DE2024442C3

DE2024442C3 - Verfahren zur Herstellung eines eßbaren, expandierten, irreversibel vernetzten texturierten Proteinproduktes

Info

Publication number: DE2024442C3
Application number: DE2024442A
Authority: DE
Inventors: R A Boyer; A V Brown; E V Oborsh; A A Schulz
Original assignee: Ralston Purina Co
Current assignee: Nestle Purina PetCare Co
Priority date: 1969-05-27
Filing date: 1970-05-20
Publication date: 1974-09-26
Also published as: ES378561A1; IL34295A0; SE376538B; IT1035513B; DE2024442A1; NL151619B; BE751048A; GB1271173A; NL7006978A; IL34295A; ZA702495B; FR2048855A5; DE2024442B2; US3662673A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines eßbaren, expandierten, irreversibel vernetzten texturierten Proteinproduktes aus ölsaatenmaterial mit einem Proteingehalt von mindestens etwa 35 Gewichtsprozent durch Mischen des ölsaatenmaterials mit einer wäßrigen Flüssigkeit im Verhältnis zwischen etwa 1 : 0,?. und etwa 1 : 4, Einstellen des pH des Gemisches auf einen Wert im Bereich von etwa 4,5 bis etwa 7 und Erwärmen des Gemisches.

Aus der deutschen Patentschrift 951 970 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem zunächst durch Mischen von ölsaatenmaterial mit einer wäßrigen Flüssigkeit und Einstellen des pH auf einen Wert zwischen 5,5 und 7,5 eine Gelvorstufe hergestellt wird, die anschließend zu kleinen Strangzylindern extrudiert und dann durch Erhitzen unter überatmosphärischem Druck zu einem Gel ausgehärtet wird. Ein expandiertes, texturiertes Proteinprodukt wird hierbei nicht erhalten. Das Produkt besteht vielmehr aus einem Gel von glatter Beschaffenheit, das sich in durchsichtige oder durchscheinende Scheiben schneiden läßt. Lediglich durch das Strangpressen der Gelvorstufe und das Schneiden der Stränge in kleine Zylinder wird eine gewisse Textur des Endproduktes erzielt.

Der !Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein expandiertes Proteinprodukt mit zellförmigcr Struktur erhalten wird, das natürlichem Muskclfleisch ähnlich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Jail Erwärmen de* Gemisches im wesentlichen unter almmphäriM.hem Druck durch Wärmeerzeugung im Innern des Gemisches mit Hilfe von Infrarotstrahlung, Mikrowellen oder Induktion erfolgt

Durch die innere Erwärmung wird ein Teil der Flüssigkeit verdampft, während gleichzeitig das Protein durch Denaturieren und Koagulieren verfestigt wird. Als Folge davon entsteht ein Produkt mit einer expandierten, zellförmigen Struktur, die derjenigen von natürlichem Muskelfleisch ähnlich ist.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt« Produkt ist ein expandiertes, irreversibel verfestigtes Gel, das ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie Textur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, hut. Dunk dieser Eigenschaften eignet es sich besonders für die verschiedensten Ernährungszwecke. Das Produkt nimmt ein Mehrfaches seines Gewichts an Wasser auf, hat eine ausgezeichnete Grautextur und behält diese ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften auch, wenn es extremen Wärme- und Feuchtigkeitsbedingungen ausgesetzt ist, beispielsweise beim Kochen. Das Produkt kann auch so hergestellt werden, daß es im trockenen Zustand eine angenehme, bröckelige Textur hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am besten

ίο so durchgeführt, daß ölsaatenmaterial, das mindestens etwa 35 Gewichtsprozent Protein enthält, und eine wäßrige Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, miteinander gemischt werden. Zu derartigem ölsaatenmaterial gehören behandelte Sojabohnen, isoliertes Sojaprotein, Sojamehl, entfettete Sojaflocken, Baumwollmehl, Sesamsamenmehl, Erdnußmehl u. dgl. Es können auch teilhydrolysierte Proteinmaterialien verwendet werden, wenn der Grad <5er Hydrolyse derart ist, daß das Gemisch aus Protein und wäß-

so riger Flüssigkeit sich zur Herstellung des erfindungsgemäßen Produktes expandieren läßt. Damit die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Endproduktes, d. h. die gewünschte Textur oder der Expansionsgrad, erhalten werden, muß der proteinhaltige Stoff mindestens etwa 35 Gewichtsprozent Protein auf Trockenbasis enthalten. Da das erfindungsgemäße Produkt eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten hat, ist es wichtig, daß es die obengenannten Eigenschaften unter den verschiedensten Bedingungen im wesentlichen beibehält; beispielsweise soll es seine mechanischen Eigenschaften und seinen Zusammenhalt beim Kochen nicht verlieren. Die gewünschten Ergebnisse erreicht man dann, wenn das Verhältnis von Proteinmaterial zu wäßriger Flüssigkeit zwischen etwa 1 : 0,2 und etwa 1 : 4 liegt, vorzugsweise zwischen etwa 1 : 0,4 und etwa 1 : 2, bezogen auf das Gewicht.

Nach dem Zusammenmischen des proteinhaltigen Stoffs und der wäßrigen Flüssigkeit kann es erforderlieh sein, den pH-Wert des Gemisches einzustellen, um die notwendigen Voraussetzungen zum Expandieren des Produktes zu schaffen. Die gewünschten Ergebnisse lassen sich dann erreichen, wenn das Gemisch einen endgültigen pH-Wert von etwa 4,5 bis etwa 7 und vorzugsweise von etwa 5,5 bis etwa 6,5 hat. Wenn bei den meisten Proteinen der endgültige pH-Wert unter etwa 4,5 oder bei teilweise hydrolysiertem Protein unter 4,0 liegt, bildet das Produkt ein Gel und verfärbt sich, wobei ein bröckliges Produkt entsteht. Wenn der endgültige pH-Wert über etwa 7 lie£,t, hat das Endprodukt eine mangelhafte Färbung und unerwünschte mechanische Eigenschaften. Eine Anzahl von Stoffen kann zugesetzt werden, um den pH-Wert zu ändern oder um die Proteineigenschaften

zu modifizieren. Zu geeignetsten chemischen Verbindungen gehören Natriumhydroxid, Calciumhydroxid, Citronensäure, Calciumcarbonat, Calciumchlorid, Calciumoxid, Ammoniumhydroxid, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Natriumcarbonat, Trinatriumphosphat, Natriumbicarbonat, Kaliumphosphat, Kaliumcarbonat, Laliumbicarbonat u. dgl.

Das Gemisch aus Proteinstoff und wäßriger Flüssigkeit wird dann erhöhten Temperaturen bei atmosphärischem Druck ausgesetzt, um eine Auftreibüng und eine Warmverfestigung des Gemisches zu bewirken. Die erhöhten Temperaturen werden mit Hilfe von Infrarotstrahlung, Mikrowellen und dielektrischer Erwärmung erzeugt. Die verschiedenen Wärmequel-

len ergeben expandierte Produkte, die unterschiedliche mechanische Eigenschaften haben. Beispielsweise ergeben hochfrequente elektrische Wechselfelder Produkte, die eine weiche, flexible Oberfläche haben, während Infrarotstrahlung und die andere Wärmequelle im allgemeinen Produkte bilden, die eine weniger flexible, harte Fläche haben. Die angewendeten Temperatursn zur Erzeugung und Erhaltung des expandierten Gefüges des Produktes hängen von der Wärmequelle ab. Beispielsweise hängt das Ergebnis einer Mikrowellenbehandlung hauptsächlich von der Aufenthaltszeit des Produktes, das den Mikrowellen ausgesetzt wird, und auch vom Energieeingang ab. Da die Temperatur des Produktes normalerweise etwa 100" C (Siedepunkt von Wasser) nicht überschreitet, bestimmen die Aufenthaltszeit und die Energie den gewünschten Expansionsgrad, den Endfeuchtigkeitsgehalt usw. des Endproduktes. Strahlungswärmequellen mit Infrarotstrahlen müssen einer genaueren Kontrolle unterzogen werden, da die Temperatur hoch genug sein muß, :m die gewünschte Expansion zu erreichen, jedoch nicht so hoch sein darf, daß an der Oberfläche des Produktes eine unerwünschte Kruste gebildet wird.

Nachdem das Produkt gemäß vorstehendem Verfahren erwärmt und expandiert worden ist, kann es abgekühlt oder dehydratisiert werden und anschließend zu einer geeigne>en Form weiterverarbeitet werden, in der es in die verschiedensten Nahrungsmittel eingearbeitet wird.

Für die Erfindung können die verschiedensten Oisaatenmaterialien verwendet werden. Beispielsweise bilden vollfettes Sojamehl und e«tfettetes Sojamehl expandierte Produkte, die die außerordentlich erstrebenswerten Eigenschaften haben, wie sie schon erwähnt worden sind. Es können auch Stoffe verwendet werden, die einen höheren Anteil an Protein enthalten, unter anderem isoliertes Sojaprotein, um die gleichen erwünschten Eigenschaften zu erzielen.

Das Produkt gemäß der Erfindung hat im Prinzip ein irreversibles quervernetztes Gefüge, das expandiert und zur Erhaltung der expandierten Form warmverfestigt ist. Es hat in dieser Form ausgezeichnete mechanische Eigenschaften; beispielsweise nimmt ein Trockenprodukt gemäß der Erfindung etwa das Vierfache seines Gewichts an Wasser auf und behält trotzdem die gewünschten mechanischen Eigenschaften bei. Es tritt keine Verschlechterung der mechanischen Qualität, beispielsweise Bröckeln als Folge der Aufnahme großer Mengen Feuchtigkeit, ein, wie dies charakteristisch für brotartige Produkte ist, die mechanisch zerfallen, wenn sie zu großen Mengen Wasser ausgesetzt werden. Ferner behält das erfindungsgemäße Produkt im wesentlichen seinen Zusammenhalt bei, ebenso die angestrebten mechanischen Eigenschaften, selbst wenn es hoch beanspruchenden Kochbedingungen unterzogen wird, beispielsweise beim Kochen unter hohen Drücken und Temperaturen. Wegen dieser Eigenschaften eignet sich das erfindungsgemäße Produkt für die verschiedensten Nahrungsmittel.

Das Produkt kann dadurch hergestellt werden, daß die Expansion im wesentlichen unter atmosphärischem Druck erfolgt, während bisher entsprechende Produkte nur mit Hilfe von Wärme und überatmosphärischem Druck hergestellt werden konnten. Die Expansion im wesentlichen bei atmosphärischem Druck ist durch die Kombination von Bedingungen möglich, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden, beispielsweise dem Anteil an Protein, das in dem Proteinstoff vorhanden ist, dem Anteil an wäßriger Flüssigkeit, die im Verhältnis zum

Proteinmaterial vorhanden ist, und dem endgültigen pH-Wert des Endgemisches aus Proteinmaterial und wäßriger Flüssigkeit. Ferner umgeht das erftndungsgemäße Verfahren die Notwendigkeit des Einsatzes massiver mechanischer Hochleistungsgeräte, die bei

bekannten Verfahren erforderlich sind, um überatmosphärische Drücke zu erzielen, unter denen vergleichbare Produkte sonst hergestellt werden können. Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung.

Beispiel 1

A. 100 g isoliertes Sojaprotein (95% Protein, pH-Wert 4,5) wurde mit 175 ml Wasser gemischt. Die Bestandteile wurden in einem Hobart-Mixer

^äo etwa 5 Minuten lang gemischt, und das Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 4,5. Das Gemisch wurde zu einem kleinen Laib geformt und etwa 3V₂Minuten in einen Mikrowellenofen (8,8 kW, 115 bis 200 Volt, 2450 MHz) gelegt. Das ent-

^a5 standene Produkt wurde aus dem Ofen herausgenommen, abgekühlt und in Scheiben geschnitten. Das Innengefüge war zellförmig, und das Produkt ließ rieh nicht ohne weiteres zerreißen. Eine Scheibe des Produktes wurde getrocknet, gewogen, anschließend in Wasser gelegt und erneut gewogen. Die Scheibe nahm das Vierfache ihres ursprünglichen Gewichtes an Wasser auf und ließ sich nicht ohne weiteres auseinanderreißen, obgleich es den hohen Anteil Wasser enthielf.

B. In einem Vergleichsversuch wurde das vorstehend beschriebene Verfahren im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß Weizenmehl (14% Protein, pH-Wert 6,8) an Stelle des iso-

lieiten Sojaproteins verwendet wurde. Das entstandene Produkt hatte ein Zellgefüge, das demjenigen des zuvor beschriebenen Produktes ähnlich war; beim Einlegen in Wasser verlor das Weizenmehlprodukt jedoch seinen Zusammenhalt und zerfiel in Einzelteilchen.

Beispiel 2

Das im Beispiel 1 A angegebene Verfahren wurde im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß dem Gemisch aus Protein und Wasser 2,5 g Natriumbicarbonat zugesetzt wurde. Das Gemisch hati:e einen pH-Wert von etwa 5,5. Das entstandene Produkt hatte im wesentlichen die gleichen angestrebten Eigenschaften wie das Produkt des Beispiels I A.

Beispiel 3

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1 A wurden iim wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß dem Gemisch aus Protein und Wasser 15 ml einer 20%igen Lösung Trinatriumphosphiat zugesetzt wurde. Das Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 5,4. Das entstandene Produkt hatte im wesentlichen die gleichen angestrebten Eigenschaften wie das Produkt des Beispiels 1 A.

Beispiel 4

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1 A wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß

entfettetes Sojamehl an Stelle des isolierten Sojaproteins verwendet wurde. Der pH-Wert des Gemisches aus Mehl und Wasser betrug etwa 6,5. Das entstandene Produkt hatte eine angestrebte expandierte zarte Textur.

Beispiel 5

Die Verfahrensschritte des Beispiels 5 wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß dem Gemisch 10 ml einer 20%igen Trinatirumphosphatlösung und 90 ml Wasser zugesetzt wurden. Das Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 6,9. Das entstandene Produkt hatte die angestrebten Eigenschaften des Produkts von Beispiel 5.

Beispiel 6

Die Verfahrensschritte des Beispiels 5 wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß dem Gemisch 2,5 g Natriumbicarbonat und 150 ml Wasser zugesetzt wurden. Das Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 6,9. Das Produkt war im wesentlichen das gleiche wie das von Beispiel 5.

Beispiel 7

Die Verfahrensschritte des Beispiels 5 wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß dem Gemisch 20 ml einer 20%igen Trinatriumphosphatlösung und 95 ml Wasser zugesetzt wurden. Das Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 7,3. Dem Gemisch wurden unter kräftigem Rühren 10 ml einer gesättigten Citronensäurelösung zugesetzt, um den pH-Wert auf etwa 4,6 zu senken. Das Produkt behielt seinen Zusammenhalt bei, auch nachdem es starker Kochbeanspruchung ausgesetzt worden war, z.B. durch Kochen ein einer Retorte.

Beispiel 8

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1 A wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Bildung des Gemisches 100 g isoliertes Sojaprotein (etwa 95 Gewichtsprozent Protein), 130 g entfettetes Sojamehl und 175 ml Wasser vermischt wurden. Das entstandene Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 5,5. Das daraus erhaltene Produkt hatte im wesentlichen die gleichen angestrebten Eigenschaften wie das Produkt von Beispiel 1 A.

Beispiel 9

Die Verfahrensschritte des Beispiels 8 wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß dem Gemisch 14 g Natriumbicarbonat und 350 ml Wasser zugesetz* wurden. Das Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 6,5, und das erhaltene Produkt war im wesentlichen das gleiche wie das von Beispiel 8.

Beispiel 10

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1A wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Bildung des Gemisches 100 g vollfettes Sojamehl (36 Gewichtsprozent Protein) und 185 ml Wasser gemischt wurden. Das Gemisch hatte einen pH-Wert von etwa 6,7, und das daraus erhaltene Produkt zeigte die angestrebte Expansion und zarte Eigenschaften. Beispiel Π

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1A wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Bildung des Gemisches 100 g Baumwollsamenmehl (65 Gewichtsprozent Protein) und 175 ml Wasser gemischt wurden. Das Gemisch hatte einen pH-Wert von 6,0, und das erhaltene Produkt hatte die angestrebte Expansion und zarte Eigenschaften.

Beispiel 12

Die Verfahrensschritte des Beispiels 11 wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß an Stelle des Baumwollsamenmehls 100 g entfettetes Erdnußmehl (4£ Gewichtsprozent Protein) verwendet wurden. Der pH-Wert des Gemisches betrug etwa 7,2, und das erhaltene Produkt zeigte im wesentlichen die gleichen mechanischen Eigenschaften wie das nach Beispiel 11 erhaltene Produkt.

"o Beispiel 13

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1 A wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Bildung des Gemisches 100 g entfettetes Sesammehl (36 Gewichtsprozent Protein) und 425 ml Was- *⁵ ser gemischt wurden. Der pH-Wert des entstandenen Gemisches betrug etwa 6,4, und das erhaltene Produkt zeigte im wesentlichen die gleichen angestrebten mechanischen Eigenschaften wie das Produkt von Beispiel 1 A.

Beispiel 14

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1A wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Bildung des Gemisches 100 g eines hydrolysierten isolierten Sojaproteiiis (90 Gewichtsprozent Protein), 2,5 g Natriumbicarbonat und 125 nil Wasser gemischt wurden. Der pH-Wert des entstandenen Gemisches betrug etwa 6,4. Das erhaltene Produkt zeigte die angestrebten Expansions- und Textureigenschaften.

Beispiel 15

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1A wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Bildung des Gemisches 100 g tdlhydrolysiertes isoliertes Sojaprotein (90 Gewichtsprozent Protein), 100 g Wasser, 4 g Calciumcarbonat verwendet wurden. Um den endgültigen pH-Wert des Gemisches auf etwa 4,1 einzustellen, wurden 10 g gesättigte Citronensäurelösung verwendet. Das erhaltene Produkt

hatte im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie das von Beispiel 1 A. Es behielt auch in siedendem Wasser einen ausgezeichneten mechanischen Zusammenhalt.

Beispiel 16

Die Verfanrcnsschritte des Beispiels 1 Λ wurden im wesentlichen wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Bildung des Gemisches 100 g isoliertes Sojaprotein (95 Gewichtsprozent Protein), 200 g Wasser und 4 g Calciumoxid verwendet wurden. Der pH-Wert wurde mit Citronensäure auf etwa 6,5 eingestellt. Das erhaltene Produkt hatte eine feste, expandierte Textur, die im wesentlichen der des Produktes von Beispiel 1 A entsprach.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines eßbaren, expandierten, irreversibel vernetzten texturierten Proteinproduktes aus ölsaatenmaterial mit einem Proteingehalt von mindestens etwa 35 Gewichtsprozent durch Mischen des ölsaatenmaterials mit einer wäßrigen Flüssigkeit im Verhältnis zwischen etwa 1:0,2 und etwa 1:4, Einstellen des pH des Gemisches auf einen Wert im Bereich von etwa 4,5 bis etwa 7 und Erwärmen des Gemisches, d adurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Gemisches im wesentlichen unter atmosphärischem Druck durch Wärmeerzeugung im Innern des Gemisches mit Hilfe von Infrarotstrahlung, Mikrowellen oder Induktion erfolgt.