DE3138581A1

DE3138581A1 - Verfahren zum konzentrieren und isolieren von in betaninhaltigen pflanzen vorkommendem betanin-pigment

Info

Publication number: DE3138581A1
Application number: DE19813138581
Authority: DE
Inventors: Torunn Atteraas 10708 Bronxville N.Y. Garin; Gerald James 10591 Tarrytown N.Y. Vogel
Original assignee: General Foods Corp
Current assignee: General Foods Corp
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1981-09-28
Publication date: 1982-09-02
Also published as: FR2491078A1; US4409254A; CA1171717A; JPS5787466A; GB2084603A; GB2084603B; FR2491078B1

Description

GENERAL FOODS CORPORATION, WHITE PLAINS, N. Y. / USA

Verfahren zum Konzentrieren und Isolieren von in betaninhaltigen Pflanzen vorkommendem Betanin-Pigment

Lebensmittelfarbstoffe bestehen entweder aus natürlichen Pigmenten oder synthetischen Farbstoffen. Da die Anzahl der synthetischen Farben beschränkt ist und deren Unbedenklichkeit auch in Frage gestellt wurde, besteht ein Bedürfnis nach weiteren natürlichen Pigmenten als Farbstoffe. Insbesondere haben kürzliche Erkenntnisse über die Toxizität von künstlichen roten Nahrungsmittelfarbstoffen Anlass zu ausgedehnten Forschungen zum Auffinden von geeigneten natürlichen roten Pigmenten als Farbadditive gegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend insbesondere hinsichtlich

Betanin, einem natürlichen Rot-Pigment erläutert, aber für den Fachmann ist ersichtlich, dass die vorliegende Lehre auch für andere Anwendungen geeignet ist, z.B. für die Isolierung und Konzentration anderer Farbstoffe aus natürlichen Quellen, wie Pflanzen, Insekten, Meeresfrüchten und dergleichen. Als beispielhaft anzuführende Farbstoffe sind Anthocyanine aus Beeren, Cochineal aus Insekten und Spirulina-ähnliche proteingebundene Farbstoffe aus Seetang zu nennen.

Das Vorkommen des Rot-Pigmentes Betanin, das aus Rote-Beete (Beta vulgaris) erhältlich ist, ist bekannt und bekannt ist auch dass es nicht toxisch ist. Infolgedessen sind Rote-Beete schon untersucht worden für die Isolierung des Rot-Pigmentes für die Verwendung in der pharmazeutischen, kosmetischen und Nahrungsmittelindustrie .

Ein Versuch, Betanin, das in Rote-Beete vorkommt, zu 20 isolieren und zu reinigen, umfasst Abtrennverfahren

unter Verwendung von Ionenaustauschharzen (Säureform) (siehe Elbe, J.H. und Maing, I.-Y. "Betalains As Possible Food Colorants Of Meat Substitutes", Cereal Science Today, 1_8:263 (1973) und Pasch, J.H. und J.H. von Elbe, "Betanin Degradation as Influenced by Water Activity", Journal of Food Science" ££:1145 (1975). Quantitative Ergebnisse werden nicht berichtet.

Weitere Versuche zur Isolierung des Rot-Pigmentes aus Rote-Beete werden in der FR-PS 1 291 155 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Rote-Beete-Extrakt

durch einen Kationenaustauscher filtriert und anschliessend durch einen Anionenaustauscher, bevor man es auf einem Absorptionsharz adsorbiert, aus dem der Farbstoff dann mit Ethylalkohol extrahiert wird. Quantitative Ausbeuten und Einzelheiten über das Verfahren werden nicht angegeben.

Aus US-PS 4 027 242 ist ein Fermentationsverfahren zur Herstellung eines Rote-Beete-Pigment-Konzentrats bekannt. Das beschriebene Fermentationsverfahren ergibt eine 5- bis 7-fache Erhöhung des Betacyaningehaltes, bezogen auf Trockenbasis, im Vergleich zu den im Handel erhältlichen Rote-Beete-Zubereitungen mit einem Gehalt von 0,4 bis 1 % an Rot-Pigment (Betanin macht etwa 75 bis 95% des Gesamt-Betacyaningehaltes in Rote-Beete aus). Die Ausbeute an gereinigtem Pigment unter Anwendung des Fermentationsverfahrens liegt bei etwa 6 bis 8 % des Betacyaningehaltes in dem fertigen Trockenprodukt.

Ein weiteres Problem, das auftritt, wenn man das Rote-Beete-Pigment anwendet, um synthetische Farbstoffe zu ersetzen, ist der Geschmack. Obwohl das bei dem Formentationsverfahren erhaltene Produkt angeblich

25 nicht mehr clan typische Roto-Bccte-Aroma und den

Rote-Beete-Geschmack aufweist, ist es nicht bekannt, ob sich unerwünschte Geschmacksstoffe aufgrund von Dimethylsulfid in dem Produkt bei der Lagerung entwickeln. Es ist bekannt, dass die gegenwärtig erhältliehen Rote-Beete-Zubereitungen ein nicht erwünschtes Rübenaroma aufweisen und eine verhältnismässig niedrige

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Pigmentkonzentration. Wenn man daher grössere Mengen anwendet, um die gewünschte Farbtiefe in einem Nahrungstnittelprodukt zu erzielen, werden die organoleptischen Eigenschaften des Nahrungsmittels, dom der Farbstoff zugefügt wird, nachteilig beeinflusst.

Aufgrund der vorerwähnten Nachteile ist es äusserst wünschenswert, technisch ausreichende Mengen an einem hochkonzentrierten natürlichen Rot-Farbstoff zu erhalten, der keinen Geschmack aufweist und der auch keinen schlechten Geschmack dann entwickelt, wenn das Produkt längere Zeit gelagert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen zur Herstellung eines hochkonzentrierten natürlichen Farbstoffes aus einem in der Natur vor- * kommenden essbaren Nahrungsmittel, der für Lebensmittel, für Kosmetika und für die pharmazeutische Industrie geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Betanin-Pigment zur Verfügung zu stellen, das während eines längeren Zeitraumes keinen Geschmack aufweist.

Die . selektive Entfernung von Betanin, einem natürlichen roten Pflanzenpigmentraus irgendwelchen Pflanzenextrakten, welche Betanin enthalten, besteht darin, dass man den pH eines wässrigen Extraktes der betaninhaltigen Pflanze auf den isoelektrischen Punkt von Betanin einstellt, dass man den pH-eingestellten Extrakt mit einem nicht-ionischen Adsorptionsharz extrahiert, um das Betaninpigment auf dem Harz zu konzentrieren,

dass man das Harz zur Entfernung des Betanin-Pigmentes eluiert und aus dem Eluierungsmittel dann das Pigment abtrennt.

Der hier verwendete Ausdruck "Pflanzenextrakt" schliesst Flüssigextrakte aus allen Pflanzen ein, deren Früchte, Samen, Wurzeln, Knollen, Zwiebeln, Stengel, Blätter oder Blütenteile als Nahrungsmittel verwendet werden. Das Verfahren ist besonders geeignet zur Extraktion von Betanin aus Rote-Beete-(Beta vulgaris)-Extrakten. Ganze Rote-Beete, Rote-Beete-Pulver und Rote-Beete-Abfälle können als Ausgangsmaterialien verwendet werden und das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich mit wässrigen Lösungen von Rote-Beete oder Rote-Beete-Abfällen durchführen. Die wässrige Phase enthält das Pigment zusammen mit anderen wasserlöslichen Stoffen, wie Proteinen, löslichen Pektinen und Mineralien oder Asche, einschliesslich Salzen, aber die hauptsächlichen Bestandteile sind Kohlenhydrate und zwar im wesentlichen Saccharose. Typischerweise enthält die wässrige Phase das Rote-Beete-Pigment in einer Konzentration von etwa 0,5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, jedoch ist das erfindungsgemässe Verfahren für einen weiten Konzentrationsbereich anwendbar.

Um die Abtrennung des wasserlöslichen Rote-Beete-Pigmentes von anderen wasserlöslichen festen Stoffen, wie Proteinen, zu bewirken, wird das wässrige Extrakt auf einen pH in der Nähe des isoelektrischen Punktes von Betanin eingestellt. Betanin ist eine amphotere Substanz, die in einer Lösung mit einem pH von 2,0

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ihren isoelektrischen Punkt erreicht. Eine ausreichende Adsorption auf einem nicht-ionischen Harz wird jedoch innerhalb eines pH-Bereiches von 1,5 bis 2,7 erzielt.

Im allgemeinen 1st das Ausgang κηια tor .teil für die Erfindung ein Pflanzenextrakt mit einem pH im Bereich von 4,2 bis etwa 5, wobei Betanin in diesem pH-B.croich am stabilsten ist. Um jedoch den pH-Bereich für die vorliegende Erfindung optimal einzustellen, gibt man Säuren aus der Gruppe Salzsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure und dergleichen, einer ausreichenden Stärke zu, um den pH auf 1,5 bis etwa 2,7 zu erniedrigen.

15 Die überraschenden und unerwarteten Ergebnisse, die

man durch die pH-Einstellung erzielt, sind die selektive Adsorption und Konzentration des Pigmentes auf einem nicht-ionischen Harz, wodurch das Pigment von den anderen in dem Extrakt vorhandenen Materialien wirk-

20 sam isoliert werden kann. Es wird angenommen, dass

durch diese Absorptionsstufe die Abtrennung gewisser Proteine ermöglicht wird, von denen man annimmt, dass sie die Vorläufer von Dimethylsulfid (DMS) sind, durch welches schlechte Geschmäcke in dem Pigment erzeugt werden. Es erfolgt nicht nur eine sehr wirksame Isolierung des Pigmentes, sondern das einmal absorbierte Pigment lässt sich von dem Harz auch leicht eluieren im Gegensatz zu der Adsorption mit anionischen und kationischen Harzen, bei denen erhebliche Mengen des Pigmentes auch nach erheblichen Eluieranstrengungen zurückbleiben.

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Geeignete nichtionische Materialien mit grosser Oberfläche, die als Betaninabsorbentien verwendet werden können, sind alle bekannten nichtionogenen makroretikularen Harze. Beispielsweise kann man granuläre vernetzte Polymere verwenden, die man durch Suspensionspolymerisation von polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Monomeren, enthaltend etwa 2 bis 100, vorzugsweise etwa 50 Gew.%, wenigstens eines Poly(vinyl)benzolmonomers aus der Gruppe Divinylbenzol, Triviny!benzol, Alkyldivinylbenzole mit 1 bis 4 Alkylgruppen, die 1 bis 2 Kohlenstoff atome aufweisen, als Substituenten im Benzolkern, und Alkyltrivinylbenzole mit 1 bis 3 Alkylgruppen, die 1 bis 2 Kohlenstoffatome in dem Benzolkern als Substituenten aufweisen, erhält. Neben diesen Homopolymeren und Copolymeren der Poly(vinyl)benzolmonomeren kann man auch eines oder mehrere davon mit bis zu 98 % und vorzugsweise weniger als 50 % (bezogen auf das Gewicht des gesamten Monomerengemisehes) aus (1) monoethylenisch ungesättigten Monomeren (z.B. Styrol), oder (2) polyethylenisch ungesättigten Monomeren, die sich von PoIy-(vinyl)benzolen der vorher erwähnten Art unterscheiden (z.B. üivinylpyridin) oder (3) ein Gemisch aus (1) und (2) verwenden. Makroretikulare Acryl- und/oder Styrol und/oder Divinylbenzol-Adsorptionsharze, die keine loncnauöLauschfunktion aufweisen, haben sich als besonders geeignet für das erfindungsgemässe Verfahren erwiesen.

Adsorptionsharze der vorerwähnten Art sind bekannt und im Handel erhältlich und werden beispielsweise in der US-PS 3 531 463, die zum Zwecke der Offenbarung hier eingeschlossen wird, beschrieben.

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Typischerweise hat das Adsorptionspolymer (das in den meisten Fällen eine Teilchengrösse von 1,19 bis 0,149 mm (16-100 mesh) aufweist und so klein wie 0,037 mm (400 mesh) sein kann, eine Porosität von wenigstens 10 % (Prozent Porenvolumen in dem odor denHarzkörpern) und eine Oberfläche von wenigstens 10 m²/g des Harzes (bis zu 2000 m²/g). Vernetzte Harze mit Löslichkeitsparametern (Einheit: Kalorien/cm³) von wenigstens etwa 8,5 und bis zu 15 sind ganz besonders geeignet. Die bevorzugte Harzgrösse liegt bei 0,420 bis 0,297 mm (40-50 mesh· - U.S. Standard).

Die Adsorption des Betanin-Pigmentes kann absatzweise oder kontinuierlich oder auf irgendeine andere Art, wie sie dem Fachmann bekannt ist, durchgeführt werden. Bei einem absatzweisen Festbett-Verfahren kann das Adsorptionsmittel in einem .geeigneten Gefäss oder Kessel angebracht sein, wobei man in den meisten Fällen eine Säule oder eine Kolonne verwendet, in welche das Adsorptionsmittel einer geeigneten Grosse gepackt ist. Das Betanin enthaltende Pflanzenextrakt wird dann mit einer geeigneten Geschwindigkeit durch das Adsorptionsbett laufen gelassen, und zwar vorzugsweise von oben nach unten und dabei wird das Betanin adsorbiert.

Wenn das Rote-Beete-Extrakt, das normalerweise einen Feststoffgehalt von etwa 15 bis 30 Gew.% enthält, wobei etwa 0,5 % dieser Feststoffe Betanin sind, das Adsorptionsmittel berührt, werden die Feststoffe adsorbiert, bis die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels in dem jeweiligen System erreicht wird. Wird

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die Betaninadsorption in einer einzelnen Säule vorgenommen, dann wird in der Praxis der Fluss des Extraktes in die Kolonne unterbrochen, bevor erhebliche Mengen an Betanin in dem Kolonnenabfluss nachgewiesen wer-5. den können. Auf diese Weise erhält man im wesentlichen ein betaninfreies Extrakt, das man gewünschtenfalls für eine weitere Verarbeitung im Kreislauf fahren kann.

Ausser Betanin werden eine Reihe anderer in dem Pflanzenextrakt vorhandener Verbindungen adsorbiert.

Hierzu gehören z.B. Pigmente, wie Betanidin, Isobetanidin und Vulgaxanthin und keine Färbung herbeiführende Verbindungen, wie Polypeptide und lösliche ; Proteine. Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aber darin, dass das Betaninpigment in dem wässrigen Extrakt so konzentriert wird, dass eine 40- bis 60-fache Erhöhung der Färbekraft des Pigmentes erzielt wird. Der 0,5 %-ige Betaningehalt in den Feststoffen des wässrigen Extraktes erreicht beispielsweise ein Konzentrationsniveau von etwa 20 bis 30 % der auf dem Harz absorbierten Feststoffe und kann leicht daraus eluiert werden.

Das das adsorbierte Betanin-Pigment enthaltende Adsorptionsmittel wird vorzugsweise mit Wasser gespült um von den Adsorptionsteilchen Feststoffe, die lediglich an der Teilchenoberfläche anhaften, und die nicht richtig adsorbiert worden sind, zu entfernen. Bei Verwendung einer Kolonne wird diese Wasserspülung normalerweise durchgeführt, indem man Leitungswasser von etwa 15°C durch das in dem Pflanzenextrakt eingetauchte Adsorptionsbett

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leitet. Die aus dem Bett durch die Wasserspülung herausgezwängte feststoffhaltige Flüssigkeit hat dann einen ausreichend niedrigen Betaningehalt und kann verworfen werden.
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Das adsorbierte Betanin-Pigment wird dann mit Wasr.er allein oder einem wässrigen Alkoholgemisch eluiert. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird im wesentlichen das Gesamte des adsorbierten Pigmentes aus dem Harz eluiert, wenn man eine 10 bis 30 Gew.%-ige wässrige Lösung von Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol oder Mischungen davon verwendet. Eine wässrige alkoholische Lösung minimalisiert bei einer gegebenen Fliessgeschwindigkeit die Menge des benötigten Eluierungsmittels. Eine Verminderung der Menge der verwendeten Eluierflüssigkeit bei einer konstanten Fliessgeschwindigkeit ist wünschenswert hinsichtlich der Zeit und der erforderlichen Energie, nicht nur wegen des Eluierbetriebes, sondern auch hinsichtlich der Wiedergewinnung des Eluiermittels, z.B. durch Destillation, um es wieder zu verwenden.

Wie allgemein aus dem Stand der Technik bekannt ist wird das eluierte oder regenerierte Adsorptionsbett

normalerweise mit Wasser gespült, um das Eluierungsmittel zu verdrängen. Dabei ist eine letzte Waschung mit Wasser in umgekehrter Richtung im allgemeinen wünschenswert, um das Bett von eingefangenen Feststoffen und von Luft zu befreien und um das Bett in die für die Wiederverwendung am besten geeignete Bedingung zu bringen.

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Die das Adsorptionsbett mit dem Eluierungsstrom verlassenden pigmenthaltigen Feststoffe können vorteilhaft mit einer alkalischen Substanz,mittels welcher der pH des das Betanin-Pigment enthaltenden Eluierungs-Stroms auf etwa 4,2 bis etwa 5,0 eingestellt wird, behandelt werden. Der pH-Bereich von 4,2 bis 5,0 ergibt eine für das Betanin-Pigment stabile Umgebung. Je eher man den pH einstellt, umso weniger erfolgt ein Abbau des Pigmentes. pH-Werte oberhalb 6,5 sind zu vermeiden, weil oberhalb dieses pH-Bereiches das Pigent sehr schnell abgebaut wird und das -Pigment sich braun verfärbt und irreversiblen Reaktionen unterliegt.

Gemäss einem weiteren Aspekt des erfindungsgemässen Verfahrens werden das Betanin-Pigment und weitere adsorbierte Feststoffe von dem Eluierungsmittel abgetrennt. Die Abtrennung erfolgt durch übliche Methoden, z.B. durch Destillation, Verdampfen, Ultrafiltration und dergleichen. Das Eluierungsmittel kann gewünschtenfalls für die nachfolgende Wiederverwendung im Kreislauf gefahren werden. Das beachtliche Mengen an Betanin-Pigment enthaltende Produkt ist noch in flüssiger Form und ist für die Verwendung als pflanzliches Färbemittel geeignet.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird das in flüssiger Form konzentrierte Betanin-Pigment mit einer oder mehreren Sprühtrocknunghilfen, wie Gummiarabikum oder Maisdextrinen, kombiniert oder die Lösung wird durch übliche Koazervierungstechniken in essbaren Materialien unter Verwendung von Gelatine

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eingekapselt. Alternativ kann man das Betanin-Pigment-Konzentrat tiefgefrieren, wenn die Kosten keine Rolle spielen. Das Ziel ist es, das Konzentrat in eine trockene Pulverform zu bringen und dadurch das Pigment und dessen Färbekraft zu konservieren. Das erhaltene getrocknete Produkt kann dann Nahrungsmitteln, Kaugummi oder medizinischen Produkten in Verbindung mit weiteren Stoffen, wie Geschmacksadjuvantien, zugegeben werden.
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Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Ein im Handel erhältliches Rote-Beete-Extrakt (nämlich Beatrice "Color-Treme R-111" hergestellt von Color-Treme Co., Division of Beatrice Foods, Beloit, Wisconsin, USA) mit einem analytisch festgestellten pH von etwa 4,2 und enthaltend 1,67 g Betanin in einer Konzentration

25 von 0,5 % Betanin, bezogen auf die Gesamtfeststoffe

(68 %) wird mit Wasser und einer 1 molaren Chlorwasserstoffsäure zur Verminderung des Gesamtfeststoffgehaltes auf ein Niveau von etwa 25 % und um den pH des Extraktes auf den isoelektrischen Punkt (pH = 2) des Betanins zu erniedrigen, behandelt. Man erhält eine Lösung mit 0,125 % Betanin. Für 5 Stunden wird bei einer Temperatur

zwischen 10 und 30⁰C ungefähr 1 Bettvolumen/Stunde des verdünnten pH-eingestellten Rote-Beete-Extraktes durch ein Festbett (2,5 cm Durchmesser, 120 cm Höhe) aus einem nicht-ionischen makroretikularen Styrol-Divinylbenzol-Copolymer mit grosser Oberfläche geleitet, wobei das Copolymer durch Suspensionspolymerisation einer Monomerfraktion, die mehr als 80 Gew.% Divinylbenzol enthielt, hergestellt worden war. Dieses Adsorptionspolymer wird in Perlform mit einer Grosse von o,841 bis 0,297 mm (20-50 US mesh-size) angewendet und ist von Rohm & Haas Co., Philadelphia, Pa., USA unter dem Handelsnamen Amberlite XAD-4 erhältlich. Anschliessend werden 2 Bettvolumina Wasser von ungefähr 15⁰C durch das Harzbett mit einer Geschwindigkeit von 1 Bettvolumen/ Stunde zur Entfernung von nichtadsorbierten Feststoffen geleitet.

Das Harzbett wird bei etwa 15⁰C mit einem Eluierungsmittel aus 80 % Wasser und 20 % Isopropylalkohol während 2 Stunden mit einer Geschwindigkeit von 2 Bettvolumina/ Stunde eluiert.

Unmittelbar nach dem Eluieren wird der Eluierungsstrom mit Kaliumhydroxid auf einen pH von 4,5 eingestellt.

Der Eluierungsstrom wird elektroskopisch unter Verwendung von sichtbarem Licht analysiert und enthält 0,278 % Betanin, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit. Der betaninhaltige Eluierungsstrom wird einem Verdämpfer zugeführt und dort weiter konzentriert und vom Eluierungsmittel abgetrennt. Das 4,49 % Betanin, bezogen

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auf die Gesamtflüssigkeit, enthaltende flüssige Extrakt wird am Boden des Verdampfers gewonnen.

Das flüssige Betaninkonzentrat wird mit einem Kohlenhydrat-Träger (z.B. Fro-Dex, Handelsname der American Maize Products Company, USA) in einem Verhältnis der Feststoffe von 1:1 vermischt und zu einem Trockenpulver sprühgetrocknet.

Das sprühgetrocknete Pulver wird spektrofotometrisch analysiert und enthält 12,43 %' Betanin, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, einschliesslich 50 % des Stärketrägers. Ohne den Stärketräger enthält das Flüssigkonzentrat, das zu einem Trockenpulver getrocknet wurde,

15 25 % Betanin und 75 % andere Feststoffe.

Beispiele 2 bis 8 20

Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden aliquote Mengen eines verdünnten pH-eingestellten Rote-Beete-Extraktes, enthaltend 0,125 % Betanin, zu einem sprühgetrockneten Pulver getrocknet. Jeder Aliquot enthält eine Gesamtmenge von 1,67 g Betanin auf Trockenbasis. Verschiedene pH-Niveaus wurden zur Prüfung der Adsorptionseffizienz des Harzes angewendet. Die Ergebnisse

30 werden in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Adsorption von Betanin bei verschiedenen pH-Bereichen unter Verwendung von XAD-4 nicht-ionischem Harz

Beispiel Nr.	pH vor der Adsorption	% adsorbiertes Betanin
2	1/7	87,7
3	1/9	87,4
4	2,0	94,0
5	2,15	88,0
6	2,55	84,0
7	2,7	82,3
8	4,2	56,0

Aus den obigen Ergebnissen geht hervor, dass die Betaninadsorption auf dem nicht-ionischen Harz erfindungsgemäss am höchsten in der Nähe des isoelektrischen Punktes von pH 2 des Betanins ist.

Beispiele 9 bis 12 25

Wie in Beispiel 1 beschrieben, wird ein sprühgetrocknetes Betanin-Pigment hergestellt, wobei man jedoch unterschiedliche Konzentrationen an Wasser und Isopropylalkohol als Eluierungsmxttel verwendet. Das desorbierte

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Betanin wird in Gew.%, bezogen auf die in dem Harzbett adsorbierte Menge ausgedrückt. Wie in Beispiel 1 wird das Eluierungsmittel vom Betanin-Pigment und anderen Feststoffen abgedampft und das getrocknete Pulver wird auf Betanin, bezogen auf Trockenbasis, und auf Teile/ Million (ppm) Dimethylsulfid (DMS) analysiert. DMS ergibt in Nahrungsmitteln, die Betanin-Pulverkonzentrat enthalten, unerwünschte schlechte Geschmäckc und deshalb zieht man sehr niedrige oder gar nicht nachweisbare Mengen an DMS vor. Der Wirkungsgrad auf die Güte der jeweiligen Zusammensetzungen wird in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben.

15 Tabelle 2

' Eluierung von betaninhaltigem XAD-4 Harz

Bei spiel Nr.	Eluierungsmittel % Isopro- % panolal- Wasser kohol	100	% Betanin desorbiert	% Betanin (Trocken basis)	-DSM 3O⁰C	(ppm)- 100⁰C
9	0	80	12,3	21,3	2,09	4,71
10	20	40	74,0	16,6	0,22	2,10
11	60	0	56,0	17,1	0,41	1,21
12	100	30,8	5,6	0,07	0,32

Aus den obigen Daten geht hervor, dass mit Wasser allein . keine wirksame Entfernung des adsorbierten Betanin-Pigmentes bewirkt wird. Die verhäitnismässig geringen Mengen an

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entfernten Feststoffen haben eine Betaninkonzentration von 21,3 % und höhere DMS-Konzentrationen als· bei Verwendung von Gemischen aus Wasser und Alkohol oder von Alkohol allein als Eluierungsmittel. .

Ganz besonders wirksam ist für die Entfernung des adsorbierten Pigmentes von dem Harz und zur Erzielung von DMS-Konzentrationen einer noch zulässigen Menge ein Gemisch aus 20 % Isopropylalkohol und 80 % Wasser (20 % IPA). Das 20 % IPA-Eluierungsmittel ergibt die grösste Ausbeute (74 %) an Betanin und ein Pulver mit einer Betaninkonzentration von mehr als 16 %, das frei von schlechten Geschmäcken ist.

Beispiele 13 und 14

20 von_Betanin-Pi2ment

Unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Rote-Beete-Extraktes gemäss Beispiel 1 als Kontrolle wurden drei Proben, die unterschiedliche Konzentrationen an Betanin enthalten und die alle gemäss der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, auf DMS-Freiheit bei 30⁰C und DMS-Potential bei 100⁰C durch die Kopfraum-Gaschromatografie (G.C.) analysiert. Es wurden folgende Lösungen hergestellt:

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a · β

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Probe Nr.

Kontrolle - 15 g 68° Brix Beatrice Rote-Beete-Extrakt

werden mit 100 ml destilliertem Wasser unter Erhalt einer 10 %-igen Lösung, enthal

tend 0,05 % Betanin, verdünnt.

A - Flüssigkonzentrat von Beispiel 1, enthaltend 2,0 % Betanin in einer 10 %-igen Lösung.

B - 0,4 g des sprühgetrockneten Pulvers von

Beispiel 1, gelöst in 4 ml einer 1 molaren NaOH-Lösung, enthaltend 1 % Betanin.

4 ml einer jeden Probe werden in Fläschchen (jeweils 4) eingegeben. Um alle Proben alkalisch einzustellen, wird ein Plättchen von NaOH (0,16 g) in die Fläschchen enthaötend die Probe A und dieKontrolle gegeben. Bei der Herstellung für die Analyse werden die Fläschchen mit Schraubkappen mit einer daran befindlichen Silikon-Teflon-Scheibendichtung verschlossen. Zwei Fläschchen einer jeden Probe werden 1 Stunde bei 30⁰C gehalten. Zwei weitere Fläschchen einer jeden Probe werden 2 Stunden auf 100⁰C erwärmt und anschliessend 1 Stunde bei 30⁰C gehalten und auf DMS-Potentiale untersucht.

In der Kolonne mit der Überschrift "DMS-Potentiale bei gleicher Färbekraft" in Tabelle 3 wird ein Vergleich von DMS-Potentialen bei den praktisch geeigneten Niveaus gezeigt. Diese Daten betonen, dass der hier

gebildete natürliche Farbstoff in konzentrierter Form vorliegt und vor der Verwendung auf einen Farbstoffgehalt normalisiert werden kann. Beispielsweise enthält Porbe A 2,0 % Betanin und ist somit 40 mal konzentrierter als die Kontrollprobe. Somit wird 1/40 der Probe Λ benötigt, um die gleiche Färbewirkung zu erzielen wie die Kontrollprobe. Probe B ist 20 mal konzentrierter als die Kontrolle und deshalb beträgt die als Farbstoff erforderliche Menge der Probe B nur 1/20 der Menge der verwendeten Kontrolle. Die Ergebnisse der gaschromatografischen Kopfraumanalyse werden in Tabelle 3 gezeigt.

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Tabelle 3

Beispiel Nr.	Probe	% Betanin	Grosse der Färbe- ' kraft gegenüber der Kontrolle	frei an DMS 30⁰C	DMS-Poten- tial 100⁰C	DMS-Poten- tial bei gleicher Färbekraft
	Kon trolle	0,05	1	4	170	170
13	A	2,0	40	0	43	1
14	B	1,0	20	0	24	1

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Die vorstehenden Daten zeigen, dass bei Verwendung des erfindungsgemäss erhaltenen Betanin-Pigmentes und bei Lagerung bei einer Temperatur unterhalb 30⁰C sich keine schlechten Geschmäcke aufgrund von Dimethylsulfid ergeben. Wird Betanin-Pigment mit der gleichen Färbekraft wie die Kontrolle verwendet, so wird das Potential für die Entwicklung von schlechtem Geschmack aufgrund von DMS auf mehr als das 100-fache in den flüssigen Konzentraten und in dem sprühgetrockneten Pulver (Probe B) gemäss der Erfindung vermindert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Konzentrieren und Isolieren von in betaninhaltigen Pflanzen vorkommendem Betanin-Pigment in einer als Pflanzenfarbstoff geeigneten Form, dadurch gekennzeichnet, dass man (a) ein wässriges Extrakt aus der betaninhaltigen Pflanze herstellt, (b) den pH des wässrigen Extraktes auf 1,5 bis etwa 2,7 erniedrigt, (c) den pH-eingestellten Extrakt mit einem nichtionischen Absorptionsmittel kontaktiert und dadurch das Betanin-Pigment auf dem Absorptionsmittel konzentriert,

(d) das Absorptionsmittel zur Entfernung des Betanin-Pigmentes eluiert und (e) das Pigment aus dem

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Eluierungsmittel abtrennt.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der pH des wässrigen Extrak- tes auf den Bereich von 1,9 bis 2,2 erniedrigt wird.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige Extrakt der betaninhaltigen Pflanze das Pflanzenpigment in einer Konzentration im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Gesamtfeststoffe, enthält.

4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das nichtionische Absorp- tionsmittel nichtionische makroretikulare,vernetzte Harzteilchen enthält.

5. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Absorptionsmittel ein Acrylharz, Styrolharz, Divinylbenzolharz oder eine Kombination davon ist.

6. Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Absorptionsharz ein Dinvinylbenzolpolymer oder ein Styrol/Divinylbenzol-Copolymer ist.

7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsharz aus einem mit Divinylbenzol vernetzten Styrolpolymer in Perlform in einer Grosse von 0,841 bis 0,297 mm (20-50 mesh-size) besteht.

20 25 30

8. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eluierungsmittel ausgewählt ist aus Wasser, C.-C, primären Alkoholen und Mischungen davon.

9. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass das Eluierungsmittel aus etwa 20% Isopropanol und etwa 80% Wasser besteht.

10. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das abgetrennte Pigment zu einem Trockenpulver mit einer Betaninkonzcntration von 15 bis 30 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffe, getrocknet wird.

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