Projekt des Monats Juni 2018

Multitalent Pektin! Entwicklung gesundheitsfördernder Pektin-Mikrogele zur natürlichen Stabilisierung flüssiger Lebensmittel

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Wenn Verbraucher im Supermarkt zu bestimmten flüssigen Lebensmitteln wie Limonaden oder Dressings greifen, erwarten sie eine stabile Trübung – bei der Lagerung dieser Öl-in-Wasser-Emulsionen darf es zu keiner Phasentrennung kommen. Um diese zu vermeiden, werden Emulgatoren in Kombination mit Gelbildnern als Zusatzstoffe eingesetzt, die als Vermittler zwischen zwei oder mehreren nicht-mischbaren Phasen dienen.
Zugleich wünschen Verbraucher aber zunehmend Lebensmittel, die weitestmöglich frei von Zusatzstoffen sind; sind sie für die Qualität von verarbeiteten Lebensmittel unumgänglich, werden natürliche Zusatzstoffe bevorzugt – so wie Pektine: Die löslichen Ballaststoffe werden aus pflanzlichen Rohstoffen wie Apfel-, Citrus- oder Rübentrester gewonnen und verfügen – neben ihrer gesundheitsfördernden Wirkung – über vielfältige funktionelle Eigenschaften. So können sie als Geliermittel, als Verdickungsmittel oder zur Stabilisierung von Emulsionen eingesetzt werden. Zudem werden bei ihrer Herstellung Nebenprodukte der Lebensmittelherstellung (z.B. der Saftproduktion und der Zuckergewinnung) nachhaltig genutzt, häufig auch aus regionalem Anbau. Das macht das Multitalent Pektin so beliebt!

So wird bereits heute Zuckerrübenpektin zur Emulsionsstabilisierung in Getränken eingesetzt. Dabei kommt es jedoch immer wieder zu Qualitätsproblemen wie einer Phasentrennung, deren Ursachen noch nicht vollständig verstanden sind. Gerade kleine und mittelständische Unternehmen stellt dies aufgrund des hohen erforderlichen Forschungsaufwands vor Schwierigkeiten. Alternativ wird häufig Gummi Arabicum verwendet, das Hersteller allerdings von Importen aus Krisenregionen abhängig macht.

Vor diesem Hintergrund setzt ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) an: Ein Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) will im Rahmen des Projektes Mikrogele mit definierten Eigenschaften aus Pektin herstellen. Diese Mikrogele können mit biofunktionellen Inhaltsstoffen oder Aromakomponenten beladen werden, um eine homogene Verteilung der gewünschten Inhaltsstoffe im Lebensmittelprodukt zu gewährleisten. Darüber hinaus können die pektinbasierten Mikrogele direkt zur Trübung verwendet werden, um das in Erfrischungsgetränken geschätzte trübe Aussehen zu erzeugen. Zur Herstellung der Mikrogele wird ein innovatives Verfahren eingesetzt, das im Rahmen von früheren IGF-Projekten erfolgreich entwickelt wurde: Mittels Simultanen Homogenisierens und Mischens (SHM) wollen die Forscher die Größe und Struktur solcher Wirkstoff-beladenen Mikrogele systematisch beeinflussen, um damit langzeitstabile, innovative Produkte herstellen zu können.

Vor allem in der Getränkeindustrie stehen bestimmte Eigenschaften wie eine definierte Trübung, Opaleszenz, Sedimentationsstabilität, der Gehalt an biofunktionalen Stoffen nach derzeitigem Stand untereinander im Zielkonflikt. Im Rahmen der Forschungsarbeiten werden für solche Fragestellungen weitreichende Lösungen geschaffen, indem pektinbasierte Mikrogele mit den jeweils gewünschten Trübungs- und Emulgiereigenschaften gezielt hergestellt werden. Mikrogele können dann beispielsweise in ihrer Größe so eingestellt werden, dass sie das Licht streuen, ohne jedoch das Getränk komplett undurchsichtig werden zu lassen. Darüber hinaus sind die Einsatzmöglichkeiten vielfältig: Die Ergebnisse werden nicht nur Getränkeherstellern, sondern auch Herstellern von Marinaden, Saucen, Aromen oder Süßwaren die Entwicklung neuer Produkte mit natürlichen Rohstoffen ermöglichen. Auch das für die Herstellung der Mikrogelpartikel genutzte SHM-Verfahren kann ohne größere Umbauten in bestehende Anlagen integriert werden. Eine Vielzahl von Unternehmen kann damit direkt oder indirekt von den angestrebten Forschungsergebnissen profitieren.

Informationen zum IGF-Projekt AiF 19306 N "Herstellung von Pektin-Mikrogelpartikeln zur Trübung und zur Stabilisierung von Getränkeemulsionen"


... ein Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)

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