By-products of fruit, cereal and vegetable processing are often regarded as waste while they contain significant amounts of dietary fibre and phytochemicals that can positively contribute to the human diet when reused as food ingredient. The application of fibre from by-products in baked goods could increase the sustainability of the processing chain but is usually associated with changes in product characteristics, such as lower volume, denser structure and increased hardness. In the current study, the interactions of fibres from by-products and wheat macromolecules were analysed in muffins, starch slurries and wheat doughs. The three selected fibres differed significantly in their chemical composition and technofunctional properties. In muffins wheat flour replacement by apple fibre was assessed by rheological measurements of batter and determination of product characteristics. Water proportion adaption based on batter viscosity to create isoviscosity was evaluated as a promising method to develop muffins with satisfying characteristics, where a wheat flour replacement of 30 % is suggested. The addition of apple fibre influenced starch gelatinisation in muffins during baking as indicated by the results of pasting experiments and in vitro starch digestion. Starch slurries with apple and wheat fibre were analysed in pasting experiments. Soluble dietary fibre, mainly pectin, strongly influenced the pasting profile of wheat starch, in comparison to insoluble dietary fibre, that acted as an inert filler and did not interact with the starch. Wheat doughs with fibre from by-products were analysed for rheology, texture and microstructure. The gluten development was negatively influenced by the fibres, which resulted in less extensible doughs. Soluble dietary fibre resulted in increased dough stickiness and limited dough handling at high application levels. It can be reasoned that dough with 10% fibre from by-products would produce products with satisfying characteristics, whereas higher application levels cannot be recommended without using additives to increase the gluten strength. Fibres from by-products are suitable wheat flour replacers in bakery products, where the negative effects of the high water binding capacity of the fibre, can be partly balanced by water proportion adaption, especially in products were gluten development is not that dominating for product structure, like in muffins or cakes. / Nebenprodukte der Obst-, Getreide- und Gemüseverarbeitung werden oft als Abfall betrachtet, wobei sie signifikante Gehalte an Ballaststoffen und sekundären Pflanzeninhaltsstoffen aufweisen, und bei der Verwendung als Lebensmittelzutat positiv zur menschlichen Ernährung beitragen können. Die Anwendung von Fasern aus Nebenprodukten in Backwaren könnte die Nachhaltigkeit der Verarbeitungskette erhöhen, ist jedoch mit Änderungen der Produkteigenschaften verbunden, wie verringertes Volumen, dichtere Struktur und erhöhte Härte. In der vorliegenden Studie wurden die Wechselwirkungen von Fasern und Weizenmakromolekülen in Muffins, Stärkesuspensionen und Weizenteigen analysiert, wobei sich die drei ausgewählten Fasern in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren technofunktionellen Eigenschaften unterschieden. In Muffins wurde die Mehlsubstitution durch Apfelfaser anhand von Teigrheologie und Produkteigenschaften analysiert. Die Anpassung des Wassergehaltes basierend auf der Teigviskosität wurde als vielversprechende Methode zur Entwicklung von Muffins mit akzeptablen Eigenschaften bewertet, wodurch ein Mehlersatz von 30% möglich war. Die Zugabe von Apfelfasern beeinflusste die Stärkeverkleisterung in Muffins, wie durch die Ergebnisse von Verkleisterungsexperimenten und In vitro-Stärkeverdauung gezeigt wurde. Stärkesuspensionen mit Apfel- und Weizenfasern wurden auf ihr Verkleisterungsverhalten analysiert. Lösliche Ballaststoffe beeinflussten das Verkleisterungsprofil von Weizenstärke im Vergleich zu unlöslichen Ballaststoffen, die als inerter Füllstoff fungierten und nicht mit der Stärke in Wechselwirkung traten. Weizenteige mit Fasern wurden auf Rheologie, Textur und Mikrostruktur untersucht. Die Glutenentwicklung wurde durch die Fasern negativ beeinflusst, was zu weniger dehnbaren Teigen führte. Lösliche Ballaststoffe führten zu einer erhöhten Teigklebrigkeit. Weizenteig mit 10% Faser besitzt zufriedenstellenden Eigenschaften, während höhere Fasermengen nicht zu empfehlen sind, ohne Zusatzstoffe, um die Glutenfestigkeit zu erhöhen. Fasern aus Nebenprodukten sind geeignet als Mehlersatz in Backwaren, wobei die negativen Auswirkungen der hohen Wasserbindekapazität der Faser teilweise durch Wasseranpassung ausgeglichen werden können, insbesondere in Produkten, bei denen die Glutenentwicklung nicht die Produktstruktur dominiert, wie in Muffins oder Kuchen.

By-products of fruit, cereal and vegetable processing are often regarded as waste while they contain significant amounts of dietary fibre and phytochemicals that can positively contribute to the human diet when reused as food ingredient. The application of fibre from by-products in baked goods could increase the sustainability of the processing chain but is usually associated with changes in product characteristics, such as lower volume, denser structure and increased hardness. In the current study, the interactions of fibres from by-products and wheat macromolecules were analysed in muffins, starch slurries and wheat doughs. The three selected fibres differed significantly in their chemical composition and technofunctional properties. In muffins wheat flour replacement by apple fibre was assessed by rheological measurements of batter and determination of product characteristics. Water proportion adaption based on batter viscosity to create isoviscosity was evaluated as a promising method to develop muffins with satisfying characteristics, where a wheat flour replacement of 30 % is suggested. The addition of apple fibre influenced starch gelatinisation in muffins during baking as indicated by the results of pasting experiments and in vitro starch digestion. Starch slurries with apple and wheat fibre were analysed in pasting experiments. Soluble dietary fibre, mainly pectin, strongly influenced the pasting profile of wheat starch, in comparison to insoluble dietary fibre, that acted as an inert filler and did not interact with the starch. Wheat doughs with fibre from by-products were analysed for rheology, texture and microstructure. The gluten development was negatively influenced by the fibres, which resulted in less extensible doughs. Soluble dietary fibre resulted in increased dough stickiness and limited dough handling at high application levels. It can be reasoned that dough with 10% fibre from by-products would produce products with satisfying characteristics, whereas higher application levels cannot be recommended without using additives to increase the gluten strength. Fibres from by-products are suitable wheat flour replacers in bakery products, where the negative effects of the high water binding capacity of the fibre, can be partly balanced by water proportion adaption, especially in products were gluten development is not that dominating for product structure, like in muffins or cakes. / Nebenprodukte der Obst-, Getreide- und Gemüseverarbeitung werden oft als Abfall betrachtet, wobei sie signifikante Gehalte an Ballaststoffen und sekundären Pflanzeninhaltsstoffen aufweisen, und bei der Verwendung als Lebensmittelzutat positiv zur menschlichen Ernährung beitragen können. Die Anwendung von Fasern aus Nebenprodukten in Backwaren könnte die Nachhaltigkeit der Verarbeitungskette erhöhen, ist jedoch mit Änderungen der Produkteigenschaften verbunden, wie verringertes Volumen, dichtere Struktur und erhöhte Härte. In der vorliegenden Studie wurden die Wechselwirkungen von Fasern und Weizenmakromolekülen in Muffins, Stärkesuspensionen und Weizenteigen analysiert, wobei sich die drei ausgewählten Fasern in ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren technofunktionellen Eigenschaften unterschieden. In Muffins wurde die Mehlsubstitution durch Apfelfaser anhand von Teigrheologie und Produkteigenschaften analysiert. Die Anpassung des Wassergehaltes basierend auf der Teigviskosität wurde als vielversprechende Methode zur Entwicklung von Muffins mit akzeptablen Eigenschaften bewertet, wodurch ein Mehlersatz von 30% möglich war. Die Zugabe von Apfelfasern beeinflusste die Stärkeverkleisterung in Muffins, wie durch die Ergebnisse von Verkleisterungsexperimenten und In vitro-Stärkeverdauung gezeigt wurde. Stärkesuspensionen mit Apfel- und Weizenfasern wurden auf ihr Verkleisterungsverhalten analysiert. Lösliche Ballaststoffe beeinflussten das Verkleisterungsprofil von Weizenstärke im Vergleich zu unlöslichen Ballaststoffen, die als inerter Füllstoff fungierten und nicht mit der Stärke in Wechselwirkung traten. Weizenteige mit Fasern wurden auf Rheologie, Textur und Mikrostruktur untersucht. Die Glutenentwicklung wurde durch die Fasern negativ beeinflusst, was zu weniger dehnbaren Teigen führte. Lösliche Ballaststoffe führten zu einer erhöhten Teigklebrigkeit. Weizenteig mit 10% Faser besitzt zufriedenstellenden Eigenschaften, während höhere Fasermengen nicht zu empfehlen sind, ohne Zusatzstoffe, um die Glutenfestigkeit zu erhöhen. Fasern aus Nebenprodukten sind geeignet als Mehlersatz in Backwaren, wobei die negativen Auswirkungen der hohen Wasserbindekapazität der Faser teilweise durch Wasseranpassung ausgeglichen werden können, insbesondere in Produkten, bei denen die Glutenentwicklung nicht die Produktstruktur dominiert, wie in Muffins oder Kuchen.

Exploring the use of currant pomace in foods is favourable due to its nutritional profile but also for economic and sustainability aspects. This by-product of fruit juice processing contains in addition to the dominating dietary fibre fraction considerable amounts of fat, protein, and polyphenols that are lost when the pomace is disposed of. Regardless of the intended use, the perishable material must be dried immediately or alternatively preserved. Three processing strategies (A, B, C) with different energy input and impact were outlined and related applications were implemented. The minimal (A) and intensive scenario (B) were examined comprehensively, whereas the complex processing (C) was considered only theoretically. For a prospective use in low-cost products (A), whole dry pomace was ground using various technologies. Ready-to-use powders were obtained by impact milling below 1 mm or simultaneous drying and grinding in a turbo rotor mill. A wide range of applications is possible, especially in baked products. The powder was used to partially replace flour in bread by considering its high water-binding capacity. In the example of wheat bread, 10% flour were simply replaced with pomace and dough handling properties (reduced stickiness) as well as bread quality parameters (lower baking loss, moister crumb) were improved by pre-hydration of the pomace in hot water. To expand the applicability of the pomace in the intensive scenario (B), the seeds were separated prior to milling and the remaining fibre fraction was treated thermomechanically either by planetary ball milling or extrusion cooking. This processing resulted in high fibre material with increased swelling capacity and water solubility. Based on the micronised seedless pomace, sweet creamy spreads were designed as an application example and the effects on rheology and physical stability were characterised. The pomace below 30 μm performed very well in spreads where it decreased oil separation. When it comes to zero-waste concepts, the seeds can be used for oil extraction whereas the stabilising effects of the fibre fraction may also be exploited to counteract sedimentation in aqueous suspensions and emulsions after pressure homogenisation.:1 Motivation 2 Literature review 2.1 Cultivation and processing of currants 2.2 Composition of currant pomace 2.2.1 Dietary fibre 2.2.2 Lipophilic components 2.2.3 Proteins, sugars, and minerals 2.2.4 Polyphenols and antioxidant capacity 2.3 Residues of toxicological importance 2.4 Preservation and comminution of food processing by-products 2.4.1 Drying 2.4.2 Particle size reduction 2.5 Extraction and fractionation of selected pomace components 2.5.1 Soluble and insoluble dietary fibre 2.5.2 Seed oil 2.5.3 Proteins 2.5.4 Anthocyanins 3 Objectives of the thesis 4 Materials and Methods 4.1 Origin of currant pomace 4.2 Processing of pomace 4.2.1 Minimal processing: Drying and milling 4.2.2 Intensive processing: Thermo-mechanical treatment of dried pomace 4.3 Pomace analysis 4.3.1 Proximate composition 4.3.2 Contamination analysis 4.3.3 Physical properties 4.3.4 Techno-functional properties 4.4 Food applications: Preparation and analysis 4.4.1 Preparation of wheat bread 4.4.2 Dough expansion, pH, and rheology 4.4.3 Bread appearance and texture 4.4.4 Preparation of sweet spreads 4.4.5 Spread analysis 4.5 Statistics 5 Results and discussion 5.1 Natural variation of currant pomace composition 5.2 Minimal processing scenario 5.2.1 Preservation of fresh pomace by convection drying 5.2.2 Milling techniques to obtain ready-to-use pomace powder 5.2.3 Hydration properties of pomace powders 5.3 Application of minimally processed pomace powder in wheat bread 5.3.1 Hydration properties and rheology during simulated baking 5.3.2 Changes in dough properties during proofing 5.3.3 Effects on bread characteristics 5.4 Intensive processing scenario 5.4.1 Composition of seedless currant pomace 5.4.2 Impact of HTST-extrusion 5.4.3 Influence of planetary ball milling on particle size 5.4.4 Modified functionality after thermo-mechanical treatments 5.5 Application of intensively processed pomace in fat-based spreads 5.5.1 Wet ball milling in oil-suspension 5.5.2 Rheological properties and physical stability of sweet spreads 5.5.3 Sensory attributes of pomace spreads 5.6 Concepts for the implementation of zero-waste strategies 6 Conclusions Bibliography List of figures List of tables Appendix List of publications / Die Verwertung von Johannisbeertrester in Lebensmitteln bietet sich nicht nur aufgrund seines Nährstoffprofils an, sondern ist auch im Sinne der Nachhaltigkeit und unter wirtschaftlichen Aspekten vorteilhaft. Das bei der Fruchtsaftherstellung anfallende Nebenprodukt besteht überwiegend aus Ballaststoffen sowie nennenswerten Mengen an Fett, Protein und Polyphenolen, welche im Falle einer Entsorgung für die menschliche Ernährung verloren gehen. Ganz unabhängig von der weiteren Nutzung muss der leicht verderbliche Trester zunächst getrocknet oder alternativ haltbar gemacht werden. Es wurden drei Aufarbeitungsstrategien (A, B, C) entworfen, welche sich in Energieaufwand und Intensität unterscheiden. Davon wurden das sogenannte minimale (A) und das intensive Szenario (B) inklusive entsprechender Anwendungen umfassend untersucht, während eine komplexe Verarbeitung (C) nur theoretisch betrachtet wurde. Für den Einsatz in niedrigpreisigen Lebensmitteln wurde getrockneter Trester im Gesamten (A) unter Anwendung verschiedener Technologien vermahlen. Direkt verwendbare Tresterpulver unter 1 mm wurden durch Vermahlung in einer Prallmühle oder mittels Mahltrocknung hergestellt. Es bieten sich eine ganze Reihe von Anwendungen, vor allem im Bereich der Backwaren, an. Unter Berücksichtigung der hohen Wasserbindekapazität erfolgte der Einsatz des Pulvers als Mehlsubstituent in Brot. Im Fall von Weizenbrot konnten 10% Mehl problemlos durch Trester ersetzt werden, wobei die Verarbeitungseigenschaften des Teigs (verminderte Klebrigkeit) und qualitätsbestimmende Broteigenschaften (geringerer Backverlust, feuchtere Krume) durch Vorquellen in heißem Wasser verbessert werden konnten. Um die Einsatzmöglichkeiten des Tresters zu erweitern, wurden im intensiven Verarbeitungsszenario (B) die Samen abgetrennt und die verbleibende Faserfraktion thermo-mechanisch behandelt, zum einen in einer Planetenkugelmühle, zum anderen durch Extrusion. Die intensive Aufarbeitung resultierte in einer ballaststoffreichen Faserfraktion mit erhöhtem Quellvermögen sowie höherer Wasserlöslichkeit. Als Einsatzbeispiel wurden ausgehend von der feinstvermahlenen Faserfraktion süße Streichcremes entwickelt, und die Auswirkungen des Tresters auf Rheologie und physikalische Stabilität charakterisiert. Der Trester unter 30 μm eignete sich hervorragend in der Herstellung von fettreichen Aufstrichen, da die Ölseparation vermindert wurde. Eine möglichst umfassende, reststofffreie Verwertung des Tresters (zero-waste) kann durch Nutzung der Samen zur Ölgewinnung erfolgen, wohingegen die stabilisierenden Eigenschaften der Faserfraktion nach Hochdruckhomogenisierung auch in wässrigen Suspensionen und Emulsionen ausgeschöpft werden könnten.:1 Motivation 2 Literature review 2.1 Cultivation and processing of currants 2.2 Composition of currant pomace 2.2.1 Dietary fibre 2.2.2 Lipophilic components 2.2.3 Proteins, sugars, and minerals 2.2.4 Polyphenols and antioxidant capacity 2.3 Residues of toxicological importance 2.4 Preservation and comminution of food processing by-products 2.4.1 Drying 2.4.2 Particle size reduction 2.5 Extraction and fractionation of selected pomace components 2.5.1 Soluble and insoluble dietary fibre 2.5.2 Seed oil 2.5.3 Proteins 2.5.4 Anthocyanins 3 Objectives of the thesis 4 Materials and Methods 4.1 Origin of currant pomace 4.2 Processing of pomace 4.2.1 Minimal processing: Drying and milling 4.2.2 Intensive processing: Thermo-mechanical treatment of dried pomace 4.3 Pomace analysis 4.3.1 Proximate composition 4.3.2 Contamination analysis 4.3.3 Physical properties 4.3.4 Techno-functional properties 4.4 Food applications: Preparation and analysis 4.4.1 Preparation of wheat bread 4.4.2 Dough expansion, pH, and rheology 4.4.3 Bread appearance and texture 4.4.4 Preparation of sweet spreads 4.4.5 Spread analysis 4.5 Statistics 5 Results and discussion 5.1 Natural variation of currant pomace composition 5.2 Minimal processing scenario 5.2.1 Preservation of fresh pomace by convection drying 5.2.2 Milling techniques to obtain ready-to-use pomace powder 5.2.3 Hydration properties of pomace powders 5.3 Application of minimally processed pomace powder in wheat bread 5.3.1 Hydration properties and rheology during simulated baking 5.3.2 Changes in dough properties during proofing 5.3.3 Effects on bread characteristics 5.4 Intensive processing scenario 5.4.1 Composition of seedless currant pomace 5.4.2 Impact of HTST-extrusion 5.4.3 Influence of planetary ball milling on particle size 5.4.4 Modified functionality after thermo-mechanical treatments 5.5 Application of intensively processed pomace in fat-based spreads 5.5.1 Wet ball milling in oil-suspension 5.5.2 Rheological properties and physical stability of sweet spreads 5.5.3 Sensory attributes of pomace spreads 5.6 Concepts for the implementation of zero-waste strategies 6 Conclusions Bibliography List of figures List of tables Appendix List of publications

In einer Zeit, in der eine Zunahme von ernährungsbedingten Erkrankungen in steigendem Maße zu beobachten ist, wird dem Getreide als Grundlage der menschlichen Ernährung erhöhte Aufmerksamkeit gewidmet. Ein hoher Verzehr von Ballaststoffen ist ein wesentlicher Aspekt in der präventiv-medizinischen Ernährung. Die von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung vorgeschlagene tägliche Ballaststoffzufuhr liegt bei 30 g. Die Aufnahme von Ballaststoffen ist jedoch in Deutschland deutlich unterhalb dieser empfohlenen Menge.<br><br> Getreideprodukte, besonders vom Vollkorntyp, sind die wichtigste Quelle für Ballaststoffe. Deshalb sollten im Rahmen dieser Arbeit direkt verzehrsfähige, Ballaststoff-angereicherte Haferprodukte (vorwiegend Extrudate) mit hohen Gehalten an b-Glucanen und resistenter Stärke hergestellt, analysiert und nachfolgend auf relevante ernährungsphysiologische Wirkungen geprüft werden. Als Basis für die Produkte wurden Hafermehl und Haferkleie eingesetzt.<br> Der erste Teil der Arbeit beschäftigte sich mit der Analyse der Haferprodukte. Diese wiesen eine hohe Wasserbindungskapazität auf. Bei den Untersuchungen am Tiermodell wurde gezeigt, dass im Dünndarm eine größere Menge an Wasser durch die Haferprodukte gebunden wurde, was zu einem höheren Feuchtigkeitsanteil der gastrointestinalen Inhalte der Tiere führte, die ballaststoffreiches Futter erhielten.<br><br> Trotz der hydrothermischen Behandlung während der Extrusion wurden Produkte gewonnen, deren β-Glucane im hochmolekularen Zustand erhalten blieben und somit eine hohe Viskosität in wässrigen Lösungen beibehielten. In rheologischen Untersuchungen wurde bestätigt, dass die aus Haferprodukten isolierten β-Glucane ein pseudoplastisches Fließverhalten besitzen. Demgegenüber führte ein Autoklavieren der Produkte zu einer starken Depolymerisation der b-Glucane, was sich in einer Änderung der funktionellen Eigenschaften der b-Glucane widerspiegelte.<br><br> Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen ernährungsphysiologische In-vitro- und In-vivo-Experimente mit Extrudaten und Proben auf der Basis von Hafer, die einen erhöhten Anteil an Ballaststoffen, speziell an b-Glucan und an resistenter Stärke, besaßen und die direkt verzehrbar sind. Diese Haferprodukte zeigten eine Reihe von ernährungsphysiologisch vorteilhaften und protektiven Wirkungen in In-vitro-Experimenten. So traten sie mit Gallensäuren unter den Bedingungen des Dünndarms in Wechselwirkung und waren gut mit Faecesflora vom Menschen fermentierbar. Die In-vitro-Verdauung von Maisstärke durch Pankreatin, wurde durch die ballaststoffreichen Haferprodukte partiell gehemmt. Dieser Befund lässt eine Abschwächung des postprandialen Glukoseanstieges erwarten.<br><br> In einem sechswöchigen Fütterungsversuch erhielten Ratten Diäten, die zu 50 % aus ballaststoffreichen Haferprodukten bestanden. Diese Haferprodukte bewirkten einen erhöhten Transport von Gallensäuren und neutralen Sterolen in den unteren Intestinaltrakt sowie deren verstärkte Ausscheidung. Durch den Verzehr der ballaststoffreichen Haferprodukte kam es zu Veränderungen in der Mikroflora, wobei sich besonders die coliformen Keime verminderten und die Keimzahlen der Lactobacillen sowie die Bifidobakterien erhöhten. Die Fermentation der Ballaststoffe führte zur erhöhten Bildung von kurzkettigen Fettsäuren einschließlich von Butyrat. Die Bildung der kurzkettigen Fettsäuren geht mit einer pH-Wert-Absenkung im Caecum und Colon einher, die wiederum für eine geringere Bildung von sekundären Gallensäuren verantwortlich ist.<br><br> Die Ergebnisse des Fütterungsversuchs an Ratten wurden prinzipiell durch eine vierwöchige Pilotstudie am Menschen, in der Probanden täglich 100 g Haferextrudat erhielten, bestätigt. Das Extrudat wurde von den Probanden gut akzeptiert. In der 4. Woche wurden eine geringe Abnahme der Cholesterolfraktionen im Serum, höhere Keimzahlen für Lactobacillen, Bifidobacterien und Bacteroides, geringere pH-Werte und Trockenmassegehalte in den Faeces, eine Zunahme der individuellen und Gesamt-SCFA sowie des Butyratanteils in den Faeces, eine erhöhte Ausscheidung an Steroiden, eine Zunahme der primären Gallensäuren und eine Abnahme des prozentualen Anteils an sekundären Gallensäuren sowie der Cholesterol-Metaboliten gefunden. Diese Parameter gingen 2 Wochen nach Beendigung der Intervention mit dem Haferextrudat wieder in Richtung der Ausgangswerte (0. Woche) zurück.<br><br> Die untersuchten Haferprodukte erwiesen sich als gut fermentierbare Substrate für die intestinale Mikroflora und können deshalb als ein Präbiotikum mit Ballaststoffcharakter eingeschätzt werden. Diese Produkte, die mit einem erhöhten Anteil an resistenter Stärke und wertvollen Haferballaststoffen hergestellt wurden, können dazu beitragen, die Ballaststofflücke in unserer Ernährung zu schließen und positive ernährungsphysiologische Effekte zu bewirken. / Cereal products, particularly from whole grains, are the most important source of dietary fibre in the western diet. A high intake of dietary fibre, which is an essential component in nutrition, is positively related to several physiological and metabolic effects. However, the daily intake of dietary fibre is below the recommended levels (30d/day) in most industrials country. Oat (Avena sativa L.) products are well accepted in human nutrition. Oats is an excellent source of different dietary fibre types, such as β-glucan, arabinoxylans and cellulose, and it contains high levels of proteins, lipids, vitamins, antioxidants and minerals.<br> A series of extrudates was prepared from oat meal, oat bran and Novelose 330®, differing in concentrations of individual dietary fibre components, such as β-glucan and resistant starch, as well as total dietary fibre.<br><br> The cereal dietary fibre, β-glucan, has outstanding functional and nutritional properties, because of its viscosity in aqueous systems and in the intestinal tract. The rheological behaviour of β-glucan (concentrations: 2% and 4%) isolated from extruded oat meal and from oat bran was evaluated using oscillatory and rheological measurements. In frequency sweep, the storage and loss moduli G′ and G″ of β-glucan preparations from extruded meal and from bran increased continuously with increasing frequency, showing a dominantly viscous behaviour. With increasing frequency, the elastic properties improved.<br><br> After simulated digestion, the digested dietary fibre-rich oat-based extrudates were used to evaluate their physiological effects in vitro. A strong interaction occurred between the digested extrudates and bile acids. The binding of bile acids increased with increasing proportions of oat bran, total dietary fibre, insoluble dietary fibre and β-glucan in the extrudates. Dihydroxy-bile acid was more strongly bound to the extrudates than trihydroxy- bile acid. Interactions at pH 5.0 were greater than at pH 6.5. During fermentation of digested extrudates with human faecal samples, concentrations of short-chain fatty acid formed and the molar proportion of butyrate increased continuously. Higher short-chain fatty acid concentrations were found when extrudates contained more oat bran, soluble and insoluble dietary fibre and β-glucan. Extrudates, on the basis of oat, have several beneficial nutritional and protective effects in vitro. Therefore, physiological effects occurring in the small and large intestine are also related to the dietary fibre composition of the cereal products.<br><br> The results found in vitro was examined in feeding experiments with animal models and in nutritional studies with human subjects.<br><br> Male Wistar rats were fed either an oat-free diet (control group) or diet containing 50% oat-based products (test groups) for 6 week. In most of the test group, following effects were observed compared with control group: higher water intake; slightly decreased total and LDL cholesterol in serum; higher count of Bifidobacteria as well as lower count numbers of Coliforms; greater mass of cecum walls and cecal contents; lower pH values in intestinal contents; higher concentration of acetate, propionate and butyrate in cecal contents and greater excretion of short-chain fatty acids; significantly more total bile acids in cecal contents; higher excretion of total bile acids and primary bile acids; lower proportion of secondary bile acids as well as higher concentration of neutral sterols in cecal contents, colonic contents and feces.<br><br> In the human study 12 volunteers consumed 100 g fiber-rich oat-based product (to the habitually diet) daily for 4 week. Following results were observed in the week 4 compared with the beginning of the experiment: higher water intake; slightly decreased total cholesterol in serum; lower pH values in feces; higher concentration of acetate, propionate and butyrate in feces; higher excretion of total bile acids and primary bile acids; lower proportion of secondary bile acids as well as higher concentration of neutral sterols in feces.<br><br> In conclusion, application of the dietary fiber-rich oat-based diets had a variety of beneficial physiological and protective effects in rats and human depending on their composition and amount, their technological pre-treatment and their functional properties. The major effects connected whit fermentation of dietary fibre components and their high formation of short-chain fatty acids as well as with higher excretion of steroids.

Exploring the use of seedless blackcurrant pomace, a fibre-rich by-product of juice pressing, in foods is favourable due to its nutritional profile but also for economic and sustainability aspects. Current applications are limited to products in which rapid fibre swelling, high water solubility or low sedimentation is not essential. In this study, functional properties of seedless blackcurrant pomace were modified by thermo-mechanical treatments using extrusion cooking or micronization in a planetary ball mill. A full factorial design showed that low pomace moisture (11 g/100 g) had the highest impact on swelling capacity (+ 20.6%) and water solubility index (+ 23.2%), whereas variation in extrusion temperature exhibited only minor effects. After milling for 4 h, the median particle size was reduced by 98% to 4 µm and the specific surface area increased from 0.1 to 2.5 m2/mL. Swelling capacity was highest after this time with 7.6 mL/g pomace and, although the amount of extractable sugars was reduced, water solubility increased to 7.6 g/100 g. In contrast to extruded samples, the red colour of the pomace was intensified after milling. Both treatments appear as promising to extend the applicability of fruit by-products in foods, as micronized pomace may counteract sedimentation in liquids, whereas increased swelling capacity after extrusion may have stabilizing effects on yoghurt-like systems.