Karob-Extraktionstechnologien
Was Produkte wie Johannisbrot, Melasse, Sirup und Extrakt gemeinsam haben, ist, dass die löslichen Bestandteile der Frucht in ein Lösungsmittel, meist Wasser, übertragen werden. Diese Phase wird als Extraktion bezeichnet und die verwendete Methode; Sie beeinflusst direkt den Zuckerertrag, die Menge der phenolischen Verbindungen, den Geschmack, die Farbe und die Produktionszeit.
In diesem Artikel behandeln wir vergleichsweise die Extraktionstechnologien, die bei Karob verwendet werden, von der traditionellen wässrigen Extraktion über Ultraschall- und Mikrowellenassistenzverfahren bis hin zu Reinigungs- und Anreicherungstechniken im Lichte wissenschaftlicher Studien.
Was ist Extraktion und warum ist sie bei Carob wichtig?
Die Extraktion erfolgt durch die Übergabe der gewünschten Komponenten in einem Rohstoff von der festen Struktur in die flüssige Phase mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels. Das Fruchtfleisch der Karobfrucht enthält hohe Werte an Zucker, Ballaststoffen und phenolischen Verbindungen. Laut Antoniou et al. (2020) vom Cyprus Agricultural Research Institute enthalten Karobrisse etwa 48–56 Prozent Zucker, etwa 40 Prozent Rohfasern, 2–7 Prozent Protein und 1,4–2,0 Prozent Gesamtpolyphenole über Trockengewicht.
Dieselbe Studie definiert die wässrige Gewinnung von Johannisbrot-Krümeln als den "Grundschritt" bei der Herstellung von Johannisbrot-Most und Melasse. Denn Melasse oder Sirup ist tatsächlich die kondensierte Form dieses Mosts. Daher gilt: Je mehr Zucker bei der Extraktion in die Lösung übergeht, desto effizienter kann die Produktion in der nächsten Eindickungsphase erfolgen.
Die Schwierigkeit bei der Extraktion liegt an der faserigen Struktur des Johannisbrots. In einer Doktorarbeit an der Universität Munzur (Eroğlu, 2020) wird angegeben, dass die Extraktionszeit von 12 Stunden auf 3 Tage verlängert werden kann, um bei der traditionellen Herstellung von Johannisbrotmelasse das Maximum zu erhalten, was auf die schwierige Auflösung des Zuckers aufgrund der faserigen Struktur der Frucht zurückzuführen ist. Die meisten neuen Extraktionstechnologien wurden entwickelt, um diese Phase zu verkürzen oder den Ertrag zu erhöhen.
Traditionelle wässrige Extraktion
Die gebräuchlichste und älteste Methode ist das Einweichen von zerkleinertem Johannisbrot in Wasser oder das Erhitzen und in Kontakt mit Wasser bringen. Der Vorteil dieser Methode ist ihre Einfachheit und die Tatsache, dass keine organischen Lösungsmittel benötigt werden; daher ist es natürlich, Wasser für Lebensmittel zu bevorzugen.
Antoniou et al. untersuchten vier Schlüsselvariablen, die den Ertrag bei der wässrigen Extraktion beeinflussen: die Herkunft des Rohstoffs, die Bruchgröße, die Temperatur und die Dauer. Zu den bemerkenswerten Ergebnissen der Studie gehören:
- Der Faktor, der die Menge der phenolischen Verbindungen am meisten bestimmte, war die Quelle des Rohstoffs.
- Die Herkunft des Rohstoffs beeinflusste auch das Verhältnis von Saccharose, Glukose und Fruktose; dies konnte die wahrgenommene Süße des Mosts verändern.
- Die Erhöhung der Temperatur von 25 °C auf 75 °C bei hitzeunterstützter Extraktion führte dazu, dass Phenole mehr Lösung als Zucker erhielten.
- Die Verlängerung der Periode bei 25 °C verbesserte die Zuckererträge, ohne einen übermäßigen Anstieg der Phenole zu verursachen.
Diese Schlussfolgerung ist in der Praxis wichtig: Das Konzept von "heißerem Wasser, besserer Extraktion" ist nicht immer korrekt. Bei hohen Temperaturen können mehr phenolische Verbindungen in die Würze gelangen, was den Geschmack des Produkts in Richtung Adstringenz verschiebt. Die Forscher stellen fest, dass die Abhängigkeit von Wärmeunterstützung zur Steigerung der Zuckererträge begrenzt bleibt, während längere Extraktion unter Bedingungen nahe der Umgebungstemperatur den Zuckerertrag steigern kann, indem die Phenole niedrig gehalten werden.
Auswirkungen der Bauteilgröße
Der Massentransport beschleunigt sich im Allgemeinen, wenn die Kontaktfläche mit dem Lösungsmittel bei der Extraktion zunimmt. Antoniou et al. verglichen zwei Bruchgrößen: einen mittleren Bruch von 9–13 mm und einen staubgroßen Bruch von 1–4 mm. Der Effekt der Bruchgröße war bei ultraschallunterstützter Extraktion ausgeprägter als bei der hitzeassistierten Methode, doch dieser Effekt nahm ab, je länger die Ultraschallzeit war.
Eine praktische Beobachtung der Forscher ist ebenfalls erwähnenswert: In Versuchen mit leichtem Mischen setzten sich pulvergroße Brüche auf den Boden ab und verhinderten die Zirkulation des Lösungsmittels, während dieses Problem durch kontinuierliche Ultraschallanwendung behoben wurde. Die Studie stellt fest, dass pulvergroße Brüche ein unvermeidliches und kostengünstiges Nebenprodukt der industriellen Karob-Zerkleinerung sind, das oft als Futtermittel oder bei der Herstellung von Mout und Melasse verwendet wird.
In einer Doktorarbeit an der Universität Mersin (Yalım Kaya, 2010) wurden Partikelgröße, Wasser-Frucht-Verhältnis, Extraktionstemperatur und -zeit gemeinsam optimiert, um hochreinen Zuckersirup aus Johannisbrot herzustellen. Dieser Ansatz zeigt, dass die Extraktion keine einzelne Einstellung ist, sondern eine Ausbalancierung von Variablen, die sich gegenseitig beeinflussen.
Ultraschallunterstützte Extraktion
Bei ultraschallunterstützter Extraktion führen hochfrequente Schallwellen, die auf das flüssige Medium angewendet werden, zur Bildung und zum Kollaps kleiner Blasen (Kavitation). Dieser Effekt kann die Zellstrukturen entspannen und den Übergang löslicher Komponenten in die Flüssigkeit beschleunigen. Der attraktive Aspekt der Methode für Carob ist, dass sie bei relativ niedrigen Temperaturen in kurzer Zeit Ergebnisse liefern kann.
In Eroğlus (2020) Dissertation wurden ultraschallunterstützte Extraktionsbedingungen anhand von Zeit, Temperatur, Frucht/Lösungsmittel-Verhältnis und Ultraschallleistungsvariablen optimiert; die optimalen Bedingungen wurden mit 40 °C, 21 Minuten, 1:9-Verhältnis und 84 Prozent Ultraschallleistung bestimmt. Beim Vergleich von Melasse aus Ultraschallwürze mit Melasse aus herkömmlicher Würze wurden keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Farbe, Antioxidantienkapazität und gesamter phenolischer Substanzen festgestellt. Es wurde berichtet, dass die HMF-Werte bei der Ultraschallanwendung etwas höher lagen, aber unter den akzeptablen Grenzwerten blieben. Der Autor kam zu dem Schluss, dass die Methode die traditionelle Extraktion von Stunden auf etwa 21 Minuten reduzieren kann.
Antoniou et al. geben außerdem an, dass Ultraschall ein wirksames Werkzeug bei der Zuckerextraktion ist, insbesondere bei pulvergroßen Brüchen. In einer weiteren Studie (Ben Hamouda et al., 2025) wurden Maceration und ultraschallunterstützte Extraktion vergleichsweise anhand von Variablen wie Ethanolkonzentration, Temperatur, Dauer und Ultraschallleistung optimiert, um den antioxidativen Ertrag zu erhöhen.
Mikrowellen- und Superkritische Flüssigkeitsextraktion
Bei der mikrowellenunterstützten Extraktion wird Energie direkt auf das Wasser im Lösungsmittel und Rohstoff übertragen; auf diese Weise erfolgt die Erhitzung schnell, und der Anstieg des intrazellulären Drucks kann das Ausscheiden der Komponenten erleichtern. Bei der superkritischen Flüssigkeitsextraktion wird Kohlendioxid im Allgemeinen als Lösungsmittel unter Bedingungen oberhalb von kritischer Temperatur und Druck verwendet.
Eine Studie mit Forschern aus Marokko, Italien und Spanien (Mansouri et al., 2022) verglich vier Methoden zur Gewinnung phenolischer Verbindungen aus Johannisbrotfrucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
| Methode (Mansouri et al., 2022) | Gesamtphenole (mg GAE/g Trockensubstanz) |
|---|---|
| Mikrowellenunterstützte Extraktion | 34,35 |
| Superkritische Flüssigkeitsextraktion (CO₂) | 28,38 |
| Ultraschallunterstützte Extraktion | 20,38 |
| Soxhlet-Extraktion | 11,55 |
In dieser Studie wurde die Mikrowellenanwendung in einem geschlossenen Behälter bei 100 °C mit einer Leistung von 400 W und einer Aceton-Wasser-Mischung durchgeführt. Insgesamt wurden auch Flavonoid- und Kondenstanninwerte im höchsten Mikrowellenextrakt gefunden. Ein wichtiger Unterschied ist hier zu beachten: Solche Studien werden im Labor durchgeführt und oft mit organischen Lösungsmitteln zur Analyse oder zur Extraktion bioaktiver Verbindungen. Bei der Herstellung von Most- oder Melasse, einem Lebensmittelprodukt, ist das Lösungsmittel Wasser und das Ziel ist hauptsächlich der Zuckerertrag. Daher bedeutet die Tatsache, dass eine Methode "die beste" zur Gewinnung von Phenolen ist, nicht, dass sie die geeignetste Methode für die Lebensmittelproduktion ist.
Reinigung und Anreicherung: Was passiert nach der Extraktion?
Die durch Extraktion gewonnene Flüssigkeit; Neben Zuckern enthält sie Phenole, Mineralien, Proteine und schwebende Feststoffpartikel. Je nach Verwendungszweck des Produkts wird diese Flüssigkeit verschiedenen Prozessen unterzogen:
- Filtration und Klärung: Entfernung von Schwebstoffen und Trübungsstoffen
- Adsorbent-Anwendung: Farbreduktion und einige phenolische Verbindungen
- Membranfiltration: Trennung von Molekülen basierend auf ihrer Größe
- Eindickung: Vermehrung der Trockenmasse durch Entfernung von Wasser
In der Dissertation von Yalım Kaya (2010) wurde berichtet, dass ein Sirup mit 73,62 Prozent Saccharose, 14,58 Prozent Glukose und 9,06 Prozent Fruktose sowie einem Gesamtzuckergehalt von etwa 97,26 Prozent durch Klärungs- und Reinigungsschritte gewonnen wurde. Dieses Beispiel zeigt, dass ein ganz anderes Produkt als traditioneller Melasse je nach den Nachbearbeitungsprozessen aus demselben Rohstoff gewonnen werden kann.
Ein Beispiel für Anreicherung sind D-Pinitol-Studien. Hacıoğlu et al. (2020) reicherten D-Pinitol aus Johannisbrotextrakt durch Extraktion, Klärung, Adsorbenanwendung und Nanofiltrationsschritte; erreichten die höchste Konzentration von D-Pinitol mit einer 5-kDa-Membran, bei einem Zuführungsdruck von 3 bar und bei 25 °C, wobei 10,48 g/L D-Pinitol in Filtrat entstand. Für detaillierte Informationen zu D-Pinitol Was ist D-Pinitol in Carob? Sie können sich unseren Artikel ansehen.
Kaltextraktions- und "Carob-Extract"-Produkte
Einige Produkte, die auf dem Markt unter dem Namen "Karobextrakt" verkauft werden, geben an, dass sie durch Kondensation des durch Kaltextraktion bei niedrigen Temperaturen gewonnenen Mosts hergestellt werden. Yavuz Küçük und Duraklı Velioğlu (2022) verglichen diese Produkte mit traditioneller Karobmelasse. Die gesamte phenolische Substanz betrug etwa 5,80–18,00 mg GAE/g in Melasseproben und 0,10–18,40 mg GAE/g in Extraktproben; HMF betrug etwa 0,79–50,25 mg/kg in Melasse und 1,25–68,77 mg/kg in Extrakten. Die Forscher stellten keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen hinsichtlich der gemessenen Eigenschaften fest und erklärten, dass die Ergebnisse Licht auf zukünftige Anpassungen für diese Produktgruppe geben könnten.
Dieses Ergebnis erinnert uns daran, dass der Ausdruck "kalt" oder "niedrige Temperatur" allein keine Produktqualität garantiert; der Hauptdeterminant ist Rohstoff, Prozesssteuerung und Endproduktanalyse. Über die Konzepte Extrakt und Extrakt Was ist Johannisbrotextrakt? Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel.
Worauf man bei der Wahl einer Methode achten sollte
Es gibt keine einzige "beste Methode" zur Johannisbrot-Extraktion. Die Wahl richtet sich nach der Zielkultur:
| Ziel | Vorgestellter Ansatz | Hinweis |
|---|---|---|
| Must und Melasse | Wässrige Extraktion, Ultraschall-Unterstützung bei Bedarf | Zucker-/phenolisches Gleichgewicht, Geschmack, HMF |
| Reiner Zuckersirup | Wässrige Extraktion + Klärung und Reinigung | Farbe, Klarheit, Zuckerreinheit |
| Phenolischer/antioxidativer Extrakt | Mikrowelle, Superkritisch, Ultraschall (meist mit Lösungsmittelgemischen) | Solver-Sicherheit, Skalierbarkeit |
| Spezifischer Inhaltsstoff (z. B. D-Pinitol) | Extraktion + Membrantrennung | Reinheit, Ertrag, Kosten |
Übersichtsarbeiten, die eine Kombination fortschrittlicher Extraktionstechniken zur Gewinnung bioaktiver Komponenten aus natürlichen Quellen bewerten (z. B. Bhadange et al., 2024), zeigen, dass diese Methoden zunehmend in verschiedenen Rohstoffen untersucht werden. Allerdings müssen Fragen wie Ausrüstungsinvestitionen, Energieverbrauch und großflächige Übertragung für jedes Unternehmen separat berechnet werden; es ist nicht immer einfach, gute Ergebnisse im Labor auf dieselbe Weise in Industrieanlagen zu replizieren.
Häufig gestellte Fragen
Warum Wasser bei der Johannisbrot-Extraktion verwenden?
In Lebensmitteln wie Most, Melasse und Sirup ist das Ziel hauptsächlich wasserlösliche Zucker. Wasser ist ein sicheres, günstiges und lebensmitteltaugliches Lösungsmittel.
Verbessert eine Erhöhung der Temperatur immer die Extraktion?
Eine Studie berichtete, dass ein Temperaturanstieg Phenole in mehr Lösung als Zucker überträgt, was den Geschmack in eine Stringenz verschieben kann.
Ruiniert Ultraschall die Qualität der Melasse?
In einer untersuchten Abschlussstudie wurde kein signifikanter Unterschied zwischen Melasse, die aus ultraschallunterstütztem Muss hergestellt wird, und traditionellem Melasse hinsichtlich Zusammensetzung, Farbe und antioxidativer Kapazität festgestellt; Obwohl der HMF leicht erhöht war, blieb er unter den Grenzwerten.
Kann die Mikrowellenmethode in der Lebensmittelproduktion verwendet werden?
In Carob-Studien wurde Mikrowelle hauptsächlich zur Gewinnung phenolischer Verbindungen und oft mit organischen Lösungsmitteln versucht. Seine Verwendung auf Lebensmittelmaß sollte separat bewertet werden.
Karob-Rohmaterial mit Carob Türkiye
Unabhängig von der gewählten Extraktionsmethode ist der erste Faktor, der das Ergebnis bestimmt, das Rohmaterial. Wie Studien gezeigt haben, beeinflussen die Herkunft des Rohstoffs und die Größe des Bruchs direkt den Ertrag von Zuckern und Phenolen.
Bei Carob Türkiye liefern wir Johannisbrotfrüchte, Krümel, Mehl/Pulver, Kerne und Extrakte. Johannisbrotschrot (körnig), Johannisbrot-Extrakt und D-Pinitol-Extrakt Sie können unsere Seiten durchsehen, auf denen wir die Melasseproduktion erklären. Was ist Johannisbrotmelasse und wie wird sie hergestellt? Sie können unseren Artikel lesen. Für Ihre Großhandels- und Exportanfragen Kontaktieren Sie jetzt Sie können uns auf unserer Seite kontaktieren.
Inländische Ressourcen
Eroğlu, Z., "Untersuchung einiger Qualitätseigenschaften von Melasse, die aus Johannisbrot gewonnen werden, durch Bestimmung ultraschallunterstützter Extraktionsparameter", Doktorarbeit, Munzur University Graduate Education Institute, 2020 (YÖK Dissertation Nr. 628859). Tezara.
org/ Thesen/ 628859 Yalım Kaya, S., "Herstellung von hochreinem Zuckersirup aus Johannisbrotfrüchten", Doktorarbeit, Institut für Natur- und Angewandte Wissenschaften der Universität Mersin, 2010 (YÖK-Dissertation Nr.: 283071). Tezara.
org/ Thesen/ 283071 Yavuz Küçük, A., Duraklı Velioğlu, S., "Bestimmung einiger chemischer Eigenschaften des Produkts, das unter dem Namen 'Karobextrakt' zum Verkauf angeboten wird, und Vergleich mit Karobmelasse", Gıda, 47(5), 889–903, 2022. Doi.
org/ 10. 15237/ Essen. GD22033 Hacıoğlu, A., Assoumou, U. T. Z., Yıldız, M., Arslan Kulcan, A., Yavuz, İ., Karhan, M., "Optimierung der D-Pinitol-Anreicherung aus Carob (Keçiboynuzu)-Extrakt durch Nanofiltration mit Response-Oberflächenmethodik" (Titel des Artikels auf Englisch), Turkish Journal of Agriculture – Food Science and Technology, 8(9), 1846–1853, 2020. Doi.
org/ 10. 24925/ Turjaf. v8i9. 1846- 1853. 3429 Ausländische Quellen
Antoniou, C., Kyratzis, A., Rouphael, Y., Stylianou, S., Kyriacou, M. C., "Wärme- und Ultraschall-unterstützte wässrige Extraktion löslicher Kohlenhydrate und Phenole aus Karob-Trockenfutter variabler Größe und Quellmaterial", Foods, 9(10), 1364, 2020. Doi.
org/ 10. 3390/ foods9101364 Mansouri, F. E., et al., "Bewertung verschiedener Extraktionsmethoden zum phenolischen Profil und zum antioxidativen Potenzial von Ceratonia siliqua L. pods-Extrakten", Molecules, 27(19), 6163, 2022. Doi.
org/ 10. 3390/ moleküle27196163 Ben Hamouda, G., Bettaieb Rebey, I., Zar Kalai, F., Hammami, M., Ksouri, R., "Steigerung der antioxidativen Erträge aus Johannisbrot (Ceratonia siliqua L.): Bewertung der Wirksamkeit von Maceration und ultraschallunterstützten Methoden", International Journal of Environmental Health Research, 35(7), 1793–1805, 2025. Doi.
org/ 10. 1080/ 09603123. 2024. 2407456 Bhadange, Y. A., Carpenter, J., Saharan, V. K., "Eine umfassende Übersicht über fortgeschrittene Extraktionstechniken zur Gewinnung bioaktiver Komponenten aus natürlichen Quellen", ACS Omega, 9(29), 31274–31297, 2024. Doi.
Wissenschaftliche Ressourcenorg/ 10. 1021/ Acsomega. 4c02718
