Herstellung

Technisches Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinpraparaten aus Sonnenblumensamen sowie mit dem Verfahren herstellbare Protein- praparate mit verbesserten Anwendungseigenschaften.

Stand der Technik

Proteinpraparate finden vielfach Anwendung in Lebensmitteln als ernährungsphysiologisch oder technofunktionell 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 Futter- mittein von Interesse, in denen eine hohe Protein- verfύgbarkeit 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 SpezialFuttermittel 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.

Man unterscheidet bei Pflanzenprotempraparaten aufgrund der Herstellung und des sich daraus ergebenden Proteingehalts zwischen Proteinkonzentraten und

Proteinisolaten. Im Vergleich zu Pflanzenprotein- konzentraten mit einem Proteingehalt zwischen 60 % und 90 % haben Proteinisolate einen sehr hohen Proteingehalt, der mindestens 90 % betragt. Zur Herstellung von Proteinisolaten werden die Proteine in Wasser gelost und anschließend aus der wassrigen Losung isoliert. Sie haben daher gegenüber den extrahierten Pflanzensamen ein verändertes Aminosaureprofil und veränderte Nährwert- und technofunktionelle Eigenschaften.

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

Bekannt sind ebenfalls pflanzliche Protein- praparate, Proteinkonzentrate und Proteinisolate, aus entölten Olsamen, wie z.B. Rapssamen und Sonnenblumenkernen. Diese werden jedoch zurzeit fast ausschließlich zur Olgewinnung genutzt. Die dabei anfallenden Press- und Extraktionsruckstande (Presskuchen und Schrote) werden bislang trotz des hohen ernährungsphysiologischen und technofunktionellen Potenzials im Gegensatz zu Soja nicht im Lebensmittel- bereich verwertet. Ein Grund hierfür ist der Anteil störender Begleitstoffe, wie Polyphenole, die den Geschmack und die Farbe der Produkte beeinträchtigt.

Olsamen und Leguminosen werden nach Stand der Technik mit Hexan entölt. Leguminosensamen werden dazu geschalt, flockiert und in einer Extraktionsanlage mit Hexan extrahiert. Olsamen werden alternativ flockiert und direkt entölt oder mechanisch teilentolt (Vorpressung) und anschließend durch Extraktion fertig entölt, wobei der Presskuchen vor der Extraktion aufgebrochen werden muss, um die Extraktion zu ermöglichen. Auch eine Fertigpressung bis auf Restolgehalte von ca. 5% ohne nachfolgende Extraktion wird durchgeführt, wobei der Restolgehalt in den Expellern (Presskuchen, Schilfern) die Lagerstabilitat senkt .

Sonnenblumenkerne werden bisher überwiegend ungeschält oder nur zu maximal 2/3 geschalt zur Entolung eingesetzt. Insbesondere zur Pressung, d.h.

Fertigpressung oder Vorpressung als Teilentolung, wird ein hoher Schalenanteil als notwendig erachtet. Die Presskuchen und Schrote sind in diesen Fallen dunkel gefärbt und haben einen sehr hohen Rohfasergehalt. Sie eignen sich daher nicht zur Herstellung von hochwertigen Proteinmehlen und -konzentraten . Es gibt unterschiedliche Ansätze, Proteine aus den Ruckstanden der Sonnenblumenolgewinnung zu isolieren. Die Entfernung von störenden Polyphenolen, hauptsachlich Chlorogensaure, die die Farbe von Sonnen- blumen-Proteinisolaten beeinträchtigt, steht dabei im Vordergrund. Hierfür wurden bislang Extraktionen mit unterschiedlichen Losungsmitteln, darunter auch Wasser und Alkohole zur Entfernung der Polyphenole aus entölten Sonnenblumenschroten vorgeschlagen. Die Gewinnung von Proteinisolaten aus Sonnenblumenkernen und -presskuchen oder -schroten ist besonders schwierig wegen der geringen Wasserloslichkeit der Sonnenblumenproteine, die den Einsatz von Alkali oder Salzen erfordert. Dies zieht einen besonders hohen Wasser- verbrauch zur Proteinaufbereitung (Waschen) nach sich, verbunden mit hohen Proteinverlusten, was die Herstellungskosten der Proteinisolate erhöht und damit ihr Applikationsspektrum einschrankt.

Zur Entfernung der farbaktiven phenolischen

Substanzen aus entfetteten Sonnenblumenkernen mit dem Ziel der anschließenden Proteinextraktion und Gewinnung von Proteinisolaten aus dem so vorbehandelten Material wurden unterschiedliche wassrige alkoholische Mischungen getestet, insbesondere Butanol in unterschiedlichen Anteilen mit salzsaurem Wasser, Ethanol mit einem Anteil von 95 % (v/v), Isopropanol (70 %, v/v) und Methanol (80 % v/v) . Nachteilig bei der Extraktion mit diesen Losemitteln ist die weitgehende Denaturierung der Proteine durch die Losemittelbehandlung, so dass die Proteinloslichkeit stark herabgesetzt wird. Dadurch sind die nachfolgende Extraktion von Proteinen bei der Herstellung von Proteinisolaten sowie deren Funktionalitat stark eingeschränkt .

In der WO02/060273A1 wird ein Verfahren beschrieben, mit dem Proteinisolate mit einem

Proteingehalt von mehr als 90% aus Sonnenblumensamen gewonnen werden. Die Proteine werden dafür wassrig extrahiert und durch eine Fallung mit Alkohol bei niedrigen Temperaturen gewonnen. Diese sind aufgrund des hohen Energieaufwandes für die Kühlung teuer und daher m ihrer Anwendung begrenzt.

Proteinkonzentrate aus Sonnenblumenkernen werden durch trocken- oder nasstechnische Aufbereitung gewonnen, wobei das Protein im Ruckstand verbleibt. Der hohe Anteil an unerwünschten Begleitstoffen schrankt ihre Verwendung im Lebensmittelbereich ein. Insgesamt sind die bekannten Pflanzenproteinkonzentrate, welche einen niedrigen Aufreinigungsgrad aufweisen, einge- schrankt 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 Sonnenblumenkernen haben daher eine beschrankte

Applikationsbreite und sind nur in niedrigen Konzentrationen einsetzbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Protempraparaten 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 Proteinpraparat hergestellt wird.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Gewinnung der Proteinpraparate aus Sonnenblumensamen werden wenigstens folgende Schritte durchgeführt:

- Schalen der Sonnenblumensamen bis auf einen Restschalengehalt von < 5 Gew.% oder Bereitstellen von geschalten Sonnenblumensamen mit einem Restschalen- gehalt von ≤ 5 Gew.% (jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Kernfraktion, wie sie unmittelbar nach dem Schalen erhalten wird) ;

- mechanische Teilentolung der geschalten Sonnenblumensamen durch Pressen bis auf einen Fett- oder Olgehalt der geschalten Sonnenblumensamen im Bereich zwischen 10 und 35 Gew.%; und

- Durchfuhrung eines oder mehrerer Extraktionsschritte mit mindestens einem Losungsmittel, durch die ein entfettetes proteinhaltiges Mehl als Proteinpraparat erhalten wird. Mindestens einer der Extraktionsschritte wird bei dem Verfahren so ausgeführt, dass eine weitere Entolung der teilentolten geschalten Sonnenblumensamen bewirkt wird.

Durch die Kombination des geringen Pestschalen ^¬ gehaltes und der mechanischen Teilentölung bis auf den angegebenen Restolgehalt können Proteinkonzentrate erhalten werden, die sowohl optisch als auch funktionell für einen Einsatz im Lebens- oder Futtermittelbereich sehr vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Das Verfahren ermöglicht eine besonders schonende Behandlung der Proteine, indem bei der mechanischen und/oder weiteren Entolung eine zu hohe Temperatur vermieden wird, die zu unerwünschten Proteinveranderungen und Aromaveranderungen fuhren konnte .

Die mechanische Teilentolung der Sonnenblumenkerne auf die angegebenen Restolgehalte wird vorzugsweise so durchgeführt, dass ein mechanisch stabiler Presskuchen mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,2 und 4 cm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 2 cm, erhalten wird. Dadurch werden die anschließenden Verfahrensschritte vereinfacht, da aufgrund der Porosität und Dicke des Presskuchens auf eine mechanische Zerkleinerung vor der weiteren Extraktion verzichtet werden kann.

Das erfindungsgemaße Verfahren erlaubt auch eine schonende Herstellung des Präparates in der Art, dass eine Denaturierung der Proteine in definierter Weise zugelassen wird. Die Teilentolung und der eine oder die mehreren Extraktionsschritte werden dabei so durchgeführt, dass der Denaturierungsgrad der Proteine im entfetteten proteinhaltigen Mehl (bezogen auf das Eingangsprodukt des Verfahrens) maximal 40%, vorzugsweise zwischen 10% und 30%, betragt. Dies ermöglicht es, qualitativ und sensorisch hochwertige Prntein- praparate mit einem breiten Applikationsspektrum zu gewinnen . Vorzugsweise wird die Extraktion mit einem Losungsmittel oder Losungsmittelgemisch in mehreren Extraktionsschritten durchgeführt, die eine Kombination von mindestens einem lipophilen Extraktionsschritt mit einem lipophilen Losungsmittel bzw. Losungsmittelgemisch und mindestens einem hydrophilen Extraktionsschritt mit einem hydrophilen Losungsmittel bzw. Losungsmittelgemisch umfassen. Weiterhin wird vorzugsweise die Konzentration des Extraktions- losungsmittels im letzten Extraktionsschritt soweit erhöht, dass eine anschließende Trocknung besonders einfach und schonend gestaltet werden kann.

Das mit dem Verfahren herstellbare Proteinpraparat aus Sonnenblumenkernen weist einen Proteingehalt von mindestens 50% auf. Es ist für eine kostengünstige Herstellung zuganglich, da eine hohe Aufreinigung, wie sie bei den Proteinisolaten erforderlich ist, vermieden werden kann.

Überraschenderweise weist das Proteinpraparat trotz des höheren Anteils an proteinfremden Stoffen Eigenschaften auf, die ahnlich wie die bekannten Proteinisolate aus diesen Rohstoffen oder sogar vielfaltiger als diese sind. Aufgrund der hellen Farbe sowie des ausgewogenen technofunktionellen Spektrums in Form der wasserbindenden, olbindenden sowie emul- gierenden Funktionalitat ist das Proteinpraparat vielseitig einsetzbar, u. a. in Lebens- und Futter- mittein, um Wasser und/oder Ol zu binden und/oder pine Emulsion zu bilden. Das Proteinpräparat ist geeignet, andere Präparate zu ersetzen, welche für diese Funktionalitaten bis anhin verwendet wurden und welche tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sind wie Huhnerei, Milch, Soja in Form von Sojaproteinisolaten, etc .

Bereits in Form des besonders kostengünstig herstellbaren Sonnenblumenkernmehls, d.h. des aus dem Verfahren direkt erhaltenen, entfetteten protein- haltigen Mehls, weist das Proteinpraparat überraschenderweise Eigenschaften hinsichtlich Farbe und Funktionalitaten auf, die es erlauben, das Proteinmehl direkt in zahlreichen Lebensmittel- und Futtermittelanwendungen einzusetzen.

Der Anwendungsbereich des Proteinpraparats kann noch weiter erstreckt werden, wenn das Proteinpraparat frei von den pflanzen- oder saateigenen Aromen ist, insbesondere wenn es im Wesentlichen geruchsfrei und/oder im Wesentlichen geschmacksneutral ist. Dadurch wird u. a. vermieden, dass es bei der Einarbeitung des Proteinpraparats in Lebens- und Futtermitteln zu einer unerwünschten Geschmacks- und Aromaanderung kommt .

Auch durch das Erhalten einer schaumbildenden Funktionalitat kann der Anwendungsbereich erweitert werden, so dass das Proteinpraparat z. B. als Ersatz für Huhnereiklar oder andere schaumbildende Zusätze verwendet werden kann, um schaumartige Lebensmittel herzustellen.

Vorzugsweise weist das Proteinpraparat einen niedrigen Fettgehalt auf, wodurch eine gute Lager- stabilitat des Proteinpraparats gewahrleistet wird. Weiter vorzugsweise weist das Proteinpraparat einen niedrigen Gehalt an Phytinsäure, Oligosacchariden und/oder Phenolsauren auf. Dadurch ist der Gehalt an Stoffen reduziert, die bei der Verdauung die Verwertung von Nährstoffen beeinträchtigen können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden werden das vorgeschlagene Herstellungsverfahren sowie das damit herstellbare Proteinpraparat in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals naher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Beispiel für den Verfahrensabiauf des vorgeschlagenen Verfahrens mit einer Fraktionierung der phenolsaurehaltigen

Sonnenblumenkerne in Ol, Polyphenole und Proteinkonzentrat sowie einer optionalen weiteren Fraktionierung in Proteinisolate; die Verwendungsmöglichkeiten der einzelnen Fraktionen sind in kursiver Schrift angegeben;

Fig. 2 eine Darstellung zur Ermittlung des optimalen Pressgrades hinsichtlich der mechanischen Stabilität und Erhalt der Extrahierbarkeit der Presskuchen und funktionellen Eigenschaften der daraus hergestellten Präparate; und

Fig. 3 schematisch ein weiteres Beispiel für den

Verfahrensablauf des vorgeschlagenen Verfahrens mit den Schritten Schalen,- Pressen und Hexanextraktion (alternativ: Entolung mit SCCO ₂ oder mit Alkohol), anschließender Alkohol-Wasser-Extraktion, Alkohol-Wasser- Verdrangungstrocknung und anschließender Feinvermahlung und/oder Sieben.

Wege zur Ausführung der Erfindung Das erfindungsgemaße Verfahren kann beispielsweise m folgender Weise durchgeführt werden. Als Ausgangsprodukt werden bevorzugt Speisetype-Sonnenblumenkern- Sorten gewählt oder solche, die eine helle Schale haben. Es können aber auch normale und High oleic Oltype-Sonnenblumenkerne verwendet werden.

Der vorbereitete Rohstoff wird in einer Extraktionsvorrichtung nacheinander mit unterschiedlichen Losungsmitteln unter solchen Bedingungen extrahiert, dass keine oder nur sehr wenig Proteine gelost werden. Dadurch werden Proteinverluste und -Veränderungen minimiert. Besonders vorteilhaft ist die Durchfuhrung einer Losemittelextraktion mit einem Alkohol, beispielsweise Ethanol, Propanol, Isopropanol. Selbstverständlich können auch mehrere

Extraktionsvorrichtungen für die unterschiedlichen Losungsmittel eingesetzt werden. Das Gleiche gilt auch für die Trocknungseinrichtungen.

Das gesamte Verfahren umfasst die drei Schritte Auswahl und Aufbereitung der Rohstoffe, mechanische Teilentolung sowie Extraktion, und ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel ist der Figur 3 zu entnehmen.

1. Auswahl und Aufbereitung der Rohstoffe: Weitgehende Abtrennung der Schalen durch eine geeignete Schaltechnologie, so dass der Restschalen- gehalt in Bezug auf die erhaltene geschalte Kernfraktion bei ≤ 5 Gew%, bevorzugt bei ≤ 1 Gew% liegt. Besonders vorteilhaft werden hierzu gezielt leicht schalbare Rohstofftypen und -Sorten ausgewählt, insbesondere Speisekerne anstatt Oltypekerne. Die Angaben zum Restschalengehalt beziehen sich in der vorliegenden Patentanmeldung auf die Gesamtmasse der Kernfraktion, wie sie unmittelbar nach dem Schalen erhalten wird.

Eine 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 Teilentolung

Pressen der schalenarmen Sonnenblumenkerne durch Schneckenpressen, dabei Kontrolle der Temperatur, ggf. Kühlung, auf unter 8O ⁰ C, besser unter 60 ⁰ C, noch besser unter 50 ⁰ C. Damit werden Maillardreaktionen und sonstige Proteinveranderungen vermindert, außerdem Reaktionen von anderen Begleitstoffen mit Proteinen, z.B. Polyphenole.

Das Pressen erfolgt bis auf einen Restolgehalt von 10 - 35 Gew.%, vorzugsweise 12 - 25% Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 17 und 25 Gew.%. Die Pressung wird mit einer Pressgeometrie bzw. Düse durchgeführt, die die Ausformung von stabilen Presskuchen ermöglicht, z.B. in der Form von Pellets oder Strängen, d.i P dennoch nicht zu hart zusammengepresst sind und eine gewisse Porosität aufweisen. Bei einer geeigneten Wahl der Presskonfiguration (insb. der Dusengeometrie) halten die Pellets bei den oben angegebenen Restolgehalten überraschenderweise sehr gut zusammen und ermöglichen trotz des geringen Schalenanteils ohne anschließende Zerkleinerung eine weitere Entolung mit einem Losungsmittel. Die Erfinder haben hierbei herausgefunden, dass durch die obige mechanische Teilentolung in Schneckenpressen ein guter Saat-AufSchluss und eine vorteilhafte Produktform für die Extraktion erreicht werden, so dass auf eine weitere Zerkleinerung oder Vorbereitung für die anschließenden weiteren Extraktionsschritte verzichtet werden kann. Dabei wurde erkannt, dass der erzielte Restolgehalt mit den mechanischen Eigenschaften in der Art zusammenhangt, dass es einen optimalen Grad der Entolung gibt, bei dem die Presskucheneigenschaften ideal sind, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist. Der optimale Grad der Entolung liegt in diesem Beispiel bei einem Restolgehalt von etwa 17-20 Gew.%.

Besonders vorteilhaft für die Effizienz der weiteren Extraktionsschritte wird die mechanische Teilentolung bis auf einen Fett- oder Olgehalt der der geschalten Sonnenblumensamen durchgeführt, bei dem durch das Pressen ein stabiler Presskuchen erhalten wird, der eine Dicke im Bereich zwischen 0,2 und 4 cm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 2 cm aufweist.

Die Pressung wird mit einer Pressgeometrie bzw. Düse durchgeführt, die die Ausformung von stabilen

Presskuchen, z.B. in der Form von Pellets oder Strängen ermöglicht. Besonders vorteilhaft wird eine Schneckenpresse mit einer Rundloch-Matrize oder einer Düse oder ein Extruder mit Rundduse zur Pressung verwendet, so dass die erhaltenen Presslinge als Strange mit rundem Querschnitt von 5 - 20 mm Durchmesser erhalten werden. Durch die Wahl eines geeigneten Pressgrads, bei dem der Restfettgehalt im Bereich zwischen 12 und 25 % liegt, werden Presslinge mit einer für die Extraktion noch ausreichenden Porosität und guter Festigkeit erhalten. Dabei werden Pressstrange mit einer Bruchfestigkeit zwischen 2 und 10 N/mm ² , idealerweise zwischen 4 und 8 N/mm ² bei einem Schuttgewicht zwischen 300 und 500 kg/m ³ erhalten

3. Extraktion der vorbereiteten Samen bzw. der Presskuchen-Pellets : Vorzugsweise erfolgt die weitere Extraktion durch Kombination von mindestens zwei Extraktionslosungs- mitteln unterschiedlicher Polarität in der Art, dass enthaltene hydrophilere Begleitstoffe vor, mit oder nach dem Ol extrahiert werden. Als Extraktions- losungsmittel werden nachfolgend alle reinen Fluide und Losungen (z.B. organische Losungsmittel oder Wasser und wassrige Losungen oder überkritische Gase) und Fluidgemische bezeichnet, die zur Extraktion verwendet werden. Dabei werden mindestens zwei Polariatswechsel 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 lebensmittelrechtlich zugelassenen

Losungsmittel und ihre Gemische in Frage, insbesondere Wasser, Sauren, Alkohole, Ester, Ketone, z.B. Aceton, Ether, Alkane wie n-Hexan und iso-Hexan, deren Polarität bzw. Wasserloslichkeit in der genannten Reihenfolge grundsatzlich abnimmt (von hydrophil zu lipophil), sowie überkritische Flüssigkeiten und Gase, z.B. scCÜ ₂ (überkritisches CO2) , das am kritischen Punkt eher lipophil ist und dessen Polarität durch weitere Erhöhung des Drucks in Richtung hydrophil sowie durch Erhöhung der Temperatur weiter verändert werden kann.

So können beispielsweise folgende Schritte durchgeführt werden, wobei die Reihenfolge der hydrophilen und lipophilen Schritte vorzugsweise so gewählt wird, dass die Gesamtextraktion eine maximale Ausbeute ergibt (d.h. mindestens 90% der mit dem reinen Losungsmittel erzielbaren Ausbeute) :

- Extraktion von maßig hydrophilen Begleitstoffen, insbesondere Phenolsauren und Aromastoffen, durch Alkohol, vorzugsweise Isopropanol, Ethanol oder Methanol, in einer Konzentration, bei der die Proteine nicht oder nur wenig gelost werden. Dazu wird eine Alkoholkonzentration von großer 60%, vorzugsweise zwischen 60 und 80%, eingestellt ( v/v-Konzentration des Alkohols im Extraktionslosungsmittel) . Weiterhin kann auch SCCO ₂ als Losungsmittel eingesetzt werden, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 40 und 8O ⁰ C und bei einem Druck über 300 * 10 ⁵ Pa, vorzugsweise im Bereich von 350 - 800 * 10 ⁵ Pa, wobei es mit zunehmendem Druck hydrophilere Eigenschaften aufweist.

- Extraktion lipophiler Bestandteile mit einem lipophilen Losungsmittel bis zur vollständigen Entolung auf einen Restolgehalt von höchstens 5% (Buchi-Methode nach Caviezel) . Als lipophiles Losungsmittel kann beispielsweise Hexan, reiner Alkohol (≥ 95%) oder ScCO ₂ bei einer Temperatur im Bereich von 31 - 60 ⁰ C und einem Druck im Bereich von 74 - 350 * 10 ⁵ Pa eingesetzt werden. Damit werden insbesondere Ol, Phospholipide und andere lipophile Bestandteile wie beispielsweise Carotinoide extrahiert.

- ggf. Wiederholung der ersten Extraktion nach der zweiten Extraktion.

Die lipophile Extraktion kann bei Bedarf auch vor der hydrophilen Extraktion durchgeführt werden.

Vorteilhafterweise wird die Polarität der

Extraktionslosungsmittel durch vorhandenes Restwasser nach der Vorbehandlung, insbesondere nach der mechanischen Vor-Entolung bzw. wahrend der Olextraktion verändert, so dass wahrend des Extraktionsprozesses mit einem einzigen zugesetzten Losungsmittel unterschiedliche Polaritäten des tatsachlichen Extraktions- gemischs entstehen.

Bei Nutzung von überkritischen Gasen, insbesondere überkritischem Kohlenstoffdioxid (SCCO2) kann die Polarität 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. Normalerweise wäre nach dem Pressen eine Konditionierung erforderlich, weil bei angestiegenem relativen Wassergehalt im Presskuchen wegen verminderten Olgehalts und resultierender geringerer Gesamtmasse die Entolung mit lipophilem Losungsmittel erschwert wäre.

Besonders vorteilhaft wird das erste Losungsmittel oder werden Reste des ersten Losungsmittels, z.B. des Alkohols oder Alkohol-Wassergemischs, mit dem anschließenden zweiten Losungsmittel ausgetrieben.

Ggf. kann es notig sein, zuvor das Wasser mit Alkohol vollständig zu verdrangen, um nachteilige Einflüsse von Wasser in der nachfolgenden Extraktion zu verhindern. Die Alkoholkonzentration wird in der ersten Extraktion soweit erhöht, dass der Alkohol anschließend durch das lipophilere Losungsmittel gelost werden kann. Eine selektive Abtrennung bei unterschiedlichen Druckstufen beim Einsatz von ScCO ₂ ermöglicht die weitgehende Abtrennung der Alkoholphase. 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 60 ⁰ C werden bessere Extraktionsraten der Phenolsauren und der Olbegleitstoffe erzielt. Die Einbringung des zweiten Losungsmittels (außer Wasser) in die überkritische Phase kann die Extraktion der Phenol- sauren und weiterer Begleitstoffe, z.B. Pigmente und Aromastoffe auch verbessern. Besonders vorteilhaft werden die Extraktionsbedingungen mit scCC> ₂ so eingestellt, dass hintereinander sowohl Wasser- als auch Alkohol-Reste aus dem Raffinat ausgetrieben werden können und ein Desolventieren mit hohen Temperaturen dadurch überflüssig wird. Dadurch kann auf eine anschließende Trocknung des Raffinats auch bei Verwendung von Wasser als Schleppmittel/ Modifier verzichtet werden.

Bei der Verwendung von wassrigem Alkohol wird die Extraktion mittels des Extraktionslosungsmittels in mehreren Extraktionsschritten durchgeführt, wobei bei mindestens dem letzten Übergang von dem einem zum nächsten Extraktionsschritt der Alkoholgehalt im

Extraktionslosungsmittel maximal erhöht wird, d.h. bis zur Konzentration des wassrigen Azeotrophs, z.B. 96 % (v/v) bei Ethanol, so dass die Alkoholkonzentration im Extraktionsgemisch auf über 90 % (v/v) ansteigt. Dies erlaubt es, die anschließende Trocknung besonders schonend zu gestalten, da der Anteil des zu entfernenden Restwassers, das weniger schnell und bei einer höheren Temperatur als der Alkohol verdampft, reduziert ist.

Selbstverständlich kann die weitere Extraktion (nach der mechanischen Teilentolung) auch mit nur einem Losungsmittel, insbesondere Hexan, durchgeführt werden, um das entfettete proteinhaltige Mehl zu erhalten.

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- reaktion oder Michael-Addition von Phenolsauren (z.B. messbar als max. 20% weniger freie Phenolsauren und/oder verfugbares Lysin und/oder reduzierbare Zucker bzw. max. 10% mehr Lysinoalanin oder Maillardprodukte) . Weiterhin treten bei den eingestellten Temperaturen keine thermisch bedingten Aromaveranderungen des extrahierten Materials auf. Hierzu wird insbesondere die Temperatur unter 80 ⁰ C, besser bei ≤ 60°C gehalten, idealerweise unter 40 ⁰ C. Wenn eine Hexanentolung durchgeführt wird, kann die vollständige Desolven- tierung durch Anlegen eines Vakuums (100 - 800 hPa, vorzugsweise 200 - 500 hPa, besonders bevorzugt 200 hPa) verbessert werden, wodurch die Desolventierung bei Temperaturen bis maximal 60 ⁰ C ermöglicht wird. Bei anderen Losungsmitteln ist die Anwendung von Vakuum ggf. ebenfalls vorteilhaft, um die Desolventierung bei niedrigeren Temperaturen zu prmoglichen.

Dabei zeigt sich, dass bei Sonnenblumenproteinen eine definierte Denaturierung von 5% - 40%, besonders gunstig zwischen 10% und 30% (z.B. messbar als Abweichung um maximal 30%, besser 20%, noch besser 10% hinsichtlich funktioneller Eigenschaften wie Protem- loslichkeit , max. 30% größere Proteindenaturierung, messbar mit thermoanalytischen Methoden wie DSC) , - bezogen auf Proteine des Eingangsprodukts des vorgeschlagenen Verfahrens - besonders vorteilhaft ist, um ein breites Applikationsspektrum zu erhalten.

Die Reihenfolge der Extraktion kann auch umgekehrt erfolgen, wenn z.B. die Extraktstoffe für spezifische Anwendungen nutzbar gemacht werden sollen. Die vollständige Entolung im ersten Schritt kann im Hinblick auf die Gewinnung der Begleitstoffe als funktionelle Lebensmittelzutaten oder für kosmetische oder technische Anwendungen vorteilhaft sein. Besonders vorteilhaft ist die Kombination von Entolung mit überkritischem CO ₂ , anschließender (wassrig-) alkoholischer Losungsmittelextraktion und abschließender scCC> ₂ -Behandlung zur gleichzeitigen Desolventierung und Trocknung zu stabilen Endprodukten. Die Kombination wird vorzugsweise so gestaltet, dass alle Extraktionen hintereinander in einem Behalter durchgeführt werden und nur die Losungsmittel, Temperaturen und Drucke verändert werden.

Überraschenderweise können dabei gleichzeitig die wertvollen Fraktionen Proteine und Phenole gewonnen und beide für unterschiedliche Lebensmittelanwendungen genutzt werden. Die im Alkohol enthaltenen Begleitstoffe können direkt für hochwertige Anwendungen genutzt werden oder weiter verarbeitet werden. Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung von ScCO ₂ vor oder bei der Extraktion von Polyphenolen, weil durch die Verdrängung von Sauerstoff eine Oxidation verhindert wird.

Überraschenderweise zeigt sich auch, dass beim

Einsatz von Alkohol die Abreicherung der Phospholipide gegenüber einer reinen Hexanextraktion verbessert wurde, wodurch die sensorische Qualität des entölten Mehls weiter verbessert wird.

Weiterhin zeigt sich, dass die Proteinfraktion frei von thermisch bedingten Aromastoffen gewonnen werden kann und die Anwendung in Lebensmitteln durch sensorisch neutrale Proteinpraparate verbessert wird. Gleichzeitig bleiben die funktionellen Eigenschaften der Proteine erhalten.

Durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren kann ein Sonnenblumenproteinpraparat 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 Proteinisolates zu erhalten, u. a. als Lebens- oder Futtermittelzutat geeignet. Überraschenderweise zeigt das Proteinpraparat, obwohl es kein Proteinisolat ist, technofunktionelle Eigenschaften von Proteinisolaten auf. Es hat eine neutrale, helle Farbe und ist weitgehend frei von sensorisch störenden und antinutritiven Begleitstoffen. Insbesondere weist das Sonnenblumenproteinkonzentrat nahezu keinen Eigengeruch und Eigengeschmack auf.

Besonders überraschend ist, dass bereits das entölte Sonnenblumenproteinmehl (SBPM) eine überaus ansprechende Farbe und sehr ausgeprägte Funktionalität hat und für zahlreiche Lebensmittel- und Futtermittelanwendungen geeignet ist.

Nachfolgend wird zur quantitativen Charakterisierung der hergestellten Proteinpräparate 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 Blau- oder Gelbanteil.

- Proteinlöslichkeit :

Die Proteinlöslichkeit ist mittels Bestimmungsverfahren nach Morr et al. 1985 bestimmt (siehe den Zeitschriftenartikel: Morr CV. , 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 ) . Dabei wird das Proteinpraparat zu einem Masse-Volumenanteil von 1:25 bis 1:50 (w/v) (d. h. 1-2 g des Proteinpraparats 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/mm 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 x % des im Präparat vorhandenen Proteins im geklarten Überstand wiedergefunden werden, wenn die genannte Methode angewendet wird. - Wasserbindung:

Das Wasserbindevermogen ist mittels Bestimmungsverfahren (nachfolgend AACC-Bestimmungsverfahren genannt) definiert, 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 Wasserbindevermogen ist z. B. in ml/g angebbar, d. h. Milliliter gebundenes Wasser pro Gramm Präparat, und wird gemass dem AACC- Bestimmungsverfahren bestimmt über das Gewicht des mit Wasser gesattigten Sediments abzuglich der Einwaage des trockenen Präparats nach Mischung von ca. 2 g Proteinpraparat mit ca. 40 ml Wasser für 10 Minuten und Zentrifugation bei l'OOOg für 15 Minuten bei 20 ⁰ C. - Olbindung:

Das Olbindevermogen ist mittels Bestimmungsverfahren (nachfolgend Fettbinde-Bestimmungsverfahren genannt) definiert, wie es angegeben ist in: Ludwig I., Ludwig, E., Pingel B., "Eine Mikromethode zur Bestimmung der Fettbindkapazitat " . Nahrung/Food, 1989, 33(1), 99. Das Olbindevermogen ist z. B. in ml/g angebbar, d. h. Milliliter gebundenes Ol pro Gramm Präparat, und wird gemäß o.g. Bestimmungsverfahren gemessen als Volumen des olbmdenden Sediments nach Mischung von 1,5 g Proteinpraparat mit 15 ml Maiskeimol für 1 Minute und Zentrifugation bei 700g für 15 Minuten bei 20 ⁰ C.

- Emulgierkapazitat :

Die Emulgierkapazitat ist mittels Bestimmungsverfahren (nachfolgend Konduktivitatsmessungs-Methode 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, d. h. Milliliter emulgiertes Ol pro Gramm Proteinpraparat

- Schaumaktivitat :

Die Schaumaktivitat ist angegeben in Prozent, gemessen als Volumenzunahme einer 5 %igen Losung, pH 7, bei Aufschlag wahrend 8 min auf Stufe 3 (591 U/mm) in einer Hobart 5ON Standard-Kuchenmaschine (Stahlkessel mit 5 Liter Inhalt) mit Ruhrbesen ( Drahtbesen) . - Schaumdichte:

Die Schaumdichte ist angegeben in g/l, d. h. Masse des Schaums pro Volumeneinheit, und wird gemessen nach Aufschlag einer 5 %igen Losung, pH 7, von 8 min auf Stufe 3 (591 U/min) in einer in einer Hobart 5ON Standard-Kuchenmaschine (Stahlkessel mit 5 Liter Inhalt) mit Ruhrbesen (Drahtbesen) .

- Schaumstabilitat :

Die Schaumstabilitat ist angegeben in Prozent, gemessen als Volumenabnahme von 100 ml Schaum innerhalb einer Stunde nach Aufschlag einer 5 %igen Losung, pH 7, 8 min auf Stufe 3 (591 U/min) in einer Hobart 5ON Standard-Kuchenmaschine (Stahlkessel mit 5 Liter Inhalt) mit Ruhrbesen (Drahtbesen) . - 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) ,

- Sojaprotemisolat SUPRO ^® EX33 (hergestellt von DuPont) .

- Natriumkaseinat (sprühgetrocknet), FN5S von Rovita.

Mit dem erfindungsgemaßen Herstellungsverfahren sind Proteinpraparate aus Sonnenblumenkernen mit folgenden Eigenschaften herstellbar: Aussehen :

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

- Die Farbe ist weiß bis cremefarben, hellgrau oder hellgelb, gegebenenfalls mit einem Anteil heller oder dunkler gefärbter Partikel von maximal 5 % w/w, vorzugsweise unter 2 % w/w. Die Helligkeit L* gemäß 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* < +5, -5 < b* < +20; vorzugsweise L* >= 85, -3 < a* < +3, - 2 < b* < +15; besonders bevorzugt L* >= 90, -1 < a* < +1, 0 < b* < +10.

Zusammensetzung:

- Der Proteingehalt betragt weniger als 90 % in der Trockenmasse (TS) , vorzugsweise weniger als 80 % bezogen auf TS. Typischerweise liegt der Proteingehalt zwischen 50 und 70 % bezogen auf TS. - Gesamtballaststoffgehalt zwischen 10 und 40 % bezogen auf TS, bevorzugt zwischen 10 und 30 % bezogen auf TS.

- Fettgehalt, ermittelt z B. durch gravimetrische Bestimmung nach Soxhletextraktion, unter 3 % bezogen auf TS, bevorzugt unter 1 %.

- Gesamtzuckergehalt unter 15 % bezogen auf TS, bevorzugt unter 5 %, besonders bevorzugt unter 2 %.

- Gehalt an unerwünschten, insbesondere antinutritiven Stoffen: • Phytinsauregehalt unter 5 % bezogen auf TS, bevorzugt unter 2 %, besonders bevorzugt unter 1 %. • Raffinosegehalt unter 5% bezogen auf TS, bevorzugt unter 2,5%, besonders bevorzugt unter 0,5%.

• Phenolsauregehalt (bestimmt als Chlorogensaure) unter 5 % bezogen auf TS, bevorzugt unter 2 %, besonders bevorzugt unter 0,5 %.

- Ligningehalt unter 6 % bezogen auf TS, bevorzugt unter 4 %, besonders bevorzugt unter 3 %.

- Allgemein ist der Protein- sowie Ligningehalt beim Sonnenblumenproteinmehl (SBPM) tiefer als beim daraus hergestellten Sonnenblumenprotemkonzentrat (SBPK), wahrend der Gehalt an Fett, Zuckern und Phenolsauren beim SBPM hoher als beim SBPK ist.

Technofunktionelle Eigenschaften:

- Proteinloslichkeit :

Die Proteinloslichkeit, bestimmt nach dem PNG- Bestimmungsverfahren, ist großer als 30 %, bevorzugt großer als 40 %. Typischerweise liegt die Protein- loslichkeit im Bereich von 30-60 %.

- Wasserbindung:

Die Wasserbindung, bestimmt nach dem AACC- Bestimmungsverfahren, betragt mindestens 2 ml/g, bevorzugt mindestens 3 ml/g. Vergleichsmessungen zeigen, dass die Wasserbindung des Präparats mindestens 30 % der Wasserbindung von Pisane ^® , bestimmt nach dem AACC-Bestimmungsverfahren, betragt.

- Olbindung:

Die Olbindung, bestimmt nach dem Fettbinde- Bestimmungsverfahren, betragt mindestens 1 ml/g, bevorzugt mindestens 4 ml/g. Vergleichsmessungen zeigen, dass die Olbindung mindestens 100% der Olbindung von Pisane" oder von Supro" EX33, bestimmt nach demselben Verfahren, betragt.

- Emulgierkapazitat :

Die Emulgierkapazitat, bestimmt nach der Konduk- tivitatsmessungs-Methode, betragt mindestens 400 ml Ol/g, bevorzugt mindestens 500 ml Ol/g. Vergleichsmessungen zeigen, dass die Emulgierkapazitat mindestens 40% der Emulgierkapazitat von Natrium- kaseinat FN5S, bestimmt nach demselben Verfahren, betragt.

- Schaumbildende Eigenschaften:

• Schaumaktivitat :

Die Schaumaktivitat betragt mindestens 1000 %. Vergleichsmessungen mit frischem Huhnereiklar bei Aufschlag während 3 min auf Stufe 3 in einer Hobart 5ON Standard-Kuchenmaschine mit Ruhrbesen zeigen, dass die Schaumaktivitat des Protein- praparats mindestens 50 % oder sogar mindestens 60 % der Schaumaktivitat von Huhnereiklar entspricht.

• Schaumdichte:

Die Schaumdichte liegt im Bereich von 80 und 110 g/l. Vergleichsmessungen mit Huhnereischnee nach Aufschlag wahrend 3 min auf Stufe 3 in einer Hobart 5ON Standard-Kuchenmaschine mit Ruhrbesen zeigen, dass die Schaumdichte im Bereich von 80 und 110 % der Schaumdichte von Huhnereischnee liegt.

• Schaumstabilitat : Die Schaumstabilitat betragt mindestens 80 %, vorzugsweise mindestens 90 %. Sie entspricht typischerweise mindestens 90 % der Schaumstabilitat von Huhnereischnee, gemessen als Volumenabnahme von 100 ml Huhnereischnee innerhalb einer Stunde nach Aufschlag wahrend 3 min auf Stufe 3 in einer Hobart 5ON Standard- Kuchenmaschine mit Ruhrbesen.

Sensorische Eigenschaften:

Nebst der hellen Farbe ist das Proteinpraparat, insbesondere in Form des SBPK, im Wesentlichen geruchsfrei und geschmacksneutral. Insbesondere fehlen im Wesentlichen die pflanzen- oder saateigenen Aromen. So sind im Wesentlichen kein bohmger 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.

Beispiele von zu testenden Geschmacks- oder Aromaeindrucken sind:

- bohmger Geschmack im Vergleich zu Sojabohnen;

- Grüner bis grasiger Geschmack im Vergleich zu grünem Paprika oder grünen Erhspn;

- Bittergeschmack im Vergleich zu einer 0, 1 %igen wassrigen Koffeinlosung. Farbe, Eigengeschmack und Eigengeruch des Proteinpraparats sind so, dass bei der Einarbeitung in Lebens- und Futtermittel im Wesentlichen keine mit üblichen statistischen Methoden ermittelte signi- fikante, 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 der Großteil der pflanzeneigenen Aromastoffe und weiteren sekundären Pflanzenstoffe wie Phenolsauren entfernt. Dadurch werden helle, verfarbungsstabile und nahezu geruchs- und geschmacksneutrale Mehle erhalten.

überraschenderweise kann der Proteingehalt des Raffinats/ Raffinats/Mehls auf diese Weise durch die Mitextraktion anderer niedermolekularer Bestandteile, insbesondere die enthaltenen Zucker, auf Anteile großer/gleich 60% erhöht werden, so dass ohne weitere Prozessschritte hochwertige stabile Proteinkonzentrate erhalten werden.

In der Alkohol-, wassrigen oder Wasser-Alkohol- Phase fallt dabei ggf. ein Gemisch von Zuckern/

Oligosacchariden und sekundären Pflanzenstoffe wie Phenolsauren an. Besonders vorteilhaft können die Zuckerstoffe als Tragerstoff für die phenolischen Stoffe z.B. bei einer anschließenden Trocknung zur Herstellung einer Anwendungsform dienen. Durch selektive Adsorption, Kristallisation oder Fallung können die beiden Fraktionen weiter gereinigt oder aufgetrennt werden, um beide Fraktionen getrennt nutzbar zu machen.

Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass sich bei einer Extraktion mit ScCO ₂ besondere Vorteile ergeben bei der weiteren nasstechnischen Verarbeitung der entölten Schrote bzw. Mehle durch den verminderten Gehalt an störenden Begleitstoffen, weil das im Schrot enthaltene CO ₂ gleichzeitig in einer nachfolgenden Verarbeitung stabilisierend wirkt, da Oxidations- prozesse eingeschränkt werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die gewonnenen Präparate nach der scCO ₂ -Behandlung direkt abgepackt werden. Überraschenderweise sind sie dann ohne weitere Schutzgaszugabe direkt vor Oxidation geschützt. Eine Teilbeluftung oder Kombination mit anderen Schutzgasen kann dennoch vorteilhaft sein.

Weiterhin wurde erkannt, dass die funktionellen Eigenschaften der Proteinpraparate durch die Einstellung der Korngroße modifiziert werden können. Durch eine entsprechende Feinzerkleinerung oder Fraktionierung nach Korngroße oder Korndichte des Sonnenblumenproteinmehls oder des Konzentrats können die Wasserbindung sowie die Emulgierkapazitat gezielt eingestellt werden, um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen. Besonders vorteilhaft wird dabei eine Korngroße von < 500 μm eingestellt oder eine Fraktion mit einer Korngroße ≤ 500 μm abgetrennt.

Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren ist mit einem minimalen Einsatz von Wasser die Herstellung hochwertiger Sonnenblumenproteinpraparate möglich, die überraschenderweise ähnlich gute Eigenschaften wie Proteinisolate aufweisen, obwohl sie einen geringeren Proteingehalt haben. Mit Hilfe der beschriebenen Technologie werden Sonnenblumenkerne nahezu vollständig in ernährungsphysiologisch und technofunktionell wertvolle Lebensmittelinhaltsstoffe und weitere Fraktionen für eine energetische und technische Nutzung fraktioniert, wobei die Proteinausbeute besonders hoch ist.

So wurde auch erkannt, dass die anfallende alkoholische zuckerhaltige Losung direkt für die

Fermentation zu Bio-Ethanol verwendet werden kann.

Die Erfinder haben außerdem erkannt, dass das Ol, das durch die unpolare Extraktion gewonnen wird und Reste von Hexan enthalt, ohne weitere Aufbereitung für die Beimischung zu oder Herstellung von Biodiesel geeignet ist oder direkt als Brennstoff genutzt werden kann. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Extraktionen so hintereinander geschaltet, dass mit dem überkritischen CO ₂ gleich- zeitig der im Schrot 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 Alkohol- anteile nicht entfernt sondern bleiben enthalten und werden bei einer weiteren Verarbeitung des 01s zu Biodiesel nach dem Umesterungsverfahren genutzt.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 : Sonnenblumenkernproteinkonzentrat aus alkoholischer Extraktion aus entölten, geschälten Sonnenblumenkernen Geschalte Speisekerne mit einer Reinheit von

99,9%, d.h. einem Schalenanteil von < 0,1%, wurden m einer Schneckenpress mit einer Düse von 5mm Durchmesser bei einer Temperatur von ca. 40 ⁰ C (+-5°C) auf einen Restfettgehalt von 23 % entölt und die erhaltenen strangformigen Presslinge in einem Soxhlet für 36h mit n-Hexan entölt und bei Raumtemperatur luftgetrocknet, um Hexanreste zu entfernen. Das so erhaltene Hexan- entolte phenolsaurehaltige Sonnenblumenschrot aus geschalten Speisekernen wurde im Soxhlet mit Methanol (95%) extrahiert, wobei die Alkoholkonzentration sich durch Extraktion des Wassers von anfänglich ca. 80% (v/v) auf ca. 95% erhöhte. Die Temperatur des Ölbads betrug ca. 85 ⁰ C, die Extraktionstemperatur betrug zwischen 20 ⁰ C (Kuhler) und maximal 65 ⁰ C (Siedetemp. Methanol = 65 ⁰ C) . Nach 12 Durchläufen wurde die Extraktion beendet, nachdem schon mehrere Durchlaufe keine gelbliche Färbung des Extrakts mehr erkennbar

10 war .

Das so erhaltene Sonnenblumenproteinkonzentrat ist ein feines helles Pulver mit einem Proteingehalt von > 60 % . Die Zusammensetzung ist in nachfolgender

15 Tabelle angegeben.

Das Proteinkonzentrat ist arm an pflanzeneigenen Aromakomponenten. Die Farbe dieses schalenarmen Sonnen- 20 blumenproteinmehls und -konzentrats ist besonders ansprechend bzw. neutral und wird nach CIE L*a*b* mit folgenden Werten wiedergegeben:

Das Sonnenblumenmehl enthielt vorher ca. 0,5 % Kaffeesaurederivate, nachgewiesen mit HPLC (elektro- chemische Detektion) und quantifiziert mit photometrischer Bestimmung. Das extrahierte Sonnenblumenmehl, nachfolgend Sonnenblumenprotemkonzentrat genannt, enthielt nur noch Spuren von Chlorogensaure, d.h. an der Nachweisgrenze von 0,01%. Es wurden demnach 90% der Phenolsauren extrahiert, identifiziert und quantifiziert als Kaffeesaurederivate . Die extrahierte Menge wurde vollständig im Extrakt wiedergefunden. Der Trockenmasseverlust (TS) betrug 24%. Die extrahierte Trockenmasse bestand zu geringen Anteilen aus Protein, Fett und Mineralstoffen. Neben Phenolsauren waren hauptsachlich Zucker, Oligosaccharide, Ballaststoffe enthalten, die insgesamt zu 63% extrahiert wurden, wovon Oligosaccharide wie Raffinose bei vollständiger Extraktion maximal 30% ausmachen. Überraschenderweise gehen also andere sekundäre Pflanzenstoffe, insbesondere Phytinsäure in den Extrakt über.

Die Phenolsauren wurden fast vollständig aus dem Schrot extrahiert und konnten im Exlrakr. nachgewiesen werden. Der Mineralstoffgehalt des Schrotes nahm durch die Behandlung mit Methanol geringfügig zu, wahrend übrige Begleitstoffe entfernt wurden. Die Extraktion mit Methanol fuhrt zu einer weitgehenden Abreicherung störender Begleitstoffe, insbesondere der Phenolsauren sowie von Olbegleitstoffen. Der Proteingehalt wurde auf über 60% erhöht, so dass ein farbstabiles Proteinkonzentrat gewonnen werden kann oder eine folgende nasstechnische Gewinnung hochwertiger Proteimsolate nicht durch Polyphenole gestört wird (siehe Farbe des Proteinisolats, Tabelle) .

Beispiel 2 : Pressen von geschälten Sonnenblumen- kernen

Geschalte Speisekerne wurden mit einer Schneckenpresse bei 40 - 50 ⁰ C mit 3 unterschiedlichen Düsen entölt, die jeweils einen Durchmesser von 6, 5 und 4 mm haben. Die erhaltenen Presskuchen unterschieden sich im Fettgehalt sowie in ihrer Struktur und Farbe (Tabelle 2-1) . Der Fettgehalt wurde nach zwei Methoden bestimmt, wobei die Buchi-Methode (nach Caviezel) den Gesamt- Fettgehalt angibt und die Soxtherm-Methode den extrahierbaren Anteil bestimmt.

Tabelle 2-1

Beim Pressen mit der dünnsten Düse erhöhte sich der Druck in der Presse deutlich, so dass ein sehr fester Presskuchen mit geringem Fettgehalt von ca. 10% erreicht wurde. Der Presskuchen war unter diesen Bedingungen allerdings dunkler, was auf Oxidation oder Maillardreaktion schließen lasst. Bei der schonenderen Pressung mit einer größeren Düse 5/6 mm war der Restfettgehalt mit ca. 33 bzw. 35% wesentlich hoher. Allerdings konnte dieser durch nachfolgende Extraktion auf unter 1 % abgesenkt werden (Tabelle 2-1) .

Die Bestimmung der funktionellen Eigenschaften ergab eine Verbesserung der Proteinloslichkeit sowie der Emulgierkapazitat gegenüber den Ausgangskernen bei den letzten beiden Presskuchen, d.h. dass ein verbesserter ZellaufSchluss und eine gute Porosität durch das Pressen erreicht wurden. Die Porosität geht mit zunehmendem Pressgrad verloren. Um eine optimale Festigkeit des Presskuchens mit einer guten mechanischen Stabilität wahrend der nachfolgenden Extraktion zu erhalten, sollte der Pressgrad dagegen möglichst hoch sein.

Neben der Dusengeometrie wirkte sich auch die Temperatur der Pressung auf den Entolungsgrad und die Struktur der Presslinge aus. Die Festigkeit von Pressungen mit rundem Querschnitt wurde mittels Texture Analyzer (TA) bei einer radialen Druckbeanspruchung mit einem Stempel mit 75 mm Durchmesser bei einer Stempelgeschwindigkeit von lmm/s bestimmt. Gemessen wurde die maximale Kraft, die aufgewendet wurde bis zum Bruch des Presslings. Die Kraft wurde bezogen auf die beanspruchte Flache von lmm Breite und der Lange des Presslings unter dem Stempel Der Mittelwert des Bruchdrucks wurde anhand von jeweils 20 Proben bestimmt.

Em sehr niedriger Restfettgehalt von 11% konnte auch mit einer größeren Düse mit 8 mm Durchmesser (Tabelle 2-2) erzielt werden, wenn die Temperatur auf bis zu 70 ⁰ C erhöht wurde. Diese Presslmge wiesen eine sehr hohe mechanische Stabilität auf, hatten jedoch eine hohe Schuttdichte und daher niedrigere Porosität und wiesen eine etwas dunklere Farbe auf als die Presskuchen, die bei 40 ⁰ C erhalten wurden. Bei Anwendung von niedrigeren Temperaturen unter 6O ⁰ C konnte ein annähernd festes Material mit jedoch deutlich höherer Porosität erhalten werden (Tabelle 2- 2), dass nur wenig thermische Schädigung aufwies und sich sehr gut extrahieren ließ. Dagegen wurden bei Temperaturen > 70°C bereits deutliche Proteinschaden und eine starke Verfärbung festgestellt.

Es wurde erkannt, dass bei einem Pressgrad auf einen Restfettgehalt im Bereich von ca. 15 % bis 25 % Restfett, Presskuchen-Pellets erhalten werden, die croiz fenlender Schalen eine gute mechanische Stabilität bei noch ausreichend vorhandener Porosität aufweisen, so dass ohne weitere Strukturierung oder Zerkleinerung bei der nachfolgenden Extraktion eine vollständige Entolung möglich ist. Überraschenderweise weisen die Pellets auch nach der Entolung trotz der mit der Entfernung des Ols einhergehenden Lockerung der Struktur noch eine ausreichende mechanische Stabilität auf, so dass sie einer Extraktion mit einem weiteren Losemittel unterworfen und so an proteinfremden Substanzen abgereichert werden können, ohne auseinander zu fallen. Durch die poröse Struktur haben sie ein sehr gunstiges Extraktionsverhalten für eine weitere

Extraktion, z.B. mit alkoholischer Losung. Dadurch kann auf eine Strukturierung oder Zerkleinerung vor der Extraktion, die sonst üblicherweise durchgeführt werden muss, verzichtet werden.

Je nach Konfiguration und Geometrie der Pressvorrichtung ist der optimale Pressgrad bei einem Restolgehalt von ca. 15% bis 25 % erreicht (vgl. Fig. 2) . Dabei wurde erkannt, dass auch bei Temperaturen unter 6O ⁰ C eine ausreichende Verdichtung der Presslinge erzielt wird und gleichzeitig die Funktionalitat und Farbe der Proteine am besten erhalten bleiben.

Insgesamt können durch ein Pressen, bei welchem ein bestimmter Restfettgehalt bestehen bleibt, die Partikel so strukturiert werden, dass eine nachtragliche Strukturierung oder Zerkleinerung nicht mehr erforderlich ist, die sonst üblicherweise zum Aufbrechen des Presskuchens vor der Extraktion durchgeführt wird. Neben der Vereinfachung des

Verfahrens tragt dies zur Schonung des Presskuchens bei, so dass u. a. Proteinfunktionalitat und die Farbe im Endprodukt verbesserbar sind. Auch werden durch den reduzierten Pressgrad die Proteine geschont und die funktionellen Eigenschaften des Proteinpraparats bleiben in verbessertem Masse erhalten. Dabei wird gleichzeitig eine Partikelform hergestellt, die eine optimale Extraktion ermöglicht und so der Restolgehalt nach dem Entölen weiter gesenkt werden kann. Auch dies tragt u. a. zu einer Verbesserung der Farbe des Proteinpraparats bei.

Beispiel 3 : Sonnenblumenkernmehle und Proteinkonzentrate, erhalten durch Entölung und Extraktion von schalenfreien Presskuchen mit Hexan, scCO2 und Ethanol

Herstellung:

1. Schalung der Sonnenblumensamen und Auftrennung in eine Kern- und eine Schalenfraktion und Verwendung der Kernfraktion mit einem Schalengehalt von maximal 0,5% (w/w)

2. mechanische Teilentolung auf einen Restfettgehalt von ca. 36% durch Pressung, wie bei Beispiel 2

3. Entolung des Sonnenblumenpresskuchens a) mit isoHexan in einem Perkolator bei Temperaturen von maximal 60 ⁰ C oder b) Extraktion mit überkritischem CO ₂ in einem Druckbehalter (Einstellungen s.u., Tabelle)

4. Extraktion des Presskuchens aus 2 oder des Proteinmehls aus 3a mit Ethanol und/oder Hexan in einer Soxhlet-Apparatur (Einstellungen s.u., Tabelle)

5. Austreiben des Hexans nach der Extraktion 3a mit überhitztem Hexandampf unter Vakuum (< 500 hPa) 6. Austreiben weiteren Hexans aus 5 mit überhitztem Wasserdampf unter Vakuum (< 500 hPa) .

7. Entfernung von Losemittelresten aus 6 durch Erhitzung auf 60 ⁰ C im Vakuum (< 500 hPa) . Das so erhaltene Raffinat wird nachfolgend Proteinmehl genannt.

8. Entfernung des Losemittels nach Extraktionen 4 im Luftstrom bei Raumtemperatur, um Proteinkonzentrate zu erhalten. 9. Verdampfung des Alkohols und Trocknung des im Verfahrensschritt 8 erhaltenen Raffinats im Rotationsverdampfer unter Vakuum bei maximal 5O ⁰ C, um ein Sonnenblumenproteinkonzentrat zu erhalten. 10. Vermahlung der Sonnenblumenproteinmehle und konzentrate aus Schritt 3b, 7 oder 9 in einer Stiftmuhle mit Siebeinsatz 0,5 mm, um die Sonnenblumenproteinpraparate als feines Pulver zu erhalten. 11. - Einsatz der Proteinmehle und Proteinkonzentrate mit oder ohne vorherige oder nachfolgende Zerkleinerung.

Die Pellets aus der Schneckenpresse (5-mm-Duse aus Beispiel 2) wurden anschließend auf zwei unterschiedliche Arten entölt, 1. mit Hexan (Entolung und Desolventierung bei Temperaturen unterhalb 60 ⁰ C) und 2. mit überkritischem CO ₂ . Dabei wurde mit Hexan eine vollständige Entolung erzielt, die Extraktion mit CO ₂ bei 800*10 ⁵ Pa war ebenfalls nahezu vollständig, bei 285*10 ⁵ Pa wurde dagegen knapp 20 % weniger Ol extrahiert (50 ⁰ C, 100 kg/kg CO ₂ ) . Die Untersuchung der Saurezahlen der Ole aus beiden Extraktionsverfahren ergab keine grundlegenden Unterschiede. Hiermit wurde außerdem gezeigt, dass sich die Pellets ohne weitere Zerkleinerung oder Aufbereitung sehr gut zur Extraktion eignen .

Tabelle 3-1

Eigenschaften:

Die so erhaltenen Sonnenblumenproteinmehle und - konzentrate haben einen Proteingehalt von mindestens 50% (N x 5, 6) und eine weitere Zusammensetzung sowie funktionelle Eigenschaften, wie in nachfolgender Tabelle angegeben. Die so erhaltenen Sonnenblumen- proteinkonzentrate (Nr.6-8) sind frei von sonnen- blumeneigenen Aromakomponenten. Das Mehl (Nr. 2) wies noch einen gewissen sonnenblumen-nussigen Eigengeschmack auf. Nach einfacher Vermahlung und Siebung (<263 mm) wurde es zur Emulgierung einer Ei-freien Salatmayonnaise eingesetzt, die vergleichbar homogen und stabil war wie mit einem Pflanzenproteinisolat und sensorisch gut beurteilt wurde.

Die Farbe des schalenfreien Sonnenblumenprotein- mehls und der Sonnenblumenproteinkonzentrate ist besonders ansprechend, d. h. neutral und weist nach CIE-L*a*b* folgende Werte auf:

Tabelle 3-2

Beispiel 4 : Sonnenblumenkernproteinmehle aus entölten, geschälten Sonnenblumenkernen mit modifizierten Eigenschaften durch Einstellung der Korngröße

Bei diesem Beispiel wurde unter anderem die Modifizierung der funktionellen Eigenschaften des Sonnenblumenproteinpräparats untersucht bei einer abschließenden Aufbereitung in der Korngröße.

Herstellung:

1. Schälung der Sonnenblumensamen und Auftrennung in eine Kern- und eine Schalenfraktion 2. mechanische Teilentolung auf einen Restfettgehalt von ca. 36% durch Pressung, siehe Beispiel 2

3. Entolung des Sonnenblumenpresskuchens mit iso-Hexan in einem Perkolator bei Temperaturen von maximal 6O ⁰ C

4. Austreiben des Hexans mit überhitztem Hexandampf unter Vakuum (< 500 hPa)

5. Austreiben weiteren Hexans mit überhitztem Wasserdampf unter Vakuum (< 500 hPa) . 6. Entfernung von Losemittelresten durch Erhitzung auf 60 ⁰ C im Vakuum (< 500 hPa) . Das so erhaltene Raffinat wird nachfolgend Proteinmehl genannt.

7. Sichtung, Siebung und/oder Vermahlung des Proteinkonzentrats in einer Stift- oder Schlagmühle, um Fraktionen mit unterschiedlicher Partikelgroßen- verteilung zu erhalten und so die funktionellen Eigenschaften zu modifizieren

8. Einsatz der Proteinmehle und Proteinkonzentrate mit oder ohne vorherige oder nachfolgende Zerkleinerung.

Das entölte Mehl (Nr. 2) wurde nur gesiebt (< 263 mm) und direkt zur Emulgierung einer Ei-freien Salatmayonnaise eingesetzt, die vergleichbar homogen und stabil war wie mit einem Pflanzenproteinisolat . Der Geschmack und die Textur konnten weiter verbessert werden, wenn das Proteinmehl vermählen wurde.

Durch eine Aufbereitung in der Korngrosse, wie sie oben im letzten Schritt 7 durchgeführt wurde, waren die funktionellen Eigenschaften der Sonnenblumenkern- proteinpraparate veränderbar. Zur Korngrossenver- kleinerung wurde neben einer reinen Vermahlung auch eine Sichtung oder eine Siebung, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Vermahlung eingesetzt. Mit abnehmender Korngrosse nahm die Wasserbindung tendenziell zu, beim SBK ebenso die Emulgierkapazitat , wahrend die Olbmdung geringfügig abnahm oder sich kaum änderte. Die Präparate mit einer homogeneren Korn- grossenverteilung haben eine höhere Wasserbindung. Als besonders vorteilhaft zur Steigerung der Wasserbindung stellte sich die Kombination von Fraktionierung und Zerkleinerung heraus. Insgesamt ist es möglich, das funktionelle Profil durch eine zielgerichtete Aufbereitung in der Korngrößenverteilung zu modifizieren.