Mikroverkapselung von Omega 3 reichen Ölen mit dem PGSS-Verfahren

Zusammenfassung und Ausblick aus Projektphase 1
Unter Nutzung des PGSS-Verfahrens wurden rieselfähige Pulver aus dem Palmfett Revel A mit einem Leinölgehalt von bis zu 23 % hergestellt. Es konnte gezeigt werden, dass über die Versuchsparameter die Morphologie der erzeugten Pulverproben signifikant verändert werden kann. Die Versuche zeigen auch, dass gerade die äußere Gestalt der Pulver eine wichtige Einflussgröße auf die Stabilität der Proben ist.

Auf den ersten Blick können die verkapselten Öle nicht mit reinem Leinöl mithalten – in allen Fällen der Verkapselung wird die Peroxidzahl von 200 (ab diesem Wert ist das Öl sensorisch eindeutig ranzig) früher erreicht als beim im Glaskolben gelagerten Leinöl, das ungefähr nach 35 Tagen diesen Wert überschreitet. Berücksichtigt man jedoch die deutlich größere Oberfläche der Pulver im Vergleich zur Lagerung im Glaskolben, kann der Mehrwert der Verkapselung abgeschätzt werden.

Nimmt man für die Pulverlagerung eine mittlere Partikelgröße von 40 μm an und errechnet daraus die Oberfläche von 5 g Pulver so ergibt sich eine Gesamtoberfläche der Pulverprobe, die ca. um den Faktor 150 über der freien Öloberfläche des gelagerten reinen Leinöls liegt. Trotz dieser deutlichen Oberflächenvergrößerung erreichen die besten verkapselten Pulverproben Stabilitätsdauern die bei ca. 65 % (POZ=200) des reinen Leinöls liegen, was deutlich macht, dass eine Stabilisierung des Leinölabbaus über eine umgebende Fetthülle möglich ist; zusätzlich ergeben sich natürlich die Vorteile der Pulverform bzgl. der Applikation des Leinöls.

Die Forschungsarbeiten haben die generelle Machbarkeit der Verkapselung von Omega-3-Fettsäuren bei gleichzeitiger Stabilisierung der Produkte mit dem PGSS-Verfahren gezeigt. Es wurde deutlich, dass die Partikelgestalt der Produkte einen deutlichen Einfluss hat. Diese wird wesentlich durch das Verkapselungsmaterial bestimmt. In der vorliegenden Untersuchung waren das Öl und das Kapselungsmaterial vollständig mischbar, was bei der Lagerung zu einer Diffusion des Öls an die Oberfläche der Partikel führt und evtl. zur schnelleren Oxidation der Produkte beiträgt. Durch die Auswahl anderer Kapselungsmaterialien wären sogenannte Matrixverkapselungen möglich. Hierbei sind Öl und Kapselungsmaterial nicht komplett mischbar wodurch auch die Diffusion durch die umgebende Hülle verlangsamt würde. Erste weiterführende Tests mit gehärtetem Sonnenblumenöl und dem Emulgator E471 haben leider nicht zu dieser Zweiphasigkeit geführt. Dennoch haben diese Tests verdeutlicht, dass auch jenseits von Palmfetten vergleichbare Produkte hergestellt werden können.

Für weitere Untersuchungen sollte daher zunächst ein Screening von verschiedenen Kapselungsmaterialien erfolgen. Damit könnten Materialkombinationen auch außerhalb der Fette ausgewählt werden, die eine noch bessere Verkapselungseffizienz erwarten lassen.

Der Einfluss von zusätzlichen Antioxidantien, wie dem Rosmarinextrakt, ist noch nicht abschließend untersucht. Es fällt auf, dass die Zugabe von 1000 ppm zwar beim reinen Leinöl zur Stabilisierung beiträgt, bei den PGSS-Versuchen ist der Einfluss jedoch gering oder nicht nachweisbar. Ob hier z.B. das Verarbeiten in der PGSS Anlage verantwortlich ist kann nicht abschließend beantwortet werden und erfordert weitergehende Untersuchungen.

Auch die Oxidation des Leinöls bereits in der PGSS-Anlage ist nicht vollständig verstanden. Es gibt Versuche wo hier nahezu keine Oxidation stattfindet und andere wo bereits eine deutliche Vorbelastung des Leinöls auftritt. Auch hier wären systematische Untersuchungen der einzelnen Prozessschritte notwendig um den Gesamtprozess für die Verarbeitung der Omega-3-Fettsäuren zu verbessern.


Omega-3-Fettsäuren sind ungesättigte Fettsäuren, die essentiell für die menschliche Ernährung sind. Der Aufnahme von Omega-3 Fettsäuren werden besondere positive physiologische Eigenschaften zugeschrieben. Wissenschaftliche Studien deuten darauf hin, dass Omega-3 Fettsäuren sich positiv bei Gefäßerkrankungen, bei Entzündungen, bei Hyperaktivitätsstörungen und bei Karzinomen auswirken können. Omega-3 Fettsäzren kommen in größeren Konzentrationen in Fisch und in einigen pflanzlichen Ölen vor. Bei der Verarbeitung von Omega-3-haltigen Produkten ist die hohe Oxidationsempfindlichkeit der ungesättigten Fettsäuren problematisch. Die ausreichende Aufnahme der Omega-3 Fettsäuren über die Nahrung ist häufig durch regionale Essensgewohnheiten nicht möglich, oder durch Schadstoffbelastungen z. B. beim Fisch, nicht empfehlenswert.

Zielstellungen

Dieses Projekt hat zum Ziel, Omega-3 Fettsäuren in Mikrokapseln herzustellen, die z. B. durch Tablettierung oder Weiterverarbeitung als Nahrungsergänzungsmittel angeboten werden können. Dabei liefert die Herstellung mit dem Hochdrucksprühverfahren PGSS eine besonders schonende Verarbeitung unter Ausschluss von Luftsauerstoff. Die Mikrokapseln stellen zudem bei der Lagerung der Produkte eine zusätzliche Barriere dar, was zu einer Stabilisierung der Produkte beitragen kann.

Projektleitung


Prof. Dr.-Ing. Marcus Petermann (Koordination)
Ruhr-Universität Bochum Link

Projektdauer

01.10.2016 - 31.12.2019

Projektpartner

Projektförderung