DE102007057258B4

DE102007057258B4 - Öl-in-Wasser-Emulsion für Bio-Lebensmittel sowie deren Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE102007057258B4
Application number: DE102007057258A
Authority: DE
Inventors: Gerald Prof.Dr. Muschiolik
Original assignee: OPTISENS GmbH
Current assignee: OPTISENS GMBH, DE
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: DE102007057258A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer aufrahm- und trübungsstabilen Öl-in-Wasser-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) vor der Bildung der Öl-in-Wasser-Emulsion eine geschmacksgebende Ölphase mit einem Polysaccharid vermischt; und anschließend
(ii) die Ölphase zur Emulsionsbildung in eine wässrige proteinhaltige Phase dispergiert wird.

Description

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.
Es ist bekannt, zur Erzielung einer hohen Aufrahm- und Trübungsstabilität von Getränken, die zur Geschmacksgebung z. B. Orangenöl (Dichte ~0,84 g/cm³, 25°C) enthalten, das Öl mit einen „Beschwerer” anzureichern (z. B. Saccharose-acetat-isobutyrat [ JP 62022712 A ], Glycerinester aus Wurzelharz/Kolophonester oder bromierte Fettsäureester [ US 4705691 A ]).
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.
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 A1 der Zusatz eines Glycerinesters der fraktionierten Pflanzenfettsäuren C₈ und C₁₀, verknüpft mit Bernsteinsäure (Dichte 1,00 bis 1,02 g/cm³, z. B. Miglyol^® 829, Sasol Germany GmbH). Der Einsatz derartiger „Beschwerer” für die dispergierte Ölphase entspricht jedoch nicht der Bio-Verordnung.
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 A 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 SAIE und Propylenglycolalginat nicht auf die Herstellung von Bio-Getränken übertragen werden kann.
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.
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.
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).
Um zu erreichen, dass Öl-in-Wasser-Emulsionen mit unterschiedlichem Ölgehalt oder verschiedener Viskosität koaleszenzstabil bleiben und keine Phasentrennung auftritt, erfolgt in US 7252848 B2 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.
Ziel der US 7252848 B2 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.
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 (Gancz, 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).
Für die Herstellung von Getränken setzt man zur Emulsionsbildung von Orangen- oder Zitronenschalenöl auch Zuckerrübenpektin als Emulgator ein ( US 2007/0160738 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.
Werden wie im Patent US 2007/0160738 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.
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.
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 Schrift insbesondere durch den Einsatz von Polyglycerin-Fettsäureestern realisiert. Diese sind nicht zur Herstellung von Bio-Getränken zugelassen.
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 A , Milchsäureester von Diglyceriden: JP 2002262786 A ). Neben diesen niedermolekularen Emulgatoren werden zur Erhöhung der Aufrahmstabilität auch die Polysaccharide Johannisbrotkernmehl und Furcellaran ( JP 2003038095 A ) eingesetzt. In JP 2002142670 A wird Na-Caseinat als Emulgator zur Emulsionsbildung verwendet, jedoch gemeinsam mit verschiedenen Ester der Speisefettsäuren und Monoglyceriden.
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 2004357538 A ).
Die genannten Schriften zur Herstellung von stabilen Emulsionen unter Einsatz von niedermolekularen Emulgatoren ( WO 2004/054382 A1 , JP 2002142670 A , JP 2002262786 A , JP 2003038095 A , JP 2004357538 A ) 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.
Die DE 10 2006 019 241 A1 beschreibt die Herstellung einer Öl-in-Wasser-Emulsion mit Proteinen und Polysacchariden zur Verwendung in der Herstellung von Getränken, wobei das Polysaccharid der wässrigen Phase zugesetzt wird.
Madsen, Research Disclosure 278 (1995), 705, beschreibt ein Verfahren, in dem eine wässrige Phase in Emulsionen mit einem höheren Anteil an Hydrokolloiden angereichert wird, um deren Viskosität zu erhöhen, indem die Hydrokolloide zunächst in der Ölphase angereichert werden, um dann in die wässrige Phase überzugehen.
Zur Herstellung von trüben Light-Getränken werden gemäß DE 10 2007 026 090 A1 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/cm³ vorzugsweise von 0,995 bis 1,020 g/cm³, 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/cm³ 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.
Während gemäß DE 10 2007 026 090 A1 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.
Außer in DE 10 2007 026 090 A1 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 A1 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 101 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.
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 A1 berichtet. Es wird jedoch gemäß dieser Patentanmeldung ein chemisch modifiziertes Öl zur Dichteerhöhung eingesetzt, das nicht für Bio-Lebensmittel zugelassen ist.
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.
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 Ölphase und einer wässrigen Phase besteht, wobei die Ölphase vor der Bildung der Öl-in-Wasser-Emulsion mit einem Polysaccharid, vorzugsweise mit Pektin, angereichert wird.
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.
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 101 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.
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.
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.
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).
Die Proteinlösung, in die das Öl-Pektinpulver-Gemisch dispergiert wird, enthält zwischen 0,5–10 Gew.-%, vorzugsweise 1–3 Gew.-%, Molkenprotein.
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.
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.
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.
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 Pektngehalt im Öl eine Emul sion mit sehr unterschiedlicher Viskosität, die auch in eine dickbreiige Konsistenz übergehen kann.
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 geschmacksgebender 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).
Überraschend wurde festgestellt, dass nach zügigem Dispergieren der pektinhaltigen Ölphase 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.
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 Öltropfengrenzflache (m²/ml Öl) zunimmt (Partikelgröße d_3.2 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 lässt.
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.
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 101 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.
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.

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 wässriger 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, hoche Phasenstabilität
dito	hochviskos	5 Gew.-% Agavendicksaft, pH 30^,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

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 101 01 638 C2	nur Öl, ohne Pektin	oben starke Trübung, Ringbildung, unten hell	oben starke Trübung, 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 ungleichmäßig, 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 (z. B. 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 A .
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.
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.
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 101 01 638 C2 aus schonend getrocknetem Bio-Thymian, Dr. Junghanns 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 d_3.2 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 Honey GmbH/Hamburg) in 935 Teilen Wasser gelöst (Dichte ~1,014 g/cm³) und 9 Gew.-Teile 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 CU 201 (VE 68-71%) 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 2 hergestellt, jedoch enthält die Getränkephase anstelle Thymian-Ölkonzentrat ein aus biologischem Pfefferminzekraut nach DE 101 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:
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). 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 CU 201 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
Zusatz von Pflanzensaft zur Getränkelösung
Es wird gemäß Beispiel 8 ein Getränk mit Sanddom-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:
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.
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.
Zitierte Nichtpatentliteratur

Gancz, Alexander and Corredig: Interactions of high methoxyl pektin with whey proteins at oil/water interfaces at acid pH, J. of Agricultural and Food Chemistry, 53 (2005) S. 2236
Funami u. a. (2007): Effects of the proteinaceous moiety on the emulsifying properties of sugar beet pectin, Food Hydrocolloids 21 (2007) S. 1319
Madsen, J.: Addition of vegetable hydrocolloid to low-fat spread water phase, Research-Disclosure 378 (1995) S. 705

Claims

Verfahren zur Herstellung einer aufrahm- und trübungsstabilen Öl-in-Wasser-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, dass (i) vor der Bildung der Öl-in-Wasser-Emulsion eine geschmacksgebende Ölphase mit einem Polysaccharid vermischt; und anschließend (ii) die Ölphase zur Emulsionsbildung in eine wässrige proteinhaltige Phase dispergiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polysaccharid mit der Ölphase im Mischungsverhältnis (Gewichtsteile) Öl zu Polysaccharid 18:1 bis 0,5:1 vermischt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Polysaccharid im Mischungsverhältnis (Gewichtsteile) Öl zu Polysaccharid 4:1 bis 2:1 vermischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Polysaccharid Pektin ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei als Polysaccharid der Ölphase Trockenpektin untergemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Pektin einen Veresterungsgrad von über 37% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die wässrige proteinhaltige Phase Molkenprotein enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die wässrige proteinhaltige Phase 0,5–10,0 Gewichtsprozent Protein enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die wässrige proteinhaltige Phase 1,0–3,0 Gewichtsprozent Molkenprotein enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei durch Dispergieren des Öl-Polysaccharid-Gemisches in die wässrige proteinhaltige Phase eine Emulsion gebildet wird, die 0,1–50,0 Gewichtsprozent Öl-Polysaccharid-Gemisch und 99,9–50,0 Gewichtsprozent wässrige Phase enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Emulsion 5,0–25,0 Gewichtsprozent Öl-Polysaccharid-Gemisch und 95,0–75,0 Gewichtsprozent wässrige Phase enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die mit Polysaccharid angereicherte Ölphase und/oder die wässrige Phase der Öl-in-Wasser-Emulsion im Keimgehalt reduziert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Öl-Polysaccharid-Gemisch und/oder die wässrige Phase und/oder die Öl-in-Wasser-Emulsion hitzebehandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Ölphase ein aus aufbereiteten, geschälten Ölsaaten mit Pflanzenteilen von Gewürzpflanzen oder Kräuterpflanzen hergestelltes Öl oder ein Öl aus Früchten oder eine Mischung aus derartigen Ölen enthält.
Aufrahm- und trübungsstabile Öl-in-Wasser-Emulsion erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 15, als weitere Komponenten enthaltend Süßungsmittel, farbgebende Bestandteile, pflanzliche Extrakte, Pflanzensäfte, vitaminhaltige Pflanzenkonzentrate und/oder Mineralstoffprodukte.
Verfahren zur Herstellung von Bio-Lebensmitteln umfassend die Verwendung einer Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 15 oder 16.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Bio-Lebensmittel ein aufrahm- und trübungsstabiles Getränk ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Öl-in-Wasser-Emulsion im Mischungsverhältnis (Gewichtsteile Emulsion:Gewichtsteile Getränkelösung) 10:100 bis 0,05:100 einer Getränkelösung zugegeben wird, die neutral oder gering säurehaltig ist, ein Süßungsmittel enthält und nachträglich durch weitere Säurezugabe im pH-Wert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Öl-in-Wasser-Emulsion im Mischungsverhältnis 2:100 bis 0,2:100 der Getränkelösung zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der pH-Wert des mit der Öl-in-Wasser-Emulsion angereicherten Bio-Getränkes durch säureenthaltende Komponenten auf einen pH-Wert zwischen auf 2,5–5,0 eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der pH-Wert pH 2,9–3,5 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei als Säure zur Einstellung des pH-Wertes säurehaltige Pflanzenprodukte eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei als säurehaltige Pflanzenprodukte Hibiskusextrakt, Acerola- oder Zitronensaft eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei die Öl-in-Wasser-Emulsion mit einer Getränkelösung vermischt wird, die vor oder nach dem Vermischen mit der Emulsion durch Zugabe eines Süßungsmittels in der Süße so eingestellt wird, dass die Dichte unter 1,030 g/cm³ beträgt, und nach der pH-Einstellung offen oder verpackt bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Dichte unter 1,023 g/cm³ beträgt.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Getränkelösung als stilles oder mit CO₂ angereichertes Getränk bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei zur Süßeeinstellung des Bio-Getränkes 1,0–8,0 Gewichtsprozent Süßungsmittel eingesetzt werden, und das Getränk in Glas-, Kunststoff- oder Blechverpackungen bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei zur Süßeeinstellung 4,0–6,0 Gewichtsprozent Süßungsmittel eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei als Süßungsmittel Agavendicksaft, Weizensirup, Vollrohrzucker oder Honig eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, wobei der mit der Öl-in-Wasser-Emulsion vermischten Getränkelösung als weitere Komponenten farbgebende Bestandteile, pflanzliche Extrakte, Pflanzensäfte, vitaminhaltige Pflanzenkonzentrate und/oder Mineralstoffprodukte zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 30, wobei das Bio-Lebensmittel zur Verbesserung der Haltbarkeit einer Hitzebehandlung ausgesetzt wird.
Bio-Lebensmittel erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 32.
Bio-Lebensmittel nach Anspruch 33, das ein Getränk ist.