DE2551342B2

DE2551342B2 - Verfahren zur gewinnung von lipiden aus kartoffeln

Info

Publication number: DE2551342B2
Application number: DE19752551342
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Chem. Dr 7101 Flein; Stolp Klaus-Dieter Dipl.-Chem. Dr 7100 Heilbronn Stute
Original assignee: CPC Maizena GmbH
Current assignee: CPC Maizena GmbH
Priority date: 1975-11-15
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1977-12-22
Also published as: DE2551342A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Lipiden aus Kartoffeln durch Extraktion der Lipide mit Fettlcsungsmitteln.

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 »Lecithins« 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 Nahrungsmittelemulgatoren, 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 bekannt, daß Lipide aus der Gruppe der Galaetosylglycende eine hervorragende Wirkung auf das Backverhalten von Melhlen besitzen.

Es besteht daher auf den verschiedensten Gebieten ein erheblicher Bedarf an Lecithinen. 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 Maßstab 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 Öls mit dem anfallenden Schlamm abtrennt (Ulnunn, »Enzyclopädie der Technischen Chemie«, 1960, Bd. II, S. 548 ff). Die Phosphatidkonzentrationen in anderen ölen, wie Erdnuß- oder Baumwollsaatöl sind erheblich geringer, so daß diese öle 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 ist, 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 Rohfettgchalt von nur 0,1 % in der Frischsubstanz (R. S c h i c k und M. Klinkowski, »Die Kartoffel, Ein Handbuch«), der ι Gehalt an polaren Lipiden in der Kartoffel — genau wie in den meisten anderen pflanzlichen und tierischen Geweben — so niedrig ist, daß die Gewinnung dieser hochwertigen Lipide nach den bekannten Methoden unwirtschaftlich wäre und deshalb bisher nur in ι analytischem Maßstab durchgeführt wurde.

Dei Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine neue Quelle für die Gewinnung polarer Lipide in technischem Maßstab zur Verfügung zu stellen und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, das es ι ermöglicht, die wertvollen Lipide der Kartoffel wirtschaftlich in technischem Maßstab abzutrennen und zu gewinnen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die an polaren Lipiden reichen Kartoffeliipide bei der zur Kartoffelstärkegewinnung durchgeführten Trennung von Fruchtwasser, Pulpe und Stärke überwiegend, ja fast vollständig in das Fruchtwasser übergehen und dabei im Fruchtwasser so stark angereichert werden, daß ihre wirtschaftliche Gewinnung mit üblichen Fettlösungsmitteln möglich wird. Diese Feststellung ist insbesondere deswegen überraschend, weil die Lipide in stärkereichen Pflanzenmaterialien bekanntlich häufig überwiegend bzw. fast vollständig mit der Stärke vergesellschaftet sind, in der sie vermutlich in Form von Amylose-Einschlußverbindungen vorliegen, so daß sie sich daraus selbst durch intensive Extraktion mit Fettlösungsmitteln nur schwer in einigermaßen quantitativer Ausbeute abtrennen lassen (vgl. L. Acker und H. ]. Schmitz, »Die Stärke«, Jahrg. 19 [1967], Seiten 233 — 239). 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 5fachen steigern läßt.

Ausgehend von den vorstehenden überraschenden Erkenntnissen wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe daher durch ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Kartoffelfruchtwassor für die Extraktion der Lipide einsetzt.

Das Verfahren der Erfindung stellt auf detn Gebiet der Lipidgcwinnung nicht nur deswegen einen entschei-

5 51 342

zur _')

elenden 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, de· Kartoffel, eröffnet und eine Arbeitsweise darstellt, deren erste Stufe, die Kartoffelfruchtwasserabtrennung, im Zuge der Kartoffelstärkegewinnung ohnehin in außerordentlich großem Umfang durchgeführt wird, sondern unter anderem vor allem audi 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
Trockene, eingedickt.

Überraschenderweise kann eine weitere Anreicherung der Lipide in vorteilhafter Weise auch dadurch erreicht werden, daß man die Proteine aas 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.

Durch die nahezu quantitative Mitfäüung 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 ölsaaten, sondern vielfach auch den des Sojaöls weit übertrifft.

In einzelnen Fällen ist die Lipidkonzentration in den anfallenden 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 Lecithine 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 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 Ci_5-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 außergewöhnlich rein an. Der Lipidgehalt der erhaltenen Extrakte liegt in den meisten Fällen nahe bei 100%. 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 jedoc'.i nicht erlaubte Bleichung ist deshalb bei den erfindungsgemäß gewonnenen Kartoffellipiden nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäß gewonnenen Kartoffeliipide 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 Kartoffeilipid in vergleichbar hoher Konzentration vorliegt, wie in Pflanzenölen und den daraus gewonnenen Phosphatiden, ist Palmitinsäure.

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 rasch ablaufende Autooxidation dieser ungesättigten Lipide schränkt fraglos nicht nur die Lagerstabilität des Kartoffelproteins, sondern zweifellos auch die Möglichkeiten 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 "κι 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 besitzenden Lipide aus Kartoffeln nach dem Verfahren der Erfindung folgende Vorteile:

(,Il

1) Die Abtrennung des Fruchtwassers, die bei der Gewinnung von Kartoffelstärke ohnehin in erheblichen Umfang großtechnisch durchgeführt werden muß, sowie gegebenenfalls die Koagulation des im Kartoffelfruehtwasser enthaltenen Proteins ι,, und/oder die liindickiing des Kartoffelfruchtwasscrs h/w. des daraus gewonnenen l'rolcinschlamms hai nii'hi nur eine erhebliche Anreicherung der Kartoffellipide zur Folge, die eine Gewinnung in technischem Maßstab 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 werden können.

2) Die erfindungsgemäß gewonnenen Lipide zeichnen sich gegenüber den bislang im technischen Maßstab zugänglichen Lipiden durch einen sehr hohen Anteil an wertvollen Galactosylglyceriden aus.

3) Als natürliche Bestandteile von Kartoffeln gehören Kartoffellipide bzw. daraus gewonnene Emulgatoren zu den »natürlichen Emulgatoren«. Ihre Verwendung unterliegt daher keinerlei lebcnsmittelrechtlichen 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 lipidfreien 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 Kartoffellipide wertvolle Handelsprodukte 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.

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

Beispiel 1

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.-Tcil Kartoffeln eingeleitet. Nach Abtrennen und nochmaligem Auswaschen des proteinhaltigen Niederschlags mit Isopropylalkohol werden die Extrakte zur Trockne eingedampft. Der chloroformlösliche Teil dieses I'.xtraktrückstandes 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 Fruchtwasscrausbeute von ^r>2% 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,b.

Die durch nochmaliges Auswaschen des hiilsaflcrriickstandes gewinnbare Lipidiiiengc liegt unter '>% und ist deshalb zu vernachlässii'en.

Tabelle 1

TS (°/o HB)

Lipidgehalt (% HB)

Kartoffel

Fruchtwasser

Rückstand

22,5 6,0

0,22 0,27

(% TS) Ausbeute

Komponenten Lipid

(% HB) (% Gesamtlipid)

0,97 4,43 52
48

Beispiel 2

Entsprechend Beispiel 1 gewonnenes Kartoffelfrucht- η wasser wird in zwei Ansätzen zur Ausfällung der darin enthaltenen Proteine durch Protein von Dampf auf 85 bis 90°C erhitzt. Nach Abzentrifugieren des Proteinniederschlages und Gefriertrocknung sowohl des Proteins als auch des klaren Überstandes werden :n 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 Il

ill

Ansatz A	Ansatz B
KFW-Ausbeute (%)
50,2	53,1
Extrahierte Lipide
(mg/ (Vo) 20Og KFW)	(mg/ (Vo) 200 g KFW)

Protein

Überstand nach
Proteinfällung
Summe

145,6 95,3 7,2 4,7

152,8

100

142,1 3,1

145,2

97,9 2,1

100

Beispiel 3

a) Ein gemäß Beispiel 2 gewonnenes dampfgefälltes Protein wird gefriergetrocknet, das trockene Protein 4-.

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 HI).

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 chloroformlösliche, den Lipiden gleichzusetzende Anteil der Isopropylalkoholextiraktrückstände ergibt einen Lipidgehalt von 8,4% bezogen auf eingesetztes Protein. Dies entspricht einer Anreicherung der Lipide um den Faktor 42, bezogen auf den Lipidgehalt [% HB] der Kartoffeln (Tabelle III).

c) Ein entsprechend Beispiel 2 gewonnenes Kartoffelprotein wird durch wiederholte Extraktion mit Butanol-(l) erschöpfend extrahiert. Die auf diese Weise 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 HI 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 Dünnschichtchromatogramme ergeben (Kieselgel-G-Fertigplatten, Merck, Laufmittel Chloroform/Methanol/Wasser/Eisessig; 70/30/2/1 [v/v/ v/v]).

Tabelle	III	Kartoffeln	mittlerer	Lipid	Protein	einge	TS	Extrahierte	Lipide	Anreichcrungs-
Ver	Protein zur		Lipid	menge		setzt				faktor (bezogen
such	Extraktion	einge	*gehalt)**		erhalten			Menge		auf Lipidgehalt
		setzte	(% HB)	(g)	nach	(gN ■ 6,25)	(%)			der Kartoffeln) [% HB]
		Menge	0,2	1	Dampf	3,03	95			23,5
		(g)			fällung (g N ■ 6.25)			(g)	(Vo N ■ 6.25)
		500	0,2	0,5	4,02	1,94	16	0,142	4,7	42
a)	gefrierge		0,2	1		3,77	16			60,5
	trocknet	250			1,94			0,162	8,4
b)	feucht	500		3,77		0,457	12,1
c)	feucht

*) Bestimmt als Summe der Lipidgehalte im abgetrennten Fruchtwasser und des erhaltenen Pülperückstandes.

Beispiel 4

a) In 6 Ansätzen von jeweils 500 g werden Kartoffeln mit jeweils 3 Vol.-Teilen Isopropylalkohol pro Gew,-Tcil Kartoffeln in einem Mixer homogenisiert. Aus dem nach Absaugen der Pulpe erhaltenen Filtrat werden nach Eindampfen zur Trockene die chioroformlösliehi
Lipide isoliert und mit kaltem Aceton in eine pola
acetonunlösliche und eine unpolare acetonlöslic
Lipidfraktion zerlegt. Die acetonunlösliche Frakti
macht 85% der insgesamt erhaltenen Lipide aus. Γ
entsprechend Beispiel 3 durchgeführte dünnschic¹

70D 551

chromatographische 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. ^r>

b) 60 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 ^l() gefriergetrocknet, wobei 473 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 ι ^Γ) dieses Lipids mit kaltem Aceton ergibt einen acetonunlöslichen Anteil von 55%, der praktisch keine unpolaren Lipide mehr enthält wie die dünnschichtchromatographische Untersuchung zeigt

Durch die während der Kartoffelverreibung und der Fruchtwasserabtrennung erfolgende Einwirkung der kartoffeleigenen Lipasen tritt somit ein merklicher Abbau der polaren Lipide ein. Der Anteil der polaren Lipide im anfallenden Lipid ist jedoch immer noch recht hoch und dem handelsüblicher Lecithine vergleichbar. Durch eine noch schnellere Gewinnung des Fruchtwassers und Ausfällung des Proteins läßt sich der Abbau zudem noch weiter verringern.

Beispiel 5

a) 3 g nach Beispiel 4a gewonnene Kartoffellipide werden mit 47 g Rindertalg Premier Jus und 5 mg Sudanrot in einem 150 ml Becherglas bei 50° C geschmolzen, homogen vermischt und in einen 400 ml Wasser von 50⁰C enthaltenden Meßzylinder gefüllt Diese Mischung wird genau 2 Min. mit einem schnellaufenden Mischer (Ultra-Turrax) gerührt worauf die Aufrahmung in Zeitabständen visuell begutachtet wird (Methode N-29 der Firma Lucas Meyer, Hamburg, 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. F i g. 1 a), bleiben die Emulsionen der das Kartoffellipid bzw. das handelsübliche Lecithin enthaltenden Probe b jedoch eine scharf abgegrenzte Rahmschicht (Fig. 1b), während die das Kartoffellipid enthaltende Probe c sich in weitaus geringerem Umfang entmischt und somit stabiler ist (sieheFig. Ic).

b) 1,5 g nach Beispiel 4a gewonnene Kartoffellipide, 23,5 g Rindertalg Premier Jus und 0,01 g Sudanrot werden in einem Becherglas geschmolzen und homogen vermischt. In einer Reibschale werden 96 g SprühmagermilchpinVer mit der geschmolzenen homogenen Fettmischung verrieben. Das Fett-Milchpulver-Gemisch wird in 1 Ltr. dest Wasser von 50° C kurz von Hand eingerührt und die Mischung mit einem schnellaufenden Mischer (Ultra-Turrax) genau 1 Min. gerührt 500 ml der so erhaltenen Emulsion werden sofort in einen 500-ml-Meßzylinder gefüllt, worauf die Aufrahmung in Zeitabständen visuell begutachtet wird (Kälbermilch-Test nach der »Methode N-31« der Firma Lucas Meyer, Hamburg). Zum Vergleich wird eine Blindprobe ohne Emulgator und eine Vergleichsprobe, die ein für diese Anwendung geeignetes handelsübliches Lecithin enthält, hergestellt Nach Herstellung der Probeemulsion werden ca. 1 cm unterhalb der Oberfläche Proben entnommen und mikroskopisch untersucht Wie in Fig.2a bis c wiedergegebene mikrophotographische Aufnahmen zeigen, liegen in der Blindprobe ohne Emulgator überwiegend große Fettröpfchen vor (F i g. 2a). In Gegenwart des handelsüblichen Lecithins (F i g. 2b) bzw. des Kartoffellipids (F i g. 2c) ist dagegen jeweils eine sehr feine Verteilung des Fettes gegeben, woraus auf eine hohe und in beiden Fällen etwa gleiche Emulgatorwirkung der KartoffeMipide und des verwendeten handelsüblichen Lecithins geschlossen werden kann.

Beispiel 6

J<> 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

v> Lecithin enthaltende Probe b hergestellt.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen entsprechen praktisch denen von Beispiel 5a. Wie F i g. 3b zeigt, bildet sich nach zunächst vorliegender Stabilität der Emulsion in der das das handelsübliche Lecithin enthaltenden Probe wiederum eine nach unten schar! abgegrenzte Fettschicht aus. In der die polare Kartoffellipidfraktion enthaltenden Probe c ist nur eine sehr viel geringere Entmischung zu erkennen (Fi g. 3c) so daß diese Emulsion wesentlich homogener und

stabiler erscheint F i g. 3a und 3b sind mit F i g. 2a bzw 2b identisch.

Beispiel 7

1,5 g der nach Beispiel 4b erhaltenen polaren Lipide aus dem Lipid des Kartoffelproteins werden für den ir Beispiel 5b beschriebenen Kälbermilch-Test eingesetzt

Der mikroskopische Vergleich der Emulsionen zeigt daß die polare Fraktion praktisch die gleiche emulgie rende Wirkung besitzt (vgl. Fig.2d) wie das zurr

v> Vergleich auf die gleiche Weise geprüfte handelsübliche Lecithin (vgl. Fig. 2b).

Hierzu 2 IJIiill

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Lipiden aus Kartoffeln durch Extraktion der Lipide mit Fettlö- > sungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kartoffelfruchtwasser für die Extraktion der Lipide einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kartoffeliruchtwasjer vor der ·<> Extraktion der Lipide eindickt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Extraktion eine aus dem Kartoffelfruchtwa.sser abgetrennte die Lipide enthaltende Proteinfraktion eingesetzt wird. ι ">