Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zur Erzeugung von weißem
Pfeffer bereitzustellen. Insbesondere soll mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren
die Schälbarkeit
von Pfefferbeeren verbessert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
soll sich zur Durchführung
im Batch-Verfahren eignen, umweltschonend, einfach und schnell sein.
Ferner sollen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Pfeffersamen
mit einer ansprechend cremig-weißen Farbe und einer ansprechenden
Oberflächenoptik
erhalten werden. Ferner soll die Bildung von Fehlaromen und Verfärbungen
der Samen verhindert werden. Das natürliche Aroma des Pfeffers soll
erhalten bleiben. Das erfindungsgemäße Verfahren soll somit zu
Endprodukten von hoher Qualität
führen.
Überraschenderweise
wurde nun gefunden, dass sich reife oder im Wesentlichen reife Pfefferbeeren leichter
schälen
lassen, wenn Sie zuvor einer Behandlung mit Pektinasen unterworfen
wurden. Es war überraschend,
dass dadurch Fruchtschale und Fruchtfleisch soweit vom Kern gelöst werden
können,
dass anschließend
die komplette Entfernung von Fruchtschale und Fruchtfleisch maschinell
oder manuell leicht erfolgen kann. Insbesondere bietet diese Vorgehensweise
den Vorteil, die Einwirkzeiten bekannter Verfahren, wie das langandauernde
Einweichen in Wasser oder fermentative Verfahren, wesentlich zu
verkürzen.
Weiterhin wird durch eine solche Verkürzung der Einwirkzeit die Gefahr
mikrobieller Kontamination, die im Wesentlichen für die Bildung
unerwünschter
Fehlaromen verantwortlich ist, nahezu vollständig beseitigt. Ferner werden
Produkte mit einer ansprechenden Optik hinsichtlich Farbe und Oberflächenbeschaffenheit
erhalten.
Die
Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Erzeugung von weißen Pfeffersamen,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass man a) reife oder im Wesentlichen
reife Pfefferbeeren ein- oder mehrfach mit Wasser wäscht, b)
die gewaschenen Pfefferbeeren mit einem Pektinase(n) enthaltenden
Präparat
behandelt, c) die Fruchtschale und das Fruchtfleisch der so behandelten
Pfefferbeeren mechanisch entfernt, d) die so erhaltenen Pfeffersamen
ein- oder mehrfach mit Wasser wäscht
und e) die gewaschenen Pfeffersamen trocknet.
Die
Erfindung betrifft ferner die Verwendung von Pektinase(n) enthaltenden
Präparaten
zur Erzeugung von weißen
Pfeffersamen. Gegebenenfalls können
weitere Enzympräparate
eingesetzt werden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird nachstehend nun ausführlicher
beschrieben.
Das
Ausgangsmaterial für
das erfindungsgemäße Verfahren
sind reife oder im Wesentlichen reife Pfefferbeeren. Darunter sind
sowohl die reifen roten Pfefferbeeren als auch kurz vor der Rotfärbung stehende
Beeren sowie gerade noch grüne
Pfefferbeeren zu verstehen. Es können
auch Mischungen aus Pfefferbeeren verschiedener Reifestadien als
Ausgangsmaterial eingesetzt werden. Die Pfefferbeeren sind die Früchte der Pflanze
Piper nigrum aus der Familie der Pfeffergewächse (Piperaceae).
In
der ersten Stufe des Verfahrens werden die Pfefferbeeren mit Wasser
gewaschen. Dieses Waschen unterliegt keinen besonderen Bedingungen
und kann in fließendem
Wasser oder in gerührten
Wassertanks erfolgen. Üblicherweise
wird kaltes Wasser oder Wasser von Raumtemperatur verwendet. Es
sind aber durchaus auch höhere
Wassertemperaturen möglich.
Durch dieses intensive Waschen werden Schmutzpartikel jeder Art,
insbesondere freiwerdende färbende
Substanzen rasch entfernt. Je nach Verschmutzungsgrad wird der Waschschritt
mehrmals wiederholt.
Anschließend werden
die gewaschenen Pfefferbeeren einer ersten enzymatischen Behandlung
mit Pektinasen unterworfen. Die verwendeten Pektinasen können natürlichen
oder gentechnischen Ursprungs sein. Es hat sich als vorteilhaft
erwiesen, das Enzym in Form von Pektinase(n) enthaltenden Präparaten
zu verwenden. Pektinasen bestehen aus Polygalakturonase und/oder
Pektinesterase und/oder Pektinlyase. Entsprechende Präparate sind
im Handel erhältlich
und enthalten das Enzym zusammen mit üblichen Hilfsstoffen. Ein bevorzugtes
Präparat
ist das Handelspräparat
Rohament® PL,
das eine reine Polygalakturonase ist. Ein weiter bevorzugtes Präparat ist
eine Kombination aus Polygalakturonase und Pektinesterase. Die Pektinasen können alleine
oder im Gemisch mit weiteren Enzymen, idealerweise in Form von Enzympräparaten
eingesetzt werden. Beispiele für
weitere Enzyme, die eingesetzt werden können, sind Cellulasen, Hemicellulasen,
Arabanasen oder Cutinasen, die die äußere Schicht der Pfefferschalen
so verändern,
dass die Pektinasen leichter in das Fruchtfleisch eindringen können. Bevorzugt
ist eine Kombinationsbehandlung mit Polygalakturonase und Cellulase.
Die Enzyme können
in gleichen Anteilen oder variierenden Mengenverhältnissen
eingesetzt werden.
Die
Enzymbehandlung erfolgt in Enzymierungstanks in wässriger
Lösung üblicherweise
unter Rühren. Die
Temperatur beträgt
10 bis 70°C,
bevorzugt 25 bis 50°C,
noch bevorzugter 30 bis 40°C.
Die Konzentration des Enzympräparats
beträgt
500 bis 100.000 ppm, bevorzugt 5000 bis 50.000 ppm, noch bevorzugter
10.000 bis 30.000 ppm in wässriger
Lösung
bezogen auf das Gewicht der Pfefferbeeren (im Handel erhältliche
flüssige Enzympräparate enthalten üblicherweise
ca. 50% Enzymkonzentrat und Hilfsstoffe und ca. 50% Wasser). Hierbei
sollten die zu behandelnden Pfefferbeeren mit der wässrigen
Enzymlösung
vollständig
bedeckt sein. Da Pfefferbeeren Naturprodukte sind und somit naturgemäßen Variationen
hinsichtlich Struktur und Reifegrad unterliegen, können sich
Variationen in der Enzymdosierung ergeben. Die für die jeweilige Charge an Pfefferbeeren
geeignete Enzymdosierung kann von einem Fachmann leicht anhand einfacher
Routineversuche ermittelt werden.
Der
pH-Wert der wässrigen,
die Pfefferbeeren enthaltenden Lösung
wird auf einen Bereich von 3,0 bis 6,0, bevorzugt 4,0 bis 4,5 eingestellt.
Die Einstellung des pH-Werts
kann mit beliebigen Säuren
vorgenommen werden. Vorzugsweise werden für Anwendungen im Lebensmittelbereich übliche Säuren, wie
z.B. Zitronensäure
oder Essigsäure
verwendet. Zur Stabilisierung des pH-Werts können geeignete Puffer zugesetzt
werden. Beispiele hierfür
sind der Natriumcitrat/Zitronensäure-Puffer, der Natriumcitrat/Phosphorsäure-Puffer oder
der Natriumacetat/Essigsäure-Puffer.
Die Konzentration dieser Puffer beträgt üblicherweise 0,01 bis 0,2 Mol/Liter,
bevorzugt 0,05 bis 0,1 Mol/Liter.
Die
Dauer der Enzymierung hängt
von der eingesetzten Enzymmenge und der Reaktionstemperatur ab.
In der Regel beträgt
die Enzymierung ein bis drei Tage, liegt jedoch bevorzugt unter
einem Tag. Ein wesentliches Kriterium für die Beurteilung der Reaktionsdauer
stellt der Reifegrad der zu behandelnden Pfefferfrüchte dar.
Je reifer die Pfefferbeeren sind, desto kürzer ist üblicherweise die Dauer der
Enzymierung.
Durch
die Behandlung mit Pektinasen wird das Pektin im Fruchtfleisch der
Pfefferbeeren abgebaut, d.h. es findet eine Mazeration statt, wodurch
sich das Fruchtfleisch so verändert,
dass es sich vom Kern ablöst, aber
von der Schale noch zurückgehalten
wird, und dadurch nicht in die wässrige
Enzymlösung übergeht.
Ein Kriterium zur Beurteilung der Wirksamkeit des eingesetzten Enzyms
ist die Schälbarkeit
der Pfefferbeeren. Dazu wird eine repräsentative Probe behandelter
Pfefferfrüchte
entnommen und geprüft,
ob bzw. wie leicht sich die Schale und das Fruchtfleisch vom Kern
entfernen lassen. Dazu werden die Früchte zum Beispiel unter geringem
Druck zwischen den Handflächen
gerieben, anschließend
mit Wasser abgespült
und der Anteil der schälbaren
Kerne bestimmt. In Abhängigkeit
von den Rückständen an
den freigelegten Kernen kann die Enzymierungsreaktion beendet werden
oder ist diese gegebenenfalls weiter fortzusetzen.
Anschließend werden
die Schalen und das Fruchtfleisch maschinell oder manuell (zum Beispiel
durch Trampeln) entfernt. Dadurch werden Fruchtschalen und Fruchtfleisch
komplett von den Samen gelöst.
Die
so behandelten Pfefferbeeren werden nun unter fließendem Wasser
mit konstanter Fließgeschwindigkeit
für eine
kurze Zeit, zum Beispiel 60 bis 120 Sekunden, oder in einem gerührten Wassertank
mit anschließendem
Abspülen
gewaschen. Das Wasser sollte kalt sein oder maximal Raumtemperatur
besitzen. Eine beispielhafte Temperatur beträgt 15 bis 20°C. Am Ende
dieses Schritts werden von Schalen und Fruchtfleisch befreite Pfeffersamen
erhalten.
Anschließend werden
die erhaltenen Pfefferkörner
getrocknet. Bevorzugt erfolgt das Trocknen in der Sonne oder in
Heißlufttrocknern
bzw. in Heißluftöfen. Sofern
an der Sonne getrocknet wird, erfolgt das Trocknen für mehrere
Tage bis zu mehreren Wochen. Bei Trocknen in Heißlufttrocknern bzw. in -öfen genügt eine Trocknungsdauer
von einigen Stunden. Die Temperatur an den Kernen sollte Idealerweise
45°C nicht überschreiten,
um Verluste an Aromakomponenten zu vermei den. Bevorzugt ist die
Sonnentrocknung, weil dadurch eine zusätzlich Bleichung und damit
eine hellere Farbe des als Endprodukt erhaltenen weißen bis
cremigweißen
Pfeffers erzielt wird. Die Restfeuchte der getrockneten Kerne sollte
unter 15% liegen.
Der
durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhaltene Pfeffer besitzt eine ansprechende cremig-gelblich-weiße Farbe
und weist kein Fehlaroma auf. Ferner bleiben die natürlichen
Aromastoffe des Pfeffers weitgehend erhalten, so dass ein Handelsprodukt
von hoher Qualität
erhalten wird.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann gegebenenfalls noch weitere Stufen enthalten. So kann sich an
die erste Waschstufe eine mechanische bzw. thermische Behandlung
der Pfefferbeeren anschließen.
Hierzu können
verschiedene mechanische bzw. thermische Verfahren einzeln oder
in Kombination eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Bürstenwaschmaschinen,
Trommelentschäler,
Passiermaschinen etc. sowie Dampfbehandlung oder Blanchieren der
Pfefferbeeren mit heißem
Wasser bzw. Dampf. Hierdurch werden die Schalen der Pfefferbeeren
aufgeweicht, beschädigt
oder auch teilweise entfernt, wodurch die Bedingungen für die anschließende Enzymbehandlung
optimiert werden. Die Enzyme kommen dadurch schneller in direkten Kontakt
mit dem vom Kern abzulösenden
Fruchtfleisch.
Ferner
kann nach der zweiten Waschstufe (Stufe d)) gegebenenfalls eine
weitere Enzymbehandlung durchgeführt
werden. Eine derartige Behandlung ist in der Regel erforderlich,
wenn den Körnern
noch Reste des Fruchtfleisches anhaften, bzw. wenn die Körner noch
stark dunkel gefärbt
sind und deshalb eine Aufhellung notwendig ist. Diese weitere Enzymbehandlung
wird bevorzugt mit einer Cellulase für 12 bis 24 Stunden, bevorzugt
bei einem pH-Wert von 3,5 bis 4 und einer Temperatur von 30–40°C durchgeführt. Vorteilhaft
hat sich eine Enzympräparatkonzentration
von 1.000 bis 10.000 ppm (w/w) erwiesen. Bei diesem Verfahrensschritt sind
auch Kombinationen von Cellulase mit weiteren Enzymen möglich, wie
z.B. Hemicellulasen und/oder Pektinasen oder Arabanasen. Durch diese
Cellulasebehandlung im zweiten Enzymschritt werden die Pfeffersamen
von Restanhaftungen befreit, die Oberfläche der Pfeffersamen zusätzlich geglättet und
eine weitere Aufhellung erreicht. Alternativ kann in dieser Stufe
auch chemisch gebleicht werden, beispielsweise mit einer Peroxidlösung, z.B.
einer 1–3%-igen,
bevorzugt 2,5%-igen Peroxidlösung.
Bevorzugt
ist eine Kombination aus einer ersten Enzymbehandlung mit Polygalakturonase
und einer zweiten Enzymbehandlung mit Cellulase.
Bei
kontinuierlicher Durchführung
des Verfahrens wird in den Enzymierungsstufen die Enzymlösung mehrfach
verwendet. Zum Schutz vor mikrobiologischen Kontaminationen ist
die Zugabe von Natriumdisulfit (200 bis 1000 ppm) zu empfehlen.
Ebenso ist darauf zu achten, dass nach jeder Zugabe von neuen, noch
unbehandelten Pfefferbeeren Enzym nachdosiert wird, um Verluste
durch Enzymerschöpfung
oder durch Entfernen der bereits behandelten Pfefferkörner auszugleichen.
Die Menge an nachzudosierendem Enzym richtet sich im Wesentlichen
nach der Art und Konzentration des eingesetzten Enzyms, der Reaktionstemperatur
und der gewünschten
Reaktionsdauer und kann von einem Fachmann leicht anhand einfacher
Routineversuche ermittelt werden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich zur Durchführung
im Batch-Verfahren, kann aber auch im Fed-Batch-Verfahren oder kontinuierlich
durchgeführt
werden. Sehr vorteilhaft ist eine stark gekürzte Verfahrensdauer von nur
ein bis drei Tagen im Gegensatz zu den ursprünglichen zwei bis drei Wochen
beim traditionellen Wässern
der Pfefferbeeren. Ferner ist die Verfahrensdurchführung einfach
und unkompliziert und kann mit einer einfachen preisgünstigen
Ausstattung durchgeführt
werden. Des Weiteren ist das Verfahren umweltschonend, es kommt
zu keiner Verschmutzung der Flüsse.
Ebenso kann der optimale Erntezeitpunkt der Pfefferfrüchte bestimmt
werden.
Ein
ganz erheblicher Vorteil ist die Vermeidung von Fehlaromen im Endprodukt.
Durch die definierte und steuerbare Verfahrensführung lassen sich Fehlaromen
im Endprodukt vermeiden und eine bessere Spezifikation und Standardisierung
des Pfeffers erzielen. Dies gewährleistet
auch eine bessere Weiterverarbeitbarkeit des so erhaltenen weißen Pfeffers.
Ferner ist das Endprodukt frei von mikrobiologischer Belastung.
Die
beigefügten
Figuren erläutern
die Erfindung näher:
Die 1 zeigt
ein Fließschema über das
erfindungsgemäße Verfahren
mit beispielhaften Bedingungen.
Die 2 zeigt
die Behandlung von Pfeffersamen mit Wasser, Rohament® PL
und Rohament® CL.
Die 3 zeigt
die Behandlung von geschälten
und anschließend
getrockneten Pfeffersamen mit unterschiedlichen Konzentrationen
an Rohament® CL.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert. In den Beispielen wurden
als Enzyme die Handelspräparate
Rohament® PL
und Rohament® CL
(zu beziehen durch AB Enzymes GmbH) verwendet. Diese Präparate besitzen
die folgende Zusammensetzung:
Rohament® PL:
wässrige
Flüssigkeit
mit einer Aktivitätskonzentration
von mindestens 28.000 PGU/mg stabilisiert mit Glycerin und Kaliumchlorid
(Polygalakturonase-Präparat)
Üblicherweise
werden Polygalakturonase-Einheiten nach den jeweiligen Vorschriften
des Herstellers ermittelt und angegeben. Bezogen auf Rohament® PL
ist eine Einheit Polygalakturonase PGU definiert durch die Enzymaktivität, welche
unter vergleichbaren Standardbedingungen die Größe Δ 1/η um 0,02 Einheiten verändert. Δ 1/η ist die
Differenz des Kehrwerts der Viskosität einer Standardpektinlösung (Pektinlösung mit
einer Viskosität
zwischen 8 und 10 mPa·s)
nach Enzymeinwirkung zum Kehrwert der Viskosität der unbehandelten Pektinlösung. Es
gilt: Δ 1/η = 1/η – 1/η0.
Rohament® CL:
wässrige
Flüssigkeit
mit einer Aktivitätskonzentration
von mindestens 15.000 ECU/g (Cellulase-Präparat)
Die
Aktivität
der Cellulase wird üblicherweise
in Endoglucanaseeinheiten bestimmt (ECU). Eine Endo-1,4-β-glucanaseeinheit
(ECU) ist definiert als die Menge Enzym, die ein nmol reduzierende
Zucker als Glucose in einer Sekunde produziert (1 ECU = 1 nkat)
(Testbedingungen: Substrat: Hydroxyethylcellulose, pH = 4,8, Inkubationstemperatur
= 50°C ± 0,5°C, Inkubationszeit
10 min). Die Bestimmung der reduzierenden Zucker erfolgt spektrophotometrisch
unter Verwendung von 3,5-Dinitrosalicylsäure.
Es
können
natürlich
auch entsprechende Enzymprodukte anderer Hersteller verwendet werden.
Je nach den Enzymaktivitätsangaben
des Herstellers können
sich hierbei unterschiedliche Zugabemengen der jeweiligen Enzyme
ergeben. Die entsprechenden Werte können jedoch von einem Fachmann
anhand einfacher Routineversuche ermittelt werden.
Beispiel 1: Enzymbehandlung
mit Rohament® PL
bei 40°C
Je
10 g Pfefferbeeren wurden mit 40 g Wasser gemischt und in einem
Wasserbad auf 40°C
temperiert. Nach Erreichen der Solltemperatur erfolgte die Zugabe
des Enzyms. Nach Beendigung der Reaktionszeit wurden die Beeren
durch Reiben zwischen den Handflächen
geschält,
mit Leitungswasser gewaschen und anschließend das Verhältnis geschälter zu
ungeschälter
Pfefferbeeren bestimmt. Tabelle
1: Einfluss von Rohament
® PL auf die Schälbarkeit
von Pfefferbeeren bei 40°C
und verschiedenen Reaktionszeiten
Tabelle
1 zeigt, dass die Schälbarkeit
der Pfefferbeeren gegenüber
der Behandlung ohne Enzym signifikant erhöht war. Dieser Effekt war von
der Enzymkonzentration und von der Reaktionszeit abhängig.
Beispiel 2: Enzymbehandlung
mit Rohament® PL
und/oder CL bei 50°C
Je
10 g Pfefferbeeren wurden mit 25 g Wasser gemischt und in einem
Wasserbad auf 50°C
temperiert. Nach dem Erreichen der Solltemperatur erfolgte die Zugabe
des Enzyms wie in Tabelle 2 angegeben, Nach einer Reaktionszeit
von 24 Stunden wurden die Beeren durch Reiben zwischen den Handflächen geschält, mit Leitungswasser
gewaschen und anschließend
das Verhältnis
geschälter
zu ungeschälter
Pfefferbeeren bestimmt. Die Versuche wurden jeweils viermal durchgeführt (Nr.
1–4). Tabelle
2: Einfluss verschiedener Enzyme und Enzymmischungen auf die Schälbarkeit
von Pfefferbeeren nach 24 Stunden bei 50°C
Tabelle
2 zeigt, dass die Schälbarkeit
der Pfefferbeeren bei Behandlung mit Rohament® PL
und/oder Rohament® CL gegenüber der
Behandlung ohne Enzym signifikant erhöht war. Hierbei erwies sich
die Behandlung mit Rohament® PL gegenüber den
anderen Behandlungsarten überlegen.
Es
wurde festgestellt, dass die Enzymierung die Schälbarkeit der Pfefferbeeren
erleichtert und erhöht. Erleichtert
bedeutet in diesem Zusammenhang, dass weniger Kraft aufgewendet
werden muss um das Fruchtfleisch vom Kern zu entfernen. Eine Reaktionstemperatur
von 40°C
erwies sich als vorteilhaft, da hier insbesondere gegenüber höheren Reaktionstemperaturen
die Intensität
der Verfärbung
der Pfeffersamen am geringsten war. Restverfärbungen der Pfeffersamen sind
möglichst
zu vermeiden, um ein Endprodukt cremig-weißer Farbe und damit hoher Qualität zu erhalten.
Hier wurde überraschenderweise
gefunden, dass ein weiterer Enzymierungsschritt mit Cellulasen,
Restverfärbungen
der Pfeffersamen deutlich reduziert und zu einer signifikanten Aufhellung
der Pfeffersamen führt.
Beispiel 3: Zweite Enzymbehandlung
von Pfeffersamen mit Rohament® PL und Rohament® CL
5
g geschälte
und ungetrocknete Pfefferkörner
aus der ersten Enzymierungsstufe (mit Polygalakturonase) wurden über Nacht
in konzentrierte Enzymlösungen
gegeben. Es wurde eine zweite Behandlung mit der Pektinase Rohament® PL
(mindestens 28.000 PGU/mg) bzw. eine mit der Cellulase Rohament® CL
(mindestens 15.000 ECU/g) durchgeführt. Dabei wurden die Pfefferkörner mit
den jeweiligen Enzymlösungen
vollständig
bedeckt. Die beiden Versuchsansätze
wurden. 18 Stunden bei Raumtemperatur auf einem Magnetrührer gerührt. Nach
dem Waschen mit Leitungswasser konnte überraschenderweise eine deutliche
Aufhellung gefunden werden. Das Ergebnis ist in 2 gezeigt.
2 zeigt,
dass durch eine zweite Enzymierung mit Rohament® CL
der deutlich größere Effekt
erzielt wurde als mit Rohament® PL. Die Cellulase hellte
die Kerne nicht nur auf, sondern die Samen zeigten auch eine glatte
Oberfläche.
Mit Roha ment® PL
dagegen hatten die Kerne eine im Vergleich dunklere Farbe und wiesen
zusätzlich
noch weitere Rückstände auf
der Samenoberfläche
auf.
Beispiel 4: Einfluss der
Konzentration von Rohament® CL und der Reaktionsdauer
auf die Bleichung von Pfeffersamen nach einer ersten Enzymbehandlung
mit Polygalakturonase
20
g wie vorstehend beschrieben geschälte und getrocknete Pfeffersamen
wurden in 20 ml 0,1 M Natriumcitrat-Phosphorsäure-Puffer pH 4,0 gegeben und
in einer 1.000 ppm bzw. in einer 10.000 ppm Rohament® CL
enthaltenden Lösung
gerührt.
Als Negativkontrolle diente Puffer ohne Enzym. Die 3 zeigt,
dass die hohe Enzymkonzentration das bessere Ergebnis in der gewählten Reaktionszeit
ergibt. Eine kurze Reaktionszeit ist zu bevorzugen, da der Verlust
an Aromakomponenten und Ölen
minimiert und damit eine hohe Qualität sichergestellt wird.
