Mikrowellentechnologie zur Verbesserung der Eigenschaften auf Weintrauben basierender Produkte

Neben der Frucht selbst und dem Wein, der bei ihrer Fermentierung entsteht, sind Trauben, oder genauer gesagt die in ihnen enthaltenen Polyphenole, für die Lebensmittel-, Arzneistoff- und Kosmetikindustrie von hohem Wert. Die Partner des Projekts WINESENSE (Research on extraction and formulation intensification processes for natural actives of wine) möchten dieses Potenzial nutzen und ein verbessertes Extraktionsverfahren entwickeln, das auf „Solvent Free Microwave Extraction“, „Microwave Assisted Extraction (MAE) und Emulsion-Template-Verfahren basieren, bei denen ein hoher Druck mit Antilösungsmitteln kombiniert wird.

Die Projektkoordinatorin Prof. Maria José Concero Alonso spricht anlässlich der Abschlusskonferenz des Projekts, die im Juni 2017 stattfand, über die erzielten Ergebnisse.

Was sind die größten Nachteile aktueller Extraktionsverfahren?

Eines der größten Hindernisse bei Verfahren zur Extraktion natürlicher Produkte ist der Abbau aktiver Komponenten bei hohen Extraktionstemperaturen und großer Dauer. Die Eigenschaften natürlicher Produkte, beispielsweise ihre Antioxidanskapazität, ihre natürliche Farbe und ihr Geschmack gehen weitestgehend verloren.

Wie kann WINESENSE diese Probleme lösen?

Über WINESENSE ist eine Prozessintensivierung zur Reduzierung der Anwendungsdauer entwickelt worden. Unsere Mikrowellentechnologie ermöglicht es, mit einer Anwendungsdauer von wenigen Minuten, Extrakte selektiver zu gewinnen.

Darüber hinaus haben die Prozessintensivierungstechniken, die bei unserer Formulierung des finalen Produkts zur Anwendung kommen, dessen Qualität verbessert. Emulsion-Template-Verfahren, die Druck- und Antilösungsmittel-Effekte kombinieren, ermöglichen qualitativ hochwertige Extraktformulierungen. Die Formulierung nicht wasserlöslicher Antioxidanzien in Biopolymeren eröffnete Möglichkeiten für die Anwendung nicht löslicher Polyphenole für Lebensmittel und Kosmetika.

Wie fuhren Sie mit der Extraktion der Polyphenole fort?

Die Anwendung von Mikrowellenverfahren für die Extraktion von Polyphenolen aus dem Trester erhöht die beinhaltete Menge an Polyphenolen, insbesondere an Anthocyaninen und Flavonoiden. Anthocyanine sind leicht abbaubare Polyphenole, und durch die Verkürzung der Extraktionsdauer auf zwei Minuten wird die Zersetzung vermieden.

Außerdem senkt die verringerte Verweildauer die Konzentration von Zuckern aus dem Trester im Extrakt, sodass Schritte zur Zuckerfraktionierung nach der Behandlung nicht mehr erforderlich sind. Mikrowellenextrakte weisen eine höhere Antioxidanskapazität auf, die hauptsächlich in leicht abbaubaren Antioxidanzien besteht.

Was sind Ihrer Ansicht nach die wichtigsten im Projekt erzielten Erfolge?

Die Ergebnisse des Projekts führten zur Bewilligung regionaler Fördermittel (Castilla y León Equipment Funding), um ein kontinuierliches Mikrowellenverfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, Polyphenole aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten zu extrahieren.

Die Zusammenarbeit mit Prof. Monzos Electrical Engineering Research Group von der spanischen Universidad de Cartagena führte zur Entwicklung eines kontinuierlichen Mikrowellenverfahrens mit einer Energieabsorptionseffizienz von 98 % und einer ausgezeichnet homogenen Erwärmung. Die äußerst hohe Energieeffizienz ermöglicht einen minimalen Verbrauch der elektrischen Mikrowellenenergie, was wiederum die Vermarktung der Mikrowellenextraktprodukte erleichtern wird.

Welche Produktarten sind für die Kommerzialisierung vorgesehen? Und welche Vorteile werden sie bieten?

Ich kann Ihnen zwei Beispiele aus der Kosmetikindustrie nennen. Quercetin-Booster (Quercetinkonzentration von 1800 ppm) und Quercetin, das in mikronisierten Liposomen aus natürlichem Lecithin verkapselt ist. Diese Formulierung verbessert die Quercetin-Durchdringung durch die Hautschichten. Es werden ausschließlich natürliche Stoffe verwendet und diese Formulierung wird über Emulsion-Template-Verfahren mit Druckwasser als Antilösungsmittel hergestellt. Mit dieser Technologie haben wir eine sehr effiziente Verkapselung und kostspielige Anlagen sind nicht erforderlich. Sie könnte daher von kleinen Unternehmen eingesetzt werden, die natürliche Kosmetika herstellen.

Zudem werden in den Einrichtungen des portugiesischen WINESENSE-Partners IBET Polyphenolextraktformulierungen in Lebensmittelproteinen durch In-vitro-Studien mit Epithelialzellen untersucht.

Wie hat die Industrie bislang reagiert?

Unsere Ergebnisse werden im Rahmen der WINESENSE School vom 21. bis 22. Juni 2017 präsentiert, die von dem WINESENSE-Partner The Matarromera Company in Valbuena de Duero (Spanien) organisiert wird. Die Veranstaltung steht sowohl Unternehmen als auch Forschern offen. Ribera de Duero ist eines der bekanntesten Weingüter in Spanien.

Wann werden Ihrer Erwartung nach die ersten kommerziellen Produkte auf den Markt kommen?

Wir sind bereit, nun ist die Industrie am Zug!

WINESENSE
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