Sustainable sunflower protein processing from oil production residues - with particular emphasis on the adsorptive discoloration of protein extracts

Sonnenblumen weltweit zu den vier meist bedeutenden Ölsaaten. Zwei Produkte werden primär aus den Kernen gewonnen: Pflanzliches Öl sowie der dabei anfallende Presskuchen, der bislang weitgehend ungenutzt ist. Solange die Entsorgung dieses Nebenproduktes ferner gesetzlich limitiert ist, wird Sonnenblumenmehl, das aus dem Presskuchen gewonnen wird, meist als Tierfutter eingesetzt. Der Bedarf der Lebensmittelindustrie an der Nutzung pflanzlicher Proteine steigt immer mehr und könnte aufgrund ihres hohen Proteingehalts künftig teilweise auch Sonnenblumenpresskuchen befriedigt werden. Aufgrund des hohen Polyphenolgehalts und die damit einhergehende Qualitätsminderung der Proteine bei klassischer Gewinnung im Alkalischen machten es notwendig eine Möglichkeit zu erarbeiten diese möglichste einfach und zuverlässig währende des Proteingewinnungsprozesses abzutrennen. Der erste Teil dieser Arbeit bestand in der Entwicklung einer zuverlässigen Analysemethode zur Bestimmung von Caffeoylchinasäuren in Sonnenblumenkernen und -schalen. Die phenolischen Verbindungen wurden aus entfetteten Sonnenblumen Kernen und Schalen (Helianthus annuus L.) extrahiert und mittels HPLC gekoppelt an einen Dioden-Array-Detektor und eine massenspektrometrische Detektion durch vorherige Elektrospray-Ionisation (ESI) im negativen Modus charakterisiert. Für die Herstellung von hellen Sonnenblumenproteinisolaten wurde ein neues Verfahren bestehend aus einer Protein-Extraktion im schwach Sauren in Kombination mit adsorptiver Entfernung der phenolischen Verbindungen entwickelt. Vier kommerzielle für Lebensmittel zugelassene Adsorbentien und drei Ionenaustauscherharze wurden hinsichtlich ihrer Affinität gegenüber Polyphenolen getestet. Amberlite XAD™ 16 HP und FPX 66 zeigten eine optimale Entfärbung der Sonnenblumen Rohextrakte. Im Gegensatz dazu bewirkten die Ionenaustauscherharze eine maximale Bindung monomerer phenolischer Verbindungen, waren jedoch weniger wirksam bei der Entfernung höhermolekularer gefärbter Verbindungen. Die optimalen Adsorptionsbedingungen wurden aus den Experimenten des D-optimalen Versuchsplans hergeleitet, welche bei verschiedenen Temperaturen, unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und Extraktkonzentrationen durchgeführt wurden. Durch eine Kombination aus leicht saurer Proteinextraktion und adsorptiver Entfernung störender phenolischer Verbindungen konnte ein Prozess zur Rückgewinnung der polyphenolreichen Extrakte aus der Sonnenblumenproteinisolat Herstellung entwickelt werden. Um eine nachhaltige Sonnenblumenverarbeitung inklusive einer vollständigen Verwertung der dabei entstehenden Nebenprodukte zu ermöglichen, können folglich die Polyphenole, welche bei der Gewinnung von Sonnenblumenprotein aus dem Sonnenblumen-Expeller mit extrahiert werden, durch die Adsorptions- und Desorptionstechnologie zurückgewonnen werden. Nach ihrer vollständigen Desorption von dem Adsorberharz könnten die polyphenolreichen Extrakte aufgrund ihrer hohen antioxidativen Kapazität als natürliche Antioxidantien eingesetzt werden.