Erschließung technofunktioneller Saponine aus pflanzlichen Nebenproduktströmen für den Einsatz in Lebensmitteln

Forschungsziel: 

Bei der Herstellung industriell gefertigter Lebensmitteln tragen zahlreiche Zusatzstoffe, wie z.B. Antioxidantien, Farbstoffe, Konser- vierungsmittel oder auch Emulgatoren, durch ihre spezifischen technologischen Funktionen entscheidend zur Qualität und Haltbarkeit der Produkte bei. Unter den verwendeten Emulgatoren befinden sich heutzutage in erster Linie synthetische Verbindungen bzw. Stoffgemische, wie z.B. Polysorbate, Sorbinate, Polyglycerinester und Lactylate. Trotz toxikolo- gischer Unbedenklichkeit werden zunehmend Rufe von Konsumenten und Verbraucherorga- nisationen lauter, diese synthetischen Stoffe durch Verbindungen natürlichen Ursprungs zu ersetzen.

Die Lebensmittelindustrie sucht daher neue, aus biologischen Rohmaterialien gewinnbare Emulgatoren und Schaummittel, die aufgrund ihrer Oberflächenaktivität in der Lage sind, Lebensmitteldispersionen zu stabilisieren. Im Fokus dieses Forschungsprojektes stehen die Saponine, deren Potential als Emulgatoren und Schaummittel natürlichen Ursprungs bislang wirtschaftlich kaum genutzt wird. Saponine sind in der Pflanzenwelt weit verbreitet und finden sich in vielen Rohstoffen (z.B. Erbsen, Hafer, Zuckerrüben, Roten Beeten, Kastanien), die zur Herstellung von Lebensmitteln genutzt werden. Bei der industriellen Verarbeitung solcher Rohstoffe fallen zum Teil erhebliche Mengen an Nebenprodukten an, die als Quellen für Saponine und einer gleichzeitigen wertsteigernden Nutzung zugeführt werden könnten. Beispielhaft seien ausgelaugte Zuckerrübenschnitzel genannt, die während der Saccharoseproduktion anfallen. Solcherlei Nebenstrangprodukte werden momentan vor- wiegend als Futtermittel verwendet.

Um dem wachsenden Wunsch der Verbraucher nach Lebensmittelzusatzstoffen natürlichen Ursprungs, wie z.B. Emulgatoren, gerecht zu werden, ist es das Ziel des Vorhabens, Saponinfraktionen aus Nebenstrangprodukten der Lebensmittel Hafer, Rote Beete, Zuckerrüben und Erbsen sowie Soja und Ackerbohnen zu gewinnen, sensorisch zu charakterisieren, und deren Eignung für die Herstellung und Stabilisierung von Lebensmitteldispersionen zu bestimmen. Die zentrale Hypothese ist dabei, dass Saponinfraktionen gefunden werden können, die die organoleptischen Eigenschaften eines Produktes nicht negativ beeinflussen, die aber aufgrund ihrer Oberflächenaktivität in der Lage sind, stabile Grenzflächenmembrane auszubilden, und damit zur grundlegenden Strukturgebung vieler Lebensmittel beitragen. 

Das vorliegende Forschungsprojekt trägt durch die Erschließung einer neuen Emulgatorklasse für die Lebensmittelindustrie in mehrfacher Hinsicht zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Unternehmen bei. So können bislang wenig genutzte Nebenstoffströme als Quelle für technofunktionelle Saponine genutzt werden. So fallen allein in der Zuckerproduktion auf 100 kg verarbeitete Rüben ca. 22 kg Pressschnitzel mit einem Trockensubstanzgehalt von 20 % Gehalt an. Allein in der EU werden ca. 107 Mio. Tonnen Rüben pro Jahr ver- arbeitet. Im Bereich der Erbsenproduktion werden pro Jahr in Deutschland rund 27.000 Tonnen grüne Erbsen und ca. 130.000 Tonnen Trockenerbsen geerntet, die bislang weit- gehend als Tierfutter verwendet werden. 

Wirtschaftliche Bedeutung: 

Das vorliegende Forschungsprojekt trägt durch die Erschließung einer neuen Emulgatorklasse für die Lebensmittelindustrie in mehrfacher Hinsicht zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Unternehmen bei. So können bislang wenig genutzte Nebenstoffströme als Quelle für technofunktionelle Saponine genutzt werden. So fallen allein in der Zuckerproduktion auf 100 kg verarbeitete Rüben ca. 22 kg Pressschnitzel mit einem Trockensubstanzgehalt von 20 % Gehalt an. Allein in der EU werden ca. 107 Mio. Tonnen Rüben pro Jahr ver- arbeitet. Im Bereich der Erbsenproduktion werden pro Jahr in Deutschland rund 27.000 Tonnen grüne Erbsen und ca. 130.000 Tonnen Trockenerbsen geerntet, die bislang weit- gehend als Tierfutter verwendet werden. 

Das vorliegende Forschungsprojekt trägt durch die Erschließung einer neuen Emulgatorklasse für die Lebensmittelindustrie in mehrfacher Hinsicht zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Unternehmen bei. So können bislang wenig genutzte Nebenstoffströme als Quelle für technofunktionelle Saponine genutzt werden. So fallen allein in der Zuckerproduktion auf 100 kg verarbeitete Rüben ca. 22 kg Pressschnitzel mit einem Trockensubstanzgehalt von 20 % Gehalt an. Allein in der EU werden ca. 107 Mio. Tonnen Rüben pro Jahr verarbeitet. Im Bereich der Erbsenproduktion werden pro Jahr in Deutschland rund 27.000 Tonnen grüne Erbsen und ca. 130.000 Tonnen Trockenerbsen geerntet, die bislang weitgehend als Tierfutter verwendet werden. 

Die Erschließung einer neuen, aus pflanzlichen Rohstoffen gewonnenen Zusatzstoff- klasse kann nicht nur zur Verbesserung der Qualität und Haltbarkeit einer Vielzahl von Lebensmittel beitragen, sondern auch die Ent- wicklung neuer Lebensmittel ermöglichen. Voruntersuchungen zu Saponinen der Pflanze Quillaja saponaria deuten auf spezifische Funktionen der Saponine, insbesondere für erhitzte und gekühlte Öl-in-Wasser-Emulsionen. So lassen sich Trägersysteme für oxidationsempfindliche bioaktive Stoffe konzipieren, die unter Verwendung bekannter Emulgatoren bislang nicht hergestellt werden konnten. 

Die besonderen Eigenschaften der Saponine ermöglichen das Design und die Produktion neuer, z.B. mit essentiellen Fettsäuren oder Vitaminen angereicherter Lebensmittel, die ohne diese speziellen Zusatzstoffe nicht mit ausreichender Haltbarkeit herstellbar wären. Auch die stetig steigende Nachfrage der bereits zugelassenen Quillaja-Saponinfraktionen (E 999) in der Lebensmittelindustrie lässt auf das wirtschaftliche Potential der in diesem Projekt neu entwickelten Saponinfraktionen schließen. 

Weiteres Informationsmaterial: 

Universität Hohenheim
Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie
FG Lebensmittelphysik und Fleischwissenschaft
Garbenstraße 25, 70599 Stuttgart
Tel: +49 711 459-24415
Fax: +49 711 459-24446
E-Mail: j.weiss at uni-hohenheim.de

Technische Universität München Wissenschaftszentr. Weihenstephan (WZW),
Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und Mole- kulare Sensorik
Lise-Meitner-Str. 34, 85354 Freising
Tel: +49 8161 71-2901
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E-Mail: thomas.hofmann at tum.de

Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) 
Godesberger Allee 142-148, 53175 Bonn
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