DE2551342A1

DE2551342A1 - Verfahren zur gewinnung von lipiden aus kartoffeln

Info

Publication number: DE2551342A1
Application number: DE2551342A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dipl Chem D Stolp; Rolf Dipl Chem Dr Stute
Original assignee: CPC Maizena GmbH
Current assignee: CPC Maizena GmbH
Priority date: 1975-11-15
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2551342B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Lipiden aus Kartoffeln.

Neben der grossen Gruppe meist synthetisch gewonnener Emulgatoren, beispielsweise Monoglyceride und Zuckerester, stellen die natürlich vorkommenden Phosphatide die zweite grosse Gruppe von in Nahrungsmitteln verwendbaren Emulgatoren dar. Sie werden meist unter dem Oberbegriff "Lecithine" zusammengefasst, obwohl sie je nach ihrer Herkunft und den jeweils angewendeten Isolierungs- und Aufarbeitungsverfahren zwar überwiegend aus einem Gemisch verschiedener Phosphatide, hauptsächlich Lecithin und Kephalin, bestehen, daneben aber auch andere polare Lipide, z.B. Galactosylglyceride, enthalten.

Lecithine finden vielseitige Verwendung als Nahrungsmitte!emulgatoren, z.B. in Backwaren, Süsswaren, Schokoladen oder Margarine, als Backhilfsmittel, als Netz- und Emulgiermittel, sowie als Antispritzmittel. Ausserdem verwendet man Lecithine auch bei der Herstellung von Anstrichfarben in der Leder- und Textilindustrie. Ein weiteres wesentliches Anwendungsgebiet ist ferner der Einsatz in kosmetischen und pharmazeutischen Produkten. In letzteren werden die Lecithine vor allem wegen ihrer leichten Resorbierbarkeit, Verdaulichkeit und wegen ihres hohen Gehaltes an essentiellen Fettsäuren eingesetzt. Ferner ist

709821 /(H08 ein Unternehmen der €|3>€/Europe

bekannt, dass Lipide aus der Gruppe der Galactosylglyceride eine hervorragende Wirkung auf das Backverhalten von Mehlen besitzen.

Ee besteht daher auf den verschiedensten Gebieten ein erheblicher Bedarf an Leclthinen. Dieser Bedarf konnte bislang nur in unbefriedigendem Masse gedeckt werden, obwohl Lecithine bzw. polare Lipide, insbesondere Phosphatide ein wichtiger Bestandteil der meisten pflanzlichen und tierischen Zellen sind, in denen sie sowohl frei als auch gebunden vorkommen, also eine in der Natur weit verbreitete Stoffgruppe darstellen. Ihre Konzentration ist jedoch im allgemeinen so gering, dass eine Gewinnung im technischen Masstab unwirtschaftlich wäre. Die als Emulgatoren verwendbaren Phosphatide werden deshalb derzeit praktisch ausschliesslich aus einer einzigen Rohstoffquelle, nämlich Sojaöl, das durchschnittlich 2 % polare Lipide enthält, gewonnen, und zwar indem man sie bei der Raffination des UIs mit dem anfallenden Schlamm abtrennt (Ulmann "Enzyclopädie der Technischen Chemie", 1960, Bd. 11, S. 548 ff). Die Phosphatidkonzentrationen in anderen ölen, wie Erdnuss- oder Baumwollsaatöl sind erheblich geringer, so dass diese UIe als Rohstoffquelle nur eine geringe Bedeutung erlangen konnten.

Überhaupt keine Verwendung als Ausgangsmaterial für die Gewinnung von Lipiden hat bislang die Kartoffel gefunden, obwohl bekannt 1st, dass die Lipide der Kartoffel überwiegend aus polaren Lipiden bestehen und neben den vorherrschenden Phosphatiden, Lecithin und Kephalin, in den Kartoffellipiden ein ungewöhnlich hoher Anteil an Mono- und Digalactosyldiglyceriden vorhanden ist. Dass die Kartoffel als Lipidquelle bislang trotzdem nicht in Betracht gezogen wurde, ist darauf zurückzuführen, dass, bei einem mittleren Rohfettgehalt von nur 0,1 % in der Frischsubstanz (R. Schick und M. Klinkowski, "Die Kartoffel, Ein Handbuch") der Gehalt an polaren Lipiden in der Kartoffel - genau wie in den meisten anderen pflanzlichen und tierischen Geweben - so niedrig 1st, dass die Gewinnung dieser hochwertigen Lipide nach den bekannten Methoden unwirtschaftlich wäre und deshalb bisher nur in analytischem Masstab durchgeführt wurde.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine neue Quelle für die Gewinnung polarer Lipide in technischem Masstab zur Verfügung zu stellen und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht,

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die wertvollen Lipide der Kartoffel wirtschaftlich in technischem Masstab abzutrennen und zu gewinnen.

Es wurde nun Überraschenderweise gefunden, dass die an polaren Lipiden reichen Kartoffellipide bei der zur Kartoffelstärkegewinnung durchgeführten Trennung von Fruchtwasser, Pulpe und Stärke überwiegend, ja fast vollständig in das Fruchtwasser übergehen und dabei so stark im Fruchtwasser angereichert werden, dass ihre wirtschaftliche Gewinnung möglich wird. Die Anreicherung des Lipidgehalts im Fruchtwasser ist auf den Trockensubstanzgehalt bezogen natürlich noch wesentlich höher, als in Bezug auf das jeweilige Gesamtgewicht,da bei der Abtrennung des Fruchtwassers von den übrigen Bestandteilen der Rohkartoffel, also Pulpe und Stärke, der überwiegende Teil der Kartoffeltrockenmasse in dem aus Stärke und Pulpe bestehenden Rückstand verbleibt, so dass der Anreicherungseffekt durch Eindicken des Kartoffelfruchtwassers, gegebenenfalls bis zur Trockene, sich bis zum 4- bis 5-fachen steigern lässt. Weiterhin wurde festgestellt, dass sich die Lipide aus dem Kartoffelfruchtwasser und aus daraus gewonnenen Konzentraten mit Fettlösungsmitteln glatt und nahezu quantitativ extrahieren lassen.

Ausgehend von den vorstehenden überraschenden Erkenntnissen wird die der Erfindung Zugrande liegende Aufgabe daher durch "ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man aus Kartoffeln Fruchtwasser abtrennt und aus dem dabei erhaltenen Kartoffelfruchtwasser die darin angereicherten Lipide, gegebenenfalls nach weiterer Anreicherung, gewinnt. Die Gewinnung erfolgt vorzugsweise durch Extraktion mit Fettlösungsmitteln .

Das Verfahren der Erfindung stellt auf dem Gebiet der Lipidgewinnung nicht nur deswegen einen entscheidenden Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik dar, weil es einen Weg zur Gewinnung wertvoller Lipide aus einem bisher für diesen Zweck nicht verwertbaren, in praktisch unbegrenzten Mengen zur Verfügung stehenden Ausgangsmaterial, der Kartoffel, eröffnet und eine Arbeitsweise darstellt, deren erste Stufe, die Kartoffelfruchtwasserabtrennung, im Zuge der Kartoffelstärkegewinnung ohnehin

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in ausserordentlich grossem Umfang durchgeführt wird, sondern unter anderem vor allem auch deswegen, weil das bei der Kartoffelstärkegewinnung zwangsläufig anfallende Fruchtwasser aus der Sicht des Kartoffelstärkefabrikanten nicht nur ein wirtschaftlich uninteressantes Neben-, sondern sogar ein Abfallprodukt darstellt, dessen Beseitigung selbst dann erhebliche Kosten verursacht, wenn die Möglichkeit der Verregnung auf den Anbauflächen gegeben ist. Hinzu kommt, dass die vorstehend erwähnte relativ kostengünstige Möglichkeit zur Beseitigung des Fruchtwassers durch die immer schärfer werdenden Umweltschutzbestimmungen in zunehmendem Masse eingeschränkt und in nicht allzu ferner Zukunft voraussichtlich sogar völlig versperrt werden wird.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Kartoffelfruchtwasser zur weiteren Anreicherung der Lipide, gegebenenfalls bis zur Trockene, eingedickt.

Überraschenderweise kann eine weitere Anreicherung der Lipide in vorteilhafter Weise auch dadurch erreicht werden, dass man die Proteine aus dem Fruchtwasser, z.B. durch Erhitzen mittels eingeleitetem Wasserdampf, ausfällt, da, wie festgestellt wurde, die Lipide nahezu quantitativ mit dem Protein ausfallen. Die Ausfällung und Gewinnung von Kartoffelprotein als ein Verfahren zur Abwasserbeseitigung findet in zunehmendem Masse Eingang in die Kartoffelstärkeindustrie. Auf diese Weise steht nicht nur der wegen des hohen Anreicherungsfaktors zur Lipidgewinnung vorteilhafteste Rohstoff in Zukunft in grösserem umfang zur Verfügung, sondern die Gewinnung wertvoller Lipide trägt auch dazu bei, die Abwasserbeseitigung wirtschaftlich zu verbessern.

Gewünschtenfalls kann man zur Anreicherung ferner eine kombinierte Fruchtwassereindickung und Proteinfällung durchführen.

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Durch die nahezu quantitative Mitfällung der Lipide beim Ausfällen der Proteine erfolgt eine so starke Anreicherung der Lipide in der Proteinfraktion, dass der Lipidgehalt des durch Fällung gewonnenen Proteins - je nach dem eingesetzten Ausgangsmaterial und der Menge der ausfällbaren Proteine - zwischen etwa 4 und 15 % liegt. Aufgrund dieser enormen Anreicherung der Lipide stellt das Kartoffelprotein - selbst bei Berücksichtigung rohstoffbedingter Schwankungen .im Lipidgehalt - ein Material dar, dessen mittlerer Phosphatidgehalt nicht nur den der meisten 01-saaten, sondern vielfach auch den des Sojaöls weit übertrifft.

In einzelnen Fällen 1st die Lipidkonzentration in den anfallen·* den Proteinen sogar so hoch, dass eine unmittelbare Verwendung dieser lipidhaltigen Proteine als Emulgatoren möglich erscheint.

Zur Gewinnung der Lipide ist es daher besonders vorteilhaft, die bei der Ausfällung aus dem Kartoffelfruchtwasser in Form eines wässrigen Schlamms anfallende Proteinfraktion zu konzentrieren, und zwar vorzugsweise bis zur Trockene einzudicken, wobei man häufig Konzentrate erhält, deren Lipidgehalt so hoch ist, dass sie direkt, d.h. ohne weitere Nachreinigung bzw. Reingewinnung, z.B. durch selektive Extraktion der Lipide, als Lipidprodukt verwendet werden und insbesondere als Emulgatoren in Lebensmitteln eingesetzt werden können.

Es sei darauf hingewiesen, dass der bei der Freisetzung des Kartoffelzellsaftes bekanntermassen einsetzende Abbau der polaren Lipide durch in der Kartoffel vorhandene Lipasen bei entsprechend rascher Abtrennung des Fruchtwassers und Ausfällung des Proteins weitgehend vermieden werden kann, sowie daß selbst bei bereits merklichem Abbau der polaren Fraktion aus dem Protein noch ein Gesamtlipid erhalten werden kann, dessen Gehalt an AcetonunlÖslichem dem handelsüblicher Leclthlne vergleichbar ist.

Zur Extraktion der Lipide aus dem Kartoffelfruchtwasser oder daraus durch Eindicken, gegebenenfalls bis zur Trockene, und/ oder Ausfällen der Proteinfraktion, sowie gegebenenfalls weitere

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Einengung des dabei erhaltenen Proteinschlamms gewonnenen Konzentraten lassen sich im Prinzip alle fettlösenden Flüssigkeiten verwenden. Bevorzugt sind jedoch die für die Extraktion von Phosphatiden besonders geeigneten polaren Fettlösungsmittel, insbesondere Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Alkohol(e), insbesondere aliphatische C, ^-Alkohole, vorzugsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol und/oder Butanol, und/oder andere wassermischbare Extraktionsmittel, insbesondere Methylal, wobei die wassermischbaren Extraktionsmittel vor allem für die Extraktion feuchter Proteinfraktionen besonders geeignet sind.

Da der Extraktion der Lipide aus dem feuchten Protein die Entfernung des im Protein enthaltenen Wassers vorausgeht, ist

zur Herabsetzung des Lösungsmittelbedarfs in diesem Fall eine Gegenstromextraktion besonders vorteilhaft, vor allem auch deshalb, weil die sehr feste Haftung der Lipide am Protein die vollständige Extraktion ohnehin etwas erschwert.

Da aus dem Kartoffelprotein bei Anwendung eines geeigneten Lösungsmittels praktisch nur der Lipidanteil extrahiert wird, fallen die als Emulgatoren zu verwendenden Lipide nicht nur in verhältnismässig hoher Ausbeute, sondern auch aussergewöhnlieh rein an. Der Lipidgehalt der erhaltenen Extrakte liegt in den meisten Fällen nahe bei 1OO %. Nur bei Verwendung sehr stark polarer Alkohole, wie Methanol oder Äthanol, werden gleichzeitig geringe Mengen an proteinhaltigem Material, sowie gegebenenfalls auch Reste von Zuckern und "Asche" extrahiert, die sich jedoch durch Kristallisation bei der Abtrennung des Lösungsmittels oder durch Aufnahme in weniger polare, mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel problemlos entfernen lassen. Für die aussergewöhnliche Reinheit der erfindungsgemäss gewonnenen Lipide spricht auch, dass sie im allgemeinen mit nur hellgelber Farbe anfallen. Zusätzliche Behandlungen zur Verbesserung der Farbe, z.B. eine bei technischen Lecithinen übliche, für Nahrungsmittelemulgatoren. jedoch nicht erlaubte Bleichung ist deshalb bei den erfindungsgemäss gewonnenen Kartoffellipiden nicht erforderlich.

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Die erfindungsgemäss gewonnenen Kartoffellipide sind aufgrund ihres hohen Gehaltes an Phosphatiden und der hohen Reinheit mit der sie gewonnen werden, meist direkt und ohne weitere Aufbereitung als Emulgatoren verwendbar. Erforderlichenfalls lassen sich jedoch auch alle für die Gruppe der Lecithine bekannten Verfahren zur Reinigung, Fraktionierung und Modifizierung anwenden. Die erfindungsgemäss erhaltenen Lipide können ausserdem nach allen für Lecithine bekannten Verfahren chemisch und/oder enzymatisch modifiziert sowie gewünschtenfalls in Derivate überführt werden.

Wegen ihres hohen Gehalts an Lecithin und Kephalin können nicht nur die polaren Lipide der erfindungsgemäss erhältlichen Produkte sondern - zumindest dann, wenn ein weitgehender Abbau der Phosphatide bei der Fruchtwassergewinnung und Proteinfällung vermieden wird - auch das gesamte Lipid in die unter der Bezeichnung "Lecithine" zusammengefasste Klasse von Emulgatoren eingeordnet werden. D.h., dass sie nicht nur die für diese Klasse typischen Emulgatoreigenschaften aufweisen, sondern auch lebensmittelrechtlich wie die klassischen Lecithine zu behandeln sind.

Die erfindungsgemäss erhältlichen Kartoffellipide zeichnen sich ebenso wie die darin enthaltenen Phosphatide durch einen ausgesprochen hohen Gehalt an ungesättigten Fettsäuren aus. Wie in den meisten Pflanzenölen und den daraus gewonnenen Phosphatiden liegt der Gehalt an Linolsäure, der ernährungsphysiologisch wirksamsten essentiellen Fettsäure, mit etwa 50 % sehr hoch. Im Gegensatz zu den meisten handelsüblichen Pflanzenölen und Pflanzenlecithinen, vor allem aber im Vergleich zum ölsäurereichen Ei-Lecithin, enthalten diese Kartoffellipide praktisch keine ölsäure. Anstelle der nicht essentiellen und damit ernährungsphysiologisch bedeutungslosen ölsäure enthalten die Kartoffellipide durchschnittlich etwa 20 % der zu den essentiellen Fettsäuren gehörenden Linolensäure. Sie sind damit besonders reich an diesen häufig als Vitamin F bezeichneten essentiellen Fettsäuren. Die einzige gesättigte Fettsäure, die im Kartoffellipid in vergleichbar hoher Konzentration vorliegt, wie in Pflanzenölen und den daraus gewonnenen Phosphatiden, ist Palmitinsäure.

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Dieser für den ernährungsphysiologischen Wert der Lipide zweifellos vorteilhafte hohe Gehalt an essentiellen Fettsäuren würde sich beim Verbleiben dieser stark ungesättigten und damit leicht

oxidierbaren Verbindungen im Kartoffelprotein mit Sicherheit ungünstig auf die Lagerstabilität des Proteins und vor allem des trockenen Produktes auswirken. Die im trockenen Proteinprodukt mit vergleichsweise hohem Lipidgehalt rausch ablaufende Auto- oxidation dieser ungesättigten £ipide schränkt fraglos nicht nur die Lagerstabilität des Kartoffelproteins, sondern aweifellos auch die Möglichkelten zu dessen Weiterverwendung, insbesondere in Nahrungsmitteln ein. Die Entfernung dieser Lipide aus dem Kartoffelprotein stellt somit nicht nur ein neues und wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von Emulgatoren vom Typ der Lecithine dar, sondern führt gleichzeitig auch zu einer Verbesserung der Eigenschaften des verbleibenden Proteins und stellt somit eine Aufwertung des nach einem der bekannten Verfahren gewonnenen Kartoffelproteins und damit einen weiteren Vorteil der Erfindung dar.

Insgesamt bietet die Gewinnung der phosphatidreichen und somit Emulgatorwirkung besitzende Lipide aus Kartoffeln nach den Verfahren der Erfindung folgende Vorteile:

1) Die Abtrennung des Fruchtwassers, die bei der Gewinnung von Kartoffelstärke ohnehin in erheblichen Umfang grosstechnisch durchgeführt v/erden muss, sowie gegebenenfalls die Koagulation des im Kartoffelfruchtwasser enthaltenen Proteins und/oder die Eindickung des Kartoffelfruchtwassers bzw. des daraus gewonnenen Proteinschlamms hat nicht nur eine erhebliche Anreicherung der Kartoffellipide zur Folge, die eine Gewinnung in technischem Masstab überhaupt erst wirtschaftlich macht, sondern bedeutet gleichzeitig eine einfache Abtrennung von den übrigen in der Kartoffel enthaltenen Komponenten, so dass die Kartoffellipide nicht nur mit hoher Ausbeute, sondern auch mit hoher Reinheit und heller Farbe gewonnen v/erden können.

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2) Die erfindungagemass gewonnenen Lipide zeichnen sich gegenüber den bislang im technischen Masstab zugänglichen Lipiden durch einen sehr hohen Anteil an wertvollen Galactosylglycerlden aus.

3) Als natürliche Bestandteile von Kartoffeln gehören Kartoffelliplde bzw. daraus gewonnene Emulgatoren zu den "natürlichen Emulgatoren", ^hre Verwendung unterliegt daher keinerlei lebensmittelrechtlichen Beschränkungen.

4) Die erfindungsgemäss gewonnenen Kartoffellipide und aus diesen gewinnbare Emulgatoren sind besonders reich an den essentiellen Fettsäuren Linol- und Linolensäure und deshalb ernährungsphysiologisch wertvoll.

5) Die Abtrennung der Lipide erhöht die Lagerstabilität des Kartoffelproteins. Beim Einsatz dieses llpidfreien Proteins in Nahrungsmitteln wird somit die zu unangenehmen geschmacklichen Veränderungen führende Autoxidation verhindert oder zumindest erheblich reduziert.

Das Verfahren der Erfindung stellt daher gleichzeitig eine Verbesserung der bekannten Verfahren zur Gewinnung von Kartoffelprotein dar.

6) Da die erfindungsgemäss gewonnenen Kartoffeliipide wertvolle Ilandelsprodukte darstellen, die sich gut verkaufen lassen, stellt die Erfindung weiterhin auch einen Beitrag dazu dar, die bislang recht kostspielige Aufarbeitung bzw. Beseitigung des bei der Kartoffelstärkegewinnung als Neben- oder genauer gesagt Abfallprodukt in grossen Mengen anfallenden Kartoffelfruchtwassers wirtschaftlicher zu gestalten.

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Die nachstehenden Beispiele und Vergleichsversuche erläutern die Erfindung und deren Vorteile.

Beispiel 1

500 g Kartoffeln der Sorte Saturna werden in einem Haushaltsentsafter zerrieben. Das in einer Ausbeute von 52% abfliessende (stärkefreie) Fruchtwasser wird, in drei Vol.-Teile Isopropylalkohol pro Gew.-Teil Kartoffeln eingeleitet. Nach Abtrennen und nochmaligem Auswaschen des proteinhaltigen Niederschlags mit Isopropylalkohol werden die Extrakte zur Trockne eingedampft. Der chloroformlösliche Teil dieses Extraktrückstandes ist praktisch frei von Zuckern und stickstoffhaltigen Verbindungen und entspricht der in das Fruchtwasser übergegangenen Lipidmenge.

Wie Tabelle I zeigt, gehen 63 % der insgesamt in der Kartoffel vorhandenen Lipide in das Fruchtwasser über, was bei einer Fruchtwasserauebeute von 52 % allein durch die Fruchtwasserabtrennung eine Anreicherung um den Faktor 1,2 bedeutet bzw. in Bezug auf die im Fruchtwasser vorliegende TS eine Anreicherung um den Faktor 4,6.

Die durch nochmaliges Auswaschen des Enteafterrückstandes gewinnbare Lipidmenge liegt unter 5 % und ist deshalb zu vernachlässigen.

Tabelle I

	TS HL HR/	. LIPIDl ZXHB7	3EHALT /*TS7	AUS Komponenten ZlHB/	BEUTE Lipid /JGesamtlipfd7
Kartoffel	22,5	0,22	0,97	-	-
Frucht wasser	6,0	0,27		52	63
Rückstand	-	-	-		37

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At

Beispiel 2

Entsprechend Beispiel 1 gewonnenes Kartoffelfruchtwasser wird in zwei Ansätzen zur Ausfällung der darin enthaltenen Proteine durch Einleiten von Dampf auf 85 bis 90⁰C erhitzt. Nach Abzentrifugieren des Proteinniederschlages und Gefriertrocknung sowohl des Proteins als auch des klaren Uberstandes werden jeweils die Lipidgehalte der beiden dabei erhaltenen Produkte durch erschöpfende Extraktion mit Chloroform bestimmt. Wie Tabelle II zeigt, werden dabei 95,3 % bzw. 97,9 % der insgesamt im Fruchtwasser vorhandenen Lipide mit dem Protein ausgefällt.

Tabelle II

	J	ANSATZ	,6	A	,3	AN5AT2	: B	C	*i J*
KPW-Auabeute Γί			.2		.7	• 53,1	L	97	»9
		50,2	,8			RTE LIPIDE /me/2OOß7 L KFW J	2	.1
PROTEIN		/ ^KFW J			1^42,1	100
ÜBERSTAND NACH PROTEINPXLLUNO		1K5		EXTRAHIE] *CiJ*	3.1
SUMME	7		95	1^5,2
	152		k
100

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Beispiel 3

a) Ein gemäss Beispiel 2 gewonnenes dampfgefälltes Protein

wird gefriergetrocknet, das trockene Protein wird mit Chloroform erschöpfend extrahiert. Die durch Chloroformextraktion bestimmbare Lipidmenge beträgt 4,7 % bezogen auf eingesetztes Protein. Bezogen auf den Lipidgehalt der eingesetzten Kartoffeln ergibt sich somit ein Anreicherungsfaktor von 23,5 (Tabelle III).

b) Ein entsprechend Beispiel 2 gewonnenes feuchtes Kartoffelprotein-Koagulat (Trockensubstanzgehalt etwa 16%) wird mit

5 Vol.-Teilen Isopropylalkohol pro Gew.-Teil feuchtes Koagulat viermal 30 min extrahiert, die vereinigten Extrakte werden zur Trockene eingeengt. Der chloroformlöeliche, den Lipiden gleich* zusetzende Anteil der IsopropylalkoholextraktrUckst&nde ergibt einen Lipidgehalt von 6,4 % bezogen auf eingesetztes Protein. Dies entspricht einer Anreicherung der Lipide um den Faktor 42, bezogen auf den Lipidgehalt Q% HB] der Kartoffeln (Tabelle III)

c) Ein entsprechend Beispiel 2 gewonnenes Kartoffelprotein wird durch wiederholte Extraktion mit Butanol-(l) erschöpfend extrahiert. Die auf diese Welse, gewonnene chloroformlösliche Lipidmenge ergibt einen Lipidgehalt im Protein von 12,1 %, was, bezogen auf den Lipidgehalt der Kartoffeln, einer Anreicherung um den Faktor 61 entspricht (Tabelle III).

Die in Tabelle III zusammengefassten Versuchsergebnisse zeigen, dass die Lipide der Kartoffel sehr fest am Protein haften. Eine bevorzugte Haftung einzelner Lipide scheint dabei nicht vorzuliegen, da die in den einzelnen Stufen der Extraktionen erhaltenen Lipide praktisch identische DUnnschichtchromatogramme ergeben (Kieselgel-G-Fertigplatten, Merck, Laufmittel Chloroform/ Methanol/Wasser/Eisessig; 70/30/2/1 [v/v/v/vj ).

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Tabelle III

KARTOFFELN

Ver-!^Protein such

a) E

zur

Extraktion

eingesetzte Kenge

gefrier-5etrock-

b) feucht

c) feucht

500

25

C Λ

mittlerer Lipidgehalr

/ % HB

0,2

Lipidmenge

0,5

PROTEIN

erhalt-j ein- j TS en nach! gesetza Dampf- j fällung}

LZ Nj

/~g Nx I/T7

/g

~6

EXTRAHIERTE LIPIDE

Menge

6,25J7

Anreicherungsfaktor (bezogen auf Lipidgehalt

Γ% HB_7

der Kartoffeln)

,02

3,03

3,77

,7

3,16

23,5

60,5

bestimmt als Summe der Lip id geh al te im abgetrennten; Fruchtwasser und des erhaltenen Püloerückstandes.

Beispiel 4

a) In 6 Ansätzen von jeweils 500 g werden Kartoffeln mit jeweils 3 Vol.-Teilen Isopropylalkohol pro Gew.-Teil Kartoffeln in einem Mixer homogenisiert. Aus dem nach Absaugen der Pulpe erhaltenen Filtrat werden nach Eindampfen zur Trockene die chloroformlöslichen Lipide isoliert und mit kaltem Aceton in eine polare acetonunlösliche und eine unpolare aceton lös liehe Hpidfraktion zerlegt. Die acetonunlösliche Fraktion macht 85 % der insgesamt erhaltenen Lipide aus. Die entsprechend Beispiel 3 durchgeführte dünnschichtchromatographische Analyse zeigt, dass in der acetonunlöslichen Fraktion nur noch geringe Reste unpolarer Lipide enthalten sind, so dass der Anteil der polaren Lipide in den Gesamtlipiden in den in diesem Beispiel verwendeten Kartoffeln etwa 85 % beträgt.

b) 6O kg Kartoffeln werden in einer Reibmaschine zerrieben und unmittelbar darauf in einer Siebschleuder entsaftet. Das ausfliessende Kartoffelfruchtwasser wird wie im Beispiel 2 sofort mit Dampf

auf 85 bis 90° C erhitzt. Das dampfgefällte Protein wird abgetrennt und gefriergetrocknet, wobei 47 3 g eines trockenen Proteinpulvers erhalten werden. Durch Extraktion mit Chloroform werden 20,2 g Lipide erhalten, was einem Lipidgehalt des Proteins von 4,3 % entspricht. Eine entsprechend Beispiel 4a durchgeführte Fraktionierung dieses Lipids mit kaltem Aceton ergibt einen acetonunlöslichen Anteil von 55 %, der praktisch keine unpolaren Lipide mehr enthält, wie die dühnschichtchromatographische Untersuchung zeigt.

Durch die? während der Kortoffelverreibung und der Fruchtwasserabtrennung erfolgende Klnwirkung der kartoffeleigenen Lipasen tritt somit.ei η merklicher Abbau dc»r polaren Lipide ein. Der Anteil der pol.iron Lipide im anfallenden Llpid ist jedoch immer noch recht hoch und dorn handelsüblicher LJcithine vergleichbar. Durch eine noch schnellere Gewinnung des Fruchtwassers und Ausfällung des Proteins lässt sich der Abbau zudem noch weiter verringern.

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Beispiel 5

a) 3 g.nach Beispiel 4a gewonnene Kartoffellipide werden nach der Methode N-29 der Firma Lucas Meyer, Hamburg, mit Rindertalg vermischt und in Wasser in Gegenwart von Sudanrot bei 50⁰C homogenisiert (Probe c). In gleicher Weise werden eine Probe ohne polare Lipide (Blindwert; Probe a) und eine Probe mit Zusatz eines handelsüblichen Lecithins (Probe b) hergestellt.

Gegenüber dem Blindversuch, bei dem unmittelbar nach der Homogenisierung die Hauptmenge des Rindertalgs aufrahmt (vgl. Fig. la), bleiben die Emulsionen der das Kartoffellipid bzw. das handelsübliche Lecithin enthaltenden Proben b und c zunächst stabil. Im Laufe einer 3-std. Beobachtung entwickelt sich in der das handelsübliche Lecithin enthaltenden Probe b jedoch eine scharf abgegrenzte Rahmschicht (Fig. Ib), während die das Kartoffellipid enthaltende Probe c sich in weitaus geringerem Umfang entmischt und somit stabiler ist (siehe Fig. Ic).

b) 1,5 g nach Beispiel 4a gewonnene Kartoffellipide werden in einem Kälbermilch-Test eingesetzt, der in der Methode N-31 der Firma Lucas Meyer, Hamburg, beschrieben ist. Zum Vergleich wird eine Blindprobe ohne Emulgator und eine Vergleichsprobe, die ein für diese Anwendung geeignetes handelsübliches Lecithin enthält, hergestellt. Nach Herstellung dor Probeemulsion werden ca. 1 cm unterhalb der Oberfläche Proben entnommen und mikroskopisch untersucht. Wie in Fig. 2a bis σ wiedergegebene mikrophotographische Aufnahmen zeigen, liegen in der Bllndprobe ohne Emulgator überwiegend grosse Fettröpfchen vor (Fig. 2a). In Gegenwart des handelsüblichen Lecithins (Fig. 2b) bzw. des Kartoffellipids (Fig. 2c) ist dagegen jeweils eine sehr feine Verteilung des Fettes gegeben, woraus auf eine hohe und in beiden Fällen etwa gleiche Emulgatorwirkung der Kartoffeliipide und des verwendeten handelsüblichen Lecithins geschlossen werden kann.

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Beispiel 6

3 g der polaren, acetonunlöslichen, gemäss Beispiel 4b gewonnenen Lipidfraktion werden für den in Beispiel 5a beschriebenen Emulgiertest eingesetzt (Probe 3c). In gleicher Weise werden eine Blindprobe ohne Emulgator (Probe a; vgl. Fig. 3a) und eine ein handelsübliches Lecithin enthaltende Probe b hergestellt.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen entsprechen praktisch denen von Beispiel 5a. Wie Fig. 3b zeigt, bildet sich nach zunächst vorliegender Stabilität der Emulsion in der das das handelsübliche Lecithin enthaltenden Probe wiederum eine nach unten scharf abgegrenzte Fettschicht aus. In der die polare Kartoffellipidfraktion enthaltenden Probe c ist nur eine sehr viel geringere Entmischung zu erkennen (Fig. 3c), so dass diese Emulsion wesentlich homogener und stabiler erscheint. Fig. 3a und 3b sind mit Fig. 2a bzw. 2b identisch.

Beispiel 7

1,5 g der nach Beispiel 4b erhaltenen polaren Lipide aus dem Lipid des Kartoffelproteins werden für den in Beispiel 5b beschriebenen Kälbermilch-Test eingesetzt. Der mikroskopische Vergleich der Emulsionen zeigt, dass die polare Fraktion praktisch die gleiche emulgierende Wirkung besitzt (vgl, Fig. 2d) wie das zum Vergleich auf die gleiche Weise geprüfte handelsübliche Lecithin (vgl. Fig. 2b).

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von Lipiden aus Kartoffeln, dadurch gekennzeichnet, dass man aus Kartoffeln Fruchtwasser abtrennt und aus dem dabei erhaltenen Kartoffelfruchtwasser die darin angereicherten Lipide, gegebenenfalls nach weiterer Anreicherung, gewinnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lipide durch Extraktion mit Fettlösungsmitteln gewinnt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kartoffelfruchtwasser zur weiteren Anreicherung der Lipide gegebenenfalls bis zur Trockene eindickt und/oder daraus eine Proteinfraktion abtrennt, vorzugsweise durch Koagulation.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass man durch Trocknen der aus dem Kartoffelfruchtwasser ausgefällten, als wässriger Schlamm vorliegenden Proteinfraktion ein Lipidkonzentrat gewinnt und gegebenenfalls daraus die Lipide durch Extraktion mit Fettlösungsmitteln abtrennt und rein gewinnt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Extrahieren der Lipide ein polares Fettlöaungamittel, vorzugsweise Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Alkohol(e), insbesondere aliphatische C_1-5-AIkOhOIe, vorzugsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol und/oder Butanol, und/oder andere wassermischbare Extraktionsmittel, insbesondere Mehtylal, verwendet.

6. Verwendung von nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gewonnenen Lipiden als Emulgatoren, insbesondere für Lebensmittel.

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