Optimierung des Verfahrens zur Extraktion von Ballaststoffen aus Sanddornfrüchten und Bewertung ihrer Anwendungseigenschaften (Response Surface Optimization)
Hippophae rhamnoides Linn., auch bekannt als Sauerdorn oder saure Weide, hat eine lange Geschichte der medizinischen und essbaren Verwendung in der Volkskultur. Die Blätter von Hippophae rhamnoides wurden in den letzten Jahren auch in die Liste der neuen Nahrungsquellen aufgenommen. China ist das Land mit den reichsten natürlichen Sanddorn-Keimplasma-Ressourcen der Welt. China ist nicht nur reich an wildwachsenden Sanddornressourcen, sondern auch das Land mit der größten Fläche an künstlich angepflanztem Sanddorn. Er ist eine der wichtigsten Baumarten im Schutzwald "Drei Norden". Statistiken zufolge beläuft sich die gesamte Sanddornanbaufläche in China im Januar 2022 auf etwa 31,07 Millionen Hektar, was mehr als 90% der weltweiten Sanddornanbaufläche entspricht. Die Sanddornfrucht gilt als gute pflanzliche Ressource zur Vorbeugung und Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, entzündlichen Erkrankungen, Hautkrankheiten, Magengeschwüren und sogar Krebs, da sie reich an Vitaminen, Flavonoiden, Polyphenolen, organischen Säuren, Linolein, essenziellen Aminosäuren und anderen biologisch aktiven Substanzen ist.

Gegenwärtig konzentriert sich die chinesische Sanddornindustrie hauptsächlich auf die Verarbeitung von Getränken und die Extraktion von Sanddornöl. Zeng et al. fanden heraus, dass eine Vorbehandlung mit Mikrowellen in Kombination mit einer kurzzeitigen beschleunigten Lösungsmittelextraktion die ernährungsphysiologische Qualität von Sanddornöl verbessern kann; Liu et al. optimierten den Extraktionsprozess von Sanddornfruchtöl; Fu et al. entwickelten fermentierte Sanddorngetränke unter Verwendung von Sanddornfruchtfleisch als Rohmaterial; Li analysierte den aktuellen Verarbeitungsstatus von Sanddornfruchtwein, um dessen Entwicklung zu fördern. Die Rückstandsquote von verarbeiteten Sanddornfrüchten beträgt etwa 20%, und die meisten von ihnen werden getrocknet und als Tierfutter verwendet oder weggeworfen, was direkt zu Umweltverschmutzung und Verschwendung von Bodenressourcen führt. Der Ballaststoffgehalt von Sanddornfrüchten liegt bei über 50%. Ballaststoffe sind in der Ernährungswissenschaft als "siebtgrößter Nährstoff" bekannt und können als wichtiger Lebensmittelfüllstoff verwendet werden. Sie können die Vermehrung nützlicher Darmbakterien fördern, die Absorptionsfähigkeit des menschlichen Körpers erhöhen, den Cholesterin- und Triglyceridgehalt im Plasma senken und dazu beitragen, gesundheitliche Auswirkungen wie Fettleibigkeit zu kontrollieren.

Auf dieser Grundlage wurde in dieser Studie der Extraktionsprozess für lösliche Ballaststoffe (SDF) und unlösliche Ballaststoffe (IDF) aus Sanddornfruchtresten in der Sanddornweinindustrie optimiert und die Verwendbarkeit verschiedener Ballaststoffe verglichen. Ziel ist es, theoretische Grundlagen für die vollständige Nutzung von Abfallressourcen in der Sanddornindustrie, die Herstellung von Ballaststoffprodukten mit hohem Mehrwert und unterschiedlichen Verwendungsarten sowie die Erweiterung der Sanddornindustriekette zu schaffen.

 

Der Mechanismus der synergistischen Wirkung zwischen Ultraschall und Enzymen besteht darin, dass Ultraschall die Enzymaktivität erhöhen und die Ausbeute an Ballaststoffen weiter verbessern kann. In dieser Studie wurde der optimale Prozess durch Response-Surface-Optimierung wie folgt ermittelt: Zugabe von 5% Cellulase, Ultraschalltemperatur von 60 ℃, Ultraschallleistung von 120W und Ultraschallzeit von 42min. Zu diesem Zeitpunkt betrug die SDF-Ausbeute (16 ± 1)%, die IDF-Ausbeute (73 ± 2)%, und das SDF/IDF-Verhältnis betrug 0,21 ± 0,01. Unter denselben Prozessbedingungen beträgt bei alleiniger Verwendung von Ultraschall die SDF-Ausbeute (12 ± 4)%, die IDF-Ausbeute (65 ± 1)% und das SDF/IDF-Verhältnis 0,18 ± 0,08; die SDF-Ausbeute bei alleiniger Verwendung der Cellulosemethode beträgt (11 ± 1)%, die IDF-Ausbeute (67 ± 1)% und das SDF/IDF-Verhältnis 0,16 ± 0,02. Es zeigt sich, dass die ultraschallunterstützte enzymatische Methode zur Aufbereitung von Ballaststoffen aus Sanddornfruchtresten einen deutlichen Ausbeutevorteil hat und den Anteil an löslichen Ballaststoffen erhöht.
Die Gesamtballaststoffe aus Sanddornfrüchten weisen gute Anwendungseigenschaften auf, insbesondere in Bezug auf die hohe Quellfähigkeit und das Ölhaltevermögen, die 3,12 ± 0,13 mL/g bzw. (4,47 ± 0,41)% betragen. Es hat auch eine gute Adsorptionswirkung auf Cholesterin, wobei die Cholesterinadsorption bei pH 7 fast doppelt so hoch ist wie die von SDF.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Nutzung der Nebenprodukte der Sanddornverarbeitung, wie z. B. der Fruchtreste, verschiedene Arten von Ballaststoffen effizient hergestellt, die Ressourcennutzung verbessert, die Kosten der Industrie gesenkt und Produkte mit hohem Mehrwert gewonnen werden können. Dies hat einen gewissen wirtschaftlichen Wert und eine soziale Bedeutung für die weitere Entwicklung der Sanddornindustrie.