DE102008044814B4

DE102008044814B4 - Verfahren zur Gewinnung von Leguminosenprotein und Verwendung desselben

Info

Publication number: DE102008044814B4
Application number: DE102008044814.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Lotz Martin; Michael Schonert; Bo Jönsson
Original assignee: Emsland Staerke GmbH
Current assignee: Emsland Staerke GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: WO2010022702A1; DE102008044814A1

Abstract

Wassertierfuttermittel, enthaltend fetthaltiges Leguminosenprotein, das erhältlich ist durch ein Verfahren umfassend die Schritte: (i) Extrahieren von fetthaltigem Leguminosenprotein aus gemahlenem Leguminosenrohstoff, mit Ausnahme von Soja, mit Wasser bei einem im wesentlichen neutralen pH-Wert; (ii) Isolieren von fetthaltigem Leguminosenprotein aus der wässrigen Lösung mittels Hitzekoagulation im wesentlichen bei einem pH-Wert zwischen dem isoelektrischen Punkt und pH 7 bei einer Temperatur von 70°C bis 120°C für eine Dauer von maximal 60 Sekunden; (iii) optional Halten der in Schritt (ii) eingesetzten Lösung mit koaguliertem Leguminosenprotein bei einer Temperatur von 70°C bis 100°C für eine Minute bis 60 Minuten; (iv) Abtrennen des koagulierten fetthaltigen Leguminosenproteins und optional Waschen mit Wasser; (v) Trocknen des Koagulats; und (vi) optional Aufkonzentrieren von in der in Schritt (iv) erhaltenen Lösung enthaltenem löslichen Leguminosenprotein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wassertierfuttermittel.
Wassertierfuttermittel, insbesondere Fischfutter, sind sowohl auf pflanzlicher als auch tierischer Basis bekannt. Hier sind beispielsweise Fischfutter auf Basis von Fischmehl und/oder Fischöl zu nennen. Bei der Herstellung von Wassertierfuttermittel wird stets versucht, das optimale Preis/Leistungs-Verhältnis zu finden. Daher werden oft Reststoffe, wie zum Beispiel Saft- und Weintrester, Abfälle, wie Schlachtabfälle, Abfälle aus der Fischerei oder Fischverarbeitung, oder auch sonstige proteinhaltige Quellen, wie Fermentationsrückstände oder teilweise sogar Klärschlämme, verwendet.
Werden für allgemeine Futtermittel tierische Proteinquellen verwendet, wird häufig eine Art Kannibalismus in Kauf genommen, indem Produkte aus der eigenen Tierart verfüttert werden. Beispielhaft seien hier gemahlene Hühnerfedern, die Hühnerfutter beigemischt werden, genannt. Süßwasserfische, Seefische und Krustentiere werden nach dem Stand der Technik in Fischfarmen mit Futter auf Basis von Fischmehl und Fischöl gefüttert.
Tierische Proteine, die als Futtermittel vorgesehen sind, haben generell zwei entscheidende Nachteile bei der Verfütterung an Tiere, insbesondere auch bei Fischen. Zum einen ist die Gefahr der Übertragung arteigener Krankheiten extrem hoch, der mit einer prophylaktischen Zugabe von Antibiotika in hohen Dosen begegnet wird, was teuer ist und wiederum zu Folgeproblemen führt. Hier seien sowohl die wachsende Zahl resistenter Bakterienstämme genannt als auch die ungewollte Konsumierung von Resten dieser Antibiotika beim Verspeisen dieser Fische durch den Menschen, wo ebenfalls Resistenzen oder chronische Symptome zu befürchten sind.
Zum anderen zeigen Untersuchungen, dass die Meeresressourcen für die menschliche Versorgung mit hochwertigem Protein und Fett effektiver genutzt würden, wenn die Meeresfische, die zu Fischmehl und Fischöl verarbeitet werden, statt dessen direkt für die menschliche Ernährung verwandt würden. Dabei ist auch bekannt, dass zur Erzeugung tierischer Fleischmasse, und damit auch tierischen Proteins, eine mehrfaches an Gewicht Futtermittel, insbesondere Proteine, benötigt wird, beispielsweise werden etwa 4 kg Fischfutter zur Herstellung von 1 kg Fischgewicht benötigt.
In einer Zeit der zunehmend knapp werdenden Ressourcen zur Ernährung der Menschheit ist dies ein gravierender Nachteil. Hinzu kommt, dass der Bestand an Wildfischen, die für die Verarbeitung zu Fischmehl und Fischöl geeignet sind, langsam aber beständig zurückgeht, während gleichzeitig der Fischbestand in Aquafarmen nach wie vor exponentiell ansteigt. Dies spiegelt sich auch im Preis für Fischmehl wider, der seit 1995 auf mehr als das Doppelte angestiegen ist, mit weiter steigender Tendenz.
Um die Probleme des immer teurer werdenden, in immer geringeren Mengen zur Verfügung stehenden Fischmehls als Hauptbestandteil für Aquafarming zu mindern, wird gemäß dem Stand der Technik ein Teil des Fischmehls durch Soja ersetzt, das in verschiedenen Formen, roh und unbehandelt, als unbehandeltes Sojaschrot oder -mehl, als gereinigtes und isoliertes Proteinprodukt, eingesetzt wird. Pflanzliche Proteinmaterialien, wie insbesondere Soja weisen jedoch häufig Probleme mit Verunreinigungen durch gentechnisch modifizierte Organismen auf, die vom Verbraucher nicht gewünscht werden. Außerdem zeigen diese pflanzlichen Proteinquellen häufig keinen ausreichenden Nährwert bzw. ein falsches Nährwertprofil mit einem oft auch hohen Gehalt an antinutritiven Stoffen. Letzteres gilt vor allem für nicht behandelte pflanzliche Rohstoffe, wie Schrote, Mehle oder aufbereitete Mehle, insbesondere aus Soja.
Stellvertretend für viele antinutritive Stoffe werden die Trypsininhibitoren (TI) von Sojaprodukten erwähnt. Die antinutritiven Stoffe müssen teuer und aufwendig im Herstellungsprozess inaktiviert werden, was nach dem Stand der Technik bei Sojaprodukten durch hydrothermische Behandlung erfolgt. Aufgrund der unspezifischen und extrem starken Hitzeeinwirkung auf die ganze Sojabohne (hohe Temperatur in Verbindung mit langer Verweilzeit und feuchter Hitze, was einen hohen Wärmeübergang bewirkt), wird wiederum das für die Tierernährung wichtige Protein übermäßig geschädigt, wodurch die Verdaulichkeit des Sojaproteinprodukts gesenkt wird, was zu wirtschaftlichen Verlusten und zur erhöhten Umweltbelastung durch Eutrophierung führt.
Um den danach immer noch zu hohen TI-Gehalt im Sojaprodukt weiter zu reduzieren, werden Verfahren zur Herstellung von Sojaproteinkonzentraten oder -isolaten angewandt. Diese Sojaprodukte sind zwar nicht mehr nachteilig antinutritiv, jedoch so teuer, dass sie für das Aquafarming keine Rolle spielen. Hinzu kommt ihre geringe Verfügbarkeit, da diese hochreinen Proteine nur einen Bruchteil der Masse des ursprünglichen Rohstoffs ausmachen.
Andere antinutritive Stoffe sind Alkaloide, wie sie im Kartoffelprotein vorkommen. Entweder werden durch das Vorliegen dieser Alkaloide die Einsatzmöglichkeiten der pflanzlichen Rohstoffe stark eingeschränkt, indem die Pflanzenproteine nur in Futtermitteln für ausreichend große und/oder immune Tierarten eingesetzt werden können. Oder die antinutritiven Alkaloide müssen im Herstellungsverfahren teuer und aufwendig entfernt oder deren Gehalt im proteinhaltigen Futtermittel zumindest verringert werden.
Weitere antinutritive Stoffe sind die Phytinsäuren, die durch Komplexierung von Erdalkalimetallen dazu führen, dass eine Unterversorgung mit Mineralstoffen auftreten kann. Ferner Zucker, deren Bestandteil die Galaktose ist und dadurch bei Menschen als auch bei Tieren und Meerestieren zu Flatulenz und Durchfall führt, was wirtschaftliche Nachteile sowie erhöhte Umweltbelastung zur Folge hat, da die Fische zu übermäßiger Exkretion des Stickstoffs in Form von Ammoniak angeregt werden.
Jedoch sind auch Fasern, insbesondere die unlöslichen, als Ballaststoffe wirkenden Fasern, im Tierfutter antinutritiv, da sie die Verdauung anregen und zu Wirtschaftsverlusten führen, da der Anteil erzeugter Tiermasse im Verhältnis zu konsumiertem Futter sinkt.
Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten proteinhaltigen Wassertierfuttermittel liegt darin, dass ihr Fettgehalt anteilig zur gering ist, um neben dem Fischmehl auch das im Futtermittel unbedingt notwendige Fischöl substituieren zu können. Nach dem Stand der Technik ist die Gewinnung von Fischmehl an die Gewinnung von Fischöl gekoppelt, wobei aus 30 bis 35 Tonnen Wildfisch etwa 6 bis 7 Tonnen Fischmehl und 1,1 bis 1,2 Tonnen Fischöl hergestellt werden können.
Mit hohem technischen Aufwand konfektionierte Futtermittel verringern zwar die Verluste durch Verlorengehen des Futters, bevor es von den Tieren aufgenommen wird, jedoch ist der Nachteil, dass durch die zusätzlichen Schritte der Konfektionierung (wie beispielsweise durch Vernetzung der Proteine) der Preis der Futtermittel deutlich ansteigt gegenüber auf üblichem Weg konfektionierten Futtermitteln. Außerdem werden durch eine reine Konfektionierung der Darreichungsform die Probleme des falschen Nährwertprofils und der Gehalte an antinutritiven Stoffen nicht gelöst.
Aus der DD 155 133 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein neutralisiertes Ackerbohnenproteinisolat und Ackerbohnenmehl in wässriger Dispersion bei 95°C für 60 Minuten erhitzt wird. Anschließend wird das Produkt vakuumgetrocknet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wassertierfuttermittel bereitzustellen, das die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet bei dem die Gehalte an antinutritiven Stoffen im Vergleich zu Soja deutlich gesenkt werden. Zusätzlich sollen die gewonnenen Proteine einen für die Fische verwertbaren Fettanteil besitzen, um Fischmehl und Fischöl zumindest anteilig oder vollständig ersetzen zu können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Wassertierfuttermittel, enthaltend fetthaltiges Leguminosenprotein, das erhältlich ist durch ein Verfahren umfassend die Schritte:

(i) Extrahieren von fetthaltigem Leguminosenprotein aus gemahlenem Leguminosenrohstoff, mit Ausnahme von Soja, mit Wasser bei einem im wesentlichen neutralen pH-Wert;
(ii) Isolieren von fetthaltigem Leguminosenprotein aus der wässrigen Lösung mittels Hitzekoagulation im Wesentlichen bei einem pH-Wert zwischen dem isoelektrischen Punkt und pH 7 bei einer Temperatur von 70°C bis 120°C für eine Dauer von maximal 60 Sekunden;
(iii) optional Halten der in Schritt (ii) eingesetzten Lösung mit koaguliertem Leguminosenprotein bei einer Temperatur von 70°C bis 100°C für eine Minute bis 60 Minuten;
(iv) Abtrennen des koagulierten fetthaltigen Leguminosenproteins und optional Waschen mit Wasser;
(v) Trocknen des Koagulats; und
(vi) optional Aufkonzentrieren von in der in Schritt (iv) erhaltenen Lösung enthaltenem löslichen Leguminosenprotein.

Die Extraktion findet bei einem im Wesentlichen neutralen pH-Wert statt, um das im Leguminosenrohstoff enthaltend Fett nicht durch saure oder alkalische Hydrolyse zu zerstören und das Fett am Protein gebunden zu halten. Für die Hitzekoagulation werden Temperaturen und Verweilzeiten ausgewählt, so dass eine hohe Ausbeute verbunden mit einer möglichst niedrigen, das heißt schonenden Koagulationstemperature möglich ist. Dies wird durch die oben angegebene Koagulationstemperatur und die Verweilzeit erreicht, wodurch das Protein schonend isoliert und gleichzeitig antrinutritive Stoffe, insbesondere Trypsininhibitoren, soweit wie möglich desaktiviert werden. Durch das optionale Waschen mit Wasser wird die Abtrennung wasserlöslicher antinutritier Stoffe, wie Zucker, Alkaloide, Phytinsäure, etc., noch weiter verbessert.
Die Extraktion erfolgt bevorzugt in Schritt (i) bei einem pH von 6 bis 8, vorzugsweise 6,5 bis 7,5.
Besonders bevorzugt ist ferner, dass die Hitzekoagulation in Schritt (ii) bei einem pH-Wert durchgeführt wird, der zumindest 1 pH-Punkt höher als der isoelektrische Punkt ist, bevorzugt bei einem pH-Wert von 4 bis 7, noch bevorzugter 5 bis 7.
Besonders bevorzugt wird der Leguminosenrohstoff ausgewählt aus Erbse, Bohne, Lupine oder Mischungen derselben.
Ebenfalls besonders bevorzugt weist das fetthaltige Leguminosenprotein einen Fettgehalt von 5 bis 20 Gewichtsprozent, bevorzugt 10 bis 20 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 15 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Leguminosenproteins, auf.
Auch ist bevorzugt, dass das Leguminosenprotein in flüssiger oder pulveriger Form vorliegt.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Wassertierfuttermittel in Form von Pellets, Flocken, Pulver, gekochtem Teig, Agglomeraten, Presslingen oder Granulaten vorliegt.
Die Wassertiere sind bevorzugt Fische, Krustentiere oder Schalentiere, vorzugsweise Shrimps, Garnelen, Krebse, Krabben, Muscheln, Lachsforellen, Forellenlaicher, Forellen, Karpfen, Stör, Kois oder Lachs.
Besonders bevorzugt enthält das Wassertierfuttermittel weitere Bestandteile, die ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Fischmehl, Fischöl, Sojaprodukten, wie Schrot, Mehl, Grits, Blutmehl, Vitaminen, Mineralien und Medikamenten.
Überraschend wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass mit einem Verfahren zur Gewinnung von Leguminosenprotein ein Protein bereitgestellt werden kann, das in bzw. als Wassertierfuttermittel verwendet werden kann und den vollständigen oder zumindest teilweisen Ersatz von tierischen Bestandteilen, wie zum Beispiel Fischmehl und Fischöl, und/oder sonstigen nachteiligen tierischen und/oder pflanzlichen Bestandteilen, wie Sojaprodukten, erlaubt. Das Leguminosenprotein wird so hergestellt, dass die antinutritiven Stoffe einen minimalen Anteil haben, insbesondere Trypsininhibitoren, lösliche Oligosaccharide (galaktosehaltige Zucker), Phytinsäure, Alkaloide und Fasern. Ferner ist der Fettanteil der hergestellten Leguminosenproteine so hoch, dass auch ein zumindest teilweiser Ersatz von Fischöl möglich ist.
Wesentlich für das Verfahren ist, dass die Koagulation in Schritt (ii) bei einem pH-Wert zwischen dem isoelektrischen Punkt und dem Neutralpunkt von pH 7 durchgeführt wird. Dadurch werden keine extremen pH-Werte eingesetzt, so dass die Qualität des Fettanteils im Protein geschont wird. Der optimale pH-Wert zur Hitzekoagulation kann dabei vorzugsweise durch Vorversuche ermittelt werden, um ein Optimum zwischen maximaler Fettschonung (pH 7, möglichst niedrige Temperatur) und einer maximalen Ausbeute (pH = isoelektrischer Punkt, möglichst hohe Temperatur) zu ermitteln.
Ferner ist es bevorzugt, dass nach der Koagulation eine Verweilzeit von einer Minute bis 60 Minuten bei einer Temperatur zwischen 70°C und 100°C (Siedetemperatur) eingehalten wird, die zur Reifung der koagulierten Proteinflocken dient, damit beim Konzentrationsschritt möglichst wenig Protein verloren geht. Dadurch wird Konsistenz und Stabilität der gebildeten Flocken verbessert, was eine Abtrennung, beispielsweise in einem Dekanter, vereinfacht.
Das Verfahren ist ohne Schwierigkeiten in einem Gesamtaufarbeitungsverfahren des Rohstoffs integrierbar, in welchem die sonstigen Wertstoffe der Leguminosen, wobei vorrangig Stärke, Fasern, Öl sowie in Lebensmitteln einsetzbare Proteine zu nennen sind, die wirtschaftlich von mindestens derselben Bedeutung sind wie die im Verfahren gewonnenen Proteine, erhalten werden.
Es werden somit fetthaltige Leguminosenproteine aus ihren pflanzlichen Rohstoffen gezielt isoliert.
Auch der grundsätzlich mögliche Teilersatz von Fischöl durch zusätzliche Dosierung von pflanzlichen Ölen, wie zum Beispiel Rapsöl, kann bei Verwendung der hergestellten Proteine entfallen. Dies ist vorteilhaft, da die Zugabe pflanzlicher Öle die Rezeptur des Wassertierfuttermittels noch komplexer machen würde.
Die hergestellten Leguminosenproteine bieten den Vorteil, dass die Rohstoffe im Vergleich zu Soja einen geringeren Gehalt an Trypsininhibitoren aufweisen. Ferner lassen sich diese Leguminosenproteine mit schonenden Verfahren isolieren, die Proteine enthalten einen hohen Anteil an Fett bzw. Öl, das für die Fische geeignet ist, und ferner weisen sie ein gutes Nährwertprofil auf.
Darüber hinaus ist festzuhalten, dass diese Leguminosenproteine durch die hochwertige Nutzung der sonstigen Bestandteile der Leguminose, das heißt Stärke, Fasern, Öl/Fette, preiswert zur Verfügung gestellt werden können.
Bei Verwendung von Erbsen und Bohnen sind die weiteren hochwertigen Bestandteile in erster Linie die Stärken, deren wirtschaftliche Bedeutung sogar die des Proteins übersteigt. Ferner sind die Fasern der Leguminosen zu nennen, deren unlösliche Faseranteile im Nahrungsmittelbereich gesunde Ballaststoffe sind. Lösliche Fasern bieten wertvolle funktionelle Eigenschaften in der Lebensmitteltechnologie, insbesondere eine hohe Bindung von Wasser und Öl/Fett.
Das Verfahren kann somit ein Teilprozess des gesamten Verarbeitungsverfahrens des pflanzlichen Leguminosenrohstoffs sein, wobei die Wertbestandteile Stärke, Protein, Öl und Fasern isoliert werden.
Ebenfalls überraschend hat sich gezeigt, dass die gemahlenen Rohstoffe bei geeigneten schonenden Prozessbedingungen nicht nur das Fett in seiner Zusammensetzung belassen und keine Zersetzung in Fettsäure und Glycerin auftritt, sondern dass die Öle und Fette nahezu ausschließlich im Protein angereichert werden, so dass diese, sowohl absolut als auch relativ, fettreicher sind als die ursprünglichen Ausgangsmaterialien. Es muss daher für die Verwendung der Leguminosenproteine als Wassertierfuttermittel die natürliche Vergesellschaftung des Proteins mit Öl bzw. Fett technisch nicht aufgetrennt werden. Vielmehr kann der hohe Fettgehalt im Protein verfahrenstechnisch optimiert werden, so dass diese Leguminosenproteine schonend und preiswert hergestellt werden können und ihre Qualität hoch bleibt.
Mit dem hergestellten Leguminosenprotein ist es daher möglich, im Rahmen einer ausgewogenen Ernährung der Wassertiere die ernährungstechnisch suboptimale Komponente Soja und die wirtschaftlich, preislich und unter dem Aspekte der weltweiten Ernährungskrise suboptimalen Komponenten Fischmehl und Fischöl zumindest teilweise zu ersetzen.
Ferner ist als ein weiteres wichtiges Kriterium der Erhalt der funktionellen Eigenschaften der Proteine festzuhalten, um dem Wassertierfuttermittelhersteller die Rezeptur zu vereinfachen und die Rezeptur preiswerter machen zu können.
Damit das Wassertierfuttermittel in Wasser nicht sofort in seine Einzelkomponenten zerfällt, muss ein Bindemittel zugesetzt werden. Eine typische Eigenschaft von Proteinen ist diese Bindefähigkeit. Wird das Leguminosenprotein schonend koaguliert, bleibt diese Bindefähigkeit zumindest teilweise erhalten und kann gängige Bindemittel, wie Stärke oder Hühnereialbumin, teilweise oder ganz ersetzen.
Der Gehalt an Trypsininhibitoren im erfindungsgemäß hergestellten Leguminosenprotein beträgt maximal 100 ppm, bevorzugt maximal 50 ppm. Der Alkaloidgehalt bei Verwendung von Lupinen beträgt maximal 800 ppm, bevorzugt 400 ppm, ansonsten maximal 150 ppm. Die erfindungsgemäß hergestellten Proteine weisen ferner einen Gehalt an Phytinsäure von weniger als 1 Gew.-%, einen Gehalt an Zucker von weniger als 1 Gew.-% und einen Gehalt an Fasern ebenfalls von weniger als 1 Gew.-% auf.
Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Gegenstandes werden nun aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand von Beispielen ersichtlich.
Beispiel 1: Lupinenprotein
100 kg Lupinen mit 30,3 kg Proteingehalt, werden zu einem Mehl mit einer Korngröße von < 250 μm vermahlen. Das Lupinenmehl wird in 500 Liter Leitungswasser suspendiert und ca. 20 Minuten gerührt. Der sich selbst einstellende pH-Wert beträgt 6,7. Danach wird die Suspension zentrifugiert, der Überstand abgegossen und aufbewahrt. Der zentrifugierte Feststoff wird nochmals in 300 L Wasser suspendiert und weitere 20 Minuten gerührt, ohne den pH-Wert zu verändern. Danach wird die Suspension ebenfalls zentrifugiert und die beiden Überstände werden vereinigt. In ihnen ist das gelöste fetthaltige Lupinenprotein enthalten. Der abzentrifugierte Feststoff besteht im Wesentlichen aus den Lupinenfasern mit Resten von Fett und Protein. Diese Pülpe kann ohne weitere Behandlung als Viehfutter verwendet werden.
Die proteinhaltige wässrige Matrix wird nun auf pH 5,5 eingestellt und auf 80°C aufgeheizt. Das Protein koaguliert und fällt aus. Nach dem Zentrifugieren wird das Protein in derselben Menge Wasser erneut suspendiert, gerührt und anschließend zentrifugiert. Nach dem Trocknen erhält man 25,9 kg Lupinenprotein mit 91,2% TS, 75,6% Proteingehalt in TS und 12,0% Fett in TS. Die Ausbeute beträgt 85,5%.
Beispiel 2:
100 kg Erbsen mit 25,6 kg Proteingehalt und 3,0% Fett werden zu einem Mehl mit einer Korngröße von < 250 μm vermahlen. Das Erbsenmehl wird in 500 Liter Leitungswasser suspendiert und ca. 20 Minuten gerührt. Der sich selbst einstellende pH-Wert beträgt 6,2. Danach wird die Suspension zentrifugiert, der Überstand abgegossen und aufbewahrt. Der zentrifugierte Feststoff wird nochmals in 250 L Wasser suspendiert und weitere 20 Minuten gerührt, ohne den pH-Wert zu verändern. Danach wird die Suspension ebenfalls zentrifugiert und die beiden Überstände werden vereinigt. In ihnen ist das gelöste fetthaltige Erbsenprotein enthalten. Der abzentrifugierte Feststoff besteht aus Erbsenstärke und Erbsenfasern mit Resten von Protein. Mit den Anlagen einer Stärkefabrik können in weiteren Verfahrensschritten die Stärke und Fasern getrennt sowie zu Endprodukten gereinigt und getrocknet werden.
Die proteinhaltige Lösung wird nun auf pH 5,2 eingestellt und für 20 Sekunden auf 110°C aufgeheizt. Das Protein koaguliert und fällt aus und wird für 10 Minuten bei 90°C suspendiert gehalten. Nach dem Trocknen erhält man 31,4 kg Erbsenprotein mit 10,2% Feuchtigkeit, 74,4% Proteingehalt in TS und 9,6% Fett in TS. Die Ausbeute beträgt 81,9%. 90,2% des Fettes aus den Erbsen befinden sich im Protein.
Beispiel 3: Fettextraktion aus Erbsenprotein
5 g fetthaltiges Erbsenprotein mit einem Fettgehalt von 9,6% werden in einer Soxhletapparatur mit 100 mL Petrolether versetzt und 2 Stunden unter Rückfluss extrahiert.
Nach Entfernen des Lösungsmittels verbleiben als Rückstand 0,454 g Fett. Das bedeutet, dass 94,6% des Fetts aus dem Erbsenprotein chemisch nicht gebunden, sondern lediglich adsorbiert sind und überraschenderweise durch das erfindungsgemäße Verfahren zusammen mit dem Protein gewonnen werden können. Nur 5,4% des Fetts der Erbsen erscheinen, z. B. in Form von Lipoproteinen, chemisch an das Protein gebunden.
Beispiel 4: Wasserbindung
10,0 g Bohnenprotein werden in 90 mL destilliertem Wasser suspendiert und für 30 Minuten gerührt. Anschließend wird die Suspension 10 Minuten lang bei 3.500 UpM (ca. 3.000 g) zentrifugiert. Der Überstand wird vorsichtig abgegossen und der überstehende Wasserrest mit einer Einwegpipette abgesaugt. Die Rückwaage ergibt 51,4 g. Die Wasserbindekapazität des Bohnenproteins beträgt 1:4,14, d. h. 10 g Bohnenprotein können 41,4 g Wasser binden. Durch dieses Merkmal kann z. B. kaltwasserlösliche Stärke anteilig in der Fischfutterrezeptur eingespart werden.
Beispiel 5: Nährwerte

In der folgenden Tabelle sind die Nährwerte von Erbsenprotein, Sojaschrot und Fischmehl dargestellt. Es wird deutlich, dass der wichtige Gehalt von Cystein und Lysin dem von Fischmehl entspricht. Insgesamt ist die Aminosäureversorgung von Erbsenprotein besser als von Soja.

	Erbsenproein	Sojaschrot	Fischmehl
Energiegehalt [MJ/kg]	15,6	14,8	18,5
Protein [%]	72,4	42,5	70,7
Fett [%]	8,9	1,4	9,0
Cystein [%]	0,8	0,7	0,6
Threonin [%]	3,0	1,7	3,1
Lysin [%]	6,0	2,7	5,4

Beispiel 6:

Eine typische Fischfuttermittel- und Nährstoffzusammensetzung kann wie folgt aussehen:

Inhaltsstoffe [g/100 g TS]	Vergleichsfischfutter ohne Erbsenprotein	Fischfutter mit 30% Fischmehlersatz durch Erbsenprotein
Fischmehl	55,66	38,96
Erbsenprotein	0,00	14,88
Fischöl	5,67	5,83
Weizenstärke	29,66	31,32
Vitaminvormischung¹	2,00	2,00
Minalienvormischung²	2,00	2,00
Weizenkleber	2,00	2,00
Carboxymethylcellulose	3,00	3,00
Nährstoffzusammensetzung [% TS]
Rohprotein, RP	42,25	42,13
Rohfett, RF	11,10	10,43
Rohasche, RA	12,87	10,48
Rohfaser, RF	0,33	0,41
NFE³	33,78	36,96
Bruttoenergie⁴	20,46	20,73
P/E⁵	2,06	2,03

¹Vitaminvormischung (IU oder g/kg): Retinolpalmitat 500000 IU; Thiamin 5; Riboflavin 5; Niacin 25; Folsäure 1; Pyrodoxin 5; Cyanocobalamin 5; Ascorbinsäure 10; Cholecalciferol 50000 IU; α-Tocopherol 2,5; Menadion 2; Inositol 25; Pantothensäure 10; Cholinchlorid 100; Biotin 0,25
²Mineralienvormischung (g/kg) CaCO₃ 336; KH₂PO₄ 502; MgSO₄·7H₂O 162; NaCl 49,8; Fe(II)gluconat 10,9; MnSO₄·H₂O 3,12; ZnSO₄·7H₂O 4,67; CuSO₄·5H₂O 0,62; KI 0,16; CoCl₂·6H₂O 0,08; NH₄-molybdat 0,06; Na₂SeO₃ 0,02
³NFE = Stickstofffreie Extraktionsstoffe = 100 – (RP + RF + RA + RF)
⁴Kalkuliert nach: Rohprotein = 23.9 MJ/kg, Rohfett = 39.8 MJ/kg, NFE = 17.6 MJ/kg
⁵Protein/Energie Verhältnis: g Protein/MJ Bruttoenergie

Damit lassen sich folgende Ergebnisse beim Wachstum von z. B. Buntbarschen erzielen:

	Vergleichsfischfutter ohne Erbsenprotein	Fischfutter mit 30% Fischmehlersatz durch Erbsenprotein
Anfangsgewicht [g]	2,24	2,23
Endgewicht [g]	23,63	21,32
SWR¹%	4,21	4,03
FQ²	0,90	0,98
PER³	2,62	2,43

¹Spezifische Wachstumsrate SWR; SWR = [(ln Endgewicht [g] – ln Anfangsgewicht [g])/Versuchsdauer [d]]·100
²Futterquotient FQ; FQ = Futtermenge [g]/Zuwachs [g]
³Proteineffizienzverhältnis PER = Zuwachs [g]/Proteinaufnahme [g]
⁴Korpulenzfaktor K = (Lebendmasse [g]/Körperlänge³ [cm])·100

Die spezifische Wachstumsrate zeigt, dass bei einem Proteinanteil von 30% aus dem Erbsenisolat keine signifikanten Unterschiede zum Vergleichsfuttermittel mit 100% Fischmehl bestehen.
Bei höheren Anteilen von Erbsenprotein (bis 60%) verringert sich die Wachstumsleistung unabhängig von der weiteren Erbsenproteinmenge konstant um max. 12%. Daher können antinutritive Inhaltsstoffe wie z. B. Tannine, Proteaseinhibitoren oder Lectine, die im Proteinisolierungsprozess der Erbsen unter Umständen nicht inaktiviert oder isoliert werden konnten, sowie eine Herabsetzung der Schmackhaftigkeit des Futtermittels mit zunehmenden Gehalten an pflanzlichen Proteinträgern ausgeschlossen werden, da sonst die Wachstumsleistung proportional mit höheren Erbsenproteingehalten weiter abnehmen würde.
Die allgemein sehr hohen Wachstumsleistungen bei ausgesprochen effektiver Futtermittelausnutzung (FQ = 0,9 – 1,06; PER = 2,25 – 2,62) belegen die hervorragende Eignung des Erbsenproteinisolats als pflanzlichen Proteinträger in der Ernährung von Buntbarschen.

Claims

Wassertierfuttermittel, enthaltend fetthaltiges Leguminosenprotein, das erhältlich ist durch ein Verfahren umfassend die Schritte: (i) Extrahieren von fetthaltigem Leguminosenprotein aus gemahlenem Leguminosenrohstoff, mit Ausnahme von Soja, mit Wasser bei einem im wesentlichen neutralen pH-Wert; (ii) Isolieren von fetthaltigem Leguminosenprotein aus der wässrigen Lösung mittels Hitzekoagulation im wesentlichen bei einem pH-Wert zwischen dem isoelektrischen Punkt und pH 7 bei einer Temperatur von 70°C bis 120°C für eine Dauer von maximal 60 Sekunden; (iii) optional Halten der in Schritt (ii) eingesetzten Lösung mit koaguliertem Leguminosenprotein bei einer Temperatur von 70°C bis 100°C für eine Minute bis 60 Minuten; (iv) Abtrennen des koagulierten fetthaltigen Leguminosenproteins und optional Waschen mit Wasser; (v) Trocknen des Koagulats; und (vi) optional Aufkonzentrieren von in der in Schritt (iv) erhaltenen Lösung enthaltenem löslichen Leguminosenprotein.
Wassertierfuttermittel nach Anspruch 1, wobei die Extraktion in Schritt (i) bei einem pH von 6 bis 8, vorzugsweise 6,5 bis 7,5 erfolgt.
Wassertierfuttermittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hitzekoagulation in Schritt (ii) bei einem pH-Wert durchgeführt wird, der zumindest 1 pH-Punkt höher als der isoelektrische Punkt ist, bevorzugt bei einem pH-Wert von 4 bis 7, noch bevorzugter 5 bis 7.
Wassertierfuttermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Leguminosenrohstoff ausgewählt ist aus Erbse, Bohne, Lupine oder Mischungen derselben.
Wassertierfuttermittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das fetthaltige Leguminosenprotein einen Fettgehalt von 5 bis 20 Gewichtsprozent, bevorzugt 10 bis 20 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt 15 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Leguminosenproteins, aufweist.
Wassertierfuttermittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Leguminosenprotein in flüssiger oder pulvriger Form vorliegt.
Wassertierfuttermittel nach Anspruch 6, wobei das Wassertierfuttermittel in Form von Pellets, Flocken, Pulver, gekochtem Teig, Agglomeraten, Presslingen oder Granulaten vorliegt.
Wassertierfuttermittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei es weitere Bestandteile enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Fischmehl, Fischöl, Sojaprodukten, wie Schrot, Mehl, Grits, Blutmehl, Vitaminen, Mineralien und Medikamenten.