Phospholipide aus Molkerahm: Isolation und gesundheitliches Potential
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- Siegfried Fried
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1 Themenblock 3: Lebensmittel und Gesundheit IGF/ZIM Fachworkshop zum Innovationsfeld Lebensmittelproduktion Phospholipide aus Molkerahm: Isolation und gesundheitliches Potential Claudia Lorenz AG THOMAS KLEINSCHMIDT Hochschule Anhalt Köthen FB 7 Angewandte Biowissenschaften und Prozesstechnik LG Lebensmittelverfahrenstechnik/Milchtechnologie ANDREAS NAARMANN, Geschäftsführung Privatmolkerei Naarmann GmbH, Neuenkirchen
2 Kooperationspartner Hochschule Anhalt Köthen AG Kleinschmidt a Privatmolkerei Naarmann Neuenkirchen
3 Vorstellung der AG Kleinschmidt Hochschule Anhalt Kompetenzen: umfangreiche Kenntnisse bei technologischen Prozessen: Homogenisierung, Membranfiltration, Wärmebehandlung, Extraktion, Verdampfung, Trocknung Modellierung und Simulation verfahrenstechnischer Prozesse Fermentationsprozesse mittels Bakterien, Pilzen und Enzymen Lebensmitteltechnologie mit Produktund Verfahrensentwicklungen sowie Maßstabsübertragungen chemische und physikalische Untersuchungsmethoden für Inhaltsstoffanalytik und Stoffwertermittlung Bernburg Köthen Dessau
4 Überblick über vom FEI geförderte Projekte der AG Kleinschmidt Bestimmung der Fließeigenschaften kohäsiver, milchbasierter Pulver IGF Vorhaben Nr.: BR / 1 ( ) Entwicklung eines Verfahrens zur Isolierung von Phospholipiden aus Molkenrahm und Nachweis des gesundheitlichen Potentials der Phospholipide IGF 316ZBG ( ) Thermische und enzymatische Modifizierung der funktionellen Eigenschaften von Molkenproteinkonzentraten aus Sauermolke AiF BR ( ) Entwicklung eines Verfahrens zur selektiven Gewinnung von Lactalbumin aus Molke oder Molkenproteinkonzentrat BR/1 ( ) Einsatz von selektiv enzymatisch modifizierten Molkenproteinen als Emulgier und Bindemittel zur Optimierung von aufschlagfähigen Desserts auf Basis von Milchfettemulsionen BG ( )
5 Motivation für das Phospholipid Projekt Erstmalig Zusammenarbeit von 3 Forschungsstandorten zur Durchführung von: umfassenden Untersuchungen zur Gewinnung von Phospholipiden aus Molkenrahm unter Einbeziehung der enzymatischen Hydrolyse; Minimierung der Ausbeuteverluste durch Anwendung der Ultrafiltration; Humanstudien zu physiologischen Wirkungen insbesondere auf den Lipidstoffwechsel und auf die antimikrobielle Wirkung gegen eine pathologische Kolonisierung des Staphylococcus aureus bei atopischer Dermatitis; Schaffung einer Basis zur Entwicklung von funktionellen Lebensmitteln und Pharmazeutika.
6 I Hochschule Anhalt Entwicklung der technologischen Grundlagen Erarbeitung eines wissenschaftlichen Ansatzes für eine verlustarme Isolierung von Phospholipiden aus Molkenrahm und Molkenbutterserum Gewinnung von qualitativ hochwertigem wasserfreien Butterfett für eine vollständige Verwertung des Molkenrahms
7 Forschungsstandort II Institut für Ernährungswissenschaften der Universität Jena Durchführung von zwei Humanstudien: a) Ermittlung der Bioverfügbarkeit, Verdauung und Resorption der Milch Phospholipide bei gesunden Personen; b) Wirkung auf den Lipidstoffwechsel bei Personen mit erhöhter Entzündungsneigung und mögliche Verbesserung der Hautsymptome Forschungsstandort III Max Rubner Institut Karlsruhe Durchführung von zwei Humanstudien: a) Untersuchung der ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Milch Phospholipiden auf den Lipidstoffwechsel; b) Wirkung auf die Risikofaktoren des metabolischen Syndroms (Übergewicht, Bluthochdruck, Hypercholesterinämie, Diabetes, Atherosklerose) Vergleich mit Triglycerid Fettsäuren gleichen Sättigungsgrades sowie Soja Phospholipiden
8 Technologie der Phospholipide sind ohne Einschränkung in Lebensmitteln zugelassen können als reine Naturprodukte vermarktet werden multifunktionell oberflächenaktiv einzigartige Stellung als Emulgier und Dispergiermittel
9 Charakterisierung der Phospholipide Molekulare Darstellung der Glycerol und Sphingophospholipide Quelle: Ohne Autor, ( ): Phospholipide. URL: pholipid (Zugriff: , 19:14 MEZ)
10 Verteilung der Phospholipidklassen PL Klasse Soja Raps Saflor Eigelb Milch Phosphatidylcholin PC Phosphatidylethanolamin PE Phosphatidylinositol PI < Phosphatidylserin PS Sphingomyelin SM
11 Besonderheit der Milch Phospholipide in Phospholipid Extrakten pflanzlichen Ursprungs sind keine Sphingomyeline nachweisbar Milch PL enthalten im Vergleich zu Ei PL bis zu 10 mal höhere Gehalte an Sphingomyelin Milch PL unterscheiden sich erheblich von anderen natürlichen Phospholipid Gemischen: in Bezug auf Phospholipidklassen und in Bezug auf Fettsäurezusammensetzung besondere technologische und physiologische Eigenschaften
12 Sphingomyeline tumor hemmende Eigenschaften postuliert minimieren Cholesterinabsorption im Verdauungstrakt besitzen antibakterielle und antivirale Eigenschaften verhindern bei atopischer Dermatitis die pathologische Kolonisierung der Haut mit Staphylococcus aureus
13 a Molke Zentrifugieren a Molkenbutter Molkenrahm Butterung Klärseparation Waschen Aufschmelzen Proteinpräzipitat Pepsin/ Trypsin optionale Hitzefällung (Serum) Erhitzen (105 C) Buttermilch Hydrolyse wasserfreies Butterfett Peptide Wasser Ultrafiltration Diafiltration Pasteurisation Trocknung Phospholipidreiches Konzentrat Entwickeltes Verfahren zur Gewinnung eines phospholipidreichen Konzentrates aus Molkenbuttermilch und serum
14 Innovation des Verfahrens Flux (kg/h m²) Vorbehandlung des Rohstoffes zur Abtrennung von Fett und insbesondere Proteinen durch enzymatische Hydrolyse und Hitzefällung Pepsin, DH=8,2% Trypsin, DH=18,9% hitzegefällt (2-stufig) zentrifug.; UF ph 2,0 unbehandelt Beachtung der Micellbildung durch die Phospholipide und die somit veränderte Partikelgröße gegenüber Einzelmolekülen Auswahl der Trenngrenze der Membranen Volumenreduktion
15 Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens bzw. der resultierenden Produkte Phospholipidfraktionen können als milcheigene Emulgatoren bei der Produktentwicklung eingesetzt bzw. weiterverkauft werden; Vermarktung als Nahrungsergänzungsmittel; Isolierung des wasserfreien Butterfettes und der Proteinfraktion als Zusatznutzen.
16 Das im Phospholipid Projekt eruierte Wissen dient im ZIM Anschlussprojekt ph stabile Sahne direkt zur Entwicklung verbesserter Produkte beim Kooperationspartner. Damit wurde durch die Grundlagenforschung die Möglichkeit zur Innovation für den Industriepartner geschaffen.
17 Danksagung Dieses Vorhaben wurde aus Mitteln der industriellen Gemeinschaftsforschung gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e. V. (FEI) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
Isolierung bioaktiver Phospholipidfraktionen aus Molke mittels Ultrafiltration als Basis für Nutraceuticals *
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