Struktur- und Prozessdesign für Lebensmittel mit Mikroalgeninhaltsstoffen

Mikroalgen besitzen die Fähigkeit große Mengen an Proteinen und Lipiden in ihren Zellen anzureichern. In diesem Teilprojekt sollten die vielversprechenden Proteine und Lipide im Hinblick auf ihre Eignung als technofunktionale Lebensmittelzutat zu charakterisieren. Durch das Extrahieren der Proteine aus den Zellen können neue technofunktionelle Inhaltsstoffe für Lebensmittel gewonnen werden. Momentan werden Mikroalgen hauptsächlich als ganze Zellen in Lebensmitteln angewendet, was ihr technofunktionelles Potential nicht vollständig ausschöpft.

Das Fachgebiet für Lebensmittelphysik und Fleischwissenschaft untersuchte die technofunktionalen Eigenschaften der Proteine aus Mikroalgen. Im ersten Teil der Studie wurden Prozesse entwickelt, um Proteine aus fünf verschiedenen Mikroalgen-Arten (Chlorella vulgaris, Chlorella Protothecoides (Heterotrop), Chlorella Sorokiniana (Heterotrop), Phaeodactylum Tricornutum und Nannochloropsis oceanica) zu gewinnen. Zwei Ansätze führten zu Extrakten mit Proteingehalten im Bereich von 26 % bis 50 %. Ein Fällungsansatz und ein minimaler Verarbeitungsansatz, bei dem nur mechanische Verfahren angewandt wurden. Im zweiten Teil wurden die Technofunktionalitäten der Proteinextrakte untersucht: Proteinlöslichkeit, Emulgierfähigkeit, Gelbildungs- und sensorische Eigenschaften. Proteine aus C. protothecoides zeigten ein einzigartiges Löslichkeitsprofil mit hoher Löslichkeit im gesamten pH-Bereich. Diese Proteine konnten Emulsionen im sauren pH-Bereich und bei hohen Salzkonzentrationen stabilisieren, ohne dabei einen bitteren Geschmack zu besitzen. Diese Eigenschaften machen sie zu einem vielversprechenden Inhaltsstoff für Getränkezubereitungen. Die Proteine von C. sorokiniana zeigten ebenso emulgierende Eigenschaften; darüber hinaus waren sie in der Lage während einer Wärmebehandlung Gelbildung zu induzieren. Diese Eigenschaften könnten nützlich sein, um die Struktur von Lebensmitteln zu verbessern.

Das Fachgebiet Lebensmittelverfahrenstechnik und Pulvertechnologie entwickelte Technologien zur Mikroverkapselung von Lipiden, um so die Stabilität von mehrfach ungesättigten Fettsäuren zu erhöhen. Dazu wurden neue Methoden zur Bestimmung des Oberflächenöls und der Tropfengröße in Pulversystemen entwickelt, die in weiteren Bereichen Anwendung finden können. Es wurde gezeigt, dass die Oxidationsstabilität des verkapselten Öls durch die Verteilung des Öls im Partikel, den gelösten Sauerstoff und insbesondere die Sauerstoffdiffusion bestimmt wird. Darüber hinaus wurden prozesstechnische Erkenntnisse im Hinblick auf die Herstellung verkapselter Systeme gewonnen, die zur gezielten Einstellung der Pulverstruktur und Ölverteilung im Partikel genutzt werden können.