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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine geschmacksgebende Öl-in-Wasser-Emulsion
(O/W) mit hoher Aufrahm- und Trübungsstabilität
bei Verdünnung. Die O/W-Emulsion mit natürlichen
Emulgatoren, insbesondere Proteinen, und mit Polysacchariden wird
zur Herstellung von Lebensmitteln, insbesondere zur Herstellung
von aufrahmstabilen trüben Getränken, wie beispielsweise
Bio-Getränken, vorgeschlagen.
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Es
ist bekannt, zur Erzielung einer hohen Aufrahm- und Trübungsstabilität
von Getränken, die zur Geschmacksgebung z. B. Orangenöl
(Dichte ~0,84 g/cm
3, 25°C) enthalten,
das Öl mit einen „Beschwerer" anzureichern (z.
B. Saccharose-acetat-isobutyrat [
JP
62022712 ], Glycerinester aus Wurzelharz/Kolophonester oder
bromierte Fettsäureester [
US
4705691 ]).
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Da
derartige geschmacksgebende Öle (z. B. Orangenöl)
aufgrund ihres hydrophoben Charakters nicht in der wässrigen
Phase löslich sind, erfolgt ihre Zugabe zum Getränk
als Öl-in-Wasser-Emulsion. Dadurch erhalten die Getränke
ihr trübes Aussehen. Der Zusatz derartiger „Beschwerer"
erfolgt z. B. in der Form, dass dem geschmacksgebenden Öl
ein Gemisch aus einem MCT-Öl (Miglyol® 812,
Dichte 0,94 bis 0,95 g/cm3, Sasol Germany
GmbH) und SAIB (Saccharose-acetat-isobutyrat, Dichte 1,14 g/cm3, E 444) zur Angleichung an die Dichte der
kontinuierlichen Phase zugesetzt wird.
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In
US 2007/0160738 A1 wird
vorgeschlagen, der Ölphase neben SAIB öllösliches
Pflanzenharz (Dammar) zur Dichteerhöhung zuzusetzen und
die Viskosität der kontinuierlichen Phase durch Zugabe
von Pektin zu erhöhen. Eine weitere Möglichkeit
zur Dichteerhöhung der Ölphase wäre gemäß
DE 10 2007 026090.5 der Zusatz
eines Glycerinesters der fraktionierten Pflanzenfettsäuren
C
8 und C
10, verknüpft
mit Bernsteinsäure (Dichte 1,00 bis 1,02 g/cm
3,
z. B. Miglyol
® 829, Sasol Germany
GmbH). Der Einsatz derartiger „Beschwerer" für
die dispergierte Ölphase entspricht jedoch nicht der Bio-Verordnung.
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Trübe
Getränke (Orangengeschmack) werden auch unter Nutzung der
Komplexbildung zwischen Protein und Alginat (1:1) zur Stabilisierung
von dispergiertem Orangenöl (Vermeidung der Tropfenkoaleszenz)
gemäß
US 5342643 hergestellt.
Hier hat das Protein-Polysaccharid-Gemisch eine grenzflächenstabilisierende Funktion.
Eine schnelle Aufrahmung derartiger Tropfenaggregate wird durch
entsprechende Dichteerhöhung der Ölphase bzw.
den Zusatz eines Beschwerers (z. B. Saccharose-acetat-isobutyrat,
SAIB, E 444) zur dispergierten Phase verhindert. Somit kann die
agglomerierte Emulsion auch in hochverdünnter Form nicht
aufrahmen. Der Nachteil der Anmeldung US 5342643 A besteht darin,
dass der Einsatz von SAIB und Propylenglycolalginat nicht auf die
Herstellung von Bio-Getränken übertragen werden
kann.
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In
WO 2005/046361 A1 werden
zur Erzeugung von trübungsstabilen Fruchtsaftgetränken
modifizierte Protein-Polysaccharid-Gemische eingesetzt. Hierfür
wird ein Protein (in Form von Kuhmilch, Sojamilch, Molke oder deren
Mischungen) mit einem Polysaccharid (niedrigverestertes Pektin und/oder
Na-Carboxymethylcellulose) in wässriger Lösung
nach pH-Senkung unter 4,5 erhitzt, homogenisiert, getrocknet und
dann dem säurehaltigen Fruchtsaft-Getränk zugesetzt.
Das säurehaltige Fruchtsaft-Getränk mit dem vorher
modifizierten Protein-Polysaccharid-Gemisch wird nochmals erhitzt
und homogenisiert. Danach ist das Getränk für
mehrere Wochen sedimentationsstabil.
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Bei
der Patentanmeldung
WO
2005/046361 A1 wird die stabilisierende Wirkung eines Protein-Polysaccharid-Komplexes
ausgenutzt, der nach pH-Absenkung und Erhitzung entsteht. Eine derartige
Vorbehandlung von wässrigen Protein-Polysaccharid-Gemischen
ist sehr zeit- und energieaufwändig. Allerdings bezieht sich
diese Lösung nicht auf Bio-Getränke, die eine
geschmacksgebende Ölphase enthalten und bei denen eine
Dichteerhöhung der dispersen Phase zur Verbesserung der
Aufrahmstabilität notwendig ist. Es geht hier nur um die
Erhöhung der Stabilität von Fruchtsaftgetränken.
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Die
Nachteile der aufgeführten Schriften bestehen darin, dass
die Ölphase mit Zusatzstoffen beschwert wird, die nicht
für Bio-Lebensmittel zugelassen sind. Das gilt auch für
die eingesetzten Polysaccharide (Na-Carboxymethylzellulose, amidiertes
niedrigverestertes Pektin).
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Um
zu erreichen, dass Öl-in-Wasser-Emulsionen mit unterschiedlichem Ölgehalt
oder verschiedener Viskosität koaleszenzstabil bleiben
und keine Phasentrennung auftritt, erfolgt in
US 7252848 die Emulsionsbildung mit
Proteinen (z. B. Molkenprotein) und die Viskosität der
kontinuierlichen Phase wird mit Pektin erhöht. Aus diese
Weise wird durch Kombination von Molkenprotein mit hochverestertem
Pektin in der wässrigen Phase eine stabile säurehaltige
Emulsion mit Buttergeschmack erzeugt.
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Ziel
der Patentanmeldung US 7252848 ist nicht die Erzeugung trübungsstabiler
Bio-Getränke, sondern die Geschmacksgebung von Milchgetränken
und -produkten, Desserts, Dressings, Mayonnaisen und Soßen
mit einer aromahaltigen Emulsion. Dabei geht es um die erhöhte
Grenzflächenstabilität der Emulsionen zur Verhinderung
der Tropfenaggregation bei Senkung des pH-Wertes und nicht um die
Verbesserung der Aufrahm- und Trübungsstabilität
von Emulsionen in Bio-Getränken.
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Durch
die Zugabe von Pektin zur wässrigen Phase von proteinstabilisierten
Emulsionen wird an den Öltropfen eine stabile Grenzschicht
erzeugt, die zur erhöhten Koaleszenzstabilität
der dispergierten Öltropfen führt (Ganz,
Alexander and Corredig: Interactions of high methoxyl pectin with
whey Proteins at oil/water interfaces at acid pH, J. of Agricultural
and Food Chemistry, 53 (2005) S. 2236).
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Für
die Herstellung von Getränken setzt man zur Emulsionsbildung
von Orangen- oder Zitronenschalenöl auch Zuckerrübenpektin
als Emulgator ein (
US
2007/010738 A1 ). Die auf diese Weise hergestellte Emulsion
wird zur Getränkeherstellung in einer Zuckerlösung,
die Saccharose, Citronensäure und gelben Farbstoff enthält,
dispergiert und anschließend mit Kohlendioxid angereichert
(7 g/L). Zur Gewährleistung der Aufrahmstabilität
wird der Ölphase ein üblicher „Beschwerer"
zugesetzt.
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Werden
wie im Patent
US
2007/010738 A1 Getränke-Emulsionen nur mit Rüben-Pektin
als Emulgator hergestellt, wird die Emulgatorwirkung nach Funami
u. a. (2007) durch das im Rüben-Pektin enthaltene Protein erzielt
(
Effects of the proteinaceous moiety an the emulsifying
properties of sugar beet pectin, Food Hydrocolloids 21 (2007) S.
1319). Derartige Systeme sind jedoch nicht aufrahm- bzw.
trübungsstabil, deshalb werden hier der Ölphase
ebenfalls synthetische „Beschwerer" zugesetzt.
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Die
Herstellung trübungsstabiler emulsionshaltiger Getränke,
die bei Anwesenheit von Milchprotein (Casein) bei einem pH-Wert
unter 5,0 und bei Zugabe von Ca- und Mg-Salz nicht ausflocken, wird
in
EP 0914779 A2 beschrieben.
Unter Einsatz von Na-Caseinat, Dextrin, Pflanzenöl, löslichen
Sojabohnenfasern und Polyglycerin-Fettsäureester wird hier
bei pH 6,5 eine Emulsion hergestellt, die nach dem Hochdruckhomogenisieren
auf 80°C erhitzt, bei dieser Temperatur auf pH 3,9 abgesenkt
und nach Anreicherung mit Calciumchlorid und Magnesiumsulfat nochmals
emulgiert wird. Erfolgt eine Abkühlung der Emulsion vor
Absenkung des pH-Wertes und Anreicherung mit Mineralsalzen, ist
diese höherviskos und nicht aggregationsstabil. Im Gegensatz
dazu führt die pH-Senkung und Mineralstoffanreicherung
bei höherer Temperatur nicht zum hohen Viskositätsanstieg
und zur Koagulatbildung bzw. Phasentrennung. Die so hergestellten
säurehaltigen Getränke weisen bei der Lagerung
eine gute Koagulationsstabilität und geringe Viskosität
auf.
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Der
Nachteil der Schrift
EP
0914779 A2 besteht darin, dass zur Herstellung emulsionshaltiger
Getränke unter Einsatz von Proteinen als Emulgator eine
Koagulationsstabilität (keine Phasentrennung) nur erreicht wird,
wenn die Emulsion vor der Säurezugabe 30 min bei 80°C
gehalten und nochmals bei hoher Temperatur emulgiert wird. Die Trübungsstabilität
des Getränkes wird bei dieser Patentschrift insbesondere
durch den Einsatz von Polyglycerin-Fettsäureestern realisiert.
Diese sind nicht zur Herstellung von Bio-Getränken zugelassen.
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Es
ist auch bekannt, Emulsionen, die Kaffee- und Teegetränken
zugesetzt werden sollen, zur Erzielung eine hohen Langzeitstabilität
mit niedermolekularen Emulgatoren herzustellen und diese Emulsionen
teilweise mit Pflanzengummen anzureichern (Zucker-, Polyglycerin-,
und Sorbitanester der Speisefettsäuren:
WO 2004/054382 A1 , Ester
der Mono- und Diglyceride der Speisefettsäuren in Kombination
mit Pflanzengummen:
JP
2003038095 A2 , Milchsäureester von Diglyceriden:
JP 2002262786 A2 ).
Neben diesen niedermolekularen Emulgatoren werden zur Erhöhung
der Aufrahmstabilität auch die Polysaccharide Johannisbrotkernmehl
und Furcellaran (
JP
2003038095 A2 ) eingesetzt. In
JP 2002142670 A2 wird
Na-Caseinat als Emulgator zur Emulsionsbildung verwendet, jedoch
gemeinsam mit verschiedenen Ester der Speisefettsäuren
und Monoglyceriden.
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Weiterhin
gibt es auch Emulsionen für Tee- und Kaffeegetränke,
die zur Erhöhung der Stabilität aus Magermilchpulver
unter Zusatz von Lysolecithin hergestellt werden und einen hohen
Anteil an Diglyceriden in der dispergierten Fettphase enthalten
(
JP 2004357583 A2 ).
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Die
genannten Schriften zur Herstellung von stabilen Emulsionen unter
Einsatz von niedermolekularen Emulgatoren (
WO 2004/054382 A1 ,
JP 2002142670 A2 ,
JP 2002262786 A2 ,
JP 2003038095 A2 ,
JP 2004357583 A2 )
haben den Nachteil, dass sie neben den natürlichen Proteinen
und/oder Polysacchariden für Bio-Lebensmittel nicht zugelassene
synthetische oder chemisch modifizierte Emulgatoren enthalten. Diese Emulsionen
sollen insbesondere eine Aufhellung der Kaffee- und Teegetränke
(Imitation von Milchzusatz) bewirken und sind nicht zur Herstellung
von trübungsstabilen Bio-Getränken mit geschmacksgebenden Ölen
geeignet. Das wesentliche Ziel dieser Patentschriften ist eine hohe
Stabilität gegenüber Ausflockung bei Säurezusatz.
Dies wird insbesondere durch die Kombination von Proteinen mit niedermolekularen
Emulgatoren erreicht.
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Zur
Herstellung von trüben Light-Getränken werden
gemäß
DE
10 2007 026 090.5 für die Emulsionsbildung ein
oder mehrere geschmacksgebende und aus aufbereiteten, geschälten Ölsaaten
mit Pflanzenteilen von Kräuter- und/oder Gewürzpflanzen
und/oder Früchten hergestellte Öle und/oder andere,
vorzugsweise pflanzliche geschmacksgebende Öle mit einer
Dichte der Ölphase von 0,850 bis 1,135 g/cm
3 vorzugsweise von
0,995 bis 1,020 g/cm
3, eingesetzt. Vor der
Emulsionsbildung werden die geschmacksgebenden Öle mit einem
Glycerinester der fraktionierten Pflanzenfettsäuren C8
und C10, der mit Bernsteinsäure verknüpft ist und
eine Dichte von 1,00 bis 1,02 g/cm
3 aufweist
(z. B. Miglyol
® 829, Sasol Germany
GmbH), vermischt und in der Dichte erhöht. Die Trübung
wird nicht allein durch den Anteil an dispergierter Emulsionsphase,
sondern zusätzlich über die Protein-Polysaccharid-Anteile
bei der Emulsionsherstellung realisiert. Durch die Auswahl der Protein-Polysaccharid-Kombinationen
können die Trübungseffekte eingestellt werden.
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Während
gemäß
DE
10 2007 026 090.5 die Kombination z. B. von Molkenprotein
mit Na-Carboxymethylzellulose zu einer sehr hohen Trübung
auch bei unterschiedlichem Anteil an Protein-Polysaccharid führt, ist über
den Austausch von Na-Carboxymethylzellulose gegen amidiertes niedrigverestertes
Pektin eine sehr hohe Trübung im Light-Getränk
nur bei einem bestimmten Biopolymeranteil erzielbar. Die hier beschriebene Verfahrensweise
zur Dichteerhöhung der Ölphase und die zur Stabilisierung
der Trübung eingesetzten Polysaccharide genügen
jedoch nicht der Bio-Verordnung.
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Außer
in
DE 10 2007 026 090.5 wird
in keinem der vorgenannten Verfahren auf einfache Weise eine Emulsion
erzeugt, die bei Verdünnung in säurehaltiger wässriger
Phase aggregations- und koaleszenzstabil ist, ohne Bildung von Tropfenaggregaten
der dispergierten Ölphase verdünnt werden kann,
in neutralen oder säurehaltigen Lösungen eine
starke Trübung aufweist und nicht zur Phasentrennung führt.
Allerdings werden in
DE
10 2007 026 090.5 Rohstoffe eingesetzt, die nicht der Bio-Verordnung
genügen und somit nicht zur Herstellung von Bio-Getränken
verwendet werden können (Einsatz eines chemisch modifizierten
Beschwerers, Einsatz von chemisch modifizierten Polysacchariden,
Süßstoffen und nicht biologischer Säure).
Die Polysaccharide befinden sich hier bei der Emulsionsherstellung
in der wässrigen proteinhaltigen Phase.
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Der
Nachteil der aufgeführten Publikationen besteht darin,
dass diese keine Möglichkeit zur Erreichung aufrahmstabiler
trüber Bio-Getränke, die geschmacksgebende Öl-in-Wasser-Emulsionen
enthalten, aufzeigen.
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Über
die Erzeugung von Emulsionen, die zur Geschmacksgebung von Süßungsmittel
enthaltenden Bio-Getränken mit höherer Dichte
geeignet sind und zugleich zur hohen Aufrahmstabilität
und stabilen Trübung nach dem Verdünnen in den
Bio-Getränkelösungen führen, ist der
Fachwelt bisher nichts bekannt.
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Da
zum Zeitpunkt vorliegender Anmeldung zur Süßung
von Bio-Getränken keine Süßstoffe zugelassen
sind, ist der Einsatz von Bio-Süßungsmitteln erforderlich,
die insbesondere Glucose, Fructose oder Saccharose enthalten und
somit zur Erhöhung der Dichteunterschiedes zwischen der
dispersen und kontinuierlichen Phase beitragen. Hieraus ergibt sich
das Problem des partiellen Ausgleiches des Dichteunterschiedes und
der Stabilisierung der dispersen Phase. Es ist deshalb notwendig,
zur Vermeidung der Aufrahmung und zur Stabilisierung der Trübung
die dispergierte Ölphase in der Dichte zu erhöhen
und die Trübung auf geeignete Weise zu stabilisieren. Für
Bio-Getränke gibt es jedoch bisher keinen geeigneten Weg,
der zur Verbesserung der Aufrahmstabilität bei höherem
Dichteunterschied zwischen den Phasen sowie zu Stabilisierung der Trübung
geeignet ist.
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Der
im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt somit das Problem
zugrunde, aufrahm- und trübungsstabile Bio-Lebensmittel,
insbesondere trübe Bio-Getränke, die eine geschmacksgebende
Emulsion enthalten, ausschließlich unter Einsatz von Bio-Rohstoffen
herzustellen.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung in der Weise gelöst, dass
eine Protein enthaltende Öl-in-Wasser-Emulsion, bestehend
aus zumindest einer geschmacksgebenden Ölphase und einer
wässrigen proteinhaltigen Phase, erst dann gebildet wird,
wenn die geschmacksgebende Ölphase mit einem Polysaccharid,
vorzugsweise mit Pektin, angereichert ist. Die auf diese Weise gebildete
Emulsion wird dem Bio-Lebensmittel, insbesondere einer Getränkelösung,
zugesetzt. Die Aufrahm- und Trübungsstabilität
des Getränkes mit der verdünnten Emulsion wird über
die Anreicherung von Öl mit dem Polysaccharid eingestellt.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass auf den Zusatz von synthetischen bzw. chemisch modifizierten „Beschwerern"
zum geschmacksgebenden Öl verzichtet werden kann, die Herstellung
der Emulsion und der Getränke mit zugelassenen Bio-Rohstoffe
möglich und ein Getränk mit hoher Aufrahmstabilität
und gleichmäßiger Trübung erzeugbar ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei der Herstellung
der Emulsionen mit geschmacksgebendem Öl mittels einer
wässrigen Phase, die Protein enthält, zwischen
Pektin und Protein Wechselwirkungen auftreten, die zusätzlich
zur Stabilität der dispersen Phase und der Trübung
beitragen.
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Beim
Einsatz von geschmacksgebenden Ölen zur Herstellung von
Getränken verursachen die damit hergestellten Emulsionen
im Getränk bei Verdünnung aufgrund der unterschiedlichen
Lichtbrechung der dispergierten feinen Öltropfen eine Trübung,
die insbesondere durch die Partikelgröße und den
Partikelanteil der Öltropfen bestimmt wird. Eine Änderung
der Tropfengrößenverteilung der Öltropfen
infolge Koaleszenz oder Aggregation bewirkt auch einen anderen Trübungsgrad.
Insbesondere von den Ladungszuständen der an der Öltropfengrenzfläche
adsorbierten Proteine und Pektine (abhängig vom pH-Wert
der wässrigen Phase) kann es auch abhängen, inwieweit
die Öltropfen fein verteilt sind und ob infolge Verringerung
der Ladung Tropfenassoziate gebildet werden.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch die
Anreicherung der Ölphase mit Pektin die Aufrahmstabilität
der dispergierten Ölphase im Getränk verbessert wird,
die anwesenden Biopolymere (Protein und Pektin) keine negativen
Einflüsse auf den Trübungseffekt infolge Assoziation
der dispergierten Öltropfen ausüben und dass das
damit erzeugte Getränk eine hohe Phasenstabilität
aufweist.
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Allgemein
führen, wie bekannt, die zur Emulsionsbildung eingesetzten
Proteine in der Nähe ihres iso-elektrischen Punktes infolge
Ladungsausgleichs zur stärkeren Aggregation bzw. Flockung
der dispergierten Ölphase. Dies bewirkt eine Konsistenzveränderung
der Emulsion und bei Senkung der Viskosität der kontinuierlichen
Phase eine schnellere Phasentrennung in Abhängigkeit von
der Öltropfengröße. Darüber
hinaus kann eine Tropfenaggregation beim Zusatz ionischer Polysaccharide
nach der Emulsionsbildung erfolgen. In Abhängigkeit vom
Ladungszustand sind verschiedene Wechselwirkungen mit den Proteinen
(z. B. tierische und pflanzliche Proteine) möglich, die
sich auch in einer veränderten Trübungsintensität,
hervorgerufen durch die Bildung von größeren Protein-Polysaccharid-Assoziaten, äußern
können.
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Werden
Proteine gemeinsam mit Polysacchariden zur Erhöhung der
Viskosität der kontinuierlichen Phase eingesetzt, kann
sich aufgrund des unterschiedlichen Ladungszustandes bei einem bestimmten pH-Wert
durch Bildung unlöslicher Komplexe zwischen Proteinen und
Polysacchariden deren Wasserbindung verringern. Dies führt
bekannterweise zur Phasentrennung in dispersen Systemen und kann
auch eine ungleichmäßige Trübung bzw.
eine Phasentrennung in den mit derartigen Emulsionen angereicherten
Lebensmitteln, insbesondere Getränken, hervorrufen.
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Es
ist ein Vorteil vorliegender Erfindung, dass derartige negative
Effekte zwischen dem Protein in der wässrigen Phase und
dem Pektin in der Ölphase nicht auftreten.
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Soll
eine nach vorliegender Erfindung hergestellte Emulsion mit sehr
geringem Emulsionsanteil zur Geschmacksgebung von Getränken
(z. B. trübe Bio-Getränke, die ein geschmacksgebendes Öl
enthalten) eingesetzt werden, muss diese allerdings auch ein Öl
enthalten, das mit Bio-Produkten in der Geschmacksintensität
eingestellt wurde und auch bei hoher Verdünnung zu spürbaren
geschmacklichen Effekten führt.
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Da
derartige geschmacksbeeinflussende Öle allgemein eine geringere
Dichte gegenüber der kontinuierlichen Phase aufweisen (z.
B. dispergierte Phase < 0,930
g/cm3; kontinuier liche Phase > 1,000 g/cm3), ist nicht nur eine sehr geringe Tropfengröße
des dispergierten Öls, sondern auch eine Vermeidung der
Tropfenaggregation und eine zusätzliche Erhöhung
der Dichte der dispergierten Phase erforderlich. Die höhere
Dichte der Ölphase, die der Dichte der umgebenden Phase
angepasst werden sollte, führt dann zum ausreichenden Schwebezustand
der dispergierten Tropfen und somit zur stabilen Trübung
des Getränkes. Dabei ist es wünschenswert, den
Trübungseffekt nicht nur durch die dispergierte Ölphase,
sondern auch unabhängig vom Ölgehalt durch anwesende
Bio-Rohstoffe zu unterstützen und die Süße
des Getränkes mit biologischen Rohstoffen einzustellen.
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Zur
Erzeugung von geschmacksgebenden pflanzlichen Ölen ist
eine Methode bekannt, bei der aufbereitete, geschälte Ölsaaten
mit Pflanzenteilen von Gewürzpflanzen, deren Feuchtegehalt
bei weniger als 10% und deren Größenstrukturen
bei 5 bis 10 mm liegen, im Verhältnis 95:5 Gewichtsprozent
gemischt und gepresst werden (
DE 102 01 638 C2 ). Das Pflanzenöl
wird nach Abtrennen vom Presskuchen filtriert, wobei die wertbestimmenden
Inhaltsstoffe der Pflanzenteile gelöst und in dem zeitgleich
freigesetzten Pflanzenöl der Ölsaaten gebunden
werden. Insbesondere werden Pflanzenteile von Basilikum, Thymian,
Majoran, Oregano, Estragon, Petersilie, Dill, getrockneten Speisezwiebeln
oder Knoblauch in ihrer gewachsenen Struktur in den Herstellungsprozess
eingebunden. Als Ölsaat kommen geschälte Kerne
von Sonnenblumen zum Einsatz.
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Über
Verwendungen solcher geschmacksgebender Öle in O/W-Emulsionen
mit höherer Dichte der Ölphase, insbesondere zur
Herstellung von Light-Getränken mit hoher Trübungs-,
Aufrahm- und Säurestabilität, wird in
DE 10 2007 026 090.5 berichtet.
Es wird jedoch gemäß dieser Patentanmeldung ein
chemisch modifiziertes Öl zur Dichteerhöhung eingesetzt,
das nicht für Bio-Lebensmittel zugelassen ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Emulsion zur Herstellung
und Vermischung mit Bio-Lebensmitteln, insbesondere zur Herstellung
von trüben Bio-Getränken, zu schaffen, die eine
hohe Geschmacksgebung bei geringer Dosierung ermöglicht
und selbst bei starker Verdünnung eine sehr hohe Aufrahm-
und Trübungsstabilität unter Einsatz biologischer
Süßungsmittel besitzt. Die mit einer solchen Emulsion versetzten
Getränke oder andere Lebensmittel sollen in der Fertigung
und Bereitstellung sowie zur Anwendung und Zubereitung universell
und problemlos gehandhabt werden können.
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Überraschend
wurde dieses Problem durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten
Merkmale in der Weise gelöst, dass eine Öl-in-Wasser-Emulsion
zur Verwendung für Bio-Lebensmittel, insbesondere für
Getränke, zumindest aus einer geschmacksgebenden Öl-phase
und einer wässrigen Phase besteht, wobei die Ölphase
vor der Bildung der Öl-in-Wasser-Emulsion mit einem Polysaccharid,
vorzugsweise mit Pektin, angereichert wird.
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Bei
der Erfindung wird durch das Polysaccharid, insbesondere Pektin,
in der Ölphase eine Aufrahm- und Trübungsstabilität
selbst für hochverdünnte disperse Ölphasen
in Bio-Lebensmitteln, speziell in trüben Bio-Getränken,
geschaffen.
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Es
wird eine Öl-in-Wasser-Emulsion zur Verwendung für
Bio-Lebensmittel, insbesondere für hochverdünnte
und trübungsstabile Bio-Getränke, bestehend aus
einer Ölphase und einer wässrigen Phase, hergestellt,
indem die Ölphase der Öl-in-Wasser-Emulsion zumindest
ein geschmacksgebendes Öl aus Bio-Rohstoffen enthält,
das vorzugsweise aus aufbereiteten, geschälten Ölsaaten
mit Pflanzenteilen von Kräuter- und/oder Gewürzpflanzen
und/oder Früchten gemäß
DE 102 01 638 C2 hergestellt
ist, und das zusätzlich ein Polysaccharid im Mischungsverhältnis
(Gewichtsteile) Öl zu Polysaccharid 18:1 bis 0,5:1, vorzugsweise
von 4:1 bis 2:1, in der Form von Pektinpulver enthält und
indem dieses Öl-Polysaccharid-Gemisch in eine wässrige
Phase dispergiert und feinemulgiert wird, die ein Protein mit bestimmtem
Anteil enthält. Die auf diese Weise erzeugte Emulsion wird
dem Bio-Lebensmittel, insbesondere Bio-Getränk, zugemischt.
Die Getränkelösung enthält vorzugsweise
ein Süßungsmittel und wird vorzugsweise nach der
Zugabe der Emulsion durch eine biologische Säure im pH-Wert
eingestellt.
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Durch
das Vermischen des geschmacksgebenden Öls mit einem Polysaccharid,
vorzugsweise mit einem höherveresterten Pektinpulver, erhöht
sich die Dichte der Ölphase auf über 1,000 bis
1,025 g/cm3. Für den Zusatz zu
Bio-Getränken mit Mono- und Disacchariden als Süßungsmittel
sollte die Dichte des Öl-Polysaccharid-Gemisches bei der
Emulsionsbildung etwa 1,015 bis 1,023 g/cm3 betragen.
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Beim
Vermischen des geschmacksgebenden Öls vor der Emulsionsbildung
mit einem pulverförmigen Pektin eines bestimmtem Veresterungsgrades
(VE) entsteht in Abhängigkeit von der Art des Pektins (feinpulveriges
oder instantisiertes Pulver) und vom Mischungsverhältnis
(Öl/Pektinpulver) ein höherviskoses Gemisch, das
bei zu hohem Pektinpulver anteil in eine nichtfließfähige
krümelige Konsistenz übergeht. Vorzugsweise wird
ein Öl/Pektinverhältnis gewählt, das
noch fließfähige Eigenschaften ergibt und unter
Rührbewegung – zur Vermeidung der Sedimentation
des Pektins – in eine Proteinlösung zur Emulsionsbildung
dispergiert werden kann.
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Das
Vermischen von Hydrokolloiden mit einer Öl- oder Fettphase
an sich ist insbesondere bei der Herstellung von fettarmer Margarine,
Dressings und Mayonnaisen zur höheren Anreicherung der
wässrigen Phase mit Hydrokolloiden üblich (Madsen,
J.: Addition of vegetable hydrocolloid to low-fat spread water Phase,
Research-Disclosure 378 (1995) S. 705).
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Die
Proteinlösung, in die das Öl-Pektinpulver-Gemisch
dispergiert wird, enthält zwischen 0,5–10 Gew.-%,
vorzugsweise 1–3 Gew.-%, Molkenprotein.
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Bei
der Herstellung von Emulsionen aus Bio-Rohstoffen für Getränke
wird vorzugsweise ein Bio-Molkenprotein z. B. mit etwa 60% Proteingehalt
eingesetzt, das aufgrund des Kalziumgehaltes bevorzugt mit hochverestertem
Pektin (Veresterungsgrad über 50%) oder mit einem niedrigveresterten
Pektin mit einem Veresterungsgrad über 37% kombiniert wird.
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In
Abhängigkeit vom Molkenproteingehalt bzw. von den anwesenden
Ca-Ionen in der Lösung führt das niedrigveresterte
Pektin mit geringerem Veresterungsgrad (DE < 30%) schnell zum Andicken der Emulsion
und zur Flockenbildung im Getränk.
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Die
erfindungsgemäße Öl-in-Wasser-Emulsion
enthält 0,1–50 Gewichtsprozent Öl-Polysaccharid-Gemisch
und 99–50 Gewichtsprozent wässrige Phase aus Wasser
und Protein, vorzugsweise 5–25 Gewichtsprozent Öl-Polysaccharid-Gemisch
und 95–75 Gewichtsprozent wässrige Phase aus Wasser
und Protein.
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Zur
Emulsionsherstellung wird das geschmacksgebende Kräuter-Ölkonzentrat,
das mit dem Pektin in bestimmtem Mischungsverhältnis angereichert
wird, unter Schereinwirkung zügig in die Proteinlösung
dispergiert und mit hohen Scherkräften feinemulgiert. Hierbei
entsteht in Abhängigkeit vom Öl-Phasenvolumen
und vom Pektingehalt im Öl eine Emul sion mit sehr unterschiedlicher
Viskosität, die auch in eine dickbreiige Konsistenz übergehen
kann.
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Mit
der Zunahme der Konsistenz der Emulsion (wenn dickbreiige Konsistenz)
wird das Untermischen in eine Getränkelösung erschwert
und erfordert den Einsatz zusätzlicher Scherenergie. Vorteilhaft
ist die Anreicherung von etwa 2 Gew.-Teilen geschmacksgebendem Öl
mit 1 Gew.-Teil hochverestertem Pektin (Veresterungsgrad über
50%) und die nachfolgende Herstellung der Emulsion z. B. mit 20
Gew.-Teilen angereichertem Öl und 80 Gew.-Teilen Proteinlösung,
bestehend aus 78 Gew.-Teilen Wasser und 2 Gew.-Teilen Bio-Molkenprotein
(z. B. mit ~60% Proteingehalt).
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Überraschend
wurde festgestellt, dass nach zügigem Dispergieren der
pektinhaltigen Öl-phase in die wässrige proteinhaltige
Phase das Pektin die feinverteilten Tropfen des geschmacksgebenden Öles
nach Zugabe zur einer Süßungsmittel enthaltenden
Lösung gegenüber Ausflockung und Aufrahmung stabilisiert.
Dies ist überraschend, weil eine schnelle Diffusion des
Pektins in die wässrige Phase beim Dispergieren des Öles stattfinden
könnte und deshalb kein Einfluss des Pektins in der Ölphase
auf die Aufrahmgeschwindigkeit der erzeugten Emulsionstropfen erwartet
wird.
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Es
ist möglich, dass das Pektin nur kurzzeitig aus den feinverteilten Öltropfen
hinausdiffundiert, da das Protein der kontinuierlichen Phase bekannterweise
beim Emulgierprozess eine stabile Grenzschicht an den Öltropfen
bildet. Somit würde das Pektin auch zur Dichteerhöhung
der Ölphase beitragen.
-
Weiterhin
ist es möglich, dass zugleich positive Wechselwirkungen
zwischen dem Protein und dem in die wässrige Phase partiell
diffundierten Pektin auftreten (Bildung feiner Trubstoffe). Diese
positiven Wechselwirkungen werden gegebenenfalls auch durch den
sauren Charakter des Pektins und bei nachfolgender zusätzlicher
Säurezugabe unterstützt.
-
Im
Vergleich zu Emulsionen ohne pektinhaltige Ölphase wurde
festgestellt, dass der positive Effekt der vorliegenden Erfindung
bei der Herstellung aufrahm- und trübungsstabiler Bio-Getränke
mit der Abnahme der Tropfendurchmesser bzw. Zunahme der Öltropfengrenzfläche
(m2/ml Öl) zunimmt (Partikelgröße
d3.2 wurde dabei von 1,08 auf 0,84 μm
gesenkt). Wichtig wäre somit eine ausreichende Tropfenzerkleinerung,
damit eine ent sprechend große proteinbelegte Öltropfengrenzfläche
für mögliche positive Protein-Polysaccharid-Wechselwirkungen
zur Verfügung steht.
-
Zur
Herstellung der Öl-in-Wasser-Emulsion wird das Polysaccharid
im Mischungsverhältnis (Gewichtsteile) Öl zu Polysaccharid
18:1 bis 0,5:1, vorzugsweise 4:1 bis 2:1, mit dem Öl vermischt,
und anschließend zur Emulsionsbildung in eine Proteinlösung
dispergiert.
-
Als
Polysaccharid wird der Ölphase Trockenpektin mit einem
Veresterungsgrad über 37% untergemischt. Zur Emulsionsbildung
wird das Öl-Polysaccharid-Gemisch in eine wässrige
Phase dispergiert, die 0,5–10 Gewichtsprozent Protein,
vorzugsweise 1–3 Gewichtsprozent Molkenprotein, enthält.
-
Die
mit Pektin angereicherte Ölphase wird hierbei z. B. mittels
Rotor-Stator-Emulgierprinzip zügig in eine Proteinlösung
dispergiert und anschließend mittels Druckhomogenisator
(z. B. EmulsiFlex C5/Avestin, Kanada) bei etwa 40 MPa feindispergiert.
-
Die
Rezepturbestandteile werden so gewählt, dass die Feinemulsion
nicht zu hochviskos ist und sich gut mit einer Getränkelösung,
die zur Süßung 1–8 Gew.-%, vorzugsweise
4–6 Gew.-%, Süßungsmittel, beispielsweise
Agavendicksaft, Weizensirup, Vollrohrzucker oder Honig enthalten
kann, vermischen lasst.
-
Durch
Dispergieren des Öl-Polysaccharid-Gemisches in die wässrige
proteinhaltige Phase wird hierbei eine Emulsion gebildet, die 0,1–50
Gewichtsprozent, vorzugsweise 5–25 Gewichtsprozent Öl-Polysaccharid-Gemisch
und 99,9–50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 95–75
Gewichtsprozent, wässrige Phase enthält.
-
Durch
Zugabe eines Süßungsmittels wird das Getränk
in der Süße so eingestellt, dass die Dichte unter 1,030
g/cm3, vorzugsweise unter 1,023 g/cm3, beträgt.
-
Die
erfindungsgemäße Herstellung der Emulsion mit
dem Öl-Pektin-Gemisch ermöglicht die Herstellung
von Bio-Getränken mit hoher Aufrahmstabilität
der dispergierten Phase und hoher Trübungsstabilität. Hierzu
werden die Öl-in-Wasser-Emulsion im Mischungsverhältnis
(Gewichtsteile Emulsion: Gewichtsteile Getränkelösung)
10:100 bis 0,05:100, vorzugsweise 2:100 bis 0,2:100, Getränkelösungen
zugegeben, die neutral oder gering säurehaltig sind, Süßungsmittel
enthalten und nachträglich durch weitere Säurezugabe
im pH-Wert eingestellt werden.
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Die
Absenkung des pH-Wertes auf 2,5–5,0, vorzugsweise auf pH
2,9–3,5, erfolgt durch Zugabe von natürlichen
Säuerungsmitteln, wie Acerola-Pulver-Lösung oder
Hibiskusextrakt-Pulver-Lösung. Zur pH-Einstellung des Getränkes
werden diese pulverigen säurehaltigen Ausgangsstoffe z.
B. 1:1 (Gewichtsteile) mit Wasser verdünnt und im Anteil
von etwa 0,6–1,0 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile durch Vermischen
dem Getränk zugesetzt.
-
Die
Getränke mit den erfindungsgemäßen Emulsionen
können nach der pH-Einstellung vorzugsweise als stilles
oder mit CO2 angereichertes Getränk,
offen oder verpackt, bereitgestellt werden. Sie verlieren auch nach
einer Hitzebehandlung (Pasteurisation) nicht die positiven Stabilitätseigenschaften
und können in Glas-, Kunststoff- oder Blechverpackungen
angeboten werden.
-
Wird
die Emulsion nur mit reinem Öl hergestellt und dann der
gesüßten Getränkelösung zugesetzt,
bildet sich in kurzer Zeit (etwa zwei Stunden) auf der abgefüllten
Getränkelösung ein Ring aus aufgerahmter disperser Ölphase
(siehe Tabellen 1 und 2). Beim Verteilen einer erfindungsgemäßen
Emulsion aus mit Pektin angereichertem Kräuter-Ölkonzentrat
in der gesüßten Getränkelösung
entsteht eine starke Trübung und es wird eine hohe Aufrahmstabilität
der dispergierten Emulsion erreicht. Dadurch wird die Ringbildung
während längerer Lagerung vermieden (bei +7°C
und +20°C nach 2 Monaten keine Ringbildung in der Getränkeflasche).
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren ist für den
Einsatz von Kräuter-Ölkonzentraten nach
DE 102 01 638 C2 sowie
für den Einsatz von Schalen- oder Fruchtölen gut
anwendbar. In den Unteransprüchen sind entsprechende Ausgestaltungen
dieser Verwendung enthalten.
-
Durch
die erfindungsgemäße Herstellung der geschmacksgebenden
Emulsion ist es möglich, nur durch Verdünnen der
Emulsion mit einer Lösung, die Bio-Süßungsmittel
enthält, ein trubstabiles Getränk mit unterschiedlichem
Säuregehalt herzustellen. Durch die Aus wahl der Pektin-Protein-Kombinationen
(Pektin im Öl, Protein in Lösung) können
die Trübungseffekte eingestellt werden.
-
Die
Kombination z. B. von Bio-Molkenprotein in Lösung mit hochverestertem
Pektin im Öl führt zu hoher Trübung auch
bei unterschiedlichen Protein-Polysaccharid-Verhältnissen.
Wird das Öl allein und nicht als Gemisch mit Pektin homogenisiert
und der Getränkelösung zugesetzt, ist die Trübung
sehr gering. Über die Auswahl der Rohstoffe (süße-
und säuregebend) sowie von Pflanzenextrakten kann die Färbung
des trüben Getränkes zusätzlich verändert
werden.
-
Der
Geschmack des Bio-Getränkes wird über den Anteil
an zugesetzter Emulsionsphase im Getränk und über
das Öl-Phasenvolumen bestimmt. Durch Variation oder Kombination
der geschmacksgebenden Öle (z. B. Kräuter- oder
Gewürz-Ölkonzentrat, Schalenöl, Fruchtöl)
kann eine sehr breite Variabilität an Geschmacksnuancen
erreicht werden.
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Eine
bestimmte Proteinkonzentration in der kontinuierlichen Phase, ein
bestimmtes Pektin-Öl-Verhältnis und dessen Anteil
bei der Emulsionsherstellung führen zur Bildung von sehr
kleinen Trubstoffpartikeln (hohe Lichtstreuung bei Verdünnung
aufgrund von Partikelgrößen kleiner 1 μm).
Diese Partikel assoziieren nicht beim Absenken des pH-Wertes, vorzugsweise
auf pH > 2,7. Es können
deshalb auf diese Weise sehr stabile trübe Bio-Getränke
mit unterschiedlichem Anteil an geschmacksgebendem Öl hergestellt
werden.
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Die
Trübung wird nicht allein durch den Anteil an dispergiertem Öl,
sondern auch durch die positiven Wechselwirkungen zwischen gelöstem
Protein und Pektin bestimmt. Die nachstehenden Tabellen 1 und 2
verdeutlichen den positiven Effekt des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf die Trübung und Phasenstabilität
von Getränkelösungen. Tabelle 1: Einfluss der Anreicherung von
Sonnenblumenöl mit Pektin* auf die Eigenschaften von Emulsionen vor
und nach dem Verdünnen (1 Gew.-% O/W-Emulsion in gesüßter
wässrier Phase)
Zusammensetzung Ölphase | Eigenschaft
der O/W-Emulsion, 20/80 | Zusammensetzung
Getränkephase | Eigenschaften
der wässrigen Phase nach Zugabe der Emulsion |
pures
Sonnenblumenöl | gering
viskos1) | 5
Gew.-% Agavendicksaft, neutral | gering
trüb, in 120 min schnelle Aufrahmung |
dito | dito | 5
Gew.-% Agavendicksaft, pH 3,03) | gering
trüb, in 120 min schnelle Aufrahmung |
dito | gering
viskos2 ) | 5
Gew.-% Agavendicksaft, neutral | trüb,
nach 24 Std. Aufrahmung |
dito | gering
viskos2 ) | 5
Gew.-% Agavendicksaft, pH 3,0'3) | trüb,
nach 24 Std. Aufrahmung |
Sonnenblumenöl,
mit Citruspektin (VE 68–76) angereichert | hochviskos | 5
Gew.-% Agavendicksaft, neutral | sehr
trüb, hohe Phasenstabilität |
dito | hochviskos | 5
Gew.-% Agavendicksaft, pH 3,0'3) | sehr
trüb, hohe Phasenstabilität |
- * O-Phase: 2 Gew.-Teile Öl und
1 Gew.-Teil Pektin VE 68%
- 1) W-Phase zur Emulsionsherstellung
mit 2 Gew.-% Bio-Molkenproteinkonzentrat (bezogen auf Emulsion)
- 2) W-Phase zur Emulsionsherstellung
mit 2 Gew.-% Bio-Molkenproteinkonzentrat und 1 Gew.-% Pektin VE
68% (bezogen auf O/W 20/80 Emulsion) nach DE 10 2007 026 090.5
- 3) Zugabe von 50%igem Hibiskusextrakt
Tabelle 2: Einfluss der eingesetzten Kräuter-Ölkonzentrat-Pektingemische
auf die Eigenschaften der damit hergestellten Bio-Getränke
(0,9 Gew.-% O/W 20/80 im Getränk mit 5 Gew.-% Agavendicksaft
und 0,3 Gew.-% Hibiskusextrakt O = Öl + Pektin) Ölphase | Öl
+ Pektin Pektin VE %, Öl/Pektin | Aussehen
Getränk, unerhitzt 2 Tage 7°C, | Aussehen
Getränk, 90°C, 2 min, 2 Tage 20°C |
Thymian-Ölkonzentrat nach DE 102 01 638 | nur Öl,
ohne Pektin | oben
starke Trübung, Ringbildung, unten hell | oben
starke Trü bung, Ringbildung, unten hell |
dito | +
Apfelpektin VE 57%, 2/1 | gleichmäßige
starke Trübung | gleichmäßige
starke Trübung |
| +
Citruspektin VE 68–76%, 2/1 | gleichmäßige
starke Trübung | gleichmäßige
starke Trübung |
dito | +
Citruspektin VE 30%, 2/1 | Trübung
ungleichmäßig leichte Flockenbildung | Trübung
ungleichmäßig, stärkere Flockung |
Sanddorn-Fruchtfleischöl | nur Öl,
ohne Pektin | oben
starke gelbliche Trübung, Ringbildung | oben
starke gelbliche Trübung, stärkere Ringbildung |
dito | +
Apfelpektin VE 57%, 2/1 | gleichmäßige
stärkere Trübung, gleichmäßig leicht
gelblich | gleichmäßige
stärkere Trübung, gleichmäßig leicht
gelblich |
dito | +
Citruspektin VE 68–76%, 2/1 | gleichmäßige
starke Trübung, gleichmäßig leicht gelblich | gleichmäßige
starke Trübung, gleichmäßig leicht gelblich |
dito | +
Citruspektin VE 30%, 2/1 | Trübung
ungleichmä-Big, leichte Flockenbildung gleichmäßig gelblich | Trübung
ungleichmäßig, stärkere Flockenbildung,
gleichmäßig gelblich |
-
Erfolgt
wie beim erfindungsgemäßen Verfahren im neutralen
Bereich z. B. der Einsatz von kalziumhaltigem Milchprotein (Bio-Molkenprotein)
und von Öl mit hochverestertem Pektin bei der Emulsionsbildung,
dann fungiert das Protein als Emulgator.
-
Es
wird angenommen, dass das aus dem Öl partiell hinausdiffundierende
Polysaccharid eine Aggregatbildung bzw. Flockung der Emulsionstropfen
sterisch verhindert, sobald die Proteingrenzschichten ausgebildet
sind. Durch den Einsatz von höherverestertem Pektin (Veresterungsgrad über
37%) wird auch die Ausflockung der dispergierten Öltropfen über
Kalziumbrücken eingeschränkt bzw. ausgeschlossen.
-
Wird
eine derartige Emulsion verdünnt, bestimmt die Tropfengröße
der Emulsionstropfen die Aufrahmgeschwindigkeit der Emulsion bzw.
die Phasentrennung im Getränk. Die Geschwindigkeit der
Phasentrennung hängt von der Viskosität des Getränkes
und vom Dichteunterschied zwischen den Phasen ab. Dieser Unterschied
wird vorerst durch Vermischen der geschmacksgebenden Öle
mit einem Polysaccharidpulver reduziert (Getränkelösung
mit 5 Gew.-% Agavendicksaft, Dichte ~1,014 g/cm3,
Thymian-Ölkonzentrat mit 35 Gew.-% Pektinpulver, Dichte
~1,020 g/cm3).
-
Befinden
sich in der kontinuierlichen Phase zwischen den Öltropfen
schwebende Kolloidpartikel, gebildet aus Protein und dem aus dem Öl
partiell diffundiertem Pektin, behindern diese zusätzlich
die Aufrahmung bzw. Phasentrennung.
-
Durch
das Vermischen von Pektinpulver mit dem Öl bildet sich
eine höherviskose Ölphase, die nach dem Emulgieren
mit der Proteinlösung und Verteilen in einer Getränkelösung
höherer Dichte eine hohe Aufrahmstabilität aufweist.
Diese Stabilität ist nicht verändert, wenn die
Getränkelösung auf einen pH-Bereich oberhalb ~2,7
gesenkt wird.
-
Die
Trübung des Getränkes ist gegenüber der
Zugabe einer Emulsion ohne Pektin im Öl wesentlich höher.
Ein Getränk mit Bio-Süßungsmittel, das
kein Pektin im Öl enthält, zeigt nach etwa 60
min eine Aufrahmung der dispergierten Ölphase (schnelle
Ringbildung oberhalb der Getränkelösung, z. B.
in der Getränkeflasche).
-
Erst
durch den kombinierten Einsatz von pektinhaltigem Öl und
Proteinlösung bei der Emulsionsbildung wird die Ausrahmstabilität
erhöht und die Trübung durch sehr kleine Protein-Polysaccharid-Kolloidpartikel
in der kontinuierlichen Phase unterstützt.
-
Die
erfindungsgemäße geschmacksgebende Emulsion kann
einen unterschiedlichen Ölanteil enthalten (z. B. 5–50
Gew.-% Ölgehalt in der Emulsion) und der Getränkelösung
in geringem Anteil zudosiert werden.
-
Über
den Verdünnungsgrad der erfindungsgemäßen
Emulsion in der Getränkelösung kann die Geschmacksintensität
des Getränkes gut eingestellt werden (. Zugabe von 7 bis
10 ml O/W-Emulsion pro L Getränk mit etwa 14 Gew.-% geschmacksgebendem Öl
in der O/W-Emulsion). Danach kann das Getränk mit einer
säurehaltigen Lösung im pH-Wert reguliert und
als Bio-Getränk gegebenenfalls mit CO2-Anreicherung
angeboten werden.
-
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich,
Bio-Getränke mit mindestens 5 Gew.-% Agavendicksaft oder
Bio-Weizensirup zu süßen und die Aufrahmung der
geschmacksgebenden dispergierten Phase ohne Zusatz chemisch modifizierter „Beschwerer"
zum Öl zu verhindern. Ein Zusatz derartiger „Beschwerer"
ist bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, da durch
das Vermischen vom Pektin und Öl vor der Emulsions herstellung
die Emulsionsphase im Bio-Getränk eine hohe Aufrahmstabilität
und gleichmäßige Trübung erhält.
-
Bei
der hier beschriebenen Emulsionsherstellung ist von Vorteil, wenn
der Emulgierprozess zügig durchgeführt wird, um
einen zu hohe Diffusion von Pektin in die kontinuierliche Phase
zu verhindern. Es ist keine komplizierte Erzeugung „künstlicher"
Trubstoffe durch Erhitzen von Protein-Polysaccharid-Gemischen mit
nachfolgender Homogenisierung oder Herstellung von Protein-Polysaccharid-Komplexen
im sauren pH-Bereich mit nachfolgender Homogenisierung zur Stabilisierung
der Trübung notwendig (wie in
WO 2005/046361 A1 und
US 5342643 ).
-
Allein
aus dem Ladungszustand (Zeta-Potential) der eingesetzten Biopolymere
(Proteine, Polysaccharide) bei einem bestimmten pH-Wert kann der
hier erzielte Effekt der Tropfenstabilisierung und der Trübung nicht
abgeleitet werden, da hierfür nicht nur die Reihenfolge
der Komponentenzugabe während der Emulsionsherstellung,
sondern z. B. auch die Proteinkonformation an der Öltropfengrenzfläche,
das gewählte Ölphasenvolumen (Abstand zwischen
den Tropfen) sowie die Tropfengröße von Bedeutung
sind. Es ist jedoch wichtig, dass das Getränk ein Zetapotential
von > –10
mV zur Vermeidung der Partikelflockung aufweist.
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Erfolgt
eine Säurezugabe zur erfindungsgemäßen
Emulsion mit höherem Ölphasenvolumen (z. B. > 30% Gew.-Öl),
dann treten aufgrund der hohen Biopolymerdichte in der kontinuierlichen
Phase und an der Grenzschicht schwache Interaktionen zwischen den
Biopolymeren auf, die zu leichten Brückenbindungen zwischen
den Öltropfen führen.
-
Beim
Verdünnen oder Einsatz höher konzentrierter erfindungsgemäßer
Emulsionen ist die Verteilungsgeschwindigkeit in der wässrigen
Phase langsamer und muss durch zusätzlichen Eintrag an
Dispergierenergie erhöht werden. Geschmacksgebende konzentrierte
Emulsionen werden daher bevorzugt mit einem pH-Wert über
5,0 eingesetzt, da diese sich in einer neutralen wässrigen
Phase vor der weiteren pH-Wert-Senkung (z. B. Bio-Getränk
pH < 4,0) besser
verteilen lassen.
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Mit
derartigen Emulsionen hergestellte Bio-Getränke eignen
sich auch zur Anreicherung mit pflanzlichen Extrakten, Pflanzensäften,
vitaminhaltigen Pflanzenkonzentraten, Mineralstoffprodukten, Pre-
und Probiotika sowie mit Ballaststoffen.
-
Die
geschmacksgebende Ölphase der Emulsion kann gleichzeitig
mit Ölphasen gemischt werden, deren Fettsäurenprofil
einen höheren Anteil mehrfach ungesättigter Fettsäuren
enthält.
-
Die
hier vorzugsweise für Bio-Getränke hergestellten
geschmacksgebenden Emulsionen mit Pektin in der Ölphase
können auch verschiedenen Lebensmitteln (z. B. Tunken,
Saucen, Fleischerzeugnisse) zur sensorischen oder rheologischen
Qualitätseinstellung zugesetzt werden.
-
Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden, ohne den Schutzumfang
auf diese zu beschränken.
-
Beispiel 1:
-
Herstellung einer Emulsion vom Typ Öl-in-Wasser
(O/W, 20/80) mit Thymian-Ölkonzentrat und Herstellung eines
Bio-Getränkes
-
Es
wird mit 200 Gew.-Teilen Thymian-Ölkonzentrat (E. G. Ölmühle & Naturprodukte
GmbH/Kroppenstedt, hergestellt gemäß
DE 102 01 638 C2 aus schonend
getrocknetem Bio-Thymian, Dr. Junghahns GmbH/Groß Schierstedt,
und geschälten Bio-Sonnenblumenkernen, agaSaat/Neukirchen-Vluyn)
und 800 Gew.-Teilen Proteinlösung eine Öl-in-Wasser-Emulsion
(20/80) hergestellt. Zur Herstellung der Proteinlösung werden
20 Gew.-Teile Bio-Molkenprotein (Bio-P50, ~60 Gew.-% Proteingehalt,
BMI/Landshut) in 780 Gew.-Teilen Wasser dispergiert. In diese 800
Gew.-Teile Proteinlösung werden 200 Gew.-Teile Thymian-Ölkonzentrat unter
Einsatz eines Rotor-Stator-Dispergiergerätes (CAT-X620,
M. Zipperer GmbH/Staufen) bei 20.500 U/min eingearbeitet und 1 min
nachemulgiert. Danach erfolgt das Feindispergieren der Emulsion
mittels Hochdruckemulgiergerät EmulsiFlex C5 (AVESTIN/Kanada)
bei 50 MPa. Die mittlere Tropfengröße d
3.2 der Öltropfen beträgt
in der Emulsion 0,98 μm.
-
Zur
Herstellung des Bio-Getränkes werden 50 Gew.-Teile Bio-Agavendicksaft
(Alfred L. Wolff Honey GmbH/Hamburg) in 935 Gew.-Teilen Wasser gelöst
und 9 Gew.-Teile Emulsion (O/W 20/80) mit Thymian-Ölkonzentrat
zugesetzt und durch Rühren verteilt, danach erfolgt die
pH-Senkung mit 6 Gew.-Teilen 50%iger Hibiskus-Extrakt-Lösung
(Plantextrakt/Vestenbergsgreuth) auf pH ~2,9. Das auf diese Weise
hergestellte leicht trübe Getränk wird in Getränkeflaschen
abgefüllt und mit CO2-Gas imprägniert.
-
Das
leicht trübe Getränk weist einen guten erfrischenden
Geschmack nach Thymian auf und ist in der Säure und im
Süßegrad angenehm. Nach einer Standzeit von 24
Stunden ist im unteren Teil eine sehr geringe Trübung sichtbar,
auf dem Getränk hat sich eine aufgerahmte Phase aus dispergierten Öltropfen
abgesetzt (Ringbildung), die sich nach kräftigem Schütteln
wieder verteilt.
-
Beispiel 2:
-
Herstellung einer Emulsion vom Typ Öl-in-Wasser
(O/W, 20/80) mit Thymian-Ölkonzentrat-Pektin-Gemisch und
Herstellung eines Bio-Getränkes
-
Gemäß Beispiel
1 werden 200 Gew.-Teile Thymian-Ölkonzentrat eingesetzt
(Dichte 0,921 g/cm3), jedoch werden in dieses Öl
erfindungsgemäß 100 Gew.-Teile hochverestertes
Pektin (Classic AS 501, VE 57%, Herbstreith & Fox/Neuenbürg) unter Einsatz
eines Rührers mit Dispergierkranz bei 1300 U/min etwa 15
min eingerührt und dispergiert. Das Öl erhält
beim Dispergieren eine trübe höherviskose Konsistenz
(Dichte ~1,020 g/cm3). Zur Herstellung der
wässrigen Phase der Emulsion werden wie in Beispiel 1 20
Gew.-Teile Bio-Molkenprotein (Bio-P50, ~60% Proteingehalt, BMI/Landshut)
in 780 Gew.-Teilen Wasser gelöst und zur Herstellung der Öl-in-Wasser-Emulsion
(20/80) eingesetzt. In 800 Gew.-Teilen dieser wässrigen
Phase werden 200 Gew.-Teile Thymian-Ölkonzentrat-Pektin-Gemisch
unter Einsatz eines Rotor-Stator-Dispergiergerätes (CAT-X620,
M. Zipperer GmbH/Staufen) bei 20.500 U/min eingearbeitet und 1 min
nachemulgiert. Danach erfolgt das Feindispergieren der Emulsion
mittels Hochdruckemulgiergerät EmulsiFlex C5 (AVESTIN/Kanada) bei
50 MPa. Die mittlere Tropfengröße d3.2 der Öltropfen
beträgt in der Emulsion 0,91 μm.
-
Zur
Herstellung des Bio-Getränkes werden wie in Beispiel 1
50 Gew.-Teile Bio-Agavendicksaft (Alfred L. Wolff Honeyt GmbH/Hamburg)
in 935 Teilen Wasser gelöst (Dichte ~1,014 g/cm3) und 9 Gew.-Teilen Emulsion (O/W 20/80)
mit pektinhaltigem Thymian-Ölkonzentrat zugesetzt und verteilt,
danach erfolgt die pH-Senkung mit 6 Gew.-Teilen 50%iger Hibiskus-Extrakt-Lösung
(Plantextrakt/Vestenbergsgreuth) auf pH ~2,9. Das auf diese Weise
hergestellte sehr trübe Getränk wird in Getränkeflaschen
abgefüllt und mit CO2-Gas imprägniert.
-
Das
sehr trübe Getränk weist einen guten erfrischenden
Geschmack nach Thymian auf und ist in der Säure und im
Süßegrad angenehm. Nach einer Standzeit von 4
Wochen bei +8°C ist die starke Trübung noch vorhanden,
auf dem Getränk und am Boden befindet sich kein Absatz,
das Getränk ist phasenstabil.
-
Beispiel 3:
-
Austausch des eingesetzten Apfel-Pektins
gegen ein höherverestertes Citrus-Pektin im Öl-Pektin-Gemisch
-
Es
erfolgt die Getränkeherstellung wie in Beispiel 2, jedoch
wird das Apfelpektin mit VE 57 Gew.-% gegen ein feinpulveriges Citruspektin
CM 201 (VE 68–76%) ausgetauscht. Dieses Citruspektin wird
in gleichem Verhältnis mit dem Öl vermischt.
-
Wie
in Beispiel 2 weist das sehr trübe Getränk eine
sehr gute Trübungsstabilität und keine Ringbildung auf.
-
Beispiel 4:
-
Einfluss der Hitzebehandlung auf die Stabilität
des Getränkes
-
Es
wird ein Getränk gemäß Beispiel 3 hergestellt.
Vor dem Abfüllen in die Getränkeflasche wird das trübe
Getränk 2 min auf 90°C erhitzt, bei 10°C
abgefüllt und mit CO2 imprägniert.
-
Während
der anschließenden Lagerung bei 20°C findet keine
Phasentrennung (Aufrahmung der Ölphase) statt.
-
Beispiel 5:
-
Herstellung einer Emulsion mit Pfefferminzekraut-Ölkonzentrat-Pektin-Gemisch
und Verwendung für ein Bio-Getränk
-
Es
wird ein Getränk gemäß Beispiel 3 hergestellt,
jedoch enthält die Getränkephase anstelle Thymian-Ölkonzentrat
ein aus biologischem Pfefferminzekraut nach
DE 102 01 638 C2 hergestelltes
Pfefferminzekraut-Ölkonzentrat, erfindungsgemäß vermischt
mit hochverestertem Pektin gemäß Beispiel 2.
-
Das
pasteurisierte, in Flaschen abgefüllte und mit CO2 imprägnierte sehr trübe
Bio-Getränk ist geschmacklich sehr angenehm und zeigt nach
längerer Lagerung (ca. 2 Monate) bei +4°C oder
bei 20°C keine Veränderung in der Trübung
und weist keine Aufrahmung der Ölphase (Ringbildung) auf.
-
Beispiel 6:
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Austausch des hochveresterten Pektins
gegen niedrigverestertes Pektin im Öl-Pektin-Gemisch
-
Es
wird gemäß Beispiel 2 ein Bio-Thymiangetränk
hergestellt, jedoch mit Austausch des hochveresterten gegen niedrigverestertes
Pektin (Citruspektin 30% VE, Herbstreith & Fox/Neuenbürg, Beispiel
3). Das Pektin wird mit der Ölphase vermischt (Gewichtsteile
Pektin:Gewichtsteile Öl = 1:2). Zur Emulsionsbildung befindet
sich in der wässrigen Phase Molkenprotein gemäß Beispiel
2. Während der Herstellung der Öl-Wasser-Emulsion
(20/80) mit Ca-haltigem Bio-Molkenprotein als Emulgator ist die
Konsistenz der Emulsion gegenüber dem Einsatz von hochverestertem
Pektin erhöht. Wird die Emulsion in der Bio-Getränkelösung
mit 5 Gew.-% Agavendicksaft verteilt, bilden sich größere
Flocken im Getränk, eine gleichmäßige
Trübung ist nicht mehr vorhanden.
-
Die
Bildung größerer Flocken wird insbesondere dadurch
verursacht, dass im Bio-Molkenprotein vorhandenen Ca-Ionen mit dem
niedrigveresterten Pektin (VE 30%) interagieren und somit die Flockenbildung auslösen.
-
Beispiel 7:
-
Austausch des Agavendicksaftes gegen Bio-Weizensirup
als Süßungsmittel im Getränk
-
Es
wird ein Getränk gemäß Beispiel 2 hergestellt,
jedoch enthält die kontinuierliche Getränkephase
als Süßungsmittel anstelle Agavendicksaft 5 Gew.-%
Weizensirup Sipa-WheatF28 (Sipal Partners S. A/Belgien). Die Dichte
der Getränkelösung beträgt ~1,014 g/cm3. Die Getränkelösung wird
2 min auf 90°C erhitzt, abgekühlt, mit CO2 versetzt und unter Druck abgefüllt.
-
Das
hitzebehandelte und mit CO2 versetzte Thymian-Biogetränk
weist eine stabile Trübung auf und zeigt während
der Lagerung in der Flasche keine Aufrahmung sowie keinen Bodensatz.
-
Beispiel 8:
-
Austausch des Kräuter-Ölkonzentrates
gegen Sanddorn-Fruchtfleischöl
-
Anstelle
von Kräuter-Ölkonzentrat gemäß Beispiel
2 wird Bio-Sanddorn-Fruchtfleischöl (Sanddorn GbR, KbA
Deutschland) zur Geschmacksgebung eingesetzt und nach dem Vermischen
mit hochverestertem Citruspektin CM201 bei 20°C (Beispiel
3) eine O/W-Emulsion 20/80 hergestellt.
-
Das
mit Sanddorn-Fruchtfleischöl hergestellte trübe
Getränk (6 Gew.-Teile Emulsion 20/80 in 1000 Gew.-Teilen
Getränk, O-Phase 4 Gew.-Teile Fruchtfleischöl
und 2 Gew.-Teile Pektin) weist eine hohe Trübungs- und
Phasenstabilität sowie eine gleichmäßige
gelbliche Färbung auf.
-
Beispiel 9
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Zusatz von Pflanzensaft zur Getränkelösung
-
Es
wird gemäß Beispiel 8 ein Getränk mit
Sanddorn-Fruchtfleischöl hergestellt. Die Getränkelösung zum
Dispergieren der Emulsion enthält 200 Gew.-Teile Aloe Vera
Bio-Pflanzensaft (Anton Hübner GmbH/Ehrenkirchen) in 1000
Gew.-Teilen Getränk.
-
Das
Getränk weist eine hohe Trübungsstabilität
auf, zeigt keine Ringbildung und hat eine gleichmäßige
gelbliche Färbung.
-
Beispiel 10:
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Erhöhung des Ölphasenvolumens
von 20/80 auf 40/60 in der O/W-Emulsion
-
Es
wird gemäß Beispiel 2 Thymian-Ölkonzentrat
mit hochverestertem Pektin vermischt, jedoch eine O/W-Emulsion 40/60
(400 Gew.-Teile Öl-Pektin-Gemisch, 600 Gew.-Teile Proteinlösung
mit 20 Gew.-Teilen Bio-Molkenprotein) hergestellt. Die Getränkelösung
mit 5 Gew.-% Agavendicksaft enthält 4,5 Gew.-Teile Emulsion
pro Liter Getränk und wird mit 6 Gew.-Teilen 50%iger Hibiskuspulver-Lösung
oder mit 12 Gew.-Teilen 50%iger Acerola-Pulver-Lösung (Tropeextrakt
GmbH/Frankfurt) auf pH 2,9 bis 3,0 eingestellt. Gegenüber
der O/W-Emulsion 20/80 verteilt sich die Emulsion 40/60 im Getränk
aufgrund der höheren Viskosität etwas langsamer
und erfordert ein längeres Rühren.
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Nach
der Verteilung der geschmacksgebenden Emulsion im Getränk,
Abfüllen in Flaschen und Imprägnierung mit CO2, weist das Bio-Getränk eine sehr
hohe Trübungstabilität und keine Phasentrennung
auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4705691 [0002]
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- - DE 102007026090 [0004, 0019, 0020, 0021, 0021, 0037, 0070]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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