Prozessoptimierung zur Isolierung von Proteinen aus <em>Lupinus angustifolius</em> L. cv. Vitabor und deren Potential als natürliches Fettsubstitut

Abstract

Natürliche Fettsubstitute auf pflanzlicher Proteinbasis gewinnen aufgrund der hohen Verbrauchernachfrage, Versorgungssicherheit und dem großen Interesse der Lebensmittel-industrie für die Herstellung fettreduzierter Lebensmittel zunehmend an Bedeutung. Durch deren Einsatz soll neben dem Fett- vor allem der Energiegehalt der Produkte - bei gleichblei-benden sensorischen Eigenschaften - vermindert werden. Kommerziell erhältliche Fettaustausch-Präparate konnten sich bislang, u. a. durch die hohen Herstellungskosten sowie den reduzierten Genusswert der damit hergestellten Produkte, nicht durchsetzen.<br /> In dieser Arbeit wurde ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Fettsubstituts auf Basis von Lupinenprotein intensiv untersucht. Ziel war es, den Herstellungsprozess systematisch unter Anwendung geeigneter statischer Versuchsdesigns zu optimieren. Der Einfluss auf die Proteinausbeuten (EA und PGA) und sensorische Isolatqualität (visTex) wurde dabei als Bewertungsgrundlage herangezogen. Im ersten Schritt wurden umfangreiche Screening-Versuche durchgeführt, um die signifi-kanten Einflussgrößen des Prozesses zu ermitteln. Dabei wurden cNaCl, pHE, tE, RSV, TE, pHF, ∆T, EWV und tZ als signifikante Faktoren in Bezug auf EA, PGA und visTex bestimmt. Im zweiten Schritt wurden unterschiedliche Körnerleguminosen (Soja, Ackerbohne, Erbse, Linse, Lupine und weiße Bohne) zur Herstellung des proteinbasierten Fettsubstituts miteinander verglichen und der Prozess für jeden einzelnen Rohstoff angepasst. So zeigte sich, dass lediglich mit der Ackerbohne, Erbse, Sojabohne und Lupine ausreichend hohe Proteinausbeuten erzielt werden, wobei ausschließlich mit der Lupinensaat eine angenehm glatte und vor allem cremige Textur des Proteinisolats erzielt werden konnte. Im letzten Schritt wurde die Prozessoptimierung am Beispiel von Lupinus angustifolius L. cv. Vitabor mit folgenden Faktoren - pHE, cNaCl, RSV, pHF, EWV, tZ und tS - durchgeführt und die Signifikanz der jeweiligen Parameter erneut bestätigt. Nach erfolgreicher Validierung der Modelle folgte schließlich die Polyoptimierung unter Anwendung der Desirability-Funktion. Die dabei ermittelte Parameterkonstellation wurde im Labor überprüft und eine PGA von 42 % sowie eine fettähnliche Isolatqualität erzielt. Im Vergleich zum Standard-Prozess konnte somit die Ausbeute verdoppelt werden. Zudem wurde die Salzkonzentration um 76 %, der Wasserverbrauch während der Extraktion um 13 % und während der Verdünnungsfällung um 33 % verringert sowie die Sedimentationszeit um 98 % verkürzt werden.