der Lebensmittelindustrie und der pharmazeutischen Industrie stark ein. Außerdem bedingt die Anwendung von Enzymen einen erhöhten technischen und wirtschaftlichen Aufwand bei der Herstellung und Aufbereitung der Gele. So bereitet die Inaktivierung von Peroxidasen in Nahrungsmitteln große Schwierigkeiten, da diese relativ hitzestabil sind und die Fähigkeit zur Regeneration besitzen. Zur Herstellung von proteinfreien Gelen und/oder Pasten aus Haferspelzenxylan gibt es in der Fachliteratur keine expliziten Angaben.
    •
  • Ausgehend hiervon war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Pasten auf Basis von Hemicellulosen bereitzustellen, das die beschriebenen Nachteile nicht aufweist, und bei dem auf den Zusatz von Enzymen verzichtet werden kann, wodurch der unkritische Einsatz in Lebensmitteln, kosmetischen und pharmazeutischen Produkten ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Paste mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. In den Ansprüchen 22 bis 24 werden Verwendungen der erfindungsgemäßen Pasten genannt.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen und unvernetzten Hemicellulose-Paste mit folgenden Schritten bereitgestellt:
    • a) Alkalische Extraktion von Hemicellulose aus einem Hemicellulose-haltigen Material derart, dass die Hemicellulose im Wesentlichen frei von vernetzbaren Komponenten ist,
    • b) Behandlung der Hemicellulose in alkalischem Medium mit einem Oxidationsmittel,
    • c) anschließende Reduzierung des pH-Wertes und
    • d) Abtrennung der überschüssigen Flüssigkeit bis zur Ausbildung einer homogenen und stabilen Paste.
  • Unter Paste ist im Rahmen dieser Anmeldung sowohl eine viskose Masse aus einem oder mehreren Komponenten als auch eine Paste mit gelähnlichen Eigenschaften insbesondere Fließgrenze zu verstehen.
  • Überaschenderweise konnte gezeigt werden, dass für die Herstellung der Paste, bei der vollständig auf den Einsatz von Enzymen, wie z.B. Peroxidase, verzichtet werden kann, nicht mehr Oxidationsmittel als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren benötigt wird. Dies hat eine erhebliche Reduzierung der Produktionskosten zur Folge.
  • Besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass keine Vernetzung der Hemicellulose, wie es im Stand der Technik der Fall ist, auftritt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Wesentlichen keine vernetzbaren Komponenten vorliegen, wie z.B. Ferulasäuren und deren Derivate. Dies konnte anhand von Untersuchungen der Haferspelze, die als Edukt eingesetzt wurden, nachgewiesen werden. So enthielten die Proben vorzugsweise maximal 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,05 Gew.-%, vernetzbare Komponenten, nach Wäsche und Mahlung nur noch maximal 0,01 Gew.-%. Dieser Gehalt an vernetzbaren Komponenten, d.h. phenolischen Säuren, insbesondere Ferulasäuren, wird nun durch die alkalische Extraktion der Hemicellulose, wie sie erfindungsgemäß durchgeführt wird, entfernt, da die Estergruppierung der Ferulasäuren im alkalischen Milieu nicht stabil sind. Somit sind die erfindungsgemäßen Pasten frei von vernetzbaren Komponenten, wie z.B. Ferulasäuren.
  • Die erfindungsgemäße Herstellung der Hemicellulosen-Paste erfolgt bevorzugt aus proteinarmem bis proteinfreiem Xylan, wie es direkt bei der Extraktion, z.B. aus Haferspelzen, anfällt. Eine aufwendige Aufarbeitung, wie Lösungsmittelaustausch, Trocknung oder ähnliches ist hier nicht notwendig.
  • Vorzugsweise wird die alkalische Extraktion in einem wässrigen-alkalischen Medium durchgeführt. Für die Behandlung des Hemicellulosen-haltigen Materials hat sich eine 0,5 bis 8 %ige alkalische Lösung und eine Behandlungstemperatur zwischen 50 und 90 °C als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Die Herstellung der Paste erfolgt unter milden alkalischen Bedingungen unter Zusatz eines Oxidationsmittels, wobei jedoch kein Enzym, wie z.B. Peroxidase, erforderlich ist.
  • Vorzugsweise werden als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid, Kaliumperoxid, Ozon oder Sauerstoff eingesetzt. Unter diese Gruppe fallen auch Wasserstoffperoxid-Anionen, Wasserstoffperoxid-Radikale, Hydroxyl-Radikale, Sauerstoff-Radikale, aber auch Natriumhypochlorit, Chlor oder Chlordioxid, die unter alkalischen Bedingungen das Chloromium-Ion und protonierte unterchlorige Säure als oxidierende Spezies erzeugen können.
  • Der Zusatz des Oxidationsmittels kann je nach Bedingungen und Ansatzgröße in mehreren Portionen über einen längeren Zeitraum erfolgen. Besonders bewährt hat sich eine Prozedur mit zwei Portionen, wobei vor dem Zusatz der letzten Portion nochmals 1 bis 3 Stunden für gute Durchmischung bei Beibehaltung der Reaktionstemperatur gesorgt werden soll.
  • Die Ausfällung der Hemicellulose aus der alkalischen Lösung ist durch Einstellung des pH-Wertes auf einen Bereich von 4,0 bis 9,5 möglich.
  • Vorzugsweise kann anschließend durch Filtration, besonders bevorzugt durch Zentrifugation, ein Trockengehalt von 15 bis 50 Gew.-% der Paste erhalten werden. Ebenso ist eine nachträgliche Einstellung des Trockengehaltes, z.B. durch Vermischen der Hemicellulose-Paste mit destilliertem Wasser, ohne weiteres möglich.
  • Durch flexible Darstellungsmöglichkeiten der Xylanpaste ist die Einstellung des pH-Wertes in einem weiten Bereich möglich, was besonders für den Einsatz als kosmetisches und/oder pharmazeutisches Produkt, z.B. als Hautpflegemittel, von Vorteil sein könnte. Dafür wird die Xylanpaste nochmals in einer Mischung aus Wasserstoffperoxid, Wasser und Methanol dispergiert und die Mischung mit verdünnter Alkalilauge auf den gewünschten pH-Wert gebracht (Beispiel 2). Nach anschließender Filtration und Wäsche kann die Einstellung des Trockengehaltes wieder durch Zentrifugation aber auch durch Trocknung, z.B. im Vakuumtrockenschrank, mit anschließendem Vermischen der Paste mit destilliertem Wasser zur Einstellung des Trockengehaltes erfolgen.
  • Der Zusatz von anderen gelbildenden Biopolymeren, wie z.B. Chitosan, ist nicht notwendig, generell aber möglich, sollte das für bestimmte Anwendungen erforderlich sein. Das Produkt ist sowohl mit hydrophilen als auch mit hydrophoben Substanzen mischbar. So ist die Aufnahmefähigkeit z.B. von Wasser, Alkoholen und/oder Lebensmittelölen oder -zusätzen, wie Olivenöl, Sonnenblumenöl, anderen tierischen und pflanzli chen Ölen und Fetten oder auch Glycerin, unter Erhalt der pastösen Struktur als außerordentlich hoch einzuschätzen, was den vielfältigen Einsatz der Paste in Nahrungsmitteln, Kosmetika oder pharmazeutischen Produkten ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird ebenso eine stabile Paste bereitgestellt, die mindestens eine durch alkalische Extraktion gewonnene Hemicellulose und mindestens ein flüssiges Dispersionsmedium enthält, wobei die mindestens eine Hemicellulose keine vernetzenden Substanzen, wie z.B. Ferulasäure, enthält.
  • Zur Herstellung der Paste wird vorzugsweise Xylan verwendet, das sowohl aus Pflanzenfasern, z.B. aus Einjahrespflanzen, insbesondere Hafer, als auch aus Holzfasern, wie z.B. aus Buchen, isoliert wurde.
  • Durch die helle nahezu weiße Farbe der Paste bietet sich eine Anwendung in Kombination mit anderen Pasten, Gelen, Hydrogelen, Cremen u.a. geradezu an.
  • Die erfindungsgemäß verwendete Hemicellulose besitzt ein hohes Wasserrückhaltevermögen. Dadurch ist es möglich unter Erhalt der pastösen Struktur eine Hemicellulose-Paste mit unterschiedlichen Trockengehalten darzustellen, was letztlich auch die Einstellung unterschiedlicher Viskositäten erlaubt.
  • Die Paste mit gelartigen Eigenschaften zeigt sehr gute Verarbeitungseigenschaften. Die bei der Herstellung der Paste verwendbaren Lösungsmittel sind für die Umwelt unkritisch und wirken nicht gesundheitsgefährdend.
  • Zur Reinigung von Verarbeitungsmaschinen, mit denen die erfindungsgemäße Paste hergestellt bzw. verarbeitet wird, kann problemlos Wasser als Reinigungsmittel eingesetzt werden, so dass eine einfache und preiswerte Entsorgung dieses Reinigungsmittels möglich ist. Damit ist die erfindungsgemäße Paste auch unter dem Aspekt der Reinigung und Entsorgung umwelt- und personenfreundlich.
    •
  • Anhand der nachfolgenden Figuren und Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die in den speziellen Beispielen genannten Ausführungsformen beschränken zu wollen.
  • 1 zeigt in einem Diagramm den Frequenzsweep einer erfindungsgemäßen Paste.
  • 2 zeigt in einem Diagramm die Molmassenverteilung der erfindungsgemäßen Paste im Vergleich zur Ausgangshemicellulose.
  • In 1 ist anhand eines Diagramms das Viskositätsverhalten der erfindungsgemäßen Paste dargestellt. Hierbei stellt G' das Speichermodul und G'' das Verlustmodul dar. Aus dem Diagramm geht hervor, dass das Speichermodul G' größer als das Verlustmodul G'' ist, was dem Verhalten eines Gels entspricht. Auf der anderen Seite zeigt die erfindungsgemäße Paste mit steigender Frequenz einen Anstieg der Module, was für ein Gel untypisch ist. Anhand dieser Untersuchungen wird somit belegt, dass es sich im vorliegenden Fall um eine Paste und nicht um ein Gel, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, handelt.
  • 2 zeigt die Molmassenverteilung des Ausgangsxylans und der Xylanpaste, hergestellt gemäß Patentent wurf. Es ist zu erkennen, dass bei der Paste eine etwas breitere Molmassenverteilung vorliegt. Wenn die Pastenbildung durch Vernetzung, z.B. durch Ferulasäurereste, erfolgt, ist mit einer deutlichen Zunahme der Molmasse zu rechnen. Das ist hier eindeutig nicht der Fall. Die beschriebene Pastenbildung kann demnach nicht infolge von Vernetzungsreaktionen resultieren.
  • Beispiel 1
  • Zunächst wurden 30 g Haferspelzenxylan in einem 2 l-Becherglas, das mit einem Metallrührer versehen war, in 300 g 5 %iger (w/w) NaOH-Lösung dispergiert (WXYL = 10 %). Zur Lösungsherstellung wurde der Ansatz 1 h bei 80 °C temperiert. In die noch warme Lösung wurden 5,7 g 35 %iges (w/w) H2O2 eingebracht und diese weitere 2 h gerührt. Anschließend wurden 4,3 g 35 %iges (w/w) H2O2 zugegeben. Durch Zugabe von 50 %iger (v/v) wässriger Essigsäure wurde ein pH-Wert von ca. 8 eingestellt, wobei es zum Ausfallen des Xylanproduktes kam. Anschließend wurde durch Zugabe einer wässrigen Citronensäurelösung der pH-Wert auf 4,5 erniedrigt. Zur Abtrennung des Produktes wurde zunächst 45 min bei 15.000 U/min zentrifugiert. Nach dem Abdekantieren des Überstandes wurde 30 min bei 15.000 U/min zentrifugiert, der Überstand verworfen und die erhaltene Xylan-Paste (TG = 22,7 %) in einem verschlossenen Gefäß aufbewahrt. Durch die beschriebene Prozedur konnte das Xylan-Ausgangsmaterial nahezu vollständig in eine pastöse Form überführt werden.
  • Beispiel 2
  • 30 g Buchenxylan wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, in einem 2 l-Becherglas in 300 g 5 %iger (w/w) NaOH-Lösung dispergiert (Wxyl, = 10 %). Zur Lösungs herstellung wurde der Ansatz 1 h bei 80 °C temperiert. In die noch warme Lösung wurde 5,7 g 35%iges (w/w) H2O2 eingebracht und diese weitere 2 h gerührt. Anschließend wurden 4,3 g 35%iges (w/w) H2O2 zugegeben. Durch Zugabe von 50 %iger (v/v) wässriger Essigsäure wurde ein pH-Wert von ca. 8 eingestellt, wobei es zum Ausfallen des Xylanproduktes kam. Anschließend wurde durch Zugabe einer wässrigen Citronensäurelösung der pH-Wert auf 4,5 erniedrigt. Zur Abtrennung des Produktes wurde zunächst 45 min bei 15.000 U/min zentrifugiert. Nach dem Abdekantieren des Überstandes wurde 30 min bei 15.000 U/min zentrifugiert, der Überstand verworfen und die erhaltene Xylan-Paste (TG = 48 %) in einem verschlossenen Gefäß aufbewahrt.
  • Beispiel 3
  • 100 g der Xylan-Paste aus Beispiel 1 wurden in 200 ml einer Mischung aus 35 %igem (w/w) Wasserstoffperoxid, Wasser und Methanol im Verhältnis 1/4/50 (v/v/v) dispergiert und die Mischung mit verdünnter NaOH auf einen pH = 6,5 eingestellt. Das Produkt wurde über eine Fritte abgetrennt und mit MeOH/H2O (90/10 v/v), MeOH und abschließend mit Aceton gewaschen und bei 40 C im Vakuumtrockenschrank (75 mbar) getrocknet. Mit destilliertem Wasser wurde eine Xylan-Paste mit einem Feststoffgehalt von 25 % (w/w) angerührt.
  • Beispiel 4
  • 1 g des nach Beispiel 1 hergestellten trockenen Produktes wurden mit 1 ml Sonnenblumenöl vermischt, wobei eine homogene formstabile Paste mit cremeartiger Konsistenz resultierte.
  • Beispiel 5
  • 1 g des nach Beispiel 1 hergestellten trockenen Produktes wurden mit 1 ml Wasser und 1 ml Sonnenblumenöl vermischt, wobei eine homogene formstabile Paste mit cremeartiger Konsistenz resultierte.

Claims (24)

  1. Verfahren zur Herstellung einer stabilen und unvernetzten Hemicellulose-Paste mit folgenden Schritten: a) Alkalische Extraktion von Hemicellulose aus einem Hemicellulose-haltigen Material derart, dass die Hemicellulose im wesentlichen frei von vernetzbaren Komponenten ist, b) Behandlung der Hemicellulose in alkalischem Medium mit einem Oxidationsmittel, c) anschließende Reduzierung des pH-Wertes und d) Abtrennung der überschüssigen Flüssigkeit bis zur Ausbildung einer homogenen und stabilen Paste.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an vernetzbaren Komponenten ≤ 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Hemicellulose-haltige Material, beträgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hemicellulose frei von phenolischen Säuren als vernetzbare Komponente ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hemicellulose frei von Ferulasäuren ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hemicellulosehaltiges Material gemahlene Haferspelzen oder Buchenholzmehl verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid und/oder Peroxid-Radikale verwendet werden.
  7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsmittel mit Ozon und/oder Sauerstoff kombiniert werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 0,05 bis 0,3 mol Oxidationsmittel pro mol Anhydroglucoseeinheit eingesetzt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Hemicellulose im alkalischen Medium bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 90 °C durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Hemicellulose über einen Zeitraum von 0,5 bis 4 h durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des pH-Wertes durch Zugabe von organischen Säuren, insbesondere Essigsäure oder Zitronensäure, erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der überschüssigen Flüssigkeit durch Filtration oder Zentrifugation bis zu einem Trockengehalt von 10 bis 60 Gew.-% der Hemicellulose erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste im Anschluss an die Ausfällung gewaschen, getrocknet und in Wasser, Öl oder deren Mischungen redispergiert wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockengehalt der Paste durch Verrühren mit destilliertem Wasser auf 15 bis 50 Gew.-% eingestellt wird.
  15. Stabile Paste enthaltend mindestens eine unvernetzte und durch alkalische Extraktion aus Hemicellulose-haltigem Material gewonnene Hemicellulose und mindestens ein flüssiges Dispersionsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hemicellulose unvernetzt ist.
  16. Paste nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hemicellulose aus Haferspelzen oder Buchenholz extrahiertes Xylan ist.
  17. Paste nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an unvernetzter Hemicellulose in der Paste 10 bis 60, vorzugsweise 15 bis 50 Gew.-%, beträgt.
  18. Paste nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispersionsmedium Wasser, Öl, oder eine Mischung aus beiden ist.
  19. Paste nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste im Frequenzsweep mit steigender Frequenz ein steigendes Speichermodul G' aufweist.
  20. Paste nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermodul G' größer als das Verlustmodul G'' der Paste ist.
  21. Paste nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 herstellbar ist.
  22. Verwendung der Paste nach einem der Ansprüche 15 bis 21 als kosmetisches Produkt.
  23. Verwendung der Paste nach einem der Ansprüche 15 bis 22 als pharmazeutisches Produkt.
  24. Verwendung der Paste nach einem der Ansprüche 15 bis 23 als Nahrungsmittel und/oder Nahrungsergänzungsmittel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20096326A0 (fi) * 2009-12-15 2009-12-15 Valtion Teknillinen Modifioitu biomateriaali, sen käytöt sekä modifiointimenetelmät

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6482430B1 (en) * 1997-03-20 2002-11-19 Cambridge Biopolymers Limited Improvements Relating To Bran Gels
DE69819341T2 (de) * 1997-03-14 2004-08-12 National Starch And Chemical Investment Holding Corp., Wilmington Isolierung von hemicellulose aus maisfasern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2545101B1 (fr) * 1983-04-29 1985-08-16 Agronomique Inst Nat Rech Procede de modification des pectines de betterave, produits obtenus et leurs applications
WO1993010157A1 (en) * 1991-11-16 1993-05-27 Cpc International Inc. Cereal extracts
AU737487B2 (en) * 1996-11-21 2001-08-23 Cambridge Biopolymers Limited Production of vegetable gels

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69819341T2 (de) * 1997-03-14 2004-08-12 National Starch And Chemical Investment Holding Corp., Wilmington Isolierung von hemicellulose aus maisfasern
US6482430B1 (en) * 1997-03-20 2002-11-19 Cambridge Biopolymers Limited Improvements Relating To Bran Gels

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