Alfalfa als Protein-Aminosäureprodukt zum Einsatz in Feinkostprodukten


Hausarbeit (Hauptseminar), 2010
35 Seiten

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

I Einleitung

II Aufgabenstellung

IIIand des Wissens
1) Geschichte der Pflanze
2) Bisherige Anwendung
3) Zusammensetzung der Pflanze
3.1)stematik
3.2) Aufbau
4) Lebensmittelrechtliche Zugehörigkeit und Kennzeichnung
5) Ernährungsphysiologische Aspekte – Functional Food – Health Claims
5.1) Ernährungsphysiologische Aspekte
5.2) Functional Food – Health Claims
6) Herstellung des Proteinpulvers
7) Verfügbarkeit von Proteinpulver weltweit
8) antibakterielle und fungizide Wirkung
9) GVO und gv-Alfalfa
10) Casein in Feinkostprodukten
11) Feinkostprodukte
12) Lebensmitteltechnologische Aspekte in Feinkostsystemen
12.1) Wasserbindevermögen, Gelbildung, Quellfähigkeit
12.2) Emulgierfähigkeit
12.3) Viskosität

IV Eigene Untersuchungen
1) Definitionen
1.1) Isoelektrischer Punkt
1.2) Einsalzeffekt
2) Material und Methoden
2.1) Alfalfa-Pulver
2.2) Alfalfaprotein-Gewinnung
2.3) Casein-Produkt
2.4) Zentrifuge
2.5) Rotationsviskosimeter
3) Versuchsbeschreibung und Ergebnisse
3.1) Kjeldahl
3.2) Wasserbindevermögen, Gelbildung, Quellfähigkeit
3.3) Emulgierfähigkeit und Viskosität
3.3.1) Emulgierfähigkeit – Temperaturabhängigkeit
3.3.2) Emulgierfähigkeit – Abhängigkeit vom pH-Wert
3.3.3) Emulgierfähigkeit –lzabhängigkeit
3.3.4) Viskosität

V Ergebnisdiskussion
1) Kjeldahl
2) Wasserbidevermögen, Gelbildung, Quellfähigkeit
3) Emulgierfähigkeit und Viskosität
3.1) Emulgierfähigkeit – Temperaturabhängigkeit
3.2) Emulgierfähigkeit – Abhängigkeit von pH-Wert
3.3) Emulgierfähigkeit –lzabhängigkeit
3.4) Viskosität

VI Zusammenfassung

VIImmary

VIII Literaturverzeichnis

I Einleitung

Mit wachsender Weltbevölkerung nimmt die Nachfrage an Proteinen mit hoher biolo-gischer Wertigkeit zu. Daher könnte es notwendig sein, bei steigenden Rohstoffpre-isen, nach günstigen Alternativen zu den bereits bekannten Proteinquellen zu suchen. Die Alfalfa-Pflanze (Medicago sativa) weist im Allgemeinen eine gute Aminosäuren–Zusammensetzung auf, welche sich im Hinblick auf die Essentiellen (für den Menschen lebensnotwendigen) wesentlich von Casein (Milchprotein, aus Magermilchpulver gewonnen) unterscheidet. Im Hinblick auf die stets steigende Preisentwicklung von Casein stellt sich die Frage, inwiefern sich Alfalfa–Proteine eignen, um in der Lebensmittelindustrie Verwendung finden zu können und ob sie einen ernährungs-physiologischer Mehrwert liefern können.

II Aufgabenstellung

Es soll im Rahmen der Vorlesungsveranstaltung Produktentwicklung des Fachbereichs Lebensmitteltechnik der Fachhochschule Trier „Alfalfa als Protein- / Aminosäurepro-dukt zum Einsatz in Feinkostprodukten“ untersucht werden. Dazu werden das Wasser-bindevermögen, die Emulgierfähigkeit und die Viskosität von Alfalfa und Casein ver-glichen. Zudem werden lebensmittelrechtliche, lebensmitteltechnologische, sowie le-bensmitteltechnische und ernährungsphysiologische Aspekte betrachtet und im Hin-blick auf Feinkostprodukte evaluiert.

IIIand des Wissens

1.) Geschichte der Pflanze

Alfalfa wurde vor 9000 Jahren [EFSA 2009] als „Wunder–Lebensmittel“ von ara-bischen Reitern entdeckt, die der Pflanze ihren Namen gaben. Übersetzt bedeutet Alfalfa soviel wie „Vater aller Nährstoffe“.e verfütterten es an ihre Nutztiere und ent-deckten darüber eineeigerung der Energie– und Arbeitsleistung. Alfalfa wurde als hilfreiches Lebensmittel gegen viele gesundheitliche Probleme bekannt, die durch Er-nährungsdefizite (Mangel an lebensnotwendigen Nährstoffen) hervorgerufen wurden.e wurde auch als ganzheitlich unterstützendes Lebensmittel verwendet und man schrieb ihr eine verjüngende Wirkung zu. Aufgrund des weit reichenden und tiefen Wurzelsystems der Pflanze (bis zu 6 m) ist diese Reich an Mineralstoffen wie Kalzium, Magnesium, Phosphor und Eisen und galt aufgrund dessen als unterstützend wirkend für den Knochen- und Zahnaufbau [RAINTREE NUTRITION Inc. 1996].

Durch Emigranten wurde die Pflanze in der ganzen Welt bekannt und angepflanzt.e wurde weltweit unter dem Namen Alfalfa bekannt. Alfalfa wird heute hauptsächlich als wichtigste Grün- und Trockenfutterpflanze für Nutztiere (u. a. Milchkühe, Pferde,hafe) als Protein- und Vitaminlieferant eingesetzt. Außerdem findet die Pflanze im landwirtschaftlichenktor als Leguminose (Hülsenfrüchtler) Anwendung, da sie in der Lage ist, denickstoff der Luft im Boden zu binden. In der westlichen und der traditionellen chinesischen Medizin wird Alfalfa ebenfalls angewendet, insbesondere für die Erkrankung des Magen-Darm-Traktes. Bei Alfalfa handelt es sich um eine der am besten studierten Pflanzen und um die weltweit am häufigsten angebaute Nutz- und Futterpflanze [BURGERSTEIN et al. 2002].

Bereits seit 1992 werden Alfalfa-Produkte im Rahmen der Humanernährung (mensch-liche Ernährung) konsumiert. Der teilweise verwendete Begriff „Luzerne“ wird synonym für Alfalfa verwandt.

2.) Bisherige Anwendung

Alfalfa wird derzeit weltweit hauptsächlich als Nutzpflanze angebaut und als Grün- und Trockenfutterpflanze, sowie als Boden verbessernde Leguminose verwendet [KLING-BACHER 2001]. Weltweit wird die Pflanze auf ca. 32 Millionen ha (Hektar) Anbaufläche kultiviert und zählt zu den Pflanzen, die den höchsten Gehalt an Protein pro ha liefert. In der außereuropäischen Lebensmittelindustrie wird Alfalfa seit Jahrzehnten haupt-sächlich als Nahrungsergänzungsmittel, aber auch als Lebensmittelzutat, vor allem in der Getränkeindustrie undßwarenindustrie, eingesetzt [EFSA Panel DPNA 2009]. Auf dem europäischen Markt ist Alfalfa erst seit Ende 2009 als Eiweißkonzentrat für die Lebensmittelindustrie zugelassen [EU Kommission 2009] worden. Zuvor wurde Alfalfa jedoch weltweit bereits in Form vonrossen im Rahmen einer ökologischen und gesundheitsfördernden Ernährung konsumiert.

3.) Zusammensetzung der Pflanze

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In folgender Tabelle ist eine chemische Zusammensetzung verschiedener Bestandteile von Alfalfa-Pflanzenteilen und -Produkten aufgeführt, deren Werte aus einer Anzahl an Untersuchungen der Purdue University (Indiana, USA) stammen.

Tab. 1) Bestandteile einiger Alfalfa Pflanzenteile und Produkte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In diesenudien wurde auch die Aminosäurezusammensetzung der Alfalfa-Proteine untersucht und die folgenden signifikanten essentiellen Aminosäuren genannt.

- Arginin
- Histidin
- Tryptophan
- Threonin
- Isoleucin
- Lysin
- Methionin
- Cystin
- Leucin
- Phenyalanin

Neben Vitamin A, welches in hoher Konzentration in jungenrossen vorkommt, sind die Vitamine D und E als weitere wasserlöslichen Vitamine zu erwähnen, sowie Thiamin, Riboflavin, Niacin, Pantothensäure und Biotin der Gruppe der B–Vitamine. [DUKE 1983]

4) Lebensmittelrechtliche Zugehörigkeit und Kennzeichnung

Alfalfaprotein-Konzentrat ist derzeit auf dem europäischen Markt als neuartiges Le-bensmittel und neuartige Lebensmittelzutat zugelassen. In der Kennzeichnung von Lebensmitteln ist dieses als „Eiweiß aus der Luzerne (Medicago sativa)“ oder „Eiweiß aus Alfalfa (Medicago sativa)“ zu bezeichnen. [EU Kommission 2009]

5) Ernährungsphysiologische Aspekte – Functional Food – Health Claims

5.1) Ernährungsphysiologische Aspekte

Laut „Spezifikation für Eiweisskonzentrat aus der Luzerne (Medicago sativa)“ der Ent-scheidung der EU Kommission vom 13. Oktober 2009 enthält selbiges Konzentrat (Produkt, das einen bestimmtenoff in hoher Konzentration enthält) die in der Tab. 1 aufgeführte Zusammensetzung.

Tab. 2: Zusammensetzung von Eiweißkonzentrat aus der Luzerne (Medicago sativa) [EU Kommission 2009]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die vom Hersteller empfohlene tägliche Verzehrmenge dieses Eiweißkonzentrates be-trägt 10 g [EU Kommission 2009]. Das Alfalfaprotein-Konzentrat ist u.a. aus einem Komplex (vielschichtigeruktur) aus Proteinen (45 – 60 %), Mineralien (Ca, Fe, Mg) und Vitaminen (A, D, E, K) zusammengesetzt. Diecherheit für den menschlichen Konsum wurde Anfang 2009 vom NDA-Gremium für Diätetische Produkte, Ernährung und Allergien [EFSA Panel DPNA 2009] überprüft. Der nutritive (ernährungsphysio-logische) Nutzen des Alfalfaprotein-Konzentrates (10 g / Tag) wurde im Rahmen mehrerer klinischerudien in unterschiedlichen Ländern (u.a. Peru, Indien und Kongo) getestet. Das Produkt wurde als sicher eingestuft.

Das Alfalfaprotein-Konzentrat enthält 9 von 10 für den Menschen essentielle Amino-säuren in Gehalten zwischen 1,0 und 4,7 %. Es ist reich an einfach- und mehrfach un-gesättigten Fettsäuren (34,1 – 46,3 % des Gesamtfettgehaltes), enthält die Vitamine A, alle B Vitamine (B1 – B12), C, D, E, K1 und zudem Mineralstoffen wie Kalzium, Magnesium, Kalium, Phosphor und Eisen.

Was den Gehalt an toxikologischenoffen undoffen mit allergenem Potential betrifft, wird Alfalfaprotein-Konzentrat als weniger anti-nutritiv eingestuft als Linsenmehl oder Zwiebeln [EFSA Panel DPNA 2009].

Die Humanverfügbarkeit (biologische Wertigkeit) und –verträglichkeit wurde somit bestätigt.

Im Hinblick auf die von der DGE (Deutsche Gesellschaft für Ernährung) empfohlene Tagesmenge an ernährungsphysiologisch wertvollen Nährstoffen ergeben sich die in Tab. 3 dargestellten Anteile von Alfalfa-Protein und Casein im Vergleich. Die Anteile wurden zum direkten Vergleich auf 10 g Produktmenge bezogen, da sich die in der EU zugelassene Höchstmenge von Alfalfa-Protein auf 10 g / Tag beläuft.

Tab. 3:gnifikante Anteile ernährungsphysiologisch wichtiger Nährstoffe in mg / 100 g in 10 g der untersuchten Proteinprodukte im Vergleich zu DGE Empfehlungen und deren prozentuale Erfüllung der Tagesdosis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aus den jeweiligen Nährstoffanteilen der zu untersuchenden Produkte ergibt sich ein relativ hoher Mehrwert im Alfalfa-Protein im vergleich zu Casein. Es kann demzufolge mit lediglich 10 g Alfalfa-Protein der Bedarf an lebensnotwendigen Nährstoffen um ein Vielfaches mehr gedeckt werden, als mit selbiger Menge an Casein. Produkte die Alfalfa-Protein enthalten können somit eine ernährungsphysiologisch wertvollere Zu-sammensetzung aufweisen.

5.2) Functional Food – Health Claims

Der Anteil an unlöslichen Ballaststoffen (Stoffe, welche in der Regel nicht bzw. nur teilweise verwertet werden) beträgt im zugelassenen Alfalfaprotein-Konzentrat bis zu 15 % [EFSA Panel DPNA 2009]. Lebensmittel, die das Alfalfaprotein-Konzentrat enthalten könnten bei einem Gehalt von 3 g Ballaststoffen pro 100 g Lebensmittel mit „ballaststoffhaltig“ oder „mit Ballaststoffen“ gekennzeichnet werden. Ab 6 g Ballaststoffe pro 100 g Lebensmittel könnten Produkte mit „ballaststoffreich“ oder „Quelle von Ballaststoffen“ gekennzeichnet werden. Aufgrund der Verdauungs-fördernden Eigenschaften von Ballaststoffen könnten Produkte darauf hinweisende Werbeaussagen tragen. Folgende Werbeaussagen blieben bisher unbeanstandet [ENDREß].

- Ballaststoffhaltige Lebensmittel regulieren denuhlgang
- Ballaststoffhaltige Lebensmittel sorgen für eine geregelte Verdauung

Da Alfalfa generell einen Pektingehalt zwischen 13,0 und 16,1 des Gesamt-Ballast-stoffanteils aufweist [PAOLINI et al. 2009], zudem sekundäre Pflanzenstoffe [DUKE 1983] sowie mehrfach ungesättigte Fettsäuren enthält [EFSA Panel DPNA 2009], sind Aussagen wie „im Rahmen einer cholesterinbewussten Ernährung“ möglich [ENDREß]. Aufgrund der hohen Gehalte an Vitaminen, wie beispielsweise Vitamin C mit 60 mg / 100 g [EFSA Panel DPNA 2009], sind Aussagen wie “reich an Vitamin C” und “unterstützt die Immunabwehr” denkbar.

Der hohe Kalziumgehalt [EFSA Panel DPNA 2009] könnte Aussagen wie beispiels-weise “Reich an Kalzium” und “Gute Kalziumquelle” möglich machen.

Weiterhin könnten je nach Produktzusammenstellung Werbeaussagen zu Präbiotika (unverdauliche Kohlenhydrate), Vitamin E (Antioxidant), und Folsäure (Vitamin B Gruppe) möglich sein [GEDRICH et al. 2005].

6) Herstellung des Proteinpulvers

Am 13. Oktober 2009 wurde von der Kommission der Europäischen Gemeinschaft, im Rahmen eines Antrages auf Zulassung eines Extraktes (Auszug) aus Blättern der Luzerne (Medicago sativa), der in Abb. 0 ersichtliche Herstellungsprozess des Eiweiss-konzentrates und dessen Inverkehrbringung genehmigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 0:hematische des von der EU Kommission genehmigten Herstellungsprozesses für Eiweisskonzentrat aus Alfalfa (Medicago sativa)

Die Alfalfa-Pflanze wird innerhalb von zweiunden nach der Ernte geschnitten und mittels Hammermühlen (Mühle mit hammerartig schlagenden Elementen) gemahlen [EFSA Panel DPNA 2009].e wird anschließend über eine Art Ölpresse in Presssaft und faseriger Rückstand überführt. Der Presssaft enthält 10 % Trockenmasse, die wiederum 35 % Roheiweiß aufweist. Nach einer Neutralisation dieses Presssaftes auf pH 5,8 – 6,2 können durch Vorheizung und Dampfeinspritzung die mit Karotinoid und Chlorophyllpigmenten (natürliche Farbstoffe) assoziierten Eiweiße koagulieren. Das koagulierte (strukturveränderte) Eiweiß wird mittels Zentrifugation (beschleugnigtedimentation) abgetrennt und anschließend bei ausreichend geringen Temperaturen getrocknet, um eine Erhaltung der Pigmente zu gewährleisten [EU Kommission 2009].

Die thermische Behandlung erlaubt eine Eliminierung (Abtötung) der bakteriellen Flora und anti-nutritiven temperatursensitivenbstanzen [EFSA Panel DPNA 2009]. Nach Zugabe von Ascorbinsäure (Vit. C) wird das Alfalfa-Eiweißkonzentrat granuliert und unterhutzgas, oder kühl, gelagert [EU Kommission 2009].

Desweiteren wäre es nach Knuckles und anderen [1982] auch möglich den gewonnenen Presssaft durch Ultrafiltration (eine besonders ergiebige Art der Filtration) zu separieren. Zudem könnte das Protein des Presssaftes eventuell durchureaus-fällung und anschließendes Zentrifugieren gewonnen werden. Ein Aussalzen wäre eine weitere denkbar schonende Methode mit guter Ausbeute. Dies müsste jedoch erst durch eine Analyse bestätigt werden, besonders im Hinblick auf die Qualität des Konzen-trates und der nutritiven Inhalts- und Nährstoffe, die mitunter thermosensitiv sind.

Eine zügige Verarbeitung nach der Ernte der Alfalfa-Pflanze ist anzuraten, um eine enzymatische Proteolyse (Spaltung) und einer Oxidation (Elektronenabgabe) der Pig-mente entgegen zu wirken [EFSA Panel DPNA 2009].

7) Verfügbarkeit von Proteinpulver weltweit

Die Novel Food Kommission der Europäischen Gemeinschaft hat mit der Entscheidung vom 13. Oktober 2009 die Inverkehrbringung eines Extraktes aus den Blättern der Luzerne (Medicago sativa) als neuartiges Lebensmittel oder neuartige Lebensmittel-zutat genehmigt. Im Rahmen dieser Zulassung wurde ebenfalls ein Verfahren zur Gewinnung eines Eiweißkonzentrates aus der Alfalfa-Pflanze genehmigt. [EU Kommi-sion 2009]. Derzeit werden in Frankreich über dieses Verfahren 12,000 Tonnen Alfalfa per annum von vier Werken verarbeitet. Außerhalb von Europa ist Alfalfaprotein-Kon-zentrat dagegen bereits seit geraumer Zeit in den USA, Kanada und Mexiko zuge-lassen und in Form von Nahrungsergänzungsmitteln und als Lebensmittelzutat für Ge-tränke undßwaren auf dem Markt [EFSA Panel DPNA 2009].

In der Bundesrepublik Deutschland beschränken sich die Anbauflächen für Alfalfa auf derzeit ca. 31.000 ha mit einem Ertrag von 84,3 dt (Dezitonnen) / ha [BMELV 2009]. Es konnte nicht in Erfahrung gebracht werden, ob das Alfalfaprotein-Konzentrat ebenfalls in Deutschland hergestellt wird. Es wurden weltweit keine Marktdaten und / oder Mu-ster zur Verfügung gestellt. Auch von in Deutschland ansässigen Lieferanten, wie bei-spielsweise die Firma K.-W. Pfaffenschmidt GmbH (Hamburg), die ein solches Pulver vertreibt, wurden keine Marktdaten herausgegeben oder ein Muster zur Verfügung ge-stellt. Aufgrund dessen konnte die geplante Kosten-Nutzen-Analyse nicht durchgeführt werden, da neben den lebensmitteltechnologischen Daten auch die relevanten Markt-daten des Alfalfaprotein-Konzentrates fehlen.

Es kann daher lediglich auf die Firma Viridis verwiesen werden, von welcher im Fe-bruar 2000 der Zulassungsantrag bei den zuständigen französischen Behörden der EU Kommission eingereicht wurde [EU Kommission 2009].

8) antibakterielle und fungizide Wirkung

Auf dem Gebiet der antimikrobiellen Wirkung von Alfalfa gilt es noch allerhand zu erforschen. Im Rahmen dieses Projektes war eine Untersuchung geplant, inwiefern es in einem Casein-Alfalfa-Produkt eine antibakterielle Wirkung gegenüber Bacillus ssp. [DUKE 1983] bzw. fungizide (gegen Pilze wie Hefen undhimmelpilze) Wirkung gibt. Aus zeitlichen Gründen wird jedoch lediglich auf vorhandene Literatur verwiesen. Einoffgemisch das aus der Alfalfa-Wurzel isoliert (gewonnen) wurde, besitzt eine fungizide Wirkung gegen zehn medizinisch wichtige Hefen, darunter Candida ssp.. Die Wirksamkeit desoffgemisches basiert auf unterschiedlichen chemischen Verbin-dungen, wie Polyen-Makrolide (organische ringförmige Moleküle, die eine intramole-kulare Estergruppe (Lakton) enthalten) undponine (Glycoside voneroiden; antinutritive Proteine) [POLACHEK et al. 1986].

[...]

Ende der Leseprobe aus 35 Seiten

Details

Titel
Alfalfa als Protein-Aminosäureprodukt zum Einsatz in Feinkostprodukten
Hochschule
Fachhochschule Trier - Hochschule für Wirtschaft, Technik und Gestaltung  (Fachbereich Lebensmitteltechnik)
Veranstaltung
Produktentwicklung
Autoren
Jahr
2010
Seiten
35
Katalognummer
V156558
ISBN (eBook)
9783640730544
Dateigröße
1656 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Schlagworte
feinkost, alfalfa, protein, pflanzliches protein, biologische wertigkeit, emulgierfähigkeit, casein, kasein, wasserbindevermögen, wasserhaltevermögen, gelbildung, quellfähigkeit, polarität, löslichkeit, protein konzentrat, texturgeber, textur, bindemittel, rheologie, sensorik, ernährungsphysiologie, produktentwicklung, novel food, neuartige lebensmittel, neuartige lebensmittelzutat, lebensmittelzutat, lebensmittel, human consumption, nutritive, functional food, health claims, emulsifier, texture, water capability, gel binding, sensory, calcium, vitamins, polyunsaturated fatty acids, pufa, deli, food, ethnic foods
Arbeit zitieren
Dominique Weiß (Autor)Florian Seer (Autor)Philipp Gmelch (Autor)Matthias Veser (Autor), 2010, Alfalfa als Protein-Aminosäureprodukt zum Einsatz in Feinkostprodukten, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/156558

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