Tehnologia alimentară IEL -biotehnologie

IEL Tehnologia alimentară/biotehnologie Optimizarea proceselor pentru izolarea proteinelor din Lupinus angustifolius L. cv. Vitabor și potențialul său ca înlocuitor natural de grăsime I naugural - Diplomă pentru obținerea diplomei de Inginer Doctorat (Dr.-Ing.) Al Facultății Superioare Agricole din Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität zu Bonn prezentată la: 19 iulie 011 de Dipl.- Ing. Daniela Sussmann din Essen

biotehnologie

I Vorbitor: Co-vorbitor: Ziua examenului oral: Anul publicării: Prof. Dr.-Ing. habil. Benno Kunz Prof. Dr. Matthias Wüst 09.1.011 011

III Nomenclatură Listă de abrevieri, simboluri, indici și unități utilizate. ABREVIERI FWW A AG ANOVA B BSA C CCD Co. cv. D DGE E F FC FWW G Gl. GmbH H HCl IP IVV JK Interacțiunea factorilor între doi factori ph E Aktiengesellschaft Analiza varianței RSV Ser bovin Albumină c NaCl Design compozit central Compagnie Cultivar TE Societatea Germană pentru Nutriție t E EWV Interacțiunea factorului centrat pe față T Ecuație societate cu răspundere limitată ph F Acid clorhidric Punct izoelectric Institutul pentru ingineria proceselor și ambalare t Z t S k. A. Nespecificat KG societate în comandită L. Linné

IV L. Lupinus LOF Lipsa de potrivire M r P Masa moleculară valoarea p (probabilitatea în engleză) n.a. Nedeterminabil N azot NaCl clorură de sodiu NaOH hidroxid de sodiu OHG Offene Handelsgesellschaft TS substanță uscată U revoluție FORMULA A β 0 β ij intersecție a coeficientului constant de ordonate B creștere în grafic C concentrație c P concentrație proteină în mg ml -1 c NaCl concentrație sare în mol L -1 T Delta -T, diferența de temperatură D coeficient de difuzie E adsorbție în nm Randament de extracție EA în% raport EWV extract-apă g accelerație datorită gravitației/9,81 m s - K constantă de sărare sau constantă Boltzmann 1.3806504 10-3 JK -1 Ln logaritm natural, Logaritm log 10 Logaritm la baza 10 L i limita inferioară în ecuație. (4.9) - (4.11) m masă în g n O cantitate de substanță din componenta A PGA randament total al proteinei în% ph

Valoarea V ph F ph a extractului în timpul precipitațiilor q Numărul de funcții obiective parțiale primite în ecuație. (4.1) R coeficient de determinare R coeficient de determinare corectat adj R coeficientul de determinare prognozat pred RSV t materie primă-raport soluție sare timp în min T temperatură în C T i valoarea țintă în ecv. (4.9) - (4.11) r i prioritate (ech. (4.1)) U i limită superioară în ec. (4.9) - (4.11) evaluare vizuală vizuală (capitolul 4.4.3) Funcția obiectiv D (funcția de dezirabilitate în ecuația (4.1)) di funcții obiective parțiale (ecuația (4.9) - (4.11)) iyi factor i variabilă țintă i INDICI AEF NaCl PSZ Componenta A Extracție Precipitații Clorură de sodiu Proteină Sedimentare Centrifugare UNITĂȚI C grade Celsius bar Presiune D Daltoni g Accelerație gravitațională (9.80665 ms -) g grame h oră J Joule k Kilo

VI L litru M mol mol mol µm micrometru min minut mm milimetru N newton S coeficient de sedimentare s a doua U revoluție

IX Cuprins Mulțumiri. II Rezumat. VII Rezumat. VIII Cuprins. IX 1 Introducere. 1 Context teoretic. 4.1 Grăsime și înlocuirea grăsimii 4.1.1 Funcția grăsimilor din alimente. 4.1. Înlocuitori de grăsime și înlocuitori de grăsime 5.1.3 Proteine ​​ca înlocuitori ai grăsimilor. 5. Lupinul 7.1 Dezvoltarea plantei cultivate lupin și zonele sale de cultivare. 7 . Structura și compoziția semințelor de Lupinus angustifolius L. și a proteinelor acestora. 8.3 Utilizarea semințelor de lupin în alimentația umană. 10.3 Caracterizarea procesului de izolare a proteinelor din lupini 11.3.1 Procese de transport de extracție solid-lichid. 1.3. Precipitarea proteinelor din soluția concentrată de sare. 14.4 Optimizarea procesului cu ajutorul planificării statistice a testelor 15.4.1 Definirea termenilor. 15.4. Procedură generală pentru optimizarea proceselor. 16.4.3 Evaluarea rezultatelor testului. 18.4.4 Reprezentare grafică. 19

X.4.5 Polioptimizare pentru mai multe dimensiuni și factori țintă. 19 3 Scopul lucrării. 0 4 Material și metode. 1 4.1 Tratarea prealabilă a semințelor de leguminoase utilizate 3 4. Procesul de producție a izolatului de proteină micelară 4 4.3 Optimizarea procesului de izolare a proteinelor 6 4.3.1 Identificarea parametrilor semnificativi ai procesului (screening) 6 4.3. Compararea materiilor prime. 7 4.3.3 Optimizarea finală a procesului. 9 4.4 Metode de analiză 31 4.4.1 Determinarea substanței uscate și a conținutului de cenușă. 31 4.4. Determinarea conținutului de proteine ​​(Dumas și Biuret). 31 4.4.3 Evaluare vizuală (viste). 3 5 rezultate. 34 5.1 Factori de proces semnificativi 35 5.1.1 Semnificația efectelor și modelare. 37 5.1. Reprezentarea grafică a FWW. 38 5. Selectarea materiei prime 43 5.1 EA pentru diferite materii prime. 46 5 . PGA pentru diferite materii prime. 49 5.3 Validarea modelelor selectate. 51 5.4 Izolați calitatea diferitelor leguminoase din cereale. 5 5.3 Optimizarea finală a procesului 54 5.3.1 EA cu diferite combinații de nivel de factor. 55 5.3. PGA la diferite combinații de factori. 57 5.3.3 vizită pentru diferite combinații de niveluri de factori. 59

XI 5.3.4 Validarea modelelor. 60 5.3.5 Polioptimizare. 61 6 Discuție. 64 6.1 Factori de proces semnificativi în izolarea proteinelor 64 6.1.1 Factori ai randamentului de extracție (EA). 65 6.1. Factori ai randamentului total al proteinelor (PGA). 68 6.1.3 Factori de calitate a izolației (vizită). 71 6.1.4 Rezumatul și încheierea screeningului. 7 6. Selecția materiei prime 73 6.1 Randament de extracție (EA) la compararea materiilor prime. 73 6 . Randamentul total de proteine ​​(PGA) la compararea materiilor prime. 75 6.3 Izolați calitatea diferitelor leguminoase de cereale. 76 6.4 Rezumatul și concluzia comparării materiei prime. 77 6.3 Optimizarea finală a procesului 78 6.3.1 EA în funcție de factori semnificativi. 78 6.3. PGA în funcție de factori semnificativi. 80 6.3.3 Validarea modelelor. 8 6.3.4 Polioptimizare. 83 6.3.5 Rezumatul și concluzia optimizării procesului. 83 7 Rezumat. 85 8 Bibliografie. 88 9 Anexă. 100

1. Introducere 3 Minimizarea randamentului proteic, menținând în același timp o structură izolată asemănătoare grăsimilor. Aceasta este o bază esențială pentru implementarea industrială a izolării proteinelor. Această lucrare aduce astfel o contribuție decisivă la producția de înlocuitori de grăsime vegetală pe bază de proteine. Optimizarea randamentului și calității produselor satisface cerințele industriei alimentare și ale consumatorilor în ceea ce privește produsele alimentare gustoase, cu conținut scăzut de grăsimi.