Proteine ​​aus Reis: Rohstoffe statt Abfälle | 2020

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Anonim

Reis enthält viele wertvolle Nährstoffe und dient als Grundnahrungsmittel für große Teile der Weltbevölkerung. Das Reiskorn besteht hauptsächlich aus Reisstärke. Einige Hersteller extrahieren diese Stärke und verkaufen sie weiter, beispielsweise als gluten- oder allergenfreie Babynahrung. Die bei diesem Prozess verbleibenden Proteine ​​werden von den Herstellern auf verschiedene Weise und auch zu hohen Kosten entsorgt. Aufgrund ihrer physiologischen Aktivität können diese Proteine ​​jedoch in Artikeln wie Nahrungsergänzungsmitteln oder Kosmetika sehr nützlich sein. Sie sind ein Naturprodukt, das vom menschlichen Körper leicht aufgenommen wird.

Im Rahmen des EU-Projekts BIORICE entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen gemeinsam mit anderen europäischen Partnern ein Verfahren, mit dem dieser wertvolle Rohstoff nutzbar gemacht werden kann. "Wir haben ein Nebenprodukt, das zusätzliche Kosten verursacht hat, in ein wertvolles Gut umgewandelt, das in Lebensmitteln und Kosmetika verwendet werden kann", sagt der Fraunhofer UMSICHT-Wissenschaftler Dr. Jürgen Grän-Heedfeld. "Für dieses Material ist das etwas Neues und Einzigartiges."

Peptide sortiert nach Größe

Aber wie werden die Proteine ​​verarbeitet? Zunächst teilten die italienischen Projektpartner der Universität Bologna die Proteine ​​in Fragmente auf, die als Peptide bezeichnet werden. "Wir trennen diese Peptide nach ihrer Größe, das heißt, wir sortieren sie", sagt Grän-Heedfeld. Dazu verwenden die Forscher verschiedene Membranen, die wie Filter funktionieren. Zunächst filtrieren sie die in einer wässrigen Lösung suspendierten Peptide durch eine Membran mit einem Porendurchmesser von 0,2 Mikrometern. Die größeren unverdauten Proteine, die mit dem bloßen Auge gesehen werden können, können die Membran nicht passieren. Die durchgelaufene Lösung ist klar, da die darin enthaltenen Peptide zu klein sind, um vom menschlichen Auge gesehen zu werden. Als nächstes filtern die Wissenschaftler diese Lösung durch drei zusätzliche Membranen mit unterschiedlichen Porendurchmessern, was zu Peptiden mit vier verschiedenen Größen führt. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass nur physikalische Trennmethoden ohne den Einsatz von Chemikalien angewendet werden, sodass das Endprodukt vollständig rein ist. Inzwischen haben die Wissenschaftler den Umfang des Prozesses bereits erfolgreich vergrößert. Anstelle der ursprünglichen 15 bis 200 Milliliter arbeiten sie jetzt mit Lösungsvolumina von bis zu 20 Litern.

Schonender Trocknungsprozess

In einem anschließenden Schritt trocknen die Wissenschaftler die vier getrennten Lösungen aus, die nach der Filtration verbleiben. Dazu führen sie ein etabliertes und nicht schädliches Gefriertrocknungsverfahren durch, das neben der Sprühtrocknung auch für die in Frühstückszerealien enthaltenen Beeren verwendet wird. Während der Gefriertrocknung entzieht ein Vakuum dem Produkt Feuchtigkeit und der Wasserdampf wird auf einem Kondensator eingefroren. Dieser Vorgang ist äußerst schonend, aber auch sehr energieintensiv. Der Sprühtrocknungsprozess ist etwas rauer auf die Proteine, aber es ist auch schneller. Hier versprüht eine Düse die Lösung in einen heißen Luftstrom, der die Proteinpartikel in Sekundenbruchteilen trocknet. Was dann übrig bleibt, ist das reine Peptid, das wie Milchpulver aussieht. "Auf diese Weise können wir im Labor problemlos Peptide in Mengen von 100 bis 200 Gramm herstellen", erklärt Grän-Heedfeld. Die Hauptherausforderung besteht darin, eine thermische Schädigung zu verhindern und die Peptide stabil zu halten. Dies sind natürliche Produkte, die sich leicht verfärben oder sogar schimmeln können. "Der Herstellungsprozess beinhaltet viele Parameter, und die richtige Einstellung erfordert viel Erfahrung und Fachwissen", sagt Grän-Heedfeld.

Bei den nach diesem Verfahren hergestellten Peptiden handelt es sich um ein völlig neues Produkt, da derzeit auf dem Markt nichts anderes aus dem gleichen Rohstoff gewonnen wird. Für den menschlichen Körper sind sie jedoch bereits recht vertraut. Wenn wir Reis essen, zerlegt unser Magen ihn schließlich in noch kleinere Aminosäuren, das heißt in die Bausteine ​​von Peptiden und Proteinen.

Am Ende der Peptid-Produktionskette steht ein KMU-Unternehmen mit Hauptsitz in der Schweiz und in Italien, das diese auf den Markt bringen wird. Bevor die Peptide als Inhaltsstoffe in Cremes und Nahrungsergänzungsmitteln in die Supermarktregale gelangen, müssen sie jedoch noch einer Reihe von Tests und Analysen unterzogen werden, vor allem im Hinblick auf ihre Verträglichkeit und Wirksamkeit.