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Die
technische Lösung
betrifft den Nahrungszusatz mit Gehalt von pflanzlichen Ballaststoffen
auf Basis von vermälzten
Getreiden oder einer Mischung von vermälzten und unvermälzten Getreiden.
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In
Folge von veränderten
Ernährungsgewohnheiten
leidet die Menschenernährung
unter Mangel an Ballaststoffen, und deren Absenz führt bei einem
langfristigen Mangel zu ernsthaften Erkrankungen. Eine Quelle für die Ballaststoffe,
die insbesondere von der Zellulose gebildet werden, stellt in erster
Linie das Gemüse
dar, in der Vergangenheit waren das auch verschiedene Getreidesorten.
Durch deren konsequente, getrennte Ausmerzung und durch den Übergang
zu feinen Gebäckssorten,
denen aus Geschmacksgründen
Vorzug gegeben wird, kommt es jedoch zu einer Beseitigung der Kornhülle, die
eine Quelle für
die Ballaststoffe darstellte. Als dieses Problem aufgedeckt worden
war, begann man eine Kompensation des Ballaststoffmangels in der Nahrung
durch eine Erhöhung
des Verbrauchs von ballaststoffhaltigen Nahrungsmitteln anzustreben, beispielsweise
durch Rückkehr
zu Vollkornbrot und -gebäck,
durch Werbung für
einen intensiveren Gemüseverbrauch,
aber auch durch Einführung
verschiedener ballaststoffreicher Nahrungszusätze.
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Auf
den Markt sind Nahrungszusätze
auf Basis von Haferflocken gebracht worden wie z. B. lose Mischungen
aus Haferflocken mit verschiedenen Nusssorten, mit Trockenfruchtgeschmack,
eventuell unter Sirupzusatz in Riegeln geformt, die als „Müsli" bezeichnet werden.
Die Ballaststoffe aus verschiedensten Quellen, beispielsweise aus
Getreiden oder zuckerextrahierten Zuckerrübenschnitten, begann man Gebäck, Zwiebäcken, Joghurten
und anderen Nahrungsmitteln zuzusetzen. Eine der potentiellen Ballaststoffquellen
repräsentieren
auch die Treber, die bei der Bierherstellung als Malz-, beziehungsweise
als Getreideabfall entstehen. Beim Bierbrauen, insbesondere bei
dem aus dem Gerstenmalz, entsteht ein Malzextrakt, der sowohl Zucker
beinhaltet, die durch die enzymatische Spaltung von im Malz enthaltenen
Polysacchariden entstanden sind, als auch die Treber, einen unlöslichen Rest,
ein Sediment, das Spelzen, Keime, unzerlegte Polysaccharide, Eiweiße usw.
enthält.
Das Malz wird durch das Mälzen
hergestellt, d. h. durch das Ankeimen von Samen, die genug Stärkestoffe,
Polysaccharide beinhalten. Bei dem Kornankeimen kommt es nach Einweichen
der Körner
zu einer Aktivierung (Freisetzung) von Enzymen, die über die
Fähigkeit
verfügen, bei
günstiger
Temperatur und genügend
Wasser die Polysaccharide sehr schnell zu spalten, insbesondere
die Stärke
in niedrigmolekulare Saccharide, was besonders Fruktose, Glukose,
Maltose und Maltotriose sind. Der Prozess der Enzymaktivierung wird
in der Malzterminologie „Lösung" genannt. Das vorbereitete
Malz und andere Rohzutaten werden vor deren Verwendung in Kleinteile,
die ca. 1,20 – 0,25
mm groß sind,
zermahlen. Abgemessene Malzdosierung ins Wasser, in dem Enzyme aktiviert
werden, wird in der Bierterminologie „Einmaischen" genannt, die Zersetzung
der Stärke
in Einfachsaccharide im Wassermilieu wird dann „Verzuckerung" genannt. Die Polysaccharide
sind nach der enzymatischen Freisetzung in Einfachzucker für die Wirkung
von Hefen vorbereitet, welche dann imstande sind, Zucker durch Gären in Alkohol
umzuwandeln. Der durch die Extraktion oder das Malzkochen im Wasser
gewonnene Extrakt, als „ungehopfte
Würze" bezeichnet, wird
zum Bier erst nach dessen gemeinsamem Kochen mit Hopfen vergoren,
der dem Bier seinen bitterlichen Geschmack bietet, und es entsteht
die „gehopfte
Würze". Die Treber, die
an Ballaststoffen reich sind, stellen einen Abfall dar, der keine
weitere Nutzung in der Nahrungsmittelindustrie findet. In der Regel
werden sie als Viehfutter verwendet.
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Die
entstandenen Einfachsaccharide werden mitunter nach deren Isolierung
von den Trebern durch Verdickung verarbeitet und als Gebäckzutaten benutzt.
Bei höheren
Verarbeitungstemperaturen entstehen durch die Maillard-Reaktionen
der Aminosäuren,
die gemeinsam mit Zuckern in dem Malz enthalten sind, farblich und
geschmacklich attraktive Stoffe, mit Hilfe von denen Nahrungsprodukte
veredelt werden können.
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Es
können
im Prinzip beliebige stärkereiche Samen
gemälzt
werden. Außer
der erwähnten
Gerste sind es insbesondere Weizen, Hafer, Dinkel, Triticale (Hybridzüchtung aus
Weizen und Roggen), Tritordeum (Hybridzüchtung aus Gerste und Weizen) u.a.
Die mit Mälzen
einiger Getreidesorten verbundenen Schwierigkeiten werden gewöhnlich durch
die Unwilligkeit der darin enthaltenen Stärken zur Umwandlung, durch
ein zu hartes Korn, durch ein keimunfähiges oder durch Abschälung beschädigtes Korn
oder durch einen hohen Fettgehalt verursacht. Die Umwandlung der
unzerlegten Stärken
von zermahlenen und unvermälzten
Getreiden in Einfachsaccharide kann auch durch die Enzymwirkung
der Malze durchgeführt
werden, die abgetrennt vorbereitet oder nachträglich der Suspension des gemahlenen
Getreides zugegeben wurden. Die Stärkestoffe im Fruchtkorn des
Getreides, z. B. von Hafer, werden in diesem Verfahren durch eine
direkte Enzymwirkung zersetzt, oder man lässt das Fruchtkorn durch Sieden
im Wasser verkleistern, und auf das solcherweise entstandene Stärkesubstrat
wird mit Enzymen bei mäßig erhöhter Temperatur
bis 70 °C
gewirkt. Dieses Verfahren wird ebenfalls bei dem Dekoktionsbierbrauen
benutzt. (Kosař,
K., Procházka,
S., und Mitarbeiter, Technologie der Malz- und Bierherstellung,
VÚPS,
Prag 2000, insbesondere S. 120-121, 154–168, 174–188).
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Den
Gegenstand dieser technischen Lösung stellt
ein Nahrungszusatz mit hohem Naturballaststoffgehalt dar, der auf
Malzbasis zubereitet wird, oder auf Basis von Malzmischung aus verschiedenen vermälzten, beziehungsweise
unvermälzten
Getreiden, z.B. aus Nacktgerste und Hafer, Weizen, Roggen, Mais,
Reis, Dinkel, Triticale (Hybridzüchtung aus
Weizen und Roggen), Tritordeum (Hybridzüchtung aus Gerste und Weizen),
Buchweizen u.a. mit enzymatisch zersetzten Zuckerextrakten aus den
genannten Getreidesorten.
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Der
Nahrungszusatz gemäß dieser
technischen Lösung
beinhaltet insgesamt 2,5 bis 12 Masse-% Einfachzucker, insbesondere
Fruktose, Glukose, Maltose und Maltotriose, pflanzliche Ballaststoffe in
einer Gesamtmenge von 50 bis 75 Masse-%, Proteine in einer Menge
von 3,0 bis 6,0 Masse-%, β-Glucane
in einer Menge von 1,5 bis 6,0 Masse-%. Das Produkt kann ferner
0,01 bis 5 Masse-% ungespaltenes Malz oder ungespaltenes unvermälztes Getreide und
Geschmackstoffe in einer Gesamtmenge von 0,01 bis 1 Masse-% beinhalten,
wobei der Rest bis 100 Masse-% von Wasser gebildet wird.
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Das
Produkt lässt
sich vor Entfernung von überflüssigem Wasser
mit fein dispergiertem Zusatz von gemahlenem Gewürz, Extrakten oder synthetischen
Aromastoffen würzen,
wie. z.B. von Zimt, Ingwer, Fenchel, Anis, Nelke, Zitronen- oder
Orangenschale, Zitronen- oder Orangenaroma, Trockenfrüchten, Pflanzenextrakten,
Hopfenextrakt, synthetischen Aromastoffen, Produkten der Maillard-Reaktionen der
Aminosäuren
mit Zuckern usw.
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Der
Buchweizen enthält
ca. 15 – 30
Masse-% Rutin, und dessen Hinzufügung
in den Nahrungszusatz hat auch Heilwirkungen. Der Zusatz lässt sich
in Pulver, granulierter Form oder in Honigkonsistenz zubereiten,
wobei er anderen Lebensmitteln zugegeben oder in einer für den direkten
Verbrauch geeigneten Gestalt geformt werden kann. Bei der Zubereitung
des Nahrungszusatzes lassen sich auch Mischungen von vermälzten oder
unvermälzten gemahlenen
Getreiden in solch einem Verhältnis
verwenden, dass der Anteil des unvermälzten Getreides 50 Masse-%
nicht übersteigt.
Bei der Stärkezersetzung
der unvermälzten
Getreide bedient man sich der Malzenzyme. Im Unterschied zu der
für die
Bierproduktion bestimmten Würzebereitung
werden die Treber, die Ballaststoffe aus Samenhüllen und Kornspelzen enthalten,
nicht getrennt, sondern sie verbleiben in dem Produkt.
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Der
Prozess der Zubereitung gründet
sich auf die Extraktion von niedrigmolekularen Zuckern (bierterminologisch „Maischen" genannt), insbesondere
von Glukose, Fruktose, Saccharose, Maltose und Maltotriose aus den
vermälzten
Getreiden, wie z. B. aus für
Mälzen
bestimmter Spelz- oder Nacktgerste, Weizen, Hafer, Dinkel, Triticale
oder Tritordeum. Das Maischen lässt
sich auch durch die sog. Infusions- oder Dekoktionsmethode durchführen. Das
gewöhnliche
Gewichtsverhältnis
von Malz oder Mahlgetreide in Bezug auf die Menge des verwendeten
Wassers wird im Intervall zwischen 1:3 bis 1:6 gewählt. Unter
Berücksichtigung
der späteren
Operation des Trocknens bei der Herstellung des Nahrungszusatzes,
wo die Notwendigkeit besteht, den Wasserüberfluss zu entfernen, ist
das Verhältnis
1:3 von Vorteil. Das Malz oder das Getreide werden vor dem Maischen
gewöhnlich
in Teile von 1,270 bis 0,253 mm gemahlen, wobei lediglich 10 Masse-%
kleinere Teile zugelassen werden.
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Das
Infusionsverfahren von Malzmaischen wird als schonende Malzextraktion
durch Wasser zustande gebracht, und zwar in einem einzigen Gefäß bei Temperaturen
von 45 bis 70 °C.
Bei der Temperatur von 45 °C
erfolgt während
ungefähr
30 Minuten unter Anwesenheit von Wasser eine Enzymaktivierung im
Malz, und es kommt zur Spaltung (Verzuckerung) der zersetzbaren
Polysaccharide in Einfachzucker. Im nachhinein wird die Maischentemperatur
fließend
auf 70 °C
erhöht,
und bei dieser Temperatur werden die Umwandlung der Polysaccharide
und die Extraktion im Laufe der weiteren etwa 60 Minuten zu Ende
gebracht, wann eine vollständige Maischenverzuckerung
erreicht werden sollte. Bei einer Temperatur über 78 °C erfolgt bereits eine Deaktivierung
der Enzyme. Auf diese Art und Weise werden quantitativ fast alle
im Getreide zersetzbaren Polysaccharide in Einfachzucker umgewandelt
und in eine Wasserlösung überführt. Das
Infusionsverfahren von Malzmaischen ist unter energetischem Gesichtspunkt
weniger aufwendig und gewährt
Würze heller
Farbe und wenig distinktiven Geschmacks. Indem der Maischenprozess
bei Temperaturen tief unter 125 °C
verläuft,
wird die Schaffung von Akrylamiden, die vom gesundheitlichen Gesichtspunkt
her ungewünscht sind,
deutlich beschränkt.
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Bei
dem Dekoktionsverfahren von Malzmaischen wird nach einer gewissen
Zeit von Maischen jeweils ein Maischenteil abgetrennt, der überkocht und
in das Kochgefäß zurückgegeben
wird. Die ungespaltene Stärke
verkleistert infolge von Überkochen
und ist für
die Wirkung von Enzymen in der kommenden Operation bereit. Ein herkömmliches Zweistufenverfahren
des Maischenprozesses wird beispielsweise so durchgeführt, dass
das Malzschrot ins Wasser bei einer Temperatur von ca. 45 – 50 °C gemaischt
wird und unter diesen Bedingungen die folgenden 30 bis 40 Minuten
verbleibt. Nachher wird ein Maischenteil abgetrennt und 20 Minuten
lang gekocht. Durch die Rückgabe
dieses heißen
Anteils in die Masse wird die Maischentemperatur auf 62 °C erhöht. Es folgt
eine Verzögerung
von 20 Minuten, in welcher Enzyme wirken. In der zweiten Stufe des Maischenprozesses
wird ein neuer Anteil abgetrennt, der wiederum gekocht wird, und
durch dessen Rückgabe
in das Gefäß mit Gesamtinhalt
der Masse steigt die Maischentemperatur auf den Endwert von 76 °C, bei welcher
die Maische die folgenden 20 Minuten verbleibt. Die Gesamtzeit des
Maischens überschreitet
bei diesem Typ keine 100 Minuten. Das Ergebnis ist eine bessere
Stärkeverzuckerung
und eine Extraktion von niedrigmolekularen Zuckern auch in dem Falle,
in welchem die Malzauflösung
nicht vollkommen ist. Der Maischenprozess kann bis dreimal wiederholt
werden.
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Das
durch das Malzmaischen gewonnene Produkt, das ebenfalls unzersetzte
feine Rückstände von
Ballaststoffmaterial beinhaltet, überwiegend auf Basis von Zellulose, β-Glucanen
und eventuell von Proteinen wird durch Abdampfung bei einer Temperatur
von 100–105 °C entwässert. Die
Temperatur des Trocknens darf nicht 105 °C überschreiten, damit Entstehung
von ungewünschten
Akrylamiden vermieden wird, und es kommt dabei schon zu Maillard-Reaktionen
zwischen den Aminosäuren
der zerlegten Eiweiße
mit Zuckern. Die den Maillard-Reaktionen entstammenden Produkte
zeichnen sich in diesem Falle durch einen angenehmen Karamellgeschmack
und eine dunklere bräunliche
Farbe aus, die den Produkten ein gutes Aussehen verleiht.
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Beispiel 1
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Der
Nahrungszusatz auf Basis von Dinkelmalz mit Naturballaststoffgehalt,
der 67,1 Masse-% Ballaststoffe, 8,3 Masse-% Zucker beinhaltet, davon 0,3
Masse-% Fruktose, 0,7 Masse-% Glukose, 4,3 Masse-% Maltose, 1,5
Masse-% Maltotriose, wobei die sonstigen Zucker 1,5 Masse-% bilden,
der Gehalt von wasserlöslichen
Proteinen beträgt
5,3 Masse-%, ferner beinhaltet er 3,5 Masse-% β-Glucane, 2,1 Masse-% unverzuckertes
Dinkelmalz und 13,7 Masse-% Wasser.
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Beispiel 2
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Der
Nahrungszusatz auf Basis von Gerstenmalz mit Naturballaststoffgehalt,
der 62,0 Masse-% Ballaststoffe, 10,8 Masse-% Zucker beinhaltet,
davon 0,14 Masse-% Fruktose, 1,25 Masse-% Glukose, 6,60 Masse-%
Maltose, 1,76 Masse-% Maltotriose, wobei die sonstigen Zucker 1,06
Masse-% bilden, der Gehalt von wasserlöslichen Proteinen beträgt 5,6 Masse-%,
ferner beinhaltet er 5,6 Masse-% β-Glucane,
15,8 Masse-% Wasser und 0,2 Masse-% feingemahlenen Zimt.
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Beispiel 3
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Der
Nahrungszusatz auf Basis von Mischung von Gerstenmalz und des feingemahlenen
ungeschälten
Buchweizens mit Naturballaststoffgehalt, der 57,2 Masse-% Naturballaststoffe,
6,9 Masse-% Zucker beinhaltet, davon 0,13 Masse-% Fruktose, 1,10
Masse-% Glukose, 6,5 Masse-% Maltose, 1,6 Masse-% Maltotriose, wobei
die sonstigen Zucker 1,1 Masse-% bilden, der Gehalt von wasserlöslichen Proteinen
beträgt
4,6 Masse-%, ferner beinhaltet er 4,1 Masse-% β-Glucane, 12,1 Masse-% Rutin
und 15,1 Masse-% Wasser.
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Die
technische Lösung
ist für
industrielle Herstellung von Nahrungszusätzen mit Gehalt von pflanzlichen
Malzballaststoffen oder Mischung von Malzen und unvermälzten Getreiden
nutzbar.