DE102021122122A1

DE102021122122A1 - Pektin-konvertierte Fruchtfaser

Info

Publication number: DE102021122122A1
Application number: DE102021122122.6A
Authority: DE
Inventors: Sven Fox
Original assignee: Herbstreith und Fox GmbH and Co KG Pektin Fabriken
Current assignee: Herbstreith und Fox GmbH and Co KG Pektin Fabriken
Priority date: 2021-08-26
Filing date: 2021-08-26
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pektin-konvertierte Fruchtfaser und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der Fruchtfaser als Verdickungs- oder Strukturmittel in verschiedenen industriellen Erzeugnissen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Mischung der pektin-konvertierten Fruchtfaser mit einem löslichen Pektin. Letztendlich betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, Futterprodukt, Nahrungsergänzungsmittel, Getränk, kosmetisches Produkt, pharmazeutisches Produkt oder Medizinprodukt, das unter Verwendung der erfindungsgemäßen Fruchtfaser hergestellt worden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pektin-konvertierte Fruchtfaser, insbesondere eine pektin-konvertierte Citrus- oder Apfelfaser und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der pektin-konvertierten Fruchtfaser als Verdickungs- oder Strukturmittel in verschiedenen industriellen Erzeugnissen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Mischung der pektin-konvertierten Fruchtfaser mit einem löslichen Pektin. Letztendlich betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, Futterprodukt, Nahrungsergänzungsmittel, Getränk, kosmetisches Produkt, pharmazeutisches Produkt, Medizinprodukt, Futtermittel, Futtermittelzusatz, Mastfutter, Mastfutterzusatz, Schweinemastfutter, Schweinemastfutterzusatz hergestellt aus - oder unter Verwendung - der erfindungsgemäßen, pektin-konvertierten Fruchtfaser.
Hintergrund der Erfindung
Ballaststoffe sind weitgehend unverdaubare Nahrungsbestandteile, meist Kohlenhydrate, die vorwiegend in pflanzlichen Lebensmitteln vorkommen. Der Einfachheit wegen teilt man die Ballaststoffe in wasserlösliche Ballaststoffe wie Pektin und wasserunlösliche Ballaststoffe, wie beispielsweise Cellulose ein. Ballaststoffe gelten als wichtiger Bestandteil der Ernährung.
So gilt der Verzehr von Ballaststoffen als gesundheitsfördernd. Die wasserlöslichen Ballaststoffe in der Nahrung vergrößern das Nahrungsvolumen, ohne zugleich den Energiegehalt bedeutend zu steigern. Sofern sie nicht schon vor der Aufnahme hinreichend gequollen sind, nehmen sie im Magen weiteres Wasser auf. Die daraus resultierende Volumenzunahme führt zu einer Zunahme des Sättigungsgefühls. Weiterhin verlängern Ballaststoffe die Verweildauer des Speisebreis in Magen und Darm. Wasserlösliche Ballaststoffe wie Pektin binden Gallensäuren des Cholesterinstoffwechsels im Darm und führen damit zu einer Senkung des Cholesterinspiegels.
Der Einsatz von Fruchtfasern als Ballaststoffe in der Herstellung von Lebensmitteln erlangt zunehmende Bedeutung. Ein Grund hierfür liegt in der Tatsache, dass die Fruchtfasern ein Gemisch aus unlöslichen Ballaststoffen wie Cellulose und löslichen Ballaststoffen wie Pektin darstellen und damit in idealer Weise das oben aufgeführte gesundheitsfördernde Wirkungsspektrum ergeben. Durch den Einsatz von Fruchtfasern können die funktionellen Eigenschaften von Lebensmittelprodukten beispielsweise hinsichtlich Viskosität, Emulsionsbildung, Gelbildung, Formstabilität oder Textur gezielt optimiert und eingestellt werden. Fruchtfasern können damit andere wenig akzeptierte oder sogar gesundheitlich bedenkliche Hilfsstoffe in Lebensmitteln ersetzen und führen als nicht E-klassifizierte Substanzen zu einfacheren Produktkennzeichnungen und damit zu einer erhöhten Produktakzeptanz.
Die WO 01/17376 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ballaststoffen mit hohem Wasserbindervermögen und deren Anwendung. Sie lehrt hierzu ein Verfahren zur Herstellung von Fruchtfasern, wie Apfelfasern oder Citrusfasern, bei welchem Pflanzenbestandteile im sauren Milieu aufgeschlossen und anschließend mit Alkohol gewaschen werden.
Ballaststoffe finden sich weiterhin in Futtermitteln und sollen dort eine ausgewogene und artgerechte Ernährung des jeweiligen Tiers ermöglichen; dies steht allerdings im Widerspruch zu einer effizienten Nährstoff-Aufnahme. Insbesondere domestizierte Tiere wie Mast- und Nutz-Tiere erhalten häufig in Intervallen und zu festen Fütterungszeiten die Nahrung rationsweise und nicht kontinuierlich. Eine rationsweise zugeführte Nahrung steht im Widerspruch zu einer kontinuierlichen, effizienten Nährstoffzufuhr. Bei rationsweise zugeführten Nahrungsmitteln wird eine möglichst effiziente Aufnahme der enthaltenen Nährstoffe angestrebt, um die Belastung für Tier und Umwelt durch unvollständige Verdauung oder Verwertung sowie die begleitenden, ökologischen und ökonomischen Nachteile möglichst gering zu halten.
Etablierte Verfahren zur effizienten Konditionierung von Futtermitteln finden sich in Dokumenten wie der US 3,033,685 A , der GB 1,223,940 A oder auch der JP 04 258 259 A. Diesen Dokumenten ist gemeinsam, dass zwar eine konservierende, enzymatische Konditionierung sinnvoll erläutert wird, aber die vorbereitende Einstellung der Bioverfügbarkeit einerseits und des Ballaststoffgehalts andererseits bleibt unberücksichtigt. Weiterhin sehen die etablierten Fermentier-Methoden Reaktionszeiten im Bereich von Wochen vor, was einer kommerziellen Verarbeitung im industriellen Maßstab nicht gerecht wird.
Problematisch ist weiterhin, dass im Futtermittelbereich ‚Pektin‘ als diffuser Oberbegriff etabliert ist: Sämtliche Zuschläge sowie Zusätze, welche einen gewissen Gehalt an nachweisbarer Galacturonsäure enthalten, werden hier als ‚Pektin‘ klassifiziert; dabei bleibt häufig unklar, ob das Pektin überhaupt im Verdauungsprozess freigesetzt werden könnte; der Nutzer kann so nicht nachvollziehen, warum manche ‚Futtermittel-Pektine‘ eine Wirkung entfalten und andere nicht. Es fehlt nachteilig an Futtermittel-Produkten, welche für ‚Pektine‘ eine Bioverfügbarkeit sinnvoll zusichern und/oder eine hilfreiche, wirksame Angabe zu Art, Ursprung und Wirkung des Pektins bereitstellen könnten.
Problematisch sind weiterhin bei enzymatischen Konditionierungs-Prozessen begleitende Pilze und über die Futtermittel eingetragene Organismen, welche in parallelen Prozessen Nährstoffe abbauen und Derivate wie zum Beispiel Alkohole erzeugen. Alkohole werden im Organismus häufig bevorzugt im Sinne einer raschen Entgiftung verstoffwechselt und blockieren dadurch die natürlichen Verdauungsprozesse; die so konditionierten Futtermittel enthalten somit weniger Nährstoffe und können zusätzlich die verbliebenen Nährstoffe in ihrer Aufnahme und Verdauung behindern.
Problematisch ist besonders bei der Schweinemast ein optimiertes Verhältnis der Häufigkeit der Fütterungsphasen in Relation zur Bioverfügbarkeit und Resorptionskinetik sowie zum Entwicklungsstadium des Zuchttieres und der im Futter enthaltenen Nährstoffe; besondere Herausforderung hierbei ist der deutlich abnehmende Mineralienbedarf der Tiere in der Endmastphase. Besonders problematisch ist, dass im Markt keine etablierten Schweinemastfutter gefunden werden konnten, welche ohne weitere Anpassung auf Basis einer einzigen, zu Beginn angesetzten Futtermischung als Mastfutter verwendet sowie durchgefüttert hätten werden können.
Es besteht daher Bedarf an neuen Verfahren zur Herstellung von Futtermitteln und den dadurch hergestellten Futtermitteln.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern oder ihm eine Alternative zu bieten.
Zusammenfassung der Erfindung
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer pektin-konvertierten Fruchtfaser, das unter Ausschluss einer enzymatischen Entesterung die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Rohmaterials, das Zellwandmaterial einer essbaren Frucht, bevorzugt einer Citrusfrucht oder Apfelfrucht, enthält;
(b) optionaler Aufschluss des Rohmaterials aus Schritt (a) mit Teilextraktion des Pektins aus diesem Rohmaterial durch Inkubation des Rohmaterials aus Schritt (a) in wässriger Suspension bei einem pH-Wert von 2,5 bis 5,0 und anschließender Trennung des teilweise entpektinisierten Materials von der Mischung;
(c) Suspendieren des Rohmaterials aus Schritt (a) oder des teilweise entpektinisierten Materials aus Schritt (b) in einer wässrigen Flüssigkeit und Inkubation dieser wässrigen Suspension bei einem pH-Wert von zwischen 0,1 und 2,3 zur Erzielung einer pektin-konvertierten Faser;
(d) Trocknen des Materials aus Schritt (c) umfassend eine Trocknung bei Normaldruck oder eine Vakuumtrocknung zum Erhalten der pektin-konvertierten Fruchtfaser mit optional als vorbereitenden, begleitenden oder nachbereitenden Schritt umfassend mindestens eine der Maßnahmen Zerkleinerung, Vermahlung und/oder Siebung.

Bevorzugt besteht das Verfahren aus den vorbeschriebenen Schritten (a), (c) und (d) unter Ausschluss einer enzymatischen Pektin-Entesterung. Hierbei erwies sich die einfache und kontinuierliche Verarbeitung mit einer stark sauren Inkubation als überraschend wirksam: Trotz stark vereinfachter und kostengünstiger Reaktionsführung konnte in der Anwendung als Futtermittel sowie Futtermittelzusatz bei der Schweinefütterung eine signifikant erhöhte und einer kontinuierlichen Nährstoffzufuhr dienliche Bioverfügbarkeit festgestellt werden. Die kostengünstig konditionierte Faser erwies sich als wertiger Stell- und Hilfs-Stoff, welcher besonders bevorzugt bei der Schweinemast eine wirksame Ergänzung im Sinne einer effizienten und schonenden, optimalen Ernährung bereitstellen kann. die Erfinder gehen davon aus, dass der verfahrensgemäß reduzierte Anteil an Enzymen, Hefen und Fremdorganismen eine natürliche und gleichmäßige Verdauung unterstützt; vorteilhaft kann dies durch einen auf einen Minimalwert eingestellten Alkoholgehalt ergänzt werden, besonders vorteilhaft durch eine komplett alkoholfreie Verfahrensführung optimiert werden.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene pektinhaltige (z.B. wasserlöslicher Pektingehalt ca. 20 Gew.% im Falle der Citrusfaser und 15 Gew% im Falle der Apfelfaser) Fruchtfaser wird im Rahmen der Erfindung auch kurz als „pektin-konvertierte Fruchtfaser“ bzw. im Einzelfall konkretisiert als „pektin-konvertierte Apfelfaser“ oder „ pektin-konvertierte Citrusfaser“ bezeichnet.
Wie die Erfinder festgestellt haben, weisen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fruchtfasern gute Quelleigenschaften auf. Die erfindungsgemäßen Fasern können einfach in Wasser rehydratisiert werden und bewirken nur einen moderaten Viskositätsaufbau.
Die erfindungsgemäßen Fruchtfasern werden aus Früchten gewonnen und stellen so natürliche Inhaltsstoffe mit bekannten positiven Eigenschaften dar.
Als Rohstoff können bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren pflanzliche Verarbeitungsrückstände wie Apfel-Trester oder Citrus-Trester eingesetzt werden. Diese Verarbeitungsrückstände sind kostengünstig, liegen in ausreichender Menge vor und bieten eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Quelle für die erfindungsgemäßen Fruchtfasern.
Die Erfindung im Einzelnen
Die Erfindung betrifft prozessierte Fruchtfasern und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Eine Fruchtfaser gemäß der Erfindung ist eine Pflanzenfaser, also eine Faser, die aus einer nichtverholzten pflanzlichen Zellwand isoliert wird und hauptsächlich aus Cellulose besteht, und die hierbei aus einer Frucht isoliert wird. Unter einer Frucht ist hierbei die Gesamtheit der Organe einer Pflanze zu verstehen, die aus einer Blüte hervorgehen, wobei sowohl die klassischen Obstfrüchte als auch Fruchtgemüse enthalten sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Fruchtfaser ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Citrusfaser, Apfelfaser, Zuckerrübenfaser, Möhrenfaser und Erbsenfaser, wobei die Pflanzenfaser bevorzugt eine Fruchtfaser und besonders bevorzugt eine Citrusfaser oder eine Apfelfaser ist.
Eine „Apfelfaser“ gemäß der Anmeldung ist eine hauptsächlich aus Fasern bestehende Komponente, die aus einer nichtverholzten pflanzlichen Zellwand eines Apfels isoliert wird und hauptsächlich aus Cellulose besteht. Der Begriff der Faser stellt in gewisser Hinsicht ein Misnomer dar, weil die Apfelfasern makroskopisch nicht als Fasern in Erscheinung treten, sondern ein pulverförmiges Produkt darstellen. Weitere Bestandteile der Apfelfaser sind unter anderem Hemicellulose und Pektin.
Die Apfelfaser kann aus allen dem Fachmann bekannten Kulturäpfeln (malus domesticus) gewonnen werden. Als Ausgangsmaterial können hier vorteilhafterweise Verarbeitungsrückstände von Äpfeln eingesetzt werden. Als Ausgangsmaterial kann entsprechend Apfelschale, Kerngehäuse, Kerne oder Fruchtfleisch oder eine Kombination hiervon verwendet werden. In bevorzugter Weise wird als Ausgangsmaterial Apfeltrester verwendet, also die Pressrückstände von Äpfeln, die neben den Schalen typischerweise auch die oben genannten Bestandteile enthalten.
Eine „Citrusfaser“ gemäß der Anmeldung ist eine hauptsächlich aus Fasern bestehende Komponente, die aus einer nichtverholzten pflanzlichen Zellwand einer Citrusfrucht isoliert wird und hauptsächlich aus Cellulose besteht. Der Begriff der Faser stellt in gewisser Hinsicht ein Misnomer dar, weil die Citrusfasern makroskopisch nicht als Fasern in Erscheinung treten, sondern ein pulverförmiges Produkt darstellen. Weitere Bestandteile der Citrusfaser sind unter anderem Hemicellulose und Pektin. Die Citrusfaser kann vorteilhafterweise aus Citruspulpe, Citrusschale, Citrusvesikel, Segmentmembranen oder einer Kombination hiervon gewonnen werden.
Zur Herstellung einer pektin-konvertierten Citrusfaser können als Rohmaterial Citrusfrüchte und bevorzugt Verarbeitungsrückstände von Citrusfrüchten eingesetzt werden. Als Rohmaterial zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann entsprechend Citrusschale, (und hier Albedo und/oder Flavedo), Citrusvesikel, Segmentmembranen oder eine Kombination hiervon verwendet werden. In bevorzugter Weise wird als Rohmaterial Citrustrester verwendet, also die Pressrückstände von Citrusfrüchten, die neben den Schalen typischerweise auch das Fruchtfleisch enthalten.
Als Citrusfrüchte können hierbei alle dem Fachmann bekannten Citrusfrüchte verwendet werden. In nicht einschränkender Weise seien hier beispielhaft aufgeführt: Mandarine (Citrus reticulata), Clementine (Citrus × aurantium Clementine-Gruppe, Syn.: Citrus clementina), Satsuma (Citrus × aurantium Satsuma-Gruppe, Syn.: Citrus unshiu), Mangshan (Citrus mangshanensis), Orange (Citrus × aurantium Orangen-Gruppe, Syn.: Citrus sinensis), Bitterorange (Citrus × aurantium Bitterorangen-Gruppe), Bergamotte (Citrus × limon Bergamotte-Gruppe, Syn.: Citrus bergamia), Pampelmuse (Citrus maxima), Grapefruit (Citrus × aurantium Grapefruit-Gruppe, Syn.: Citrus paradisi) Pomelo (Citrus × aurantium Pomelo-Gruppe), echte Limette (Citrus × aurantiifolia), gewöhnliche Limette (Citrus × aurantiifolia, Syn.: Citrus latifolia), Kaffernlimette (Citrus hystrix), Rangpur-Limette (Citrus × jambhiri), Zitrone (Citrus × limon Zitronen-Gruppe), Zitronatzitrone (Citrus medica) und Kumquats (Citrus japonica, Syn.: Fortunella). Bevorzugt sind hierbei die Orange (Citrus × aurantium Orangen-Gruppe, Syn.: Citrus sinensis) und die Zitrone (Citrus × limon Zitronen-Gruppe).
Der optionale, mäßig saure Aufschluss im Schritt (b) des Verfahrens dient der partiellen Entfernung von Pektin aus dem Zellverband durch Überführung einer Teilfraktion des Protopektins in lösliches Pektin und gleichzeitiger Aktivierung der Faser durch Vergrößerung der inneren Oberfläche. Weiterhin wird das Rohmaterial durch den Aufschluss thermisch zerkleinert. Durch die saure Inkubation im wässrigen Milieu unter Einwirkung von Hitze zerfällt es in Fruchtfasern. Damit wird eine thermische Zerkleinerung erreicht, ein mechanischer Zerkleinerungsschritt ist im Rahmen des Herstellungsverfahrens damit nicht notwendig. Dies stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Faser-Herstellungsverfahren dar, die im Gegensatz dazu einen Scherungsschritt (wie beispielsweise durch eine (Hoch-)Druckhomogenisierung) benötigen, um eine Faser mit ausreichenden rheologischen Eigenschaften zu erhalten.
Die im Schritt (b) zur Herstellung der wässrigen Suspension eingesetzte Flüssigkeit ist eine wasserbasierte Flüssigkeit, die zu mindestens 61 Vol.%, bevorzugt 70, 80 oder 90 Vol.%, und insbesondere zu mindestens 95 Vol.% aus Wasser besteht; Stell- und Hilfs-Stoffe sowie übliche Zusätze und Futterergänzungsmittel machen dabei zu 100 Vol% fehlenden Anteile aus. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wässrige Flüssigkeit nicht nur frei von Alkohol, sondern komplett frei von organischen Lösungsmitteln; vorteilhaft können so auch keine Alkohol-typischen Begleitstoffe sowie höhermolekulare Verunreinigungen organischer Lösungsmittel in das Produkt gelangen.
In einer besonderen Ausführungsform verläuft das erfindungsgemäße Verfahren unter Ausschluss eines mechanischen Homogenisierungsschrittes. Wie es sich gezeigt hat, kann auch eine rein diffusive Durchdringung eines Tresters mit eingestellter, mittlerer Partikelgröße zu gleichmäßig pektin-aktivierten Fasern führen. Das so bevorzugt zugängliche Produkt überzeugt in getrockneter Form mit einer deutlich gleichmäßigen, konstanten Quell-Dynamik bei erhöhter Fließfähigkeit; die Erfinder gehen davon aus, dass die erhöhte Fließfähigkeit eine Peristaltik im Magen-Darm-Trakt erleichtert und durch gleichmäßigere Verteilung über Schleimhäute die Resorption von Nährstoffen ergänzend unterstützt.
Der saure Aufschluss im Schritt (b) ist so gestaltet, dass das bei der Teilextraktion extrahierte Pektin ein hochverestertes Pektin mit hoher Gelierkraft und gutem Viskosifizierungsvermögen darstellt. Es wird daher im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch als „hochwertiges Pektin“ bezeichnet. Bei dem sauren Aufschluss gemäß Schritt (b) handelt es sich um eine vollwertige Pektin-Extraktion in dem Sinne, dass das in Lösung gebrachte Pektin danach durch eine Fest-Flüssig-Trennung von dem Fasermaterial abgetrennt wird.
Bei dem durch die Teilextraktion anfallenden hochwertigen Pektin handelt es sich um hochverestertes Pektin. Unter einem hochveresterten Pektin wird erfindungsgemäß ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin oder Apfelpektin ist, einen Veresterungsgrad von 50 bis 80%, bevorzugt von 60 bis 80%, besonders bevorzugt von 70 bis 80% und insbesondere bevorzugt von 72% bis 75% auf. Beispielsweise kann der Veresterungsgrad des hochveresterten löslichen Pektins, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin oder Apfelpektin ist 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% oder 80% betragen.
Nach einer Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin ist, eine Viskosität, gemessen in mPas, von 500 bis 1500 mPas, bevorzugt von 600 bis 1400 mPas, besonders bevorzugt von 700 bis 1300 mPas und insbesondere bevorzugt von 800 bis 1200 mPas auf. Nach einer Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin ist, einen Gelierkraft, gemessen in °SAG, von 150 bis 300°SAG, bevorzugt von 200 bis 280°SAG, besonders bevorzugt von 240 bis 270°SAG und insbesondere bevorzugt von 260 bis 265°SAG auf. Beispielsweise kann die Gelierkraft des hochveresterten löslichen Pektins, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin ist 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 280, 290, und 300°SAG betragen.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Apfelpektin ist, einen Gelierkraft, gemessen in °SAG, von 150 bis 250°SAG, bevorzugt von 170 bis 240°SAG, besonders bevorzugt von 180 bis 220°SAG und insbesondere bevorzugt von 190 bis 200°SAG auf. Beispielsweise kann die Gelierkraft des hochveresterten löslichen Pektins, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Apfelpektin ist 160, 170, 180, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 210, 220, 230 und 240°SAG betragen.
Das Rohmaterial liegt bei dem Aufschluss als wässrige Suspension vor. Eine Suspension ist gemäß der Erfindung ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern (Rohmaterial-Partikel). Da die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, werden die Partikel geeignetermaßen durch Krafteintrag, also beispielsweise durch Schütteln oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers vorliegen.
Zur Erzielung eines sauren pH-Wertes kann der Fachmann auf alle ihm bekannten Säuren oder sauren Pufferlösungen zurückgreifen. So kann beispielsweise eine organische Säure die als Calcium-Chelator wirkt und damit überschüssige Calcium-Ionen binden kann. Beispiele für eine solche chelatbildende Säure sind Citronensäure, Gluconsäure oder Oxalsäure.
Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch eine Mineralsäure eingesetzt werden. Beispielhaft seien erwähnt: Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure. Bevorzugt wird Salpetersäure oder Schwefelsäure eingesetzt.
Bei dem optionalen sauren Aufschluss im Schritt (b) kann zusätzlich noch ein Komplexbildner für zweiwertige Kationen hinzugegeben werden. Beispielhaft sind hier Polyphosphate oder EDTA erwähnt.
Bei dem optionalen sauren Aufschluss im Schritt (b) des Verfahrens liegt der pH-Wert der Suspension zwischen pH = 2,5 und pH = 5,0, bevorzugt zwischen pH = 2,8 und pH = 4,5 und besonders bevorzugt zwischen pH = 3,0 und pH = 4,0. Der optionale saure Aufschluss kann beispielsweise bei einem pH-Wert von 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9 oder 4,0 durchgeführt werden.
Die Inkubation erfolgt bei dem optionalen sauren Aufschluss bei einer Temperatur zwischen 55°C und 75°C, bevorzugt zwischen 60°C und 75°C und besonders bevorzugt zwischen 65°C und 70°C. Der optionale saure Aufschluss kann beispielsweise bei einer Temperatur von 60°C, 61°C, 62°C, 63°C, 64°C, 65°°C, 66°C, 67°C, 68°C, 69°C, 70°C, 71 °C, 72°C, 73°C oder 74°C durchgeführt werden.
Die Inkubation erfolgt bei dem optionalen sauren Aufschluss über eine Zeitdauer zwischen 60 min und 8 Stunden und bevorzugt zwischen 2 h und 6 Stunden. Der optionale saure Aufschluss kann beispielsweise über eine Zeitdauer von 1,5 h, 2,0 h, 2,5 h, 3,0 h, 3,5 h, 4,0 h, 4,5 h, 5,0 h, 5,5 h oder 6,0 h durchgeführt werden.
Die wässrige Suspension hat bei dem sauren Aufschluss geeignetermaßen eine Trockenmasse von zwischen 0,5 Gew.% und 20 Gew.%, bevorzugt von zwischen 3 Gew.% und 16 Gew.%, und besonders bevorzugt von zwischen 5 Gew.% und 14 Gew.%. Die Trockenmasse kann bei dem optionalen sauren Aufschluss beispielsweise 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, oder 16 Gew.% betragen.
Die wässrige Suspension wird während des Aufschlusses geeigneterweise durch Krafteintrag in Bewegung versetzt, also beispielsweise gerührt oder geschüttelt. Dies erfolgt bevorzugt in kontinuierlicher Weise, damit die Partikel in der Suspension in der Schwebe gehalten werden.
Gemäß Schritt (b) des Verfahrens erfolgt nach dem Aufschluss eine Trennung des teilweise entpektinisierten Materials von der Mischung. Für eine solche Fest-Flüssig-Trennung stehen dem Fachmann zahlreiche Methoden zur Verfügung. Beispielsweise kann hier ein Dekanter, ein Separator oder eine Presse eingesetzt werden.
Der stark saure Aufschluss im Schritt (c) des Verfahrens dient der Konvertierung des unlöslichen Protopektins in lösliches Pektin unter Assoziation an den umgebenden Fasern durch Vergrößerung der inneren Oberfläche. Bei dem sauren Aufschluss gemäß Schritt (c) handelt es sich nicht um eine funktionelle Pektin-Extraktion. Das löslich gemachte Pektin wird nicht durch eine Fest-Flüssig-Trennung von dem Fasermaterial abgetrennt, sondern bleibt bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten zusammen mit der Faser in der Suspension enthalten. Es findet also im Endergebnis keine Pektinentfernung, sondern eine Pektinkonversion von Protopektin zu wasserlöslichem, faserassoziiertem Pektin statt. Die Erfinder gehen davon aus, dass durch den deutlich niedrigeren pH-Wert die Vergrößerung der Oberfläche durch Zerfall des Zellverbandes der Frucht mit umfasst. Das kann sinnvoll erklären, wieso bei niedrigerem pH-Wert eine überraschend ansteigende Verfügbarkeit an Pektin beobachtet werden konnte. Die Faser wird nicht nur unter Vergrößerung der Oberfläche separiert, sondern auch anteilig unter weiterer Aktivierung von Protopektin zersetzt. Im Ergebnis resultiert also eine pektin-konvertierte Faser mit erhöhter PektinVerfügbarkeit. Im Vergleich stellt das vorliegende Produkt ein gleichmäßigeres Quellverhalten bei verbesserter Fließfähigkeit bereit, womit die erhöhte Verfügbarkeit im Sinne einer Bioverfügbarkeit in Verdauungsprozessen, insbesondere an und durch Schleimhäute, erklärt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich zudem dadurch aus, dass hierbei kein Waschschritt mit einem organischen Lösungsmittel durchgeführt wird. Unter einem organischen Lösungsmittel wird hierbei eine Lösung verstanden, die mindestens 40% an organischem Lösungsmittel enthält.
Weiterhin wird das Rohmaterial durch den Aufschluss thermisch zerkleinert. Durch die stark saure Inkubation im wässrigen Milieu unter Einwirkung von Hitze zerfällt es in separierte Fruchtfasern. Damit wird eine thermische Zerkleinerung erreicht, ein mechanischer Zerkleinerungsschritt zur Erhöhung der Pektinverfügbarkeit ist im Rahmen des Herstellungsverfahrens damit nicht notwendig. Dies stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber herkömmlichen Faser-Herstellungsverfahren dar, die im Gegensatz dazu einen Scherungsschritt (wie beispielsweise durch eine (Hoch-)Druckhomogenisierung) benötigen, um eine Faser mit ausreichenden rheologischen Eigenschaften zu erhalten. Bevorzugt kann mit einer optionalen Zerkleinerung, Vermahlung oder Siebung die mittlere Partikelgröße eingestellt werden, um homogene Futtermischungen mit geringer Klassierungsneigung zu ermöglichen. Hierbei wird die Dichte / Schüttdichte an die Dichte / Schüttdichte einer angestrebten Futtermischung angeglichen. Die so zugängliche Futtermischung enthält dann das verfahrensgemäße Produkt in Reinform oder als Zusatz und zeigt auch bei längerer Vibration oder Erschütterung keine Neigung zur Dichtebedingten Fraktionierung; die Mischung bleibt homogen. Vorteilhaft kann so auf eine problematische, kostenintensive Kompaktierung, teure Emulgatoren oder Granulation verzichtet werden.
Mithin leistet der stark saure Aufschluss gemäß Schritt (c) - auch falls das zugeführte Material bereits dem optionalen sauren Aufschluss gemäß Schritt (b) unterzogen wurde - eine zusätzliche Pektin-Aktivierung, wobei weitere Teile des Protopektins aus der Faser befreit und in lösliches Pektin überführt werden.
Das Rohmaterial liegt bei dem Aufschluss als wässrige Suspension vor. Aus energetischer Sicht sollte hierbei der Anteil an Trockensubstanz möglichst hoch sein. Dies kann durch einen Trester realisiert werden, der mit der für den Aufschluss verwendeten wässrigen Flüssigkeit vollgesogen ist. Bevorzugt wird das Rohmaterial als Schüttung vorgelegt und anschließend mit Flüssigkeit infiltriert, bis der Lückengrad mit wenigen Prozent überschritten wurde; vorteilhaft ermöglicht dies eine Suspension mit nahezu maximalem Feststoffgehalt. Eine Suspension ist gemäß der Erfindung ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern (Rohmaterial-Partikel). Falls die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, können die Partikel bevorzugt durch Krafteintrag, also beispielsweise durch Vibration, kontinuierliche Rotation, Schütteln oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers und schwebfähig in einer großvolumigen Flüssigphase vorliegen.
Die im Schritt (c) eingesetzte wässrige Flüssigkeit, ist eine wasserbasierte Flüssigkeit, die zu mindestens 50 Vol.%, bevorzugt 70, 80 oder 90 Vol.%, und insbesondere zu mindestens 95 Vol.% aus Wasser besteht. Die zu 100% fehlenden Anteile bestehen aus etablierten Zusatz-, Stell- und Hilfs-Stoffen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wässrige Flüssigkeit frei von organischen Lösungsmitteln.
Zur Erzielung eines sauren pH-Wertes kann der Fachmann auf alle ihm bekannten Säuren oder sauren Pufferlösungen zurückgreifen. So kann beispielsweise eine organische Säure die als Calcium-Chelator wirkt und damit überschüssige Calcium-Ionen binden kann. Beispiele für eine solche chelatbildende Säure sind Citronensäure, Gluconsäure oder Oxalsäure.
Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch eine Mineralsäure eingesetzt werden. Beispielhaft seien erwähnt: Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure. Bevorzugt wird Salpetersäure oder Schwefelsäure eingesetzt. Bei dem sauren Aufschluss im Schritt (c) kann der Säure ein Komplexbildner für zweiwertige Kationen hinzugegeben werden. Beispielhaft sind hier Polyphosphate oder EDTA erwähnt.
Bei dem sauren Aufschluss im Schritt (c) des Verfahrens liegt der pH-Wert der Suspension zwischen pH = 0,1 und pH = 2,3, bevorzugt zwischen pH = 0,5 und pH = 2,2 und besonders bevorzugt zwischen pH = 1,6 und pH = 2,0. Der saure Aufschluss im Schritt (c) kann beispielsweise bei einem pH-Wert von 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, oder 2,1 durchgeführt werden.
Die Inkubation erfolgt bei dem sauren Aufschluss gemäß Schritt (c) bei einer Temperatur zwischen 60°C und 95°C, bevorzugt zwischen 70°C und 90°C und besonders bevorzugt zwischen 75°C und 85°C. Der saure Aufschluss nach Schritt (c) kann beispielsweise bei einer Temperatur von 70°C, 71 °C, 72°C, 73°C, 74°C, 75°C, 76°C, 77°C, 78°C, 79°C, 80°C, 81 °C, 82°C, 83°C, 84°C oder 85°C durchgeführt werden.
Die Inkubation erfolgt bei dem sauren Aufschluss gemäß Schritt (c) über eine Zeitdauer zwischen 60 min und 10 Stunden und bevorzugt zwischen 1,5 h und 6 Stunden, besonders bevorzugt zwischen 2 und 4 Stunden. Der saure Aufschluss nach Schritt (c) kann beispielsweise über eine Zeitdauer von 1,5 h, 2,0 h, 2,5 h, 3,0 h, 3,5 h, 4,0 h, 4,5 h, 5,0 h, 5,5 h, 6,0 h, 6,5 h, 7,0 h, 7,5 h, 8,0 h, 8,5 h, 9,0 h oder 9,5 h durchgeführt werden.
Die wässrige Suspension hat bei dem sauren Aufschluss nach Schritt (c) geeignetermaßen eine Trockenmasse von zwischen 10 Gew.% und 70 Gew.%, bevorzugt von zwischen 25 Gew.% und 50 Gew.%, und besonders bevorzugt von zwischen 30 Gew.% und 35 Gew.%. Die Trockenmasse kann bei dem sauren Aufschluss nach Schritt (c) beispielsweise 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 oder 35 Gew.% betragen.
Die wässrige Suspension wird während des Aufschlusses durch Krafteintrag in Bewegung versetzt, geeignetermaßen durch Rühren oder Schütteln. Dies erfolgt bevorzugt in kontinuierlicher Weise, damit die Partikel in der Suspension in der Schwebe gehalten werden.
Im Schritt (d) erfolgt das Trocknen des stark sauer inkubierten Materials aus Schritt (c), wobei das Trocknen eine Trocknung unter Normaldruck oder mittels Vakuumtrocknung umfasst. Bevorzugt erfolgt die Trocknung bis zum Erreichen der Lager- und Schütt-Fähigkeit. Pulver und Feststoffgemische gelten vorliegend als lager- und schüttfähig, wenn die oberflächliche Restfeuchte und Adhäsion zwischen den Partikeln durch das Eigengewicht der Partikel bei 45° Neigung in einem Behälter direkt überwunden werden, das Feststoffgemisch lässt sich ohne zusätzliche Maßnahmen schütten, füllen und fördern.
Beispiele für geeignete Trocknungsverfahren mittels Normaldruck sind Wirbelschichttrocknung, Fließbetttrocknung, Bandtrockner, Trommeltrockner oder Schaufeltrockner. Besonders bevorzugt ist hier die Fließbetttrocknung. Diese hat den Vorteil, dass das Produkt aufgelockert getrocknet wird, was einen optional anschließenden Vermahlschritt vereinfacht. Zudem vermeidet die Trocknungsart durch den gut dosierbaren Wärmeeintrag eine Schädigung des Produktes durch lokale Überhitzung.
Die Trocknung unter Normaldruck im Schritt (d) erfolgt zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von zwischen 50°C und 130°C, bevorzugt von zwischen 60°C und 120°C und besonders bevorzugt von zwischen 70°C und 110°C. Im Anschluss an die Trocknung wird das Produkt zweckmäßigerweise auf Raumtemperatur abgekühlt.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Trocknen gemäß Schritt (d) eine Vakuumtrocknung und besteht bevorzugt aus einer Vakuumtrocknung. Bei der Vakuumtrocknung wird das gewaschene Material als Trockengut einem Unterdruck ausgesetzt, was den Siedepunkt reduziert und somit auch bei niedrigen Temperaturen zu einer Verdampfung des Wassers führt. Die dem Trockengut kontinuierlich entzogene Verdampfungswärme wird geeigneterweise bis zur Temperaturkonstanz von außen nachgeführt. Die Vakuumtrocknung hat den Effekt, dass sie den Gleichgewichtsdampfdruck erniedrigt, was den Kapillartransport begünstigt. Dies hat sich insbesondere für das vorliegende Apfelfasermaterial als vorteilhaft herausgestellt, da hierdurch die aktivierten geöffneten Faserstrukturen und damit die hieraus resultierenden rheologischen Eigenschaften erhalten bleiben. Die Erfinder gehen davon aus, dass weiterhin die zugänglich gehaltene Faseroberfläche verbessert weiteres Protopektin in saurer Umgebung als aktiviertes Pektin freisetzen kann. Vorzugsweise erfolgt die Vakuumtrocknung bei einem absoluten Unterdruck von weniger als 400 mbar, bevorzugt von weniger als 300 mbar, weiterhin bevorzugt von weniger als 250 mbar und insbesondere bevorzugt von weniger als 200 mbar.
Die Trocknung unter Vakuum im Schritt (d) erfolgt zweckmäßigerweise bei einer MantelTemperatur von zwischen 40°C und 100°C, bevorzugt von zwischen 50°C und 90°C und besonders bevorzugt von zwischen 60°C und 80°C. Im Anschluss an die Trocknung wird das Produkt zweckmäßigerweise auf Raumtemperatur abgekühlt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren vor, während oder nach dem Trocknen in Schritt (d) einen Zerkleinerungs-, Vermahlungs- und/oder Siebschritt. Bevorzugt erfolgt der Zerkleinerungs-, Vermahlungs- oder Siebschritt nach dem Trocknen. Dieser Schritt ist vorteilhafterweise so ausgestaltet, dass als Ergebnis 90% der Partikel eine Korngröße von weniger 450 µm, bevorzugt eine Korngröße von weniger als 350 µm und insbesondere eine Korngröße von weniger als 250 µm aufweisen. Bei dieser Korngröße ist die Faser gut dispergierbar, zeigt ein optimales Quellvermögen und fügt sich in etablierte Futtermischungen, bevorzugt Schweinefuttermischungen, mit angepasster Schüttdichte harmonisch ein.
Erfindungsgemäß wird die pektin-konvertierte Fruchtfaser als Ergebnis des Verfahrensschrittes (d) erhalten, also als Ergebnis des Trocknungsvorgangs optional verbunden mit mindestens einem Schritt der ausgewählt ist aus Zerkleinerungs-, Vermahlungs- und Siebschritt.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine pektin-konvertierte Fruchtfaser bereit, die durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erhältlich ist. Die Erfinder gehen davon aus, dass die stark saure Inkubation hierbei ein Gemisch bereitstellt, bei dem ein signifikanter Teil des Protopektins in verfügbares, d.h. wasserlösliches Pektin umgewandelt wurde, das aber aufgrund des Herstellungsverfahrens weiterhin als faserassoziiertes Pektin verbleibt. Im Gegensatz zu einer Mischung aus Fasern mit isoliertem Pektin zeigen die erfindungsgemäßen pektinhaltigen Fasern ein einheitliches Quellverhalten, insofern die Fasern mit dem wasserlöslichen Pektin assoziiert sind.
Die pektin-konvertierte Citrusfaser
In einem dritten Aspekt stellt die Erfindung eine pektin-konvertierte Citrusfaser bereit, die einen wasserlöslichen Pektingehalt von 10 bis 35 Gew.% aufweist und bei der das Pektin einen Veresterungsgrad von mindestens 50% aufweist und somit ein hochverestertes Pektin ist. Diese Citrusfaser ist vorzugsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich oder wird dadurch erhalten.
Die pektin-konvertierte Citrusfaser weist vorteilhafterweise einen wasserlöslichen Pektingehalt von zwischen 10 Gew.% und 35 Gew.% und besonders bevorzugt von zwischen 15 und 30 Gew.% auf. Der Gehalt an wasserlöslichem Pektin in der pektin-konvertierten, pektinhaltigen Citrusfaser kann beispielsweise 10 Gew%, 11 Gew%, 12 Gew%, 13 Gew%, 14 Gew%, 15 Gew%, 16 Gew%, 17 Gew%, 18 Gew%, 19 Gew%, 20 Gew%, 21 Gew%, 22 Gew%, 23 Gew%, 24 Gew%, 25 Gew%, 26 Gew%, 27 Gew%, 28Gew%, 29 Gew% oder 30 Gew% betragen.
Vorzugsweise weist die pektin-konvertierte Citrusfaser eine Viskosität von 30 bis 150 mPas, bevorzugt von 40 bis 140 mPas, und besonders bevorzugt von 50 bis 130 mPas auf, wobei die Citrusfaser in Wasser als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s^-1 bei 20°C gemessen wird. Die Viskosität der pektin-konvertierten Citrusfaser kann beispielsweise 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140 oder 145 mPas betragen.
Zur Viskositätsbestimmung wird die Citrusfaser in demineralisiertem Wasser mit der in den Beispielen offenbarten Methode als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert und die Viskosität bei 20°C und vier Scherabschnitten (erster und dritter Abschnitt = konstantes Profil; zweiter und vierter Abschnitt = lineare Rampe; Auswertung jeweils bei einer Schergeschwindigkeit von 50 s^-1) bestimmt (Rheometer; Physica MCR Serie, Messkörper CC25 (entspricht Z3 DIN), Fa. Anton Paar, Graz, Österreich). Eine Citrusfaser mit dieser niedrigen Viskosität hat den Vorteil, dass sie beim Einbringen in das Endprodukt wenig andickt.
Die pektin-konvertierte Citrusfaser hat vorteilhafterweise ein Wasserbindevermögen von 8 g/g bis 15 g/g, bevorzugt von 9 g/g bis 14 g/g, besonders bevorzugt von 10 g/g bis 13 g/g.
Das Wasserbindevermögen der pektin-konvertierten Citrusfaser kann beispielsweise 8,5, 9,0, 9,5, 10,0, 10,5, 11,0, 11,5, 12,0 12,5, 13,0, 13,5, 14,0 oder 14,5 g/g betragen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die pektin-konvertierte Citrusfaser eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8% auf.
Es ist auch bevorzugt, dass die pektin-konvertierte Citrusfaser in 1,0 Gew.%iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 und bevorzugt von 3,5 bis 6,0 aufweist.
Die pektin-konvertierte Citrusfaser hat vorteilhaftweise eine Korngröße, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 450 µm, bevorzugt kleiner als 350 µm und insbesondere kleiner als 250 µm sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die pektin-konvertierte Citrusfaser einen Helligkeitswert L* von 50 bis 80, bevorzugt einen L*-Wert von 55 bis 75 und besonders bevorzugt einen L*-Wert von 60 bis 70.
Aufgrund des sauren Aufschlusses ist das Pektin der Citrusfaser dahingehend geändert worden, dass das unlösliche Protopektin in lösliches Pektin konvertiert wird, so dass die pektin-konvertierte Citrusfaser zwischen 10 und 35 Gew.% und bevorzugt zwischen 15 und 30 Gew.% an wasserlöslichem Pektin aufweist. Bei diesem wasserlöslichen Pektin handelt es sich um hochverestertes Pektin. Unter einem hochveresterten Pektin wird ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden. Durch die Kombination aus Entpektinisierung und stark saure Inkubation wird damit die erfindungsgemäße Citrusfaser erhalten, die im Rahmen der Erfindung als „pektinkonvertierte Citrusfaser“ bezeichnet wird.
Pektin-konvertierte Apfelfaser
In einem vierten Aspekt stellt die Erfindung eine pektin-konvertierte Apfelfaser bereit. Die pektin-konvertierte Apfelfaser weist vorteilhafterweise einen wasserlöslichen Pektingehalt von zwischen 5 Gew.% und 22 Gew.% und besonders bevorzugt von zwischen 8 und 15 Gew.% auf. Der Gehalt an wasserlöslichem Pektin in der pektin-konvertierte Apfelfaser kann beispielsweise 8 Gew%, 9 Gew%, 10 Gew%, 11 Gew%, 12 Gew%, 13 Gew%, 14 Gew%, 16 Gew.%, 17 Gew%, 18 Gew%, 19 Gew%, 20 Gew%, 21 Gew% oder 22 Gew% betragen. Bei diesem wasserlöslichen Pektin handelt es sich um hochverestertes Pektin.
Vorzugsweise weist die pektin-konvertierte Apfelfaser eine Viskosität von 20 bis 100 mPas, bevorzugt von 30 bis 90 mPas, und besonders bevorzugt von 40 bis 80 mPas auf, wobei die pektin-konvertierte Apfelfaser in Wasser als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s^-1 bei 20°C gemessen wird. Die Viskosität der pektin-konvertierten Apfelfaser kann beispielsweise 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 oder 95 mPas betragen.
Zur Viskositätsbestimmung wird die Apfelfaser in demineralisiertem Wasser mit der in den Beispielen offenbarten Methode als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert und die Viskosität bei 20°C und vier Scherabschnitten (erster und dritter Abschnitt = konstantes Profil; zweiter und vierter Abschnitt = lineare Rampe; Auswertung jeweils bei einer Schergeschwindigkeit von 50 s^-1) bestimmt (Rheometer; Physica MCR Serie, Messkörper CC25 (entspricht Z3 DIN), Fa. Anton Paar, Graz, Österreich). Eine pektin-konvertierte Apfelfaser mit dieser niedrigen Viskosität hat den Vorteil, beim Einmischen in ein Futtermittel dieses nicht zu stark andickt.
Die pektin-konvertierte Apfelfaser hat vorteilhafterweise ein Wasserbindevermögen von 8 g/g bis 15 g/g, bevorzugt von 9 g/g bis 14 g/g, besonders bevorzugt von 10 g/g bis 13 g/g. Das Wasserbindevermögen der pektin-konvertierten Apfelfaser kann beispielsweise 8,5, 9,0, 9,5, 10,0, 10,5, 11,0, 11,5, 12,0, 12,5, 13,0, 13,5, 14,0 oder 14,5 g/g betragen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die pektin-konvertierte Apfelfaser eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8% auf.
Es ist auch bevorzugt, dass die pektin-konvertierte Apfelfaser in 1,0 Gew.%iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 und bevorzugt von 3,5 bis 6,0 aufweist.
Die pektin-konvertierte Apfelfaser hat vorteilhaftweise eine Korngröße, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 450 µm, bevorzugt kleiner als 350 µm und insbesondere kleiner als 250 µm sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat die pektin-konvertierte Apfelfaser einen Helligkeitswert L* von 40 bis 70, bevorzugt einen Helligkeitswert L* von 45 bis 65 und besonders bevorzugt einen Helligkeitswert L* von 50 bis 60. Damit sind die Apfelfasern nahezu farblos und führen bei einem Einsatz in Lebensmittelprodukten nicht zu einer nennenswerten Verfärbung der Produkte. Unter einem hochveresterten Pektin wird erfindungsgemäß ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JEFCA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden. Durch die Kombination aus stark saurer Inkubation und optional vorgeschalteter schonender Teilextraktion wird die erfindungsgemäße Apfelfaser erhalten, die im Rahmen der Erfindung als „pektin-konvertierte Apfelfaser“ bezeichnet wird.
In einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen pektin-konvertierten Fruchtfaser, die bevorzugt eine pektin-konvertierte Citrus- oder Apfelfaser ist, als Verdickungsmittel oder Strukturmittel in einem Lebensmittelerzeugnis, einem Futterprodukt, einem Getränk, einem Nahrungsergänzungsmittel, einem kosmetischen Erzeugnis, einem pharmazeutischen Erzeugnis oder einem Medizinprodukt, Futter, Futtermittel, Futterzusatz, Futtermittelzusatz, Mastfutter, Mastfutterzusatz, bevorzugt in einem Futterprodukt, besonders bevorzugt als Schweinemastfutterzusatz.
In einem siebten Aspekt betrifft die Erfindung eine Mischung umfassend die erfindungsgemäße Fruchtfaser, die bevorzugt eine pektin-konvertierte Citrus- oder Apfelfaser ist, und ein separat hinzugegebenes Pektin, welches entweder ein niedrig verestertes oder ein hoch verestertes oder niedrig verestertes amidiertes Pektin oder Mischungen davon sein kann. Diese Mischung beinhaltet somit zwei Pektinquellen, nämlich das faser-assoziierte wasserlösliche, hochveresterte Pektin und das separat hinzugegebene Pektin.
In einem achten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lebensmittelerzeugnis, ein Futterprodukt, Futterzusatz, Mastfutterzusatz, Schweinemastfutterzusatz, ein Getränk, ein kosmetisches Erzeugnis, ein pharmazeutisches Erzeugnis oder Medizinprodukt das aus - oder unter Verwendung - der erfindungsgemäßen pektin-konvertierten, stark sauer inkubierten Fruchtfaser, die bevorzugt eine pektin-konvertierten Citrus- oder Apfelfaser ist, hergestellt worden ist.
Definitionen
Eine Citrusfaser gemäß der Anmeldung ist eine hauptsächlich aus Fasern bestehende Komponente, die aus einer nichtverholzten pflanzlichen Zellwand einer Citrusfrucht isoliert wird und hauptsächlich aus Cellulose besteht. Der Begriff der Faser stellt in gewisser Hinsicht ein Misnomer dar, weil die Citrusfasern makroskopisch nicht als Fasern in Erscheinung treten, sondern ein pulverförmiges Produkt darstellen. Weitere Bestandteile der Citrusfaser sind unter anderem Hemicellulose und Pektin.
Eine Apfelfaser gemäß der Anmeldung ist eine hauptsächlich aus Fasern bestehende Komponente, die aus einer nichtverholzten pflanzlichen Zellwand eines Apfels isoliert wird und hauptsächlich aus Cellulose besteht. Der Begriff der Faser stellt in gewisser Hinsicht ein Misnomer dar, weil die Apfelfasern makroskopisch nicht als Fasern in Erscheinung treten, sondern ein pulverförmiges Produkt darstellen. Weitere Bestandteile der Apfelfaser sind unter anderem Hemicellulose und Pektin.
Ein Pektin gemäß der Anmeldung ist definiert als ein pflanzliches Polysaccharid, das als Polyuronid im Wesentlichen aus α-1,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure-Einheiten besteht. Die Galacturonsäureeinheiten sind partiell mit Methanol verestert. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester.
Unter einem hochveresterten Pektin wird erfindungsgemäß ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.
An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination miteinander gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Es sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein können.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Ausführungsbeispiele
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
1. Beschreibung vorteilhafter Herstellungsverfahren und Produkte
Ausgehend von einem Citrus-Trester bzw. Apfel-Trester wird der Trester in mehreren Chargen in separaten Portionen vorbereitet; ein Teil der Chargen wird durch optionalen, sauren Aufschluss bei einem pH-Wert zwischen 2,5 und 5,0 mäßig sauer vorbereitet und anteilig aufgeschlossen und hierbei ein Teil des vorhandenen Protopektins in Lösung gebracht, das anschließend als hochwertiges Pektin von dem Fasermaterial durch eine Fest-Flüssigtrennung (z.B. mit einem Dekanter oder einem Separator) abgetrennt werden kann. In dem darauffolgenden, stark sauren Aufschluss wird das Fasermaterial, das gleichsinnig nach optionaler, saurer Vorinkubation und Abtrennung möglichen Pektins anfällt, durch Inkubation in einer stark aziden, wässrigen Lösung bei einem pH-Wert zwischen 0,1 und 2,3, einem Trockensubstanzgehalt von 25 bis 35 Gew.% und einer Temperatur zwischen 75° bis 85°C für 2 bis 4 h aufgeschlossen und weiteres Pektin aus Protopektin freigesetzt. Die Bioverfügbarkeit und Aktivität sind durch den stark sauren Aufschluss stark erhöht. Das Trockenfutter bildet in sauren Verdauungs-Säften durch das aktive, pektin-aktivierte Produkt ein gleichmäßig fließfähiges Gel, welches eine verzögerte aber auf die Zeit betrachtet deutlich erhöhte, kontinuierliche Nährstoffzufuhr einstellt und so gleichmäßiger und effizienter dem Tier die für das Wachstum notwendigen Stoffe bereitstellen kann. Vor diesem Hintergrund offenbart die vorliegende Beschreibung als besonders vorteilhafte Ausführungsform auch eine trockene, auf einheitliche Schüttdichte eingestellte Schweinemastfuttermischung, die durch die erfindungsgemäße, stark sauer inkubierte, getrocknete und vermahlene Faser mit einem überraschend einfachen Verfahren kostengünstig zugänglich wird.
Testmethoden
1. Testmethode zur Bestimmung der Korngröße
Messprinzip:
In einer Siebmaschine ist ein Satz von Sieben, deren Maschenweite vom unteren Sieb zum oberen stets ansteigt, übereinander angeordnet. Die Probe wird auf das oberste Sieb - das mit der größten Maschenweite gegeben. Die Probeteilchen mit größerem Durchmesser als die Maschenweite bleiben auf dem Sieb zurück; die feineren Teilchen fallen auf das nächste Sieb durch. Der Anteil der Probe auf den verschiedenen Sieben wird ausgewogen und in Prozent angegeben.
Durchführung:
Die Probe wird auf zwei Stellen nach dem Komma genau eingewogen. Die Siebe werden mit Siebhilfen versehen und mit steigender Maschenweite übereinander aufgebaut. Die Probe wird auf das oberste Sieb quantitativ überführt, die Siebe werden eingespannt und nach definierten Parametern verläuft der Siebprozess. Die einzelnen Siebe werden mit Probe und Siebhilfe sowie leer mit Siebhilfe gewogen. Soll bei einem Produkt nur ein Grenzwert im Korngrößenspektrum überprüft werden (z. B. 90 % < 250 µm), dann wird nur ein Sieb mit der entsprechenden Maschenweite verwendet.
Messvorgaben:

Probemenge:	15 g
Siebhilfen:	2 pro Siebboden
Siebmaschine:	AS 200 digit, Fa. Retsch GmbH
Siebbewegung:	dreidimensional
Schwingungshöhe:	1,5 mm
Siebdauer:	15 min

Der Siebaufbau besteht aus den folgenden Maschenweite in µm: 1400, 1180, 1000, 710, 500, 355, 250 gefolgt vom Boden.
Die Berechnung der Korngröße erfolgt anhand folgender Formel: $A n t e i l p r o S i e b i n % = \frac{A u s w a a g e i n g a u f d e m S i e b \times 100}{P r o b e e i n w a a g e i n g}$
2. Herstellung einer 2,5 Gew%igen Faserdispersion
Rezeptur:

2,50 g Faserstoffe
97,5 g demineralisiertes Wasser (Raumtemperatur)
Einstreudauer: 15 Sekunden

In einem 250 ml Becherglas wird die jeweilige Menge an dem. Wasser (Raumtemperatur) vorgelegt. Die genau abgewogene Menge an Faserstoffen wird bei laufendem Rührwerk (Ultra Turrax) bei 8000 U/Min. (Stufe 1) langsam direkt in den Rührsog eingestreut. Die Einstreudauer richtet sich nach der Menge an Fasern, sie soll pro 2,5 g Probe 15 Sekunden dauern. Dann wird die Dispersion genau 60 Sek. bei 8000 U/Min. (Stufe 1) gerührt. Soll die Probe zur Bestimmung der Viskosität verwendet werden, wird sie in ein temperiertes Wasserbad bei 20°C gestellt.
Zur Messung der Viskosität wird die Probe nach genau 1 Stunde vorsichtig in das Messsystem des Rheometers gefüllt und die jeweilige Messung gestartet. Falls sich die Probe absetzt, wird sie unmittelbar vor dem Abfüllen mit Hilfe eines Löffels vorsichtig aufgerührt.
3. Testmethode zur Bestimmung des Wasserbindevermögens
Durchführung für Wasserbindungsvermögen von nicht vorbehandelten Proben:
Man lässt die Probe mit einem Wasserüberschuss 24 Stunden bei Raumtemperatur quellen. Nach Zentrifugation und anschließendem Abdekantieren des Überstandes kann das Wasserbindungsvermögen in g H2O / g Probe gravimetrisch bestimmt werden. Der pH-Wert in der Suspension ist zu messen und zu dokumentieren.
Folgende Parameter sind einzuhalten:
Probeeinwaage:

- Pflanzenfaser:	1,0 g (in Zentrifugenglas)
- Wasserzugabe:	60 ml
- Zentrifugation:	4000 g
- Zentrifugierdauer	10 min

20 Minuten nach Zentrifugierbeginn (bzw. 10 Minuten nach Zentrifugierende) trennt man den Wasserüberstand von der gequollenen Probe ab. Die Probe mit dem gebundenen Wasser wird ausgewogen.
Das Wasserbindungsvermögen (WBV) in g H₂O / g Probe kann nun nach folgender Formel berechnet werden: $WBV (g H_{2} O / g P r o b e) = \frac{Probe m i t g e b u n d e n e m W a s s e r (g) - 1, 0 g}{1, 0 g}$
4. Testmethode zur Bestimmung der Viskosität

Messgerät:	Physica MCR-Serie (z.B. MCR 301, MCR 101)
Messsystem:	Z3 DIN bzw. CC25
	(Anmerkung: Die Messsysteme Z3 DIN und CC25 sind
	identische Messsysteme)
Anzahl Abschnitte:	4

Messparameter:
1. Abschnitt:

Abschnittseinstellungen:	- Vorgabegröße:	Schergeschwindigkeit [s^-1]
	- Profil:	konstant
	- Wert:	0 s^-1
	- Abschnittsdauer:	60 s
	- Temperatur:	20 °C

2. Abschnitt:

Abschnittseinstellungen:	- Vorgabegröße:	Schergeschwindigkeit [s^-1]
	- Profil:	Rampe lin
	- Wert:	0,1 - 100 s^-1
	- Abschnittsdauer:	120 s
	- Temperatur:	20 °C

3. Abschnitt:

Abschnittseinstellungen:	- Vorgabegröße:	Schergeschwindigkeit [s^-1]
	- Profil:	konstant
	- Wert:	100 s^-1
	- Abschnittsdauer:	10 s
	- Temperatur:	20 °C

4. Abschnitt:

Abschnittseinstellungen:	- Vorgabegröße:	Schergeschwindigkeit [s^-1]
	- Profil:	Rampe lin
	- Wert:	100 - 0,1 s^-1
	- Abschnittsdauer:	120 s
	- Temperatur:	20 °C

Auswertung:
Die Viskosität (Einheit [mPas]) wird wie folgt abgelesen: 4. Abschnitt bei = 50 s ^-1
5. Testmethode zur Bestimmung des Veresterungsgrads
Diese Methode entspricht der JECFA (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) veröffentlichten Methode. Abweichend von der JECFA-Methode wird das entaschte Pektin nicht im Kalten gelöst, sondern erhitzt. Als Alkohol wird Isopropanol anstelle von Ethanol verwendet.
6. Testmethode zur Bestimmung der Feuchtigkeit und der Trockenmasse
Prinzip:
Unter dem Feuchtigkeitsgehalt der Probe wird die nach definierten Bedingungen ermittelte Massenabnahme nach der Trocknung verstanden. Es wird der Feuchtigkeitsgehalt der Probe mittels Infrarot-Trocknung mit dem Feuchtebestimmer Sartorius MA-45 (Fa. Sartorius, Göttingen, BRD) bestimmt.
Durchführung:
Es werden ca. 2,5 g der Faserprobe auf den Sartorius Feuchtebestimmer eingewogen. Die Einstellungen des Gerätes sind den entsprechenden werkseitigen Messvorschriften zu entnehmen. Die Proben sollen zur Bestimmung etwa Raumtemperatur haben. Der Feuchtigkeitsgehalt wird vom Gerät automatisch in Prozent [% M] angegeben. Die Trockenmasse wird vom Gerät automatisch in Prozent [% S] angegeben.
7. Testmethode zur Bestimmung der Farbe und Helligkeit
Prinzip:
Die Farb- und Helligkeitsmessungen werden mit dem Minolta Chromameter CR 300 bzw.
CR 400 durchgeführt. Die Bestimmung der spektralen Eigenschaften einer Probe erfolgt anhand von Normfarbwerten. Die Farbe einer Probe wird mit dem Farbton, der Helligkeit und der Sättigung beschrieben. Mit diesen drei Basiseigenschaften lässt sich die Farbe dreidimensional darstellen:

Die Farbtöne liegen auf dem Außenmantel des Farbkörpers, die Helligkeit verändert sich auf der senkrechten Achse und der Sättigungsgrad verläuft horizontal. Bei Verwendung des L*a*b*-Messsystems (sprich L-Stern, α-Stern, b-Stern) steht L* für die Helligkeit, während a* und b* sowohl den Farbton als auch die Sättigung angeben. a* und b* nennen die Positionen auf zwei Farbachsen, wobei a* der Rot-Grün-Achse und b* der Blau-Gelb-Achse zugeordnet ist. Für die Farbmessanzeigen wandelt das Gerät die Normfarbwerte in L*a*b*-Koordinaten um.

Durchführung der Messung:
Die Probe wird auf ein weißes Blatt Papier gestreut und mit einem Glasstopfen geebnet. Zur Messung wird der Messkopf des Chromameters direkt auf sie Probe gesetzt und der Auslöser betätigt. Von jeder Probe wird eine Dreifachmessung durchgeführt und der Mittelwert berechnet. Die L*-, a*-, b*-Werte werden vom Gerät mit zwei Stellen nach dem Komma angegeben.
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
8. Testmethode zur Bestimmung des wasserlöslichen Pektins in faserhaltigen Proben
Prinzip:
Durch eine wässrige Extraktion wird das in faserhaltigen Proben enthaltene Pektin in die flüssige Phase übergeführt. Durch Zugabe von Alkohol wird das Pektin als alkoholunlösliche Substanz (AIS, alcohol insoluble substance) aus dem Extrakt ausgefällt.
Extraktion:
10,0 g der zu untersuchenden Probe werden in eine Glasschale eingewogen. 390 g kochendes dest. Wasser werden in einem Becherglas vorgelegt und die vorher abgewogene Probe wird mittels Ultra-Turrax 1 min auf höchster Stufe eingerührt.
Die auf Raumtemperatur abgekühlte Probensuspension wird auf vier 150 ml Zentrifugenbecher aufgeteilt und 10 min bei 4000 x g zentrifugiert. Der Überstand wird gesammelt. Das Sediment eines jeden Bechers wird mit 50 g destilliertem Wasser resuspendiert und erneut für 10 min bei 4000 x g zentrifugiert. Der Überstand wird gesammelt, das Sediment wird verworfen.
Die vereinigten Zentrifugate werden in ca. 4 I Isopropanol (98 %) zur Ausfällung der alkoholunlöslichen Substanz (AIS) gegeben. Nach ½ Stunde filtriert man über ein Filtertuch und presst die AIS manuell ab. Im Filtertuch wird dann die AIS in ca. 3 I Isopropanol (98 %) gegeben und von Hand unter Verwendung von Handschuhen aufgelockert.
Der Abpressvorgang wird wiederholt, die AIS quantitativ vom Filtertuch genommen, aufgelockert und bei 60 °C 1 Stunde im Trockenschrank getrocknet.
Die abgepresste, getrocknete Substanz wird zur Berechnung der alkoholunlöslichen Substanz (AIS) auf 0,1 g ausgewogen.
Berechnung:
Die Berechnung des wasserlöslichen Pektins bezogen auf die faserhaltige Probe erfolgt anhand der folgenden Formel, wobei das wasserlösliche Pektin als alkoholunlösliche Substanz (AIS) anfällt: $A I S i n d e r P r o b e i n G e w . % (\frac{g}{100 g}) = \frac{g e s t r o c k n e t e A I S [g] \times 100}{P r o b e n e i n w a a g e i n g}$
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Citrusfaser eine oder mehrere der folgenden rheologischen Eigenschaften auf:

Eine Viskosität von 30 bis 150 mPas, bevorzugt von 40 bis 140 mPas, und besonders bevorzugt von 50 bis 130 mPas aufweist, wobei die pektin-konvertierte Citrusfaser in Wasser als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s-1 bei 20°C gemessen wird;
Ein Wasserbindevermögen von 8 bis 15 g/g, bevorzugt von 9 bis 14 g/g, besonders bevorzugt von 10 bis 13 g/g.

In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Citrusfaser eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8% auf.
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Citrusfaser in 1,0 %iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 und bevorzugt von 3,5 bis 6,0 auf.
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Citrusfaser eine Korngröße auf, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 450 µm sind, bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 350 µm sind und besonders bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 250 µm sind.
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Citrusfaser einen Helligkeitswert L* von 50 bis 80, bevorzugt L* von 55 bis 75 und besonders bevorzugt L* von 60 bis 70 auf.
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Apfelfaser eine oder mehrere der folgenden rheologischen Eigenschaften aufweist:

- eine Viskosität von größer 20 mPas, bevorzugt von größer 30 mPas, und besonders bevorzugt von größer 40 mPas aufweist, wobei die pektin-konvertierte Apfelfaser in Wasser als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s^-1 bei 20°C gemessen wird;
- ein Wasserbindevermögen von 8 bis 15 g/g, bevorzugt von 9 bis 14 g/g, besonders bevorzugt von 10 bis 13 g/g.

In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Apfelfaser eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8% auf.
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Apfelfaser in 1,0 %iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 und bevorzugt von 3,5 bis 6,0 auf.
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Apfelfaser eine Korngröße auf, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 450 µm sind, bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 350 µm sind und besonders bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 250 µm sind.
In vorteilhafter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Apfelfaser einen Helligkeitswert L* von 40 bis 70, bevorzugt L* von 45 bis 75 und besonders bevorzugt L* von 50 bis 60 auf.
In vorteilhafter Ausführungsform wird eine erfindungsgemäße Citrus- oder Apfel-Faser als Verdickungsmittel oder Strukturmittel in einem Lebensmittelerzeugnis, einem Futterprodukt, einem Getränk, einem Nahrungsergänzungsmittel, einem kosmetischen Erzeugnis, einem pharmazeutischen Erzeugnis oder einem Medizinprodukt, Futter, Futtermittel, Futterzusatz, Futtermittelzusatz, Mastfutter, Mastfutterzusatz, bevorzugt in einem Futterprodukt, besonders bevorzugt als Schweinemastfutterzusatz, verwendet.
In vorteilhafter Ausführungsform umfasst eine Mischung eine erfindungsgemäße, pektin-konvertierte Fruchtfaser und ein lösliches Pektin, welches bevorzugt ein niedrig verestertes Pektin, ein hoch verestertes Pektin, ein niedrig verestertes amidiertes Pektin oder eine Mischung hiervon ist, wobei die pektin-konvertierte Fruchtfaser vorteilhafterweise eine erfindungsgemäß pektin-konvertierte Citrusfaser oder eine erfindungsgemäß pektin-konvertierte Apfelfaser ist.
In vorteilhafter Ausführungsform enthält wird ein Produkt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lebensmittelerzeugnis, Nahrungsergänzungsmittel, Futterprodukt, Futterzusatz, Mastfutterzusatz, Schweinemastfutterzusatz, Getränk, ein kosmetisches Erzeugnis, pharmazeutisches Erzeugnis oder Medizinprodukt; hergestellt unter Verwendung einer erfindungsgemäßen, pektin-konvertierten Fruchtfaser, wobei die pektin-konvertierte Fruchtfaser vorteilhafterweise eine pektin-konvertierte Citrusfaser oder eine pektin-konvertierte Apfelfaser ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 0117376 A1 [0005]
US 3033685 A [0007]
GB 1223940 A [0007]
JP 04258259 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer pektin-konvertierten Fruchtfaser, wobei das Verfahren, unter Ausschluss einer enzymatischen Entesterung, die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines Rohmaterials, das Zellwandmaterial einer essbaren Frucht enthält; (b) optionaler Aufschluss des Rohmaterials aus Schritt (a) mit Teilextraktion des Pektins aus diesem Rohmaterial durch Inkubation des Rohmaterials aus Schritt (a) in wässriger Suspension bei einem pH-Wert von 2,5 bis 5,0 und anschließender Trennung des teilweise entpektinisierten Materials von der Mischung; (c) Suspendieren des Rohmaterials aus Schritt (a) oder des teilweise entpektinisierten Materials aus Schritt (b) in einer wässrigen Flüssigkeit und Inkubation dieser wässrigen Suspension bei einem pH-Wert zwischen 0,1 und 2,3 zur Erzielung einer pektin-konvertierten Faser; (d) Trocknen des Materials aus Schritt (c), umfassend eine Trocknung bei Normaldruck oder eine Vakuumtrocknung, zum Erhalten der pektin-konvertierten Fruchtfaser, optional als vorbereitenden, begleitenden oder nachbereitenden Schritt umfassend mindestens eine der Maßnahmen Zerkleinerung, Vermahlung und / oder Siebung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial ein Rückstand aus der Verarbeitung von Apfel- oder Citrusfrüchten darstellt und bevorzugt ein Apfel- oder Citrus-Trester ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Citrusschale, Citrus-Albedo, Citrus-Flavedo, Citrusvesikel, Citrusmembran und Citrustrester, und bevorzugt Citrustrester ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der optionale Aufschluss in Schritt (b) eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt: i. Verwendung einer organischen Säure wie Oxalsäure oder Citronensäure; ii. Verwendung einer Mineralsäure wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure, wobei Salpetersäure oder Schwefelsäure bevorzugt ist; iii. Zusätzlich ein Komplexbildner für zweiwertige Kationen wie Polyphosphat oder EDTA hinzugegeben wird; iv. der pH-Wert der Suspension liegt zwischen pH = 2,5 und pH = 5,0, bevorzugt zwischen pH = 2,8 und pH = 4,5 und besonders bevorzugt zwischen pH = 3,0 und pH = 4,0; v. die Inkubation erfolgt bei einer Temperatur zwischen 55°C und 80°C, bevorzugt zwischen 60°C und 75°C und besonders bevorzugt zwischen 65°C und 70°C; vi. die Inkubation erfolgt über eine Zeitdauer zwischen 15 min und 2 h, bevorzugt zwischen 0,5 h und 1,5 h; vii. die Suspension hat eine Trockenmasse von zwischen 0,5 % und 20 %, bevorzugt von zwischen 3 % und 16 %, und besonders bevorzugt von zwischen 5 % und 14 %; viii. die Suspension wird während des Aufschlusses gerührt oder geschüttelt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss in Schritt (c) eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt: i. Verwendung einer organischen Säure wie Oxalsäure oder Citronensäure; ii. Verwendung einer Mineralsäure wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure, wobei Salpetersäure oder Schwefelsäure bevorzugt ist; iii. Zusätzlich ein Komplexbildner für zweiwertige Kationen wie Polyphosphat oder EDTA hinzugegeben wird; iv. der pH-Wert der Suspension liegt zwischen pH = 0,1 und pH = 2,3, bevorzugt zwischen pH = 0,5 und pH = 2,2 und besonders bevorzugt zwischen pH = 1,6 und pH = 2,0; v. die Inkubation erfolgt bei einer Temperatur zwischen 60°C und 95°C, bevorzugt zwischen 70°C und 90°C und besonders bevorzugt 75°C und 85°C; vi. die Inkubation erfolgt über eine Zeitdauer zwischen 60 min und 10 h, bevorzugt zwischen 1,5 h und 6 h, besonders bevorzugt zwischen 2 und 4 Stunden; vii. die Suspension hat eine Trockenmasse von zwischen 10% und 70%, bevorzugt von zwischen 20 % und 50 %, und besonders bevorzugt von zwischen 25 % und 35 %; viii. die Suspension wird während des Aufschlusses durch Krafteintrag in Bewegung versetzt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem Trocknen in Schritt (d) mindestens einen der Schritte Zerkleinerungs-, Vermahlungs- oder Siebschritt umfasst, wobei bevorzugt Partikel von kleiner 250 µm erhalten werden.
Pektin-konvertierte Fruchtfaser, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen wasserlöslichen Pektingehalt von zwischen 5 und 35 Gew.%, bevorzugt 8 bis 30 Gew.%, besonders bevorzugt 8 bis 22 Gew% aufweist und das Pektin ein hochverestertes Pektin ist, wobei die pektin-konvertierte Fruchtfaser bevorzugt durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 erhältlich ist oder erhalten wird und besonders bevorzugt eine pektin-konvertierte Citrusfaser oder eine pektin-konvertierte Apfelfaser ist.
Pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Citrusfaser eine oder mehrere der folgenden rheologischen Eigenschaften aufweist: a) eine Viskosität von 30 bis 150 mPas, bevorzugt von 40 bis 140 mPas, und besonders bevorzugt von 50 bis 130 mPas auf, wobei die pektin-konvertierte Citrusfaser in Wasser als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s^-1 bei 20°C gemessen wird; b) ein Wasserbindevermögen von 8 bis 15 g/g, bevorzugt von 9 bis 14 g/g, besonders bevorzugt von 10 bis 13 g/g.
Pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Citrusfaser eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8% aufweist.
Pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Citrusfaser in 1,0 %iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 und bevorzugt von 3,5 bis 6,0 aufweist.
Pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pektin-konvertierte Citrusfaser eine Korngröße aufweist, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 450 µm sind, bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 350 µm sind und besonders bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 250 µm sind.
Pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Citrusfaser einen Helligkeitswert L* von 50 bis 80, bevorzugt einen Helligkeitswert L* von 55 bis 75 und besonders bevorzugt einen Helligkeitswert L* von 50 bis 60 aufweist.
Pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Apfelfaser eine oder mehrere der folgenden rheologischen Eigenschaften aufweist: a) eine Viskosität von 20 bis 100 mPas, bevorzugt von 30 bis 90 mPas, und besonders bevorzugt von 40 bis 70 mPas aufweist, wobei die pektin-konvertierte Apfelfaser in Wasser als 2,5 Gew.%ige Lösung dispergiert wird und die Viskosität mit einer Scherrate von 50 s^-1 bei 20°C gemessen wird; b) ein Wasserbindevermögen von 8 bis 15 g/g, bevorzugt von 9 bis 14 g/g, besonders bevorzugt von 10 bis 13 g/g.
Pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Apfelfaser eine Feuchtigkeit von weniger als 15%, bevorzugt von weniger als 10% und besonders bevorzugt von weniger als 8% aufweist.
Pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Apfelfaser in 1,0 %iger wässriger Suspension einen pH-Wert von 3,0 bis 7,0 und bevorzugt von 3,5 bis 6,0 aufweist.
Pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Apfelfaser eine Korngröße aufweist, bei der mindestens 90% der Partikel kleiner als 450 µm sind, bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 350 µm sind und besonders bevorzugt mindestens 90% der Partikel kleiner als 250 µm sind.
Pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die pektin-konvertierte Apfelfaser einen Helligkeitswert L* von 40 bis 70, bevorzugt L* von 45 bis 65 und besonders bevorzugt L* von 50 bis 60 aufweist.
Verwendung der pektin-konvertierten Citrusfaser gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 oder der pektin-konvertierten Apfelfaser gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17 als Verdickungsmittel oder Strukturmittel in einem Lebensmittelerzeugnis, einem Futterprodukt, einem Getränk, einem Nahrungsergänzungsmittel, einem kosmetischen Erzeugnis, einem pharmazeutischen Erzeugnis oder einem Medizinprodukt, Futter, Futtermittel, Futterzusatz, Futtermittelzusatz, Mastfutter, Mastfutterzusatz, bevorzugt in einem Futterprodukt, besonders bevorzugt als Schweinemastfutterzusatz.
Mischung umfassend eine pektin-konvertierte Fruchtfaser gemäß Anspruch 7 und ein lösliches Pektin, welches bevorzugt ein niedrig verestertes Pektin, ein hoch verestertes Pektin, ein niedrig verestertes amidiertes Pektin oder eine Mischung hiervon ist, wobei die pektin-konvertierte Fruchtfaser vorteilhafterweise eine pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 oder eine pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17 ist.
Lebensmittelerzeugnis, Nahrungsergänzungsmittel, Futterprodukt, Futterzusatz, Mastfutterzusatz, Schweinemastfutterzusatz, Getränk, ein kosmetisches Erzeugnis, pharmazeutisches Erzeugnis oder Medizinprodukt hergestellt unter Verwendung der pektin-konvertierten Fruchtfaser gemäß Anspruch 7, wobei die pektin-konvertierte Fruchtfaser vorteilhafterweise eine pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 oder eine pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17 ist.
Lebensmittelerzeugnis, Nahrungsergänzungsmittel, Futterprodukt, Futterzusatz, Mastfutterzusatz, Schweinemastfutterzusatz, Getränk, ein kosmetisches Erzeugnis, pharmazeutisches Erzeugnis oder Medizinprodukt umfassend eine pektin-konvertierte Fruchtfaser gemäß Anspruch 7, wobei die pektin-konvertierte Fruchtfaser vorteilhafterweise eine pektin-konvertierte Citrusfaser gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 oder eine pektin-konvertierte Apfelfaser gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17 ist.