DD247835A1

DD247835A1 - Verfahren zur herstellung und stabilisierung von lebensmittel-emulsionen und -schaeumen

Info

Publication number: DD247835A1
Application number: DD86289015A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Mieth; Ilse Woelfel; Frank-Detlef Wende; Rolf Elspass
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1986-04-11
Publication date: 1987-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Stabilisierung von Lebensmittel-Emulsionen und -Schaeumen durch Emulgieren oder Verschaeumen von Lebensmittelzubereitungen unter Zusatz von Kombinatsprodukten verschiedenartiger Proteinfraktionen aus Leguminosensamen und ihren Verarbeitungsprodukten. Diese Kombinationsprodukte sind besonders fuer energiereduzierte physikalisch stabile Emulsionen und Schaeume, aber auch fuer Lebensmittelzubereitungen mit traditioneller Zusammensetzung geeignet. Erfindungsgemaess werden zur Stabilisierung von Lebensmittel-Emulsionen oder -Schaeumen ober- bzw. grenzflaechenaktive Kombinationsprodukte aus der nativen 7-S-Proteinfraktion und der thermisch denaturierten 11-S-Proteinfraktion von Leguminosensamen in einem vorgegebenen Verhaeltnis eingesetzt. Diese Proteinfraktionen werden in an sich bekannter Weise durch Proteinfraktionierung und -isolierung bei eingestelltem p H-Wert und Ionenstaerke gewonnen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Stabilisierung von Lebensmittel-Emulsionen und -Schäumen durch Emulgieren und/oder Verschäumen von Lebensmittelzubereitungen nach an sich bekannten Verfahrensweisen unter Zusatz von Kombinationsprodukten (Compounds) verschiedenartiger Proteinfraktionen aus Leguminosensamen, vorzugsweise Sojabohnen,.und ihren Verarbeitungsprodukten.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet derartiger Compounds sind energiereduzierte Emulsionen und Schäume; ihre Einsatzmöglichkeiten erstrecken sich aber auch auf Lebensmittelzubereitungen mit traditioneller Zusammensetzung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung physikalisch stabiler Lebensmittel-Emulsionen oder -Schäume erfordert den Zusatz grenz- bzw. oberflächenaktiver Verbindungen, wobei für energiereduzierte, d. h. fettarme Erzeugnisse normalerweise lipidische Emulgatoren in Kombination mit Stabilisatoren auf der Basis von Proteinen und/oder Polysacchariden eingesetzt werden.

Im Patentschrifttum finden sich Angaben über eine Vielzahl derartiger Kombinationsprodukte, von denen einige, auch als

sogenannte Compounds, kommerziell verfügbar sind. .

Bei den proteinischen Stabilisatoren handelt es sich in der Regel um Proteinisolate vegetabilischer oder animalischer Herkunft, insbeosndere Globuline aus Öl- und Leguminosensamen sowie Phosphorproteine aus Milch und Ei, die durch isoelektrische Präzipitation aus entsprechenden Extrakten oder Lösungen zugänglich sind.

Daneben werden aber auch pflanzliche Albumine sowie tierische Lactalbumine und -globuline, die durch Ultrafiltration oder Komplexbildung mit polyanionischen Poysacchariden gewinnbar sind, als Stabilisatoren verwendet.

Die Effektivität von Proteinen als grenz- oder oberflächenaktive Zusatzstoffe für Emulsionen oder Schäume hängt von der Verteilung und Disponibilität hydrophiler wie auch hydrophober Gruppen oder Bereiche als molekulare Zustandsgrößen sowie der Mobilität und Flexibilität als Folge von Struktur-Wirkungs-Beziehungen ab. Demzufolge ermöglichen nach dem bisherigen Erkenntnisstand gezielte Konformationsveränderungen, speziell eine Proteindenaturierung durch Temperatur-, pH-Wert- und loneneffekte wie auch eine Proteinmodifizierung durch Hydrolyse, Proteolyse, Mechanolyse, Plästeinreaktion oder Acylierung oftmals eine Verbesserung des Grenz-bzw. Oberflächenspannungs-Erniedrigungspotentials, was wiederum eine unabdingbare Voraussetzung für die Herstellung und Stabilisierung von Emulsionen oder Schäumen ist.

Ein gravierender Nachteil letztgenannter Manipulationen der Proteindenaturierung besteht jedoch in der potentiellen Gefahr unkontrolliertertiefergreifender Strukturveränderungen mit nachteiligen Konsequenzen für die funktionellen Eigenschaften von Proteinpräparaten, was insbesondere bei einer bevorzugten thermischen Einflußnahme zutrifft. Im besonderen Maße gilt dies für die Hauptkomponenten von Leguminosenproteinen, nämlich der 7-S- und 11-S-Globulin-Fraktionen, die eine unterschiedliche Thermostabilität aufweisen. Demgegenüber besteht der Nachtteil einer Proteinmodifizierung im erhöhten technischen Aufwand, der sich ungünstig auf die Verfahrensökonomie auswirkt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht daher darin, ein kostengünstiges und effektives Verfahren zur Herstellung und Anwendung von Leguminosenproteinen, vorzugsweise aus Sojabohnen, zu entwickeln, die sich durch ein hohes Grenz- bzw. Oberflächenspannungs-Erniedrigungspotential auszeichnen und damit die Stabilisierung von Emulsionen und Schäumen ermöglichen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, Verfahrensbedingungen für die Gewinnung und Applikation von Proteinpräparaten aufzuzeigen, die eine Herstellung physikalisch stabiler Lebensmittel-Emulsionen und -Schäume, insbesondere in Form energiereduzierter Zubereitungen, auch ohne übliche Zusatzstoffe, wie Emulgatoren oder Hydrokolloide, garantieren, deren Einsatz aber auch nicht ausschließen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß werden Lebensmittel-Emulsionen und -Schäume dadurch hergestellt und stabilisiert, indem' Lebensmittelzubereitungen, vorzugsweise Wasser, Kohlenhydrate, Salze und Aromen, unter Zusatz von Pflanzenproteinen als Stabilisatoren emulgiert oder verschäumt werden, wobei grenz- oder oberflächenaktive Kombinationsprodukte aus der nativen 7-S-Proteinfraktion mitderthermisch denaturierten 11-S-Proteinfraktion von Leguminosensamen, vorzugsweise Sojabohnen, und ihren Verarbeitungsprodukten eingesetzt werden.

Es wurde nämlich gefunden, daß eine hohe Emulgier- oder Verschäumungswirkung von Proteinen bei einem zugleich hohen Stabilisierungsvermögen gegenüber den emulgierten bzw. verschäumten Lebensmittelzubereitungen voraussetzt, daß zum einen eine relativ niedermolekulare native 7-S-Proteinfraktion, die sich durch eine hohe Mobilität und Flexibilität hinsichtlich ihrer Diffusion und Ausrichtung in bzw. an der Phasengrenz- oder -oberfläche auszeichnet, als wesentlicher Compoundsbestandteil fungiert. Zum anderen wurde gefunden, daß eine thermisch denaturierte 11-S-Proteinfraktion einen weiteren wichtigen Costabilisator darstellt, da diese zu hydrophoben Wechselwirkungen mit der an der Phasengrenz- bzw. -oberfläche fixierten 7-S-Proteinfraktion prädestiniert ist, wodurch eine sterische und elektrostatische Barriere errichtet wird, die einem Emulsions-oder Schaumzerfall entgegenwirkt.

Wie in diesem Zusammenhang schließlich festgestellt wurde, erweist sich für die thermische Freisetzung disponibler hydrophober und hydrophiler Gruppen von 11-S-Globulinen ohne nachteilige Auswirkungen auf deren Löslichkeit eine Ultrahocherhitzung der gelösten oder gefällten Proteine im Temperturbereich von 130 bis 170°C und bei Verweilzeiten von 1 bis 10sec als günstig, so daß eine solche Maßnahme als wichtige weitere Voraussetzung für eine effektive Emulgierung oder Verschäumung zu werten ist.

Die im Rahmen der Erfindung notwendige Proteinfraktionierung und -isolierung erfolgt nach an sich bekannten Verfahrensweisen einer sukzessiven Extraktion oder Fällung, wobei die mit 11-S-Globulinen angereicherte Proteinfraktion selektiv im pH-Bereich von 6,0 bis 7,0 und lonenstärken >:0,3, und die mit7-S-Globulinen angereicherte Proteinfraktion im pH-Bereich von 4,0 bis 5,0 und lonenstärken < 0,3 isoliert wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die 11 -S-Proteinfraktion nach der Isolierung von der nativen 7-S-Proteinfraktion zunächst thermisch denaturiert wird oder daß die thermische Denaturierung der 11-S-Proteinfraktion während des gemeinsamen Einsatzes dieser Proteinfräktionen vorgenommen wird.

Die Einarbeitung der solchermaßen isolierten Proteinfraktionen wird nach einer Vermischung der in die Proteinatform überführten feuchten oder getrockneten Proteinrpäparate mittels gebräuchlicher Emulgier- oder Verschäumungstectiniken vorgenommen. Dabei besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß die Kombinationsprodukte zu 10 bis 50%, mindestens jedoch zu 15 bis25%aus7-S-Globulinen und zu 90 bis 50%, mindestens jedoch zu 40 bis 30% aus 11-S-Globulinen bestehen. Demgegenüber sind die Einsatzkonzentrationen der Kombinationsprodukte als weniger kritisch anzusehen; sie liegen in Größenordnungen anderer Lebensmittelzusatzstoffe und betragen bei Lebensmittel-Emulsionen 0,5 bis 5Ma.-%, vorzugsweise 1 bis 2 Ma.-% und bei Lebensmittel-Schäumen 2 bis 20 Ma.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Ma.-%, wobei im Falle energiereduzierter Zubereitungen Zusatzmengen im oberen Grenzbereich vorteilhaft sind. Die Erfindung wird anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

Zur Herstellung einer energiereduzierten Salatcreme mit einem Fettgehalt von 30% werden 300 g Sonnenblumenöl in 700g einer wäßrigen Phase, die Ingredienzien laut Standardrezeptur und 20g eines Kombinationsproduktes, das zu 50% aus 7-S- und zu 50% aus erfindungsgemäß gewonnen 11-S-Globulinen besteht, unter Homogenisieren einemulgiert, wobei am Ende des Homogenisierungsprozesses eine pH-Wert-Regulierung mittels Essigsäure und eine Pasteurisation durchgeführt werden. Die Salatcreme ist bei Kühlschranklagerung über einen Zeitraum von mindestens 3 Monaten koaleszenzstabil.

Beispiel 2

Zur Herstellung einer Ei-substituierten Mayonnaise mit einem Fettgehalt von 80% werden 800 g Sojaöl in 200g einer wäßrigen Phase, die Ingredienzien laut Standardrezeptur und 10g eines Kombinationsproduktes, das zu 25% aus 7-S-und zu 75% aus erfindungsgemäß gewonnenen 11-S-Globulinen besteht, gemäß Beispiel 1 unter Homogenisieren und pH-Regulation einemulgiert, wobei ein Konservierungsmittel zugesetzt wird. · ···._.'

Die Mayonnaise ist bei Kühlschranklagerung über einen Zeitraum von mindestens 6 Wochen koaleszenzstabil.

Beispiele ~ :~— - ^: ; " ~ '"

Zur Herstellung einer energiereduzierten Margarine mit einem Fettgehaltvon 40% wird unter Rühren eine Voremulsion aus 400 g einer Margarine-Fettmischung und 600g einer wäßrigen Phase, in die fett- und wasserlöslichen Ingredienzien laut Standardrezeptur sowie 30 g eines Kombinationsproduktes, das zu 30% aus 7-S- und zu 70% aus erfindungsgemäß gewonnenen 11-S-Globulinen besteht, hergestellt und mittels einer Kältemischung unter mechanische Bearbeitung zur Erstarrung gebracht. Das Streichfett weist bei Kühlschranklagerung eine Mindesthaltbarkeit von 3 Monaten auf.

Beispiel 4

Zur Herstellung einer klassischen Margarine mit einem Fettgehalt von 80% wird unter Rühren eine Voremulsion aus 800 g einer Margarine-Fettmischung und 200g gesäuerter Magermilch, in die fett- und wasserlöslichen Ingredienzien laut Standardrezepturen sowie 10g eines Kombinationsproduktes, das zu 10% aus 7-S- und zu 90% aus erfindungsgemäß gewonnenen 11-S-Globulinen besteht, hergestellt und gemäß Beispiel 3 zur Erstarrung gebracht. Die als Streich-, Koch- und Bratfett geeignete Margarine ist unter Kühlschranklagerung mindestens 6 Monate haltbar.

Beispiel 5

Zur Herstellung eines energiereduzierten Tortencremes mit einem Fettgehalt von 50% werden 500g einer Margarinefettmischung schaumig gerührt, und es werden 500g einer aufgeschlagenen wäßrigen Phase, die Ingredienzien und 20g eines Kombinationsproduktes, das zu 10% aus 7-S-Globulinen und zu 90% aus erfindungsgemäß gewonnenen 11-S-Globulinen besteht, unterzogen

Der Fettcreme ist bei einwöchiger Lagerung im Temperaturbereich zwischen -18 und +4⁰C standfest und koaleszenzstabil.

Beispiel 6

Zur Herstellung eines energiereduzierten Schlagcremes werden 250g einer Margarine-Fettmischung in 750g Magermilch, die Ingredienzien und 40g eines Kombinationsproduktes, das zu 40% aus 7-S- und zu 60% aus erfindungsgemäß hergestellten 11-S-Globulinen besteht, einemulgiert, und es wird nach 24stündiger Reifung bei Kühlschranktemperatur aufgeschlagen. Der Schlagcreme ist über einen Zeitraum von 24h konturenfest und koaleszenzstabil.

Beispiel7 .

Zur Herstellung einer Würzsauce mit einem Fettgehalt von 5% werden 50 g Rapsöl in 950g einer wäßrigen Phase, die Ingredienzien laut Standardrezeptur und 20 g eines Kombinationsproduktes, das zu je 50% aus nativen 7-S- und 11-S-Globulinen besteht, unter Homogenisieren und pH-Regulation einemulgiert, wobei die Hitzedenaturierung über einen Pasteurisationsprozeß vollzogen wird.

Die Würzsauce ist bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von 1 Jähr koaleszenzstabil.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Herstellung und Stabilisierung von Lebensmittel-Emulsionen und -Schäumen durch Emulgieren oder Verschäumen von Lebensmittelzubereitungen, vorzugsweise Wasser, Fetten, Kohlenhydraten, Salzen und Geschmacksstoffen, gegebenenfalls Emulgatoren und Hydrokolloiden, unter Zusatz von Pflanzen proteinen als Stabilisatoren, dadurch gekennzeichnet, daß ober- bzw. grenzflächenaktive Kombinationsprodukte (Compounds) aus der nativen 7-S-Proteinfraktion mit der thermisch denaturierten 11-S-Proteinfraktion von Leguminosensamen, vorzugsweise Sojabohnen, und ihren Verarbeitungsprodukten, eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 11-S-Proteinfraktion nach der Isolierung von der nativen 7-S-Proteinfraktion zunächst thermisch denaturiert wird oder daß die thermische Denaturierung der 11-S-Proteinfraktion während des gemeinsamen Einsatzes dieser Proteinfraktion vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die in dieProteinatform überführten feuchten oder getrockneten Proteinisolate, die nach sukzessiver Extraktion oder Präzipitation, bei pH-Werten von 6,Q bis 7,0 und lonenstärken SO,3 sowie pH-Werten von 4,0 bis 5,0 und lonenstärken <0,3 resultieren, vermischt werden, wobei die in gelöster oder präzpitierter Form vorliegende 11-S-Proteinfraktion, vorzugsweise einer Ultrahochdruckerhitzung bei Temperaturen von 130 bis 17O⁰C und Erhitzungszeiten von 1 bis lOseczu unterwerfen ist, und später die Einarbeitung der Kombinationsprodukte in die Lebensmittelzubereitung erfolgt. .
4. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsprodukte zu 10 bis 50% aus 7-S-Proteinfraktion und zu 90 bis 50% aus der 11-S-Proteinfraktion bestehen.
5. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzmengen der Kombinationsprodukte in Lebensmijtel-Emulsionen 0,5 bis 5Ma.-%, vorzugsweise 1 bei 2Ma.-%, und in Lebensmittel-Schäumen 2 bis 20Ma.-%, vorzugsweise 5 bis 15Ma.-%, betragen.