Anwendungsgebiet

Die Erfindung betri f ft ein sensorisch ansprechendes Proteinpräparat für Lebensmittel , Heimtiernahrung und Futtermittel aus Leinsamen sowie ein Verfahren zur Gewinnung derartiger Leinsamenproteinzutaten .

Stand der Technik

Vor dem Hintergrund knapper werdender Agrarflächen und weiterer Ressourcen gewinnen pflanzliche Proteinpräparate für die Ernährung des Menschen und für den Einsatz in Tierfutter immer mehr an Bedeutung . Die zunehmende Nachfrage nach hochwertigen Lebensmitteln führt zu einem steigenden Bedarf an ernährungsphysiologisch und technofunktionell optimierten Proteinpräparaten, die einfach und kostengünstig bereitgestellt werden können .

Eine kostengünstige Quelle für Proteine zum Einsatz in Lebens- und Futtermitteln und Heimtiernahrung sind Press- und Extraktionsrückstände aus der Gewinnung von Speiseöl aus Leinsamen . Diese Presskuchen enthalten einen hohen Anteil an Protein, was sie für einen Einsatz als Proteinquelle grundsätzlich interessant erscheinen lässt .

Presskuchen aus Leinsamen enthalten aber auch cyanogene Glykoside wie Linustatin und Neolinustatin, die in Blausäure metabolisiert werden können und im Menschen toxisch wirken können . Weiterhin enthalten Leinsamen Polysaccharide , die durch Lösen in Wasser zu einem deutlichen Anstieg der Viskosität beitragen, was wässrige Trennverfahren sehr schwierig macht . Aus diesem Grund sind wässrige Extraktionsverfahren zur Gewinnung von Proteinisolaten aus Leinsamen nicht geeignet (vgl . Z . B . Mueller, Eisner, Kirchhof f ( 2010 ) , „Simpli fied fractionation process for linseed meal by alkaline extraction - Functional properties of protein and fibre fractions" , Journal of Food Engineering, 99 , 49-55 .

Bekannt ist die Nutzung von Extraktionsrückständen ( Schrot ) oder Presskuchen (Mehl ) aus der Leinölgewinnung für den Einsatz als Futtermittel für Nutztiere . Auch ein Einsatz in Lebensmitteln ist beschrieben . Aufgrund der hohen Gehalte an cyanogenen Glykosiden in Leinschrot oder -mehl ist der Einsatz aber erheblich limitiert . Zudem sind Leinschrote und -mehle in den meisten Fällen sehr dunkel , was für den Einsatz in Lebensmitteln unerwünscht ist . Schrote und Mehle aus braunen und gelben Leinsorten weisen außerdem einen sehr intensiven Geschmack auf . Die Lebensmittelindustrie meidet daher den Einsatz von Schroten und Mehlen aus der Leinölgewinnung .

Bekannt sind Verfahren zur Reduktion der cyanogenen Glykoside in Leinsamen oder Leinschrot mittels enzymatischer, thermischer oder enzymatisch-thermischer Verfahren unter Einsatz von Mikrowellen, Autoklaven, Dampf-Behandlung oder durch Pelletieren . Es zeigt sich bei hohen Temperatur-Zeit- Belastungen, dass der Gehalt an cyanogenen Glykosiden sehr weitgehend reduziert werden kann . Allerdings führt die thermische Behandlung auch zu einer dunkleren Farbe der Presskuchen . Zudem reduziert die mit der benötigten hohen Temperatur-Zeit-Belastung einhergehende thermische Schädigung der Proteine deren Löslichkeit und Funktionalität . Somit können sensorisch ansprechende und funktionelle Lebensmittelzutaten mit heller Farbe mit derart harschen thermischen Bedingungen nicht bereitgestellt werden .

Weiterhin sind verschiedene Lösemittelbehandlungen beschrieben, um verschiedene sekundäre Pflanzenstof fe und auch die cyanogenen Glykoside abzureichern . Dabei zeigt sich, dass Mischungen aus Ethanol oder Methanol und Wasser mit einem Wasseranteil von rund 25 bis 50% zu einer Abreicherung der cyanogenen Glykoside führen können . Die dabei mitgelösten Schleimstof fe und der damit einhergehende Viskositätsanstieg machen den Prozess aber schwer umsetzbar, da zum einen die positive viskositätssteigernde Wirkung des extrahierten Mehls (Raf finat ) verlorengeht , dabei auch die Masse des Raf finats reduziert wird . Zudem wird ein Aufbereiten der Wasser- Alkohol-Mischung aufgrund der hohen Viskosität nahezu unmöglich . Somit kommen extraktive Verfahren mit hohen Wasseranteilen im Lösemittel zur Reduktion der cyanogenen Glykoside bislang ebenfalls nicht zum Einsatz .

Weiterhin sind Mehle verfügbar mit einem Fettgehalt größer 6 Mass-% und einem nur geringfügig reduzierten Gehalt an cyanogenen Glykosiden . Diese Präparate bilden aber aufgrund des enthaltenen Leinöls binnen kurzer Zeit sehr hohe Konzentrationen an Lipidabbauprodukten aus , was zu einem unangenehmen Geschmack und Geruch führt , so dass diese Präparate in der Industrie ebenfalls nicht zum Einsatz kommen .

Somit gibt es bislang keine neutral schmeckenden Präparate aus Rückständen der Leinölgewinnung mit einem geringen Gehalt an cyanogenen Glykosiden, mit einer hellen Farbe und sehr guten technofunktionellen Eigenschaften .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein geschmacklich neutrales , helles und qualitativ hochwertiges Proteinpräparat aus Leinsamen und ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung bereit zu stellen, das sich für geschmacklich anspruchsvolle Lebensmittelapplikationen wie Emulsionen und Backwaren eignet und einen reduzierten Gehalt an cyanogenen Glykosiden aufweist .

Beschreibung der Erfindung Die Aufgabe wird mit dem Proteinpräparat nach Anspruch 1 und dem Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Proteinpräparats können den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und dem Ausführungsbeispiel entnommen werden.

Das erfindungsgemäße Präparat kann vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnen werden und zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus (die Bestimmungsmethoden sind am Ende der Beschreibung angeführt, Fett und Öl werden im Folgenden gleichbedeutend verwendet) :

• Das Präparat enthält Anteile aus den folgenden Komponenten der Leinsamen, vorteilhaft aus gelb- bzw. goldschaligem Lein oder Mischungen aus verschiedenen Sorten: Öl, Schale, Schleimstoffe, cyanogene Glykoside und Proteine.

• Der Ölgehalt ist kleiner 6 Mass.-%, vorteilhaft kleiner

4 Mass.-%, besser kleiner 3 Mass.-%, besonders vorteilhaft kleiner 2 Mass.-%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse bzw. Trockensubstanz (TS) des Präparats.

• Die Partikelgröße des Präparats hat vorteilhaft einen dgo-Wert kleiner 500 pm, besser kleiner 250 pm, vorteilhaft kleiner 150 pm, besonders vorteilhaft kleiner

100 pm.

• Der L*-Wert des Präparats nach Vermahlen auf eine mittlere Partikelgröße dgo (dgg: Anteil von 90% der Masse aller Partikel kleiner als der angegebene Wert) unter 250 pm ist größer 75, vorteilhaft größer 80, besser größer 85, besonders vorteilhaft größer 90.

• Der Gehalt an cyanogenen Glykosiden, angegeben als HCN pro kg Präparat, ist kleiner als 200 mg/kg, vorteilhaft kleiner 100 mg/kg, besser kleiner 50 mg/kg, besonders vorteilhaft kleiner 30 mg/kg.

• Der Proteingehalt des Präparats ist größer 30 Mass.- ., vorteilhaft größer 38 Mass.-%, besser größer 40 Mass.-%, besonders vorteilhaft größer 45 Mass.-% (Faktor 6,25 und bezogen auf TS) .

• Das Präparat weist gute technofunktionelle Eigenschaften auf, die Emulgierkapazität ist insbesondere größer 250 mL/g, vorteilhaft größer 300 mL/g, besser größer 400 mL/g, besonders vorteilhaft größer 500 mL/g. Das Präparat hat in Wasser bei pH 7 insbesondere eine

( Protein- ) Löslichkeit größer 10 %, besser größer 20%, vorteilhaft größer 30%, vorteilhaft größer 40%, besonders vorteilhaft größer 45%.

• Optional und vorteilhaft enthält das Präparat Anteile an Alkohol, insbesondere an Ethanol, größer 0,001 Mass.-%, besser >0,01 Masst., vorteilhaft >0,1 Mass-%, besonders vorteilhaft >0,4 Mass.-% aber jeweils kleiner 1 Mass.-%. Dabei zeigt sich, dass trotz der protein-denaturierenden Eigenschaften des Alkohols auch bei einem Gehalt von 0,4 Mass.-% die funktionellen Eigenschaften des Präparats auf einem sehr hohen Niveau liegen.

• Optional enthält das Präparat Anteile an Hexan größer 0,0005 Mass.-%, besser >0,001 Masst, aber jeweils kleiner 0,005 Mass-%. Präparate mit derartigen Hexangehalten zeigen bessere funktionelle Eigenschaften im Vergleich zu Präparaten mit niedrigerem Hexangehalt.

Die in Mass.-% angegebenen Werte beziehen sich bei den Eigenschaften des Präparats in der vorliegenden Patentanmeldung jeweils auf die Trockenmasse bzw. Trockensubstanz des Proteinpräparats, mit Ausnahme der Anteile an Lösemitteln, die als absoluter Mass. -Anteil angegeben werden.

Überraschenderweise zeigen Präparate mit Anteilen an organischen Lösemitteln bei den angegebenen Gehalten der Lösemittel hinsichtlich der Technofunktionalität noch immer sehr gute Eigenschaften wie z.B. sehr gute stabilisierende Eigenschaften in Emulsionen und/oder in Getränken bereits bei einer Einsatzmenge unter 1 Mass.-%. Die Erfinder konnten zudem zeigen, dass mit Ethanol extrahierte Präparate eine sehr geringe Keimbelastung aufweisen, vorteilhaft kleiner 1000 koloniebildende Einheiten ( kbE ) pro Gramm Präparat , vorteilhaft kleiner 100 kbE , besonders vorteilhaft kleiner 10 kbE pro Gramm und dennoch über sehr gute funktionelle Eigenschaften verfügen . Das ist bei anderen Präparaten, deren Keimlast nicht durch Ethanol sondern mittels thermischer Verfahren reduziert wurde , nicht möglich .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Präparat zusätzliche Inhaltsstof fe auf , die in Lebensmittelapplikationen von großem Nutzen sein können, wie z . B . für eine Viskositätserhöhung . So kann bei geeigneter Herstellung der Gehalt der ursprünglich in den Samenschalen enthaltenen Polysaccharide ( Schleimstof fe ) weitgehend erhalten sein . Bezogen auf das Verhältnis zwischen Schleimstof fen im Samen zu Proteingehalt im Samen liegt das Verhältnis aus Schleimstof fen im Präparat zu Proteinen im Präparat in einem sehr ähnlichen Verhältnis wie in unbehandelten Leinsamen .

Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung des Proteinpräparats :

Das erfindungsgemäße Verfahren weist mehrere Teilschritte auf , wobei gereinigte Leinsamen bereitgestellt und anschließend mit der Schale verarbeitet werden . Diese Leinsamen werden - optional nach einer Vorzerkleinerung mittels Mahlwerk oder Wal zenstuhl - einer mechanischen Entölung vorzugsweise mit einer kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Presse , wie z . B . einer Schneckenpresse oder einem Extruder, zugeführt und von Öl befreit . Die erhaltenen Presskuchen werden dann mittels Lösemittelextraktion - vorteilhaft nach Einstellung einer definierten Partikelgröße und Einstellung eines definierten Wassergehalts des Presskuchens - weitgehend von Öl und zu Teilen von wasserlöslichen Mono- und Disacchariden, insbesondere von Saccharose, aber nur in kleineren Anteilen von wasserlöslichen Schleimstoffen befreit. Anschließend wird das Lösemittel aus dem Präparat (Raffinat) abgetrennt. Am Ende erfolgt vorzugsweise eine Vermahlung des Präparats auf eine definierte Partikelgrößenverteilung. Begleitet werden kann der Prozess vorteilhaft von Sieb- und Sichtverfahren. Im Folgenden wird der Prozess im Detail beschrieben:

Reinigung: In einem ersten Schritt werden gereinigte Leinsamen bereitgestellt oder Leinsamen mittels mechanischer Verfahren von Störstoffen oder Kontaminanten befreit. Der Anteil an Verunreinigungen wird dabei auf kleiner 0,5 Mass.- %, vorteilhaft kleiner 0,2 Mass.-%, besser kleiner 0,1 Mass.- % besonders vorteilhaft kleiner 0,05 Mass.-% reduziert, bzw. es werden Leinsamen mit entsprechend geringem Anteil an Verunreinigungen bereitgestellt.

Konditionieren oder Bereitstellung geeigneter Rohstoffe: In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt vor der mechanischen Teilentölung eine Konditionierung der Samen durch Zerkleinerung oder Flockierung, und/oder durch Erwärmung und/oder Feuchteeinstellung.

Hierfür wird der Wassergehalt in den Samen auf Werte zwischen 2 und 8 Mass.-% eingestellt, besser zwischen 3 und 6 Mass.-%, besonders vorteilhaft zwischen 4 und 5,5 Mass.-% oder es werden Samen verwendet, die einen derartigen Wassergehalt aufweisen .

Vor der mechanischen Teilentölung erfolgt vorteilhaft ein grobes Zerkleinern der Samen z.B. in einer Prall- oder Schneidmühle auf eine Kantenlänge von 0,5 bis 2 mm, vorteilhaft zwischen 0,5 und 1 mm oder es erfolgt ein Flockieren der Samen im Walzenstuhl auf eine Flockendicke kleiner 1 mm, vorteilhaft kleiner 0,5 mm.

Es ist es zudem vorteilhaft, die Samen vor oder nach der Zerkleinerung und vor der mechanischen Teilentölung auf eine Temperatur größer 40 °C zu erwärmen, vorteilhaft größer 50 °C, besser größer 60 °C, besonders vorteilhaft größer 70 °C aber kleiner als 100 °C. Die Leinsamen lassen sich nach dieser Art der Konditionierung besonders gut in einer kontinuierlichen Presse verarbeiten.

Mechanische Teilentölung: Mit den ggf. vorkonditionierten Leinsamen erfolgt eine mechanische Abtrennung des Öls, vorteilhaft mit kontinuierlichen Vorrichtungen zur Entölung. Beim besonders vorteilhaften Abpressen der Samen zu Presskuchen und Öl mittels Schneckenpressen oder Extruder wird die Pressung so ausgeführt, dass der Restölgehalt nach der Pressung größer als 8 Mass.-% ist aber kleiner als 30 Mass.-%, vorteilhaft liegt der Restölgehalt zwischen 8 und 25 Mass.-%, besser zwischen 8 und 20 Mass.-% und besonders vorteilhaft zwischen 8 und 15 Mass.-%. Diese Werte gelten auch, falls keine Pressen sondern andere Arten der mechanischen Teilentölung eingesetzt werden. Die Limitierung der unteren Grenze von 8 Mass-% an Restölgehalt wurde gefunden, da eine weitere Ölabtrennung deutliche höhere Scherraten, Pressdrücke und Temperaturen erfordert, die zu einer Schädigung der Proteine und zu einer dunklen Farbe der Präparate beitragen können.

Um zu vermeiden, dass die Proteine durch die mechanische Teilentölung zu sehr geschädigt werden, erfolgt die mechanische Teilentölung erfindungsgemäß bei moderaten Temperaturen. Vorteilhaft werden die Leinsamen bei einer mittleren Temperatur unter 100°C, besonders vorteilhaft bei weniger als 80°C, gepresst bzw. mechanisch teilentölt. Unter der mittleren Temperatur wird dabei der arithmetische Mittelwert der Temperatur der Samen im Einzug und der Temperatur des Presskuchens bzw. der teilentölten Leinsamen am Auslass der Presse bzw. der Einrichtung zur mechanischen Teilentölung verstanden. Dies ermöglicht eine schonende Abpressung des Öls ohne deutliche Farbveränderungen oder Oxidation im Präparat in Kauf nehmen zu müssen.

Optionale Konditionierung des Presskuchens bzw. der teilentölten Leinsamen : Vor einer Weiterverarbeitung zur Abtrennung des restlichen Öls und zur Reduktion des Anteils an Saccharose aus den Presskuchen oder teilentölten Leinsamen kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor einer Extraktion eine erneute Konditionierung der Presskuchen bzw. teilentölten Leinsamen erfolgen. Dabei zeigt sich, dass ein Absenken der Feuchte in den Presskuchen bzw. teilentölten Leinsamen auf eine Restfeuchte kleiner 8 Mass.-%, vorteilhaft kleiner 5 Mass.-%, besser kleiner 3 Mass.-%, besonders vorteilhaft kleiner 2 Mass.-%, z.B. mit Hilfe von Trocknern, die Entölung mittels organischer Lösemittel im Folgeschritt effizienter macht und auch zu besseren funktionellen Eigenschaften der Präparate beiträgt .

Weiterhin ist es von Vorteil, die Presskuchen bzw. teilentölten Leinsamen vor oder während der Extraktion in ihrer Partikelgröße und -form zu verändern. Dies ist im Besonderen von hoher Relevanz, da Presskuchen aus Leinsamen dazu neigen, sehr feste Strukturen auszubilden, so dass ein Eindringen von organischen Lösemitteln erschwert oder unmöglich wird. Es zeigt sich, dass eine Zerkleinerung des Presskuchens bzw. der teilentölten Leinsamen auf Partikelgrößen mit einem dgo-Wert kleiner 2 mm, vorteilhaft kleiner 1 mm, besser kleiner 0,5 mm, besonders vorteilhaft kleiner 0,2 mm die Extraktion deutlich beschleunigt. Die daraus resultierende kürzere Behandlungszeit führt zur Verbesserung der funktionellen Eigenschaften in den Präparaten, da die Verweilzeit im Trockner vor der Extraktion und die Kontaktzeit zwischen Lösemittel und Proteinen verkürzt werden kann. In der zerkleinerten Presskuchen- bzw. Leinsamenschüttung sollte erfindungsgemäß der Anteil an Feinkorn mit einer Partikelgröße kleiner 100 pm aber unter 50 Mass.-% liegen, vorteilhaft unter 25 Mass.-%, besonders vorteilhaft unter 10 Mass.-%.

Es ist auch möglich und für eine Perkolationsextraktion von Vorteil , wenn der Presskuchen oder die teilentölten Leinsamen nicht vermahlen, sondern flockiert wird bzw . werden . Vorteilhaft wird die Flockendicke dabei auf unter 2 mm eingestellt , vorteilhaft unter 0 , 5 mm, besonders vorteilhaft unter 0 , 2 mm . Unter Flockendicke wird dabei die mittlere Dicke des aus dem Wal zenstuhl oder einem anderen Flockieraggregat austretenden Materials verstanden . Die mittlere Dicke kann z . B . über Messung mit einem Messschieber oder einer Mikrometerschraube ermittelt werden, sie entspricht dann dem Mittelwert aus 50 Messungen .

Die Partikelgröße und -form des Presskuchens bei mechanischer Teilentölung mit einer Presse kann mit unterschiedlichen Verfahren eingestellt werden . So können Mühlen oder Brecher mit entsprechenden Siebeinsätzen oder Wal zenstühle mit definierten Wal zenabständen Verwendung finden . Dabei können Partikelgrößenverteilungen mit einem definierten Größenspektrum erhalten werden . Diese können nach oder während der Vermahlung durch Trennung nach Größe z . B . mittels Siebung hinsichtlich der Partikelgrößenverteilung vergleichmäßigt werden .

Besonders vorteilhaft erweist sich eine Zerkleinerung in einer Suspension, wenn eine Immersionsextraktion zum Einsatz kommt . So können auch schnell strömende Flüssigkeiten als Flüssigkeitsstrahl oder feststof fhaltige Suspensionen zum Zerkleinern der Presskuchenpartikel verwendet werden . Dabei können neben Flüssigkeitsdüsen auch Förderaggregate , Rührer, Pumpen oder Mischer, die zu einer Scherbelastung des Presskuchens in der Suspension führen, genutzt werden, um die Partikel zu zerkleinern und dabei stets eine neue Oberfläche für das Eindringen des Lösemittels zu erzeugen . Vorteilhaft werden hierfür Aggregate mitgenutzt , die im Prozess ohnehin zum Fördern des Extraktionsmittels verwendet werden . Damit gelingt es , Aggregate für die Zerkleinerung einzusetzen, die eigentlich zum Pumpen oder Rühren konzipiert sind, wie z . B . Kreiselpumpen oder andere Formen von Förderaggregaten oder Rührwerke , die hohe Scherkräfte in die Suspension aus Presskuchen und Lösemittel eintragen . Durch geeignete Verweil zeit in diesen Aggregaten oder durch Kreislauf führung kann es gelingen, die Zerkleinerung in den genannten Geräten so einzustellen, dass die erfindungsgemäße Partikelgrößenverteilung erhalten wird .

Lösemi t tel extrakti on :

Es zeigt sich, dass der Schritt der Lösemittelbehandlung einen großen Einfluss auf die Eigenschaften des Leinsamenpräparates hat , sowohl auf den Ölgehalt als auch auf technofunktionelle Eigenschaften wie Proteinlöslichkeit oder Emulgiereigenschaften . Zudem legen die Bedingungen der Lösemittelextraktion weitgehend fest , wie das Verhältnis aus Schleimstof fen zu Proteinen nach der Entölung im Proteinpräparat ist .

Für die Abtrennung von Öl und Saccharose sowie cyanogenen Verbindungen aus den Presskuchen bzw . teilentölten Leinsamen kommen vorzugsweise Mischungen von Alkoholen mit Wasser als Lösemittel zum Einsatz . Die Behandlung mit Alkohol und die Behandlung mit Wasser erfolgen dabei insbesondere simultan im selben Extraktionsschritt ( in Form einer Alkohol-Wasser- Mischung) . Weiterhin kann auch Hexan unter Anwesenheit von Wasser als Lösemittel eingesetzt werden . Als Alkohole können z . B . Ethanol , I so-Propanol oder andere eingesetzt werden . Um eine weitgehende Abtrennung des Öls aus den Presskuchen oder teilentölten Leinsamen sicher zu stellen, sollte der Massenanteil an Lösemittel bezogen auf den Massenanteil an Presskuchen bzw . teilentölten Leinsamen größer als 1 , 5 , vorteilhaft größer 3 , besser größer 5 , noch besser größer 7 , besonders vorteilhaft größer 10 gewählt werden . Damit kann eine weitgehende Reduktion des Öls bis unter 2 Mass . -% erreicht werden .

Bei Einsatz der organischen Lösemittel Alkohol oder Hexan bei der Extraktion ist es auch zur Steigerung des Proteingehalts im erfindungsgemäßen Präparat vorteilhaft , wenn neben dem organischen Lösemittel während der Extraktion ein Anteil an Wasser vorhanden ist . Dies kann erreicht werden, indem Wasser zugegeben wird oder ein organisches Lösemittel mit einem definierten Wassergehalt verwendet wird oder indem Wasser über einen feuchten Presskuchen zugesetzt wird . Der Einsatz des Wassers kann dabei während der Lösemittelextraktion des Öls erfolgen oder erst im Anschluss . Im Falle des simultanen Einsatzes von organischem Lösemittel und Wasser und Einstellung eines geeigneten Wassergehaltes gelingt es , sowohl das Fett aus den Presskuchen bzw . Leinsamen weiterstgehend abzutrennen als auch simultan einen Anteil an Saccharose sowie gleichzeitig polare und amphiphile sekundäre Pflanzenstof fe zu entfernen, ohne die Schleimstof fe mit abzutrennen . Durch diese Prozess führung mit simultaner Abtrennung von Öl , sekundären Pflanzenstof fen sowie Saccharose können aus Leinsamen Proteinpräparate mit einem hohen Proteingehalt von über 45 Mass . -% erhalten werden bei nahezu vollständigem Erhalt der wertgebenden Schleimstof fe . Im Falle des Erhalts der Schleimstof fe im Präparat wird auch die Rückgewinnung des Lösemittels für den erneuten Einsatz im Prozess sehr viel einfacher, da die Viskosität der Miscella deutlich niedriger ist und damit der Wärmeübergang bei der Lösemittelrückgewinnung verbessert ist .

Für die erfindungsgemäße Extraktion wird der Wassergehalt in der Extraktion bezogen auf das organische Lösemittel größer 6 Mass . -% gewählt , vorteilhaft größer 7 Mass . -% , besonders vorteilhaft größer 8 Mass . -% noch besser größer 10 Mass . -% . Überraschenderweise kann bei Einsatz von Alkohol , insbesondere Ethanol , als Lösemittel auch bei derartig hohen Wasseranteilen noch eine Entölung und Abtrennung der Saccharose erfolgen, auch wenn die Schleimstof fe im Raf finat verbleiben . Im Falle des Einsatzes von Alkoholen als organisches Lösemittel sollte der Wassergehalt aber kleiner als 14 Mass . -% gewählt werden, um zu vermeiden, dass das Öl nicht mehr ausreichend abgetrennt werden kann und es im Präparat anschließend zu starken Oxidationsreaktionen kommen kann. Durch den gezielten Einsatz von wasserhaltigen Lösemitteln mit einem klar definierten Anteil an Wasser gelingt es, Proteinpräparate mit guten technofunktionellen Eigenschaften zu erhalten, die eine besonders helle Farbe aufweisen und einen sehr hohen Proteingehalt größer 40 Mass.-

Wie bereits erwähnt, kann der Wassergehalt im Extraktionsprozess durch Bereitstellung von wasserhaltigem Lösemittel erfolgen, durch gezielten Zusatz von Wasser in den Presskuchen bzw. die teilentölten Leinsamen oder ins Lösemittel vor oder während der Extraktion oder durch Verwendung von Presskuchen bzw. teilentölten Leinsamen mit einer Restfeuchte eingestellt werden. Es können auch Kombinationen aus den genannten Maßnahmen gewählt werden.

Bei Einsatz von Hexan als organisches Lösemittel können höhere Wassergehalte genutzt werden, als bei Einsatz von Alkohol. Der Wassergehalt bezogen auf das verwendete Hexan kann dann größer als 6 Mass.-% betragen, besser größer 10 Mass.-%. Es ist auch möglich, den Wassergehalt im Hexan über 14 Mass.-% anzuheben, allerdings gehen dann deutliche Anteile von Schleimstoffen ins Lösemittel über.

Es kann während der Behandlung der Leinsamen bzw. Presskuchen aus Leinsamen mit Wasser-Alkohol-Mischungen zu einer Denaturierung der Proteine kommen. Um diesen Effekt weitgehend zu umgehen, steht nur ein kleines Prozessfenster für das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfügung. Dieses umfasst nicht nur den festgelegten Wassergehalt, sondern auch die Temperatur und die Verweilzeit. Die Temperatur des Lösemittels oder der Mischung aus Lösemitteln während der Extraktion wird deshalb erfindungsgemäß zwischen 30°C und 75°C liegen, vorteilhaft zwischen 45°C und 65°C, besonders vorteilhaft zwischen 50°C und 65°C. Dies gilt auch für die Nutzung von Hexan. In diesem Temperaturbereich sind die gewählten Mischungen aus Wasser und organischem Lösemittel in der Lage , sowohl Öl als auch Saccharose aus den Leinsamen abzutrennen ohne gleichzeitig eine zu weitgehende Denaturierung der Proteine zu bewirken, was bei höheren Temperaturen zu beobachten ist . Die Dauer des Kontakts zwischen organischem Lösemittel und dem Presskuchen bzw . dem Proteinpräparat bei Temperaturen oberhalb 45 ° C liegt beim erfindungsgemäßen Verfahren zwischen 30 Minuten und 12 Stunden, vorteilhaft zwischen 1 Stunde und 5 Stunden, besonders vorteilhaft zwischen 1 und 2 Stunden .

Für die Extraktion kann eine konventionelle Perkolations- extraktion zum Einsatz kommen, bei der eine Schüttung aus Presskuchenpartikeln oder Partikeln, die hinsichtlich Partikelgröße/ form oder -feuchte konditioniert wurden, mit dem Lösemittel überströmt wird, damit ein Austrag von Öl und Saccharose in das organische Lösemittel bzw . in das Wasser erfolgen kann . Da bei diesem Vorgang aus den Presskuchen feine Partikel abgelöst werden und mit dem Lösemittel ausgetragen werden können, sind Filtrationsvorrichtungen vorzusehen, um ein Verstopfen von Pumpen und Rohrleitungen oder Produktverluste zu vermeiden . Um diesen Vorgang zu begrenzen kann es von Vorteil sein, den Presskuchen vor der Extraktion in Pellets zu pressen, aus denen sich während der Extraktion deutlich weniger Feinpartikel herauslösen . Dadurch kann der Aufwand der Filtration deutlich reduziert werden .

Da ein Verlust an Feinpartikeln bei der Perkolations- extraktion nicht vollständig vermieden werden kann, bringt eine Immersionsextraktion vorzugsweise z . B . in einem Mixing- Settling-Verf ahren besondere Vorteile . Besonders vorteilhaft gestaltet sich eine mehrstufige Immersionsextraktion . Bei diesem Verfahren tauchen die Presskuchen bzw . die konditionierten Presskuchen ganz in das Lösemittel ein, so dass weitgehend kein Gas die Partikel kontaktiert . In einem Immersionsextrakteur ist es damit möglich, die Partikel wie weiter oben beschrieben durch heftiges Mischen mit einem Rührer simultan zur Extraktion zu zerkleinern . Damit gelingt es zudem, eine stufenweise Zerkleinerung der Presskuchen gezielt in unterschiedliche Partikelgrößen in mehreren hintereinander angeordneten Extraktionsbehältern zu erreichen .

Dies kann wie folgt durchgeführt werden : Im Anschluss an den ersten Extraktionsschritt werden das ölbeladene Lösemittel und der teilweise entölte Presskuchen mechanisch voneinander getrennt , vorteilhaft durch Sedimentation . Der ölhaltige Überstand (Miscella ) kann abgetrennt und destilliert werden und das rückgewonnene Lösemittel kann erneut für die Extraktion von bereits einmal oder mehrfach extrahierten Presskuchenpartikeln zum Einsatz kommen, die eine kleinere Partikelgrößenverteilung aufweisen als bei der vorangegangenen Extraktion . Der von Lösemittel getrennte Presskuchen (Raf finat ) kann mit frischem Lösemittel versetzt werden und damit nochmals entölt werden . Der Lösemittelüberstand aus der Behandlung eines mit weniger Öl belasteten Raf finats kann zur Reduktion der gesamten Lösemittelmenge erneut für die Extraktion eines mit mehr Öl belasteten Raf finats genutzt werden und so weiter . Damit erhält man eine Gegenstromextraktion mit Rührbehältern, die unterschiedliche große Partikel enthalten .

Ein besonderer Vorteil des Einsatzes der Sedimentation als Trennschritt ergibt sich aus der Möglichkeit , die Sedimentationsdauer zur Einstellung der Trennschäfte der Fest-Flüssig-Trennung zu nutzen . Hierbei findet im Anschluss an eine Extraktion, die mit definierten Partikelgrößen durchgeführt wird, nach Stoppen des Rührens eine Sedimentation im Erdschwerefeld bis zu einem definierten Volumenverhältnis aus Raf finat und Überstand statt . Dabei ist es sinnvoll , bei einem vorher festgelegten Volumenanteil des Überstands von mindestens 50% , vorteilhaft größer 60% , besonders vorteilhaft größer 70% den Überstand vom Raf finat z . B . durch ein Absaugen abzutrennen . Im Gegenstrom kann das Raf finat erneut mit Lösemittel beaufschlagt und die Suspension gerührt werden, bis sich aufgrund der Scherung während des Rührens eine neue Partikelgrößenverteilung einstellt . Im Anschluss findet der Sedimentationsvorgang erneut statt . Der Vorgang des Vermischens und Absetzens des Raf finats kann mehrfach wiederholt werden, vorteilhaft erfolgt der Vorgang häufiger als 2-mal , besser häufiger als 3-mal , besonders vorteilhaft häufiger als 4-mal , so dass die mehrstufige Extraktion besonders vorteilhaft im Gegenstrom durchgeführt wird . Dabei ist es in einer Ausgestaltung des Verfahrens von Vorteil , in verschiedenen Stufen der mehrstufigen Extraktion unterschiedliche Mischungsverhältnisse aus organischem Lösemittel und Wasser zu verwenden . So kann in der ersten Extraktionsstufe , bei der der frische Presskuchen zum Einsatz kommt , ein höherer Wassergehalt genutzt werden, um wasserlösliche Komponenten gezielt abzutrennen, in weiteren Extraktionsschritten kann der Wassergehalt niedriger gewählt werden, um das Abtrennen von Öl ef fi zienter zu machen, da z . B . ein Lösemittel wie Ethanol oder I so-Propanol mit geringerem Wasseranteil mehr Öl lösen kann . Dieses Vorgehen hat z . B . bei Einsatz von Ethanol als Lösemittel zudem den Vorteil , dass der Wassergehalt nur für kurze Zeit in der ersten Extraktionsstufe hoch ist , so dass die Proteindenaturierung und das Mitlösen von Schleimstof fen minimiert werden kann . Vorteilhaft wird diese Änderung des Wassergehaltes dadurch unterstützt , indem nach der zweiten und/oder dritten Extraktion j eweils ein Teil des Überstandes nicht für die folgende Extraktion genutzt wird, sondern abgetrennt und mit der Miscella mitbehandelt wird . Damit kann der Austrag an Schleimstof fen aus dem Leinpresskuchen durch Minimierung des Wassergehaltes während der Extraktion besonders geringgehalten werden .

Neben der Mischung von Wasser und einem organischen Lösemittel wie Ethanol in einem Extraktionsschritt kann es auch von Vorteil sein, für die ersten Extraktionsschritte zunächst ein lipophiles Lösemittel wie z . B . Hexan oder ein weniger polares Lösemittel wie z . B . Ethanol mit einem Wassergehalt kleiner 5 Mass . -% einzusetzen und nach teilweiser Abtrennung des Lösemittels oder vollständiger Desolventierung des Raf finats ein mit mehr Wasser versetztes Lösemittel zu verwenden . Dies kann den Austrag an Schleimstof fen durch einen besonders geringen Wasseranteil weiter reduzieren .

Nachbehandl ung und Desol venti eren des Präpara ts : Im Anschluss an die Extraktion mit organischen Lösemitteln und Wasser kann das Präparat optional , zur Verbesserung der funktionellen Eigenschaften, mit wässrigen Lösungen, die proteolytische Enzyme enthalten oder mittels Fermentation weiter behandelt oder direkt getrocknet werden . Die Trocknung wird vorteilhaft bei geringen Temperaturen im Gut unter 120 ° C erfolgen, besser unter 100 ° C, besonders vorteilhaft unter 80 ° C, um die Proteine zu schonen und die Farbe im Präparat möglichst hell zu erhalten . Dafür wird vorteilhaft ein Trockner genutzt werden, der zwar eine Manteltemperatur über 100 ° C, besser über 120 ° C aufweist , der aber im Vakuum betrieben wird und dessen Druck am Ende der Trocknung zur Abtrennung der Lösemittelreste nochmal abgesenkt wird . Vorteilhaft erfolgt eine Absenkung des Drucks auf Werte kleiner 500 mbar, besser kleiner 200 mbar, besonders vorteilhaft kleiner 100 mbar . Durch diese Druckabsenkung am Ende der Trocknung kann eine Temperaturreduktion während der Nachtrocknung und damit eine weitere Schonung der Proteine erreicht werden .

Nach der Trocknung erfolgt vorteilhaft eine Vermahlung der getrockneten Proteinpräparate zur Anpassung der Funktionalität , denn unterschiedlich feine vermahlene Präparate zeigen deutlichen Unterschiede in den technofunktionellen Eigenschaften, wie z . B . in der Löslichkeit . Die Vermahlung erfolgt daher j e nach Applikation auf dgo-Partikelgrößen kleiner 500 pm, vorteilhaft kleiner 250 pm, besser kleiner 150 pm, besonders vorteilhaft kleiner 100 pm . Nachbehandlung und Desolventieren der Miscella : Die mit Öl und Wasser beladene Miscella wird vorteilhaft destillativ aufgetrennt und ggf. über eine Rektifikation auf konzentriert . Dabei zeigt sich, dass sich die Mono- und Disaccharide und Schleimstoffe und auch sekundäre Pflanzenstoffe in der Wasserphase anreichern. Diese kann dann mechanisch z.B. zentrifugal oder im Gravitationsfeld von der Ölphase abgetrennt werden.

Beschreibung eines Einsatzes des Präparates:

Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Präparates aus Leinsamen zeigen sich besondere Vorteile, wenn Proteinmischungen mit anderen Proteinzutaten für Lebensmittel oder Heimtiernahrung hergestellt werden. Aufgrund der sehr ansprechenden sensorischen Eigenschaften und der Viskositätserhöhung können Störaromen aus anderen Rohstoffen wie z.B. aus Erbsenprotein in wässrigen Lösungen nicht mehr so intensiv wahrgenommen werden, was die Verbraucherakzeptanz erhöht.

Vorteilhaft ist eine Mischung des erfindungsgemäßen Präparates mit Proteinanteilen aus Leguminosenprotein aus der Gruppe Erbse, Linse, Bohne, Ackerbohne, Erdnuss oder Soja, besonders vorteilhaft nur aus der Gruppe Erbse und Soja, besonders vorteilhaft nur Erbse.

Eine Mischung aus den genannten Proteinen und dem erfindungsgemäßen Leinpräparat sollte >60 Mass.-%, vorteilhaft >70 Mass.-%, besonders vorteilhaft >80 Mass.-% Proteingehalt aufweisen. Das Verhältnis des erfindungsgemäßen Proteins zur gesamten Masse der Mischung sollte größer sein als 1 Mass.-% und kleiner 50 Mass.-%, vorteilhaft größer als 3 Mass.-% und kleiner als 40 Mass.-%, besonders vorteilhaft größer 5 Mass.- % und kleiner 20 Mass.-%. Durch die geringen Anteile des erfindungsgemäßen Präparates gelingt es, die Funktionalität der Leguminosenproteine mit der guten Sensorik des erfindungsgemäßen Präparates zu kombinieren, ohne die Viskosität der Mischung in einer wasserhaltigen Lebensmittelapplikation zu sehr zu erhöhen.

Nachfolgend wird zur quantitativen Charakterisierung der hergestellten Proteinpräparate auf folgende Be stimmungs verfahr en zurückgegriffen :

- Proteingehalt:

Der Proteingehalt ist definiert als der Gehalt, der sich aus der Bestimmung des Stickstoffs nach Dumas und dessen Multiplikation mit dem Faktor 6,25 errechnet. Der Proteingehalt wird in der vorliegenden Patentanmeldung in Massenprozent angegeben, bezogen auf die Trockensubstanz (TS) , also die wasserfreie Probe.

- Farbe :

Die wahrnehmbare Farbe ist mittels CIE-L*a*b*- Farbmessung definiert. Dabei gibt die L*-Achse die Helligkeit an, wobei Schwarz den Wert 0 und Weiß den Wert 100 hat. Die a*-Achse beschreibt den Grün- oder Rotanteil und die b*-Achse den Blau- oder Gelbanteil.

- Proteinlöslichkeit:

Die Proteinlöslichkeit ist mittels Bestimmungsverfahren nach Morr et al. 1985 bestimmt, siehe den Zeitschriftenartikel: Morr C. V., German, B., Kinsella, J.E., Regenstein, J. M., Van Buren, J. P., Kilara, A. , Lewis, B. A. , Mangino, M.E, "A Collaborative Study to Develop a Standardized Food Protein Solubility Procedure. Journal of Food Science", Band 50 (1985) Seiten 1715-1718) . Die Proteinlöslichkeit kann für einen definierten pH-Wert angegeben werden, falls kein pH- Wert genannt ist, beziehen sich die Daten auf einen pH-Wert von 7.

- Emulgierkapazität:

Die Emulgierkapazität wird mittels Bestimmungsverfahren (nachfolgend EC-Bestimmungsverfahren genannt) bestimmt, bei dem 100 ml einer 1 %igen Suspension des Proteinpräparats mit pH 7, Maiskeimöl zugegeben wird bis zur Phaseninversion der Öl-in-Wasser-Emulsion. Die Emulgierkapazität ist definiert als das maximale Ölaufnahmevermögen dieser Suspension, bestimmt über die spontane Abnahme der Leitfähigkeit bei der Phaseninversion (vgl. den Zeitschriftenartikel von Wäsche, A. , Müller, K. , Knauf, U., "New processing of lupin protein isolates and functional properties". Nahrung/Food, 2001, 45, 393-395) und ist z.B. angegeben in ml Öl/g Proteinpräparat, d.h. Milliliter emulgiertes Öl pro Gramm Proteinpräparat

- Fettgehalt (synonym für Ölgehalt) :

Der Fett- bzw. Ölgehalt wird bestimmt nach der Soxhlet Methode unter Verwendung von Hexan als Lösemittel.

- Gehalt an cyanogenen Glykosiden als Blausäure (HCN) : Angegeben als HCN-Gehalt in mg HCN pro kg Präparat (bezogen auf TS) , ermittelt mittels HPLC aus den Leitsubstanzen Linustatin und Neolinustatin in Anlehnung an Schilcher , H. & Wilkens-Sauter, M. (1986) . Quantitative Bestimmung Cyanogenic Glykoside in Linum usitatissimum mit Hilfe der HPLC. Fette Seifen Anstrichmittel , 88, 281-290.

- Saccharose:

Der Gehalt an Saccharose wird mittels modifizierter Messung gemäß DIN 10758:1997-05 (inkl. Berichtigung 1 von Sep. 2018) mit HPLC-Verf ahren bestimmt. Zur Probenvorbereitung werden die Zucker mit heißem Wasser aus der Probenmatrix extrahiert. Nach Abtrennung von Störstoffen werden die Extrakte mit Wasser auf ein definiertes Volumen aufgefüllt, filtriert und die Filtrate der HPLC-Messung zugeführt.

- Wasserbindung:

Das Wasserbindevermögen wird mittels dem ermittelt, wie es angegeben ist in: American Association of Cereal Chemists, "Approved methods of the AACC" . 10th ed., AACC . St. Paul, MN, 2000b; Method 56-20. "Hydration capacity of pregelatinized cereal products". Das Wasserbindevermögen ist z. B. in ml/g angebbar, d. h. Milliliter gebundenes Wasser pro Gramm Präparat, und wird gemäß dem AACC-Bestimmungsverf ahren bestimmt über das Gewicht des mit Wasser gesättigten Sediments abzüglich der Einwaage des trockenen Präparats nach Mischung von ca. 2 g Proteinpräparat mit ca. 40 ml Wasser für 10 Minuten und Zentrifugation bei 1000g für 15 Minuten bei 20°C. - Ölbindung:

Das Ölbindevermögen ist in ml/g angebbar, d.h. Milliliter gebundenes Öl pro Gramm Präparat, und wird gemäß Zentrifugen- Bestimmungsverf ahren gemessen als Volumen des ölbindenden Sediments nach Mischung von 1,5 g Proteinpräparat mit 15 ml Maiskeimöl für 1 Minute und Zentrifugation bei 700g für 15 Minuten bei 20°C.

Ausführungsbeispiel :

1000 g eines Leinsamenpresskuchens mit einem Ölgehalt von 20 Mass.-%, der mit Hilfe einer Presse bei einer mittleren Temperatur von 75 °C durch Pressen aus Leinsamen gewonnen wurde, wurde in einem Trockner auf eine Wasserf euchte von 2,5 Mass.-% getrocknet und der Presskuchen mit einer Schneidmühle in Stückchen mit einer Kantenlänge kleiner 1 mm grob zerkleinert. Der zerkleinerte Presskuchen wurde mit jeweils 4000 mL Lösemittel (Ethanol-Wasser-Mischung mit 7 Mass.-% Wassergehalt) 6-mal extrahiert. Dafür wurden in der ersten Stufe zu den 1000 g Presskuchen 4000 mL zugesetzt, 5 Minuten bei 62 °C gerührt, danach der Rührer ausgeschaltet.

Der Feststoff sedimentierte über 30 Minuten, im Anschluss wurden 2500 mL an Überstand abgezogen und erneut 2500 mL Lösemittel zugesetzt. Die folgenden Extraktionsschritte erfolgten analog, es wurden jeweils 2500 mL zugegeben und 2500 mL abgezogen. Im Anschluss wurde das letzte Raffinat bzw. Sediment nach der Abtrennung des Überstands in einem Trockenschrank für 24 Stunden getrocknet. Danach erfolgte eine Vermahlung auf kleiner 250 pm. Das Präparat wies einen angenehmen Lein-Geschmack auf, hatte einen Proteingehalt von 46,4 % bezogen auf TS, eine Proteinlöslichkeit von 43,5 % bei pH 7 und eine Emulgierkapazität von 593 mL/g. Bei der L*a*b- Messung konnte ein L*-Wert von 82,7 ermittelt werden. Der Anteil an cyanogenen Verbindungen ermittelt als Blausäure betrug 32 mg/kg TS. Weitere Eigenschaften des erhaltenen Präparats können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden.

Tabelle 1: L*a*b*-Farbwerte des Präparats und einer wässrigen Suspensionen Tabelle 2: Zusammensetzung der Rohstoffe und Präparate

Tabelle 3: Funktionelle Eigenschaften der Präparate

Anwendungsbeispiel :

50 g des Leinsamenpräparates aus dem Ausführungsbeispiel wurden mit weiterem Protein aus Kürbis und Weizenmehl im Verhältnis 1:5:3 gemischt zu einem Teig verarbeitet und bei 180°C zu Proteinkeksen gebacken. Das Erscheinungsbild war sehr ansprechend, die Kekse waren fest und bröselig, hatten einen ansprechenden Biss und einen leicht nussigen Geschmack.