DE102011105909A1 - Process for the production of a rape protein isolate - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung eines hochreinen Rapsproteinisolats sowie ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Rapsproteinisolat.The present invention relates to a process for the preparation of a high-purity rape protein isolate and to a rape protein isolate prepared by the process according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung eines hochreinen Rapsproteinisolats sowie ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Rapsproteinisolat.The present invention relates to a process for the preparation of a high-purity rape protein isolate and to a rape protein isolate prepared by the process according to the invention.
Pflanzenproteine gewinnen derzeit aus mehreren Gründen an Bedeutung als Rohstoff für die Herstellung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln, Additiven und Komponenten für biologisch abbaubare Polymere. Aufgrund der stark wachsenden Erdbevölkerung, der damit verbundenen Probleme bei der Erzeugung von Nahrungsmitteln und der Diskussion über die Nachhaltigkeit der Nahrungsmittel, insbesondere der tierischen Proteine, besteht vermehrtes Interesse, in großem, zusätzlichem Ausmaße Pflanzenproteine als Komponenten für die Herstellung von Nahrungsmitteln einzusetzen. Diese können einerseits als Eiweißlieferant dienen, andererseits können sie funktionale Eigenschaften einstellen und z. B. als Emulgator oder Schaumbildner wirken. Auch wegen der in großen Teilen der Weltbevölkerung verbreiteten Milchzuckerunverträglichkeit sind Pflanzenprotein-basierte Produkte als Alternative für Milchprodukte von Interesse.Plant proteins are currently gaining importance as a raw material for the production of food, feed, additives and components for biodegradable polymers for a number of reasons. Due to the rapidly growing population of the earth, the associated problems in food production and the debate on the sustainability of food, especially animal proteins, there is increasing interest in using plant proteins as components for the production of food on a large, additional scale. These can serve as a source of protein on the one hand, on the other hand, they can adjust functional properties and z. B. act as an emulsifier or foaming agent. Also due to the lactose intolerance common in large parts of the world population, vegetable protein based products are of interest as an alternative to dairy products.
Im Hinblick auf einen Einsatz von Pflanzenproteinen für Tierfutteranwendungen ergibt sich ebenfalls ein stark steigender Bedarf und eine Suche nach alternativen Proteinquellen mit hochwertiger Aminosäureverteilung. Ein Beispiel in diesem Zusammenhang stellt der Einsatz von Pflanzenprotein in der Aquakultur dar, da die Kapazitäten der Fischmehlproduktion bereits ausgeschöpft sind und der Bedarf an Fischen und Shrimps aus Aquakultur in den nächsten Jahren ständig zunehmen wird. Schließlich können Pflanzenproteine aufgrund ihrer amphiphilen Eigenschaften für technische Anwendungen als Schaumbildner und Emulgatoren eingesetzt werden und haben hier den Vorteil, dass sie gut biologisch abbaubar sind. Ebenso können solche Proteine als Komponenten für die Herstellung von biologisch abbaubaren Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen verwendet werden.With regard to the use of plant proteins for animal feed applications, there is also a rapidly increasing demand and a search for alternative protein sources with high-quality amino acid distribution. An example in this context is the use of plant protein in aquaculture, as the capacity of fishmeal production is already exhausted and the need for aquaculture fish and shrimps will steadily increase over the next few years. Finally, because of their amphiphilic properties, plant proteins can be used as foam formers and emulsifiers for industrial applications and have the advantage here of being readily biodegradable. Likewise, such proteins can be used as components for the production of biodegradable materials from renewable resources.
Für alle vorangegangenen Anwendungen wären Rapsproteine von Interesse, wie sie bei der Herstellung von Rapsöl zusammen mit Fasern und anderen Pflanzeninhaltsstoffen anfallen. Dort bleiben sie als ein Hauptbestandteil im Presskuchen zurück.For all the previous applications, rape proteins would be of interest, as they are produced in the production of rapeseed oil together with fibers and other phytonutrients. There they remain as a main ingredient in the press cake.
Rapssaat enthält rund 200 g Rohprotein pro 1000 g Trockenmasse. Stellt man in Rechnung, dass im Jahr 2010 in Deutschland allein eine Ernte von 6.500.000 t Raps erwartet wurde, ergibt sich ein erhebliches Potential für die Ernährung von Tier und Mensch. In der Tierernährung wird dieses Potential bereits genutzt, einer Nutzung in der menschlichen Ernährung stehen jedoch bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt störende Begleitsubstanzen der Rapssaat im Wege, die Verdaulichkeit, Struktur (Aminosäureseitenketten) und Sensorik von Rapsprotein beeinträchtigen. Hierbei handelt es sich insbesondere um Polyphenole und Phytinsäure.Rapeseed contains around 200 g of crude protein per 1000 g of dry matter. If one takes into account that a harvest of 6,500,000 t of rape was expected in Germany alone in 2010, there is considerable potential for animal and human nutrition. In animal nutrition, this potential has already been exploited, but up to the present time interfering with rape seed interferes with its digestibility, structure (amino acid side chains) and sensory properties of rape protein. These are in particular polyphenols and phytic acid.
Bei den genannten Polyphenolen handelt es sich um reaktive Verbindungen, die in Abhängigkeit von ihrer Struktur mit den Proteinen reagieren. Die Reaktionen erfolgen vor allem an freien Aminogruppen (ε-Aminogruppe des Lysins), an den SH-Gruppen und an den Tryptophan-Seitengruppen, das heißt die Proteine werden derivatisiert. In Folge dieser Reaktionen kommt es zu Veränderungen der Proteineigenschaften. Das Löslichkeitsprofil dieser Biopolymere verändert sich, ebenso der isoelektrische Punkt, wie auch das Verhältnis der hydrophilen-hydrophoben Eigenschaften. Weiterhin kommt es zu einer Zunahme der Molmassen. Die Derivatisierung der Proteine verändert zudem deren enzymatisches Abbauverhalten, wie andererseits die Derivatisierung der Enzyme deren Aktivität verändert.The polyphenols mentioned are reactive compounds that react with the proteins depending on their structure. The reactions are mainly carried out on free amino groups (ε-amino group of lysine), on the SH groups and on the tryptophan side groups, ie the proteins are derivatized. As a result of these reactions, changes in protein properties occur. The solubility profile of these biopolymers changes, as does the isoelectric point, as well as the ratio of hydrophilic-hydrophobic properties. Furthermore, there is an increase in the molecular weights. The derivatization of the proteins also alters their enzymatic degradation behavior as, on the other hand, the derivatization of the enzymes alters their activity.
Auch die Phytinsäure als weiterer sekundärer Inhaltsstoff von Rapssamen hat die Fähigkeit, mit Rapsproteinen zu interagieren. Dabei handelt es sich offensichtlich um nicht kovalente Wechselwirkungen. Diese Reaktionen führen dazu, dass der isoelektrische Punkt der Rapsglobuline in den sauren Bereich verschoben wird. Dadurch werden auch funktionelle Eigenschaften (Löslichkeit, Schaumeigenschaften u. a.) der resultierenden Proteinprodukte verändert.Phytic acid, another secondary ingredient of rapeseed, also has the ability to interact with rape protein. These are obviously non-covalent interactions. These reactions cause the isoelectric point of the rapeseed globulins to be shifted to the acidic region. This also alters functional properties (solubility, foam properties and the like) of the resulting protein products.
Solange technologisch keine Möglichkeit besteht, diese störenden Substanzen in einfacher und industriell anwendbarer Weise von den hochwertigen Rapsproteinen abzutrennen und zudem ein nicht denaturiertes Proteinprodukt zu erhalten, kann dieses Potential jedoch nicht genutzt werden. Dies gilt sowohl für den Bereich der Tierfutterproduktion, wie auch den Bereich der Lebensmittelproduktion.As long as there is no technological possibility to separate these interfering substances in a simple and industrially applicable manner from the high-quality rape protein and also to obtain an undenatured protein product, this potential can not be used. This applies to both animal feed production and food production.
Zwar sind die darin enthaltenen Proteine sehr hochwertig, doch kann der Rapspresskuchen nur zu geringen Mengen dem Viehfutter beigemischt werden, wenn er noch die zuvor genannten Komponenten enthält, die das Futter unverträglich machen.Although the proteins contained therein are very high quality, but the Rapspresskuchen can only be added to the cattle feed to small amounts, if it still contains the aforementioned components that make the food incompatible.
Nach dem Stand der Technik ist eine Reihe von Verfahren bekannt, die dazu eingesetzt werden können, ein gereinigtes Rapsprotein als sogenanntes Isolat oder Konzentrat herzustellen:
Nach einem Verfahren des IVV Freising (Protein preparation produced from rape seeds
Following a procedure of the IVV Freising (Protein preparation produced from rape seeds
Die Firma Burcon Nutra Science Corporation ist bereits mit Rapsproteinformulierungen auf dem Markt, die unter dem Namen Puratein® vertrieben werden. Das entsprechende Verfahren wird in den Patenten
Die Extraktion der Proteine aus dem Presskuchen erfolgt mittels einer Salzlösung, und die Proteine werden durch eine sogenannte Mizellenfällung abgetrennt. Dabei erleiden die Proteine keine Denaturierung. Das so hergestellt Protein verfügt jedoch noch über einen relativ hohen Gehalt an Glucosinolaten, Polyphenolen und Phytinsäure. Für die Charakterisierung des Salzgehaltes der Extraktionslösung gibt die
Dabei findet eine partielle Denaturierung statt, die sekundären Pflanzenstoffe werden weitestmöglich abgetrennt. Über die Gehalte der Produkte an Senföl und insbesondere phenolischen Verbindungen werden keinerlei Angaben gemacht. Für die Konzentrate werden Maximalgehalte an Glucosinolaten von 3,5 und 3,8 μmol/g angegeben. Der Prozess wird im Patent
Nach einem weiteren Verfahren der Firma BioExx Extraction Technologies wird im Wesentlichen mit gelbschaligen Rapssorten gearbeitet (Brassica juncea), und die Proteine werden mit speziellen Lösemitteln (Jod-Tri-Fluor-Methan) extrahiert, wobei diese nicht denaturieren. Lt. Herstellerangaben weist das Proteinkonzentrat jedoch noch einen Restgehalt von Glucosinolaten und Phytinsäure auf. Der Prozess ist in der
Schließlich beschreibt die
Aus den vorher genannten Gründen gibt es einen steigenden Bedarf an aufgereinigtem Rapsprotein und alternativen Verfahren zur Aufreinigung von Rapsprotein. Insbesondere ist es dabei notwendig, mit umweltfreundlichen Verfahren ohne Lösemittel und ohne umfangreichen Zusatz von Salzen zu arbeiten.For the reasons mentioned above, there is an increasing demand for purified rape protein and alternative methods of rape protein rape. In particular, it is necessary to work with environmentally friendly processes without solvents and without extensive addition of salts.
Weiterhin muss das Rapsprotein in nicht denaturierter Form isoliert und der Gehalt an unerwünschten sekundären Pflanzenstoffen soweit wie möglich minimiert werden. Daneben ist es natürlich auch von Interesse, die sekundären Pflanzenstoffe separat abzureichern und für andere Anwendungen wiederzugewinnen. Nach dem vorher beschriebenen Verfahren ist es jedoch zur Herstellung eines Rapsproteinisolats immer erforderlich, entweder mit einem Lösemittel für die Extraktion zu arbeiten oder das Protein mit einem hochsalzhaltigen System auszufällen.Furthermore, the rape protein must be isolated in undenatured form and the content of unwanted phytochemicals should be minimized as much as possible. In addition, it is of course also of interest to deplete the secondary plant substances separately and to regain them for other applications. However, according to the method described above, in order to prepare a rape protein isolate, it is always necessary to either work with a solvent for extraction or to precipitate the protein with a high salinity system.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln, das die Aufreinigung und Isolierung hochreinen Rapsproteins in nicht denaturierter Form ermöglicht und das weitgehend frei von störenden Inhaltsstoffen, wie sekundären Pflanzenstoffen, insbesondere Polyphenolen und Phytinsäure ist. Desweiteren sollte ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem die bei der Isolierung von Proteinen störenden Inhaltsstoffe separat abgereichert und weiter verarbeitet werden können. Schließlich war es eine Aufgabe der Erfinder der vorliegenden Anmeldung, dass das zu entwickelnde Verfahren ohne den Zusatz giftiger bzw. bei der Herstellung von Lebensmitteln und Tierernährung nicht zugelassener Inhaltsstoffe/Zusatzstoffe auskommt.The inventors of the present application have therefore set themselves the task of developing a method that allows the purification and isolation of high purity rape protein in non-denatured form and which is largely free of interfering ingredients such as phytochemicals, especially polyphenols and phytic acid. Furthermore, a process should be provided in which the ingredients which interfere with the isolation of proteins can be separately depleted and processed further. Finally, it was an object of the present inventors to develop that Procedure without the addition of toxic or in the production of food and animal feed unauthorized ingredients / additives.
Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Gewinnung eines hochreinen Rapsproteinisolats aus Rapspresskuchen umfassend die Schritte
- i) in Kontaktbringen des Rapspresskuchens mit einem Anionenaustauscher;
- ii) in Kontaktbringen des Rapspresskuchens mit einem Kationenaustauscher und/oder einem hydrophoben Adsorbens.
- i) contacting the rapeseed cake with an anion exchanger;
- ii) contacting the rapeseed cake with a cation exchanger and / or a hydrophobic adsorbent.
Durch diese zweistufige Abtrennung der in dem Rapsproteinisolat unerwünschten Inhaltsstoffe können diese Stoffe in besonders hohem Maße abgetrennt werden, d. h. ein besonders reines Rapsproteinisolat erzielt werden. Zudem bietet eine zweistufige Abtrennung den Vorteil, dass die jeweils abgetrennten Stoffe in ebenfalls besonders reiner Form vorliegen und ebenfalls weiterverwendet werden können.By means of this two-stage separation of the undesired ingredients in the rape protein isolate, these substances can be separated to a particularly high degree, i. H. a particularly pure rape protein isolate can be achieved. In addition, a two-stage separation offers the advantage that each of the separated substances are also present in a particularly pure form and can also be used.
Unter dem Begriff „Rapspresskuchen” wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung jede Zusammensetzung verstanden, die mehr als 80 Gew.-% Rapssaat umfasst, bevorzugt mehr als 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 95 Gew.-% und am meisten bevorzugt mehr als 99 Gew.-%. Bevorzugt ist es dabei, wenn die Rapssaat des Rapspresskuchens bereits einem Pressverfahren unterzogen wurde, das heißt die Rapssaat zumindest mechanisch vorbehandelt wurde. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wurde der Rapssaat bei dieser mechanischen Vorbehandlung ein Anteil an Öl und/oder Fett von bevorzugt mindestens 20 Gew.-% (bezogen auf den ursprünglichen Öl- bzw. Fettgehalt der Rapssaat), bevorzugt 40 Gew.-%, insbesondere bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, ebenfalls bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, ebenfalls besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 99 Gew.-% entzogen. Besonders bevorzugt ist es außerdem, wenn während des mechanischen Vorbehandlungsverfahrens der Rapssaat das enthaltene Öl bzw. Fett vollständig entzogen wurde, so dass der dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Rapspresskuchen frei von Ölen und Fetten ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rapspresskuchen vor dem Schritt i) und/oder ii) separat noch einmal entölt. Die Entölung des Rapspresskuchens vor den Schritten i) und/oder ii) kann auf jegliche Art und Weise erfolgen, die dem Fachmann als für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet bekannt ist. Bei einer konventionellen Naxchentölung des Presskuchens mit z. B. Hexan ist im Abschnitt der Desolventierung darauf zu achten, dass diese unter Bedingungen durchgeführt wird, bei denen keine Proteindenaturierung auftritt (z. B. ”Flash-Desolventierung”).For the purposes of the present application, the term "rapeseed cake" means any composition comprising more than 80% by weight of rapeseed, preferably more than 90% by weight, more preferably more than 95% by weight, and most preferably more as 99% by weight. It is preferred in this case if the rapeseed of the rapeseed presscake has already been subjected to a pressing process, that is to say the rapeseed has been at least mechanically pretreated. In a particularly preferred embodiment, the rapeseed in this mechanical pretreatment, a proportion of oil and / or fat of preferably at least 20 wt .-% (based on the original oil or fat content of rapeseed), preferably 40 wt .-%, in particular preferably at least 60% by weight, more preferably at least 70% by weight, more preferably at least 80% by weight, also preferably at least 90% by weight, also more preferably at least 95% by weight and most preferably at least 99% Weight% withdrawn. In addition, it is particularly preferred if, during the mechanical pretreatment process, the oil or fat contained in the rapeseed has been completely removed so that the rapeseed cake underlying the process according to the invention is free of oils and fats. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the rapeseed cake is de-oiled separately before step i) and / or ii) separately. The de-oiling of the rapeseed press cake before the steps i) and / or ii) can be carried out in any manner known to those skilled in the art as suitable for the purpose according to the invention. In a conventional Naxchentölung the press cake with z. For example, in the desolventation section, for example, hexane, care must be taken that it is performed under conditions that do not cause protein denaturation (eg, "flash desolventation").
Das in-Kontakt-bringen des Rapspresskuchens mit einem Anionenaustauscher gemäß Schritt i) sowie das in-Kontakt-bringen des Rapspresskuchens mit einem Kationenaustauscher und/oder einem hydrophoben Adsorbens gemäß Schritt ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt durch Zugabe und Vermischen des Anionenaustauschers bzw. Kationenaustauschers und/oder dem hydrophoben Adsorbens mit dem Rapspresskuchen. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Rapspresskuchen bei dem in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer wässrigen Lösung, d. h. in einem Gemisch mit mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, insbesondere bevorzugt mindestens 80 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 90 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgemisch) an Wasser vorliegt.The contacting of the rapeseed press cake with an anion exchanger according to step i) as well as bringing the rapeseed cake into contact with a cation exchanger and / or a hydrophobic adsorbent according to step ii) of the process according to the invention is preferably carried out by adding and mixing the anion exchanger or Cation exchanger and / or the hydrophobic adsorbent with the rapeseed cake. It is particularly preferred if the rapeseed cake in the bringing into contact according to step i) and / or ii) of the inventive method in an aqueous solution, d. H. in a mixture having at least 60% by weight, preferably at least 70% by weight, more preferably at least 75% by weight, especially preferably at least 80% by weight and most preferably at least 90% by weight (based on the Total mixture) is present in water.
Das in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) des Rapspresskuchens in wässriger Lösung mit dem Anionenaustauscher bzw. Kationenaustauscher (und/oder hydrophoben Adsorbens) erfolgt somit bevorzugt durch Zugabe desselben zu der wässrigen Mischung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird während oder nach der Zugabe gerührt.The bringing into contact according to step i) and / or ii) of the rapeseed cake in aqueous solution with the anion exchanger or cation exchanger (and / or hydrophobic adsorbent) is thus preferably carried out by adding it to the aqueous mixture. In a particularly preferred embodiment, stirring is effected during or after the addition.
Das in-Kontakt-bringen erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von 5 bis 90°C, bevorzugt 10 bis 80°C, besonders bevorzugt 15 bis 70°C, weiter bevorzugt 17 bis 60°C, insbesondere bevorzugt 18 bis 50°C, weiter bevorzugt 20 bis 40°C und am meisten bevorzugt 21 bis 35°C.The bringing into contact is preferably carried out at a temperature of 5 to 90 ° C, preferably 10 to 80 ° C, more preferably 15 to 70 ° C, more preferably 17 to 60 ° C, particularly preferably 18 to 50 ° C, on preferably 20 to 40 ° C and most preferably 21 to 35 ° C.
Das in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) erfolgt dabei bevorzugt unter Normaldruck.The bringing into contact according to step i) and / or ii) is preferably carried out under atmospheric pressure.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Rapspresskuchen vor dem in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) einer wässrigen Extraktion unterworfen. Die wässrige Extraktion kann dabei erfolgen, indem dem Rapspresskuchen eine Menge von mindestens 60 Gew.-% an Wasser (als Hauptbestandteil des Extraktionsmediums), bevorzugt mindestens 65 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, insbesondere bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, ebenfalls insbesondere bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 85 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 90 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgemisch an Wasser und Rapspresskuchen) zugegeben wird. In einer besonderen Ausführungsform wird während und/oder nach der Zugabe gerührt. Während der Zugabe bzw. nach der Zugabe des Wassers geht ein Großteil der Rapsproteine, die in dem Rapspresskuchen enthalten sind, in Lösung. Die Extraktion der Rapsproteine aus dem Rapspresskuchen kann dabei verbessert werden, wenn dem Wasser ein Puffer zugegeben wird.In a preferred embodiment, the rapeseed cake prior to contacting in accordance with step i) and / or ii) is subjected to an aqueous extraction. The aqueous extraction can be carried out by adding to the rapeseed cake an amount of at least 60% by weight of water (as the main constituent of the extraction medium), preferably at least 65% by weight, more preferably at least 70% by weight, especially preferably at least 75% by weight .-%, also more preferably at least 80 wt .-%, more preferably at least 85% by weight and most preferably at least 90% by weight (based on the total mixture of water and rapeseed cake) is added. In a particular embodiment, stirring is effected during and / or after the addition. During the addition or after the addition of the water, a large part of the rape proteins contained in the rapeseed cake are dissolved. The extraction of the rape proteins from the rapeseed cake can be improved if a buffer is added to the water.
Der pH-Wert wird während der wässrigen Extraktion bevorzugt auf einen Wert von 2 bis 7, bevorzugt 3 bis 6 und am meisten bevorzugt 3,5 bis 4,5 eingestellt.The pH is preferably adjusted to a value of 2 to 7, preferably 3 to 6 and most preferably 3.5 to 4.5 during the aqueous extraction.
Die Temperatur liegt während der wässrigen Extraktion bevorzugt in einem Bereich von größer 0 bis 40°C, besonders bevorzugt 1 bis 25°C, weiter bevorzugt von 2 bis 15°C und am meisten bevorzugt 5 bis 10°C. Bei Temperaturen unter 10°C ist die Löslichkeit der Rapsproteine am höchsten.The temperature during the aqueous extraction is preferably in a range of greater than 0 to 40 ° C, more preferably 1 to 25 ° C, more preferably 2 to 15 ° C, and most preferably 5 to 10 ° C. At temperatures below 10 ° C, the solubility of the rape proteins is highest.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Extraktionsmedium frei von Salzen. Hierdurch kann das Protein sehr schonend und ohne die Gefahr einer Denaturierung extrahiert werden.In a particularly preferred embodiment, the extraction medium is free of salts. This allows the protein to be extracted very gently and without the risk of denaturation.
Sofern der Rapspresskuchen vor dem in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens einer wässrigen Extraktion unterworfen wird, werden in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die in dem Rapspresskuchen enthaltenen Fest- und Faserstoffe vor dem in-Kontakt-bringen gemäß den Schritten i) und/oder ii) entfernt. Dies kann beispielsweise durch eine Filtration oder Sedimentation geschehen. Ebenfalls möglich ist es, den Extrakt von den Fest- und Faserstoffen durch Zentrifugation abzutrennen.If the rapeseed cake before being brought into contact with step i) and / or ii) of the process according to the invention is subjected to an aqueous extraction, in a further preferred embodiment the solids and fibrous materials contained in the rapeseed cake will be brought into contact removed according to the steps i) and / or ii). This can be done for example by filtration or sedimentation. It is also possible to separate the extract from the solids and fibers by centrifugation.
Die wässrige Extraktion kann dabei auch mehrfach, d. h. bevorzugt 2 bis 20fach, bevorzugter 3 bis 10fach und am meisten bevorzugt 5 bis 8fach durchgeführt werden.The aqueous extraction can also be repeated, d. H. preferably 2 to 20 times, more preferably 3 to 10 times and most preferably 5 to 8 times.
Es ist möglich, das in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fall einer zusätzlich durchgeführten wässrigen Extraktion durchzuführen, bevor oder nachdem die Fest- und Faserstoffe von dem Extraktionsmedium bzw. Extrakt abgetrennt wurden. Zusätzlich zu einer wässrigen Vorextraktion vor dem in-Kontakt-bringen gemäß i) und/oder ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann noch eine saure wässrige Vorextraktion in einer besonderen Ausführungsform durchgeführt werden. Durch eine weitere saure wässrige Vorextraktion kann der Gehalt an sekundären Pflanzenstoffen in dem endgültigen Rapsproteinisolat weiter reduziert werden. Durch eine zweite sauere Vorextraktion wird die Phytinsäureabreicherung bevorzugt auf mindestens 70 Gew.-% gesteigert (bezogen auf den Phytinsäureanteil im Ausgangsmaterial der Extraktion). Bei Phenalsäuren steigt die Abreicherung bevorzugt auf mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt auf mindestens 95 Gew.-% (bezogen auf den Phenolsäureanteil im Ausgangsmaterial der Extraktion).It is possible to carry out the contacting according to step i) and / or ii) of the method according to the invention in the case of additionally performed aqueous extraction before or after the solids and fibers have been separated from the extraction medium or extract. In addition to an aqueous pre-extraction prior to bringing into contact according to i) and / or ii) of the process according to the invention, an acidic aqueous pre-extraction can still be carried out in a particular embodiment. Further acidic aqueous pre-extraction can further reduce the level of phytochemicals in the final rape protein isolate. By a second sour pre-extraction, the Phytinsäureabreicherung is preferably increased to at least 70 wt .-% (based on the Phytinsäureanteil in the starting material of the extraction). In the case of phenolic acids, the depletion preferably increases to at least 70% by weight, preferably to at least 95% by weight (based on the proportion of phenolic acid in the starting material of the extraction).
Der Anionenaustauscher in einer bevorzugten Ausführungsform kann sowohl organischer wie auch anorganischer Natur sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem Anionenaustauscher um ein organisches oder anorganisches Material mit einem Ladungsneutralpunkt bei einem pH-Wert, der höher ist als der pH-Wert für die Extraktion des Rapsproteins. Bevorzugte Anionenaustauscher für das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind Aluminiumoxide oder Hydrotalcite, wobei solche besonders bevorzugt sind, die bei pH-Werten von 4,5 eine kationische Oberflächenladung aufweisen. Diese sind besonders bevorzugt, da sie besonders gut anionische Verbindungen adsorbieren können und im Rapsproteinisolat unerwünschte Stoffe wie Phytinsäure besonders gut binden. Ebenfalls bevorzugte Anionenautscher können neben einer Hydrotalcitphase zudem noch eine Boehmitphase enthalten.The anion exchanger in a preferred embodiment may be both organic and inorganic in nature. The anion exchanger is preferably an organic or inorganic material having a charge neutral point at a pH which is higher than the pH for the extraction of the rape protein. Preferred anion exchangers for the process of the present invention are aluminum oxides or hydrotalcites, with particular preference being given to those which have a cationic surface charge at pH values of 4.5. These are particularly preferred, since they can adsorb anionic compounds particularly well and bind particularly well in rapeseed isolate undesirable substances such as phytic acid. Likewise preferred anion scavengers may also contain a boehmite phase in addition to a hydrotalcite phase.
Besonders bevorzugt sind organische Anionentauscherharze mit quaternären Aminogruppen. Ein Beispiel für ein gut geeignetes, kommerziell erhältliches Anionenaustauscherharz ist das Produkt Purolite® A200 (THE PUROLITE COMPANY, 150 Monument Road, Bala Cynwyd, PA 19004, USA). Bevorzugte Anionenaustauscher, wie vorher beschrieben, erlauben ein Abtrennen der Phytinsäure zu einem hohen Anteil und gleichzeitig den Proteinverlust gering zu halten, da die Rapsproteine an den Anionenaustauscher schlechter binden.Particularly preferred are organic anion exchange resins having quaternary amino groups. An example of a very suitable, commercially available anion exchange resin is the product Purolite ® A200 (Purolite THE COMPANY, 150 Monument Road, Bala Cynwyd, PA 19004, USA). Preferred anion exchangers, as described above, allow separation of the phytic acid to a high level and at the same time to minimize protein loss as the rape proteins bind to the anion exchanger more poorly.
Bei dem hydrophoben Adsorber handelt es sich bevorzugt um ein hydrophobes Polymerharz. Beispiele für besonders gut geeignete hydrophobe Adsorber sind Harze enthaltend Polystyrol, Acrylatsäure, Methacrylsäure. Dabei ist eine Quervernetzung mit beispielsweise Divenylbenzol besonders bevorzugt.The hydrophobic adsorbent is preferably a hydrophobic polymer resin. Examples of particularly suitable hydrophobic adsorbents are resins containing polystyrene, acrylate acid, methacrylic acid. Crosslinking with, for example, divivenbenzene is particularly preferred.
Bei dem Kationenaustauscher handelt es sich bevorzugt um ein natürliches Schichtsilikat, das besonders bevorzugt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Vermikulit, smektitischen Schichtsilikat wie Bentonit, Mineralen der Talkgruppe wie Talk, Chlorit, Kerolit oder einer Mischung von zweien oder mehreren Schichtsilikaten.The cation exchanger is preferably a natural sheet silicate, which is particularly preferably selected from the group consisting of vermiculite, smectic sheet silicate such as Bentonite, minerals of talc such as talc, chlorite, kerolite or a mixture of two or more phyllosilicates.
Unter die erfindungsgemäß bevorzugten Kationenaustauscher fallen somit geladene Tonminerale vom 2:1 Schichttyp mit einer negativen Ladung von 0,2 bis 0,6 pro Formeleinheit. Beispiele für Smektite sind neben Bentonit, Montmorillonit, Beidellit, Nontronit, Hectorit und Saponit. Ein weiterer geeigneter Smektit stellt Stevensit dar, dessen Struktur aus der des Talks durch Leerstellen von Mg2+ Ionen abgeleitet werden kann.The preferred cation exchangers according to the invention thus include charged clay minerals of the 2: 1 layer type with a negative charge of 0.2 to 0.6 per formula unit. Examples of smectites include bentonite, montmorillonite, beidellite, nontronite, hectorite and saponite. Another suitable smectite is stevensite, the structure of which can be derived from that of talc by vacancies of
Bevorzugte Bentonite weisen typischerweise eine Kationenaustauschkapazität zwischen 50 und 120 meq/100 g auf und zeigen in Wasser ein starkes Quellvermögen.Preferred bentonites typically have a cation exchange capacity of between 50 and 120 meq / 100 g and exhibit a high swelling capacity in water.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält der Kationenaustauscher Stevensit bzw. eine Stevensitphase.In a further embodiment according to the invention, the cation exchanger contains stevensite or a stevensite phase.
Was unter Stevensit zu verstehen ist, ist dem Fachmann geläufig. Eine nähere Charakterisierung von Stevensit findet sich beispielsweise in
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Kationenaustauscher einen Saponit. Die Definition des typischen Minerals Saponit kann u. a. in
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Kationenaustauscher einen Kerolith. Was unter Kerolith zu verstehen ist, ist dem Fachmann geläufig. Beispielsweise kann hier auch auf
Das in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von 2 bis 90°C, bevorzugt 5 bis 80°C, weiter bevorzugt 6 bis 70°C, ebenfalls bevorzugt 7 bis 60°C, bevorzugter 8 bis 50°C, besonders bevorzugt 9 bis 40°C, weiter bevorzugt 10 bis 30°C und am meisten bevorzugt 15 bis 25°C.The bringing into contact according to step i) and / or ii) of the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of 2 to 90 ° C, preferably 5 to 80 ° C, more preferably 6 to 70 ° C, also preferably 7 to 60 ° C, more preferably 8 to 50 ° C, more preferably 9 to 40 ° C, even more preferably 10 to 30 ° C, and most preferably 15 to 25 ° C.
Das in-Kontakt-bringen gemäß Schritt i) und/oder ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt bei einem pH-Wert von 3 bis 6, bevorzugter 4 bis 5, besonders bevorzugt 4.The bringing into contact according to step i) and / or ii) of the process according to the invention is preferably carried out at a pH of 3 to 6, more preferably 4 to 5, particularly preferably 4.
Der Anteil des Anionenaustauschers, Kationenaustauschers und/oder des hydrophoben Adsorbens liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht an Rapspresskuchen und gegebenenfalls Extraktionsmittel,) bevorzugter 0,5 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt 1,5 bis 3,5 Gew.-%.The proportion of the anion exchanger, cation exchanger and / or of the hydrophobic adsorbent is preferably in a range from 0.1 to 15% by weight (based on the total weight of rapeseed cake and optionally extractant), more preferably 0.5 to 10% by weight. , More preferably 1 to 5 wt .-% and most preferably 1.5 to 3.5 wt .-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung desweiteren den SchrittIn a preferred embodiment, the method of the present invention further comprises the step
iii) Abtrennen des gereinigten Rapsproteinisolats.iii) separating the purified rape protein isolate.
Das Abtrennen kann dabei auf jede Art und Weise erfolgen, die dem Fachmann als für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet bekannt ist. Bevorzugt erfolgt die Abtrennung durch Filtration, Sedimentation oder Zentrifugation.The separation can be carried out in any way that is known to those skilled than suitable for the purpose of the invention. The separation preferably takes place by filtration, sedimentation or centrifugation.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung desweiteren den SchrittIn a further particularly preferred embodiment, the method of the present invention further comprises the step
iv) Ultrafiltration des gereinigten Rapsproteinisolats gemäß Schritt iii).iv) ultrafiltration of the purified rape protein isolate according to step iii).
Die Ultrafiltration kann dabei auf jede Art und Weise durchgeführt werden, die dem Fachmann als für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet bekannt ist. Besonders bevorzugt ist ein ”Cut Off” der Ultrafiltration wie etwa Ultrafiltration bei einem cut off von 5 bis 100 kDa, bevorzugt 5 bis 50 kDa, besonders bevorzugt 10 bis 30 kDa. Desweiteren wird bevorzugt eine Polysulfonmembran, eine Keramikmembran oder Celluloseacetat eingesetzt, wobei eine Polysulfonmembran besonders bevorzugt ist.The ultrafiltration can be carried out in any manner which is known to those skilled in the art as suitable for the purpose of the invention. Particularly preferred is a "cut-off" of ultrafiltration such as ultrafiltration at a cut-off of 5 to 100 kDa, preferably 5 to 50 kDa, more preferably 10 to 30 kDa. Furthermore, a polysulfone membrane, a ceramic membrane or cellulose acetate is preferably used, with a polysulfone membrane being particularly preferred.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung eines hochreinen Rapsproteinisolats aus Rapspresskuchen umfassend die Schritte
- i) in-Kontakt-bringen des Rapspresskuchens mit einem Anionenaustauscher;
- ii) in-Kontakt-bringen des Rapspresskuchens mit einem Kationenaustauscher und/oder einem hydrophoben Adsorbens
- i) contacting the rapeseed cake with an anion exchanger;
- ii) contacting the rapeseed cake with a cation exchanger and / or a hydrophobic adsorbent
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird der Rapspresskuchen vor der wässrigen Extraktion entölt.In other preferred embodiments, the rapeseed cake is de-oiled prior to aqueous extraction.
Besonders bevorzugt ist es zudem, wenn vor oder nach der wässrigen Extraktion noch eine saure Extraktion des Rapspresskuchens durchgeführt wird.In addition, it is particularly preferred if an acid extraction of the rapeseed cake is carried out before or after the aqueous extraction.
Die Schritte i) und ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.The steps i) and ii) of the method according to the invention can also be carried out in the reverse order.
Messmethoden und VerfahrenMeasuring methods and procedures
Untersuchungsmethoden zur Charaktersierung des RapspresskuchensInvestigation methods for the characterization of the rapeseed cake
Wassergehaltwater content
Wassergehalt und Gehalt verdampfbarer Substanzen Wasser und flüchtige Bestandteile wurden nach der DGF-Einheitsmethode B-II 3 (87) bestimmt. Die Trocknung wurde bei 103 ± 2°C durchgeführt. Als Bestimmungsgerät diente das Analysensystem TGA 601 der Firma Leco.Water content and volatile substance content Water and volatile components were determined according to the DGF unit method B-II 3 (87). The drying was carried out at 103 ± 2 ° C. The analyzer system TGA 601 from Leco was used as the destination device.
MineralstoffgehaltMineral content
Die Bestimmung erfolgte durch Trocknung der Proben bei 105°C und anschließender Veraschung bei 950°C unter Sauerstoffatmosphäre bis zur Gewichtskonstanz. Gewichtskonstanz war gegeben, wenn die Gewichtsschwankung zwischen zwei Messungen im Abstand von 9 Minuten kleiner als 0,1% war. zur Bestimmung wurde das Analysensystem TGA 601 (Fa. Leco, Mönchengladbach) eingesetzt.The determination was carried out by drying the samples at 105 ° C and subsequent ashing at 950 ° C under an oxygen atmosphere to constant weight. Weight constancy was given when the weight variation between two measurements at 9 minute intervals was less than 0.1%. For the determination, the analysis system TGA 601 (Leco, Mönchengladbach) was used.
Rohproteingehaltcrude protein
Der Rohproteingehalt der Proben wurde nach LMBG §35 über die Stickstoffbestimmung nach dem Dumas-Verfahren bestimmt. Zur Umrechnung des Stickstoffgehaltes in den Rohproteingehalt der Proben wurde der Faktor 6,25 verwendet. Die Stickstoffbestimmung wurde mit dem System FP-528 (Fa. Leco, Mönchengladbach) durchgeführt.The crude protein content of the samples was determined according to LMBG §35 on the determination of nitrogen according to the Dumas method. To convert the nitrogen content into the crude protein content of the samples, the factor 6.25 was used. The determination of nitrogen was carried out with the system FP-528 (Leco, Mönchengladbach).
Fettgehaltfat content
Der Fettgehalt der Proben wurde nach Caviezel® mit der DGF-Einheitsmethode K-I 2c (00) bestimmt. Die Fettbestimmung wurde mit der Extraktionseinheit B-815 sowie dem Fettbestimmungsgerät B-820 (Fa. Büchi, Flawil, Schweiz) durchgeführt.The fat content of the samples was determined according to Caviezel ® with the DGF standard method KI 2c (00). The fat determination was carried out with the extraction unit B-815 and the fat determination device B-820 (Büchi, Flawil, Switzerland).
Untersuchungsmethoden zur Charaktersierung des wässrigen Rapspresskuchenextraktes Investigation methods for the characterization of the aqueous rapeseed cake extract
Trockensubstanzgehalt (TS)Dry matter content (TS)
Die Trockensubstanz wird mit dem thermogravimetrischen Analysensystem TGA 601 der Firma Leco bestimmt. Durch Erhitzen auf 105°C +/– 2°C wird der Probe bis zur Einstellung einer Gewichtskonstanz das Rohwasser entzogen (FHG-IVV, 2000a).The dry substance is determined with the thermogravimetric analysis system TGA 601 from Leco. By heating to 105 ° C +/- 2 ° C the sample is withdrawn from the raw water to a constant weight setting (FHG-IVV, 2000a).
GesamtproteingehaltTotal protein content
Der Gesamtproteingehalt wird nach der Methode von Dumas indirekt über die Stickstoffbestimmung ermittelt. Für die Durchführung wird der Analysator Leco FP 528 verwendet. Die entgasten Proben werden dabei unter Sauerstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 950°C vollständig verbrannt. Die dabei entstehenden Verbrennungsgase gesammelt, filtriert und gekühlt. Zur Reduktion werden sie über einen Kupferreaktor geleitet, wobei Stickoxide zu elementarem Stickstoff reduziert werden und Sauerstoff entfernt wird. Durch Adsorption werden die Nebenprodukte Wasser und Kohlendioxid abgetrennt, so dass der verbleibende Stickstoff von einer Wärmeleitfähigkeitsmesszelle detektiert wird. Der Proteingehalt des Ausgangsproduktes kann anschließend durch Multiplikation mit dem Faktor 6,25 ermittelt werden (FHG-IVV, 2004).The total protein content is determined indirectly by the method of Dumas via the nitrogen determination. For the implementation, the analyzer Leco FP 528 is used. The degassed samples are completely burned under oxygen atmosphere at a temperature of 950 ° C. The resulting combustion gases collected, filtered and cooled. For reduction, they are passed over a copper reactor, where nitrogen oxides are reduced to elemental nitrogen and oxygen is removed. By adsorption, the by-products water and carbon dioxide are separated, so that the remaining nitrogen is detected by a Wärmeleitfähigkeitszelle cell. The protein content of the starting product can then be determined by multiplication by a factor of 6.25 (FHG-IVV, 2004).
Phytinsäuregehaltphytic acid
Photometrische BestimmungsmethodePhotometric determination method
Der Gehalt an Phytinsäure wird über die Reaktion von Eisen(III)chlorid und Sulfosalicylsäure bestimmt. Die Reaktion von Eisen(III)chlorid und Sulfosalicylsäure (genannt Wade-Reagenz) ergibt eine rosa Färbung, deren Adsorptionsmaximum bei 500 nm liegt und photometrisch gemessen wird. In Gegenwart von Phytat wird das Eisenkomplex gebunden und steht somit nicht mehr zur Reaktion mit der Sulfosalicylsäure zur Verfügung, was eine Abschwächung der rosa Färbung zur Folge hat.The content of phytic acid is determined by the reaction of iron (III) chloride and sulfosalicylic acid. The reaction of iron (III) chloride and sulfosalicylic acid (called Wade reagent) gives a pink color, the adsorption maximum at 500 nm and is measured photometrically. In the presence of phytate, the iron complex is bound and is therefore no longer available for reaction with the sulfosalicylic acid, resulting in a weakening of the pink coloration.
Die zu bestimmende Probe wird mit 0,29 M HCl extrahiert. Anschließend werden 500 μl Probe mit 800 μl Wade-Reagenz versetzt, zentrifugiert und photometrisch bei der Wellenlänge von 500 nm gemessen. Über eine Kalibriergerade wird ausgehend von der gemessenen Adsorption die Konzentration der Phytinsäure in der Probe bestimmt (FHG-IVV, 2009).The sample to be determined is extracted with 0.29 M HCl. Subsequently, 500 μl of sample are mixed with 800 μl of Wade reagent, centrifuged and measured photometrically at the wavelength of 500 nm. Using a calibration curve, the concentration of phytic acid in the sample is determined on the basis of the measured adsorption (FHG-IVV, 2009).
Bestimmung mit HPLCDetermination by HPLC
In einem externen Labor wurde mit einer HPLC-Methode der Gehalt an Phytinsäure (IP6) bestimmt. Durch die Präzision der Methode können auch weitere Inositolphosphate (IP3–IP5) bestimmt werden. Die mit Salzsäure aufgereinigte Probe wurde mittels einer Mono-Q Säule (HR 5/5 (50 × 5 mm) aufgetrennt.In an external laboratory, the content of phytic acid (IP6) was determined by means of an HPLC method. Due to the precision of the method, other inositol phosphates (IP3-IP5) can also be determined. The hydrochloric acid-purified sample was separated by means of a Mono-Q column (
Phenolsäurenphenolic acids
Photometrische MethodePhotometric method
Die Bestimmung der phenolischen Verbindungen erfolgt mit einer photometrischen Methode, die an die Erfassung von Sinapin und Sinapinsäure mittels HPLC angelehnt ist.The determination of the phenolic compounds is carried out by a photometric method, which is based on the detection of sinapine and sinapinic acid by means of HPLC.
Für die Analyse wird der zu untersuchende Extrakt mit 100%igem Methanol verdünnt, so dass eine 70%ige Methanollösung entsteht. Diese wird in Eppendorfcaps zentrifugiert und vor der Messung ausreichend mit 70%igem Methanol verdünnt um im Bereich der Kalibriergerade zu liegen. Die Messung erfolgt bei einer Wellenläge vom 330 nm. Quantifiziert werden die Phenolsäuren durch die Berechnung über die Kalibriergerade.For the analysis, the extract to be examined is diluted with 100% methanol to give a 70% methanol solution. This is centrifuged in Eppendorf caps and diluted sufficiently with 70% methanol before the measurement to be in the range of the calibration line. The measurement takes place at a wavelength of 330 nm. The phenolic acids are quantified by calculating the calibration line.
Feste Proben werden mit 70%igem Methanol versetzt und insgesamt dreifach extrahiert. Der Überstand wird durch einen Faltenfilter gegossen und in einem verschließbaren Kolben aufgefangen. Vor der photometrischen Messung erfolgt, wenn notwendig, eine entsprechende Verdünnung (FHG-IVV, 2010).Solid samples are mixed with 70% methanol and extracted three times in total. The supernatant is poured through a pleated filter and collected in a sealable flask. If necessary, a suitable dilution is performed before the photometric measurement (FHG-IVV, 2010).
HPLC Methode HPLC method
Die Bestimmung der Phenolsäuren erfolgt mit einer HPLC-(high performance liquid chromatography)Anlage der Firma Dionex (HPLC-Pumpe P680, Automated Sample Injector ASI-100, Säulenofen ICS-3000 DC, UV/VUS-Detektor UVD170U) und einer C18-Säule mit polarem Endcapping (Synergi 4u Hydro-RP 80A).The determination of the phenolic acids is carried out with a HPLC (high performance liquid chromatography) system from Dionex (HPLC pump P680, Automated Sample Injector ASI-100, column oven ICS-3000 DC, UV / VUS detector UVD170U) and a C18 column with polar endcapping (Synergi 4u Hydro-RP 80A).
Für die Probenaufbereitung werden 1,5 g feste Probe nach Zugabe von 13.500 μl 70%igem Methanol und einem Rührfisch mittels Magnetrührerplatte 30 Minuten lang gerührt. Nach 30 Minuten wird die gesamte Probenflüssigkeit über einen Papierfilter (602) in einen 25 ml-Kolben abfiltriert. Das Becherglas wird mit 3.500 μl 70%igem Methanol gespült und diese Lösung ebenfalls in den Kolben abfiltriert. Der Filter wird nach Ablaufen des Filtrats noch zweimal mit je 3.500 μl 70%igem Methanol gespült. Das Filtrat wird nun auf 25 ml mit 70%igem Methanol aufgefüllt und geschüttelt (ca. 30 sec). Von der wässrigen Probe werden 300 μl mit 700 μl reinem Methanol mittels Vortexer in einem Eppendorf Vial gemischt. Nach Filtration durch einen 0,22 μm-Filter werden die klaren methanolischen Lösungen in HPLC-Vials abgefüllt und verschlossen.For sample preparation, 1.5 g of solid sample are stirred for 30 minutes after addition of 13,500 μl of 70% methanol and a stir bar using a magnetic stirrer plate. After 30 minutes, the entire sample liquid is filtered off via a paper filter (602) into a 25 ml flask. The beaker is rinsed with 3,500 .mu.l of 70% methanol and this solution is also filtered off into the flask. After filtering off the filtrate, the filter is rinsed twice with 3,500 μl of 70% methanol each time. The filtrate is then made up to 25 ml with 70% methanol and shaken (about 30 sec). 300 μl of the aqueous sample are mixed with 700 μl of pure methanol by vortexing in an Eppendorf vial. After filtration through a 0.22 μm filter, the clear methanolic solutions are filled into HPLC vials and sealed.
Bei der Methode wurde mit einem Flow von 0,4 ml/min gearbeitet.
Eluent A: Wasser-Methanol, 90:10 mit 2% Essigsäure (100%ig)
Eluent B: Methanol mit 0,5% EssigsäureThe method was carried out with a flow of 0.4 ml / min.
Eluent A: water-methanol, 90:10 with 2% acetic acid (100%)
Eluent B: methanol with 0.5% acetic acid
Für die Sinapinsäure wurde folgende Formel der Kalibriergerade mit R2 = 0,9989 ermittelt:
Wegen eines fehlenden Standards wurde Sinapin analog zum Vorgehen von CHANDRA et al. (
Nach Quantifizierung als Sinapinsäure wurden die Proben dem Korrekturfaktor, dem Quotient aus der molaren Masse von Sinapin und Sinapinsäure, multipiliziert:
Glucosinolateglucosinolates
In einem externen Labor werden die Proben aufkonzentriert, mit Extraktionsmittel und internem Standard vermischt und bei 75°C gerührt. Nach anschließender Zentrifugation wird der Überstand auf einen Ionenaustauscher gegeben, mit Puffer gespült und mit Sulfatase versetzt. Nach der Verweilzeit im Brutschrank werden die Proben mit HPLC-Wasser von den Austauschersäulen gewaschen, filtriert und in der HPLC analysiert. Die Detektion erfolgt bei 229 nm.In an external laboratory, the samples are concentrated, mixed with extractant and internal standard and stirred at 75 ° C. After subsequent centrifugation, the supernatant is placed on an ion exchanger, rinsed with buffer and treated with sulfatase. After the incubation period in the incubator, the samples are washed with HPLC water from the exchanger columns, filtered and analyzed by HPLC. Detection takes place at 229 nm.
SenfölbestimmungMustard oil Determination
Der Senfölgehalt wird, berechnet als Allylisothiocyanat, in einem externen Labor über die amtliche Methode von 1975 bestimmt.The mustard oil content, calculated as allyl isothiocyanate, is determined in an external laboratory using the official 1975 method.
Für die Glucosinolatbestimmung wird die Probe in Wasser aufgeschlämmt. Die Senföle werden unter der Einwirkung von Fermenten abgespalten, nach Zusatz von Ethanol abdestilliert und in verdünnter Ammoniaklösung aufgenommen. Die Lösung wird mit Silbernitratlösung erhitzt, abgekühlt und filtriert. Der Überschuss an Silbernitrat wird mit einer Ammoniumthiocyanatlösung zurücktitriert.For glucosinolate determination, the sample is slurried in water. The mustard oils are split off under the action of ferments, distilled off after the addition of ethanol and taken up in dilute ammonia solution. The solution is heated with silver nitrate solution, cooled and filtered. The excess of silver nitrate is back titrated with an ammonium thiocyanate solution.
Unter Anwendung desselben Verfahrens wird eine Blindlösung ohne Analysenprobe hergestellt. Das Volumen an Silbernitratlösung, das im Blindversuch verbraucht wird, wird von dem Verbrauch an Silbernitratlösung bei der Analysenprobenlösung abgezogen. Der so erhaltene Wert gibt die Silbernitratlösung in ml an, die durch das Senföl der Analysenprobe verbraucht worden ist. 1 ml 0,1 molare Silbernitratlösung entspricht hierbei 4,956 mg Allylisothiocyanat (
Eingesetzte Adsorbentien Adsorbents used
Anorganische AdsorbentienInorganic Adsorbents
Bei den folgenden Materialien handelt es sich um γ-Aluminiumoxide und Mischoxide aus γ-Aluminiumoxid und γ-Siliziumoxid, die normalerweise als Katalysatoren eingesetzt werden.The following materials are γ-aluminas and mixed oxides of γ-alumina and γ-silica, which are normally used as catalysts.
EX M 1694 (Mineralogie Stevensit-Kerolit)EX M 1694 (mineralogical stevensite-kerolite)
Bei diesem Adsorber handelt es sich um ein Schichtsilikat mit hydrophober Oberfläche, das als Mischung zweier Talkarten vorliegt. Zum einen als Kerolit, einem Schichtsilikat mit Mg2+-statt der Al3+-Oktaeder und zum anderen als Stevensit, einem Talk, der Mg2+-Lücken besitzt und daher z. T. negativ geladen ist. Eine hochporöse innere Struktur ist kennzeichnend für diesen Adsorber. Tab. 1: Analysenwerte EX M 1694
Organische AdsorberharzeOrganic adsorbent resins
Purolite® A200Purolite A200 ®
Purolite® A200 ist ein stark basisches Polystyrol-Harz und besitzt eine hohe Affinität zu starken Säure-Anionen. Bei dem Harz handelt es sich um kugelförmige Perlen, die sich durch eine hohe chemische Stabilität auszeichnen. Es ist besonders für die Behandlung von wässrigen Medien mit einem hohen Anteil an freien mineralischen Säuren geeignet und hat zusätzlich reversible sorptive Kapazitäten für komplexe organische Materialien, sowohl in ionisierter als auch nicht ionisierter Form. Tab. 2: Produkteigenschaften Purolite® A200
Purolite® A500 Purolite A500 ®
Bei Purolite® A500 handelt es sich um ein stark basisches, makroporöses Anionenaustauscherharz. Die poröse Struktur der undurchsichtigen, kugelförmigen Perlen hat hohe Bindungskapazitäten zur Folge. Eingesetzt wird das Harz daher für die Entionisierung und Adsorption von organischem Material. Tab. 3: Produkteigenschaften Purolite® A500
Amberlite® XAD-4Amberlite ® XAD-4
Amberlite® XAD-4 ist ein hydrophobes, polyaromatisches, stark saures Kationenaustauscherharz, welches eine Sulfonsäuregruppe besitzt. Da es mit einer Acetylgruppe modifiziert ist, kann es ohne einen Befeuchtungsprozess für die Adsorption eingesetzt werden. Bei dem Harz handelt es sich um weißlich durchscheinende, unlösliche Kügelchen mit einer hohen physikalischen, chemischen und thermischen Stabilität.Amberlite ® XAD-4 is a hydrophobic, polyaromatic, strongly acidic cation exchange resin having a sulfonic acid group. Because it is modified with an acetyl group, it can be used for adsorption without a humidification process. The resin is whitish translucent, insoluble beads with high physical, chemical and thermal stability.
Aufgrund seiner makrovernetzten Struktur und großen Oberfläche besitzt es hohe adsorptive Eigenschaften und ist besonders für die Bindung von phenolischen und aromatischen Verbindungen geeignet. Tab. 4: Produkteigenschaften Amberlite® XAD-4
Amberlite® IRP-69Amberlite ® IRP-69
Bei Amberlite® IRP-69 handelt es sich um ein stark saures Kationenaustauscherharz. Das sulfonierte Copolymer aus Styrol und Divinylbenzol besitzt als austauschbares Kation Na+. Es eignet sich daher zu Bindung basischer bzw. kationischer Wirkstoffe. Amberlite® IRP-69 ist ein feines trockenes Pulver, das in Wasser unlöslich ist. Seine Fähigkeit Ionen auszutauschen ist unabhängig vom pH-Wert. Tab. 5: Produkteigenschaften Amberlite® IRP-69
Amberlite® IRC-76Amberlite ® IRC-76
Bei dem Austauscherharz handelt es sich um einen schwach sauren Kationenaustauscher. Der Einsatz von IRC-76 erfolgt überwiegend, um Metalle aus wässrigen Lösungen zu entfernen. Gegenüber Oxidation ist das Copolymer allerdings empfindlich. Tab. 6: Produkteigenschaften Amberlite® IRC-76
Amberlite® IRC-86Amberlite ® IRC-86
Amberlite® IRC-86 ist ein schwach saurer Kationentauscher mit hoher physikalischer und chemischer Beständigkeit. Das Erscheinungsbild des gelförmigen Polyacryls sind gelbe Kugeln. Tab. 7: Produkteigenschaften Amberlite® IRC-86
Lewatit® CNP 105
Lewatit® CNP 105 ist ein makroporöses Methacrylsäure-Divinylbenzol-Copolymer und wirkt als schwach saures Kationenaustauscherharz. Tab. 8: Produkteigenschaften Lewatit® CNP 105
Beispiele und FigurenExamples and figures
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele und Figuren näher beschrieben und erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Beispiele und Figuren den Rahmen der vorliegenden Erfindung in keinster Weise beschränken sondern lediglich veranschaulichenden Charakter haben und besonders bevorzugte Ausführungsformen näher illustrieren.The invention will be described and explained in more detail with reference to the following examples and figures. It should be understood that the examples and figures in no way limit the scope of the present invention, but are merely illustrative in nature, and more particularly illustrate preferred embodiments.
Es zeigtIt shows
Beispiel 1: Saure wässrige Extraktion von entöltem Rapspresskuchen Example 1: Acid aqueous extraction of de-oiled rapeseed cake
Für die saure wässrige Extraktion wurde ein nachentölter Rapspresskuchen mit folgender Zusammensetzung eingesetzt: Tab. 9: Stoffdaten des für die Extraktion verwendeten Presskuchens
Für die Extraktgewinnung wird je nach benötigter Extraktmenge ein 11 oder 41 Reaktor verwendet. Dieser wird an ein Wasserbad angeschlossen und so temperiert. Ein Ankerrührer, der in einem Rührwerk befestigt ist, dient zur Durchmischung des Reaktorinhalts. Die optimierten Parameter für den Extraktionsprozess, ermittelt durch Down (DOWY F., 2009: Abtrennung sekundärer Pflanzenstoffe bei der wässrigalkalischen Gewinnung von Rapsprotein durch Adsorption, Diplomarbeit, Fachhochschule Weihenstephan, Freising) sind in nachfolgender Tabelle 10 aufgeführt. Tab. 10: Prozessparameter für die Herstellung des sauren Vorextrakts
Zunächst wird die gewünschte Wassermenge im Reaktor vorgelegt und deren pH-Wert mit einmolarer Salzsäure auf 4 eingestellt. Bei dem Wasser handelt es sich um Leitungswasser, dessen Ionenstärke 0,0031 mol/l beträgt (HARTL, 2009).First, the desired amount of water is introduced into the reactor and their pH is adjusted to 4 with one molar hydrochloric acid. The water is tap water with an ionic strength of 0.0031 mol / l (HARTL, 2009).
Anschließend wird innerhalb von zehn Minuten im Wechsel gemahlener Rapsexpeller und einmolare Salzsäure in das vorgelegte Wasser gegeben, wobei der pH-Wert möglichst konstant auf 4 gehalten wird. Nach der 45-minütigen Extraktion erfolgt durch Zentrifugation bei 3300 g die Abtrennung des Rückstands vom Extrakt. Der gewonnene Extrakt wird für die Durchführung der Adsorptionsversuche eingesetzt.Subsequently, within ten minutes alternately ground rapeseed pollen and one molar hydrochloric acid is added to the water introduced, the pH is kept as constant as possible to 4. After extraction for 45 minutes, centrifugation at 3300 g removes the residue from the extract. The extract obtained is used to carry out the adsorption experiments.
Die Konzentrationen der im Extrakt enthaltenen Phytinsäure und phenolischen Verbindungen, sowie der Anteil an Protein und die Trockensubstanz sind in Tabelle 11 dargestellt. Tab. 11: Inhaltsstoffe des sauren Extrakts
Beispiel 2: Gezielte Entfernung von Phytinsäure aus dem wässrigen Rapspresskuchenextrakt aus Beispiel 1Example 2 Purposeful removal of phytic acid from the aqueous rapeseed cake extract of Example 1
Der wässrige Extrakt aus Beispiel 1 wurde nun mit Anionentauschern behandelt, mit dem Ziel, die Phytinsäure abzureichern. Für die Versuche wurden die kommerziellen Anionenaustauscherharze Purolite® 200 und Purolite® 500 von der Firma Purolite (THE PUROLITE COMPANY, 150 Monument Road, Bala Cynwyd, PA 19004, USA) eingesetzt.The aqueous extract from Example 1 was now treated with anion exchangers, with the aim of depleting the phytic acid. For the experiments, the commercial anion exchange resins Purolite ® 200 and Purolite ® 500 (150 Monument Road, Bala Cynwyd, PA 19004, USA THE COMPANY Purolite,) were purchased from Purolite used.
Für diese Versuche wird jeweils ein Teil des hergestellten Extrakts (250–400 ml) in einem 11-Reaktor vorgelegt und mit der gewünschten Menge an Trägermaterial versetzt. Die Konzentration des Adsorbers bezieht sich auf die eingesetzte Menge an Extrakt. Das bedeutet bei einem Ansatz mit 500 g Extrakt und einem 2%igen Adsorbereinsatz eine Adsorbermenge von 10 g. Die gleichmäßige Durchmischung wird durch einen Ankerrührer bei 180 U/min gewährleistet. For each of these experiments, a portion of the extract prepared (250-400 ml) is placed in an 11-reactor and mixed with the desired amount of support material. The concentration of the adsorbent refers to the amount of extract used. In the case of a batch with 500 g of extract and a 2% adsorber feed, this means an adsorber amount of 10 g. Uniform mixing is ensured by an anchor stirrer at 180 rpm.
Nach ausreichender Kontaktzeit zwischen Extrakt und Träger, werden Extraktproben entnommen. Für die Entnahme wird der Rührvorgang unterbrochen, sodass der Adsorber absinken kann und sich nicht in der entnommenen Probe befindet. Gegebenenfalls erfolgt zusätzlich das Abgießen durch ein feinmaschiges Sieb (≤ 0,2 mm). Bei pulverförmigen Materialien wird das Adsorber-Extrakt-Gemisch durch Zentrifugation getrennt. Die entnommene Extraktprobe wird auf den Gehalt an Protein, Phytinsäure und Phenolsäuren untersucht.After sufficient contact time between extract and carrier, extract samples are taken. For the removal of the stirring process is interrupted, so that the adsorber can sink and is not in the sample removed. If necessary, the casting is additionally carried out through a fine-mesh sieve (≤ 0.2 mm). For powdered materials, the adsorbent-extract mixture is separated by centrifugation. The extracted extract sample is examined for the content of protein, phytic acid and phenolic acids.
Die Ergebnisse zeigen, dass Purolite® 200 die Phytinsäure besser abreichert als Purolite® 500 und dass unter den eingestellten Rührbedingungen eine Kontaktzeit von 1 h mit dem Adsorber ausreichend ist. Weiterhin sind 3,5 Gew.-% Adsorber ausreichend, um mindestens 80% der Phytinsäure abzureichern.The results show that Purolite ® 200 depletes the phytic acid better than Purolite ® 500 and that a contact time of 1 h with the adsorber is sufficient under the set stirring conditions. Furthermore, 3.5% by weight of adsorber is sufficient to deplete at least 80% of the phytic acid.
Eine starke Adsorption bezüglich der Phytinsäure und gleichzeitig geringe Bindung an Phenolsäuren sind optimale Voraussetzung dafür, den Adsorber für eine selektive Phytinsäureadsorption einzusetzen.A strong adsorption with respect to the phytic acid and at the same time low binding to phenolic acids are optimal conditions for using the adsorber for selective phytic acid adsorption.
Die Adsorption des Rapsproteins soll möglichst gering ausfallen. Einerseits kann somit die Phytinsäure als Reinfraktion auf dem Adsorber vorliegen und zum anderen geht das Protein nicht für die Isolatgewinnung verloren. Die Proteinadsorption ist in der folgenden Graphik dargestellt.The adsorption of the rape protein should be as low as possible. On the one hand, therefore, the phytic acid can be present as a pure fraction on the adsorber and on the other hand, the protein is not lost for isolate recovery. Protein adsorption is shown in the following graph.
Die Adsorption des Proteins bewegt sich bei Purolite® A200 im Bereich von 5,5–7% und bei Purolite® A500 von 7–9% bei einer identischen Adsorberkonzentration von 7% (
Beispiel 3 Gezielte Entfernung von Phenolsäuren aus dem wässrigen Rapspresskuchenextrakt aus Beispiel 2Example 3 Purified removal of phenolic acids from the aqueous rapeseed cake extract of Example 2
Die Adsorption der Phenolsäuren erfolgt in der zweiten Adsorptionsstufe. Da durch die erste Adsorptionsstufe kaum Phenolsäuren adsorbiert wurden und die Phytinsäure zu einem hohen Anteil aus dem Extrakt entfernt wurde, ist eine optimale Voraussetzung für die gezielte Entfernung und die Gewinnung einer Phenolsäurefraktion in reiner Form gegeben.The adsorption of the phenolic acids takes place in the second adsorption stage. Since hardly any phenolic acids were adsorbed by the first adsorption stage and the phytic acid was removed to a large extent from the extract, an optimal condition for the targeted removal and the recovery of a phenolic acid fraction in pure form is given.
In der folgenden Tabelle sind die eingesetzten Adsorbentien mit Konzentrationen und untersuchten Kontaktzeiten aufgelistet Tab. 12: Adsorbentien zur Phenolsäureabreicherung
Die prozentuale Bindung der Phenolsäuren ist auf die Menge bezogen, die sich nach der ersten Adsorptionsstufe noch im Extrakt befindet. Tab. 13: Adsorbierte Menge an Phenolsäuren in Stufe 2
Anorganischer Adsorber:Inorganic Adsorber:
Der anorganische Adsorber EX M 1964 wurde in einer Konzentration von 2% eingesetzt. Er zeigt im Vergleich zu den untersuchten Adsorbern die beste Adsorptionsleistung (
Organische Adsorber:Organic Adsorbers:
Amberlite® Amberlite ®
Bei den Adsorberharzen Amberlite® XAD-4 und IRP-69 handelt es sich um stark saure Kationenaustauscher. Mit einer Adsorptionsleistung von bis zu 40% liegt der Adsorber Amberlite® XAD-4 im mittleren Leistungsbereich. Für die Adsorption von 0,42 mg Phenolsäuren pro Gramm Extrakt ist jedoch eine Prozesszeit von zwei Stunden notwendig, da nach einstündiger Adsorberbehandlung erst etwas mehr als die Hälfte an Phenolsäuren gebunden wird. Günstig ist die Abtrennung des Adsorbers, die Aufgrund seiner Teilchengröße mit einem feinmaschigen Sieb (0,2 mm) möglich ist. Die äußerliche Beschaffenheit des Adsorbers ist ähnlich der des Purolite A200, weswegen eine Konzentration von 3,5% gewählt wurde.The adsorbent resins Amberlite ® XAD-4 and IRP-69 are strongly acidic cation exchangers. With an adsorption capacity of up to 40%, the adsorbent Amberlite ® XAD-4 is in the middle performance range. For the adsorption of 0.42 mg of phenolic acids per gram of extract, however, a process time of two hours is necessary because after one hour of adsorber treatment only slightly more than half is bound to phenolic acids. Conveniently, the separation of the adsorber, which is possible due to its particle size with a fine-mesh sieve (0.2 mm). The external nature of the adsorber is similar to that of the Purolite A200, which is why a concentration of 3.5% was chosen.
Der Adsorber Amberlite® IRP-69 ist dagegen sehr feinpulvrig und trockener als der XAD-4, weswegen er in einer niedrigeren Konzentration von 2% verwendet wurde. Aufgrund seiner Beschaffenheit kann er nicht durch Sieben aus dem Extrakt entfernt werden. Eine aufwendige Abtrennung durch Zentrifugation ist nötig. Mit einer Adsorptionsleistung von rund 57%, was der Bindung von 0,66 mg Phenolsäuren je Gramm Extrakt entspricht, schneidet Amberlite® XAD-4 von den untersuchten Adsorbern am zweitbesten ab und hat sein Adsorptionsmaximum bereits nach der Prozesszeit von einer Stunde erreicht.The adsorbent Amberlite ® IRP-69, however, is very finely powdery and drier than the XAD-4, which is why it was used in a lower concentration of 2%. Due to its nature, it can not be removed by sieving from the extract. A complicated separation by centrifugation is necessary. With an adsorption capacity of around 57%, which corresponds to the binding of 0.66 mg of phenolic acids per gram of extract, Amberlite ® XAD-4 scores second best of the adsorbers tested and has already reached its adsorption maximum after the processing time of one hour.
Die beiden Harze Amberlite® IRP-76 und IRP-86 sind schwache Kationenaustauscher und in ihrem strukturellen Aufbau sehr ähnlich. Auch ihr Adsorptionsvermögen hinsichtlich der Phenolsäuren unterscheidet sich kaum. Mit einer Adsorptionsleitung von 40 und 41% (0,47 und 0,48 mg/g Extrakt) ist ihre Leistung mit dem ebenfalls perlenförmigen, aber stark sauren Kationenaustauscher XAD-4 vergleichbar und liegt im mittleren Bereich. Eine Prozesszeit von zwei Stunden ist notwendig um die Bindung der Phenolsäuren sicherzustellen. Die Abtrennung der schwachen Kationenaustauscher vom dem Extrakt gestaltet sich einfach, da es sich bei beiden Harzen um perlenförmige Kugeln handelt, die durch ein Sieb mit der Maschenweite von 0,2 mm zurückgehalten werden.The two resins Amberlite ® IRP-76 and IRP-86 are weak cation exchanger and very similar in their structure. Their adsorption capacity with respect to the phenolic acids hardly differs. With an adsorption line of 40 and 41% (0.47 and 0.48 mg / g extract) their performance is comparable to the also beaded, but strongly acidic cation exchanger XAD-4 and is in the middle range. A process time of two hours is necessary to ensure the binding of the phenolic acids. The separation of the weak cation exchangers from the extract is easy, since both resins are beaded spheres, which are retained by a sieve with a mesh size of 0.2 mm.
Lewatit® Lewatit ®
Lewatit® CNP 105 ist ebenfalls ein schwach saurer Kationenaustauscher, dessen struktureller Aufbau dem der schwach sauren Amberlite® ähnlich ist. Mit einer Phenolbindung von 12%, bzw. 0,22 mg/g Extrakt, die nach einer zweistündigen Adsorptionszeit erreicht wurden, zeigt der Kationenaustauscher eine im Vergleich schwächere Leistung.Lewatit ® CNP 105 is also a weakly acidic cation exchanger whose structural structure is similar to that of the weakly acidic Amberlite ® . With a phenol binding of 12%, or 0.22 mg / g extract, which were achieved after a two-hour adsorption, the cation exchanger shows a weaker performance compared.
Adsorption der Phytinsäure in Stufe 2Adsorption of phytic acid in
Neben der Bindung von Phenolsäuren in der ersten Stufe ist auch die Phytinsäureadsorption in Stufe 2 von Interesse. Hier zeigt sich welche Adsorber neben der Bindung von Phenolsäuren zusätzlich eine Affinität zur Phytinsäure zeigen. Für die Gewinnung einer Reinfraktion ist wiederum eine möglichst geringe Phytinsäureadsorption erwünscht. Andererseits ist eine möglichst starke Abreicherung von Phytinsäure bezüglich der Reinheit des gewonnenen Proteins von Vorteil. Die prozentual gebundene Phytinsäuremenge bezieht sich auf den Restgehalt, der nach der ersten Adsorption im Extrakt übrig ist.In addition to the binding of phenolic acids in the first stage, phytic acid adsorption in
Die Amberlite® XAD-4, IRC-76 und IRC-86 zeigen alle eine ähnlich hohe Bindung der verbliebenen Phytinsäure um die 80% (
Der Lewatit® CNP 105 zeigte mit 35% die geringste Phytinsäureadsorption.The Lewatit ® CNP 105 showed the lowest phytic acid adsorption at 35%.
Gesamtreduktion sekundärer Pflanzenstoffe nach zweistufiger AdsorptionTotal reduction of phytochemicals after two-stage adsorption
Im Hinblick auf die Gesamtreduktion an Phytinsäure und phenolischen Verbindungen konnten die nachfolgenden Ergebnisse erzielt werden. Tab. 14: Gesamtreduktion der Phytinsäure nach zweistufiger Adsorption
In Tabelle 14 ist ersichtlich, dass die Möglichkeit besteht, die Phytinsäure nahezu vollständig aus dem Extrakt zu entfernen. Vor allem durch die pulverförmigen Adsorber EX M 1694 und Amberlite® IRP-69 der zweiten Adsorptionsstufe, kann die Phytinsäure so weit reduziert werden, dass ihr Gehalt im Extrakt unterhalb der linearen Nachweisgrenze von 0,01 mg/ml liegt.Table 14 shows that it is possible to remove the phytic acid almost completely from the extract. Primarily due to the powder
Die Gesamtreduktion der Phenolsäuren im wässrigen Extrakt, welche in Tabelle 15 dargestellt ist, ist bis rund 69% durch EX M 1694 möglich. Auch der zweite pulverförmige Adsorber Amberlite® IRC-69 schneidet mit einer Reduktion auf rund 58% mitunter am besten von den getesteten Adsorbern ab.The total reduction of phenolic acids in the aqueous extract shown in Table 15 is possible up to about 69% by
Beim Vergleich der perlenförmigen schwach sauren (Amberlite® IRC-76 und IRC-86) und stark sauren (Amberlite® XAD-4) Kationenaustauscherharzen ist kein deutlicher Unterschied bezüglich der Phenolsäurebindung zu erkennen. Bestenfalls kann der Gehalt an phenolischen Verbindungen auf rund 43% gesenkt werden. Lewatit® CNP 105 hat mit einer Gesamtabnahme von knapp 16% die geringste Reduktion an phenolischen Verbindungen zu verzeichnen.When comparing the beaded weak acid (Amberlite ® IRC-76 and IRC-86) and strong acid (Amberlite ® XAD-4) cation exchange resins can be seen no significant difference in the phenolic acid binding. At best, the content of phenolic compounds can be reduced to around 43%. Lewatit ® CNP 105 has the lowest reduction of phenolic compounds with a total decrease of just under 16%.
Leistung der Adsorber bezogen auf ihren Trockensubstanzgehalt Performance of adsorbers based on their dry matter content
Da bei den Adsorptionsversuchen unterschiedliche Konzentrationen von den jeweiligen Trägermaterialien zum Einsatz kamen, wird in den Tabellen 16 und 17 eine abschließende Betrachtung der gebundenen Mengen bezogen auf den eingesetzten trockenen Adsorber gemacht. In diesen Tabellen ist für wirtschaftliche Aspekte außerdem aufgelistet, wie viel trockenes Adsorbermaterial für die jeweilige Adsorptionsleistung nötig war. Tab. 16: Phytinsäureadsorption bezogen auf die TS der Adsorber
Tabelle 16 sind die Daten der Phytinsäureadsorption zu entnehmen. Von Interesse ist hier der Adsorber Purolite® A200, der für die erste Adsorptionsstufe festgelegt wurde. Prozentual ist der Einsatz von 2,05% trockenem Träger notwendig, dass 183,5 mg Phytinsäure (PS) bezogen auf ein Gramm trockenen Adsorber gebunden wird.Table 16 shows the phytic acid adsorption data. Of interest here is the adsorber Purolite ® A200, which was specified for the first adsorption stage. Percent, the use of 2.05% dry carrier is required to bind 183.5 mg of phytic acid (PS) based on one gram of dry adsorbent.
Das Harz Purolite® A500 wurde nur in einer höheren Konzentration von 3,34% trockenem Material untersucht, so dass je Gramm Träger eine geringere Bindung an Phytinsäure (121,4 mg) stattgefunden hat.The resin Purolite ® A500 has been studied only in a higher concentration of 3.34% of dry material, so that per gram of the carrier (121.4 mg) has taken place a lower binding to phytic acid.
In Tabelle 17 sind die Daten bezüglich der Phenolsäurenadsorption angegeben. Bezüglich des Einsatzes je trockenem Adsorber schneiden die Materialien EX M 1694 (37,1 mg/g), Amberlite® IRP-69 (34,3 mg/g) und Lewatit® CNP 105 (34,6 mg/g) am besten ab.Table 17 gives the phenolic acid adsorption data. Concerning the use according dry adsorber materials EX M cut 1694 (37.1 mg / g), Amberlite ® IRP-69 (34.3 mg / g) and Lewatit ® CNP 105 (34.6 mg / g) best from ,
Mit einer Phenalsäurenbindung von 29,3 mg/g ist Amberlite® IRC-76 der nächstbessere Adsorber. Durch seine Perlenform lässt sich das Harz außerdem einfach vom Extrakt abtrennen. Amberlite® XAD-4 und IRC-86 schneiden in dieser Betrachtung am schlechtesten ab.With a phenolic acid binding of 29.3 mg / g Amberlite ® IRC-76 is the next better adsorber. Due to its pearl shape, the resin can also be easily separated from the extract. Amberlite ® XAD-4 and IRC-86 are the worst performers in this regard.
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