Projekt des Monats Januar 2022

Wertgebende Naturstoffe gesundheits- und umweltverträglich gewinnen: Wissenschaftler erforschen vielversprechenden Einsatz alternativer Lösungsmittel

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Ob Resveratrol aus roten Weintrauben, Lutein aus grünem Gemüse oder Phycocyanin aus Mikroalgen: Naturstoffe sind gefragt – als natürliche Lebensmittelfarbstoffe, als Antioxidantien und auch als Nahrungsergänzungsmittel.
Um diese Naturstoffe aus ihrem ursprünglichen Lebensmittel „herauszulösen“, bedarf es einer Extraktion, standardmäßig mittels organischer Lösemittel wie Methanol oder Hexan.

Im Zuge der vielseitigen Ansätze, die Weiterverarbeitung und Produktion von Lebensmitteln konsequent nachhaltig zu gestalten, werden auch alternative Extraktionsverfahren zur Gewinnung der wertgebenden Lebensmittelinhaltsstoffe gesucht. Denn die konventionellen organischen Lösemittel sind nicht nur umweltschädlich, sondern auch sehr flüchtig, leicht entflammbar und gesundheitsschädlich.

Hier kommt ein aktuelles Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung ins Spiel: Ein Team des Deutschen Instituts für Lebensmitteltechnik (https://www.fei-bonn.de/fei-netzwerk/forschungsinstitute/deutsches-institut-fuer-lebensmitteltechnik-e.v.-dil-.803-40621-43974.institut) in Quakenbrück und der Technischen Universität Braunschweig (https://www.fei-bonn.de/fei-netzwerk/forschungsinstitute/institut-fuer-lebensmittelchemie.803-39905-43180.institut) setzt im Rahmen der Forschungsarbeiten auf Natural Deep Eutectic Solvents (NADES) – natürliche Lösungsmittel, die durch die Vermischung zweier natürlicher Feststoffe entstehen und bereits bei Raumtemperatur in einem flüssigen Zustand übergehen. Beschrieben werden sie aus Einzelanwendungen bislang als gesundheits- und umweltverträglich, nicht flüchtig und biologisch abbaubar; zudem sind ihre Ausgangsmaterialien gut und kostengünstig verfügbar und für Lebensmittel zugelassen, hohe Extraktausbeuten wurden ebenso erzielt – eine vielversprechende Alternative auch zur extraktiven Gewinnung funktioneller Lebensmittelinhaltsstoffe. Jedoch ist bislang der Erfahrungs- und Kenntnisstand für die Entwicklung NADES-basierter Anwendungen noch sehr begrenzt.

Dies zu ändern, ist das Ziel des IGF-Projekts des FEI, das im Frühjahr 2021 gestartet ist und drei Fragen be-antworten soll:
  1. Welche NADES-Systeme sind für die zielgerichtete Optimierung von Extraktionsmethoden mit spezifischer Aufgabenstellung potentiell geeignet?
  2. Mit welchen Verfahren können im Anschluss an die Extraktion extrahierte Inhaltsstoffe und NADES voneinander getrennt werden?
  3. Inwieweit sind NADES-basierte Verfahren gegenüber bestehenden Extraktionsmethoden konkurrenzfähig?
Die Entwicklung eines Scale-Up-Konzeptes und die Erprobung ausgewählter Modellstoffe soll schließlich der Vorbereitung der NADES-Nutzung im industriellen Maßstab dienen und das Potential von NADES für einen breiten Anwenderkreis sichtbar machen. Der Bedarf für nachhaltigere Extraktionsverfahren ist enorm groß: Denn wertgebende Naturstoffe werden nicht nur als natürliche Aromen und Farbstoffe in Lebensmitteln eingesetzt, sondern auch in pflanzlichen Arzneimitteln, kosmetischen Produkten und als Nahrungsergänzungsmittel.

Informationen zum IGF-Projekt AiF 21725 N "Extraktive Gewinnung funktioneller Lebensmittelinhaltsstoffe mittels Natural Deep Eutectic Solvents (NADES)" (https://www.fei-bonn.de/gefoerderte-projekte/projektdatenbank/aif-21725-n.projekt)


... ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)

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