3.3 Charakterisierung der antioxidativen Eigenschaften des Quillaja-Saponin-
3.3.3 Lipidoxidation in Quillaja-Saponin-Extrakt stabilisierten O/W-
Die Aktivität von Antioxidantien gegenüber dem in der hydrophilen Phase gelösten Fremy’s Radikal zeigte im Gegensatz zur Galvinoxyl-Reduktion ein konzentrationsun-abhängiges Verhalten (s. Abbildung 11). Dieses weist darauf hin, dass die Antioxidan-tien in der wässrigen Phase ungehindert mit den Radikalen interagieren können und die Konzentration an Antioxidantien mit zunehmender Quillaja-Saponinkonzentration steigt. Anhand der Anstiege der linearen Regressionsgeraden (s. Abbildung 11) lässt sich eine 1,6-fach höhere antioxidative Aktivität für den nativen Quillaja-Saponin-Extrakt im Vergleich zum aufgereinigten Quillaja-Saponin-Extrakt beobachten. Dieses basiert zum einen auf der mittels HPLC nachgewiesenen höheren Konzentration an hydrophilen Antioxi-dantien im nativen Extrakt. Zum anderen bestätigt dies, warum die Aktivität der Antio-xidantien des nativen und aufgereinigten Quillaja-Saponin-Extrakts gegenüber dem Galvinoxyl-Radikal umgekehrt ausgeprägt ist. Denkbar ist, dass die Antioxidantien des aufgereinigten Quillaja-Saponin-Extrakts tiefer in der Grenzflächenschicht lokalisiert sind und mehr Wechselwirkungen mit den Saponinen eingehen können. Dieses könnte wiederum zu einer verringerten Diffusion der Antioxidantien in die wässrige Phase füh-ren, so dass die antioxidative Aktivität gegenüber dem Fremy`s Radikal reduziert ist.
Ähnlich wird dieses für einen nicht-ionischen Emulgator mit steigender Hydrophobizi-tät der Antioxidantien gezeigt (Heins, McPhail, et al., 2007).
Anhand dieser Ergebnisse wird deutlich, dass der antioxidative Effekt des Quillaja-Saponin-Extrakts durch dessen phenolische Bestandteile dominiert wird. Besonders deutlich wird die Rolle der Polarität der Grenzfläche sowie der Antioxidantien auf die antioxidative Kapazität, da sich eine Veränderung der Zusammensetzung des Extrakts konträr auf die Aktivität in der hydrophilen bzw. hydrophoben Phase auswirkt.
3.3.3 Lipidoxidation in Quillaja-Saponin-Extrakt stabilisierten O/W-Emulsionen
ge-samten Untersuchungsperiode konnte daher keine signifikante Änderung der Öltropfen-größenverteilung festgestellt werden.
Tabelle 6: Zetapotential und Öltropfengrößenverteilung unter Angabe des D10, D50 und D90 5%iger O/W-Emulsionen, die mit dem nativen und aufgereinigten Quillaja-Saponin-Extrakt in ansteigenden Konzentrationen (C1, C2, C3), dem Zusatz eines Komplexbildners (EDTA) sowie mit Tween® 80 stabilisiert wurden
Sample Zetapotential
[mV] D10 [µm] D50 [µm] D90 [µm]
QSE C1 -13,07 ± 1,35 0,17 ± 0,00 0,33 ± 0,00 0,52 ± 0,01 QSE C1 + 10 µmol
EDTA -13,10 ± 1,13 0,16 ± 0,02 0,33 ± 0,01 0,55 ± 0,00 QSE C1 + 50 µmol
EDTA -13,63 ± 1,04 0,13 ± 0,02 0,30 ± 0,01 0,50 ± 0,01 QSE C2 -17,53 ± 0,64 0,14 ± 0,02 0,27 ± 0,01 0,41 ± 0,01 QSE C3 -21,90 ± 0,89 0,13 ± 0,02 0,27 ± 0,02 0,44 ± 0,01 QSF C1 -14,30 ± 1,04 0,15 ± 0,00 0,26 ± 0,00 0,40 ± 0,01 QSF C2 -16,20 ± 0,44 0,13 ± 0,02 0,22 ± 0,02 0,36 ± 0,01 QSF C3 -18,60 ± 0,20 0,13 ± 0,02 0,23 ± 0,02 0,37 ± 0,02 Tween® 80 -0,04 ± 0,28 0,15 ± 0,02 0,26 ± 0,02 0,39 ± 0,01
Das negative Zetapotential von -13,5 mV der mit Quillaja-Saponin-Extrakt stabilisierten Emulsionen verhindert durch elektrostatische Abstoßung der Öltropfen eine Aggregati-on dieser und somit auch eine physikalische Destabilisierung der EmulsiAggregati-on (s. Tabelle 6). Wie zu erwarten, beträgt das Zetapotential der mit Tween® 80 stabilisierten Emulsi-on 0 mV. Mit zunehmender KEmulsi-onzentratiEmulsi-on des Quillaja-SapEmulsi-onin-Extrakts kEmulsi-onnte ein Anstieg des Zetapotentials beobachtet werden, was darauf schließen lässt, dass die Grenzfläche bei der geringsten Konzentration noch nicht vollständig belegt ist und wei-terhin Saponinmoleküle an die Tropfenoberfläche adsorbieren.
Eine Analyse des Hydroperoxidgehalts über die Lagerzeit zeigt die Entwicklung der Lipidoxidation in Emulsionen, welche mit nativem oder aufgereinigtem Extrakt und Tween® 80 stabilisiert wurden. Wie in Abbildung 12a veranschaulicht, weisen die Emulsionen, welche mit nativem Quillaja-Saponin-Extrakt stabilisiert wurden, direkt nach dem Homogenisieren einen sehr hohen Gehalt an Hydroperoxiden auf. Das Ho-mogenisieren bewirkt einen Anstieg des Sauerstoffgehalts und sorgt für eine Verteilung von Sauerstoff, Katalysatoren und Lipidperoxiden durch starke Turbulenzen, Zerkleine-rung und Verteilung der Öltropfen, so dass die Lipidoxidation beschleunigt wird
(Berton-Carabin et al., 2014; Serfert et al., 2009). Darüber hinaus kann der Anstieg des Hydroperoxidgehalts nach dem Homogenisieren auf den im nativen Extrakt mittels AAS ermittelten Gesamteisengehalt von 690,0 ± 28,3 µg/l zurückgeführt werden. Denn Eisen gilt als bedeutendes Prooxidans in O/W-Emulsionen (Nuchi, Julian McClements,
& Decker, 2001). Aufgrund des hohen Eisengehaltes konnten für den Quillaja-Saponin-Extrakt keine chelatisierenden Eigenschaften beobachtet werden, die den Effekt des Eisens auf die Lipidoxidation verringern würden.
Aufgrund der hohen Ausgangswerte zeigen die Emulsionen in Abbildung 12a eine schnelle Lipidoxidation. Mit höheren Konzentrationen des nativen Extraktes sinkt aller-dings der Hydroperoxidgehalt (s. Abbildung 12a). Im Zusammenhang mit dem steigen-den Eisengehalt aufgrund erhöhter Extrakt-Konzentrationen kann dieses auf steigen-den Zerfall der primären in sekundäre Oxidationsprodukte zurückgeführt werden, welches meist flüchtige Verbindungen sind (Mei, Decker, & McClements, 1998). Zur konzentrations-abhängigen Bildung von Hydroperoxiden können auch andere Faktoren beitragen. So steigt mit zunehmender Extrakt-Konzentration auch die Menge an phenolischen Be-standteilen, welche als Wasserstoffdonor fungieren und somit mehr freie Radikale redu-zieren können. Des Weiteren kann eine Erhöhung der Emulgatorkonzentration vor Lip-idoxidation schützen, da Hydroperoxide durch Mizellen solubilisiert werden können (Nuchi et al., 2002). Überdies führte die Erhöhung der Extrakt-Konzentration zu einem erhöhten Zetapotential, welches auf eine Anreicherung der Saponinmoleküle in der O/W-Grenzfläche und damit auf eine dichtere Packung dieser hindeutet, welches den Schutz gegenüber oxidativen Veränderungen beeinflusst (Berton-Carabin et al., 2014).
Abbildung 12: Hydroperoxidgehalt während der Lagerung von aufgereinigtem Maiskeimöl in 5%igen O/W-Emulsionen, die mit den Konzentrationen C1 = 0,5 %, C2 = 1,0 und C3 = 1,5 % des nativen (QSE) und aufgereinig-ten (QSF) Quilllaja-Saponin-Extraktes sowie mit Tween® 80 stabilisiert wurden. a) Hydroperoxidgehalt von QSE in aufsteigender Konzentration, b) QSE mit der geringsten Konzentration und Zusatz von EDTA, c) QSF in aufsteigen-der Konzentration und Tween® 80
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0
50 100
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Hydroperoxidgehalt [mmol/kg Öl]
Lagerdauer [Tage]
QSE C1 QSE C2
QSE C3
a)
QSE C1 + 10 µmol EDTA QSE C1 + 50 µmol EDTA
Lagerdauer [Tage]
b)
Tween 80 QSF C1
QSF C2 QSF C3
Lagerdauer [Tage]
c)
Der Einfluss der Metallionen auf die Hydroperoxidentstehung konnte durch die Zugabe von 10 µmol/l bzw. 50 µmol/l EDTA deutlich minimiert werden. Ein Vergleich der Abbildungen 12a und 12b verdeutlicht, dass die Hydroperoxidentstehung während der Emulsionsherstellung auf die Anwesenheit von Metallionen zurückzuführen ist. Die höhere Zugabe von 50 µmol/l EDTA bewirkte eine deutlichere Verlangsamung der Hydroperoxidentstehung als 10 µmol/l EDTA. Frankel et al. (2002) stellen fest, dass Eisen durch EDTA effektiv in O/W-Emulsionen komplexiert wird, wenn es äquimolar oder in höheren Konzentration als das vorhandene Eisen hinzugegeben wird. 10 µmol/l EDTA entsprechen ungefähr dem in dem Quillaja-Saponin-Extrakt nachgewiesenen Eisengehalt. Eine fünffach höhere EDTA-Konzentration konnte somit den katalysieren-den Effekt der Metallionen signifikant hemmen.
Die Emulsionen, welche mit aufgereinigtem Quillaja-Saponin-Extrakt stabilisiert wur-den, zeigten anhand der geringen Hydroperoxidgehalte über die Lagerzeit eine sehr ho-he Stabilität gegenüber Lipidoxidation (s. Abbildung 12c). Im Allgemeinen verursacho-hen bereits Spuren von Schwermetallen eine starke Beschleunigung der Lipidoxidation (Frankel, 2005). Obwohl im aufgereinigten Extrakt 36,6 ± 3,2 µg/l Eisen nachgewiesen wurden, konnte eine deutlich geringere Hydroperoxidentstehung im Vergleich zu Tween® 80 mit einem Eisengehalt von < 2 µg/l beobachtet werden. Anhand der ESR-Ergebnisse lässt sich nun die oxidative Stabilität von Maiskeimöl-Emulsionen, welche mit aufgereinigtem Saponinextrakt stabilisiert wurden, erklären. So ist der Gehalt an phenolischen Bestandteilen und deren Lokalisierung an der Grenzfläche, welches durch die adsorbierten Saponine begünstigt wird, von entscheidender Bedeutung.
4 Schlussbetrachtungen
Die Untersuchung neuartiger Emulgatoren ist hinsichtlich ihrer Eignung als Trägersys-tem für funktionelle Lebensmittelinhaltsstoffe und dessen stabilisierende Eigenschaften in verschiedenen dispersen Systemen aus gesellschaftlichen und lebensmittelrechtlichen Gründen von großer Bedeutung. Als neue Quelle für natürliche Emulgatoren eignet sich der Extrakt des chilenischen Seifenrindenbaums Quillaja saponaria Molina, dessen Eigenschaften in der vorliegenden Arbeit untersucht wurden. Sowohl aus wissenschaft-licher Sicht als auch in Bezug auf mögliche industrielle Anwendungsgebiete des Quillaja-Saponin-Extrakts ergeben sich konkrete Fragestellungen, welche im Folgenden erläutert werden sollen.
Der Quillaja-Saponin-Extrakt zeigte anhand der materialwissenschaftlichen Charakteri-sierung mittels Tropfenkonturanalyse und anschließendem Fit der Adsorptionsisotherme mittels des klassischen Frumkin-Modells eine hohe Grenzflächenaktivität und Funktio-nalität im Hinblick auf die Mizellierung eines schwerwasserlöslichen Luteinester-Extrakts. Anhand der Bestimmung von Partikelgrößenverteilung, Zetapotential und Farbe konnte nachgewiesen werden, dass die Zusammensetzung der wässrigen Phase die Aufnahme des Luteinester-Extrakts beeinflusst. Mittels der cryo-TEM-Aufnahmen konnte verdeutlicht werden, dass die Anwesenheit von Puffer eine Änderung der Mizel-lstruktur von sphärischen zu gestreckten, miteinander verzweigten Mizellen bewirkt.
Anhand von Stabilitätsuntersuchungen durch Anwendung der Farbanalyse in Transmis-sion zeigte sich, dass der schützende Effekt im mizellaren System durch Photooxidation limitiert ist und mizellare Systeme damit nur begrenzt für die Solubilisierung von licht-empfindlichen Substanzen angewendet werden können. Darüber hinaus wies die Farbe des Quillaja-Saponin-Extrakts vor allem bei höheren pH-Werten eine Bräunung auf, welches auf phenolische Polymerisationsreaktionen durch Autoxidation zurückzuführen ist.
Erstmalig wurden Strukturanalysen für Quillaja-Saponinmizellen durchgeführt. Die cryo-TEM-Aufnahmen ermöglichen es, ähnlich wie bei Kellermann et al. (2004), com-putergestützte 3D-Rekonstruktionen von Mizellen zu generieren und somit einen tiefe-ren Einblick in die Struktutiefe-ren der Saponinmizellen zu erhalten. Ziel dessen könnte nicht nur die Erweiterung der Grundlagenforschung sein. Es könnte auch ohne großen expe-rimentellen Aufwand ermöglichen, zu erklären, für welche weiteren Substanzen Quillaja-Saponinmizellen als Träger geeignet sind. So könnten z.B. auch Vitamine und Antioxidantien mizelliert werden, um wasserbasierte Lebensmittel damit anzureichern.
Die Nutzung von mizellaren Systemen ist durch die Beladungskapazität begrenzt. Um die Vorteile dieser Systeme, also die thermodynamische Stabilität sowie die daraus
re-sultierende niedrige Energiezufuhr bei der Herstellung dennoch nutzen zu können, könnte der Einfluss von Cosolventien untersucht werden. So kann die Löslichkeit des lipophilen Wirkstoffs durch die Reduzierung der Dielektrizitätskonstante des Wassers und durch die Bildung von hydrophoben Bereichen durch freie Emulgatoren zunehmen (Narang et al., 2007). Im Falle flüchtiger Lösungsmittel als Cosolventien kann dies nach der Herstellung abgedampft werden, so dass es die Qualität des Endproduktes nicht be-einflusst.
Die Funktionalität des Quillaja-Saponin-Extrakts als Trägersystem für das Einbringen von Luteinester-Extrakt als Farbstoff in Lebensmitteln wurde anhand von mizellaren Systemen, Nanoemulsionen und den entsprechenden sprühgetrockneten Formulierungen verglichen. Eine höhere Farbintensität der Nanoemulsionen kennzeichnete deren höhere Beladung mit Luteinester-Extrakt im Vergleich zu den mizellaren Lösungen.
Abhängig von der Zielbestimmung der visuellen Wahrnehmung des Endprodukts kön-nen durch die Wahl des entsprechenden dispersen Systems, dem Luteinester-Extrakt-Gehalt und der Zugabe von Glukosesirup die optischen Eigenschaften zugeschnitten werden. In diesem Kontext bietet die Farbanalyse in Transmission die Vorteile, dass die Farbe im Zusammenhang mit der Opazität des Systems auswertbar ist und somit Para-meter ermittelt werden können, die auch dem Betrachter für die Bewertung des Far-beindrucks zur Verfügung stehen.
Die mit Quillaja-Saponin-Extrakt stabilisierten dispersen Systeme zeigten während des Mikroverkapselns eine hohe Prozessstabilität. Die Art des dispersen Systems wies kei-nen signifikanten Einfluss auf die Farbstabilität bei der Sprühtrocknung auf. Dabei ist hervorzuheben, dass keine Desintegration des Farbstoffs in den Mizellen oder Nano-emulsionstropfen während der Zerstäubung stattfand und das resultierende Pulver nach dem Trockenen, auch nach langer Standzeit, im wässrigen Medium leicht redispergiert werden konnte.
Die niedrige CMC, die Stabilität der mizellaren Systeme während der Lagerung sowie die Stabilität der mizellaren Systeme und Nanoemulsionen während der Sprühtrocknung und Lagerung zeigen, dass Quillaja-Saponine nicht nur als effektive Emulgatoren, wel-che durch schnelles Belegen der Grenzfläwel-che die Grenzfläwel-chenspannung weit herabset-zen und damit die Bildung und Kurzzeitstabilisierung von feinen Emulsionstropfen während des Homogenisierens ermöglichen, sondern auch als Stabilisatoren fungieren, die durch die Bildung einer Schutzschicht um die Emulsionstropfen eine hohe Lang-zeitstabilität ermöglichen (Dickinson, 1993). Untersuchungen mittels Neutronenreflek-tometrie ermöglichen die Struktur des Grenzflächenfilms anhand dessen Dicke und Dichte zu evaluieren (Lu, Zhao, & Yaseen, 2007). Darüber hinaus ist die Stabilität dis-perser Systeme von den rheologischen Eigenschaften der Emulgatorfilme abhängig (Stanimirova et al., 2011). Durch die Kombination aus der Visualisierung dünner Filme mittels Brewster-Winkel-Mikroskopie und der Erfassung scherrheologischer Größen
wie Grenzflächenviskosität und -elastizität würde es ermöglicht, die Ermittlung phäno-menologischer Details und Charakteristika über den Aufbau und die Struktur der Grenz-flächenfilme vorzunehmen (Rehage, Achenbach, Geest, & Wilhelm Siesler, 2001).
Die Untersuchung der antioxidativen Eigenschaften des Quillaja-Saponin-Extrakts in O/W-Emulsionen zeigte eine sehr hohe Stabilität gegenüber oxidativen Veränderungen in Abwesenheit von Metallionen. Die antioxidative Aktivität basiert auf den radikalfan-genden Eigenschaften von im Extrakt enthaltenen Phenolen. Die Analyse mittels ESR-Spektroskopie zeigte, dass diese Phenole in der wässrigen Phase und hydrophoben Pha-se Radikale reduzieren können. DiePha-ses weist darauf hin, dass die Antioxidantien mit den grenzflächenaktiven Saponinen wechselwirken und sich daher an der Grenzfläche, dem entscheidenden Ort der Lipidoxidation befinden und somit oxidativen Veränderungen entgegenwirken können.
Die Bestimmung der Wechselwirkungen der Antioxidantien mit den Saponinen und damit deren Lokalisierung kann mit Hilfe unterschiedlicher NMR-spektroskopischer Verfahren erfolgen, wie der chemischen Verschiebung, Änderungen in den Signalfor-men der Emulgatorsignale, T1 Relaxationszeiten und intermolekulare Kern-Overhauser-Effekte (NOEs) zwischen Antioxidantien und Emulgatoren (Heins, Sokolowski, et al., 2007). Eine Aufklärung der Struktur der Phasengrenze anhand der zuvor genannten Me-thoden und NMR-Spektroskopie könnten dazu beitragen die Stabilisierungsmechanis-men gegenüber Oxidation im Detail zu verstehen.
Die Genauigkeit und Aussagekraft der Ergebnisse kann durch eine Separation von An-tioxidantien und Saponinen deutlich erhöht werden. Zur Identifizierung der Saponine wurden bereits viele Methoden entwickelt, jedoch fehlt es an einer geeigneten Techno-logie zur Extraktion der Saponine aus dem Pflanzenextrakt im Pilotmaßstab. Mit der Entwicklung einer entsprechenden Methode kann zukünftig ein wichtiger Beitrag zur vollständigen Aufklärung des Einflusses der Quillaja-Saponine auf die antioxidativen Eigenschaften geleistet werden.
Des Weiteren trägt die Entwicklung einer Fraktionierung der abgetrennten Saponine dazu bei, den Zusammenhang zwischen den funktionellen Eigenschaften und der Sa-poninstruktur aufzuklären. Die Identifizierung hochfunktioneller Fraktionen ermöglicht es hinsichtlich des Ressourcenschutzes die Einsatzmenge zu reduzieren, hämolytische Substanzen auszuschließen und dadurch höchsten Qualitäts- und Sicherheitsanforderun-gen zu Sicherheitsanforderun-genüSicherheitsanforderun-gen. Darüber hinaus zeiSicherheitsanforderun-gen Quillaja-Saponin-Extrakte verschiedener Her-kunft bei gleichem Saponingehalt unterschiedliche Bioaktivität (Sen, Makkar, Muetzel,
& Becker, 1998). Neben der Untersuchung der funktionellen Eigenschaften der einzel-nen Fraktioeinzel-nen sollten daher für eine umfassende Bewertung des Extrakts auch die bio-aktiven Eigenschaften (Cheeke, 2000) an verschiedenen Tierarten untersucht werden.
Binäre Emulgatorsysteme können synergistische Effekte bezüglich der Stabilisierung von funktionellen Lebensmittelinhaltsstoffen in dispersen Systemen, wie z.B. Mikro-emulsionen, aufweisen (H.-W. Chen et al., 2015; Das & Mitra, 2014). In emulsionsba-sierten Lebensmitteln sind vor allem Mischungen aus Proteinen und niedermolekularen Emulgatoren weit verbreitet (Z. L. Wan et al., 2014). Zur Interaktion von Quillaja-Saponinen mit Proteinen und Lecithinen sind einige Studien veröffentlicht (Kezwon &
Wojciechowski, 2014; Reichert, Salminen, Leuenberger, Hinrichs, & Weiss, 2015;
Reichert, Salminen, Leuenberger, & Weiss, 2016; Sarnthein-Graf & La Mesa, 2004;
Wojciechowski et al., 2014). Bislang gibt es lediglich Arbeiten zur L/W-Grenzfläche, die einen synergistischen Effekt von Quillaja-Saponinen mit Proteinen auf die Schaum-stabilität beschreiben (Böttcher, Scampicchio, & Drusch, 2016).
Im Hinblick auf die industrielle Anwendung ist der untersuchte Quillaja-Saponin-Extrakt aufgrund der äußerst hohen Viskoelastizität vor allem gegenüber der L/W-Grenzfläche für die Stabilisierung von Schäumen prädestiniert. Für einige Lebensmittel, vorwiegend Getränke, in denen Schaum erwünscht ist, wird Quillaja-Saponin-Extrakt bereits verwendet. Die Anwendung in anderen schaumbasierten Lebensmitteln, wie Eiscreme, Schaumküsse, Schlagsahne, Mousse oder auch Backwaren bedingen Unter-suchungen zur Schaumstabilität bei verschiedenen Prozessparametern, wie Temperatur, Scherung und Druck, sowie zu dem Einfluss der Lebensmittelmatrix (pH, Ionenstärke, Säuren, Fett, Proteine, etc.). Gerade für die Industrie sollte aufgrund von Rohstoffquali-täten und Rezepturen die Schaumbildung und –stabilität besonders unempfindlich sein, so dass die Homogenität und Integrität der Schäume gewahrt werden kann und grenz-flächenaktive Substanzen wie z.B. Fettsäuren, welche den Grenzflächenfilm von Sapon-inen beeinflussen können, diesen nicht zerstören. Zudem verändern sich durch Auf-schäumen die organoleptischen Eigenschaften von Produkten, so dass gerade im Bezug auf die eigentlich bekannte Bitterkeit von Saponinen dieses einen entscheidenden Ein-fluss auf die Sensorik haben kann und daher sensorische Untersuchungen einen wichti-gen Beitrag für die Lebensmittelindustrie leisten könnten.
Die hohe Grenzflächenaktivität der Quillaja-Saponine und die Fähigkeit durch Filmbil-dung gute Viskoelastizität auszubilden sowie die Eigenfärbung des Extrakts durch die enthaltenden phenolischen Bestandteile prädestinieren den Extrakt für den Einsatz in Backwaren. Zum einen kann die Struktur glutenfreier Backwaren verbessert werden und zum anderen können gemischte Systeme aus Proteinen und niedermolekularen Emulga-toren die Elastizität und Weichheit von Brot beeinflussen (Piotrowski, Lewandowska, &
Wojciechowski, 2012). So zeigt der Ersatz von 75 wt% Eiweiß durch Gypsophila-Saponine in Biskuitteig vergleichbare Gebäckvolumina, sensorische Eigenschaften und sogar eine verbesserte Konsistenz (Çelik, Yılmaz, Işık, & Üstün 2007). Zur Aufklärung stabilisierender Mechanismen sollten die grundlegenden Eigenschaften von Saponinen mit anderen Bestandteilen der Lebensmittelmatrix materialwissenschaftlich charakteri-siert werden.
Die grenzflächenaktiven Eigenschaften des Quillaja-Saponin-Extrakts können nicht nur für Getränke ausgenutzt werden, in denen stabile Schäume erwünscht sind, sondern ermöglichen durch die für die Lebensmittelindustrie wenig genutzte Formulierungs-technologie, der Mizellierung, auch das Anreichern von anderen funktionellen Lebens-mittelinhaltsstoffen mit Transparenz und hoher physikalischer Stabilität. Da die Ergeb-nisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die Inhaltsstoffe nur bedingt gegenüber Oxi-dation geschützt sind, ist der Einsatz von Farbstoffen allerdings eher ungeeignet. Maß-nahmen wie eine schützende Verpackung oder der Zusatz von Antioxidantien bzw. die Eliminierung von Prooxidantien könnten dieses überwinden und den Einsatz mizellarer Systeme, die für eine erhöhte Bioverfügbarkeit bereits in der pharmazeutischen Indust-rie eingesetzt werden, in wasserbasierten Lebensmitteln, bei denen geringe Mengen an bioaktiven Substanzen solubilisiert werden sollen, ermöglichen.
Neben der Solubilisierung von Lebensmittelinhaltsstoffen, die zu Erfrischungsgetränken oder Dressings hinzugefügt werden können, könnte die Solubilisierung durch Saponin-mizellen für die Entwicklung von Extraktionsprozessen zur Gewinnung empfindlicher bioaktiver Lebensmittelinhaltsstoffe genutzt werden.
Abgesehen vom Einsatz in Lebensmitteln kann durchaus der Einsatz in Futtermitteln in Betracht gezogen werden. Studien zu den Auswirkungen von Quillaja-Saponin-Extrakt auf das Wachstum und die Funktion des Immunsystems bei Schweinen zeigen keine signifikanten bzw. nur marginale Einflüsse (Turner, Dritz, Higgins, & Minton, 2002), so dass diese Trägersysteme durchaus in der Tierernährung Anwendung finden können.
Die Entwicklung Lebensmittel tierischer Herkunft über die Fütterung der Nutztiere zu beeinflussen, ist ein zunehmend wichtiger Aspekt der Tierernährung. Dieses ermöglicht eine ernährungsphysiologische Modifizierung von Produkten, welche die menschliche Gesundheit verbessern können bzw. gesundheitliche Risiken verringern helfen (Watkins, 2002; Zduńczyk & Jankowski, 2013).
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass Quillaja-Saponin-Extrakt eine effektive Quelle natürlicher Emulgatoren und Antioxidantien bietet und für den Einsatz in einer Vielzahl von Lebensmitteln und Getränken zur Stabilisierung funktioneller Lebensmittelinhalts-stoffe geeignet sein kann. Darüber hinaus bietet Quillaja-Saponin-Extrakt den Vorteil, in Abhängigkeit von der jeweiligen Zusammensetzung und der gewählten Herstellungs-verfahren, verschiedene kolloidale Strukturen zu bilden. Nichtsdestotrotz hängt die er-folgreiche Anwendung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie von anderen Fakto-ren ab, wie zum Beispiel dem Geschmacksprofil, der potentiellen Toxizität, der Verfüg-barkeit und den Kosten.
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