Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Erbsenfaser 2.0 - Neue Konzepte zur Erhöhung der Wertschöpfung und zur Optimierung der technofunktionellen sowie nutritiven Eigenschaften der bei der Erbsenverarbeitung anfallenden faserreichen Nebenprodukte |
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| Titel (englisch): | Pea fibre 2.0 - Novel approaches for added values by optimizing functional and nutritive properties of fibre-rich by-products from pea processing |
| Beschreibung (dt.): | Die Zielstellung des Vorhabens besteht in der Erhöhung der Wertschöpfung der bei der Erbsenverarbeitung entstehenden Nebenprodukte (Erbsenschale und Kotyledonen-Rückstand), welche reich an Ballaststoffen und bioaktiven sekundären Pflanzenstoffen sind, aber bisher nur unzureichend vermarktet werden. Dabei sollen zum einen die technofunktionellen Eigenschaften der Außenfasern aus den Erbsenschalen durch kombinierte enzymatisch-mechanische Aufschlussverfahren verbessert werden und deren ernährungsphysiologisches Potential anhand der Gehalte an assoziierten Sekundärmetaboliten charakterisiert werden. Zum anderen verfolgt die Verfahrensentwicklung das Ziel, neben der Innenfaser, Pektin als zusätzlichen funktionellen Wertstoff aus dem Kotyledonen-Rückstand zu gewinnen und anhand seiner funktionellen Eigenschaften als Gelbildner und Emulsions- bzw. Schaumstabilisator zu bewerten. Der analytische Schwerpunkt des Vorhabens liegt auf der Ermittlung der Konzentrationen an Proteinen, Saponinen und Flavonoiden in den jeweiligen Zwischen- und Endprodukten und der Bewertung von Möglichkeiten zur Gewinnung und Nutzung dieser wichtigen ggf. gesundheitspräventiven Substanzen. Im Ergebnis der Forschungsarbeiten werden neue Wege zur nachhaltigen Nutzung heimischer Körnerleguminosen und deren anfallenden Nebenproduktströme für die Herstellung hochfunktioneller Lebensmittelzutaten aufgezeigt und somit ein wichtiger Beitrag für die Humanernährung und eine nachhaltige Be- und Verarbeitung geleistet. AP1: Charakterisierung der Rohstoffe (Erbsenschalen, Kotylendonen-Rückstand) AP2: Mechanisch-enzymatischer Aufschluss (Mikrofibrillierung) von Erbsenschalen und Charakterisierung der gewonnenen Erbsenaußenfasern AP3: Charakterisierung der grenzflächenstabilisierenden Eigenschaften der bei UHH gewonnenen Saponin-Extrakte AP4: Pektin-Extraktion und Innenfaser-Gewinnung aus Kotyledonen-Rückständen und Charakterisierung der Wertstoffe AP5: Abschlussbewertung und Aktualisierung des Gesamtkonzeptes |
| Beschreibung (engl.): | The project aims at increasing the added-value of the byproducts accumulating during pea processing (pea hulls and cotyledon residues) that are rich in dietary fibres and bioactive secondary metabolites. This is achieved by increasing the technofunctional properties of the ‘outer fibre’ using a combination of enzymatic and mechanical treatments of pea hulls and the characterization of the nutritional value and the contents of secondary metabolites. Furthermore, process steps are developed for the recovery of pectin from the fibre-rich cotyledon residue. Its functional properties as a gelling agent and emulsion/foam stabilizer are evaluated. Chemical analyses are particularly focusing on the determination of proteins, saponins, and flavonoids within the intermediate and final products in order to evaluate strategies for the recovery and utilization of such potent health-beneficial substances. As a result of these research activities, new ways utilizing domestic grain legumes for the production of highly functionalized food ingredients are pointed out. This is believed to have a major impact on a sustainable legume production and healthy human nutrition. |
| Ergebnis (dt.): | In Deutschland werden jährlich mehr als 150.000 t Erbsen verarbeitet. Hierbei fällt mit den Erbsenschalen ein Nebenprodukt mit einem hohen Ballaststoffgehalt (> 80 Gew .-%) an, das aufgrund der kompakten Struktur der Zellwandpolysaccharide geringe technofunktionelle Eigenschaften aufweist und hauptsächlich für die Tierfütterung verwendet wird. Ziel des Projekts war es daher, Strategien zur Steigerung des Mehrwerts dieser Erbsenschalen durch Verbesserung ihrer technofunktionellen Eigenschaften und ihres Nährwerts zu entwickeln. Hierfür wurden sowohl enzymatische als auch mechanische Verfahren einzeln und in Kombination eingesetzt sowie verschiedene Trocknungsverfahren hinsichtlich ihrer stabilisierenden Wirkung beurteilt. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine nassmechanische Behandlung mittels Hochdruckhomogenisierung oder Mikrofluidisierung eine Zunahme der Wasserbindungseigenschaften und eine Freisetzung von Sekundärmetaboliten erreicht werden konnte. Dieser Effekt war umso ausgeprägter, je geringer die erzielte Partikelgröße war. Zudem führten Partikel mit einem D90 ≤ 80 μm zu stabilen viskoelastischen Suspensionen. Durch eine zusätzliche enzymatische Vorbehandlung mit verschiedenen einzeln oder in Mischung eingesetzten Enzymen konnten die technofunktionellen Eigenschaften der Erbsenfasern zusätzlich gezielt beeinflusst werden, während der Gehalt an Saponinen sank. Ein Vergleich der Auswirkungen verschiedener Trocknungsverfahren auf die technofunktionellen Eigenschaften der behandelten Erbsenfasern zeigte, dass mit einer Vakuumtrocknung Faserprodukte erzielt werden konnten, deren Wasserbindekapazität mit einigen kommerziellen Ballaststoff-Rohstoffen vergleichbar ist. Darüber hinaus zeigte diese Studie, dass eine kommerzielle Nutzung der Fasern zur Gewinnung von Saponinen und Flavonoiden prinzipiell möglich ist. Dies ist jedoch nur bei einzelnen Sorten mit außergewöhnlich hohem Gehalten dieser Sekundärmetaboliten sinnvoll. |
| Ergebnis (engl.): | In Germany, more than 150,000 tonnes of peas are processed per year. From this, pea hulls are a by-product of low commercial value, but of high nutritional interest due to their content of dietary fibre. However, owing to the compact structure of the cell wall polysaccharides their techno-functional properties are poor, and they are mainly utilised as animal feed so far. Hence, the project aimed to develop strategies to increase the economic value of the pea hulls. A combination of enzymatic and mechanical treatments followed by stabilisation via drying was conducted to improve nutritional and techno-functional properties. The results show that an increase in water binding properties and a release of secondary metabolites could be achieved by wet mechanical treatment using high-pressure homogenisation. This effect was more pronounced if a smaller particle size was achieved. Moreover, particles with a D90 ≤ 80 μm resulted in stable viscoelastic suspensions. By applying an additional enzymatic pre-treatment with various enzymes used individually or in combination, the techno-functional properties of the pea fibres could be specifically influenced, while the content of saponins decreased. A combination of enzymatic and mechanical treatments can therefore be employed to customise the techno-functional properties with regard to applications of pea hulls as dietary fibres. A comparison of the effects of different drying methods on the techno-functional properties of the treated pea fibres showed that vacuum drying led to fibre products with a water binding capacity comparable to some commercial dietary fibre raw materials. Furthermore, the study showed that commercial use of the fibres for the extraction of saponins and flavonoids is possible in principle. However, this is only feasible for fibres from pea varieties with exceptionally high contents of these secondary metabolites. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.04.2017 / Ende: 31.12.2020 |
| Ausf. Einrichtung: | Technische Universität Berlin - Fakultät III - Prozesswissenschaften - Institut für Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie - Fachgebiet Lebensmittelverfahrenstechnik, Berlin |
| Themenfelder: | Lebensmitteltechnologie, food technology, food engineering |
| Förderprogramme: | Eiweißpflanzenstrategie |
| Schlagworte: | Humanernährung, human nutrition, Nachhaltigkeit, sustainability, Erbse, pea, Inhaltsstoffe, ingredients, Klimaschutz, climate protection |
| Förderkennzeichen: | 2815EPS010 |
| Dokument zum Download: | Abschlussbericht.pdf (5,2 MB) Praxismerkblatt.pdf (656,2 KB) |
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