Selective polyphenol recovery from by-products of plant foodstuff processing by adsorption and ion exchange technology

Die Anwendung der Ionenaustauscher- und Adsorbertechnologie erlangt in der Lebensmittel-, Kosmetik- und pharmazeutischen Industrie zunehmende Bedeutung. Insbesondere im Rahmen der Lebensmittelverarbeitung werden Adsorber- und Ionenaustau-scherharze zur Entfernung unerwünschter Verbindungen eingesetzt. Derartige Harze wer-den auch vermehrt zur selektiven Anreicherung wertgebender Komponenten, etwa von se-kundären Pflanzenstoffen aus Reststoffen der Verarbeitung pflanzlicher Lebensmittel, ein-gesetzt. Gerade letztere Inhaltsstoff-gruppen sind für die Lebensmittel verarbeitende Indus-trie aufgrund ihrer bio- und technofunktionellen Eigenschaften von steigendem Interesse. In der allgemeinen Einleitung der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche Adsorber-und Ionenaustauscher-materialien ebenso abgehandelt wie gängige Kine-tiken und Isothermen zur mathematischen Beschreibung von Sorptionsprozessen. Abgerundet wird die ´General Introduction´ durch eine sehr detaillierte Übersicht über Studien und Anwendungen von Adsorber- und Ionenaustauscherverfahren zur Gewinnung wertgebender Pflanzeninhaltsstoffe. Die Ergebnisse der eigenen Untersuchungen werden in sechs Kapiteln abgehandelt. Hierbei wurden Adsorptions-phänomene zunächst in relativ einfach zusammen-gesetzten Einzelkomponenten-systemen bewertet. Die experimentellen Anordnungen wurden schritt-weise an die Zusammensetzung pflanzlicher Extrakte angepasst und die Ergebnisse schließlich auf die Gewinnung phenolischer Verbindungen aus Apfeltrester- und Traubenhautextrakten übertragen. Die Untersuchung der Adsorption phenolischer Einzelkomponenten an ein Styrol-Divinylbenzol-Copolymer in Batch-Versuchen erlaubte durch die Anwendung D-optimaler Versuchspläne und die statistische Auswertung der Ergebnisse eine systematische Optimierung wesentlicher Prozessparameter zur sorptiven Anreicherung dieser Verbindungen (Kapitel 1 und 2). Bei der Untersuchung von Multikomponentensystemen zeigten sich signifikante Wechselwirkungen der phenolischen Verbindungen untereinander (Kapitel 3). Zur Erklärung der komplexen Interaktionen wurde die Kinetik der Polyphenoladsorption eingehend untersucht. In weiteren Multikomponentensystemen wurde auch der Einfluss von Sacchariden und Aminosäuren auf das Adsorptions- und Ionenaustausch-verhalten der Polyphenole bzw. die Bindung von Aminosäuren durch die Harze bei unterschiedlichen Prozessbedingungen untersucht (Kapitel 4). Bei der Bewertung der Wechselwirkungen von phenolischen Verbindungen mit verschiedenen Anionen-austauscher-harzen im Säulenversuch zeigten sich zudem Unterschiede im Bindungs-verhalten, die auf die Struktur des Harzgrundgerüsts zurückgeführt werden konnten (Kapitel 5). Schließlich wurden Modellsysteme, die an die Zusammensetzung von Apfeltrester- und Traubenhautextrakten angepasst wurden, mit Sorptionsexperimenten unter Verwendung der pflanzlichen Extrakte verglichen. Dabei zeigte sich, dass auch oligomere und polymere Komponenten, die in den Modell-versuchen nicht berücksichtigt wurden, einen entscheidenden Einfluss auf die Polyphenolbindungsraten haben können (Kapitel 6). Die Ergebnisse dieser systema-tischen Untersuchungen tragen maßgeblich zur Verbesserung der Kosten-effizienz und Selek-tivität industrieller Prozesse zur Gewinnung phenolischer Verbindungen bei.