Technisches Anwendungsgebiet Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinpraparaten aus Lupinensamen sowie mit dem Verfahren herstellbare Proteinpraparate mit verbesserten Anwendungseigenschaften.

Stand der Technik

Proteinpraparate finden vielfach Anwendung in Lebensmitteln als ernährungsphysiologisch oder techno- funktionell aktive Zutaten. Es gibt Proteinpraparate mit besonders hoher Proteinwertigkeit zur Anwendung als hochwertige Nahrungsmittelzusatze (Babynahrung, Spezialernahrung, Sportlernahrung) . Diese sind prinzipiell auch für die Formulierung von Futtermitteln von Interesse, in denen eine hohe Proteinverfugbarkeit gewahrleistet werden muss. Andere Proteinpraparate haben eine gute Technofunktionalitat und sind z.B. dafür geeignet, Schaume oder Emulsionen zu stabilisieren oder Gele auszubilden. Diese Proteinpraparate sind vorrangig als Lebensmittelzutaten geeignet und finden außerdem Anwendung für Spezial-Futtermittel oder technische Zwecke.

Grundsatzlich können Proteinpraparate tierischen und pflanzlichen Ursprungs unterschieden werden. Beispiele von Proteinpraparaten tierischen Ursprungs sind solche aus Huhnerei, Milch, Molke oder Kasein und Gelatinepraparate aus Schlachtabfallen. Nachteilig ist, dass solche Proteinpraparate einen charakteristischen Eigengeschmack und Eigengeruch aufweisen und daher auf bestimmte Anwendungen beschrankt sind. Oft sind sie teuer in der Herstellung und problematisch in Bezug auf Allergien und werden von bestimmten Verbrauchern aus ethischen Gründen abgelehnt.

Als pflanzliche Proteinpraparate sind am Markt hauptsachlich Sojaproteinpraparate, nämlich Sojaproteinkonzentrate und -isolate, und Weizenkleber- praparate verfugbar. Daneben werden Proteinpraparate aus anderen Leguminosenproteinen, wie z.B. Erbsen- proteinkonzentrate angeboten.

Grundsatzlich unterscheidet man bei Pflanzen- proteinpraparaten aufgrund der Herstellung und des sich daraus ergebenden Proteingehalts zwischen Proteinkonzentraten und Proteinisolaten . Im Vergleich zu Pflanzenproteinkonzentraten mit einem Proteingehalt zwischen 60 % und 90 % haben Proteinisolate einen sehr hohen Proteingehalt, der mindestens 90 % betragt. Konzentrate werden durch trocken- oder nasstechnische Aufbereitung gewonnen, wobei das Protein im Ruckstand verbleibt. Der hohe Anteil an unerwünschten Begleitstoffen wie störende Aromastoffe und Pigmente schrankt ihre Verwendung im Lebensmittelbereich ein. Insgesamt sind die bekannten Pflanzenproteinkonzentrate, welche einen niedrigen Aufreinigungsgrad aufweisen, eingeschränkt in ihrer Funktionalitat und/oder enthalten einen gewissen Anteil störender Komponenten, die den Nährwert, die Farbe, den Geruch und/oder Geschmack der sie enthaltenden Lebens- oder Nahrungsmittel sehr negativ beeinflussen können. Proteinkonzentrate aus Leguminosen wie Soja, Erbse und Lupine haben daher eine beschrankte Applikationsbreite und sind nur in niedrigen Konzentrationen einsetzbar.

Zur Herstellung von Proteinisolaten werden die Proteine hingegen in Wasser gelost und anschließend aus der wassrigen Losung isoliert. Sie haben daher gegenüber den extrahierten Pflanzensamen ein verändertes Aminosaureprofil, veränderte Nährwert- und technofunktionelle Eigenschaften. Begleitstoffe können evtl. über das gewählte Verfahren abgetrennt werden.

Sojaproteinpraparate werden aus den Abfallen der Sojaolgewinnung aus den entölten Sojamehlen hergestellt. Sojaproteinkonzentrate haben meist Proteingehalte zwischen 60 und 70% in der Trockenmasse. Sie weisen insbesondere eine gute Wasser- und Olbindung und daneben auch mittlere Emulgieraktivitaten auf. Neben Lebensmitteln werden Sojaproteinkonzentrate auch m Futtermitteln als Proteinquelle zur Proteinanreicherung, aber auch als funktionelle Zutat zur Wasser- und Olbindung oder als Stabilisatoren eingesetzt. Ihr Anwendungsspektrum bei Lebens- und Futtermitteln ist jedoch aufgrund geruchsaktiver und geschmacksaktiver Substanzen eingeschränkt, die einen bohnigen und grasigen Geruch und ein belegendes Mundgefuhl verursachen. Daneben wird das Anwendungsspektrum bei Lebensmitteln durch die Anwesenheit von antinutritiven Substanzen weiter begrenzt, und die Anwendungskonzentration von Sojapraparaten in Futtermitteln durch antinutritive Faktoren wie Trypsin- inhibitoren eingeschränkt. Die Inaktivierung dieser antinutritiven Faktoren erfordert eine Hochtemperaturbehandlung und fuhrt zu einem weitgehenden Verlust der Technofunktionalitat von Sojaproteinpraparaten, die sich daher nur noch als Proteinanreicherung in Massen- Futtermitteln eignen.

Als hoherwertige Proteinpraparate werden Soja- proteinisolate mit einem Proteingehalt > 90% angeboten. Sojaproteinisolate sind relativ teuer, da sie mithilfe wassriger Extraktion gewonnen werden, was hohen Aufwand für Wasser, Abwasser und Trocknung verursacht. Die Herstellung fuhrt zu einer Veränderung des ursprunglich vorhandenen Aminosaureprofils und zur Ausprägung spezifischer funktioneller Eigenschaften und im

Gegenzug Verlust anderer Eigenschaften. Neben einem bohnigen Eigengeschmack und Importabhangigkeit werden Sojaproteinisolate auch wegen des Einsatzes von Gentechnik von einigen Verbrauchern abgelehnt.

Erbsenproteinisolate werden aus den Abwassern der Erbsenstarkeproduktion gewonnen. Sie sind je nach Herstellung gute Gelbildner und Emulgatoren oder Wasserbinder. Im Gegensatz zu Isolaten haben Erbsen- proteinkonzentrate eine gute Olbindung. Erbsenprotein- praparate haben eine gelbliche Farbe. Wegen ihres erbseneigenen Geschmacks verfugen sie dennoch nur über ein eingeschränktes Applikationsspektrum.

Weiterhin gibt es Proteiningredients aus Lupinensamen. Dabei werden entölte und nicht entölte Lupinensamen zur Herstellung verwendet. Lupinenprotein- konzentrate werden wegen ihres Eigengeschmacks nur in wenigen Lebensmitteln angewendet, z.B. in Lebkuchen, die typischerweise einen intensiven wurzigen Geschmack aufweisen. Auch Lupinenproteinisolate enthalten je nach Herstellung einen Anteil grüner und grasiger Aroma ^¬ komponenten, so dass sie sich ebenso wenig für geschmacklich sensible Lebensmittelanwendungen eignen. In der Literatur werden Herstellungsverfahren für Lupinenproteinisolate beschrieben, die unter Einsatz von viel Wasser sensorisch akzeptable Proteinpraparate erzielen. Diese sind aufgrund der aufwandigen Herstellung sehr teuer und daher nur begrenzt anwendbar. Außerdem ist die Lagerstabilitat der Lupinenprotein- konzentrate und -isolate besonders gering, wenn die Lupinensamen nicht entölt oder thermisch stabilisiert werden. Durch die thermische Stabilisierung (Toasten) können neben einer Verschlechterung der Funktionalitat jedoch auch störende Aromaeindrucke entstehen, die den Anwendungsbereich weiter einschränken.

Leguminosen werden nach Stand der Technik mit

Hexan entölt. Die Samen werden dazu geschalt, flockiert und in einer Extraktionsanlage mit Hexan extrahiert. Die konventionell angewandte Ol-Extraktion mit Hexan erfordert die Erfüllung einiger gesetzlicher Auflagen zu Explosionsschutz und Arbeitssicherheit (Giftigkeit des Hexans), die Ruckstande sind geruchsintensiv und gesundheitsschädlich, eine Nutzung der Extraktionsschrote für Bio-Anwendungen ist ausgeschlossen. Die vollständige Desolventierung in konventionellen Anlagen erfordert hohe Temperaturen (120 ⁰ C beim Toasten), wobei das Protein seine Funktionalität einbüßt und unerwünschte Aromaeindrucke wie beispielsweise gerostete Noten entstehen können.

Aus F. M. Blaicher et al., „Lupin Protein

Concentrates by Extraction with Aqueous Alcohols", JAOCS JuIy 1981, Seiten 761 - 765, ist es bekannt, Lupinenproteinkonzentrate aus Hexan-entolten Flocken durch wassrig-alkoholische Extraktion herzustellen. Hierbei werden wassrige Alkoholgemische oder reine Alkohole, insbesondere Ethanol oder Methanol, im Konzentrationsbereich von 80 bis 100 % verwendet, um Alkaloide und andere losliche Begleitstoffe aus dem entölten Lupinenmehl zu extrahieren. Durch die vor der Hexanentolung durchgeführte thermische Behandlung können die Proteine allerdings stark denaturiert sein.

Eine Extraktion mit überkritischen Fluiden, insbesondere überkritischem Kohlenstoffdioxid (ScCO ₂ ), wird bislang zur Gewinnung wertvoller Spezialole (insbes. Nussole) und Naturstoffe (biofunktionelle Sekundare Pflanzenstoffe, Aromen, Farbe) oder zur Veredelung wertvoller Rohstoffe (entkoffeinierter

Kaffee) genutzt. Teilweise höhere Kosten des Prozesses werden hier wegen der hohen Wertschopfung in Kauf genommen, alternative Losungsmittel sind oft hochgiftig (z.B. Dichlormethan) .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Proteinpraparaten aus Lupinensamen bereitzustellen, die sensorisch ansprechend und vielseitig einsetzbar sind.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelost. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausfuhrungsformen des Verfahrens, ein mit dem Verfahren herstellbares Proteinpraparat und dessen bevorzugte Ausgestaltungen sowie ein Produkt an, das mit dem erfindungsgemäßen Proteinpraparat hergestellt wird. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Gewinnung der Proteinpraparate aus Lupinensamen werden wenigstens folgende Schritte durchgeführt: - Schalen der Lupinensamen bis auf einen

Restschalengehalt von ≤ 5 Gew.% oder Bereitstellen von geschalten Lupinensamen mit einem Restschalengehalt von ≤ 5 Gew.% (jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Kernfraktion, wie sie unmittelbar nach dem Schalen erhalten wird) ,

- Flockieren oder Zerkleinern der geschalten Lupinensamen, und

- Durchfuhrung eines oder mehrerer Extraktionsschritte, durch die die Aromastoffe Epoxydecenal, l-Octen-3-on und 2-Isoproyl-3-methoxypyrazin, Fett und/oder Ol sowie Komponenten, die eine rotliche Farbe im Proteinpraparat verursachen, zumindest zum Teil abgetrennt werden und ein entfettetes proteinhaltiges Lupinenmehl als Proteinpraparat erhalten wird, - wobei der eine oder die mehreren Extraktionsschritte mit einem oder mehreren Losungsmitteln und/oder Mischungen aus Lösungsmitteln durchgeführt werden, deren Polarität großer als die Polarität von Hexan und kleiner als die Polarität von Wasser ist.

Unter dem einen oder den mehreren Extraktionsschritten sind in der vorliegenden Patentanmeldung Extraktionsschritte zu verstehen, mit denen die angegebenen Stoffe bzw. Komponenten aus den geschalten Lupinensamen, den Flocken oder dem Mehl extrahiert werden. Eine eventuell zusatzlich durchgeführte Behandlung mit Wasserdampf zum Austreiben eines beim Verfahren eingesetzten Losungsmittels oder zur Konditionierung stellt keinen Extraktionsschritt im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung dar.

Das vorgeschlagene Verfahren lasst sich damit ohne die bisher übliche Hexanentolung durchfuhren. Als Losungsmittel bzw. Mischung (en) aus Losungsmitteln werden bevorzugt eine oder mehrere alkoholische Losungen, ScCO ₂ oder eine Kombination dieser Losungsmittel eingesetzt.

Die Erfinder haben erkannt, dass durch das beschriebene Verfahren vorteilhaft saateigene Aromastoffe wie Epoxydecenal (Geruch: metallisch), 1- Octen-3-on (Geruch: nach Pilz), Z-I, 5-Octadien-3-on (Geruch: nach Geranienblatter) und 2-Isopropyl-3- methoxypyrazin (Geruch: nach Erbse) sowie die für eine rotliche Farbe des Proteinpraparats verantwortlichen Komponenten verringert werden und dadurch optisch und sensorisch neutralere Produkte gewonnen werden können.

Das mit dem Verfahren herstellbare Proteinpraparat aus Lupinensamen weist einen Proteingehalt von mindestens 35%, vorzugsweise großer 40% auf. Es ist für eine kostengünstigere Herstellung zuganglich, da eine hohe Aufreinigung, wie sie bei Proteinisolaten erforderlich ist, aufgrund der mit dem Verfahren bereits erreichten guten optischen und sensorischen Eigenschaften des Proteinpraparats vermieden werden kann .

Überraschenderweise weist das Proteinpraparat, insbesondere in Form des mit dem Verfahren besonders kostengünstig herstellbaren Lupinenmehls (d.h. ohne weitere Aufremigung) , trotz des höheren Anteils an proteinfremden Stoffen bereits Eigenschaften auf, die ahnlich wie die bekannten Proteinisolate aus diesen Rohstoffen oder sogar vielfaltiger als diese sind. Aufgrund der hellen Farbe und der ansprechenden sensorischen Eigenschaften sowie des ausgewogenen technofunktionellen Spektrums m Form der wasserbindenden, olbmdenden sowie emulgierenden Funktionalitat ist das mit dem Verfahren hergestellte Protem- praparat vielseitig einsetzbar, u. a. in Lebens- und

Futtermitteln, um Wasser und/oder Ol zu binden und/oder eine Emulsion zu bilden. Das Protempraparat ist geeignet, andere Präparate zu ersetzen, welche für diese Funktionalitäten bis dahin verwendet wurden und welche tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sind wie Huhnerei, Milch, Soja in Form von Sojaproteinisolaten, etc .

Der Anwendungsbereich des Proteinpraparats kann noch weiter erstreckt werden, da das Protempraparat frei von den pflanzen- oder saateigenen Aromen, insbesondere im Wesentlichen geruchsfrei und/oder im Wesentlichen geschmacksneutral, herstellbar ist. Dadurch wird u. a. vermieden, dass es bei der Einarbeitung des Proteinpraparats in Lebens- und

Futtermitteln zu einer unerwünschten Geschmacks- und Aromaanderung kommt.

Vorzugsweise weist das Protempraparat einen niedrigen Fettgehalt auf, wodurch eine gute Lager- stabilitat des Proteinpraparats gewahrleistet wird. Auch vorzugsweise weist das Protempraparat einen niedrigen Gehalt an Alkaloiden und Oligosacchariden auf, wodurch der Gehalt an Stoffen reduziert ist, die bei der Verdauung die Verwertung von Nährstoffen beeinträchtigen können.

Die Durchfuhrung des Verfahrens wird vorzugsweise so gestaltet, dass die Extraktion mit dem einen oder den mehreren Losungsmitteln oder Lösungsmittel- gemischten) in mehreren Extraktionsschritten durchgeführt wird. Hierbei werden vorzugsweise mehrere hydrophile Extraktionsschritte mit einem alkoholhaltigen Losungsmittel durchgeführt, wobei bei mindestens einem Übergang von einem zum nächsten hydrophilen Extraktionsschritt der Alkoholgehalt im alkoholhaltigen Losungsmittel erhöht wird. Bevorzugt wird die Konzentration des Extraktionslosungsmittels im letzten Extraktionsschritt soweit erhöht, dass die anschließende Trocknung besonders einfach und schonend gestaltet werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird durch Variation des naturlichen oder zugesetzten Wassergehalts ein Polaritatswechsel des Extraktionslosungsmittels bei mindestens einem Übergang von einem zum nächsten Extraktionsschritt herbeigeführt. So kann beispielsweise vor, wahrend oder nach der Flockierung oder Zerkleinerung der geschalten Lupinensamen eine Wasserzugabe erfolgen, bei der ein Restwassergehalt zwischen 10 und 20% eingestellt wird. Der erste hydrophile Extraktionsschritt wird dann mit diesem Restwassergehalt durchgeführt.

Überraschenderweise wird beim Einsatz von Alkohol bzw. einer alkoholischen Losung als Extraktionslosungs- mittel die Abreicherung der Aromastoffe gegenüber einer reinen Hexanextraktion verbessert, wodurch die sensorische Qualität der entölten Samen bzw. Flocken bzw. des entölten Mehls weiter verbessert wird. Weiterhin konnte erstaunlicherweise der Fettgehalt durch die Extraktion mit Alkohol bzw. einer alkoholischen Losung gegenüber der konventionellen Entolung mit Hexan noch weiter verringert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden werden das vorgeschlagene Herstellungsverfahren sowie das damit herstellbare Proteinpraparat in Verbindung mit der Zeichnung nochmals naher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Beispiel für den Verfahrensablauf des vorgeschlagenen Verfahrens zur Gewinnung sensorisch neutraler Lupinenprotein- konzentrate und/oder -isolate.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Das erfindungsgemaße Verfahren kann beispielsweise in folgender Weise durchgeführt werden. Als Ausgangsprodukte werden bevorzugt Sußlupinensorten der Weißen (L. albus L.), der Gelben (L. luteus L.) oder der Blauen Lupine (L. angustifolius L.) mit Alkaloid- gehalten von < 0,1% gewählt.

Der Rohstoff wird zunächst geschalt, die Schalen werden vom Kernfleisch abgetrennt und dieses anschließend flockiert (Flockendicke: 1-3 mm) . Der so vorbereitete Rohstoff wird in einer Extraktionsvorrichtung mit einem oder mehreren Losungsmitteln, deren Polarität zwischen den Werten von n-Hexan und Wasser liegt, unter solchen Bedingungen extrahiert, dass keine oder nur sehr wenig Proteine gelost werden. Die Polarität wird als Dipolmoment angegeben. Demnach besitzt n-Hexan ein Dipolmoment von 0,0 Debye und

Wasser ein Dipolmoment von 1,8 Debye (VDI Warmeatlas) . Das Extraktionslosungsmittel (gemisch) weist also ein Dipolmoment zwischen 0,1 und 1,7 auf. Dadurch werden Proteinverluste und -Veränderungen minimiert. Besonders vorteilhaft ist die Durchfuhrung einer Extraktion mit einem Alkohol, beispielsweise Ethanol, Propanol, Isopropanol, oder mit ScCO ₂ .

Das gesamte Verfahren umfasst die drei Schritte Auswahl und Aufbereitung der Rohstoffe, mechanische Vorbereitung sowie Extraktion, und ist in Figur 1 beispielhaft schematisch dargestellt.

1. Auswahl und Aufbereitung der Rohstoffe: Abtrennung eines großen Teils der Schalen durch eine geeignete Schaltechnologie, so dass die Kernfleischfraktion einen Restschalenanteil von höchstens 5 Gew.%, vorzugsweise ≤ 2 Gew.% aufweist. Besonders vorteilhaft werden hierbei Sußlupmensorten der Weißen, Gelben oder Blauen Lupine verwendet.

Eine vorzugsweise durchgeführte gezielte Konditionierung und/oder Trocknung stellt sicher, dass wahrend der Entolung enzymatische Prozesse verhindert oder kontrolliert werden. Diese kann vor oder nach dem Schalen erforderlich sein.

2. mechanische Vorbereitung Die Lupinensamen werden vor der Entolung flockiert oder gemahlen, um eine extrahierbare Form und Oberflache zu erzielen. Hierbei soll die Temperatur wahrend der mechanischen Vorbereitung < 80 °C, besser ≤ 60 ⁰ C, noch besser unter 50 ⁰ C betragen. Damit werden Maillardreaktionen und sonstige Proteinveranderungen vermindert. Außerdem werden Reaktionen von anderen Begleitstoffen mit Proteinen oder Fetten verringert.

3. Extraktion der vorbereiteten Samen

Die Extraktion der vorbereiteten Lupinensamen erfolgt mit einem oder mehreren Extraktionslosemitteln in der Art, dass enthaltene hydrophilere Begleitstoffe vor, mit oder nach dem Ol extrahiert werden. Als Extraktionslosungsmittel werden nachfolgend alle reinen Fluide und Losungen (z.B. organische Losungsmittel und wassrige Losungen oder überkritische Gase) und Fluid- gemische bezeichnet, die zur Extraktion verwendet werden und in ihrer Polarität zwischen n-Hexan und Wasser liegen.

Dabei wird vorzugsweise mindestens ein Polaritats- wechsel durch Aufeinanderfolge der Extraktionslosungsmittel eingestellt. Diese können schlagartig oder kontinuierlich eingestellt werden, indem das vorher vorhandene Extraktionslosungsmittel mit dem nachfolgenden vermischt oder durch dieses verdrangt wird. Als solche kommen alle denkbaren und lebensmittelrechtlich zugelassenen Losungsmittel und ihre Gemische m Frage, deren Polarität innerhalb der obigen Grenzen liegt, insbesondere Sauren, Alkohole, Ester, Ether,

Alkane wie iso-Hexan und deren wassrige Gemische sowie überkritische Flüssigkeiten und Gase, z.B. scCÜ2, das am kritischen Punkt eher hydrophob ist und dessen Polarität durch weitere Erhöhung von Druck und/oder Temperatur verändert werden kann. Im Einzelnen kommen vorzugsweise folgende Schritte, ggf. mehrmals hintereinander, zum Einsatz, wobei die Reihenfolge der hydrophilen und lipophilen Schritte so gewählt wird, dass die Gesamtextraktion eine maximale Ausbeute ergibt :

- Extraktion von maßig hydrophilen Begleitstoffen, insbesondere Alkaloiden und Aromastoffen, durch geeignete Losemittel, vorzugsweise Isopropanol, Ethanol, Methanol oder scCC> ₂ , in einer Konzentration, bei der die Proteine nicht oder nur wenig gelost werden, wozu die Alkoholkonzentration von großer 80%, besser > 90% eingestellt (v/v-Konzentration des

Alkohols im Extraktionslosungsmittel) wird bzw. die Extraktion mit ScCO ₂ bei Drucken > 400*10 ⁵ Pa, besser > 500*10 ⁵ Pa, und Temperaturen < 60 ⁰ C durchgeführt wird.

- Extraktion lipophiler Bestandteile mit einem lipophilen Losungsmittel bis zur vollständigen Entolung auf einen Restolgehalt von höchstens 5%, besser < 2 % (Buchi-Methode nach Caviezel) , insbesondere Ol, Phospholipide und andere lipophile Bestandteile wie beispielsweise Carotinoide.

Vorteilhafterweise wird die Polarität der Extraktionslosungsmittel, auch des ScCO ₂ , durch vorhandenes Restwasser nach der Vorbehandlung, insbesondere wahrend der Olextraktion verändert, so dass wahrend des Extraktionsprozesses mit einem einzigen zugesetzten Losungsmittel unterschiedliche Polaritäten des tatsachlichen Extraktionsgemischs entstehen .

Die Erfinder haben daher erkannt, dass das im Rohstoff vorhandene Restwasser gezielt zur

Polaritatsmodifikation eingesetzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist daher die Verwendung von ölhaltigen Rohstoffen mit einem natürlicherweise vorhandenen Restwassergehalt.

Bei Nutzung von überkritischen Gasen, insbesondere überkritischem Kohlenstoffdioxid (ScCO ₂ ), kann die Polarität auch allein durch Änderung von Druck und Temperatur verändert werden, so dass der Zusatz eines weiteren Losungsmittels für einen Polaritatswechsel nicht erforderlich ist. Durch sukzessive Verdrängung des rohstoffgebundenen Wassers kann die Polarität wahrend der Extraktion nahezu kontinuierlich verändert werden .

Besonders vorteilhaft wird die hydrophilere Polarität zuerst eingestellt, so dass das im Rohstoff gebundene Restwasser zur Modifikation der Polarität in der Art genutzt werden kann, dass hydrophile Substanzen ohne weiteren Wasserzusatz oder mit sehr wenig zugesetztem Wasser extrahiert werden können. Überraschenderweise bewirkt dies beim Übergang zur lipophilen Extraktionsphase gleichzeitig eine Verminderung des Restwassergehalts, so dass die lipophile Extraktion begünstigt wird. Durch die

Entfernung des Wassers vor bzw. wahrend der ersten Extraktion kann eine sonst übliche Trocknung vor der Entolung entfallen. In einer besonders vorteilhaften Ausfuhrung wird das erste Losungsmittel oder werden Reste des ersten Losungsmittels, z.B. des Alkohols oder Alkohol-Wasser- gemischs, mit dem zweiten Losungsmittel ausgetrieben. Bei der Verwendung von wassrigem Alkohol oder wassngem ScCO ₂ wird das Verfahren vorzugsweise so durchgeführt, dass die Extraktion mit dem Extraktionslosungsmittel in mehreren Extraktionsschritten durchgeführt wird, wobei bei mindestens dem letzten Übergang von dem einen zum nächsten Extraktionsschritt der Alkoholgehalt im Extraktionslosungsmittel maximal erhöht wird, d.h. mindestens bis zur Konzentration des wassrigen Azeo- trops, z.B. 96 % (v/v) bei Ethanol, so dass die Alkoholkonzentration im Extraktionsgemisch auf über 90 % (v/v) ansteigt. Bei ScCO ₂ wird der letzte Extraktionsschritt ebenfalls ohne Schleppmittel durchgeführt. Dies erlaubt es, die anschließende Trocknung besonders schonend zu gestalten, da der Anteil des zu entfernenden Restwassers oder des verwendeten Schleppmittels reduziert ist.

Beim Einsatz von SCCO ₂ kann eine selektive Abtrennung bei unterschiedlichen Druckstufen durchgeführt werden, die eine weitgehende Abtrennung der Alkoholoder der Wasserphase ermöglicht. Durch das im Rohstoff enthaltene Wasser oder zugesetztes Wasser oder andere Co-Solvents können die Losungseigenschaften weiter modifiziert werden, so dass die Gewinnung maßig polarer Wertstoffe möglich ist. Durch Kombination von hohem Druck (>500*10 ⁵ Pa) und einer Temperatur zwischen 40 und 6O ⁰ C werden bessere Extraktionsraten von Olbegleit- stoffen wie Aromastoffen und Farbstoffen (Pigmenten) erzielt. Besonders vorteilhaft werden die Extraktionsbedingungen mit ScCO ₂ so eingestellt, dass hintereinander sowohl Wasser- als auch Alkohol-Reste aus dem Raffinat ausgetrieben werden können und ein Desolven- tieren mit hohen Temperaturen dadurch komplett überflüssig wird. Dadurch kann auf eine anschließende Trocknung des Raffinats auch bei Verwendung von Wasser als Schleppmittel verzichtet werden.

Die Extraktion wird unter solchen Bedingungen durchgeführt, dass Proteine nicht oder nur geringfügig in Losung gehen und die Proteine nicht oder nur minimal geschadigt werden und keine oder nur wenige unerwünschte chemische Reaktionen auftreten wie Maillard- oder Enzymreaktion. Weiterhin treten bei den eingestellten Temperaturen keine thermisch bedingten Aromaveranderungen des extrahierten Materials auf. Hierzu wird insbesondere die Temperatur unter 8O ⁰ C, besser unter 6O ⁰ C gehalten, idealerweise unter 40 ⁰ C. Bei der Losemittelentolung kann die vollständige

Desolventierung durch Anlegen eines Vakuums (100 - 500 hPa, vorzugsweise 200 hPa) verbessert werden, um die Desolventierung bei niedrigeren Temperaturen, insbesondere < 60 ⁰ C zu ermöglichen.

Das Verfahren wird vorzugsweise so gestaltet, dass alle Extraktionen hintereinander in einem Behalter durchgeführt werden und nur die Losungsmittel, Temperaturen und Drucke verändert werden.

Mit dem Verfahren können gleichzeitig die wertvollen Fraktionen Proteine und Ole gewonnen und beide - 1 !

für unterschiedliche Lebensmittel- oder Kosmetikanwendungen genutzt werden.

Weiterhin zeigt sich, dass die Proteinfraktion mit dem vorgeschlagenen Verfahren frei von thermisch bedingten Aromastoffen gewonnen werden kann und die Anwendung m Lebensmitteln durch sensorisch neutrale Protempraparate, die durch das beschriebene Verfahren gewonnen werden, verbessert wird. Gleichzeitig bleiben die funktionellen Eigenschaften der Proteine erhalten.

Auch zeigt sich, dass die Farbe der erhaltenen Extraktionsruckstande (Lupinenmehl oder Lupinenflocken) durch das beschriebene Verfahren verbessert werden konnte. Es wurden hellgelbe Produkte mit minimalem

Grünstich gewonnen, die für Lebensmittelanwendungen gut geeignet sind.

Durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren kann ein Proteinpraparat gewonnen werden, das sich z. B. gegenüber Proteinisolaten, die durch wassπge Fraktionierung und aufwandige Isolierungsverfahren gewonnen werden, durch ein ausgewogenes Nahrwertprofil und technofunktionelles Spektrum auszeichnen. Das Proteinpraparat ist auch ohne weitere Aufbereitung, um z. B. den hohen Proteingehalt eines Protemisolates zu erhalten, u. a. als Lebens- oder Futtermittelzutat geeignet, überraschenderweise zeigt das Proteinpraparat, obwohl es kein Protemisolat ist, techno- funktionelle Eigenschaften von Proteinisolaten auf. Es hat eine neutrale, helle Farbe und ist weitgehend frei von sensorisch störenden und antinutritiven Begleit- stoffen. Insbesondere weist es in Form des Lupinen- proteinkonzentrates nahezu keinen Eigengeruch und Eigengeschmack auf.

Besonders überraschend ist, dass bereits das entölte Lupinenproteinmehl (LPM), d.h. das aus dem beschriebenen Verfahren ohne eine weitere Aufreinigung erhaltene Lupinenmehl, eine überaus ansprechende Farbe, Sensorik und sehr ausgeprägte Funktionalität hat und somit für zahlreiche Lebensmittel- und Futtermittel- anwendungen geeignet ist.

Nachfolgend wird zur quantitativen Charakterisierung der hergestellten Proteinpraparate auf folgende Bestimmungsverfahren zurückgegriffen: - Proteingehalt:

Der Proteingehalt ist definiert als der Gehalt, der sich aus der Bestimmung des Stickstoff und dessen Multiplikation mit dem Faktor 6,25 errechnet. Der Proteingehalt ist z. B. in Prozent bezogen auf die Trockenmasse (TS) angebbar.

- Farbe:

Die wahrnehmbare Farbe ist mittels CIE-L*a*b*- Farbmessung definiert (vgl. DIN 6417) . 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 Blauoder Gelbanteil.

- Proteinlόslichkeit :

Die Proteinloslichkeit ist mittels Bestimmungs- verfahren 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) . Zur Bestimmung der Proteinloslichkeit nach Morr wird das Proteinpraparat zu einem Masse-Volumenanteil von 1:25 bis 1:50 (w/v) (d. h. 1-2 g des Protempraparats auf 50 ml Losung) in einer 0,1 M NaCl-Losung bei Raumtemperatur suspendiert und unter Verwendung von 0,1 M HCl- oder NaOH-Losung ca. 60 min bei einem pH- Wert von pH 7 gehalten und mit ca. 200 U/min gerührt und das unlösliche Sediment danach für 15 min bei 20tausendfacher Erdbeschleunigung (20'00Og) abzentri- fugiert. Die Proteinloslichkeit ist z. B. in Prozent angebbar, wobei eine Proteinloslichkeit von x % bedeutet, dass nach o.g. Methode x % des im Präparat vorhandenen Proteins im geklarten Überstand wiedergefunden werden. - Emulgierkapazitat : Die Emulgierkapazitat ist mittels Bestimmungs- verfahren (nachfolgend EC-Bestimmungsverfahren genannt) bestimmt, bei welchem einer 1 %igen Suspension des Proteinpraparats von 100 ml, pH 7, Maiskeimol zugegeben wird bis zur Phaseninversion der Ol-in-Wasser-Emulsion. Die Emulgierkapazitat ist definiert als das maximale Olaufnahmevermogen dieser Suspension, bestimmt über die spontane Abnahme der Leitfähigkeit bei der Phaseninversion (vgl. den Zeitschriftenartikel von Wasche, A. , Muller, K. , Knauf, U., "New processing of lupin protein isolates and functional properties". Nahrung/Food, 2001, 45, 393-395) und ist z. B. angebbar in ml Ol/g TS, d. h. Milliliter emulgiertes Ol pro Gramm Proteinpraparat - Fettgehalt:

Der Fettgehalt ist bestimmt nach ProbenaufSchluss und Verseifung der Fettsauren z. B. nach der Caviezel- Methode (beschrieben bei DGF. "Method of Caviezel", DGF K-I 2c (00) . In Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft e. V., Munster. DGF-Einheits- methoden, 2nd edition. Stuttgart: WVG, 2004) .

- Für Vergleichszwecke wurden folgende kommerzielle hergestellte Produkte verwendet: - Erbsenproteinisolat Pisane® (hergestellt von Cosucra) ,

- Sojaproteimsolat SUPRO® EX33 (hergestellt von DuPont) .

- Natriumkaseinat (sprühgetrocknet), FN5S von Rovira.

Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren sind Protein- praparate mit folgenden Eigenschaften herstellbar:

Aussehen : - In schuttfahiger Form, z. B. als Flocken, Granulat, Pulver oder in Form anderer Partikel.

- Die Farbe ist cremefarben bis hellgelb. Die Helligkeit L* gemass CIE-L*a*b*-Farbmessung ergibt einen Wert von mindestens 70, L* >= 70. Folgendes sind typische Werte für L*, a* und b* :

L* >= 80, -5 < a* < +3, 2 < b* < +25; vorzugsweise L* >= 85, -3 < a* < +1, 4 < b* < +20; besonders bevorzugt L* >= 90, -2 < a* < 0, 5 < b* < +15.

Zusammen set 7unσ :

- Der Proteingehalt betragt weniger als 90 % in der Trockenmasse (TS), vorzugsweise weniger als 80 % bezogen auf TS. Typischerweise liegt der Proteingehalt zwischen 35 und 70 % bezogen auf TS.

- Ballaststoffgehalt zwischen 20 und 45 % bezogen auf TS, bevorzugt zwischen 25 und 40 % bezogen auf TS. - Fettgehalt, ermittelt nach der Methode von

Caviezel, unter 3 % bezogen auf TS, bevorzugt unter

1 %.

- Gehalt an schädlichen, insbesondere antinutritiven Stoffen: • Oligosaccharidgehalt unter 5 %, insbesondere < 3 %

• Alkaloidgehalt unter 500 mg pro kg; Protempraparat, bevorzugt unter 200 mg/kg, besonders bevorzugt unter 100 mg/kg. - Die Aminosaurezusammensetzung ist relativ ausgewogen mit einer hohen Proteinwertigkeit im Vergleich zu handelsüblichen Pflanzenproteinkonzen- traten, wobei der Lysingehalt in Bezug auf das Gesamtprotein mindestens 3 %, bevorzugt mindestens 4 % und der Gehalt schwefelhaltiger Aminosäuren

(Summe von Methionm und Cystein) in Bezug auf das Gesamtprotein mindestens 1,5 %, bevorzugt mindestens

2 % betragt. Die ursprungliche Aminosaurezusammensetzung der Lupinensamen ist im Wesentlichen beim Proteinpraparat erhalten.

Technofunktionelle Eigenschaften :

- Proteinloslichkeit :

Die Proteinloslichkeit, bestimmt nach der o.g. Methode nach Morr, ist großer als 40 %, bevorzugt großer als 60 % . Typischerweise liegt die Proteinloslichkeit beim LPM im Bereich von 70-100 %, beim LPK im Bereich von 60- 80 %.

- Emulgierkapazitat :

Die Emulgierkapazitat, nach o.g. Methode, betragt mindestens 400 ml Ol/g, bevorzugt mindestens 500 ml Ol/g, besonders bevorzugt mindestens 600 ml Ol/g. Vergleichsmessungen zeigen, dass die Emulgierkapazitat mindestens 40% der Emulgierkapazitat von Natriumkaseinat FN5S, bestimmt nach derselben Methode, betragt.

Sensorische Eigenschaften:

Nebst der hellen Farbe ist das Proteinpraparat , insbesondere in Form des LPK, im Wesentlichen geruchs- frei und geschmacksneutral. Insbesondere fehlen im

Wesentlichen die pflanzen- oder saateigenen Aromen. So sind im Wesentlichen kein erbsiger, metallischer und grasiger Geruch und Geschmack sowie im Wesentlichen kein Bittergeschmack wahrnehmbar.

Sensorische Tests, in welchen geschulte Prüfer einen bestimmten Geschmacks- oder Aromaeindruck des Proteinpraparats und einer geeigneten Referenzsubstanz vergleichen und auf einer Skala von 1 bis 10 (1 = nicht wahrnehmbar, 10 = stark wahrnehmbar) bewerten, wobei die Referenzsubstanz so gewählt ist, dass bei ihr der zu prüfende Geschmacks- oder Aromaeindruck mit mindestens 8 bewertet wird, zeigen, dass dem Proteinpraparat ein Wert von 3 oder weniger (typischerweise ein Wert von 1) zugeordnet wird.

Farbe, Eigengeschmack und Eigengeruch des Proteinpraparats sind so, dass bei der Einarbeitung in Lebens- und Futtermittel im Wesentlichen keine mit üblichen statistischen Methoden ermittelte signifikante, als negativ zu wertende Veränderung des arteigenen Aussehens, Geruchs und Geschmacks der fertigen Zubereitung auftritt.

Sensorische Tests zeigen, dass die Geschmacks- und Aromaanderung, die in einer Lebensmittelzubereitung durch den Einsatz des Proteinpraparats hervorgerufen wird, gegenüber der Lebensmittelzubereitung ohne das Proteinpraparat auf ein derartiges Maß begrenzt ist, dass ein geschulter Prüfer eine Abweichung eines der oben genannten Geschmacks- oder Aromamerkmale auf einer Skala von 1-10 von maximal 3 Stufen, besser maximal 1 Stufe (fast nicht mehr erkennbare Abweichung) erkennen kann .

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird durch die Anwendung von mit dem saateigenen Wasser vermischtem Alkohol oder wassrigen Alkohollosungen oder ScCO ₂ oder weiteren Losemitteln, die den in Anspruch 1 genannten Polaritäten entsprechen, der Großteil der pflanzeneigenen Aromastoffe und weiteren sekundären Pflanzenstoffe entfernt. Dadurch werden helle, verfarbungs- stabile und nahezu geruchs- und geschmacksneutrale

Mehle erhalten. Überraschenderweise kann der Proteingehalt des Raffinats/ /Mehls auf diese Weise durch die Mitextraktion anderer niedermolekularer Bestandteile, insbesondere die enthaltenen Zucker, auf Anteile ≥ 50% erhöht werden, so dass ohne weitere Prozessschritte hochwertige stabile Proteinkonzentrate erhalten werden. In der Alkohol-, wassrigen oder Wasser-Alkohol- Phase in der abgetrennten Phase fallt dabei ggf. ein Gemisch von Zuckern/Oligosacchaπden, sekundären Pflanzenstoffen, Aromastoffen und Ölen an.

Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass sich bei der Verwendung von ScCO ₂ besondere Vorteile ergeben bei der weiteren nasstechnischen Verarbeitung der entölten Schrote/Mehle/Flocken, durch den verminderten Gehalt an störenden Begleitstoffen, weil das im Schrot enthaltene CO2 gleichzeitig m einer nachfolgenden Verarbeitung stabilisierend wirkt, da Oxidationsprozesse eingeschränkt werden.

Es wurde zudem erkannt, dass das so vorbehandelte entfettete Lupinenmehl einen besonders niedrigen Denaturierungsgrad und hohe Loslichkeit des Proteins aufweist und besonders vorteilhaft zur Gewinnung von Proteinisolaten verwendet werden kann. Die erhaltenen Proteimsolate zeichnen sich durch einen verbesserten Geschmack und höhere Lagerstabilitat gegenüber solchen aus nicht oder konventionell entöltem Lupinenprotein- mehl aus und sind daher für zahlreiche Lebensmittelanwendungen geeignet.

Einen weiteren Vorteil haben die Erfinder bemerkt, wenn die gewonnenen Präparate nach der scCO ₂ ~Behandlung direkt abgepackt werden. Vorteilhafterweise sind sie dann ohne weitere Schutzgaszugabe direkt vor Oxidation gpsrhυt7t. Eine Teilbeluftung oder Kombination mit anderen Schutzgasen kann dennoch vorteilhaft sein. Weiterhin wurde erkannt, dass die funktionellen Eigenschaften der Protempraparate durch die Einstellung der Korngroße modifiziert werden können. Durch eine entsprechende Feinzerkleinerung des Lupmenmehls oder Konzentrats oder durch eine Auftrennung nach Korngroße oder Korndichte können die Wasserbindung sowie die Emulgierkapazitat gezielt eingestellt werden, um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen.

Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren ist mit einem minimalen Einsatz von Wasser die Herstellung hochwertiger Pflanzenprotempraparate möglich, die überraschenderweise ahnlich gute Eigenschaften wie Protemisolate haben, obwohl sie einen geringeren Proteingehalt haben. Mit Hilfe der beschriebenen

Technologie werden Lupinensamen nahezu vollständig in ernährungsphysiologisch und technofunktionell wertvolle Lebensmittelinhaltsstoffe und weitere Fraktionen für eine energetische und technische Nutzung fraktioniert, wobei die Proteinausbeute besonders hoch ist.

Bei einer anschließenden Weiterverarbeitung des Proteinmehls oder -konzentrats zu Proteimsolaten kann aufgrund der hohen sensorischen Qualität auf Wasch- schritte verzichtet werden, so dass der Wasserverbrauch gegenüber bestehenden Verfahren deutlich reduziert ist, wodurch kostengünstig hochwertige Protempraparate bzw. -isolate erhalten werden.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Extraktionen so hmtereinander- geschaltet, dass mit dem überkritischen CO ₂ gleichzeitig der im Schrot/Mehl oder in den Flocken gebundene Restalkohol extrahiert wird, so dass nachfolgende Destillations- oder Reinigungsschritte entfallen. Die Erfinder haben festgestellt, dass das Ol, das durch die unpolare Extraktion gewonnen wird und Reste von Alkohol enthalt, sich erstaunlicherweise sehr gut zur Weiterverarbeitung zu Biodiesel eignet und in einem Prozess, der auf enzymatischer Umesterung von Fett mit Alkohol beruht, direkt eingesetzt werden kann. Daher werden besonders vorteilhaft eventuell in das Ol verschleppte Alkoholanteile nicht entfernt sondern bleiben enthalten und werden bei einer weiteren Verarbeitung des Ols zu Biodiesel nach dem Umesterungsverfahren genutzt.

Außerdem kann das Öl weiterhin auch als hoch- wertige Lebensmittelzutat oder Zutat für Kosmetik,

Pharmazie oder technische Anwendungen verwendet werden.

Durch die Vermeidung von Hexan kann das Ol sogar für

Bio-Lebensmittel oder Bio-Kosmetik verwendet werden.

Besonders vorteilhaft durch den erhöhten den Gehalt an farbigen Naturstoffen kann es auch als färbende Zutat für Lebensmittel und Kosmetik verwendet werden.

Ausführungsbeispiel In einem Extraktionsversuch konnte gezeigt werden, dass Aromastoffe durch alkoholische Extraktion (Extraktion mit Ethanol und Isopropanol) und ScCO ₂ - Extraktion im Extraktionsschrot abgereichert werden können und dadurch sensorisch neutrale Proteinpraparate (Proteinmehle, -konzentrate, -isolate) gewonnen werden können .

1. Schalung der Lupinensamen und Auftrennung in eine Kern- und eine Schalenfraktion 2. Abtrennung der Schalenfraktion auf < 0,5% (w/w) Schalenanteile

3. Extraktion von Lupinenόl, Pigmenten (sekundäre Pflanzenstoffe) und Aromastoffen mit Ethanol, Isopropanol und/oder ScCO ₂

4. Austreiben des Alkohols unter Vakuum mit überhitztem Wasserdampf oder Ethanoldampf (>= 200 hPa)

5. Austreiben der anhaftenden Losemittelreste (Wasser, Ethanol, Isopropanol) aus dem Raffinat nach 3 mit ScCO ₂

6. Entfernung der Losemittelreste nach 3 im Luftstrom

7. Verdampfung des Alkohols und Trocknung des im Verfahrensschritt 3 erhaltenen Raffinats im

Rotationsverdampfer unter Vakuum bei maximal 5O ⁰ C, um ein Lupinenproteinkonzentrat zu erhalten .

8. Vermahlung der Lupinenproteinmehle und -konzen- träte aus Schritt 4, 5, β oder 7 in einer

Stiftmuhle mit Siebeinsatz 0,5 mm, um die Lupinenproteinpraparate als feines Pulver zu erhalten .

9. Einsatz der Proteinmehle und Proteinkonzentrate mit oder ohne vorherige oder nachfolgende

Zerkleinerung.

Die Lupinenflocken wurden mittels Isopropanol, Ethanol, ScCO ₂ bei Drucken zwischen 285*10 ⁵ Pa und 1000*10 ⁵ Pa und Temperaturen zwischen 30 und 90 °C entölt. Weiterhin wurden die Flocken mit unterschiedlliicehheenn KKoommbbminaattiioo:nen aus ScCO ₂ und Ethanol bei 285*10 ⁵ Pa, 50 ⁰ C entölt. - 2S -

Eigenschaften :

Die so erhaltenen Lupmenprotemmehle haben einen Proteingehalt von mindestens 35% (N x 6,25) und eine weitere Zusammensetzung wie in nachfolgender Tabelle angegeben. Die so erhaltenen Lupinenmehle (Nr.3-6) sind in ihrem Gehalt an saateigenen Aromakomponenten deutlich verringert und besitzen eine ansprechende cremig-helle bis hellgelbe Farbe.

Zur Herstellung von Proteinkonzentraten ist der Einsatz von wassrig-alkoholischen Losungen oder die nachfolgende Extraktion mit Ethanol, Isopropanol bei Temperaturen von < 80 °C, besser kleiner 60 ⁰ C notig, wodurch weitere Begleit Stoffe abgetrennt werden.

Diese Protempraparate können in einer Vielzahl von Lebensmitteln eingesetzt werden, ohne dass die sensorischen und textureilen Eigenschaften der Lebensmittel negativ beemflusst werden, wie dies bei Soj apraparaten oftmals der Fall ist. Weiterhin wurde beobachtet, dass durch alkoholische Extraktion Pigmente wie Zeaxanthin aus dem Extraktionsschrot entfernt werden konnten und dadurch hellere Proteinpraparate gewonnen werden konnten. Auch eine Abtrennung von Aromastoffen wie Epoxydecenal, l-Octen-3-on und 2- Isoproyl-3-methoxypyrazin wurde mit dem beschriebenen Verfahren erreicht.