DD254879A1 - PROCESS FOR CONDUCTING RED PRAYING - Google Patents

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DD254879A1
DD254879A1 DD86297822A DD29782286A DD254879A1 DD 254879 A1 DD254879 A1 DD 254879A1 DD 86297822 A DD86297822 A DD 86297822A DD 29782286 A DD29782286 A DD 29782286A DD 254879 A1 DD254879 A1 DD 254879A1
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Gerhard Dongowski
Willy Bock
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Adw Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Verfluessigung von Roten Beten. Erfindungsgemaess werden die Roten Bete blanchiert, geschaelt, zerkleinert und der farbstoffhaltige Saft abgepresst. Der farbstofffreie Pressrueckstand wird anschliessend unter Zugabe von alkalisch oder sauer wirkenden Reagenzien bei vorgegebenem Temperatur-p H-Wert-Zeitregime vorbehandelt und danach mit einem Zellwand abbauenden Enzymkomplex unter erneuter p H-Wert-Einstellung hydrolysiert. Als Enzymkomplexe werden Pektinasen/Mazerasen und gegebenenfalls Cellulasen/Hemicellulasen eingesetzt. Der entstehende verfluessigte Pressrueckstand wird in an sich bekannter Weise aufgearbeitet und gegebenenfalls mit dem farbstoffhaltigen Presssaft vermischt. Die erfindungsgemaess hergestellten Produkte sind in der Lebensmittelindustrie und der Diaetetik anwendbar.The invention relates to a process for the enzymatic liquefaction of beetroot. According to the invention, the beets are blanched, quenched, crushed and the dye-containing juice is squeezed out. The dye-free Pressrueckstand is then pretreated with the addition of alkaline or acidic reagents at a given temperature-p H value time regime and then hydrolyzed with a cell wall degrading enzyme complex under renewed p H value setting. As enzyme complexes pectinases / macerases and optionally cellulases / hemicellulases are used. The resulting liquefied Pressrueckstand is worked up in a conventional manner and optionally mixed with the dye-containing press juice. The products according to the invention are applicable in the food industry and dietetics.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Verflüssigung von Roten Beten (Beta vulgaris var. conditiva Alef.). Die erfindungsgemäß hergestellten, verflüssigten Rote-Bete-Produkte können in der Lebensmittelindustrie und Diätetik eingesetzt werden.The invention relates to a process for the enzymatic liquefaction of beetroot (Beta vulgaris var. Conditiva Alef.). The liquefied beetroot products produced according to the invention can be used in the food industry and dietetics.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Rote Bete (Rote Rüben) sind ein wertvoller landwirtschaftlicher bzw. gärtnerischer Rohstoff, der vor allem zu Sterilkonserven und Preßsaft verarbeitet wird. Eine vollständige industrielle Verwertung des verzehrfähigen Anteils von Roten Beten ist bisher nur in stückiger Form möglich. Es ist auch bisher nicht gelungen, Rote Bete im Unterschied zu den meisten anderen Obst- und Gemüsearten enzymatisch vollständig zu mazerieren oder zu verflüssigen. Die Ursachen für diese erschwerte enzymatische Angreifbarkeit des Zellwandmaterials von Roten Beten sind nicht bekannt.Beetroot (beetroot) is a valuable agricultural or horticultural raw material, which is mainly processed into sterilized preserves and pressed juice. Complete industrial utilization of the edible portion of beetroot has so far only been possible in lumpy form. So far, it has not been possible to enzymatically macerate or liquefy beetroot in contrast to most other types of fruit and vegetables. The causes of this difficult enzymatic vulnerability of the cell wall material of beetroot are unknown.

Der durch Pressen von Roten Beten unter Abtrennung des Preßrückstandes isolierbare Saft besitzt eine Trockenmasse von mehr als 9%, einen relativ hohen Gehalt an Zuckern und Mi η era I Stoffen (ζ. Β. Saccharose, Kalium, Nitrat, Chlorid) sowie als besonders wertgebenden Inhaltsstoff den roten Farbstoff Betanin. Das Betanin, das in einer Konzentration von etwa 1 % in der Trockensubstanz vorkommt, kann in angereicherter Form auch zum Färben von Lebensmitteln eingesetzt werden. Produkten aus Roten Beten werden bestimmte physiologische Wirkungen zugeschrieben, beispielsweise eine „blutbildende Wirkung" oder eine „Antitumorwirkung". Eine gesicherte ernährungsphysiologische und diätetische Wirkung besitzen die im Zellwandmaterial enthaltenden Ballaststoffe (Cellulose, Hemicellulosen, Pektinstoffe, Lignin). Diese werden jedoch als Preßrückstand praktisch vollständig bei der Saftgewinnung abgetrennt.The juice which can be isolated by pressing beetroot with separation of the press residue has a dry matter content of more than 9%, a relatively high content of sugars and micronutrients (ζ Β, sucrose, potassium, nitrate, chloride) as well as being particularly valuable Ingredient the red dye betanin. The Betanin, which occurs in a concentration of about 1% in the dry matter, can be used in an enriched form for coloring food. Products from beetroot are attributed to certain physiological effects, for example a "blood-forming effect" or an "anti-tumor effect". A secure nutritional and dietary effect have the fibers contained in the cell wall material (cellulose, hemicelluloses, pectin, lignin). However, these are separated as pressed residue practically completely in the juice extraction.

Rote Bete sind mit den üblichen technologischen Verfahren durch pektinolytische Enzyme (Pektinasen/Mazerasen) und/oder cellulolytische/hemicellulolytische Enzyme (Cellulasen/Hemicellulasen) lediglich teilweise mazerierbar bzw. verflüssigbar. Im DD-WP 84317 wird gezeigt, daß Schnitzel aus Roten Beten sogar im blanchierten Zustand und bei erhöhter Enzymdosis mit dem Mazerasepräparat ROHAMENT P und anderen mikrobiellen pektinolytischen Enzympräparaten nur in geringem Maße angegriffen werden. Auch bei Anwendung des aktivierten Enzymkomplexes aus rotreifen Tomaten können lediglich Teilmazerate erhalten werden. Ähnliche Ergebnisse sind auch aus der wissenschaftlichen Fachliteratur bekannt. Obwohl eine Behandlung von Maische aus Roten Beten die Ausbeute an Preßsaft nur gering erhöht, kann die Freisetzung von wertgebenden Inhaltsstoffen aus dem Pflanzengewebe verbessert werden. So wird ein als SPS-ase benanntes Enzympräparat, das Pektinase-, Pektinesterase-, Cellulase-, Hemicellulase- und Protease-Aktivitäten besitzt, zur Isolierung des Farbstoffes aus Roten Beten vorgeschlagen (DD-WP 208821 und 213240). Auch bei der Herstellung eines Saftkonzentrates aus Roten Beten wird enzymatische Depektinisierung zur Viskositätsabsenkung in den Preßsäften vorder Ultrafiltration empfohlen (DE-OS 3229345), Andererseits kann der Farbstoffgehalt von Betaninpräparaten verbessert werden, wenn vor der Konzentrierung der Säfte oder vor ihrer Überführung in Trockenprodukte eine Fermentierung der Zucker durch Hefen oder andere Mikroorganismen erfolgt (FR-PS 2399467, CS-PS 222529). Weiterhin wird eine Milchsäuregärung sowohl von Maische als auch von Preßsaft aus Roten Beten zur Verbesserung des Nährwerts vorgeschlagen (DE-OS 2001 874). Bei allen diesen biotechnologischen Verfahren wird eine vollständige Verflüssigung von Roten Beten weder erzielt noch angestrebt.Beetroot are only partly maceratable or liquefiable by the usual technological methods by pectinolytic enzymes (pectinases / macerases) and / or cellulolytic / hemicellulolytic enzymes (cellulases / hemicellulases). In the DD-WP 84317 it is shown that chips from beetroot are attacked only in the blanched state and with increased enzyme dose with the macerase preparation ROHAMENT P and other microbial pectinolytic enzyme preparations only to a small extent. Even when using the activated enzyme complex from red ripe tomatoes only partial macerates can be obtained. Similar results are also known from the scientific literature. Although treatment of beetroot mash increases the yield of pressed juice only slightly, the release of valuable ingredients from the plant tissue can be improved. Thus, an enzyme preparation named SPS-Ase, which possesses pectinase, pectinesterase, cellulase, hemicellulase and protease activities, has been proposed for the isolation of the dye from beetroot (DD-WP 208821 and 213240). Also in the preparation of a juice concentrate from beetroot enzymatic de-pectinization for viscosity reduction in the Preßsäften before ultrafiltration is recommended (DE-OS 3229345), on the other hand, the dye content of betanin preparations can be improved if prior to concentration of the juices or before their conversion to dry products fermentation the sugar is made by yeasts or other microorganisms (FR-PS 2399467, CS-PS 222529). Furthermore, a lactic acid fermentation of both mash and pressed juice from beetroot to improve the nutritional value is proposed (DE-OS 2001 874). In all these biotechnological processes, complete liquefaction of beetroot is neither achieved nor desired.

Die derzeit praktizierte Technologie zur Gewinnung von Saft aus Roten Beten sieht in der Regel einen Enzymeinsatz nicht vor. Die gewaschenen, blanchierten, geputzten und zerkleinerten Roten Bete werden direkt in Pack-, Schnecken- oder Horizontalpresser abgepreßt. Auf diese Weise können bis zu 80% ballaststofffreier Saft gewonnen werden. Der Preßrückstand, der noch einen hohen Anteil der niedermolekularen Inhaltsstoffe und praktisch die gesamten makromolekularen Bestandteile des Zellwandmaterials bzw. der Ballaststoffe enthält, wird verworfen oder als Tierfutter verwendet.The currently practiced technology for obtaining juice from beetroot usually does not provide for enzyme use. The washed, blanched, cleaned and shredded beetroot are squeezed directly into pack, screw or horizontal presses. In this way, up to 80% fiber-free juice can be obtained. The Preßrückstand, which still contains a high proportion of low molecular weight ingredients and virtually all of the macromolecular constituents of the cell wall material or fiber, is discarded or used as animal feed.

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Durch eine intensive Vermahlung oder eine andere mechanische Feinzerkleinerung der Maische bzw. des Preßrückstandes aus Roten Beten können sedimentationsstabile Saftprodukte nicht erhalten werden.By intensive grinding or other mechanical comminution of the mash or the press residue from beetroot sedimentation-stable juice products can not be obtained.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel einer Ganzfruchtverarbeitung von Roten Beten zu überwinden und Bedingungen einer Vorbehandlung des Zellwandmaterials bzw. Preßrückstandes aufzuzeigen, die eine vollständige Verflüssigung der gesamten verzehrfähigen Substanz ermöglichen.The aim of the invention is to overcome the identified shortcomings of a whole fruit processing of beetroot and show conditions of a pretreatment of the cell wall material or Preßrückstandes that allow complete liquefaction of the entire edible substance.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahrensbedingungen unter Veränderung der derzeit üblichen Technologie aufzuzeigen, bei denen es möglich wird, das Zellwandmaterial bzw. den Preßrückstand von Roten Beten derart zu verändern, daß diese enzymatisch vollständig mazeriert bzw. verflüssigt werden können.The invention has the object of demonstrating process conditions under modification of the currently customary technology, in which it is possible to change the cell wall material or the pressing residue of beetroot so that they can be enzymatically completely macerated or liquefied.

Es wurde nun gefunden, daß dies erreicht wird, wenn der weitgehend farbstofffreie Preßrückstand von Roten Beten zunächst unter Zugabe von alkalisch oder von sauer wirkenden Reagenzien bei Temperaturen zwischen 20 und 1000C, vorzugsweise von 50 bis 900C, während einer Einwirkungsdauer von 0,25 bis 24h, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 h, und bei pH-Werten von größer als 8,0 oder kleiner als 2,0 vorbehandelt und anschließend nach einer pH-Wert-Einstellung auf 4,0 bis 8,0, vorzugsweise auf 4,5 bis 6,5, mit einem Zellwand abbauenden Enzymkomplex aus Pektinasen/Mazerasen und gegebenenfalls Cellulasen/ Hemicellulasen bei Temperaturen von 20 bis 6O0C hydrolysiert wird, worauf der entstehende verflüssigte Preßrückstand in an sich bekannterWeise pasteurisiert oder sterilisiert, passiert und gegebenenfalls mit dem farbstoffhaltigen Preßsaft vermischtIt has now been found that this is achieved when the substantially dye-free Preßrückstand beetroot first with the addition of alkaline or acidic reagents at temperatures between 20 and 100 0 C, preferably from 50 to 90 0 C, during an exposure time of 0 , 25 to 24 hours, preferably between 0.5 and 2 hours, and pretreated at pH values greater than 8.0 or less than 2.0 and then, after a pH adjustment to 4.0 to 8.0, is preferably hydrolysed to 4.5 to 6.5, with a cell wall degrading enzyme complex of pectinases / macerases and optionally cellulases / hemicellulases at temperatures of 20 to 60 0 C, whereupon the resulting liquefied pressed residue in a conventional manner pasteurized or sterilized, happens and optionally mixed with the dye-containing pressed juice

Als alkalisch wirkende Reagenzien werden vorzugsweise Natron- oder Kalilauge und Natriumcarbonatlösungen eingesetzt, und als sauer wirkende Reagenzien können verdünnte Mineralsäuren, vorzugsweise Salzsäure, verwendet werden. Geeignete pektionolytische Enzyme sind die Pektindepolymerasen vom Endo-Typ, Polygalakturonase (EC 3.2.1.15), Pektinlyase (EC 4.2.2.10) und Pektatlyase (EC 4.2.2.2.). Die Anwesenheit vonPektinesterasen (EC 3.1.1.11) ist nicht erforderlich, wenn die Vorbehandlung bei stark alkalischen pH-Werten erfolgt ist. Als hydrolysierende cellulolytische Enzyme sind besonders Cellulasepräparate geeignet, die hohe C-r und C„-Aktivitäten sowie Hemicellulose (Araban, Galaktan, Xylan, Clukomannan, Galaktomannan,Xyloglukan) spaltende Aktivitäten besitzen.Sodium or potassium hydroxide solutions and sodium carbonate solutions are preferably used as alkaline reagents, and dilute mineral acids, preferably hydrochloric acid, can be used as acidic reagents. Suitable pectolytic enzymes are endo-type pectin polymerases, polygalacturonase (EC 3.2.1.15), pectin lyase (EC 4.2.2.10) and pectate lyase (EC 4.2.2.2.). The presence of pectin esterases (EC 3.1.1.11) is not required if pretreatment has occurred at strongly alkaline pHs. Particularly suitable as hydrolysing cellulolytic enzymes are cellulase preparations which have high C-r and C "activities as well as hemicellulose (araban, galactan, xylan, clucomannan, galactomannan, xyloglucan) cleaving activities.

Der entscheidende erfindungsgemäße Schritt ist eine stark alkalische oder stark saure chemische Vorbehandlung des Preßrückstandes aus Roten Beten vor der enzymatischen Verflüssigung. Es hat sich gezeigt, daß die Wirkung der Vorbehandlung verstärkt werden kann, wenn diese bei erhöhten Temperaturen erfolgt. Gleichzeitig verbessert sich die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorbehandlung mitzunehmendem pH-Wert oberhalb von pH 8,0 bzw. mit abnehmendem pH-Wert unterhalb von pH 3,0 sowie mitzunehmender Einwirkungszeit.The decisive step of the invention is a strongly alkaline or strongly acidic chemical pretreatment of the press residue from beetroot prior to enzymatic liquefaction. It has been found that the effect of the pretreatment can be enhanced if this takes place at elevated temperatures. At the same time, the effectiveness of the pretreatment according to the invention increases with increasing pH above pH 8.0 or with decreasing pH below pH 3.0 and with increasing exposure time.

Vor der erfindungsgemäßen chemischen Vorbehandlung erfolgt zweckmäßigerweise das Vorreinigen (Waschen), Blanchieren, Schälen und Zerkleinern der Roten Bete. Die Vorreinigung muß schonend durchgeführt werden, damit die Knollen mechanisch möglichst nicht verletzt werden, so daß ein vorzeitiger Austritt des Farbstoffes („Ausbluten") vermieden wird. Das Blanchieren ist erforderlich, um störende pflanzeneigene Enzyme zu inaktivieren.Prior to the chemical pretreatment according to the invention is advantageously carried out the pre-cleaning (washing), blanching, peeling and crushing the beetroot. The pre-cleaning must be carried out gently, so that the tubers are mechanically not damaged as possible, so that premature discharge of the dye ("bleeding") is avoided., Blanching is required to inactivate disturbing plant-own enzymes.

Anschließend werden die zerkleinerten, z. B. geschnitzelten Roten Bete im üblichen Preßsystem abgepreßt und gegebenenfalls mit Wasser in bekannter Weise nachextrahiert. Der Preßsaft enthält den größten Teil der Betanine sowie vor allem der löslichen Mineralstoffe, niedermolekularen Verbindungen, Proteine und Kohlenhydrate.Subsequently, the crushed, z. B. shredded beetroot squeezed in the usual pressing system and optionally with water nachextraiert in a known manner. The pressed juice contains most of the betanins and especially the soluble minerals, low molecular weight compounds, proteins and carbohydrates.

Es ist bekannt, daß der wertvolle rote Farbstoff der Roten Bete bei erhöhter Temperatur oder bei starken pH-Wert Änderungen instabil ist. Die Abtrennung und gesonderte Aufarbeitung des farbstoffhaltigen Preßsaftes ermöglicht sowohl eine erneute Vermischung mit dem verflüssigten Preßrückstand zu einem flüssigen Ganzfruchtprodukt als auch seine gesonderte Weiterverarbeitung zu einem Farbstoffpräparat in an sich bekannter Weise. Außerdem ist es durch die erfindungsgemäßen Schritte möglich, den hohen Anteil an Nitrat sowie gegebenenfalls weitere unerwünschte Inhaltsstoffe aus dem Preßsaft in bekannterWeise, beispielsweise durch Ultrafiltration oder Dialyse, abzutrennen.It is known that the valuable red dye of beetroot is unstable at elevated temperature or at high pH changes. The separation and separate work-up of the dye-containing pressed juice allows both a renewed mixing with the liquefied Press residue to a liquid whole fruit product as well as its separate further processing to a dye preparation in a conventional manner. In addition, it is possible by the steps according to the invention, the high proportion of nitrate and optionally further undesirable ingredients from the pressed juice in a known manner, for example by ultrafiltration or dialysis, separate.

Es hat sich bewährt, nach derartigen Reinigungsschritten den Saft im Vakuum zu konzentrieren.It has proven useful after such cleaning steps to concentrate the juice in a vacuum.

Nach der Abtrennung des Preßsaftes und der erfindungsgemäßen chemischen Vorbehandlung des Preßrückstandes aus Roten Beten unter den alkalischen bzw. sauren Bedingungen erfolgt ein partielles Neutralisieren des vorbehandelten Produktes auf einen pH-Wert, bei dem die Enzyme ihre Wirkung entfalten können. Wenn die wesentlichen Wirkkomponenten der Enzympräparate, Polygalakturonate und/oder Pektinlyase und Cellulasen/Hemicellulasen sind, sollte auf einen pH-Wert möglichst zwischen 4,0 und 5,0 eingestellt werden. Wird dagegen Pektatlyase eingesetzt, sollte der pH-Wert oberhalb von 6,0 liegen. Ein zu hoher pH-Wert bei der enzymatischen Verflüssigung in Gegenwart von Pektatlyase verbietet sich, weil die meisten handelsüblichen Cellulase/Hemicellulasepräparate bei pH-Werten oberhalb von 6,5 nur noch in geringem Maße aktiv sind. · Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß der erfindungsgemäß chemisch vorbehandelte Preßrückstand aus Roten Beten vollständig mit pektinolytischen und cellulolytischen/hemicellulolytischen Enzymen mazerierbar bzw. zu Hyrolysaten verflüssigbar ist. Unter Mazeration wird nach VORAGEN und PILNIK (Flüssiges Obst, 48, S.261 [1981]) ein beschränkter Pektinabbau, hauptsächlich der Mittellamelle, durch Einwirkung von Polygalakturonase oder Pektatlyase verstanden. Hierbei wird das kompakte pflanzliche Gewebe in Einzelzellen bzw. Zellaggregate zum viskosen Mazerat zerlegt. Demgegenüber kommt es beim Vorgang der Verflüssigung neben einem Abbau des Pektins durch Polygalakturonase (eventuell in Kombination mitAfter the separation of the pressed juice and the chemical pretreatment of the press residue according to the invention from beetroot under the alkaline or acidic conditions, the pretreated product is partially neutralized to a pH at which the enzymes can exert their effect. If the essential active components of the enzyme preparations, polygalacturonates and / or pectin lyase and cellulases / hemicellulases are, should be adjusted to a pH as possible between 4.0 and 5.0. If, on the other hand, pectate lyase is used, the pH should be above 6.0. An excessively high pH in the enzymatic liquefaction in the presence of pectate lyase is impossible because most commercially available cellulase / hemicellulase preparations are only slightly active at pH values above 6.5. It has surprisingly been found that the pressing residue of beetroot chemically pretreated according to the invention can be macerated completely with pectinolytic and cellulolytic / hemicellulolytic enzymes or liquefied to form hysteria. According to VORAGEN and PILNIK (Liquid Fruit, 48, p. 261 [1981]), maceration is understood to mean a limited pectin degradation, mainly of the middle lamella, by the action of polygalacturonase or pectate lyase. Here, the compact plant tissue is broken down into single cells or cell aggregates to viscous macerate. In contrast, the process of liquefaction in addition to degradation of the pectin by polygalacturonase (possibly in combination with

Pektinesterase) und/oder durch Pektinlyase zu einer partiellen Hydrolyse der Cellulose durch erreiche Cellulasen. In Abhängigkeit vom Auflösungsgrad des Zellwandmaterials werden vollverflüssigte Produkte von unterschiedlicher Viskosität erhalten. Bei dieser Hydrolyse wird jedoch eine vollständige Zerlegung der Cellulosepolysaccharide in Glukose und Cellooligosaccharide nicht angestrebt. Wie bereits ausgeführt, sind die bei fast allen anderen Obst- und Gemüsearten durchführbaren enzymatischen Vorgänge der Mazeration bzw. Verflüssigung bei Roten Beten nicht ohne weiteres erzielbar. Es muß vermutet werden, daß die Ursache für diese erschwerte enzymatische Angreifbarkeit in strukturellen Besonderheiten der Zellwand-Polysaccharide der Roten Bete zu suchen ist.Pectinesterase) and / or by pectin lyase to a partial hydrolysis of the cellulose by reaching cellulases. Depending on the degree of dissolution of the cell wall material fully liquefied products of different viscosity are obtained. In this hydrolysis, however, a complete decomposition of the cellulose polysaccharides into glucose and cellooligosaccharides is not sought. As already stated, the enzymatic processes of maceration or liquefaction in beetroot that can be carried out in almost all other types of fruit and vegetables are not readily achievable. It must be assumed that the cause of this complicated enzymatic vulnerability lies in the structural peculiarities of the red-beet cell wall polysaccharides.

Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen chemischen Vorbehandlung der Roten Bete sich wesentliche Veränderungen an der Pektinkomponente vollziehen. Die Hydrolyse der Methylesterbindungen („Entesterung") des Pektins unter Freisetzung von Methanol bei gleichzeitigem Entstehen freier Carboxylgruppen in den Galakturonanmolekülen erfolgt besonders unter stark alkalischen Bedingungen. Infolge des Verbrauchs an Lauge bei dieser Reaktion verschiebt sich der ursprünglich eingestellte pH-Wert im'Preßrückstand in Richtung zum Neutralpunkt. Daneben kommt es zu einer teilweisen bzw. weitgehenden Entacetylierung des Pektins. Die Pektinstoffe in Roten Beten sind relativ hoch acetyliert. Der maximale Acetylierungsgrad kann bei Pektin 2 betragen. In diesem Fall sind sämtliche freien Hydroxylgruppen an die C-Atomen 2 und 3 jeder Galakturonsäure-Einheit im Pektinmolekül mit Essigsäure verestert. REXOVA-BENKOVA u. Mitarbeiter (Collect. Czech.It has been shown that in the chemical pretreatment of beetroot according to the invention, substantial changes take place in the pectin component. The hydrolysis of the methyl ester bonds ("deesterification") of the pectin with liberation of methanol with simultaneous formation of free carboxyl groups in the galacturonan molecules takes place particularly under strongly alkaline conditions. As a result of the consumption of lye in this reaction, the originally set pH shifts in the press residue Towards the neutral point, partial or extensive deacetylation of the pectin occurs.The pectin substances in beetroot are relatively highly acetylated.The maximum degree of acetylation in pectin can be 2. In this case, all free hydroxyl groups on the carbon atoms are 2 and 3 of each galacturonic acid unit in the pectin molecule is esterified with acetic acid REXOVA-BENKOVA and coworker (Collect.

Chem. Commun. 42, S. 3204 [1977]) fanden in Modellversuchen, daß mit steigendem Acetylierungsgrad sich die Hydrolysegeschwindigkeit von Pektinsäure mit Polygalakturonase stark vermindert. Der Acetylierungsgrad der Pektinkomponente in Roten Beten liegt um 1, wie eigene Untersuchungen zeigten.Chem. Commun. 42, p 3204 [1977]) found in model experiments that with increasing degree of acetylation, the hydrolysis rate of pectic acid with polygalacturonase greatly reduced. The degree of acetylation of the pectin component in beetroot is around 1, as our own studies showed.

Der Acetylierungsgrad wurde mittels der Hydroxansäuremethode nach Mc COMB und Mc CREADY (Analyt. Chem. 29, S. 819 [1957]) ermittelt. Nach der Vorbehandlung ist der Acetylierungsgrad auf Werte zwischen 0,7 und kleiner als 0,3 abgesenkt. Es zeigt sich ein direkter Zusammenhang zwischen dem Acetylierungsgrad des Pektins nach der Vorbehandlung und der Wirksamkeit der Pektinasen und Cellulasen bei der anschließenden enzymatischen Behandlung. Eine alkalische Vorbehandlung erweist sich als effektiver in bezug auf die Entacetylierung. Andererseits konnte durch eine Milchsäuregärung eine Abnahme des Acetylierungsgrades nicht bewirkt werden.The degree of acetylation was determined by means of the hydroxanoic acid method according to Mc COMB and Mc CREADY (Analyt Chem 29, page 819 [1957]). After pretreatment, the degree of acetylation is lowered to values between 0.7 and less than 0.3. There is a direct correlation between the degree of acetylation of the pectin after the pretreatment and the effectiveness of the pectinases and cellulases in the subsequent enzymatic treatment. Alkaline pretreatment is more effective in terms of deacetylation. On the other hand, a decrease in the degree of acetylation could not be effected by lactic acid fermentation.

Wesentlich ist, daß eine teilweise oder weitgehende enzymatische Hydrolyse der Pektinstoffe in den Mittellamellen und primären Zellwänden des Zellwandmaterials die Voraussetzung dafür ist, daß die Cellulose in den inneren Zellwandschichten anschließend durch cellulolytische/hemicellulolytische Enzyme depolymerisiert werden kann.It is essential that a partial or extensive enzymatic hydrolysis of the pectic substances in the middle lamellae and primary cell walls of the cell wall material is the prerequisite for the cellulose in the inner cell wall layers subsequently being depolymerizable by cellulolytic / hemicellulolytic enzymes.

Nach der Verflüssigung erfolgt das Inaktivieren der Enzyme und gegebenenfalls eine Feinpassierung des Produktes. Das verflüssigte Zellwandmaterial kann zu Folgeprodukten weiterverarbeitet werden. Beispielsweise geschieht ein Vermischen mit dem gesondert aufgearbeiteten Farbstoffkonzentrat zu sedimentationsstabilen, pulpehaltigen, trinkfähigen Ganzfruchtprodukten.After liquefaction, the inactivation of the enzymes takes place and optionally a fine pass of the product. The liquefied cell wall material can be further processed into secondary products. For example, mixing with the separately processed dye concentrate to sedimentation stable, pulpy, drinkable whole fruit products.

Außerdem kann der verflüssigte Preßrückstand ohneZumischung desfarbstoffhaltigen Preßsaftes als Lebensmittelzusatzstoff oder als Ballaststoff in diätetischen Zubereitungen eingesetzt werden.In addition, the liquefied press residue can be used without mixing the dye-containing pressed juice as a food additive or as a dietary fiber in dietetic preparations.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend durch das Ausführungsbeispiel näher erläutert:The method according to the invention is explained in more detail below by the exemplary embodiment:

Ausführungsbeispielembodiment

Gewaschene Rote Bete werden 10 min im siedenden Wasserbad blanchiert, dann geschält und zu einer Maische grob geraspelt. Mittels einer Spindelpresse werden aus 10 kg dieser Maische 4,601 Saft abgetrennt, dereinen Trockenmassegehalt (TM) von 11,0%, einen pH-Wert von 6,71 und eine Extinktion von 0,480 (bei 540 nm in einer Verdünnung von 1:100) besitzt. Der mit warmem Wasser verrührte Preßrückstand wird erneut abgepreßt (9,851, TM = 5,8%, pH-Wert = 6,94 und Extinktion = 0,204). Die Säfte werden vereinigt und in Vakuum auf 2,0Ol konzentriert (TM = 50,1, pH-Wert 5,80, und Extinktion = 1,90). Der weitgehend farbstofffreie Zellmasse-Preßrückstand (3,70 kg) wird mit 2,801 Wasser verrührt und in 5 Portionen zu je 1,30 kg aufgeteilt. Nach Zusatz von 50 bzw. 25 ml 2 N-Salzsäure (Versuche A und B) oder von 50 bzw. 100 ml 2 N-Natronlauge (Versuche E und D) oder ohne Zusatz (Versuch C) wird 1 h bei 7O0C unter gelegentlichem Rühren vorbehandelt. Anschließend werden die vorbehandelten Produkte auf einen pH-Wert von etwa 4,5 eingestellt, mit Wasser auf 1,50 kg aufgefüllt und 1 h bei 450C mit 1% des Mazerasepräparates ROHAMENT P und 2% eines hochaktiven Cellulasepräparates behandelt. Nach Inaktivierung der Enzyme im siedenden Wasserbad werden die so bereiteten Zwischenprodukte charakterisiert (Tab. 1).Washed beetroots are blanched for 10 min in a boiling water bath, then peeled and roughly grated into a mash. By means of a screw press, from 10 kg of this mash, 4.601 juice is separated, which has a dry matter content (TM) of 11.0%, a pH of 6.71 and an extinction of 0.480 (at 540 nm in a dilution of 1: 100) , The press residue stirred with warm water is squeezed again (9.851, TM = 5.8%, pH = 6.94 and extinction = 0.204). The juices are combined and concentrated in vacuo to 2.0 oil (TM = 50.1, pH 5.80, and absorbance = 1.90). The largely dye-free cell mass Preßrückstand (3.70 kg) is stirred with 2.801 water and divided into 5 portions of 1.30 kg each. After addition of 50 or 25 ml of 2N hydrochloric acid (Experiments A and B) or of 50 or 100 ml of 2N sodium hydroxide solution (Experiments E and D) or without addition (Experiment C) is 1 h at 7O 0 C under pre-treated with occasional stirring. Subsequently, the pretreated products are adjusted to a pH of about 4.5, made up with water to 1.50 kg and 1 h at 45 0 C with 1% of Mazerasepräparates ROHAMENT P and 2% of a highly active Cellulasepräparates treated. After inactivation of the enzymes in the boiling water bath, the intermediates thus prepared are characterized (Table 1).

Während im Versuch C ein hoher Anteil an nichtpassierbarem Rückstand verbleibt und im Versuch B nur ein Teilaufschluß erzielt wird, ist es nach einer intensiven sauren (Versuch A) bzw. alkalischen Vorbehandlung (Versuche E und D) der Zellmasse an Roten Beten möglich, diese anschließend mit geeigneten Enzymkombinationen vollständig zu verflüssigen. Von den hier gewählten Bedingungen erweist sich die alkalische Vorbehandlung als wirksam. Das Zwischenprodukt ist dünnflüssig, während die Zwischenprodukte D bzw. Aviskos bzw. hochviskos-mazeratartig sind. Dieses zeigt sich auch in den Auslaufzeiten von 50 ml Zwischenprodukt aus dem Auslaufbecher nach DIN 53211 (Düse 3mm).Whereas in experiment C a high proportion of non-passable residue remains and in experiment B only a partial digestion is achieved, it is possible after an intensive acidic (experiment A) or alkaline pretreatment (experiments E and D) of the cell mass of beetroot, this subsequently completely liquefied with suitable enzyme combinations. From the conditions chosen here, the alkaline pretreatment proves to be effective. The intermediate is fluid, while the intermediates D and Aviskos or highly viscous-mazeratartig. This is also evident in the flow times of 50 ml of intermediate product from the flow cup according to DIN 53211 (nozzle 3 mm).

Aus einem Anteil der nichtpassierten Zwischenprodukte wird eine alkoholunlösliche Substanz (AUS) bereitet, welche die in 65Vol.-% Ethanol unlöslichen und makromolekularen Bestandteile enthält. In den AUS werden die Wasserbindungskapazität mittels der Kapillarsaugmethode nach BAUMANN (G-I-T.-Fachz. Lab. 11, S. 540 [1967]) und der Acetylierungsgrad ermittelt. Wie der Anteil an nichtpassierbarem Rückstand, die Auslaufzeit, die Ausbeute an AUS und die Waserbindungskapazität zeigen (Tab. 1), ergibt sich ein Zusammenhang zwischen der erzielten Entacetylierung durch die chemische Vorbehandlung und dem enzymatischen Aufschluß des Zellwandmaterials des Preßrückstandes.From a proportion of the non-passed intermediates, an alcohol-insoluble substance (AUS) is prepared containing the insoluble in 65Vol .-% ethanol and macromolecular constituents. In the AUS, the water binding capacity is determined by the capillary suction method according to BAUMANN (G-I-T.-Fachz., Lab. 11, S. 540 [1967]) and the degree of acetylation. As the proportion of non-passable residue, the flow time, the yield of AUS and the water binding capacity show (Table 1), there is a relationship between the achieved Entacetylierung by the chemical pretreatment and the enzymatic digestion of the cell wall material of the Pressrückstandes.

Tabelle 1Table 1

Charakterisierung der enzymatisch behandelten Zellmasse-Zwischenprodukte aus Roten Beten (nach saurer bzw. alkalischer Vorbehandlung)Characterization of enzymatically treated cell mass intermediates from beetroot (after acidic or alkaline pretreatment)

Versuch pH-Wert nach Zwischenprodukt nach enzymatischer BehandlungExperiment pH value after intermediate after enzymatic treatment

derVorbehand- nichtpassierbarer lung RückstandPre-treatment - non-passable lung residue

A B C DA B C D

1,4 2,4 7,2 9,2 11,21.4 2.4 7.2 9.2 11.2

0 28,80 28.8

50,4 0 050.4 0 0

AuslaufzeitFlow time Ausbeute anYield Acetyherungs-Acetyherungs- WBKWBK AUSOUT gradDegree [g Wasser/[g of water / [min/50 ml][min / 50 ml] [%][%] 100 g Pro100g Pro dukt]domestic product] 17,1017.10 2,352.35 0,680.68 19,3419.34 n.b.n.d. 2,802.80 0,840.84 27,6727.67 n.b.n.d. 3,273.27 0,870.87 44,6344.63 3,183.18 2,272.27 0,510.51 17,5517.55 0,230.23 1,811.81 0,300.30 - 8,43- 8,43

AUS = alkoholunlösliche Substanz; WBK = Wasserbindungskapazität;AUS = alcohol-insoluble substance; WBK = water binding capacity;

n. b. = wegen zu hoher Viskosität nicht bestimmbar.n. b. = Not determinable due to excessive viscosity.

Beim Vermischen der Zwischenprodukte A, D und E mit je 40 ml des Saftkonzentrates werden sedimentationsstabile Ganzfruchtprodukte mit unterschiedlicher Viskosität erhalten.When mixing the intermediates A, D and E with 40 ml of the juice concentrate sedimentation stable whole fruit products are obtained with different viscosity.

Claims (3)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zur enzymatischen Verflüssigung von Roten Beten nach vorausgegangenem schonendem Blanchieren, Schälen und Zerkleinerung von Roten Beten und Abpressen des färbst off haltige η Saftes sowie getrennter Aufarbeitung des Preßrückstandes, dadurch gekennzeichnet, daß der weitgehend farbstofffreie Preßrückstand zunächst unter Zugabe von alkalisch oder von sauer wirkenden Reagenzien bei Temperaturen zwischen 20 und 10O0C, vorzugsweise von 50 bis 90°C, während einer Einwirkungsdauer von 0,25 bis 24h, vorzugsweise zwischen 0,5 bis 2 h, und bei pH-Werten von größer als 8,0 oder kleiner als 2,0 vorbehandelt und anschließend nach einer pH-Wert-Einstellung auf 4,0 bis 8,0, vorzugsweise auf 4,5 bis 6,5, mit einem Zellwand abbauenden Enzymkomplex aus Pektinasen/Mazerasen und gegebenenfalls Cellulasen/ Hemicellulasen bei Temperaturen von 20 bis 6O0C hyrdoiysiert wird, worauf der entstehende verflüssigte Preßrückstand in an sich bekannter Weise pasteurisiert oder sterilisiert, passiert und gegebenenfalls mit dem farbstoffhaltigen Preßsaft vermischt wird.1. A process for the enzymatic liquefaction of beetroot after previous gentle blanching, peeling and crushing of beetroot and squeezing the dye-containing η juice and separate workup of Preßrückstandes, characterized in that the substantially dye-free Preßrückstand initially with the addition of alkaline or acidic acting reagents at temperatures between 20 and 10O 0 C, preferably from 50 to 90 ° C, during an exposure time of 0.25 to 24h, preferably between 0.5 to 2 h, and at pH greater than 8.0 or pretreated less than 2.0 and then after a pH adjustment to 4.0 to 8.0, preferably 4.5 to 6.5, with a cell wall degrading enzyme complex of pectinases / macerases and optionally cellulases / hemicellulases at temperatures from 20 to 60 0 C hyrdoiysiert, whereupon the resulting liquefied pressed residue in a conventional manner pasteurized or sterile isiert, happened and optionally mixed with the dye-containing press juice. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als alkalisch wirkende Reagenzien vorzugsweise verdünnte Natron- und Kalilauge und Natriumcarbonatlösung und als sauer wirkende Reagenzien verdünnte Mineralsäuren, vorzugsweise Salzsäure, verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that as alkaline-acting reagents preferably dilute sodium and potassium hydroxide solution and sodium carbonate solution and as acidic reagents diluted mineral acids, preferably hydrochloric acid, are used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Pektinasen/Mazerasen Pektindepolymerasen vom Endo-Typ, vorzugsweise Polygalakturonase, Pektinlyase und/oder Pektatlyase, und als cellulotytische Enzyme Cellulasen, vorzugsweise mit hoher C1- und Cx-Aktivität, sowie Hemicellulosen spaltende Enzyme mikrobieller Herkunft eingesetzt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that as pectinases / macerases pectin of the endo-type, preferably polygalacturonase, pectin lyase and / or pectate, and as cellulotytic enzymes cellulases, preferably with high C 1 - and C x activity, and hemicelluloses cleaving enzymes of microbial origin can be used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1452584A1 (en) * 2003-02-25 2004-09-01 Universität Hohenheim Method for recovering recyclable material from dregs and use thereof

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