DE2606961B2 - Verfahren zum Extrahieren von Phenolen und Oligosacchariden aus pflanzlichem Gewebe - Google Patents
Verfahren zum Extrahieren von Phenolen und Oligosacchariden aus pflanzlichem GewebeInfo
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Description
Es ist bekannt, daß im Pflanzenreich phenolische und polyphenolische Verbindungen weit verbreitet sind und
sich in freier Form oder gebunden an proteinische und glucidische Bestandteile in verschiedenen Teilen der
Pflanzen finden, aber hauptsächlich in Samen, Blättern, Siegeln und Wurzeln (Loomis, W. D. und Battaile, J.
Phytochemistry, 5, 423 (1966) und Pierpoint, W. S, Biochem. J., 112, 609 (1969)). Diese natürlichen
Substanzen besitzen die Eigenschaft, daß sie zu Chinonen oxidiert werden und diese wieder in
alkalischer Umgebung schnell polymerisieren und mit Proteinen unter Bildung kovalenter und Wasserstoffbrückenbindungen reagieren.
Die Oxidation von Phenolen zu Chinonen findet in Gegenwart von Sauerstoff statt, aber auch durch
Einwirkung einiger Enzyme, wie Phenoloxidase, Peroxidase und anderen.
Die Anwendung von aus Pflanzen extrahierten Proteinen für die menschliche Ernährung ist stark
beschränkt durch das Vorhandensein phenolischer Bestandteile aus den folgenden wirtschaftlichen und
ernährungstechnischen Gründen:
Die Bildung von kovalenten Bindungen zwischen den Phenolen und einigen essentiellen Aminosäuren, die in
den Isolaten vorhanden sind, setzt deren Nährwert so stark iierab, wie die neuen Kondensattonsverbindungen
gebildet werden und auf diese Weise können die Aminosäuren vom Menschen nicht metabolisiert werden. So stellen die phenolischen Substanzen, wenn sie
nicht entfernt werden. Antinährstoffaktoren dar.
Die schnelle Oxidation solcher Verbindungen verleiht daher entsprechend dem pH-Wert den Proteinen eine
grün-braune Rirbe. die sie als Nährstoffe ungeeignet
macht.
Das Vorhandensein phenolischcr Bestandteile setzt
die Möglichkeil. Protein zu extrahieren, herab aufgrund ihrer Wechselwirkung mil den Proteinen selbst.
Einige Phenole sind toxisch, z. B. Gossypol. ein Phenolbialdehyd. das in Baumwollsamen enthalten ist.
Die Verfahren, die bisher zur Entfernung derartiger Verbindungen aus pflanzlichen Mehlen bekannt sind,
sind nicht zufriedenstellend, da sie keine Extraktion
ermöglichen, die ausreicht, farblose Produkte herzustellen (Smith, A, K, und Johnsen, V. L CeraL Chem, 25,339
(1948) und Pomenta, J. V, und Burns, E Pn J. Food Sei,
36,490 (1971) oder zur mehr oder weniger ausgeprägten
Denaturierung von Proteinen führen (Gheyasudding, S,
Cater, C M. und Mattil, K. F, Food TechnoL, 24, 242
(1970); Sosulski, F. W, Mc Cleary, C M. und Soliman.
F. S, J. Food ScU 37, 253 (1972)). In Biochem. Biophys.
Acta, 16, 520 (1955) ist in sehr allgemeiner Form angegeben, daß Chlorogensäure aus Sonnenblumenmehl entfernt werden kann durch wiederholte Extraktion mit einem Gemisch aus gleichen Anteilen Äthanol
und Wasser. Ober die spezielle Arbeitsweise ist nichts angegeben. Auch dieses Verfahren führt wie die oben
genannten nicht zu den erwünschten farblosen Produkten.
Verbindungen, die in pflanzlichen Mehlen ebenfalls als unerwünscht angesehen werden, sind die fermentierbaren Oligosaccharide (Raffinose. Stachiose, Verbascose usw.), die zu Blähungen führen und damit die
Anwendbarkeit der Mehle und Proteinkonzentrate für Produkte zur menschlichen Ernähruns begrenzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem unter Bedingungen, die für die
Proteine nicht denaturierend sind, die phenolischen Pigmente und fermentierbaren Oligosaccharide, die in
den Pflanzen vorhanden sind, gleichzeitig wirksam extrahiert werden können und bei dem ein farbloses, für
Nahrungszwecke geeignetes Produkt erhalten wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man die entsprechenden Pflanzenteile oder daraus gewonnene
Produkte mit einem Lösungsmittel das einen pH-Wert von 2,0 bis 6,0 hat und aus dem organischen polaren
Lösungsmittel und einer wäßrigen Lösung eines sauren Elektrolyten beste! . in einem Gesamtverhältnis gelöste
Stoffe zu Lösungsmittel von 1 :5 bis 1 :240 bei einer
Temperatur im Bereich von 4°C bis zu der Temperatur,
bei der eine Denaturierung der Proteine beginnt, behandelt. Als polares organisches Lösungsmittel wird
vorzugsweise ein Alkohol, ein Keton oder ein Ester, insbesondere n-Butylalkohol, verwendet. Der Elektrolyt
ist günstigerweise eine anorganische Säure, insbesondere Salzsäure.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Diffusion von Substanzen mit einem niederen Molekulargewicht in einem polaren Lösungsmittel durch die
Membranen der Zellen und subzellulären Organellen ausgenutzt. Das erfindungsgemäße Ewtraktionsvcrfahren ergibt direkt ein Proteinkonzentrat mit einem hohen
biologischen Wert, das im wesentlichen frei von unerwünschten Verbindungen (Chlorogcnsäure. Gossypol, Raffinose. Stachiose usw.) und das geeignet ist zur
Herstellung von Protcinisolalen mit einer hohen Reinheit, einer Farbe von weiß bis creme in dem
gesamten Bereich löslicher Proteine.
Durch den Elektrolyt wird die Wechselwirkung zwischen den Proteinen und Phenolen geschwächt,
während die schwach saure Umgebung, wie sie durch den Elektrolyten erzeugt wird, die Löslichkeit der
Phenole erhöht.
Von den pflanzlichen Mehlen, die Phenole und
fermentierbare Oligosaccharide enthalten, wurden Sonnenblumenmehl. Sojabohnenmchl und Baumwollsamenmehl einer Behandlung mit einer sauren Lösung in
n-Butanol unterworfen.
Chlorogensäure (3^'-Coffey|chininsäure) macht ungefähr 70% der phenolischen Verbindungen von
Sonnenblumen aus und ist in unterschiedlichen Arten der Samen in Konzentrationen im Bereich von 1 bis 7%
vorhanden. Die restlichen 30% bestehen aus sieben
bekannten Phenolsäuren (Isochlorogensäure, Coffeinsäure, p-Cumarsäure, IsoferuHnsäure, Ferulinsäure,
Sinapinsäure und trans-Zimtsäure) und einigen noch nicht identifizierten Verbindungen (Sabir, M. A, Sosulski, F. W, und Kernan, J. A„ J. Agr. Food Chem„ 22,572,
(1974)).
Die Verwendung von Proteinisolaten aus Sonnenblumenmehl für die menschliche Nahrung wird stark
behindert durch das Vorhandensein von Chlorogensäure, die in der leicht alkalischen Umgebung, wie sie für die
Extraktion der Proteine angewandt wird, zu Chinon oxidiert wird und sowohl den Auszügen als auch den
Proteinisolaten eine Farbe verleiht, die je nach dem pH-Wert von grün bis braun variiert.
Bei Sojabohnenmehl sind die zu Blähungen führenden Antinährstoff-Faktoren die fermentierbaren Oligosaccharide, Raffinose und Stachiose (Rackis, J. J- et al- J.
Food Sei, 35. 634 (1970)). die im Mittel 40% der
wasserlöslichen niedermolekularen Kohlenhydrate ausmachen. Diese Verbindungen treten auch in Proteinkonzentraten auf, aber nicht in den Isolaten, da sie während
des Proteinextraklionsverfahrens entfernt werden.
Die Hauptbegrenzung ft,- die Verwendung von Baumwollproteinen als Nährstoff beruht darauf, daß in
der Proteinfraktion ein toxischer phen«. ischer Aldehyd,
Gossypol (1,1 ',ö.e'^J'-Hexahydroxy-S^'-diisopropyl-S^'-dimethyl-^'-dinaphthalin-e.S'-dicarboxyaldehyd)
enthalten ist. Von dem gesamten Gossypol reagiert ein Teil mit den Baumwollsamenproteinen und ein Teil
findet sich in freier Form. Die toxische Wirkung von Gossypol verhindert die Verwendung von Baumwollsamenproteinen in Nahrungsmitteln.
Es sind verschiedene Verfahren zur Entfernung oder
Deaktivierung von Gossypol bekannt (Vaccarino, C, J.
Amer. Oil Chem. Soc, 38. 143 (1961); Damaty, S. M. und
Hudson, B.). F., J. Sei, Food Agric. 26, 109 (1975)) und
einige dieser Verfahren sind wirksam, aber es werden nur Baumwollsamenmehle mit einem geringen Gossypolgehalt angewandt.
Zur genaueren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der folgenden Beschreibung auf
einige Beispiele hingewiesen, die die Extraktion von Chlorogensäure und Raffinose aus Sonnenblumenöl,
von Gossypol als Baumwollsamenmehl und von Raffinose und Stachiose aus Sojabohnenmehi betreffen.
Für diese Beispiele wurden die folgenden Materialien angewandt und die Verfahren entsprechend angepaßt.
Materialien
Chlorogen und Coffeinsäure in reiner Form, Sucrose, Raffinose und .Stachiose in reiner Form, reine Salzsäure,
n-Butylalkohol und η-Hexan, (reines Reagens) als
Lösungsmittel, Gossypol-Essigsäure wurde hergestellt
durch Extraktion aus geschältem Baumwullsamcri nach
dem Verfahren von King, W. H. und Thurber. F H.. |. Am. Oil Chcni. Soc, 30, 70 (1953) und besaß eine
Reinheit von 98%.
Verfahren
Zur Bestimmung von Stickstoff wurde nach dem Makro-Kjeldabl-Verfahren gearbeitet und der Wert für
den Proteinstickstoff erhalten durch Multiplikation des Gesamtstickstoffes mit 6,25.
Der Feuchtigkeitsgehalt, die Lipide und Rohfaser wurden nach den Standardverfahren nach A. O. A. C.
(Association Official Analytical Chemists, 12, Ausgabe (1975)) bestimmt
Die Bestimmung der Chlorogensäure in Beispiel 1 wurde nur nach A. O. A. C. method 14.025, 1L Ausgabe
(1970) durchgeführt.
Chlorogensäure, Coffeinsäure, Sucrose und Raffinose wurden in den Beispielen 2 und 3 mit Hilfe
gaschromatographischer Verfahren als silylierte Derivate bestimmt (Sabir, M. A. Sosulski, F. W, und Kernan,
J. A, J. Agr. Food Chem- 22, 572 (1974)), während
Sucrose, Raffinose und Stachiose in Beispiel 5 auf die gleiche Weise bestimmt wurden. Die Analyse von
freiem und Gesamt-Gossypol wurde nach dem Standardverfahren A. O. C. S. (Official and Tentative Methods of the American Oil Chemists' Society, 3. Ausgabe
(1972)) Ba 8-58 bzw. Ba 8-55 durchgeführt
Herstellung der Proben: Phenolische Verbindungen und Oligosaccharide, wie sie in dem entfetteten Mehl
und dem Proteinkonzentrat vorhanden sind, werden mit 80%igem wäßrigem Methanol im Verhältnis 1 :100
Mehl/Lösungsmittel durch 5 Stunden langes Erhitzen unter Rückfluß extrahiert (Mikolajczak, K. L, Smith Jr-C. R. und Wolff, I. A. (1970) J. Agr. Food Chem. 18, 27).
Der methanolische Auszug wird im Vakuum bei 400C
zur Trockne eingedampft. Der trockene Rückstand wird mit HCI, pH 2,0, gelöst und die entstehende Lösung
durch Zugabe von verdünnter NaOH auf einen pH-Wert von 6,0 eingestellt. Die Lösung wird im
Vakuum bei 400C zur Trockne eingedampft. Die
phenolischen Verbindungen und Oligosaccharide werden bei Raumtemperatur mit wasserfreiem Methanol in
einer abgemessenen Menge extrahiert. Die Suspension wird zentrifugiert und eine Fraktion der überstehenden
Flüssigkeit unter Stickstoffstrom in Reaktionsfläschchen bei Raumtemperatur zur Trockne eingedampft
und der Rückstand mit einer bekannten Menge N-Trimethylsilylimidazol durch Inkubieren bei 60°C
innerhalb von 2 Stunden silyliert.
Gaschromalographie: Die Gaschromatographie wurde mit Hilfe eines HP 7620 A Gaschromatographen
durchgeführt, der mit einem automatischen Integrator verseilen war. Die Versuchsbedingungen waren folgende:
Glassäiilc
Stationäre Phase
mi Injektor-Temperatur
Detektor-Temperatur
.Säule
Trägergas
Detektor
0,32 mm χ 182,9 cm
WHP 0.177/0,149 mm
300° C
300° C
4 min 150°C.
!50T bis 2MTC
mit 6"C/min
30 min 260°C
Helium
35 ml/min
Im Falle von Sojabohnenmebl wurden die Anaiysen
der Oligosaccharide mit den folgenden Änderungen durchgeführt;
Säulen-Temperatur
Injektor-Temperatur
Detektor-Temperatur
Detektor-Temperatur
4 min 1500C,
150° C bis 250° C
mit6°C/min
10 min 2500C,
150°Cbis320cC
mitl5°C/min
3200C bis 3400C mit
10°C/min,
30 min 340° C
350° C
350°C
Die o-Biphenole und die Oligosaccharide der Auszüge wurden aufgrund der Retentionszeiten der
entsprechenden reinen Verbindungen identifiziert Die quantitative Analyse der verschiedenen Peaks wurde
mit dem automatischen Integrator durchgeführt Bekannte Mengen von Chlorogensäure, Coffeinsäure,
Sucrose, Raffinose und Stachiose, die zu den Auszügen
zugegeben worden waren, wurden mit quantitativen Ausbeuten zurückgewonnen.
Elektrophorese
Die elektrophoretische Analyse auf 7,5% Polyacrylamid-Gel
wurde in einer vertikalen Vorrichtung unter Verwendung von Trisglycin mit einem pH-Wert von 9,5
als Puffer durchgeführt (Davis, B, (1964) Ann. N. Y.
Acad. Sei, 121,404).
Herstellung der pflanzlichen Mehle
Die Mehle, die der Extraktion der Phenole und Oligosaccharide unterworfen werden sollten, wurden
folgendermaßen hergestellt: Sonnenblumensamen, Baumwollsamen und Sojabohnen, die vollständig von
den Hüllen befreit waren, wurden bei +4° C in einem OMNl-MIXER-Homogenisator von Sörvall in Gegenwart
von η-Hexan im Verhältnis von 1 Teil Samen zu 2 Teilen Lösungsmittel vermählen. Die Mehle wurden
dann mit η-Hexan in einem Gewichtsverhältnis von 1 :10 16 Stunden bei 25°C unter Rühren entfettet. Das
Lösungsmittel wurde mit Hilfe einer Filterpumpe unter Vakuum mit einem Büchner Porzellanfilter und
Whatman Nr. 4-Filterpapier abfiltriert. Die Mehle wurden unter Stickstoffstrom ί Stunde bei 25° C
getrocknet und mit einer Bühler Vorrichtung auf eine Feinheit Nr. 2 vermählen. Die chemische Zusammensetzung
des trockenen Produktes wurde nach Standardverfahren auf die Feuchtigkeit, Proteine, Lipide und
Rohfaser bestimmt. Der Gehalt an Phenolen und Oligosarchariden in dem Sonnenblumenmeh) und
Sojamehl wurde mit Hilfe gaschromatographischer Verfahren bestimmt.
Extraktion von Chlorogensäure
aus Sonnenblumenöl (Beispiel I)
aus Sonnenblumenöl (Beispiel I)
Die Herstellung des nach diesem Beispiel verwendeten Lösungsmittels zur Extraktion von Chlorogensäure
aus Sonnenblumenöl wurde folgendermaßen durchgeführt: Ein Liter n--Butylalkohol wird mit einem Liter
einer wäßrigen Salzsäurelösung 0,5 χ 10~2η, pH 2,48
vermischt, wobei die Flüssigkeit gelegentlich gerührt und über Nacht in einem Scheidetrichter stehen
gelassen wird. Die obere Phase, die nach dem Verwerfen der wäOrigen sauren Phase gesammelt wird,
stellt das für das Extraktionsverfahren zu verwendende
Lösungsmittel dar.
Das auf die oben angegebene Weise hergestellte Sonnenblumenmebl wird mit Hilfe einer Siebevorrichtung
auf eine Korngröße von 0,05 mm gesiebt und mit dem Lösungsmittel in einem Verhältnis (Gew-ZVol.) von
I : 30 30 Minuten bei 30° C unter Rühren vermischt
Die Suspension wird mit 500 UpM bei Raumtemperatur 10 Minuten zentrifugiert
Nach dem Abdekantieren der überstehenden Flüssigkeit wird die Extraktion mehrere Male (5 bis 10
Extraktionen) mit dem Lösungsmittel auf die oben beschriebene Weise wiederholt Der Verlauf der
Extraktionen wird verfolgt durch Messung jedes ButanoI-A-jszuges bei 328 nm, d. h. bei der maximalen
Absorption von Chlorogensäure, die in dem Lösungsmittel gelöst ist Der Absorptionskoeffizient (.Al™"")
von Chlorogensäure bei dieser Wellenlänge beträgt 513· Bei vollständiger Extraktion mit dem Lösungsmittel
wird die feste Phase unter Stickstoffstrom 3 Stunden getrocknet und der Restgehalt an Chlorogensäure in
diesem Material mit Hilfe des A. O. λ C. 14.025-Verfahrens
bestimmt
Extraktion von Phenolen und Oligosacchariden
aus Sonnenblumenmehl, Baumwollsamenmehl
aus Sonnenblumenmehl, Baumwollsamenmehl
und Sojabohnenmehl
(Beispiele 2,3,4 und 5)
Das Lösungsmittel zur Extraktion von Phenolen und Oligosacchariden aus d^n Mehlen von Sonnenblumensamen,
Baumwollsamen und Sojabohnen wurden folgendermaßen hergestellt:
92 Teile n-Butylalkohol werden mit 8 Teilen einer
wäßrigen Salzsäurelösung beim pH von 2.3 vermischt. Bei diesen Verhältnissen ist das organische Lösungsmittel
mit der wäßrigen Phase gründlich mischbar. Das entstehende Lösungsmittel wird zu dem zu extrahierenden
Mehl in unterschiedlichen Verhältnissen Mehl zu Lösungsmittel unter 15 Minuten langem Rühren bei
verschiedenen Temperaturen zugegeben. Der pH-Wert der Suspension wird konstant gehalten in dem Bereich
der minimalen Löslichkeit der in dem Mehl enthaltenen
Proteine, der bestimmt wird.
Die Konstanz des pH-Wertes wird erreicht durch Zugabe von 0,5 η Salzsäure zu der Suspension, die
gerührt wird oder auch durch Zugab? einer pH 0,5 Lösung, bestehend aus 92 Teilen n-Butylalkohol und 8
Teilen einer wäßrigen Salzsäurelösung. Die Suspension wird über Whatman Nr. 3-Filterpapier filtriert und die
Extraktion des Rückstandes auf die oben beschriebene Weise wiederholt (2- bis 8mal). Nach vollständigen
Extraktionen wird das so erhaltene Proteinkonzentrat mindestens 3 Stunden unter einem Stickstoffstrom
getrocknet. An verschiedenen Anteilen des trockenen Materials wird die chemische Zusammensetzung bezüglich
Feuchtigkeit, Proteinen, Lipiden und Rohfaser bestimmt Bei einem derartigen Konzentrat werden die
Restgehalte an Chlorogensäure, Coffeinsäure, Gossypol, Sucrose, Raifinose und Stachiose bestimmt.
Herstellung von Proteinisolaten
Die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Proteinkonzentrate wurden swei unterschiedlichen
Proteinextraktionsverfahren unterworfen:
Einem einstufigen nicht-selektiven Extraktionsverfahren
in einem alkalischen Medium und einem zweiten zweistufigen Verfahren, bei dem eine Fraktionierung
zwischen den niedermolekularen wasserlöslichen Pro-
leinen mit einer hohen eiektrophorelischen Mobilität und den Proteinen auftritt, die in einem alkalischen
Medium löslich sind und ein hohes Molekulargewicht und eine geringe elektrophoretische Mobilität besitzen.
Das zweite Verfahren ergibt zwei Isolate mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften.
Ein Teil des bei dem Extraktionsverfahren erhaltenen Proteinkonzentrates wird in 15 Teilen Wasser aufgeschlämmt, dessen pH-Wert mit 0,2 η NaOH auf 9,5
eingestellt ist (Mehl/Lösungsmittel I : l5Gew./Vol.)und
30 Minuten bei 25°C gerührt.
Die Aufschlämmung wird 20 Minuten bei 17000 UpM
zentrifugiert. Der Rückstand wird nochmals unter den gleichen Bedingungen extrahiert. Die beiden überstehenden Flüssigkeiten werden zusammengegeben und
die Proteine durch Zugabe von 0,5 η HCI bis zum isoelektrischen Punkt ausgefällt. Der Niederschlag wird
durch 10 Minuten langes Zentrifugieren mit 17 000 UpM abgetrennt und mit einer sauren wäßrigen
Lösung gewaschen. Der Proteinniederschlag wird mit einem wäßrigen Medium aufgenommen, auf einen
pH-Wert von 7,0 neutralisiert und gefriergetrocknet.
Die Bestimmung des Gesamtstickstoffes nach dem Kjeldahl-Verfahren wurde an dem Niederschlag der
überstehenden Flüssigkeit und dem unlöslichen Rücksland durchgeführt.
I. Ein Teil des Proteinkonzentrates wurde mit 15 Teilen Wasser mit einem pH-Wct von 6,5 30 Minuten
unter Rühren bei 25°C behandelt (Mehl/Lösungsmittel 1:15 GewyVol.). Die Suspension wird 20 Minuten mit
17 000 UpM zentrifugiert und der Rückstand einer zweiten Extraktion unter den gleichen Bedingungen
unterworfen. In den beiden zusammengegebenen überstehenden Flüssigkeiten werden die Proteine durch
Einstellung des pH-Wertes auf den isoelektrischen Punkt ausgefällt Der Niederschlag wird mit einer
sauren Lösung gewaschen, wieder in Wasser aufgeschlämmt, auf einen pH-Wert von 7,0 neutralisiert und
gefriergetrocknet.
II. Der von dem ersten Extraktionsschritt kommende
unlösliche Rückstand wird mit einem alkalischen Medium bei einem pH-Wert von 9,5 gelöst und wie bei
dem einstufigen Verfahren extrahiert
Die Erfindung wird durch die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert
Extraktion von Chlorogensäure aus
Sonnenblumensamenmehl der Art Amiata (Jenisei)
Chemische Zusammensetzung der Samen
Lipide 58,7%
Rohfaser 2,4%
Aschen 3,4%
Das wie oben hergestellte Sonnenblumenmeh! besitzt
die folgende Zusammensetzung:
Proteine (N. 6,25)
Lipide
Roh faser
8,8%
64,6%
64,6%
3,9%
10 g M*ehl mit einer Teilchengröße von 0,05 mm
werden in einem Kolben mit 300 ml Lösungsmittel 30 Minuten bei 30°C unter Rühren vermischt. Das Gemisch
wird mit 5000UpM 10 Minuten bei Raumtemperatur zentrifugiert, dekantiert und mit weiteren 300 ml
frischem Lösungsmittel erneut extrahiert. Diese Behandlung wird nacheinander insgesamt 8mal durchgeführt (Endverhältnis Mehl/Lösungsmittel I :240).
Der Chlorogensäuregehalt jedes Auszuges wurde spektrophotometrisch bei 328 nm gegen eine Lösungsmittel-Blindprobe bestimmt. Man erhielt die in Tabelle 1
angegebenen Werte.
| Tabelle I | l-'xlmhicrle C'hlorogcnsiiurc |
| Λη/,ιηΙ der F.xlraklioncn | (nip/IDg Mehl) |
| 203,5 | |
| I | 99,2 |
| 2 | 53,8 |
| } | 31,0 |
| 4 | 19,3 |
| 5 | 7,8 |
| 6 | 6.2 |
| 7 | 4,3 |
| 8 | |
In dem Rückstand der 8 Extraktionen, der 3 Stunden
unter Stickstoffstrom getrocknet war, wurde der Chlorogensäuregehalt nach dem A. O. A. C-Verfahren
14,025 bestimmt
Nach 8 Extraktionen war der Gehalt an Chlorogensäure geringer als 0,2%.
und Isolaten aus Sonnenblumensamen
der Art Amiata (Jenisei), die frei sind von
chromogenen Verbindungen
und fermentierbaren Oligosaccharide!!
a) Herstellung von Proteinkonzentraten,
die frei sind von
o-Biphenolen und Oligosacchariden
Das angewandte Mehl besaß die folgende Zusammensetzung:
| Feuchtigkeit | 10,6% |
| Auf Trockenbasis: | |
| Proteine (N.6,25) | 58,7% |
| Lipide | <l,0% |
| Chlorogensäure | 146% |
| Coffeinsäure | 0,14% |
| Sucrose | 4,7% |
| Raffinose | 3,32% |
| Rohfaser | 4,2% |
20 g entfettetes Sojabohnensamenmehl werden in Kolben nut 400 m! Lösungsmittel, bestehend aus 92
Teilen n-Butylalkohol und 8 Teilen einer wäßriRen
10
Salzsäurelösung, vermischt. Die Extraktion dauert 15
Minuten bei 25°C unter Rühren. Der Anfangs-pH-Wert der Suspension beträgt 6,2. Während der Extraktion
wird er auf 5,0 eingestellt und Hjrch Zugabe kleiner
Mengen 0,5 η Salzsäure auf diesem Wert gehalten. Die Suspension wird über einen Büchnertrichter unter
Vakuum mit Whatman Nr. J-Filterpapier filtriert und
die Extraktionen werden an dem festen Rückstand wiederholt (insgesamt 8 Extraktionen, Endverhältnis
Mehl/Lösungsmittel I : 160).
Das entstehende Produkt wird 3 Stunden unter Stickstoffstrom getrocknet und besitzt folgende Zusammensetzung:
| Feuchtigkeit | 12.2% | Werte geringer als die |
| Auf Trockenbasis: | l'nipfindlichkcitsgren/cn | |
| Proteine (N.6,25) | 72.9% | des angewandten Verfahrens |
| Chlorogcnsäurc | <(),05% | |
| Cd ITe in sä ure | :o,()5% | |
| Sucrose | < 0,0 Γ/» | |
| Raffinose | <(),05% | |
| K oh fase r | 4.8% | |
i7^Q0jit\ öle Dr-n*ntn\*nn-wt»w\tf*t kn^ainlinal Cc ie« im
wesentlichen frei von Oligosacchariden und phenolischen Bestandteilen die für die grüne Farbe verantwortlich sind, die während der Extraktion von Proteinen in
einem alkalischen Medium auftritt. Die elektrophoretische Analyse auf einem Polyacrylamid-Gel der aus dem
Konzentrat extrahierten Proteine zeigt, daß sie das gleiche elektrophoretisch^ Muster besitzen, wie die aus
Sonnenblumensamenmehl extrahierten.
b) Herstellung von Proteinisolaten durch
Extraktion in einer Stufe
1 .' g Proteinkomzentrat werden in 150 ml einer
alkalischen wäßrigen Lösung mit einem pH-Wert von 9,5 (Verhältnis Mehl/Lösungsmitte:l 1:15 Gew^Vol.) 30
Minuten unter Rühren bei 25°C aufgeschlämnu Der pH-Wert der Suspension wird während der gesamten
Extraktionszeit durch Zugabe kleiner Anteile verdünnter NaOH-Lösung konstant auf einem Wert von 9,5
gehalten. Die Suspension wird mit 17 000UpM 20 Minuten zentrifugiert und der Rückstand wieder unter
den oben angegebenen Bedingungen extrahiert. Die beiden Proteinlösungen werden zusammengegeben und
mit 0,5 η HCI bei pH 5,2 ausgefällt. Der Niederschlag wird durch Zentrifugieren bei 17 000UpM innerhalb
von 10 Minuten abgetrennt, mit saurem Wasser, pH 52, gewaschen, wieder in Wasser aufgeschlämmt, auf einen
pH-Wert von 7,0 neutralisiert und gefriergetrocknet. Die Proteingehalte des Isolats, der überstehenden
Flüssigkeit und des unlöslichen Rückstandes bei dem
einstufigen Extraktionsverfahren sind in Tabelle Il
c) Herstellung von Proteinisolaten
durch zweistufige Extraktion
!) 10 g Proteinkonzentrat werden zur 150 ml einer
wäßrigen Lösung, pH 6,5 gegeben (Mehl/Lösungsmittel 1:15 Gew^Vol.) und 30 Minuten bei 25°C gerührt. Der
pH-Wert der Suspension wird konstant auf 6,5 gehalten durch Zugabe kleiner Mengen einer 0,02 η NaOH-Lösung. Die Suspension wird mit 17 000 UpM 20 Minuten
zentrifugiert und der Rückstand wieder unter den gleichen Bedingungen extrahiert. Die beiden zusammengegebenen Proteinlösungen werden mit 0,5 η HCI
bei einem pH-Wert von 4,0 ausgefällt. Der Niederschlag wird mit 17 000UpM 10 Minuten lang abzentrifugiert,
mit saurem Wasser, pH 4,0, gewaschen, wieder in Wasser aufgeschlämmt, auf einen pH-Wert von 7.0
neutralisiert und gegebenenfalls gefriergetrocknet.
II) Aus dem unlöslichen Rückstand aus der vorigen Verfahrensstufe werden die Proteine in alkalischem
Medium bei einem pH-Wert von 9,5, wie für die einstufige Proteinextraktion beschrieben, extrahiert.
Die Proteingehalte des Isolats, der überstehenden Flüssigkeit und des unlöslichen Rückstandes für das
zweistufige Extraktionsverfahren sind in Tabelle Il angegeben.
Das Isolat II besitzt eine leicht cremefarbene-weiße Farbe.
konzentrat, das frei ist von o-Biphenolen und fermentierbann Oligosacchariden
Protein-
*) GesamtslickstofT X 6.25.
| pH | Isolat | Prnlein- | Prolcin- | Farbe | Überstehende | Rückstand | |
| ausbeute | Slickstofl | Flüssigkeit | |||||
| F.xtraklions- | - | Pll | Prolein- | Pmliin- | |||
| verfahren | 9,5 | 60,6 | 95,4 | hellcreme | ausbeute | ausbcule | |
| 1 stufig | |||||||
| (I) NaOH | 6,5 | 5,2 | 5,6 | 83,3 | weiß | 10,5 | 26,9 |
| 2stufig | 9,5 | 57,1 | 98,8 | heücrciiie | |||
| (I) H2O | 4,0 | 5,0 | |||||
| (Ii) NaOH | 5.2 | 4,1 | 26,3 | ||||
Il
o-Biphenolen und fermentierbaren Oligosacchariden
aus Sonnenblumensamen der Art Amia'a (Jenisei)
zur Herstellung von Proteinkonzentraten
Das angewandte Sonnenblumenmehl besaß die gleiche Zusammensetzung wie in Beispiel 2 angegeben.
20 g entöltes Meui werden in einem Kolben zu 100 ml
eines Lösungsmittels aus 92 Teilen n-Butylalkohol und 8
Teilen einer wäßrigen Salzsäure-Lösung gegeben. Die Extraktion wird 15 Minuten bei 25°C unter Rühren
durchgeführt. Der Anfangs-pH-Wert der Suspension beträgt 6,2 und wird während der Extraktion durch
Zugabe kleiner Anteile 0,5 η HCI auf 5,0 gehalten. Die Suspension wird unter Vakuum filtriert und es werden 8
Extraktionen an dem festen Rückstand durchgeführt (Endverhältnis Mehl/Lösungsmittel 1 :40). Das entstehende Produkt besitzt nach 3stündigem Trocknen unter
| Feuchtigkeit | 10,8% |
| Auf Trockenbasis: | |
| Proteine (N 6,25) | 69,0% |
| Chlorogensäure | <0,05% |
| Coffeinsäure | < 0,05% |
| Sucrose | 1,38% |
| Raffinose | 1,33% |
| Rohfaser | 4.6% |
Proteine (N. 6.25)
Lipide
freies Gossypol
Rohfaser
10,0%
47.6%
1,0%
1,45%
1.93%
1,0%
Proteine (N. 6,25)
Lipide
freies Gossypol
Rohfaser
Diese Ergebnisse zeigen, daß beim Übergang von einem Extraktionsverhältnis Mehl/Lösungsmittel von
1 :160 (Beispiel 1) zu einem Verhältnis von 1 :40 der Restgehalt an Chlorogensäure und Coffeinsäure nicht
verändert wird (weniger als 0,05%), während die Extrahierbarkeit von Sucrose und Raffinose abnimmt.
mit niederem
Gossypolgehalt aus enthülsten Baumwollsamen
Das angewandte Baumwollsamenmehl besaß die folgende Zusammensetzung:
20 g entfettetes Baumwollsamenmehl werden in einem Kolben zu 400 ml eines Lösungsmittels aus 92
Teilen n-Butylalkohol und 8 Teilen wäßriger Salzsäure gegeben. Die Extraktion läuft innerhalb von 15 Minuten
bei 25°C unter Rühren ab. Der Aniangs-pH-Wert der Suspension beträgt 6,1 und wird während der Extraktion
durch Zugabe einzelner Anteile 0,5 η HCl konstant auf 4,0 gehalten. Die Suspension wird unter Vakuum auf
einem Büchner Trichter mit Whatman Nr. 3-Filterpapier filtriert und der feste Rückstand unter den oben
angegebenen Bedingungen 8mal extrahiert (Endverhältnis Mehl/Lösungsmittel 1 :160. Das entstehende Proteinkonzentrat wird unter einem Stickstoffstrom 3
Stunden getrocknet und besitzt die folgende Zusammensetzung:
10,5%
66,5% < O,5"/o 0.07% 0,34%
2,7%
Die Behandlung mit n-Butylalkohol und wäßriger Salzsäure ergab ein Proteinkonzentrat (66,5% Proteine)
unter nicht-denaturierenden Bedingungen mit einem geringen Restgehalt an freiem und Gesamt-Gossypol.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es auch auf Baumwollsamenmehle mit einem hohen
Gossypolgehalt angewandt werden kann, wie sie bisher zur Herstellung von Proteinkonzentraten und Isolaten
nicht geeignet waren.
mit geringen Gehalten
an fermentierbaren Oligosacchariden aus
enthülsten Sojabohnen der Art Ada
Feuchtigkeit 11,2% Auf Trockenbasis:
Proteine (N 6,25) 53,8%
Lipide <1,0%
Sucrose 8.24%
Raffinose 0,94%
Stachiose 4,7%
Rohfaser 1,3%
20 g entöltes Sojamehl werden in einem Kolben zu 400 ml eines Lösungsmittels, bestehend aus 92 Teilen
n-Butylalkohol und 8 Teilen wäßriger HCI gegeben. Die Extraktion wird 15 Minuten bei 40°C unter Rühren
durchgeführt.
Der Anfangs-pH-Wert der Suspension beträgt 63
und wird während der Extraktion durch Zugabe kleiner Anteile 0,5 η HCl auf einen Wert von 4,5 gebracht und
auf diesem Wert gehalten.
Die Suspension wird unter Vakuum auf einem Büchner Trichter mit Hilfe von Whatman Nr. 3
Filterpapier filtriert und der feste Rückstand insgesamt 8mal extrahiert (Endverhältnis Mehl/Lösungsmittel
1 :160). Das entstehende Produkt besitzt nach 3 Stunden langem Trocknen unter Stickstoffstrom die
folgende Zusammensetzung:
Feuchtigkeit 93% Auf Trockenbasis:
Proteine (N 6,25) 65,9%
Sucrose 0,41%
Raffinose 0,83%
Stachiose 2,82%
Rohfaser 2,4%
Das Produkt ist aufgrund «eines Proteingehalts (653%) ein Proteinkonzentrat und besitzt geringe
Gehalte an fermentierbaren Oligosacchariden.
Claims (4)
1. Verfahren zum Extrahieren von Phenolen und Oligosacchariden aus pflanzlichen Geweben mit
Hilfe eines polaren organischen Lösungsmittels und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß
man die entsprechenden Pflanzenteile oder daraus gewonnene Produkte mit einem Lösungsmittel, das
einen pH-Wert von 2,0 bis 6,0 hat und aus dem organischen polaren Lösungsmittel und einer wäßrigen Lösung eines sauren Elektrolyten besteht, in
einem Gesamtverhältnis gelöste Stoffe zu Lösungsmittel von 1 :5 bis 1 :240 bei einer Temperatur im
Bereich von 4°C bis zu der Temperatur, bei der eine Denaturierung der Proteine beginnt, behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als polares organisches Lösungsmittel einen Alkohol, ein Keton oder einen Ester
verwendet
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Elektrolyt eine
anorganische Säure verwendet
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, auf die Extraktion von Sonnenblumensamenmehl,
Baumwollsamenmehl und/oder Sojabohnenmehl.
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