Die vorliegende Erfindung betrifft eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser als Verdickungs- oder Strukturmittel in verschiedenen industriellen Erzeugnissen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Mischung der an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser mit einem isolierten Pektin. Letztendlich betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, Futterprodukt, Nahrungsergänzungsmittel, Getränk, kosmetisches Erzeugnis, pharmazeutisches Erzeugnis, Waschmittelprodukt, Reinigungsmittelprodukt oder Medizinprodukt, das unter Verwendung der vorgenannten an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser hergestellt worden ist.

Hintergrund der Erfindung

Ballaststoffe sind weitgehend unverdauliche Nahrungsbestandteile, meist Kohlenhydrate, die vorwiegend in pflanzlichen Lebensmitteln vorkommen. Der Einfachheit wegen teilt man die Ballaststoffe in wasserlösliche Ballaststoffe wie Pektin und wasserunlösliche Ballaststoffe, wie beispielsweise Cellulose ein. Ballaststoffe gelten als wichtiger Bestandteil der menschlichen Ernährung.

So gilt der Verzehr von Ballaststoffen als gesundheitsfördernd. Die wasserlöslichen Ballaststoffe in der Nahrung vergrößern das Nahrungsvolumen, ohne zugleich den Energiegehalt bedeutend zu steigern. Sofern sie nicht schon vor der Aufnahme hinreichend gequollen sind, nehmen sie im Magen weiteres Wasser auf. Die daraus resultierende Volumenzunahme führt zu einer Zunahme des Sättigungsgefühls. Weiterhin verlängern Ballaststoffe die Verweildauer des Speisebreis in Darm oder Magen. Wasserlösliche Ballaststoffe wie Pektin binden Gallensäuren des Cholesterinstoffwechsels im Darm und führen damit zu einer Senkung des Cholesterinspiegels.

Gerade die löslichen Ballaststoffe sollen die Glucose-Absorption verringern, die Glucose- Adsorption und Stärke-Verarbeitung verlangsamen und postprandiale Glucose-Spiegel im Serum kontrollieren. Wer viele Ballaststoffe verzehrt, hat ein verringertes Risiko für zahlreiche Zivilisationskrankheiten, insbesondere für Adipositas, Bluthochdruck, koronare Herzkrankheit (KHK), Schlaganfall, Diabetes und verschiedene gastrointestinale Erkrankungen. Entsprechend gibt die Deutsche Gesellschaft für Ernährung e. V. (DGE) als Richtwert für die tägliche Zufuhr mindestens 30 g Ballaststoffe an. Der Einsatz von Citrusfasern als Ballaststoffe in der Herstellung von Lebensmitteln erlangt zunehmende Bedeutung. Ein Grund hierfür liegt in der Tatsache, dass die Citrusfasern ein Gemisch aus unlöslichen Ballaststoffen wie Cellulose und löslichen Ballaststoffen wie Pektin darstellen und damit in idealer Weise das oben aufgeführte gesundheitsfördernde Wirkungsspektrum ergeben. Durch den Einsatz von Citrusfasern können die funktionellen Eigenschaften von Lebensmittelprodukten beispielsweise hinsichtlich Viskosität, Emulsionsbildung, Gelbildung, Formstabilität oder Textur gezielt optimiert und eingestellt werden. Citrusfasern können damit andere wenig akzeptierte oder sogar gesundheitlich bedenkliche Hilfsstoffe in Lebensmitteln ersetzen und führen als nicht E-klassifizierte Substanzen zu einfacheren Produktkennzeichnungen und damit zu einer erhöhten Produktakzeptanz.

Mittels der im Stand der Technik bekannten Verfahren werden üblicherweise Citrusfasern erhalten, welche ein eingeschränktes Anwendungsspektrum haben. Denn sie weisen entweder einen relativ hohen Gehalt an primären und gegebenenfalls sekundären Aromastoffen - und somit regelmäßig ein relativ intensives Eigenaroma - oder unbefriedigende funktionelle Eigenschaften auf.

Als Aromastoffe bzw. aromaaktive Substanzen werden die flüchtigen organischen Verbindungen (VOC; volatile organic compounds) bezeichnet, welche mittels Geruchsrezeptoren über die Nase oder über den Gaumen wahrgenommen werden können, und einzeln oder im Gemisch insbesondere Lebensmitteln einen gewünschten Geruch oder Geschmack verleihen. Im Lebensmittelbereich wird unterschieden zwischen primären Aromastoffen, die z. B. in Früchten in der intakten Zelle vorkommen, und sekundären Aromastoffen, die aus - meist nichtflüchtigen - Vorstufen durch enzymatische, oxidative oder thermische Umsetzungen gebildet werden. Nicht zu den Aromastoffen zählen die Geschmacksstoffe, welche Lebensmitteln die Geschmacksrichtungen süß, sauer, salzig oder bitter verleihen. Eine Vielzahl von Aromen ist auf flüchtige aromaaktive Substanzen zurückzuführen, die zur Klasse der Aromaten, z. B. Furane und Alkylpyrazine, Carbonsäuren, Ester, Terpene, Aldehyde oder Ketone gehören.

Bei Verwendung vorbekannter Citrusfasern, welche einen relativ hohen Gehalt an primären und gegebenenfalls sekundären Aromastoffen aufweisen, kann es zum einen zu einer sensorischen Beeinträchtigung im Endprodukt kommen. Eine solche sensorische Beeinträchtigung kann beispielsweise zur Folge haben, dass das Fruchtaroma eines fruchthaltigen Lebensmittelprodukts sich nur eingeschränkt entfalten kann oder maskiert wird. Zum anderen weisen unverarbeitete, über einen längeren Zeitraum gelagerte Citrusfasern des vorgenannten Typs und/oder die unter Verwendung solcher Citrusfasern hergestellten Produkte regelmäßig Fehlaromen auf, beispielsweise infolge von Luft- und/oder Sauerstoffeinwirkung und dadurch ausgelöste chemische Reaktionen. Mit dem Begriff Fehlaroma ist hier jeder Geruch oder Geschmack oder jedes Mundgefühl gemeint, der oder das normalerweise nicht mit dem jeweiligen Endprodukt assoziiert wird. Insbesondere nach längerer Lagerung der vorgenannten Citrusfasern kann beispielsweise der Geruch von R-Carvon (Geruch nach Krause Minze, Mentha spicatä) wahrgenommen werden, und zwar infolge der Oxidation von R-Limonen (orangenartiger Geruch) an Luft.

Citrusfasern, welche einen geringeren Gehalt an Aromastoffen aufweisen und somit die vorgenannten Nachteile nicht oder in einem geringeren Umfang mit sich bringen, werden im Stand der Technik üblicherweise unter Verwendung von Lösungsmitteln hergestellt, durch welche die funktionellen Eigenschaften der Fasern beeinträchtigt bzw. verschlechtert werden. Bei den Lösungsmitteln handelt es sich insbesondere um Laugen.

Es besteht daher Bedarf an Citrusfasern, welche ein möglichst breites Anwendungsspektrum aufweisen, und an neuen Verfahren zu deren Herstellung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern oder ihm eine Alternative zu bieten.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Rohmaterials, das Zellwandmaterial einer essbaren Citrusfrucht enthält;

(b) Aufschluss des Rohmaterials, welcher umfasst i. eine Inkubation einer wässrigen Suspension des Rohmaterials bei einem sauren pH-Wert oder ii. eine enzymatische Behandlung einer wässrigen Suspension des Rohmaterials und/oder iii. ein Einbringen mechanischer Energie in eine wässrige Suspension des Rohmaterials; (c) Ein- oder mehrstufige Trennung des aufgeschlossenen und an Aromastoffen abgereicherten Materials aus Schritt (b) von der wässrigen Flüssigkeit, welche eine erste Fraktion an Aromastoffen enthält;

(d) Extraktion einer zweiten Fraktion an Aromastoffen durch Inkontaktbringen des in Schritt (c) abgetrennten Materials mit einem wasserbasiertem Extraktionsmedium bei einer Temperatur von 30°C bis 90°C;

(e) Trennung des an Aromastoffen abgereicherten Materials aus Schritt (d) von dem wasserbasiertem Extraktionsmedium;

(f) Extraktion einer dritten Fraktion an Aromastoffen durch Inkontaktbringen des in Schritt (e) abgetrennten Materials mit einem alkoholbasiertem Extraktionsmedium;

(g) Trennung des an Aromastoffen abgereicherten Materials aus Schritt (f) von dem alkoholbasiertem Extraktionsmedium;

(h) Trocknen des in Schritt (g) abgetrennten Materials zum Erhalten der an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser, wobei die Schritte (d) und (e) optional durchgeführt werden und die Trennung im Schritt (g) so durchgeführt wird, dass das abgetrennte, an Aromastoffen abgereicherte Material einen Trockensubstanzgehalt von > 30 Gew.%, bevorzugt e 35 Gew.%, besonders bevorzugt > 40 Gew.% und insbesondere bevorzugt > 45 Gew.% hat.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren führt zu Citrusfasern mit einer großen inneren Oberfläche, was auch das Wasserbindungsvermögen erhöht und mit einer guten Viskositätsbildung einhergeht.

Diese Fasern stellen funktionalisierte Fasern dar, die durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eine zufriedenstellende Festigkeit aufweisen. Zum Erhalten der optimalen rheologischen Eigenschaften wie Viskosität, Gelierung oder Texturierung mag anwenderseitig die Anwendung von zusätzlichen Scherkräften erforderlich sein.

Wie die Erfinder festgestellt haben, weisen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten funktionalisierten Citrusfasern gute rheologische Eigenschaften auf, die beispielsweise anhand des Wasserbindungsvermögen charakterisiert werden können. Die erfindungsgemäßen Fasern können einfach rehydratisiert werden und die vorteilhaften rheologischen Eigenschaften bleiben auch nach der Rehydratisierung erhalten. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren führt zu Citrusfasern, die - infolge der Abreicherung von aromaaktiven Substanzen bzw. Aromastoffen - in hohem Maße geschmacks- und geruchsneutral sind und daher vorteilhaft für die Anwendung im Lebensmittelbereich sind. Das Eigenaroma der übrigen Zutaten wird nicht maskiert und kann sich daher optimal entfalten. Die mittels des hier beschriebenen Verfahrens erhältlichen Citrusfasern weisen nicht nur einen - im Vergleich zu vorbekannten Citrusfasern - sehr geringen Anteil aromaaktiver Substanzen auf und dadurch ein im Wesentlichen neutrales Eigenaroma. Sie besitzen außerdem vorteilhafterweise funktionelle Eigenschaften, welche innerhalb eines relativ breiten Wertebereichs variierbar und somit für eine Vielzahl von Anwendungen anpassbar sind. Mithin sind mit dem hier beanspruchten Verfahren Citrusfasern herstellbar, die ein breites Anwendungsspektrum aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Citrusfasern werden aus Citrusfrüchten gewonnen und stellen so natürliche Inhaltsstoffe mit bekannten positiven Eigenschaften dar.

Als Rohstoff können bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren pflanzliche Verarbeitungsrückstände wie Citrustrester oder Citruspulpe eingesetzt werden. Diese Verarbeitungsrückstände sind kostengünstig, liegen in ausreichender Menge vor und bieten eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Quelle für die erfindungsgemäßen Citrusfasern.

Citrusfasern sind in der Lebensmittelindustrie etabliert und akzeptiert, so dass entsprechende Zusammensetzungen ohne langwierige Zulassungsverfahren sofort und auch international zum Einsatz kommen können.

Die Erfindung im Einzelnen

Als Rohmaterial können Citrusfrüchte und bevorzugt Verarbeitungsrückstände von Citrusfrüchten eingesetzt werden. Als Rohmaterial zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann entsprechend Citrusschale - und hier bevorzugt Citrus-Albedo und/oder Citrus-Flavedo-, Citrusvesikel, Segmentmembranen, also Citrusmembranen, oder eine Kombination hieraus verwendet werden. In bevorzugter Weise wird als Rohmaterial Citrustrester verwendet, also die Pressrückstände von Citrusfrüchten, die neben den Schalen typischerweise auch das Fruchtfleisch enthalten, oder Citruspulpe, also die Rückstände der Saft produzierenden Industrie, welche das Pektin- und Cellulosematerial des inneren, safthaltigen Teils der jeweiligen Citrusfrucht enthalten.

Der Citrus-Flavedo weist Drüsen auf, welche ätherische Öle, auch ätherische Schalenöle genannt, enthalten. Daher wird in Schritt (a) des hier beschriebenen Verfahrens besonders bevorzugt ein Rohmaterial bereitgestellt, bei welchem in dem Citrus-Flavedo enthaltene ätherische Öle wenigstens teilweise unter Einwirkung mechanischer Energie entfernt wurden, vorteilhaft mittels einer Punktion der Citrus-Flavedo, insbesondere von in der Citrus-Flavedo angeordneten, ätherische Öle enthaltenden Drüsen, oder durch Entfernen der ätherische Öle enthaltenden Drüsen. Alternativ oder ergänzend kann die Bereitstellung des Rohmaterials in Schritt (a) die Entfernung der in dem Citrus-Flavedo enthaltenen ätherischen Öle umfassen. Beispielsweise kann eine Punktion der Citrus-Flavedo, insbesondere von in der Citrus-Flavedo angeordneten, ätherische Öle enthaltenden Drüsen, vorgesehen sein oder ein Entfernen der ätherischen Öle enthaltenden Drüsen. Während und/oder nach einer solchen Punktion wird das ätherische Öl bevorzugt einem Wasserbad zugeführt, aus welchem es gegebenenfalls für eine weitere Verwendung extrahiert wird.

Als Citrusfrüchte können hierbei alle dem Fachmann bekannten Citrusfrüchte verwendet werden. In nicht einschränkender Weise seien hier beispielhaft aufgeführt: Mandarine (Citrus reticulata), Clementine (Citrus x aurantium Clementine-Gruppe, Syn.: Citrus Clementina), Satsuma (Citrus x aurantium Satsuma-Gruppe, Syn.: Citrus unshiu), Mangshan (Citrus mangshanensis), Orange (Citrus x aurantium Orangen-Gruppe, Syn.: Citrus sinensis), Bitterorange (Citrus x aurantium Bitterorangen-Gruppe), Bergamotte (Citrus x limon Bergamotte-Gruppe, Syn.: Citrus bergamia), Pampelmuse (Citrus maxima), Grapefruit (Citrus ^aurantium Grapefruit-Gruppe, Syn.: Citrus paradisi) Pomelo (Citrus x aurantium Pomelo-Gruppe), echte Limette (Citrus x aurantiifolia), gewöhnliche Limette (Citrus x aurantiifolia, Syn.: Citrus lati folia), Kaffernlimette (Citrus hystrix), Rangpur-Limette (Citrus x jambhiri), Zitrone (Citrus x limon Zitronen-Gruppe), Zitronatzitrone (Citrus medica) und Kumquats (Citrus japonica, Syn.: Fortunella). Bevorzugt sind hierbei die Orange (Citrus x aurantium Orangen-Gruppe, Syn.: Citrus sinensis) und die Zitrone (Citrus x limon Zitronen-Gruppe).

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der Aufschluss des Rohmaterials in Schritt (b) des Verfahrens aus

- einer Inkubation einer wässrigen Suspension des Rohmaterials bei einem sauren pH- Wert oder

- einer enzymatischen Behandlung einer wässrigen Suspension des Rohmaterials und/oder - einem Einbringen mechanischer Energie in eine wässrige Suspension des Rohmaterials.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein chemischer Aufschluss durch Inkubation einer wässrigen Suspension des Rohmaterials bei einem sauren pH-Wert vorgesehen.

Der chemische Aufschluss im Schritt (b) des Verfahrens dient der Entfernung von Pektin durch Überführung des Protopektins in lösliches Pektin und gleichzeitiger Aktivierung der Faser durch Vergrößerung der inneren Oberfläche. Weiterhin wird das Rohmaterial durch den Aufschluss thermisch zerkleinert. Mit anderen Worten: Durch die saure Inkubation im wässrigen Milieu unter Einwirkung von Hitze findet ein Herauslösen des Pektins und infolgedessen eine Auflösung des Zellverbandes statt. Das Rohmaterial zerfällt in Citrusfasern. Damit wird eine thermische Zerkleinerung erreicht, ein mechanischer Zerkleinerungsschritt ist im Rahmen des Herstellungsverfahrens folglich nicht zwingend notwendig. Dies stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Faser- Herstellungsverfahren dar, die im Gegensatz dazu einen Scherungsschritt, wie beispielsweise eine (Hoch-)Druckhomogenisierung benötigen, um eine Faser mit ausreichenden rheologischen Eigenschaften zu erhalten, wie sie anhand des Wasserbindungsvermögens definiert werden können. Besonders vorteilhaft ist, dass durch den chemischen Aufschluss im Schritt (b) und die damit einhergehende thermische Zerkleinerung auch verkapselte Aromastoffe aus dem Rohmaterial freigesetzt und abgetrennt werden können.

Das Rohmaterial liegt bei dem chemischen Aufschluss als wässrige Suspension vor. Eine Suspension ist gemäß der Erfindung ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern (Rohmaterial-Partikel).

Zum Erhalt der wässrigen Suspension wird als Flüssigkeit entsprechend eine wässrige Flüssigkeit verwendet. Eine wässrige Flüssigkeit ist gemäß der Erfindung als eine Flüssigkeit definiert, die zu mehr als 50 Vol%, bevorzugt zu mehr als 60, 70, 80 oder sogar 90 Vol% aus Wasser besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die wässrige Lösung kein organisches Lösungsmittel und insbesondere keinen Alkohol.

Die wässrige Flüssigkeit kann beispielsweise deionisiertes Wasser, Leitungswasser oder eine wässrige Salzlösung mit einer lonenstärke von I < 0.2 mol / 1 sein.

Da die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, werden die Partikel geeignetermaßen durch Schütteln und/oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers vorliegen.

Zur Erzielung eines sauren pH-Wertes kann der Fachmann auf alle ihm bekannten Säuren oder sauren Pufferlösungen zurückgreifen. So kann beispielsweise eine organische Säure wie Citronensäure eingesetzt werden.

Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch eine Mi neral säure eingesetzt werden. Beispielhaft seien erwähnt: Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure. Bevorzugt wird Salpetersäure eingesetzt.

Bei dem chemischen Aufschluss im Schritt (b) des Verfahrens liegt der pH-Wert der Suspension zwischen pH = 0,5 und pH = 4,0, bevorzugt zwischen pH = 1 ,0 und pH = 3,5 und besonders bevorzugt zwischen pH = 1 ,5 und pH = 3,0.

Die Inkubation erfolgt bei dem chemischen Aufschluss bei einer Temperatur zwischen 60°C und 95°C, bevorzugt zwischen 70°C und 90°C und besonders bevorzugt zwischen 75°C und 85°C. Der chemische Aufschluss kann beispielsweise bei einer Temperatur von 70°C, 71 °C, 72°C, 73°C, 74°C, 75°C, 76°C, 77°C, 78°C, 79°C, 80°C, 81 °C, 82°C, 83°C, 84°C, 85°C, 86°C, 87°C, 88°C, 89°C oder 90°C durchgeführt werden.

Wie die Erfinder festgestellt haben, bewirken diese hohen Inkubationstemperaturen auch ohne Anwesenheit organischer Lösungsmittel eine deutliche Extraktion niedermolekularer organischer Aromastoffe wie Aldehyde, Ester, Carbonsäuren und Terpene.

Durch den effizienten Aufschluss und die damit einhergehende Zerkleinerung des Fasermaterials werden beachtlicherweise auch verkapselte Aromastoffe freigesetzt, die damit einer Extraktion zugänglich sind.

Die Inkubation im sauren Milieu hat den zusätzlichen Vorteil, dass die in dem Rohmaterial enthaltenden Carboxylat-Anionen protoniert werden und die dadurch entstehenden ungeladenen Carbonsäuren leichter extrahiert werden können. Dies konnten die Erfinder auch anhand einer prozessbegleitenden organisch-chemischen Analyse nachweisen, die einen starken Anstieg der Carbonsäure-Konzentration nach der sauren Hydrolyse aufzeigt (siehe Tabelle in Figur 2).

Die Inkubation erfolgt über eine Zeitdauer zwischen 60 min und 8 Stunden und bevorzugt zwischen 2 Stunden und 6 Stunden. Die wässrige Suspension hat bei dem chemischen Aufschluss geeignetermaßen eine Trockenmasse von zwischen 0,5 Gew.% und 5 Gew.%, bevorzugt von zwischen 1 Gew.% und 4 Gew.%, und besonders bevorzugt von zwischen 1 ,5 Gew.% und 3 Gew.%.

Die wässrige Suspension wird während des chemischen Aufschlusses gerührt und/oder geschüttelt. Dies erfolgt bevorzugt in kontinuierlicher Weise, damit die Partikel in der Suspension in der Schwebe gehalten werden.

Alternativ zu einem chemischen Aufschluss bzw. einer Säurehydrolyse, kann im Schritt (b) des Verfahrens ein biochemischer Aufschluss vorgesehen sein, nämlich durch eine enzymatische Behandlung einer wässrigen Suspension des Rohmaterials.

Der biochemische Aufschluss im Schritt (b) des Verfahrens dient ebenfalls der Entfernung von Pektin durch Überführung des Protopektins in lösliches Pektin und gleichzeitiger Aktivierung der Faser durch Vergrößerung der inneren Oberfläche. In diesem Fall wird das Rohmaterial durch den Aufschluss ebenfalls zerkleinert, jedoch auf mildere Art und Weise, weil die enzymatische Behandlung bevorzugt ohne Zufuhr thermischer Energie, insbesondere bei Raumtemperatur, erfolgt. Mit anderen Worten: Durch die enzymatische Behandlung im wässrigen Milieu findet ein Herauslösen des Pektins und infolgedessen eine Auflösung des Zellverbandes statt. Das Rohmaterial zerfällt in Citrusfasern. Damit wird insbesondere eine enzymatische Zerkleinerung erreicht, ein mechanischer Zerkleinerungsschritt ist im Rahmen des Herstellungsverfahrens damit nicht zwingend notwendig. Dies stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Faser- Herstellungsverfahren dar, die im Gegensatz dazu einen Scherungsschritt, wie beispielsweise eine (Hoch-)Druckhomogenisierung benötigen, um eine Faser mit ausreichenden rheologischen Eigenschaften zu erhalten. Besonders vorteilhaft ist, dass durch den biochemischen Aufschluss im Schritt (b) und die damit einhergehende insbesondere enzymatische Zerkleinerung auch verkapselte Aromastoffe aus dem Rohmaterial freigesetzt und abgetrennt werden können.

Wie die Erfinder festgestellt haben, bewirkt auch der biochemische Aufschluss ohne Anwesenheit organischer Lösungsmittel eine deutliche Extraktion niedermolekularer organischer Aromastoffe wie Aldehyde, Ester, Carbonsäuren und Terpene.

Durch den effizienten biochemischen Aufschluss und die damit einhergehende Zerkleinerung des Fasermaterials werden beachtlicherweise auch verkapselte Aromastoffe freigesetzt, die damit einer Extraktion zugänglich sind. Das Rohmaterial liegt bei dem biochemischen Aufschluss ebenfalls als wässrige Suspension vor. Eine Definition des Begriffs wässrige Suspension ist weiter oben gegeben. Da die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, werden die Partikel geeignetermaßen durch Schütteln und/oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit auch hier keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers vorliegen.

Der biochemische Aufschluss im Schritt (b) erfolgt vorteilhafterweise mit einem oder mehreren der folgenden Enzyme: Pektinasen (EC 3.2.1.15, EC 4.2.2.10), Cellulasen (EC 3.2.1.4, EC 3.2.1.74, EC 3.2.1.91) oder Hemicellulasen, wobei unter Hemicellulasen Enzyme verstanden werden, die eine biochemische Degradation von Hemicellulose katalysieren. Ausgewählte Beispiele von Hemicellulasen sind Endo-1 ,4-beta-xylanase (EC 3.2.1.8), Endo-1 ,4-mannanase (EC 3.2.1.78), Endo-1 ,3-beta-glucanase (EC 3.2.1.39), Exo- 1 ,4-beta-xylosidase (EC 3.2.1.37), Exo-1 ,3-beta-glucanase (EC 3.2.1.58) und Exo-1 ,4- beta-mannobiohydrolase (EC 3.2.1.100).

Alternativ oder ergänzend zu einem chemischen oder biochemischen Aufschluss im Schritt (b) des Verfahrens kann ein mechanischer Aufschluss vorgesehen sein, nämlich durch Einbringen mechanischer Energie in eine wässrige Suspension des Rohmaterials. Eine Definition des Begriffs wässrige Suspension ist weiter oben gegeben.

Das Einbringen mechanischer Energie in die wässrige Suspension des Rohmaterials im Schritt (b) erfolgt vorteilhafterweise unter Verwendung eines Verfahrens, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hochleistungs-Scherbehandlung, Druckhomogenisierung, Kolloidvermahlung, Extrudieren, Ultraschallbehandlung, Microfluidizer, Zahnkranzdispergierer und Kombinationen hiervon.

Das Rohmaterial liegt bei dem mechanischen Aufschluss zunächst als wässrige Suspension, insbesondere des gequollenen Rohmaterials, vor. Durch das Einbringen mechanischer Energie, bevorzugt ohne Zuführung thermischer Energie, insbesondere bei Raumtemperatur, werden die gequollenen Rohmaterial-Partikel so zerkleinert, dass sie feindispers vorliegen. Es wird somit eine Dispersion erzeugt. Durch die mechanische Zerkleinerung in Alleinstellung oder in Kombination mit einem chemischen oder biochemischen Aufschluss können vorteilhaft auch verkapselte Aromastoffe aus dem Rohmaterial freigesetzt und abgetrennt werden. Wird im Schritt (b) des beanspruchten Verfahrens ausschließlich ein mechanischer Aufschluss durchgeführt, so werden infolge des damit einhergehenden mechanischen Zerkleinerungsschritts ebenfalls Fasern mit ausreichenden rheologischen Eigenschaften erhalten.

Erfolgen in Schritt (b) ein chemischer Aufschluss mittels einer oben beschriebenen Säurehydrolyse und ein mechanischer Aufschluss oder ein biochemischer Aufschluss und ein mechanischer Aufschluss, so kann die Reihenfolge der jeweils vorgesehenen Aufschlüsse frei gewählt werden. Vorteilhaft wird in einem ersten Schritt ein chemischer Aufschluss in Form einer Säurehydrolyse oder ein biochemischer Aufschluss durchgeführt und in einem zweiten Schritt ein mechanischer Aufschluss. Durch Letzteren wird insbesondere ein weiterer Zerkleinerungsschritt durchgeführt.

Durch die mechanische Zerkleinerung des Fasermaterials werden beachtlicherweise auch verkapselte Aromastoffe freigesetzt, die damit einer Extraktion zugänglich sind.

Im Schritt (c) des Verfahrens wird das aufgeschlossene und an Aromastoffen abgereicherte Material aus Schritt (b) von der wässrigen Flüssigkeit, welche eine erste Fraktion an hydrophilen, d. h. wasserlöslichen, Aromastoffen enthält, getrennt und damit zurückgewonnen. Diese Trennung erfolgt als einstufige oder mehrstufige Trennung. Die erste Fraktion an Aromastoffen enthält bereits eine Vielzahl an Aromastoffen, etwa aus den Klassen der Aldehyde, Carbonsäuren, Ester und Terpene. Hierbei sind es vor allem die Carbonsäuren, die bereits in diesem ersten Extraktionsschritt besonders effizient abgetrennt werden können, da die im Ausgangsmaterial vorliegenden schwerextrahierbaren Carboxylate durch den chemischen Aufschluss im Schritt (b) profaniert werden und erst dadurch aus dem Material mittels Waschung extrahiert werden können. Alternativ werden die Carboxylate auch durch die zum Beendigen des biochemischen Aufschluss erfolgende pH-Wert-Einstellung im stark sauren pH-Bereich profaniert und damit zu extrahierbaren Carbonsäuren umgewandelt.

Die Abtrennung im Schritt (c) erfolgt vorteilhafterweise mit einem Dekanter, einem Separator und/oder einer Bandpresse, bevorzugt mit einem Dekanter und/oder Separator.

In vorteilhafter Weise wird das aufgeschlossene Material einer mehrstufigen Trennung unterzogen. Hierbei ist es bevorzugt, wenn bei der Trennung von der wässrigen Flüssigkeit stufenweise die Abtrennung von immer feineren Partikeln erfolgt. Dies bedeutet, dass beispielsweise bei einer zweistufigen Trennung beide Stufen eine Abtrennung von größeren Partikel leisten, wobei bei der zweiten Stufe im Vergleich zur ersten Stufe feinere Partikel abgetrennt werden, um eine möglichst vollständige Abtrennung der Partikel aus der wässrigen Flüssigkeit zu erzielen. Bevorzugt erfolgt die erste Abtrennung von Partikeln mit Dekantern und die zweite Abtrennung mit Separatoren. Damit wird das Material mit jedem Trennungsschritt immer feinpartikulärer. Alternativ oder ergänzend kann auch der Einsatz einer Bandpresse vorgesehen sein.

Nach dem chemischen (insbesondere sauren) oder biochemischen Aufschluss, gegebenenfalls in Kombination mit einem mechanischen Aufschluss, in Schritt (b) und der Abtrennung des aufgeschlossenen Materials kann ein optionaler Schritt (d) vorgesehen sein, in welchem das in Schritt (c) abgetrennte Material mit einem wasserbasierten Extraktionsmedium in Kontakt gebracht wird, und zwar bei einer Temperatur von 30°C bis 90°C. Durch diesen Schritt erfolgt eine Extraktion einer zweiten Fraktion an hydrophilen, d. h. wasserlöslichen, Aromastoffen. Zudem können in dem im Schritt (c) abgetrennten Material verbliebene wasserlösliche Stoffe, wie beispielsweise Zucker, entfernt werden. Gerade die Entfernung von Zucker trägt dazu bei, dass die Citrusfaser weniger adhäsiv ist und damit besser zu prozessieren und anzuwenden ist.

Im Rahmen der Erfindung wird unter dem „wasserbasierten Extraktionsmedium“ eine wässrige Flüssigkeit verstanden, die zu mehr als 50 Vol%, bevorzugt zu mehr als 60, 70, 80 oder sogar 90 Vol% aus Wasser besteht. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die wässrige Lösung kein organisches Lösungsmittel und insbesondere keinen Alkohol.

Das wasserbasierte Extraktionsmedium kann beispielsweise deionisiertes Wasser, Leitungswasser oder eine wässrige Salzlösung mit einer lonenstärke von I < 0.2 mol / 1 sein.

Das Gemisch aus diesem wasserbasierten Extraktionsmedium und dem im vorhergehenden Schritt abgetrennten Material wird als „wässrige Extraktionsmixtur“ bezeichnet.

Das wasserbasierte Extraktionsmedium weist vorteilhafterweise einen pH-Wert von 1 bis 7 auf, bevorzugt von 2 bis 6 und besonders bevorzugt von 3 bis 5.

Die Extraktion der zweiten Fraktion an Aromastoffen gemäß Schritt (d) erfolgt vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 30°C und 90°C, bevorzugt zwischen 40°C und 80°C und besonders bevorzugt zwischen 50°C und 70°C. Das Inkontaktbringen mit dem wasserbasierten Extraktionsmedium erfolgt vorteilhafterweise über eine Zeitdauer von zwischen 10 min und 2 Stunden, bevorzugt von zwischen 30 min und 1 Stunde.

Bei der Extraktion gemäß Schritt (d) beträgt die Trockenmasse in der wässrigen Extraktionsmixtur bestehend aus dem wasserbasierten Extraktionsmedium und dem in Schritt (c) abgetrennten Material vorteilhafterweise zwischen 0,1 Gew.% und 5 Gew.%, bevorzugt zwischen 0,5 Gew.% und 3 Gew.% und besonders bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 2 Gew.%.

Es kann vorgesehen sein, dass die Extraktion gemäß Schritt (d) im Batch-Verfahren durchgeführt wird.

Vorteilhafter wird die Extraktion gemäß Schritt (d) unter mechanischer Bewegung der wässrigen Extraktionsmixtur durchgeführt. Dies erfolgt zweckmäßiger mittels Rühren und/oder Schütteln der wässrigen Extraktionsmixtur.

Mittels der Extraktion gemäß Schritt (d) erfolgt eine weitere Abreicherung von hydrophilen, d. h. wasserlöslichen, Aromastoffen in dem Rohmaterial.

Gemäß einer Verfahrensvariante werden grobe oder nicht aufgeschlossene Partikel aus der Extraktionsmixtur bestehend aus dem wasserbasierten Extraktionsmedium und dem abgetrennten Material durch Nasssiebung abgetrennt.

Wie die Erfinder festgestellt haben, bewirken der saure oder biochemische Aufschluss des Rohmaterials in wässriger Suspension und/oder das Einbringen mechanischer Energie in die wässrige Rohmaterial-Suspension gefolgt vom Inkontaktbringen der Suspension mit einem wasserbasierten Extraktionsmedium bereits eine deutliche Extraktion niedermolekularer organischer Aromastoffe wie Aldehyde, Ester, Carbonsäuren und Terpene auch ohne Anwesenheit organischer Lösungsmittel.

Wird der Extraktionsschritt (d) unter Verwendung des wasserbasierten Extraktionsmediums durchgeführt, so schließt sich Schritt (e) an, in welchem das an Aromastoffen weiter abgereicherte Material aus Schritt (d) von dem wasserbasierten Extraktionsmedium abgetrennt wird. Diese Abtrennung wird vorteilhafterweise mit Hilfe eines Dekanters, einer Bandpresse und/oder eines Separators durchgeführt, bevorzugt mit Hilfe eines Dekanters und/oder Separators. Gemäß einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die Extraktion gemäß Schritt (d) mit nachfolgender Trennung gemäß Schritt (e) mehrfach durchgeführt wird.

Im Schritt (f) erfolgt dann ein weiterer Extraktionsschritt, allerdings unter Verwendung eines alkoholbasierten Extraktionsmediums. Dabei wird eine dritte Fraktion an Aromastoffen extrahiert, welche Aromastoffe enthält, die weniger hydrophil bzw. hydrophober sind als die in der ersten und zweiten Fraktion enthaltenen Aromastoffe. Zu Unterscheidungszwecken werden die in der ersten und zweiten Fraktion enthaltenen Aromastoffe als hydrophil bezeichnet, und die in der dritten Fraktion enthaltenen Aromastoffe werden als hydrophob bezeichnet.

Das Gemisch aus dem alkoholbasierten Extraktionsmedium und dem im vorhergehenden Schritt abgetrennten Material wird als „alkoholische Extraktionsmixtur“ bezeichnet.

Das alkoholbasierte Extraktionsmedium ist vorteilhafterweise ein Alkohol, der ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Isopropanol.

Eine weitere Variante des Verfahrens sieht vor, dass das alkoholbasierte Extraktionsmedium vorteilhafterweise einen Anteil an Alkohol von zwischen 50 und 95 Vol% hat, bevorzugt von zwischen 55 und 80 Vol%, und besonders bevorzugt von zwischen 60 und 70 Vol%. Der Anteil an Alkohol im alkoholbasierten Extraktionsmedium kann beispielsweise 51 , 53, 55, 57, 59, 61 , 63, 65, 67, 69, 71 , 73, 75, 77, 79, 81 , 83, 85, 87, 89, 91 oder 93 Vol% betragen.

Der Extraktionsschritt erfolgt vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 40°C und 75°C, bevorzugt zwischen 50°C und 70°C und besonders bevorzugt zwischen 60°C und 65°C.

Das Inkontaktbringen mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium erfolgt vorteilhaft über eine Zeitdauer von zwischen 60 min und 10 h und bevorzugt von zwischen 2 h und 8 h.

Bei der Extraktion mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium beträgt die Trockenmasse in der alkoholischen Extraktionsmixtur bestehend aus dem alkoholbasierten Extraktionsmedium und dem im vorhergehenden Schritt abgetrennten Material vorteilhafterweise zwischen 0,5 Gew.% und 15 Gew.%, bevorzugt zwischen 1 ,0 Gew.% und 10 Gew.%, und besonders bevorzugt zwischen 1 ,5 Gew.% und 5,0 Gew.%. Die Extraktion mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium kann unter mechanischer Bewegung, insbesondere Rühren und/oder Schütteln, der alkoholischen Extraktionsmixtur durchgeführt werden, vorteilhafterweise in einem Behälter mit Rührwerk.

Eine Ausführungsvariante des Verfahrens sieht vor, dass das Verfahren diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt wird. Im Falle eines diskontinuierlichen Verfahrens wird das alkoholbasierte Extraktionsmedium nach erfolgter Trennung von dem an Aromastoffen abgereicherten Material mit einem Aromastoffe adsorbierenden Reinigungsmedium, insbesondere Aktivkohle, behandelt. Dabei wird das al kohol basierte Extraktionsmedium vorteilhafterweise in einem ersten Schritt in Gegenwart von Aktivkohle gerührt und/oder geschüttelt und in einem zweiten Schritt durch Dekantieren, Zentrifugieren oder Filtrieren isoliert. Alternativ oder ergänzend kann eine Rektifikation vorgesehen sein.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt - falls der Aufschluss im Schritt (b) eine Säurehydrolyse umfasst oder daraus besteht - bei und/oder nach der Extraktion mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium eine partielle Neutralisation durch Zugabe wenigstens eines Natrium- oder Kaliumsalzes, bevorzugt von NaOH oder KOH.

Bei und/oder nach der Extraktion mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium kann zusätzlich auch eine Entfärbung des Materials durchgeführt werden. Diese Entfärbung kann durch Zugabe eines oder mehrerer Oxidationsmittel erfolgen. Beispielhaft seien hier die Oxidationsmittel Chlordioxid und Wasserstoffperoxid erwähnt, die allein oder in Kombination angewendet werden können.

Jeder Extraktionsschritt mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium umfasst ein Inkontaktbringen des an Aromastoffen abgereicherten Materials mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium für eine bestimmte Zeitdauer, gefolgt von der Abtrennung des an hydrophilen und hydrophoben Aromastoffen abgereicherten Materials von dem alkoholbasierten Extraktionsmedium gemäß Schritt (g), wobei die Abtrennung so erfolgt, dass das abgetrennte an Aromastoffen abgereicherten Material einen Trockensubstanzgehalt von > 30 Gew.%, bevorzugt > 35 Gew.%, besonders bevorzugt > 40 Gew.% und insbesondere bevorzugt > 45 Gew.% hat. Damit beinhaltet der Abtrennungsschritt (g) auch einen Desolventisierungsschritt, der zu einem Material führt, das einen hohen Trockensubstanzgehalt und entsprechend einen geringen Gehalt an Extraktionsmedium aufweist. Die im Schritt (g) durch die verwendete Trennmethoden erzielte Desolventisierung basiert auf einer physikalischen Trennung von Feststoff und Lösungsmittel (wie bspw. Ausdrücken, Auspressen, Dekantieren oder Zentrifugieren) im Gegensatz zu einer chemischen Desolventisierung, wie sie bspw. durch Abdestillieren des Extraktionsmediums erzielt wird. Eine solche chemische Desolventisierung hat den Nachteil, dass die im Extraktionsmedium vorliegenden Aromastoffe im festen Material verbleiben und somit keine Reduzierung der Aromastoffe erfolgt.

Als Resultat des erfindungsgemäßen Abtrennungsschrittes (g) werden weitaus geringere Mengen an aromaaktiven Stoffen, die in diesem Extraktionsmedium vorliegen, in nachfolgende Prozessschritte (wie bspw. eine Trocknung) mit eingetragen. Es hat sich gezeigt, dass dies die Abreicherung der Citrusfaser an Aromastoffen noch einmal deutlich verbessert.

In einer Variante des Verfahrens erfolgt die vorgenannte Abtrennung mit Hilfe einer Schneckenpresse, eines Dekanters, einer Bandpresse und/oder eines Separators, bevorzugt mit Hilfe einer Schneckenpresse.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Extraktion gemäß Schritt (f) mit nachfolgender Trennung gemäß Schritt (g) mehrfach, insbesondere zweimal oder dreimal, durchgeführt, wobei zumindest im letzten der mehreren Extraktionsschritte die Abtrennung so durchgeführt wird, dass das im letzten Schritt abgetrennte an Aromastoffen abgereicherten Material einen Trockensubstanzgehalt von > 30 Gew.%, bevorzugt > 35 Gew.%, besonders bevorzugt > 40 Gew.% und insbesondere bevorzugt > 45 Gew.% hat.

Für eine zweifache Durchführung der Extraktion gemäß Schritt (f) mit jeweils nachfolgender Trennung gemäß Schritt (g) kann also die Trennung unter Erhalt eines Trockensubstanzgehaltes von > 30 Gew.%, bei der ersten und der zweiten Abtrennung oder nur bei der zweiten Abtrennung erfolgen, wobei es bevorzugt ist, dass die Trennung unter Erhalt eines Trockensubstanzgehaltes von > 30 Gew.% nur im zweiten, also dem letzten Trennungsschritt gemäß Schritt (g) erfolgt.

Für eine dreifache Durchführung der Extraktion gemäß Schritt (f) mit jeweils nachfolgender Trennung gemäß Schritt (g) kann also die Trennung unter Erhalt eines Trockensubstanzgehaltes von > 30 Gew.%, bei der ersten, der zweiten und der dritten Abtrennung, oder bei der zweiten und dritten Abtrennung, oder aber nur bei der dritten Abtrennung erfolgen, wobei es bevorzugt ist, dass die Trennung unter Erhalt eines Trockensubstanzgehaltes von > 30 Gew.% nur im dritten, also dem letzten Trennungsschritt gemäß Schritt (g) erfolgt. Nach einer vorteilhaften alternativen oder ergänzenden Ausführungsform erfolgt die Extraktion mit dem alkoholbasierten Extraktionsmedium im Gegenstromverfahren. Dies ist im Falle einer mehrstufigen Extraktion unter Verwendung des alkoholbasierten Extraktionsmediums besonders vorteilhaft. Die Abtrennung des an hydrophilen und hydrophoben Aromastoffen abgereicherten Materials findet bei Anwendung des Gegenstromverfahrens kontinuierlich während des Extraktionsvorgangs statt. Bei dieser Vorgehensweise kann der Abtrennungsschritt (g) einen integralen Bestandteil des Extraktionsschrittes (f) darstellen, er kann aber auch in herkömmlicher Weise als nachgeschalteter Trennungsschritt erfolgen. Dadurch wird das Verfahren vereinfacht, beschleunigt und weniger fehleranfällig.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt bei einer mindestens zweimaligen Extraktion mit einem alkoholbasierten Extraktionsmedium die finale Konzentration des Alkohols in der alkoholischen Extraktionsmixtur mit jedem Extraktionsschritt zu. Durch diesen inkrementell steigenden Anteil an Alkohol wird der Wasseranteil in dem Fasermaterial kontrolliert verringert, so dass die rheologischen Eigenschaften der Fasern bei den nachfolgenden Schritten zur Lösungsmittelentziehung und Trocknung erhalten bleiben und kein Kollabieren der funktionalisierten Faserstruktur erfolgt.

Eine weitere Variante des Verfahrens sieht vor, dass die finale Konzentration des Alkohols im ersten Extraktionsschritt zwischen 50 Vol.-% und 95 Vol.-%, bevorzugt zwischen 60 Vol.- % und 70 Vol.-%, im zweiten Extraktionsschritt zwischen 60 Vol.-% und 95 Vol.-%, bevorzugt zwischen 70 Vol.-% und 85 Vol.-%, und in einem optionalen dritten Extraktionsschritt zwischen 70 Vol.-% und 95 Vol.-%, bevorzugt zwischen 80 Vol.-% und 90 Vol.-%, beträgt.

Vor dem Trocknen im Schritt (h) kann ein zusätzlicher Schritt vorgesehen sein, mittels dessen eine teilweise oder vollständige Entfernung des Alkohols durch Inkontaktbringen des an hydrophilen und hydrophoben Aromastoffen abgereicherten Materials mit Wasserdampf erfolgt. Dazu wird vorzugsweise ein Stripper verwendet, bei dem das an Aromastoffen abgereicherte Material im Gegenstrom mit Wasserdampf als Strippgas in Kontakt gebracht wird. Dieser weitere Schritt kann auch von Schritt (g) oder Schritt (h) umfasst sein.

Im Schritt (h) erfolgt das Trocknen des im Schritt (g) abgetrennten, an hydrophilen und hydrophoben Aromastoffen abgereicherten Materials und im Anschluss daran gegebenenfalls gestrippten Materials, wobei das Trocknen eine Trocknung unter Normaldruck oder mittels Vakuumtrocknung umfasst.

Beispiele für geeignete Trocknungsverfahren mittels Normaldruck sind Wirbelschichttrocknung, Fließbetttrocknung, Bandtrockner, Trommeltrockner oder Schaufeltrockner. Besonders bevorzugt ist hier die Fließbetttrocknung. Diese hat den Vorteil, dass das Produkt aufgelockert getrocknet wird, was den anschließenden Vermahlschritt vereinfacht. Zudem vermeidet die Trocknungsart durch den gut dosierbaren Wärmeeintrag eine Schädigung des Produktes durch lokale Überhitzung.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Trocknen gemäß Schritt (h) eine Vakuumtrocknung und besteht bevorzugt aus einer Vakuumtrocknung. Bei der Vakuumtrocknung wird das abgetrennte, an hydrophilen und hydrophoben Aromastoffen abgereicherte Material und im Anschluss daran gegebenenfalls gestrippte Material als Trockengut einem Unterdrück ausgesetzt, was den Siedepunkt reduziert und somit auch bei niedrigen Temperaturen zu einer Verdampfung des Wassers und des gegebenenfalls noch enthaltenen Alkohols führt. Die dem Trockengut kontinuierlich entzogene Verdampfungswärme wird geeigneterweise bis zur Temperaturkonstanz von außen nachgeführt. Die Vakuumtrocknung hat den Effekt, dass sie den Gleichgewichtsdampfdruck erniedrigt, was den Kapillartransport begünstigt. Dies hat sich insbesondere für das vorliegende Citrusfasermaterial als vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch die aktivierten geöffneten Faserstrukturen und damit die hieraus resultierenden rheologischen Eigenschaften erhalten bleiben. Vorzugsweise erfolgt die Vakuumtrocknung bei einem Unterdrück von weniger als 400 mbar, bevorzugt von weniger als 300 mbar, weiterhin bevorzugt von weniger als 250 mbar und insbesondere bevorzugt von weniger als 200 mbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem Trocknen in Schritt (h) zusätzlich einen Zerkleinerungs-, Vermahlungs- und/oder Siebschritt. Dieser ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass als Ergebnis mindestens 90 Gew.% der Partikel eine Korngröße von weniger 250 pm, bevorzugt eine Korngröße von weniger als 200 pm und insbesondere eine Korngröße von weniger als 150 pm aufweisen. Bei dieser Korngröße ist die Faser gut dispergierbar und zeigt ein optimales Quellvermögen.

In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser bereit, die durch das hier beschriebene Herstellungsverfahren erhältlich ist oder dadurch erhalten wird. In einem dritten Aspekt stellt die Erfindung eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser bereit, die einen Gesamtgehalt an aromaaktiven Aldehyden von weniger als 500 pg/kg Toluol-Äquivalente aufweist, vorteilhafterweise von weniger als 100 pg/kg Toluol-Äquivalente, bevorzugt von weniger als 50 pg/kg Toluol-Äquivalente, besonders bevorzugt von weniger als 10 pg/kg Toluol-Äquivalente. Vorzugsweise ist diese Citrusfaser durch das hier beschriebene Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.

In einem vierten Aspekt stellt die Erfindung eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser bereit, die einen Gesamtgehalt an aromaaktiven Carbonsäuren von weniger als 500 pg/kg Toluol-Äquivalente aufweist, vorteilhafterweise von weniger als 100 pg/kg Toluol-Äquivalente, bevorzugt von weniger als 50 pg/kg Toluol-Äquivalente, besonders bevorzugt von weniger als 10 pg/kg Toluol-Äquivalente. Vorzugsweise ist diese Citrusfaser durch das hier beschriebene Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.

In einem fünften Aspekt stellt die Erfindung eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser bereit, die einen Gesamtgehalt an aromaaktiven Terpenen von weniger als 1000 pg/kg Toluol-Äquivalente aufweist, vorteilhafterweise von weniger als 100 pg/kg Toluol-Äquivalente, bevorzugt von weniger als 10 pg/kg Toluol-Äquivalente, besonders bevorzugt von weniger als 1 pg/kg Toluol-Äquivalente. Vorzugsweise ist diese Citrusfaser durch das hier beschriebene Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.

In einem sechsten Aspekt stellt die Erfindung eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser bereit, die ein Wasserbindevermögen von mehr als 5 g/g, bevorzugt von mehr als 10 g/g, besonders bevorzugt von mehr als 15 g/g und insbesondere bevorzugt von mehr als 20 g/g hat. Das Wasserbindevermögen kann beispielsweise mehr als 5 g/g, 6 g/g, 7 g/g, 8 g/g, 9 g/g, 10 g/g, 11 g/g, 12 g/g, 13 g/g, 14 g/g, 15 g/g, 16 g/g, 17 g/g, 18 g/g, 19 g/g, 20 g/g, 21 g/g, 22 g/g, 23 g/g, 24 g/g oder 25 g/g betragen,

Erfindungsgemäß wird eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser bereitgestellt, die einen Gesamtgehalt an aromaaktiven Estern von weniger als 500 pg/kg Toluol-Äquivalente aufweist, vorteilhafterweise von weniger als 100 pg/kg Toluol- Äquivalente, bevorzugt von weniger als 50 pg/kg Toluol-Äquivalente, besonders bevorzugt von weniger als 10 pg/kg Toluol-Äquivalente. Vorzugsweise ist diese Citrusfaser durch das hier beschriebene Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.

Für die an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser können die Merkmale der vorstehenden beschriebenen Aspekte drei bis sechs gegebenenfalls auch in beliebiger Permutation kombiniert werden. So kann die hier beanspruchte Citrusfaser in einer speziellen Ausführungsform alle Merkmale der beschriebenen Aspekte drei bis sechs aufweisen, wobei diese Citrusfaser vorzugsweise durch das hier beanspruchte Verfahren erhältlich ist oder dadurch erhalten wird.

In vorteilhafter Weise hat die an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser einen Ballaststoffgehalt von 80 Gew.% bis 95 Gew.%.

In einem siebten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser gemäß einer der weiter oben beschriebenen Ausführungsformen als Verdickungsmittel oder Strukturmittel in einem Lebensmittelerzeugnis, einem Futterprodukt, einem Getränk, einem Nahrungsergänzungsmittel, einem kosmetischen Erzeugnis, einem pharmazeutischen Erzeugnis, einem Waschmittelprodukt, einem Reinigungsmittelprodukt oder einem Medizinprodukt.

In einem achten Aspekt betrifft die Erfindung eine Mischung umfassend eine an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfaser gemäß einer der weiter oben beschriebenen Ausführungsformen und ein isoliertes Pektin, welches bevorzugt ein niedrig verestertes Pektin, ein hoch verestertes Pektin oder ein niedrig verestertes amidiertes Pektin, oder eine Mischung hieraus, ist.

In einem neunten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, Futterprodukt, Nahrungsergänzungsmittel, Getränk, kosmetisches Erzeugnis, pharmazeutisches Erzeugnis, Waschmittelprodukt, Reinigungsmittelprodukt oder Medizinprodukt, das unter Verwendung einer an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser gemäß einer der weiter oben beschriebenen Ausführungsformen hergestellt worden ist.

Definitionen

Eine Citrusfaser gemäß der Anmeldung ist eine hauptsächlich aus Fasern bestehende Komponente, die aus einer nichtverholzten pflanzlichen Zellwand einer Citrusfrucht isoliert wird und hauptsächlich aus Cellulose besteht. Der Begriff der Faser stellt in gewisser Hinsicht ein Misnomer dar, weil die Citrusfasern makroskopisch nicht als Fasern in Erscheinung treten, sondern ein pulverförmiges Produkt darstellen. Weitere Bestandteile der Citrusfaser sind unter anderem Hemicellulose und Pektin. Ein Pektin gemäß der Anmeldung ist definiert als ein pflanzliches Polysaccharid, das als Polyuronid im Wesentlichen aus a-1 ,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure- Einheiten besteht. Die Galacturonsäureeinheiten sind partiell mit Methanol verestert. Der Veresterungsgrad beschreibt den Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure- Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester.

Unter einem hochveresterten Pektin wird erfindungsgemäß ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Ein niedrigverestertes Pektin weist hingegen einen Veresterungsgrad von weniger als 50% auf. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.

Aromastoffe beziehungsweise aromaaktive Substanzen sind gemäß der vorliegenden Erfindung in sensorischer Hinsicht als solche flüchtigen organischen Verbindungen definiert, die einzeln oder im Gemisch insbesondere Lebensmitteln einen gewünschten Geruch oder Geschmack verleihen, also aromarelevant sind. Umfasst sind sowohl primäre Aromastoffe, die z. B. in Früchten in der intakten Zelle vorkommen, als auch sekundäre Aromastoffe, die aus - meist nichtflüchtigen - Vorstufen durch enzymatische, oxidative oder thermische Umsetzungen gebildet werden. Nicht zu den Aromastoffen zählen die Geschmacksstoffe, die Lebensmitteln die Geschmacksrichtungen süß, sauer, salzig oder bitter verleihen. Eine Vielzahl von Aromen ist auf flüchtige aromaaktive Substanzen zurückzuführen, die zur Klasse der Aromaten, z. B. Furane und Alkylpyrazine, Carbonsäuren, Ester, Terpene, Aldehyde oder Ketone gehören.

„Aromastoffe“ beziehungsweise „aromaaktive Substanzen“ sind gemäß der vorliegenden Erfindungen in chemischer Hinsicht als solche flüchtigen organischen Verbindungen definiert, die mittels Needle Trap-GC/MS detektiert werden können und zu den Klassen der Aromaten, z. B. Furane und Alkylpyrazine, Carbonsäuren, Ester, Terpene, Aldehyde oder Ketone gehören. Die Gruppe der aromaaktiven Aldehyde umfasst unter anderem folgende Verbindungen, wobei die Liste als nicht limitierend zu verstehen ist: Acetaldehyd, Propanal, Butanal, (E)-2-Butanal, Pentanal, (E)-2-Pentenal, Hexanal, (E)-2-Hexanal, Heptanal, (E)-2- Heptenal, Octanal, (E)-2-Octenal, Nonanal, (E)-2-Nonenal, Decanal, (E)-2-Decenal, 2- Methylpropanal, 2-Methyl-2-propanal, 3-Methylbutanal, 2-Methylbutanal, Benzaldehyd. Die Gruppe der aromaaktiven Carbonsäuren umfasst unter anderem folgende Verbindungen, wobei die Liste als nicht limitierend zu verstehen ist: Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Pentansäure, Hexansäure. Die Gruppe der aromaaktiven Terpene umfasst unter anderem folgende Verbindungen, wobei die Liste als nicht limitierend zu verstehen ist: alpha-Pinen, Limonen, p-Cymol, Valencen.

Flüchtige organische Verbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind kohlenstoffhaltige Stoffe, die bei 293,15 Kelvin einen Dampfdruck von 0,01 Kilo Pascal oder mehr hat oder unter den jeweiligen Verwendungsbedingungen eine entsprechende Flüchtigkeit aufweist.

In einem weiteren Aspekt sind „Aromastoffe“ beziehungsweise „aromaaktive Substanzen“ gemäß der vorliegenden Erfindung durch die sensorischen Eigenschaften definierbar, insofern sie als solche flüchtigen organischen Verbindungen definiert, die einzeln oder im Gemisch insbesondere Lebensmitteln einen gewünschten Geruch oder Geschmack verleihen, also aromarelevant sind. Umfasst sind sowohl primäre Aromastoffe, die z. B. in Früchten in der intakten Zelle vorkommen, als auch sekundäre Aromastoffe, die aus - meist nichtflüchtigen - Vorstufen durch enzymatische, oxidative oder thermische Umsetzungen gebildet werden. Nicht zu den Aromastoffen zählen die Geschmacksstoffe, die Lebensmitteln die Geschmacksrichtungen süß, sauer, salzig oder bitter verleihen. Eine Vielzahl von Aromen ist auf flüchtige aromaaktive Substanzen zurückzuführen, die zur Klasse der Aromaten, z. B. Furane und Alkylpyrazine, Carbonsäuren, Ester, Terpene, Aldehyde oder Ketone gehören.

Terpene sind gemäß der vorliegenden Erfindung eine Gruppe chemischer Verbindungen mit einer Vielfalt an Kohlenstoffgerüsten, deren gemeinsames Merkmal darin besteht, dass sich ihr Grundgerüst auf Isopren-Einheiten zurückführen lässt. Dies umfasst sowohl reine Kohlenwasserstoffe und damit Terpene im engeren Sinne als auch die Gruppe der Terpenoide. Terpenoide zeichnen sich dadurch aus, dass sich deren Grundgerüst ebenfalls von Isopren-Einheiten ableiten lässt, wobei das Kohlenstoffgerüst auch teilweise abgewandelt sein kann und/oder zusätzliche funktionelle Gruppen umfassen kann. Eine nicht-limitierende Liste der funktionellen Gruppen umfasst Alkohole, Ether, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Carbonsäure Ester und Glycoside.

An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination miteinander gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Es sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein können.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.

Ausführungsbeispiele

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.

1. Beschreibung des Herstellungsverfahrens anhand eines groben Fließbildes

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der an Aromastoffen abgereicherten, funktionalisierten Citrusfaser als Fließdiagramm schematisch dargestellt. Ausgehend von dem Citrus-Trester 10 wird der Trester durch einen Aufschluss 20, beispielsweise eine Inkubation in einer aciden Lösung bei 70° bis 80°C durch Hydrolyse und unter Zuführung mechanischer Energie, aufgeschlossen. Darauf folgen zwei separate Schritte 30a (Dekanter) und 30b (Separator) zur möglichst vollständigen Abtrennung aller Partikel des aufgeschlossenen und an Aromastoffen abgereicherten Materials von der wässrigen Flüssigkeit, die die erste Fraktion an Aromastoffen enthält. Das abgetrennte Material wird einerwasserbasierten Extraktion 35 unterzogen. Hierbei wird das abgetrennte Material mit einem wasserbasierten Extraktionsmedium bei einer Temperatur von 40 °C bis 80 °C für eine Zeitdauer von 30 min bis 1 h in Kontakt gebracht. Aus der wässrigen Extraktionsmixtur bestehend aus dem wasserbasierten Extraktionsmedium und dem abgetrennten Material werden durch Nasssiebung grobe oder nicht aufgeschlossene Partikel abgetrennt. In Schritt 40 erfolgt dann die Abtrennung des an Aromastoffen abgereicherten Materials von dem wasserbasierten Extraktionsmedium, das die zweite Fraktion an Aromastoffen enthält. Anschließend werden insgesamt drei alkoholbasierte Extraktionsschritte durchgeführt. Zwei dieser Extraktionsschritte (50 und 70) erfolgen im Gegenstromverfahren mit jeweils anschließender Fest-Flüssigtrennung mittels Dekanter 60 und 80 wodurch die Extraktion der dritten und vierten Fraktion an Aromastoffen erfolgt. Der dritte Extraktionsschritt 90 erfolgt ebenfalls im Gegenstromverfahren mit anschließender Fest-Flüssigtrennung mit Schneckenpresse (100), um einen Trockensubstanzgehalt von > 45 Gew.% zu erhalten und einer fünften Fraktion an Aromastoffen. In Schritt 110 erfolgt schließlich die Vakuumtrocknung der Fasern, um dann die erfindungsgemäßen Citrusfasern 120 zu erhalten.

2. Testmethode zur Bestimmung der Korngröße

In einer Siebmaschine ist ein Satz von Sieben, deren Maschenweite vom unteren Sieb zum oberen stets ansteigt, übereinander angeordnet. Die Probe wird auf das oberste Sieb - das mit der größten Maschenweite gegeben. Die Probeteilchen mit größerem Durchmesser als die Maschenweite bleiben auf dem Sieb zurück; die feineren Teilchen fallen auf das nächste Sieb durch. Der Anteil der Probe auf den verschiedenen Sieben wird ausgewogen und in Prozent angegeben.

Durchführung:

Die Probe wird auf zwei Stellen nach dem Komma genau eingewogen. Die Siebe werden mit Siebhilfen versehen und mit steigender Maschenweite übereinander aufgebaut. Die Probe wird auf das oberste Sieb quantitativ überführt, die Siebe werden eingespannt und nach definierten Parametern verläuft der Siebprozess. Die einzelnen Siebe werden mit Probe und Siebhilfe sowie leer mit Siebhilfe gewogen. Soll bei einem Produkt nur ein Grenzwert im Korngrößenspektrum überprüft werden (z. B. 90 Gew.% < 250 pm), dann wird nur ein Sieb mit der entsprechenden Maschenweite verwendet.

Messvorgaben:

Probemenge: 15 g

Siebhilfen: 2 pro Siebboden

Siebmaschine: AS 200 digit, Fa. Retsch GmbH

Siebbewegung: dreidimensional

Schwingungshöhe: 1 ,5 mm Siebdauer: 15 min

Der Siebaufbau besteht aus den folgenden Maschenweite in pm: 1400, 1180, 1000, 710, 500, 355, 250, 200, 150 gefolgt vom Boden.

Die Berechnung der Korngröße erfolgt anhand folgender Formel:

Auswaage in g auf dem Sieb x 100

Anteil pro Sieb in % = - - -

Probeeinwaage in g

3. Testmethode zur Bestimmung des Wasserbindevermögens

Durchführung:

Man lässt die Probe mit einem Wasserüberschuss 24 Stunden bei Raumtemperatur quellen. Nach Zentrifugation und anschließendem Abdekantieren des Überstandes kann das Wasserbindungsvermögen in g H2O / g Probe gravimetrisch bestimmt werden. Der pH- Wert in der Suspension ist zu messen und zu dokumentieren.

Folgende Parameter sind einzuhalten:

Probeeinwaage:

Pflanzenfaser: 1 ,0 g (in Zentrifugenglas)

Wasserzugabe: 60 ml

Zentrifugation: 4000 x g

Zentrifugierdauer 10 min

20 Minuten nach Zentrifugierbeginn (bzw. 10 Minuten nach Zentrifugierende) trennt man den Wasserüberstand von der gequollenen Probe ab. Die Probe mit dem gebundenen Wasser wird ausgewogen.

Das Wasserbindungsvermögen (WBV) in g H2O / g Probe kann nun nach folgender Formel berechnet werden:

Probe mit gebundenem Wasser (g) - 1.0 g

WBV (g HiO/ Probe) = - ■ - -

1,0 g 4. Testmethode zur Bestimmung des Ballaststoffgehalts

Diese Methode stimmt im Wesentlichen sachlich überein mit der von der AOAC veröffentlichten Methode (Official Method 991.43: Total, Soluble and Insoluble Dietary Fiber in Foods; Enzymatic-Gravimetric Method, MES-TRIS Buffer, First Action 1991 , Final Action 1994.). Hier wurde lediglich mit Isopropylalkohol anstatt mit Ethanol gearbeitet.

5. Analyse der aromaaktiven Verbindungen (VOC)

Um geringe Konzentrationen an VOC in verschiedenen Proben mittels GC/MS analysieren zu können, muss vor der Analyse eine Probenanreicherung erfolgen. Für die Analyse der aromarelevanten Inhaltsstoffe der verschiedenen Citrusfaser-Prozessproben wurde zum einen die Needle Trap-Technik (NT) eingesetzt. Bei den Isopropyl (IPA)-haltigen Proben wurde zusätzlich die Festphasenmikroextraktion (Solid Phase Extraction, SPME) eingesetzt, da es beim Einsatz der NT durch die hohe Anreicherung zu starken Peak Überlagerungen mit IPA im Chromatogramm bis zu Retentionzeiten von ca. 13 min kam. Bei der SPME traten aufgrund der weniger starken Anreicherung kaum Peak Überlagerungen auf. Die jeweiligen Proben wurden bis zur Analyse gekühlt gelagert.

5.1 Analyse der VOC mittels HS-SPME-GC/MS

Die SPME kombiniert die Probenahme und Anreicherung der Analyten in einem Schritt und ermöglicht eine direkte Übertragung der Analyten in einen GC. Für die SPM E-Methode wird eine beschichtete Faser in einem speziellen Fieldsampler verwendet. Die beschichtete Faser wird der Probe für eine definierte Zeit ausgesetzt, wobei die Analyten je nach Beschichtungsmaterial adsorptiv oder absorptiv gebunden werden. Nach der Extraktion werden die Analyten im GC-lnjektor thermisch von der Faserbeschichtung desorbiert.

5.1.1 Probenvorbereitung

Für die Analyse wurde jeweils ein Volumen von ca. 5 mL, entsprechend 1 - 3 g Probe in ein 15 mL-Headspace-Vial gewogen. Vor der Analyse wurde die Probe 10 min bei 40 °C unter Schütteln konditioniert. Direkt anschließend erfolgte eine Anreicherung der flüchtigen Substanzen mittels SPME aus dem Headspace über der Probe. Die Messbedingungen sind wie folgt:

SPME-Phase: Carboxen/Polydimethylsiloxan (PDMS), 75 pm (Supelco,

Sigma-Aldrich, Taufkirchen, BRD) SPM E-Anreicherungszeit: 30 min

Anreicherungstemperatur: 40 °C

Desorptionstemperatur: 290 °C

Desorptionszeit: 5 min

5.1.2 Beschreibung des GC/MS-Systems

Die Messungen wurden an dem folgenden GC/MS-System durchgeführt:

Gerät HP 6890N Gas Chromatograph (Agilent Technologies, Waldbronn)

Injektor split/splitless-lnjektor; splitless-Modus (45 s), Druckstoß (30 s) Trennsäule VF-624ms, 30 m, I.D. 0,25 mm, Filmdicke 1 ,4 pm

T rägergas Helium

Detektor HP 5973 Mass Selective Detector, Scan-Modus: m/z 25 - 350

Datenaufnahme HP-ChemStation, Version A.03.00

Die Identifizierung der einzelnen Substanzen erfolgte anhand von Massenspektren- Datenbanken (Me. Lafferty, 2000; Wallace, 2020 - Mass Spectra), Retentionsindices (Wallace, 2020 - Retention indices) und falls vorhanden, durch den Vergleich der Retentionszeiten mit denen von Standardsubstanzen.

McLafferty, F. (2000): Wley Registry of Mass Spectral Data, seventh ed., Wiley, New York.

Wallace, W. E. (2020): Mass Spectra / Retention Indices. NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. Eds. P.J. Linstrom and W.G. Mallard, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 20899, https://doi.Org/10.18434/T4D303.

5.1.3 Bestimmung der Gehalte der Probeninhaltsstoffe

Die Gehalte der identifizierten Probeninhaltsstoffe wurden als Toluol-Äquivalente semiquantitativ ermittelt. Für die Kalibrierung wurden drei Aliquote einer Isopropanolprobe mit verschiedenen Toluol-Konzentrationen aufgestockt. Anschließend erfolgte die SPME- Anreicherung und GC/MS-Analyse wie in Kapitel 5.1.1 und 5.1.2 beschrieben. Es ergab sich ein Messbereich 30 bis 870 pg/L Toluol. Die Kalibrierkenndaten sind in der Tabelle unter Punkt 5.2.3 dargestellt.

5.2 Analyse der VOC mittels Needle Trap-GC/MS Die flüchtigen Inhaltsstoffe der Citrusfaser-Proben wurden mittels Needle Trap-GC/MS identifiziert und ihre Konzentrationen als Toluol-Äquivalente angegeben.

Um geringe Konzentrationen an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in verschiedenen Proben mittels GC/MS analysieren zu können, muss vor der Analyse eine Probenanreicherung erfolgen. Für die Analyse der Proben wurde die Needle Trap-Technik eingesetzt. Die Needle Trap ist eine Mikro-Adsorptionseinheit, die aus einer Kanüle (23 Gauge) besteht, die mit einer geringen Menge (<1 mg) stark anreichernder Sorbenzien gefüllt ist. Für die Anreicherung der flüchtigen Substanzen wird ein definiertes Luftvolumen aus dem Headspace über der Probe mittels einer Pumpe durch die Needle Trap gesaugt, wobei die aromaaktiven Substanzen auf dem Sorbens zurückgehalten werden. Die anschließende Abtrennung der Analyten vom Sorptionsmaterial erfolgt thermisch im GC- Injektor.

5.2.1 Probenanreicherung:

Für die Analyse wurden jeweils ein Volumen von ca. 5 mL, entsprechend 1 ,5 - 3 g Probe in ein 15 mL-Headspace-Vial gewogen. Vor der Analyse wurde die Probe 15 min bei 40 °C unter Schütteln konditioniert. Direkt anschließend erfolgte eine Anreicherung der flüchtigen Substanzen mittels Needle Trap-Technik aus dem Headspace über der Probe.

Messbedinqunqen:

Needle Trap Tenax TA/Carbopack X/Carboxen 1000 (PAS Technology Deutschland, Magdala)

Probenvolumen 20 mL

Durchflussrate 3 mL/min

Desorptionstemperatur 280 °C

Desorptionszeit 45 s

Die Messungen wurden an unter Punkt 5.1.2 beschriebenen GC/MS-System durchgeführt.

Die Identifizierung der einzelnen Substanzen erfolgte wie unter Punkt 5.1.3 beschreiben anhand von Massenspektren-Datenbanken, Retentionsindices, und falls vorhanden, durch den Vergleich der Retentionszeiten mit denen von Standardsubstanzen.

5.2.2 Gehalte der aromaaktiven Verbindungen: Die Gehalte der identifizierten Probeninhaltsstoffe wurden als Toluol-Äquivalente semiquantitativ bestimmt. Hierfür wurde davon ausgegangen, dass die flüchtigen Inhaltsstoffe vollständig aus der Probe in den Headspace übergehen. Für die Kalibrierung wurden 2,5 pL Toluol in einer Gasmaus verdampft. Zur Herstellung der verschiedenen Kalibriergas-Konzentrationen wurde dieses Standardgas verdünnt. Anschließend erfolgte die Anreicherung und GC/MS-Analyse wie unter Punkt 5.2.1 beschrieben. Es ergab sich ein Messbereich von 0,003 bis 3,1 mg/m ³ bzw. 0,01 bis 25 pg/kg bezogen auf die Probeneinwaage. Die Kalibrierkenndaten sind in der Tabelle unter Punkt 5.2.3 dargestellt.

5.2.3 Toluol-Kalibrierkenndaten:

Die Methode erfüllt die Anforderungen der DIN 32645 (2008) (Chemische Analytik - Nachweis-, Erfassungs- und Bestimmungsgrenze unter Wiederholbedingungen - Begriffe, Verfahren, Auswertung. Beuth Verlag, Berlin) an die Kalibrationsparameter. Zur Bestimmung der Gehalte der Probeninhaltsstoffe wurden die mittels GC/MS gemessenen Peakflächen herangezogen und anhand der Toluol-Kalibrierdaten die Toluol-Äquivalente berechnet. Die unterschiedlichen Responsefaktoren der Substanzen wurden nicht berücksichtigt.

Ergebnis: Analysierte Gehalte an aromaaktiven Substanzen

Zu Vergleichszwecken wurde eine Probe „Zitronenschalen-Faser, ungewaschen“ unter identischen Bedingungen analysiert. Bei dieser Probe handelte es sich um eine Flavedoreiche Zitronenschale, welche bei 60 °C getrocknet und anschließend zu Partikeln vermahlen wurde, welche eine Korngröße von weniger als 500 pm aufwiesen. Diese Probe wurde also keiner Extraktion unter Verwendung eines wasserbasierten Extraktionsmediums und eines alkoholbasierten Extraktionsmediums unterzogen.

Die analysierten Gehalte an aromaaktiven Substanzen sind für alle untersuchten Proben in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Die Einheit ist jeweils „pg/kg Toluol-Äquivalente“.

Zusätzlich wurde die erfindungsgemäße Citrusfaser hinsichtlich dem Gehalt aromaaktiver Substanzen mit anderen kommerziell erhältlichen Citrusfasern verglichen. Die analysierten Gehalte an ausgewählten aromaaktiven Substanzen sind für die untersuchten Proben in der nachfolgenden Tabelle angegeben, wobei sowohl die ausgewählten aromaaktiven

Verbindungen dargestellt sind, als auch die Summen für die jeweilige Stoffklasse. Die Einheit ist jeweils „pg/kg Toluol-Äquivalente“. BG: Bestimmungsgrenze (0,02 pg/kg Toluol- Äquivalente), n.n.: nicht nachweisbar (<0,008 pg/kg Toluol-Äquivalente).

Weiterhin findet sich in Fig. 2 eine Tabelle, die die Gehalte der aromaaktiven Substanzen nach den jeweiligen Extraktionsschritten im Faser-Material darstellt und somit den Verlauf der Extraktion und der stufenweisen Abreicherung der Aromastoffe abbildet. Hierbei wird deutlich, dass bereits die wässrigen Extraktionsschritte zu einer deutlichen Abnahme der aromaaktiven Substanzen führen. Beachtlicherweise steigt allerdings der Gehalt an Carbonsäuren bei der wässrigen Extraktion zunächst an, was darauf zurückzuführen ist, dass die im Ausgangsmaterial vorliegenden schwer-extrahierbaren Carboxylate durch den sauren Aufschluss oder das saure Abstoppen des enzymatischen Aufschlusses im Schritt (b) profaniert werden und erst dadurch leicht aus dem Material extrahiert werden können. Die Einheit ist jeweils „pg/kg Toluol-Äquivalente“.

Auswertung:

Mittels des hier beschriebenen Verfahrens können reproduzierbar an Aromastoffen abgereicherte, funktionalisierte Citrusfasern hergestellt werden. Diese weisen im Vergleich zu Fasern, welche insbesondere keiner hier beschriebenen Extraktion unter Verwendung eines wasserbasierten Extraktionsmediums und eines alkoholbasierten Extraktionsmediums unterzogen wurden, ein deutlich geringeres Eigenaroma bei zufriedenstellenden funktionellen Eigenschaften auf. Mithin sind die hier beschriebenen funktionalisierten Citrusfasern besonders vielfältig einsetzbar.

Bezugszeichenliste:

10 Citrus-Trester

20 Aufschluss

30a 1. Fest-Flüssig Trennung Dekanter

30b 2. Fest-Flüssig Trennung Separator

35 Extraktion mittels wässrigem Extraktionsmedium und anschließender Nasssiebung

40 Fest-Flüssig-Trennung Dekanter

50 1. Extraktion mit Alkohol

60 Fest-Flüssig Trennung Dekanter

70 2. Extraktion mit Alkohol

80 Fest-Flüssig Trennung Dekanter

90 3. Extraktion mit Alkohol

100 Fest-Flüssig Trennung mit Schneckenpresse mit TS > 45 Gew%

110 Vakuumtrocknung

120 Erhaltene funktionalisierte und sensorisch neutrale Citrusfaser