DE1169767B

DE1169767B - Verfahren zum Weichmachen von Fleisch

Info

Publication number: DE1169767B
Application number: DER28592A
Authority: DE
Inventors: Clifford Edward Neubeck; Ernest Aleck Robbins; Carl Vincent Smythe
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1959-08-26
Filing date: 1960-08-22
Publication date: 1964-05-06
Also published as: US3033691A; GB962321A

Description

Verfahren zum Weichmachen von Fleisch Enzyme sind Komplexe organischer Katalysatoren, welche bestimmte organische Reaktionen fördern. Ihre katalytische Wirkung wird jedoch durch eine Vielzahl von Faktoren beeinträchtigt, wobei diese Faktoren zum Teil die gleichen sind, welche die Wirksamkeit des Enzyms beschleunigen. Deswegen ist lange Zeit nach Wegen gesucht worden, um die Wirksamkeit des Enzyms auf der optimalen Höhe für das zu behandelnde Substrat zu erhalten. Arten und Mengen der hierfür vorgeschlagenen Zusätze waren weitgehend verschieden in Anbetracht des spezifischen Charakters der Enzyme und der Bedingungen, unter welchen sie ihre Wirksamkeit entfalten sollen. Man hat dabei nur ziemlich sporadische Ergebnisse erzielt, weil jedes einzelne Problem eine spezifische Lösung erforderte, die keine oder nur sehr wenig Aufschlüsse allgemeinerer Anwendbarkeit bot, Bei der Herstellung von Brot hat man Protease-und Diataseenzyme mit Glucose oder Glycerin in dicke Sirupmassen gebracht. Glucose. und Glycerin drücken durch ihre entwässernde Wirkung die Hydrolyse der Enzyme auf ein Mindestmaß herab, während ihre nährenden Eigenschaften den Hefewuchs begünstigen. In trockenen und körnigen Massen, die eiweißspaltende Enzyme enthalten, wurde als Trägerstoff Kochsalz angewendet, welches, indem es die Enzyme körperlich einhüllte und absorbierte, den Abbau zurückdrängte, den das Enzym üblicherweise durch die bloße Berührung mit der atmosphärischen Luft erleidet. Auch andere isolierte und unsystematische Versuche zur Bewahrung der wertvollen Aktivität der Enzyme finden sich in der Fachliteratur.
Wenn man die Technik der eiweißspaltenden Enzyme in wässeriger Lösung kritischer betrachtet, so zeichnet sich die Tendenz ab, jeweils immer nur einen stabilisierenden Zusatz anzuwenden. Wenn nämlich ein unter bestimmten Bedingungen angewendeter Zusatz günstig wirken kann, so wird durch Hinzufügen eines weiteren Zusatzes das ganze sorgfältig ausgewogene System stark und oft sogar so , weit gestört, daß die Wirksamkeit jedes einzelnen Zusatzes weitgehend verschwindet und unter Umständen die Enzymwirksamkeit sogar völlig blockiert wird. Es war also bisher aus der Wirksamkeit eines einzelnen Zusatzes innerhalb eines spezifischen En- , zymsystems niemals eine Voraussage über den kombinierten Effekt zweier Zusätze auf Lösungen von eiweißspaltenden Enzymen möglich.
Dies war der Stand der Technik, als mit der in jüngster Zeit eingetretenen plötzlichen Ausweitung ; von in Form von Aerosolen anzuwendenden Produkten das Bedürfnis auftrat, ein flüssiges eiweißspaltendes Enzympräparat herzustellen, das aus einem üblichen Druckbehälter mit gutem Erfolg auf Fleisch gesprüht werden kann. Ein solches Präparat muß hygienisch und gastronomisch qualifiziert sein, was bedeutet, daß die Bestandteile scharf auf bestimmte Stofftypen beschränkt sind. Das Präparat muß flüssig sein und seine eiweißspaltende Wirksamkeit unter sehr verschiedenen Bedingungen und während langer Lagerperioden ohne Kühlung bewähren. Außerdem muß ein solches Präparat weitgehend stabil gegen Wärme sein. Obwohl es nicht sterilisiert werden kann, weil eine solche Behandlung das Enzym wirkungslos machen würde, muß das Präparat die Entwicklung von mikrobiologischen Verunreinigungen blockieren. Außerdem muß es aus dem Aerosolbehälter als feiner Nebel leicht versprüht werden können, wodurch wiederum Art und Mengen der Bestandteile weiter beschränkt werden. Schließlich muß das Präparat mit den Treibmitteln verträglich sein, mit denen der Sprühbehälter unter Druck gesetzt wird. Es liegt auf der Hand, daß diese vielen verschiedenen Eigenschaften nur sehr schwierig in einem Präparat zu vereinigen sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Weichmachen von Fleisch, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Fleisch mit einer proteolytischen Flüssigkeit behandelt, welche 1 bis 15 Gewichtsprozent Protease, 5 bis 20 Gewichtsprozent Propylenglykol, 3 bis 17 Gewichtsprozent Kochsalz und 1 bis 44 Gewichtsprozent Dextrose in Wasser enthält und einen p$ Wert von 5 bis 6 aufweist. Vorzugsweise werden dabei als Proteasen solche mikrobiologischen Ursprungs benutzt. Gegebenenfalls können als weitere Zusätze zu dieser Rezeptur noch weitere bekannte Stoffe, wie Mononatriumglutamat, Aromastoffe, ätherische Öle, beispielsweise von Knoblauch oder Pfeffer, und ähnliche Stoffe zugesetzt werden.
Die Fortschrittlichkeit des Verfahrens ist darin begründet, daß die Anwendung eines flüssigen Präparats zum Weichmachen von Fleisch einen wesentlich gleichmäßigeren Auftrag und eine viel besser dosierbare Wirksamkeit des proteolytischen Enzyms gewährleistet, als es bei den bisher für diesen Zweck allein bekannten trockenen festen Enzympräparaten jemals möglich war. Das Arbeiten mit flüssigen proteolytischen Präparaten erschien aber nach dem bisherigen Stand der Technik praktisch ausgeschlossen, weil flüssige proteolytische Präparate erfahrungsgemäß außerordentlich unstabil waren und ihre Wirksamkeit so rasch veränderten, daß ein nur einigermaßen voraussehbarer und auf einen gewünschten Grad einstellbarer Weichmachungseffekt nicht erwartet werden konnte. Das Verfahren der Erfindung ist daher durch die Anwendung eines neuen flüssigen wässerigen proteolytischen Präparates gekennzeichnet, welches mehrere bestimmte Stoffe in ganz bestimmten gegenseitigen Mengenverhältnissen enthält und nur in dieser Zusammensetzung und diesen Mengenverhältnissen sich überraschend durch hohe Stabilität auszeichnet und außerdem sich hervorragend zur Anwendung nach den modernen Methoden der Aerosolzerstäubung eignet.
Die stabilisierende Wirkung des Propylenglykols in dem flüssigen wässerigen proteolytischen Präparat als bakterizides Stabilisierungsmittel ist durchaus spezifisch. Zahlreiche andere und viel häufiger als Bakterizide angewendete Stoffe sind im Rahmen des Verfahrens der Erfindung ungeeignet.
Selbstverständlich kann das Verfahren auch in der Weise ausgeübt werden, daß man das Fleisch mit dem flüssigen proteolytischen Präparat bestreicht oder es in dasselbe eintaucht. Auch bei dieser. Anwendungsweise bewährt sich die überraschende Stabilität des neuen Präparats. Die Behandlung mit dem proteolytischen Präparat wird solange fortgesetzt, bis der jeweils gewünschte Weichheitsgrad des Fleisches erreicht ist.
Dies wird beispielsweise dadurch bestätigt, daß nur in den angegebenen Mengen das Propylenglykol günstig und stabilisierend wirkt, während höhere Mengen ; dieses Bestandteils die Wirksamkeit der Enzyme herabsetzen. In ähnlicher Weise führt eine Erhöhung des Kochsalzgehalts über die angegebene Grenze hinaus zu einem plötzlichen und überraschenden Abfall der Stabilität, während ein völliges Fehlen des Kochsalzes ebenfalls verhängnisvoll ist. Auch die Wirksamkeit der Glucose gilt nur für die scharfen angegebenen Grenzen der Mengenverhältnisse der Bestandteile.
Die nach der Erfindung anzuwendenden eiweißspaltenden Enzyme werden allgemein als proteolytische Enzyme bezeichnet. Zahlreiche Methoden zu ihrer Gewinnung sind bekannt, einschließlich der Tauch- und Schalenkulturen. Es wird beispielsweise verwiesen auf die USA.-Patentschrift 2 530 210. Ferner sind Angaben über die Herstellung von Proteasen und die dafür geeigneten Mikroorganismen zu finden in H. Tauber, »The Chemisiry and Technology of Enzymes«, Kapitel 22, S. 398 bis 402, und in einem Aufsatz »Microbiological Production of Enzymes and Their Industrial Applications«, in Economic Botany, Bd. 5, Heft 2 von 1951. Von den verschiedenen verfügbaren Proteasen sind diejenigen, die sich von Pilzen oder Bakterien ableiten, im Rahmen der .vorliegenden Erfindung vorzuziehen, weil damit hergestellte Präparate die zäheren Teile von Fleisch weichmachen ohne Schwammigwerden und ohne Nebengerüche zu verursachen; sondern vielmehr das gewünschte Gefüge und die Festigkeit des Fleisches erhalten bleibt.
Bekanntlich kann Protease erhalten werden, indem man einen diese erzeugenden Mikroorganismus in Gegenwart eines geeigneten Nährmediums, wie zerquetschte Körner von Weizen, Mais od. dgl. züchtet. Gegebenenfalls können dabei zusätzlich eiweißhaltige Stoffe, wie Sojabohnen-, Baumwollsaat- oder Erdnußmehl zugesetzt werden. Durch das Nährmedium werden Wasser und Sauerstoff in ausreichender Menge für das Wachstum des Mikroorganismus zugeführt. In Tauchkulturen kann das Nährmedium in Wasser dispergiert und gasförmiger Sauerstoff zugeführt werden, wenn das Medium bewegt wird. In Schalenkulturen beträgt der Wassergehalt annähernd 40 bis 60% und der Sauerstoff wird von der Luft geliefert. Im allgemeinen wird das kalte sterile Nährmittelmedium dann mit einer schweren Sporenkultur eines geeigneten Mikroorganismus geimpft, z. B. mit einer Aspergilluskultur, wie Aspergillus oryzae, Aspergillus luchuensis, Aspergillus tamarii, Aspergillus flavus, Aspergillus ochraceous oder mit einer Bakterienkultur, z. B. von Bacillus subtilis. Man hält das geimpfte Nährmittelmedium auf einer Temperatur von 20 bis 40° C, bis das Maximum der Entwicklung von Proteaseaktivität erreicht ist. Die gebildeten Enzyme können nach jeder geeigneten Isoliermethode geerntet werden. Im Fall der Tauchkulturen werden die unlöslichen Stoffe von dem flüssigen Teil getrennt, der die aktiven enzymatischen Komponenten enthält. Von Schalenkulturen werden Enzymextrakte mit Wasser von dem Wuchsmedium erhalten. Man kann den Extrakt als solchen als Quelle für die Protease benutzen oder mit Alkohol die Protease aus der Lösung ausfällen, zentrifugieren und trocknen. Das Pulver ist zur Herstellung des Proteasepräparats, wie weiter unten beschrieben, verwendbar. Pulverige Proteasepräparate sind auch im Handel erhältlich.
Bei der Herstellung der Präparate nach der Erfindung werden die Bestandteile in den angegebenen Mengenverhältnissen unter Einstellung des PH-Wertes miteinander vereinigt.
Eine günstige Methode besteht darin, daß man die Dextrose in Wasser löst und dann das Kochsalz, das Enzym und das Propylenglykol zumischt. Das endgültige Präparat hat die folgende Zusammensetzung, berechnet auf Gewicht@'Volumen: Dextrose 1 bis 44%, vorzugsweise 16 bis 32%; Kochsalz 3 bis 17%, vorzugsweise 3 bis 5010; Propylenglykol 5 bis 200/9, vorzugsweise 5 bis 15019; Enzym 1 bis 1511/o, vorzugsweise 2 bis 8%. Der pH-Wert wird am Schluß auf 5 bis 6 eingestellt mit Hilfe eines saueren Stoffes, vorzugsweise einer organischen Säure, wie Milchsäure, Essigsäure, Weinsäure, Zitronensäure u. dgl.
Das so hergestellte flüssige Präparat der Erfindung ist für zahlreiche Anwendungen wertvoll, wo Eiweißstoffe gespalten werden sollen. Besonders wirksam ist es zum Weichmachen von Fleisch, mit dem es in jeder -.geeigneten Weise; z.-B..durch Aufsprühen, Aufpinseln oder Eintauchen in Berührung gebracht werden kann.
Die stärkste enzymatische Wirksamkeit wird entfaltet bei Temperaturen von 10 bis 50° C und die Präparate der Erfindung zeigen eine ungewöhnliche enzymatische Stabilität im oberen Teil dieses Temperaturbereiches, bei etwa 30 bis 40,5° C, mit gleichzeitiger rascher und wirksamer enzymatischer Einwirkung auf das Substrat. Eine bevorzugte Anwendungsform der Präparate der Erfindung sind gastronomisch geeignete flüssige Sprühmittel, die die angegebenen Bestandteile in den angegebenen Mengenverhältnissen enthalten und durch ein unter Druck stehendes Treibmittel aus Behältern versprüht werden. In dieser Aerosolform sind die Präparate hervorragend zum Weichmachen von Fleisch sowohl in Gaststättenbetrieben wie im Haushalt geeignet. Sie werden als gastronomisch geeignet - bezeichnet, weil die mit den Präparaten behandelten Fleischstücke nichts von ihrer Eßbarkeit einbüßen. Gegebenenfalls können sie nach irgendeiner geeigneten Methode inaktiviert oder gehemmt werden. Die Behälter für die Sprühmittel der Erfindung können aus Glas, Kunststoff oder Metall, das gegebenenfalls emallie.rt oder mit Harz, z. B. Polyvinylkunststoffen, überzogen ist, bestehen. Die Büchsen werden mit der gewünschten Menge des flüssigen Enzympräparats der Erfindung gefüllt, worauf ein Sprühventil aufgesetzt und mit der Büchse dicht und fest verbunden wird.
Die Büchsen werden mit einem gegeigneten Treibmittel, das gegenüber dem Enzympräparat der Erfindung inert ist, unter dem gewünschten Druck, beispielsweise im Bereich von 31,5 bis 48,5 kg je 6,25 qcm, geladen. Als geeignete Treibgase werden beispielsweise genannt Stickoxyd, Kohlendioxyd, Stickstoff und Fluorkohlenwasserstoffe, wie Trifluorchlormethan oder Octafluorcyclobutan.
Die Treibgase der letztgenannten Gruppe sind unter den Handelsnamen Freon und Genetron auf dem Markt. Auch Gemische mehrerer verschiedener Treibgase sind geeignet. Die Aerosolpräparate der Erfindung sind für ausgedehnte Lagerzeiten ohne Kühlung stabil, obwohl bei ihrer Herstellung keine Wärmestabilisierung an-, gewandt wird. Dies macht die Präparate der Erfindung besonders geeignet für den Vertrieb auf den üblichen Handelswegen. Die Aerosolenzympräparate hemmen den Mikrobenwuchs. Sie können als Aerosole leicht und einfach auf Fleischsorten aller. Art angewendet werden.
Die nachstehenden beispielsmäßigen Angaben veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung. Man stellt ein flüssiges proteolytisches Enzympräparat her, indem man in 63,2 ccm Wasser 32 g Dextrose, 10 g Kochsalz, 5 g aus Pilzen gewonnenes Proteaseenzympulver und 10 g Propylenglykol einmischt.
Man streicht dieses Gemisch großzügig auf Fleisch auf. Nach 2,5 Stunden bei 28,3° C hat das Fleisch sein ursprüngliches anziehendes Aussehen bewahrt, und störende Gerüche sind nicht wahrzunehmen. Nach dem Kochen ist das behandelte Fleisch zart und schmackhaft.
Die proteolytische Wirksampeit der Proteasepräparate der Erfindung kann nach der Methode von R. B. K o c h und C. J. F e r r a r i (Cereal Chemistry, Bd. 32, S. 254 bis 269, von 1955) bestimmt werden.
Man mischt 20 ccm einer 69/cigen Lösung von Gelatine (225-bloom) in einer aus Natriumacetat und Essigsäure bestehenden 0,2molaren Pufferlösung vom p,1-Wert 4,7 mit 2 ccm einer in geeigneter Weise verdünnten Lösung von Proteaseenzym und läßt 30 Minuten bei 40° C stehen. Man bestimmt die Viskosität des behandelten Gelatinesubstrats in einer Viskositätspipette und vergleicht mit der Viskosität des gleichen Substrats, das nur mit 2 ccm Wasser behandelt ist. Die Enzymlösung, welche in einer Menge von 2 ccm bei,; 40° C und pii-Wert 4,7 in 30 Minuten eine 50°/öige Abnahme der Gelatineviskosität ergibt, wird als die Wertzahl von 36 Proteaseeinheiten bezeichnet.
Die Wirksamkeit jeder proteolytischen Enzymlösung wird bestimmt nach der Formel Die Stabilität von verschiedenen Präparaten der Erfindung ist aus den nachstehenden Tabellen 1 und 1I ersichtlich.

Flüssige Präparate der angegebenen Zusammensetzung werden in Glasrohren bei der gewünschten Inkubationstemperatur stehen gelassen. Die Wirksamkeit wird während der Versuchsdauer mehrfach wiederholt, um den Grad der Wirksamkeit zu ,bestimmen, der nach Anwendung der höheren Temperatur noch vorhanden ist.

Tabelle I
Wärmestabilität der Enzympräparate
Bestandteile
Prozent Gewicht je Volumen Enzym Wirksamkeit
Präparat Propylen o
Enzym NaCI I Glykol I Dextrose stunden bei 40 C
1 5 6,9 10 32 1070
2 5 10 0 0 173
3 5 10 5 32 864
4 5 3,85 10 32 1220
5 5 3,85 10 24 624
6 5 3,85 1.0 0 274
7 5 3,85 25 0 48
8 5 0 25 0 72
9 5 0 0 0 72

Die Stabilität der Enzympräparate wird gemessen, indem man die Zahl der Stunden bestimmt, die benötigt werden, damit das Präparat 50°/o seiner ursprünglichen enzymatischen Wirksamkeit verliert. Sämtliche Präparate haben das pH 5,5.

Die Präparate 8 und 9 zeigen zunehmende Entwicklung von Bakterien. Die enzymatische Wirksamkeit fällt nach 72 Stunden rasch weiter ab. Aus der Tabelle geht hervor, daß die Präparate 1, 3, 4, 5 nach der Erfindung mehrere Wochen stabil sind, während die Präparate 2, 6, 7, 8, 9, die in einem oder mehreren Punkten nicht der Erfindung entsprechen, ihre Wirksamkeit rasch verlieren.

Durch Abwandlung der Enzymmengen von 1 bis 15% wird eine entsprechende Stabilisierung erreicht. Die Glucose kann ganz oder teilweise durch andere Kohlenhydrate, wie Lactose, Saccharose und/oder Maissirup, d. h. ein hydrolytisches Gemisch von Dextrose, Maltose und Dextrinen mit gleichwertigen Ergebnissen ersetzt werden.

Tabelle 11
Wärmestabilität bei höheren Temperaturen
Bestandteile
Prozent Gewicht je Volumen Enzym
Wirksamkeit
Propylen
Präparat Enzym Nacl Glykol Dex- Stundn
trose bei 42,50 C
10 5 10 0 0 125
11 5 10 10 0 118
12 5 10 5 16 300
13 5 3,85 10 16 420
14 5 6,9 5 32 706
15 5 23 0 0 38

Man sieht, daß die Präparate 12, 13, 14, die der Erfindung entsprechen, eine wesentlich bessere Stabilität besitzen als die anderen Präparate, die in dem einen oder anderen Punkt nicht der Erfindung entsprechen.

Wenn man in Mengen von 0,1 bis 211/o Mononatriumglutamat den Präparaten 12, 13, 14 zumischt, so werden die gleichen Stabilitätswerte erhalten. Man kann hiernach die Präparate der Erfindung dadurch definieren, daß sie, auch wenn sie 5 Tage lang einer Temperatur von 42,5° C ausgesetzt werden, mindestens 5011/o ihrer ursprünglichen enzymatischen Wirksamkeit behalten. Zur Herstellung von Aerosolpräparaten nach der Erfindung werden 50 mit Vinylharz lackierte Metallbüchsen von 208 ccm Inhalt mit 140g eines Präparats folgender Zusammensetzung gefüllt.

Proteaseenzym ....... 5 0/0 (Gewicht/Volumen)

Kochsalz . . . . . . . . . . . . . 3,850/0

Propylenglykol ....... 13%

Dextrose . . . . . . . . . . . . . 321)4

Mononatriumglutamat 10/0

Wasser . . . . . . . . . . . . . . 55,15 %

Mit 0,5 ccm Eisessig wird der pH-Wert auf 5,5 eingestellt. Die Spritzventile werden auf den Büchsen befestigt und die Büchsen mit Stickstoffoxyd bei 36 kg Druck je 6,25 qcm gefüllt.

Das Präparat wird gründlich auf Fleisch gesprüht, es tritt leicht und ohne klumpig zu werden durch das Ventil aus.
Das damit besprühte und gekochte Fleisch hat eine verbesserte Zartheit und einen besseren Geschmack. Die Aerosolpräparate sind für mehr als 6 Wochen stabil, der größere Teil ihrer enzymatischen Wirksamkeit bleibt dabei erhalten, obwohl sie nicht unter Kühlung gelagert sind.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, soweit das danach hergestellte Erzeugnis nicht zur Lieferung in Gebiete außerhalb des Geltungsbereiches des Lebensmittelgesetzes bestimmt ist, ist zur Zeit auf Grund der »Verordnung über Fleisch und Fleischerzeugnisse (Fleischverordnung)« vom 19. Dezember 1959 (Bundesgesetzblatt, Teil 1, Nr. 52, vom 22. Dezember 1959, S. 726), besonders § 1 und 3, nicht zugelassen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Weichmachen von Fleisch, dadurch gekennzeichnet, daß man dasselbe mit einer proteolytischen Flüssigkeit behandelt, welche 1 bis 15 Gewichtsprozent Protease, 5 bis 20 Gewichtsprozent Propylenglykol, 3 bis 17 Gewichtsprozent Kochsalz und 1 bis 44 Gewichtsprozent Dextrose in Wasser enthält und einen pH-Wert von 5 bis 6 besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Protease in der Behandlungsflüssigkeit mikrobiologischen Ursprungs ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die proteolytische Flüssigkeit durch Aufpinseln, Eintauchen oder durch Aufsprühen mittels eines bekannten Treibgases auf das Fleisch aufbringt und so lange einwirken läßt, bis der gewünschte Weichmachungszrad erreicht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: -USA.-Patentschrift Nr. 2 774 673.