Palmfett ist aufgrund ökologischer Konflikte zunehmend in Kritik geraten. Daher wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Kernöl der Mango (M. indica L.) und Tamarinde (T. indica L.) auf ihre Eignung als nachhaltige Palmfettsubstitute untersucht. Die Früchte wurden morphologisch charakterisiert und das Kernöl durch Soxhlet-Extraktion gewonnen. Additiv wurde eine dreistufige Fraktionierungsmethode zur Gewinnung eines in der Lebensmittelindustrie anwendbaren, hochschmelzenden Fetts entwickelt. Zudem wurde die Fettsäurezusammensetzung der Rohöle wie auch der einzelnen Fraktionen mittels GC-FID bestimmt. Die Analogien bzw. Unterschiede im Fettsäureprofil der Rohöle wie auch der Fraktionen wurden anhand multivariater Statistik (HCA und PCA) ausgearbeitet. Der Kern machte bei Mango 3,30% und bei Tamarinde 21,44% der Gesamtmasse der Frucht aus. Aus den Kernen der Früchte konnten 8,02% Mango- und 2,14% Tamarindenkernöl extrahiert werden. Die in kommerziell erhältlichem Palmfett vorherrschenden Fettsäuren waren Palmitinsäure (38,67%) und Ölsäure (38,21%). Der Anteil gesättigter Fettsäuren betrug 44,92%. Die Fraktionierung des Palmfetts bewirkte eine Auftrennung in 21,03% Palmstearin und 78,97% Palmolein. Der Gehalt an C16:0 stieg in Palmstearin, während die Konzentrationen ungesättigter Fettsäuren gesenkt wurden. Anders zeichnete sich das Tamarindenkernöl durch einen hohen Gehalt an Linolsäure (54,72%) wie einen niedrigen Anteil an gesättigten Fettsäuren (26,47%) aus. Die Fraktionierung war hinsichtlich einer zu geringen Ölausbeute bei der Extraktion nicht möglich. Tamarindenkernöl stellte daher aufgrund ungeeigneter Fettsäurezusammensetzung wie einer geringen Ölausbeute keine veritable Alternative zu Palmfett dar. Ähnlich dem Palmöl, dominierte im Mangokernöl die einfach ungesättigte Ölsäure (C18:1; 48,54%). Zudem repräsentierte Stearinsäure 31,99% des Gesamtfettgehaltes. Der Anteil gesättigter Fettsäuren (42,62%) lag unter dem Sättigungsgrad des Palmrohfetts. Das extrahierte Mangorohöl konnte in 46,90% Mangostearin und 53,10% Mangoolein fraktioniert werden. Induziert durch die
Fraktionierung stieg der C18:0-Gehalt im Mangostearin, während die Anteile an C18:1 und C18:2c reduziert wurden. Das gewonnene Mangostearin ist bei Raumtemperatur fest und weist einen hohen Gehalt gesättigter Fettsäuren auf. Trotz des geeigneten Fettsäureprofils der Mango, limitiert der geringe Fettgehalt der Kerne jedoch dessen Einsatz als potentielles Palmfettsubstitut.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Stand der Wissenschaft
2.1. Problematik
2.2. Mögliche Alternativen
2.3. Biologie und Botanik
2.3.1. Ölpalme (Elaeis guineensis)
2.3.2. Mangobaum (Mangifera indica)
2.3.3. Tamarinde (Tamarindus indica)
2.4. Grundlagen der Lipide
2.5. Bearbeitungsmethoden
2.5.1. Extraktion
2.5.2. Fraktionierung
3. Material und Methoden
3.1. Rohware
3.2. Chemikalien
3.3. Probenvorbereitung
3.4. Fraktionierung
3.5. GC-Analytik
3.6. Statistik
4. Ergebnisse und Diskussion
4.1. Morphologie der Mango und Tamarinde
4.2. Fettgehalt der Mango- und Tamarindenkerne
4.3. Fraktionierungsmethode
4.4. GC-Auswertung
4.5. PCA und HCA
4.5.1. Vergleich aller Fette und Fettfraktionen
4.5.2. Vergleich Palmfett und Palmfettfraktionen
4.5.3. Vergleich Mangokernöl und Mangokernölfraktionen
5. Zusammenfassung
Zielsetzung und Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von Kernen der Mango und der Tamarinde auf ihre Eignung als nachhaltige Palmfettsubstitute. Dabei liegt der Fokus auf der Charakterisierung der Fettsäureprofile und der Optimierung einer Fraktionierungsmethode zur Gewinnung wertvoller Fettsäurefraktionen.
- Charakterisierung des Fettsäureprofils potenzieller Palmfettsubstitute
- Optimierung einer dreistufigen Fraktionierungsmethode
- Morphologische Analyse von Mango- und Tamarindenkernen
- Multivariate statistische Auswertung mittels PCA und HCA
Auszug aus dem Buch
2.5.1 Extraktion
Der Fettgehalt eines Stoffes wird quantitativ mittels Extraktion bestimmt. Eine der gängigsten und simpelsten Methoden ist die Extraktion nach Soxhlet. Allgemein dient die Soxhlet-Extraktion der Fest-Flüssig-Trennung, hierbei wird sie zur Ermittlung des Fettgehaltes genutzt. In der direkten Extraktion wird nur „freies Fett“, nicht aber „gebundenes Fett“ oder Fettbegleitstoffe extrahiert (Matissek et al., 2010).
Bei der Fettextraktion wird das Fett mithilfe eines lipophilen Lösungsmittels aus dem System extrahieren. Das im Rundkolben befindliche Lösungsmittel wird dabei erhitzt, verflüchtigt sich und steigt auf. An den Rohren des Rückflusskühlers kondensiert das Lösungsmittel und durchläuft die Extraktionshülse und damit die getrocknete Probe. Dabei werden flüchtige Komponenten aus der Probe mit in den Rundkolben befördert. Die Prozedur wiederholt sich und kann nach mehreren Stunden beendet werden. In Abbildung 2.3 ist das Schema einer Soxhlet-Apparatur dargestellt.
Wird das flüchtige Lösungsmittel nach der Extraktion abgedampft, bleibt das extrahierte Fett des Systems zurück. Ein meist verwendetes Lösungsmittel ist n-Hexan. Nach VO (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) (Europäisches Parlament, 2008) gehört es zur Liste umweltgefährlicher Stoffe. Daneben gehört auch die Extraktion nach Twisselmann zu den gängigen Extraktionsmethoden. Ähnlich der Soxhlet-Extraktion basiert das Twisselmann-Verfahren auf dem Prinzip der Lösungsmittelextraktion.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung beschreibt die ökologischen Probleme der globalen Palmfettproduktion und stellt das Ziel der Arbeit vor, das Potenzial von Mango- und Tamarindenkernen als nachhaltige Alternativen zu prüfen.
2. Stand der Wissenschaft: Das Kapitel bietet einen theoretischen Überblick über die Problematik der Ölpalmenplantagen, botanische Grundlagen der untersuchten Pflanzen sowie Methoden zur Lipidanalyse und Fettbearbeitung.
3. Material und Methoden: Hier werden die verwendeten Rohstoffe, die angewandten Laborverfahren zur Extraktion und Fraktionierung sowie die statistischen Analysemethoden (GC, PCA, HCA) detailliert beschrieben.
4. Ergebnisse und Diskussion: Dieses Kapitel präsentiert die analytischen Daten zur Morphologie, zum Fettgehalt und zur Fettsäurezusammensetzung, gefolgt von einer statistischen Bewertung und Diskussion der Eignung der getesteten Kerne.
5. Zusammenfassung: Die Zusammenfassung resümiert die gewonnenen Erkenntnisse über die Eignung der untersuchten Fette und gibt einen Ausblick auf notwendige weiterführende Untersuchungen.
Schlüsselwörter
Palmfett, Palmfettsubstitut, Mangokernöl, Tamarindenkernöl, Extraktion, Fraktionierung, Fettsäurezusammensetzung, Soxhlet, Lipid, Nachhaltigkeit, PCA, HCA, Lebensmitteltechnologie, Fettanalyse, Ölpalme.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Bachelorarbeit untersucht, ob Nebenprodukte der industriellen Obst- und Gemüseverarbeitung, konkret Kerne von Mango und Tamarinde, als nachhaltige Alternativen zu umstrittenem Palmfett dienen können.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die morphologische Charakterisierung der Samen, die quantitative Bestimmung des Fettgehalts, die Analyse des Fettsäureprofils und die Optimierung von Verfahren zur Fettfraktionierung.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das primäre Ziel ist die Bewertung der Eignung von Mango- und Tamarindenkernöl als Palmfettsubstitut durch einen Vergleich ihrer chemischen Eigenschaften mit denen von Palmfett.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden klassische labortechnische Methoden wie die Soxhlet-Extraktion sowie moderne Analysetechniken wie Gaschromatographie (GC-FID/MS) eingesetzt. Zudem werden die Ergebnisse mittels multivariater Statistik (PCA und HCA) ausgewertet.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der detaillierten praktischen Untersuchung der Rohstoffe, der Entwicklung eines Fraktionierungsschemas für die verschiedenen Fette und der anschließenden Diskussion der analytischen Ergebnisse im Kontext der Palmfettsubstitution.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Schlüsselbegriffe sind Palmfett, Nachhaltigkeit, Mangokernöl, Extraktion, Fraktionierung und Fettsäurezusammensetzung.
Warum wird das Tamarindenkernöl als weniger geeignet eingestuft?
Das Tamarindenkernöl weist einen sehr geringen Fettgehalt und ein Fettsäuremuster auf, das durch einen hohen Anteil ungesättigter Fettsäuren wie Linolsäure dominiert wird, was es für die Zwecke der Palmfettsubstitution ungeeignet macht.
Welche Rolle spielt die Fraktionierung für das Mangokernöl?
Durch die Fraktionierung konnte der Gehalt an gesättigten Fettsäuren (insbesondere Stearinsäure) im Mangostearin erhöht werden, was das Fett fester macht und seine Ähnlichkeit zu raffinierten Industrieprodukten wie Palmfett steigert.
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- Moritz Stüber (Author), 2016, Charakterisierung von Nebenprodukten der industriellen Obst- und Gemüseverarbeitung zur Gewinnung nachhaltiger Palmfett-Substitute, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/444902
