DE2606835C2

DE2606835C2 - Process for obtaining a crude lipid fraction

Info

Publication number: DE2606835C2
Application number: DE2606835A
Authority: DE
Inventors: Axel 7129 Ilsfeld Melwitz; Klaus-Dieter Dipl.-Chem. Dr. 7100 Heilbronn Stolp; Rolf Dipl.-Chem. Dr. 7101 Flein Stute
Original assignee: CPC Maizena GmbH
Current assignee: CPC Maizena GmbH
Priority date: 1976-02-20
Filing date: 1976-02-20
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE2606835A1

Description

2020th

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer Rohiipidfraktion aus Kartoffeifruchtwasser.The invention relates to a method for obtaining a raw lipid fraction from potato fruit water.

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 Aufarbeitungsverfahre^ zwar überwiegend aus einem Gemisch verschiedener Phosphatide, hauptsächlich Lecithin und Kephalin, bestehen, daneben aber auch andere polare Lipide, z. B. Galar.osylglyceride, enthalten.In addition to the large group of mostly synthetically obtained emulsifiers, such as monoglycerides and Sugar esters, the naturally occurring phosphatides, represent the second major group in foods usable emulsifiers. They are usually summarized under the generic term »lecithins«, although depending on their origin and the isolation and processing methods used in each case ^ mainly from a mixture of different phosphatides, mainly lecithin and cephalin, exist, but also other polar lipids, e.g. B. Galar.osylglyceride contain.

Lecithine finden vielseitige Verwendung als Nahrungsmittelemulgatoren, z. B. in Backwaren, Süßwaren, Schokoladen oder Margarine, als Backhi'fsmitiel, 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 Galactosylglyceride eine hervorragende Wirkung auf das Backverhalten von Mehlen besitzen. Lecithins are used in many ways as food emulsifiers, z. B. in baked goods, confectionery, chocolate or margarine, as Backhi'fsmitiel, as Wetting and emulsifying agents, as well as anti-splash agents. Lecithins are also used in production of paints in the leather and textile industry. Another important area of application is also used in cosmetic and pharmaceutical products. In the latter are the lecithins before mainly because of their easy absorbability, digestibility and their high content of essentials Fatty acids used. It is also known that lipids from the group of galactosylglycerides are excellent Have an effect on the baking behavior of flours.

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 Pncsphatide ein wichtiger Bestandteil der meisten pflanzlichen und tierischen Zellen sind, in deren 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 (Ulmann »Enzyclopädie der Technischen Chemie«, 1960, Bd. 11, S. 548 ff). Die Phosphatkonzentration in anderen Ölen, wie Erdnuß- oder Baumwollsaatöl sind erheblich geringer, so daß diese Öle als Rohstoffquelle nur eine geringe Bedeutung erlangen konnten.There is therefore a considerable need for lecithins in the most varied of fields. This need has so far only been covered to an unsatisfactory extent, although lecithins or polar lipids, in particular Pncsphatide are an important part of most plant and animal cells, in which they are both occur free as well as bound, i.e. represent a group of substances that is widespread in nature. Her However, the concentration is generally so low that extraction on an industrial scale would be uneconomical. The phosphatides that can be used as emulsifiers are therefore currently almost exclusively from a single raw material source, namely soybean oil, that Contains an average of 2% polar lipids, obtained by using them in the refining of the oil separates the resulting sludge (Ulmann "Enzyclopadie der Technischen Chemie", 1960, vol. 11, p. 548 ff). The phosphate concentrations in other oils, such as peanut or cottonseed oil, are considerably lower, so that these oils are of little importance as a source of raw materials could achieve.

Oberhaupt 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 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 ist, daß die Gewinnung dieser hochwertigen Lipide nach den bekannten Methoden unv rtschaftlich wäre und deshalb bisher nur in analytischem Maßstab durchgeführt wurde.So far, the potato has not been used at all as a starting material for the production of lipids found, although it is known that the lipids of the potato consist predominantly of polar lipids and In addition to the predominant phosphatides, lecithin and cephalin, an unusually high level in potato lipids Share of mono- and digalactosyl diglycerides present The fact that the potato has not yet been considered as a source of lipids is on it due to the fact that, with an average crude fat content of only 0.1% in the fresh substance (R. Schick and M. Klinkowski, "The Potato, A Handbook") the content of polar lipids in the potato - just like in the most other plant and animal tissues - so low that the extraction of this high quality Lipids would be unreliable according to the known methods and therefore so far only on an analytical scale was carried out.

Ein brennendes Problem ist weiterhin die Verwertung des bei der Kartoffelstärkegewinnung zwangsläufig in großen Mengen anfallenden Kartoffelfruchtwassers, das, obwohl es bekanntlich an sich hochwertige Proteine enthält, 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 komm», daß die vorstehend erwähnte relativ kostengünstige Möglichkeit zur Beseitigung des Fruchtwassers durch die immer schärfer werdenden Umweltschutzbedingungen in zunehmendem Maße eingeschränkt und in nicht allzu ferner Zukunft voraussichtlich sogar völlig versperrt werden wird; die spätestens dann unvermeidliche weitgehende Abtrennung der organischen inhalissioffc- zur Verringerung des BOD (biologischer Sauerstoffbedarf) auf aus der Sicht des Umweltschutzes tragbare Werte bedeutet eine erhebliche Kostenbelastung für die Kartoffelstärke, weil das hauptsächlich aus — an sich hochwertigen — Proteinen bestehende organische Material, das dabei anfällt, wegen völlig unzureichender sensorischer Eigenschaften allenfalls als Viefutter zu gebrauchen und daher nur zu Preisen absetzbar ist, die die Kosten der Fruchtwasseraufbereitung nur zu einem geringen Bruchteil decken. Es wurde zwar bereits vorgeschlagen, die sensorischen Eigenschaften von Kartoffelprotein dadurch zu verbessern, daß man das durch Ausfällen des Proteins und Abfiltrieren oder zentrifugieren aus Kartoffelfruchtwasser erhältliche feuchte Koagulat mit einem Alkohol, Keton und/oder Äther, auswäscht (NL-Patentanmeldung 60 985), jedoch hat diese seit rund drei Jahrzehnten bekannte Arbeitsweise, obwohl dadurch die organoleptischen Eigenschaften von Kartoffelprotein deutlich verbessert werden können, keinen Eingang in die Praxis gefunden, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, daß die Qualität des Proteins für einen Einsatz in Nahrungsmitteln immer noch nicht ausreicht und die vorgeschlagene Extraktion für die erzielte Verbesserung zu teuer ist.A burning problem is still the inevitable recovery of the potato starch production Potato fruit water accumulating in large quantities, which, although it is known to be of high quality in itself From the point of view of the potato starch manufacturer, protein does not only contain something that is economically uninteresting Is a by-product, but even a waste product, the disposal of which causes considerable costs even then if there is the possibility of rain on the cultivated areas, there is also the above mentioned relatively inexpensive way of eliminating the amniotic fluid by getting Increasingly severe environmental protection conditions are increasingly restricted and not too distant The future will probably even be completely blocked; the inevitable then, at the latest, far-reaching Separation of the organic inhalissioffc- to Reduction of the BOD (biological oxygen demand) to acceptable values from the point of view of environmental protection means a considerable cost burden for the potato starch, because it mainly consists of - in itself high quality - Organic material consisting of proteins that is produced because of completely inadequate sensory properties Properties can only be used as fodder and can therefore only be deducted at prices that the Cover only a small fraction of the costs of amniotic fluid treatment. While it has already been suggested improve the sensory properties of potato protein by doing this by precipitating of the protein and filtering off or centrifuging moist coagulate obtainable from potato fruit water with an alcohol, ketone and / or ether, washes out (NL patent application 60 985), but this has since Working method known for around three decades, although it preserves the organoleptic properties of potato protein can be significantly improved, has not found its way into practice, which is probably due to it it is due to the fact that the quality of the protein is still insufficient for use in food and the proposed extraction is too expensive for the improvement achieved.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu schaffen, das die vorstehenden Probleme löst, und es somit einerseits ermöglicht, polare Lipide in technischem Maßstab wirtschaftlich aus einer für diesen Zweck nach dem Stand der Technik nicht genutzten und nutzbaren Quelle, Kartoffeln, zu gewinnen und andererseits die bezüglich der Kartoffelfmchtwasserverwer-The invention was therefore based on the object of creating a method which would solve the above problems dissolves, and thus on the one hand enables polar lipids on an industrial scale economically from one for this Purpose according to the state of the art unused and usable source, potatoes, to win and on the other hand those relating to potato wastewater

tung oder besser -entsorgung bestehenden Probleme zumindest weitgehend verringert, indem es im Zuge der Lipidgewinnung einen Rückstand liefert, aus dem sich die im wesentlichen aus ernährungsphysiologisch wertvollen Proteinen bestehenden organischen Inhaltsstoffe ohne nennenswerten Aufwand in an sich bekannter Weise bis auf einen ökologisch unbedenklichen Rest entfernen lassen und dabei in einer für Nahrungsmittelzwecke geeigneten Form anfallen, so daß die Kosten der Kartoffelfruchtwasseraufbereitung ganz oder jedenfalls weitgehend durch die dabei gewonnenen Produkte gedeckt werden können.management or better disposal of existing problems at least largely reduced by it in the course of Lipid recovery provides a residue from which the nutritionally valuable substances are essentially derived Proteins existing organic ingredients without significant effort in per se known In a way, except for an ecologically harmless residue, can be removed and in one for food purposes appropriate form, so that the costs of the potato fruit water treatment wholly or at least can largely be covered by the products obtained in this way.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von folgenden Erkenntnissen in der im Hauptanspruch angegebenen Weise gelöst.According to the invention, this object is achieved on the basis of the following findings in the main claim Way solved.

Bei der zur Kartoffelstärkegewinnung durchgeführten Trennung von Fruchtwasser, Pulpe und Stärke gehen die an polaren Lipiden reichen Kartoffellipide überwiegend, ja fast vollständig in das Fruchtwasser über und werden dabei im Fruchtwasser stark angereichert, wobei die Anreiche .ung des Lipidgehalts im Fruchtwasser auf den Trockcnsubstanzgehait bezogen natürlich noch wesentlich höher ist, 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 Kartoffeitrockenmasse in dem aus Stärke und Pulpe bestehenden Rückstand verbleibt.In the separation of amniotic fluid, pulp and starch carried out for the production of potato starch the polar lipids in potato lipids are predominantly, almost completely, transferred to the amniotic fluid and are thereby strongly enriched in the amniotic fluid, whereby the enrichment of the lipid content in the amniotic fluid in relation to the dry matter content, of course is still much higher than in relation to the respective Total weight, since the separation of the amniotic fluid from the other components of the raw potato, So pulp and starch, the predominant part of the potato dry matter remains in the starch and pulp residue.

Außerdem sind die Lipide im Kartoffelfruchtwasser, das bekanntlich aus einer Klarphase und einer verhältnismäßig kleinen Menge in der Klarphase dispergierter, durch Zentrifugati'-n oder Filtration abtrennbarer Trüb- bzw. Schwebstoffe besteht, nicht gleichmäßig, sondern so verteilt, daß man bei der Abtrennung der in frischem oder ohne ProteinkoaguUtion konzentriertem Kartoffelfruchtwasser feindispers verteilt enthaltenen Feststoffe durch Filtrieren oder Zentrifugieren, einen lipidhaliigen Schlamm erhält, der überraschenderweise fast die gesamten (90% und mehr) im Ausgangs-Kartoffelfruchtwasser enthaltenen Lipide, sowie praktisch alle störenden Farbkörper und Geschmacksstoffe, jedoch nur etwa 10% der im Kartoffelfruchtwasser ursprünglich vorhandenen Proteine enthält.In addition, the lipids in the potato fruit water, which is known to consist of a clear phase and a proportionate one small amount dispersed in the clear phase, separable by centrifugation or filtration There is turbid or suspended matter, not evenly, but distributed in such a way that when separating the in fresh or without protein coagulation concentrated potato fruit water, finely dispersed Solids by filtering or centrifuging, a lipid-containing sludge is obtained, which surprisingly almost all (90% and more) of the lipids contained in the starting potato fruit water, as well as practically all of them disturbing color bodies and flavors, but only about 10% of those originally in the potato fruit water contains proteins present.

Die erfindungsgemäß gewonnenen Rohlipidfraktionen können, gegebenenfalls nach mehr oder weniger weitgehender Entwässerung, direkt, z. B. als Emulgatoren, verwendet oder nach an sich üblichen Methoden, insbesondere durch Extraktion mit Fettlösungsmitteln, zur Gewinnung gereinigter, höher konzentrierter Lipide weiter aufgearbeitet werden, die sich aufgrund ihrer Geschmacksneutralität und Helligkeit auch für Lebensmittel und sogar für diätetische Zwecke verwenden lassen. Wie bereits erwähnt, kann man aus der bei der erfindungsgemäßen Abtrennung der Rohlipidfraktion anfallenden proteinhaltigen, wäßrigen Fraktion nach an sich bekannten Methoden ein Proteinmaterial gewinnen, das sich gegenüber nach bekannten Verfahren gewonnenem Kartoffelprotein durch bessere Geschmacksneutralität, größere Haltbarkeit und wesentlich geringere Färbung auszeichnet und diesbezüglich sogar Proteinprodukten eindeutig überlegen ist, die durch Reinigung frisch gefällter feuchter Proteinkoagulate durch Extrahieren bzw. Auswaschen mit Alkoholen, Ketonen und/oder Äthern, gewonnen werden können.The crude lipid fractions obtained according to the invention can, if appropriate, after more or less extensive drainage, directly, e.g. B. as emulsifiers, used or according to conventional methods, especially by extraction with fat solvents, for the recovery of purified, more highly concentrated lipids further processed, which are also suitable for food due to their neutral taste and brightness and even have it used for dietary purposes. As mentioned earlier, the separation according to the invention of the crude lipid fraction obtained protein-containing, aqueous fraction after an known methods win a protein material that is compared to that obtained by known methods Potato protein through better taste neutrality, greater shelf life and significantly is characterized by lower coloration and is clearly superior to protein products in this regard by purifying freshly precipitated, moist protein coagulates can be obtained by extracting or washing out with alcohols, ketones and / or ethers.

Daher kann, wie gefunden wurde, auf einen Zusatz von SO2 zum Fruchtwasser weitgehend oder sogar völlig verzichtet werden.Therefore, as has been found, the addition of SO2 to the amniotic fluid can largely or even completely be waived.

Eine weitere Verbesserung der Geschmacksneutralität sowie insbesondere der Haltbarkeit und Helligkeit so gewonnener Proteine läßt sich durch eine Nachreinigung zur Entfernung der bei der Abtrennung der Rohlipidfraktion in der proteinhaltigen Fraktion verbleibenden Restlipide, z. B. durch Extraktion mit Fettlösungsmitteln erreichen. Hierzu kann man zwar die bei der Rohlipidabtrennung erhaltene wäßrige, proteinhaltige Fraktion ohne weitere Konzentration einer Nachreinigung unterwerfen, jedoch ist es wirtschaftlicher zunächst ein konzentrierteres Proteinprodukt zu gewinnen. Die bei der bevorzugten Proteinnachreinigung erhaltenen Restlipide sind außerordentlich rein und können daher sowohl gesondert, z. B. als Emulgatoren für Lebensmittel, eingesetzt als auch aus der Rohlipidfraktion gewonnenen reinen Lipiden zugeschlagen werden. Die Beispiele erläutern die Erfindung.A further improvement of the taste neutrality as well as especially the shelf life and brightness Proteins obtained in this way can be purified by post-purification to remove the proteins obtained during the separation of the crude lipid fraction residual lipids remaining in the protein-containing fraction, e.g. B. by extraction with fat solvents reach. For this purpose, the aqueous protein-containing solution obtained during the separation of the crude lipids can be used Subsequent purification of the fraction without further concentration, but it is initially more economical to obtain a more concentrated protein product. Those obtained in the preferred protein post-purification Residual lipids are extremely pure and can therefore be used separately, e.g. B. as emulsifiers for Food, used as well as pure lipids obtained from the crude lipid fraction can be added. The examples illustrate the invention.

example 1

Aus 3000 g Kartoffeln der Sorte Saturna werden ohne Zusatz von SO2, in einem Haushalts-Entsafter mit Filterpapiereinlage 1391 ml eines praktisch stärke- und pülpefreien Fruchtwassers abgetrennt. Aus diesem Fruchtwasser wird durch Zentrifugieren (20 min bei 40 000 g) ein braun-schwarzer intensiv nach rohen Kartoffeln riechender Schlamm abgetrennt (5,43 g TS). Der Schlamm enthält damit etwa 7% der insgesamt im FruchtwtLSser enthaltenen Trockensubstanz, etwa 10% des Proteins und nahezu 90% der insgesamt vorhandenen Lipide.3000 g of Saturna potatoes are made without the addition of SO2 in a household juicer Filter paper insert 1391 ml of a practically starch-free and pulp-free amniotic fluid separated. This amniotic fluid is intensely brown-black by centrifugation (20 min at 40,000 g) sludge smelling raw potatoes separated (5.43 g DM). The sludge thus contains about 7% of the total dry matter contained in the FruchtwtLSser, about 10% of the protein and nearly 90% of the total lipids present.

Bei Anwendung eines Separators an Stelle einer Laborzentrifuge ist die Schlammzusammensetzung ähnlich, doch fällt ein erheblich dichterer Schlamm (höherer TS-Gehalt) an.If a separator is used instead of a laboratory centrifuge, the sludge composition is similar, however, a considerably denser sludge (higher dry matter content) is obtained.

Wie die nachstehende Tabelle zeigt, ist der Schlamm außerordentlich lipidreich. Außerdem lassen sich die Lipide daraus glatt und nahezu vollständig mit Chloroform extrahieren und können in der bereits beschriebenen Weise für die Gewinnung von Emulgatoren herangezogen werden.As the table below shows, the sludge is extremely rich in lipids. In addition, the lipids extract from it smoothly and almost completely with chloroform and can in the already described Way to be used for the production of emulsifiers.

Tabel

Abtrennverfahren Zentrifuge SeparatorSeparation process centrifuge separator

Trocken- ca. 18% ca. 35%Dry approx. 18% approx. 35%

substanzgehalt [%]substance content [%]

Proteingehalt 65,0 68,8Protein content 65.0 68.8

(N χ 6,25) (% TS)(N χ 6.25) (% DM)

Gesa-ntlipide') 23,7 —Total lipids') 23.7 -

extrahierbare Lipide²) 22,0 20,0extractable lipids ² ) 22.0 20.0

') einschließlich nicht extrahierbares Restfett — nach') including non-extractable residual fat - according to

Stoldt-Weibull
²) vollständige Extraktion mit ChloroformStoldt-Weibull
² ) complete extraction with chloroform

B e i s ρ i e I 2B e i s ρ i e I 2

(Abtrennung der Rohlipidfraktion durch Filtration)(Separation of the crude lipid fraction by filtration)

Analog Beispiel 1 werden aus 500 g Kartoffeln der Sorte Sartura 214 g Kartoffelfruchtwasser gewonnen, das wie folgt aufgearbeitet wird:Analogously to Example 1, 214 g of potato fruit water are obtained from 500 g of Sartura potatoes, which is processed as follows:

Das Kartoffelfruchtwasser wird zur Gewinnung einer schlammförmigen Rohlipidfraktion durch ein handeis-The potato fruit water is used to obtain a sludge-like crude lipid fraction by means of a hand-ice

übliches Laborfiltrationsgerät filtriert, in das ein Membranfilter (Cellulosenitratfilter, Porengröße 3 ,um) und ein als Vorfrlter dienendes Glasfaserfilter eingespannt sind.Usual laboratory filtration device filtered into a membrane filter (Cellulose nitrate filter, pore size 3 .mu.m) and a glass fiber filter serving as a pre-filter clamped are.

Die Gesamtmenge des dabei als Filterrückstand erhaltenen Rohlipidschlamms enthält 0,826 g Trockensubstanz, entsprechend 0,17 Gew.-%, bezogen auf eingesetzte Kartoffeln.The total amount of the raw lipid sludge obtained as filter residue contains 0.826 g of dry matter, corresponding to 0.17% by weight, based on the potatoes used.

Bemerkenswert ist, daß der Lipidgehalt der Rohlipidfraktion 31 Gew.-°/o i. Tr. beträgt und damit sogar noch erheblich über dem der gemäß Beispiel 1 durch Zentrifugieren gewonnenen Rohlipidfraktion liegt.It is noteworthy that the lipid content of the crude lipid fraction 31% by weight i. Tr. And thus even considerably above that of Example 1 by centrifugation obtained crude lipid fraction lies.

1010

1515th

2020th

2525th

3030th

3535

4040

4545

3030th

5555

6060

6565

Claims

Patent claims:

1. Process for obtaining a crude lipid fraction from potato fruit water, which may optionally be concentrated, characterized in that, that the potato fruit water, optionally concentrated without protein coagulation centrifugation or filtration for separation subjected to a muddy crude lipid fraction

2. Developments of the method according spoke 1, characterized in that one from the optionally dried crude lipid fraction for cleaning, the lipids are extracted using fat solvents