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Charakterisierung molekularer Parameter von Ballaststoffkomponenten aus Markerbsen und Lupinen im Hinblick auf ihre physiko-chemischen Eigenschaften
Lämmche, Sabine
Zielsetzung der Arbeit war es, mit Hilfe geeigneter Analysenmethoden sowohl die monomeren Bestandteile der Nichtstärke-Polysaccharide in Markerbsen- und Lupinenfaserpräparaten als auch ihre molekulare Suprastruktur zu untersuchen. Diese Untersuchungen stellen das fehlende Bindeglied dar, um den Zusammenhang zwischen der molekularen Struktur und den physiko-chemischen Eigenschaften der Präparate herzustellen. Zur Bearbeitung der Aufgabenstellung wurden Faserpräparate aus den Kotyledonen zweier Markerbsen- und Lupinensorten im halbtechnischen Maßstab hergestellt. Die Präparate besaßen Gesamt-Ballaststoffgehalte zwischen 75 % und 86 %. Bei der Untersuchung der physiko-chemischen Eigenschaften der Faserpräparate wurde festgestellt, dass die Markerbsenfaserpräparate ein größeres Kaltwasserquellvermögen und eine größere Kaltwasserbindungskapazität besaßen als die Lupinenfaserpräparate. Die rheologische Untersuchung korrelierte mit diesem Ergebnis. Die in den verschiedenen Faserpräparaten enthaltenen löslichen und unlöslichen Ballaststoffkomponenten wurden im präparativen Maßstab aufgereinigt und isoliert, um die molekulare Struktur ihrer Polysaccharid-Fraktionen untersuchen zu können. Bei der Untersuchung der Monosaccharid-Zusammensetzung mittels HPAE-PED-Chromatographie wurde festgestellt, dass die löslichen Nichtstärke-Polysaccharide (lNSP) der Markerbsenfaserpräparate hauptsächlich aus arabinose- und mannosehaltigen Oligo- und Polysacchariden bestanden. Die unlöslichen Nichtstärke-Polysaccharide (uNSP) der Markerbsenfaserpräparate dagegen enthielten in erster Linie arabinose- und glucosehaltige Polysaccharide. Die verschiedenen Faserfraktionen bestanden also offenbar aus unterschiedlichen Arten von Polymeren. Im Gegensatz dazu waren bei den Lupinenfaserpräparaten die Monosaccharid-Zusammensetzungen der uNSP und lNSP annähernd identisch. In beiden Faserfraktionen war die Galactose das vorherrschende Monosaccharid. Es wird angenommen, dass es sich hier um gleich zusammengesetzte Polysaccharide handelte. Die Untersuchung der Molekulargewichtsverteilung der löslichen Polysaccharid-Fraktionen mit Hilfe der HP-SEC/MALLS-Chromatographie ergab, dass die lNSP aus den Markerbsenfaserpräparaten aus drei Polysaccharid-Fraktionen mit unterschiedlichen mittleren Molekulargewichten bestanden, während die lNSP aus den beiden Lupinenfaserpräparaten sich nicht fraktionieren ließen, sondern nur aus eine einzige, relativ homogen aufgebaute Polysaccharid-Fraktion enthielten. Außerdem deckten die Moleküle der lNSP aus den Markerbsenfaserpräparaten insgesamt einen breiteren Molekulargewichtsbereich ab als die der lNSP-Moleküle aus den Lupinenfaserpräparaten. Oszillationsrheometrische Messungen an den Faserpräparaten sowie den isolierten uNSP-Fraktionen ergaben, dass alle untersuchten Präparate in wässriger Dispersion Partikelgele mit dominant elastischen Strukturen bildeten. Die Teilvernetzungen der Partikel beruhten auf physiko-chemischen Wechselwirkungen der Feststoffpartikel untereinander, es wurden jedoch keine chemischen Netzwerkstrukturen wie bei wirklichen Gelen gebildet. Die Untersuchungen der isolierten uNSP-Fraktionen zeigten, dass für die Ausprägung der viskoelastischen Eigenschaften der Faserpräparate nicht nur die uNSP verantwortlich waren, sondern auch die übrigen Inhaltsstoffbestandteile. Dabei war bei den Markerbsenfaserpräparaten in Bezug auf die Ausbildung einer stabilen Struktur in wässriger Dispersion eine eher synergistische Wirkung zwischen den uNSP und den lNSP vorhanden. Demgegenüber wirkten bei den Lupinenfaserpräparaten die uNSP und lNSP eher antagonistisch in Bezug auf die Herausbildung einer stabilen Struktur mit dominanter Festkörperkomponente in wässriger Dispersion.
