Entwicklung eines Hochspannungsimpuls-unterstützten Verfahrens zur Verdrängungsextraktion von ölen und funktionellen Proteinen aus ölsaaten am Beispiel Raps

• Förderprogramm: IGF (AiF, FEI)
• Bearbeitungszeitraum: 01.01.2008 – 31.03.2010
• Projektpartner: TU Berlin

Ausgangslage:

Pflanzliche Öle und Proteine sind wichtige Rohstoffe in der Lebensmittelindustrie. Eine erhöhte Wertschöpfung bei der Ölsaatenverarbeitung kann durch Gewinnung qualitativ hochwertiger Öle und Proteine sowie Eliminierung bekannter Defizite des Schrotes (z.B. hohe Gehalte an Fasern und Antinutritiva bei Raps) erreicht werden. Die Eigenschaften von Ölsaatenproteinen werden jedoch durch konventionelle Verarbeitung meist verschlechtert.

Elektrische Hochspannungsimpulse (HSI) sind ein nichtthermisches Verfahren, das mit geringen Energieeinträgen eine Permeabilisierung biologischer Membranen ermöglicht. Diese Technologie kann genutzt werden, um die Extraktion von Inhaltsstoffen wesentlich zu erleichtern.

Ziele:

Es soll untersucht werden, wie elektrische HSI die Stofftransport-/Stoffumwandlungsprozesse in Ölsaaten beeinflussen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen ermöglichen, ein Konditionierungs- und Extraktionsverfahren zur wirtschaftlichen Gewinnung von Öl und Proteinen aus hochölhaltigen Saaten zu entwickeln.

Am Beispiel von Raps soll nachgewiesen werden, dass mittels elektrischer HSI native Proteinisolate gewonnen werden können, deren Qualität durch Isolierung aus einem Presskuchen oder Extraktionsschrot nicht erreichbar ist. Zusätzlich sollen weitere nicht-thermische Verfahren (z.B. druckunterstützte Ultraschallbehandlung, zellwandabbauende Enzyme, abrasive Extraktionstechniken) auf ihr Potential zur schonenden Extraktion der Rapsinhaltsstoffe untersucht werden.

Ergebnisse:

Das umfangreiche methodische Testfeld ergab keine überzeugende technologische Linie zur wirtschaftlichen Gewinnung von Öl und Protein. Es bestätigte sich, dass die besondere Morphologie der Rapssaat (hochelastisches Zellgewebe, kleinste bekannte Olesome, höchster Anteil an Minorkomponenten) drastischer Zellaufschlussmethoden bedarf, um hohe Ölausbeuten zu erreichen. Auch die im Projekt neu angewendeten Techniken waren dem herkömmlichen Entölungsprozess unterlegen und resultierten entweder in einer ungenügenden Extraktion oder in der Bildung einer stabilen Emulsion.

Da die Oleosomen der Ölsaaten (ölspeicher der Pflanze) einen wesentlich geringeren Durchmesser besitzen als die Proteinspeicher, ist eine Extraktion von Proteinen aus der Saat nur möglich, wenn der Zellaufschluss auch einen Austritt des Öls aus dem Gewebe ermöglicht. Es wurde gezeigt, dass dadurch eine Emulsionsbildung nicht zu unterbinden ist. Daher besteht hoher Entwicklungsbedarf für neue Separationstechniken in der Verfahrenstechnik und im Maschinenbau.

Bei den momentan zur Verfügung stehenden Technologien scheint ein thermischer Verfahrensschritt unumgänglich. Daher sollten mögliche Anwendungsfelder thermisch behandelter Rapsproteine untersucht werden.

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