DE2301492A1

DE2301492A1 - Pullulan enthaltendes nahrungsmittel

Info

Publication number: DE2301492A1
Application number: DE2301492A
Authority: DE
Inventors: Koso Kato; Makoto Shiosaka
Original assignee: Hayashibara Biochemical Laboratories Co Ltd
Current assignee: Hayashibara Seibutsu Kagaku Kenkyujo KK
Priority date: 1972-01-13
Filing date: 1973-01-12
Publication date: 1973-07-19
Also published as: FI54554C; JPS4875735A; FI54554B; AU5070073A; ZA73121B; DE2301492C3; SU559622A3; BE793671A; CA971820A; US3875308A; ES410571A1; JPS5025530B2; SE382550B; DE2301492B2; CH582486A5; NO138547B; PH9750A; NO138547C; NL7300231A; AR203452A1

Description

Priorität: 13. Januar 1972, Nr. 5580/72, Japan

Die Erfindung bezieht sich auf ein Nahrungsmittel mit vermindertem kalorischen Wert, das in fester oder flüssiger Form vorliegt. Sie betrifft speziell ein Nahrungsmittel, in welchem die Stärke zumindest teilweise durch Pullulan ersetzt ist, sowie "Verfahren zur Herstellung dieses Nahrungsmittels.

Pullulan ist ein bekanntes Polysaccharid, das aus Maltotrioseeinheiten besteht, die durch c*-1,6-glucosidisehe Bindungen miteinander verknüpft sind. Maltotriose besteht aus Glucoseeinheiten. Pullulan wird extrazellulär in großen Mengen innerhalb von 3 bis 8 Tagen durch Submerskultur von Pullularia pullulans unter aeroben Bedingungen aus Saccharose oder Stärkehydrolysaten als Kohlenstoffquelle in Gegenwart von üblichen Stickstoffquellen und anorganischen Salzen erzeugt (H. Bender et al. Bioehim. Biophys. Acta J56 (1959) 309; S. Ueda, Kogyokagakushi

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62 (1964) 757-760). Das Pullulan kann aus der zellfreien Kulturbrühe durch Zugabe von Methanol ausgefällt werden. Es kann durch Behandeln seiner wässrigen lösungen mit Aktivkohle gereinigt und aus der filtrierten wässrigen Lösung erneut durch Methanol ausgefällt werden. Das gereinigte Pullulan ist ein weißes Pulver mit mildem Geschmack und Geruch, das eßbar ist, jedoch keinen merklichen Nährwert hat. Es löst sich leicht in Wasser unter Bildung von lösungen, deren Viskosität hoch ist und eine Funktion des Polymerisationsgrads des Pullulans darstellt. Dieser Polymerisationsgrad kann zwischen etwa 100 und 5000 schwanken, in Abhängigkeit von dem angewendeten spezifischen Stamm von P.pullulans und der Fermentationsdauer.

Es konnte nun gefunden werden, daß Pullulan im Hinblick auf seine Wirkungen auf die Konsistenz und die sättigenden Eigenschäften von Nahrungsmitteln der Stärke so ähnlich ist, daß es Stärke ersetzen kann.

So wurde festgestellt, daß Pullulan zum Ersatz von Stärke flüssigen und festen Nahrungsmitteln einverleibt werden kann und den Nahrungsmitteln Eigenschaften verleiht, die gewöhnlich durch die Stärke verursacht werden, wie Konsistenz, ebenso im Hinblick auf die Textur oder Viskosität, Dispergierbarkeit, das Zurückhalten von Feuchtigkeit und die Fähigkeit, den Appetit zu befriedigen, daß es sich jedoch von Stärke darin unterscheidet, daß es nicht von den Wänden des Intestinaltrakts absorbiert und durch die im Intestinaltrakt vorhandenen Enzyme nur in unbedeutendem Ausmaß in verdaubare Saccharide tibergeführt wird. Pullulan vermindert tatsächlich den kalorischen Wert von Nahrungsmitteln um den Nährwert der ersetzten Stärke, befriedigt jedoch den Appetit ebenso wie die ungefähr äquivalente Gewichtsmenge von Stärke.

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Pullulan verbessert die lagerfähigkeit von Nahrungsmitteln, weil es keine leicht assimilierbare Kohlenstoffquelle für Bakterien, Hefen und Pilze darstellt, die hauptsächlich für den Verderb von Nahrungsmitteln verantwortlich sind und befähigt sind, auf Stärke zu wachsen. Pullulan ist im Hinblick auf das Wasserzurückhaltevermögen Stärke überlegen und verzögert daher den Verderb von Nahrungsmitteln durch Austrocknen. Es unterliegt nicht der Retrogradation, die für Stärke charakteristisch ist. Pullulan enthaltende Nahrungsmittelgemische sind im Hinblick auf Geschmack und Konsistenz den Nahrungsmitteln überlegen, die aus kristallinen, wasserunlöslichen Cellulosederivaten hergestellt wurden, wie sie in US-PS 3 023 104 beschrieben sind.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Nahrungsmittel mit vermindertem kalorischem Wert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es wasserlösliches, bis zum Erzielen eines milden Geschmacks und Geruches gereinigtes, eßbares Pullulan enthält. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung eines Nahrungsmittels, bei dem einem Nahrungsmittel wasserlösliches eßbares gereinigtes Pullulan zugesetzt wird.

Die Beständigkeit von Pullulan gegenüber Verdauungsenzymen wird durch die folgenden Versuche verdeutlicht, in denen 1 ml-Proben verschiedener Amylaselösungen, 2 ml einer 1^-igen Pullulanlösung und 7 ml Pufferlösung vermischt und die Mischungen bei 37° C inkubiert wurden.

Die vier für den Test verwendeten Enzymlösungen waren aus dem Dünndarm, dem Pankreas und der leber von Schweinen und aus menschlichem Speichel gewonnen worden. In jedem Gemisch wurde die Menge an reduzierendem Zucker nach 3 Stunden und in den meisten Fällen erneut nach 22 Stunden der Inkubation nach der Methode von Somogyi-Nelson gestimmt. Die Versuche wurden doppelt durchgeführt.

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Die Indestinalamylase bildete "bei einem pH-Wert von 6,8 O bzw. 0,088 mg reduzierenden Zucker aus 20 mg Pullulan in 3 Stunden, 0,72 und 0,51 mg in 22 Stunden. Die entsprechenden Werte für Pankreasamylase bei pH 5,0 betrugen 0,46 und 1,52 mg nach 3 Stunden, 0,90 mg nach 22 Stunden. Das leberenzym bildete bei pH 6,8 0,72mg reduzierenden Zucker in 2 Versuchen nach 3 Stunden. <X-Amylase aus menschlichem Speichel führte bei pH 6,0 zu zwei identischen Werten von 0,48 mg nach 3 Stunden und 2,33 mg und 2,5 mg nach 22 Stunden.

Wie aus diesen Versuchsergebnissen ersichtlich ist, ist Pullulan hochbeständig gegenüber Enzymen, die es im Intestinaltrakt angreifen könnten. Diese Entdeckung wurde durch die Tatsachs bestätigt, daß der Blutzuckerspiegel von fastenden Kaninchen nach de:r oralen Verabreichung von Pullulan nicht merklich erhöht wurde. Wenn eine wässrige 50^-ige Pullulanlösung in den Dünndarm von fastenden Kaninchen eingeführt und beide Enden des Dünndarms abgebunden wurden, wurden nach 3 Stunden noch 97 f° des eingeführten Pullulans in dem abgebundenen Dünndarm vorgefunden.

Der fehlende Nährwert von Pullulan wurde ferner an Ratten nachgewiesen, die zu Beginn des Versuches ein Gewicht von je etwa 50 g hatten. Einer Vergleichsgruppe von 10 Ratten wurde eine feste Diät verfüttert, die aus 65 # Maisstärke, 21 ?£ Kasein, 7 $ Sojaöl, 1 ia eines Vitamingemisches, 2 $ Salzen und 4 % Cellulose bestand. Eine zweite Gruppe von 20 Ratten erhielt die gleichen Mengen einer Diät, in der 20 % der Maisstärke (bezogen auf das Gesamtgewicht aller Bestandteile) durch Pullulan ersetzt war und eine dritte Gruppe erhielt eine sonst gleiche Diät, die 25 # Maisstärke und 40 $ Pullulan enthielt.

Die Ratten der Vergleichsgruppe zeigten innerhalb von 30 Tagen einen ungefähr linearen Anstieg des Körpergewichts auf

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150 g. Die Gewichtszunahme in der zweiten Gruppe "betrug die Hälfte der in der Vergleichsgruppe und der Gewichtsanstieg der dritten Gruppe betrug ein Drittel des Gewichtsanstiegs, der in der Vergleichsgruppe beobachtet wurde. Keine der Ratten, die Pullulan in ihrer Diät erhielten, bildete Diarrhöe oder andere Symptome schädlicher Wirkungen der Diät aus, ausgenommen die Wirkungen der geringen Kalorienaufnahme.

Pullulan kann daher Stärke oder Mehl teilweise oder vollständig in festen oder flüssigen Nahrungsmitteln ersetzen, wenn der Nährwert der Nahrung zur Regelung des Gewichts beim Menschen vermindert werden soll, sowie in Diät für Diabetiker und bei ähnlichen Anwendungszwecken. Pullulan ist geschmacksfrei und verleiht Backwaren eine Textur oder Konsistenz, die häufig besser ist als die der gleichen Waren, die aus Mehl hergestellt wurden. Es verleiht ihnen außerdem eine längere lagerfähigkeit aufgrund des besseren WasserzurückhalteVermögens und des verzögerten mikrobiellen Verderbs. Die so erzielten Backwaren sind häufig 3 bis 7 Tage länger verkaufsfähig, als die gleichen, aus Mehl hergestellten Waren.

In flüssigen Nahrungsmitteln, wie Fruchtsäften und Soßen, kann Pullulan Maisstärke als Verdickungsmittel vollständig ersetzen. Es wirkt außerdem als Dispergiermittel, welches die Trübung und die Bildung von Abscheidungen in Getränken verhindert und Fett und Protein in Soßen und dergleichen dispergiert. Um diese Ergebnisse zu erzielen, sollte das wässrige flüssige Nahrungsmittel mindestens 0,05 Gew.-^ Pullulan mit einem Polymerisationsgrad von 5000 und eine entsprechend höhere Menge an Pullulan mit einem niedrigeren Polymerisationsgrad enthalten. In festen Nahrungsmitteln kann es mit Mehl oder Stärke in einem Verhältnis von 1 Teil Pullulan zu 0,5 bis 5 Teilen Mehl oder Stärke vermischt werden. Es liegt im Bereich einfacher Versuche,

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die optimalen Mischungsverhältnisse festzulegen, bei denen nicht nur dem Produkt wünschenwerte Eigenschaften verliehen werden, sondern auch dem rohen oder halbgekochten Nahrungsmittelgemisch geeignete Verarbeitungseigenschaften verliehen werden. Der Polymerisationsgrad des verwendeten Pullulans ist häufig relativ unwichtig und unterschiede im Polymerisationsgrad in verschiedenen Chargen von Pullulan können durch geringfügige Änderungen der Menge des verwendeten Pullulans kompensiert werden. Wenn hohe Viskosität eines Nahrungsmittelgemisches die Verarbeitung stört, sollte die Verwendung von Pullulan mit hohem Polymerisationsgrad vermieden werden.

Maltitol, ein Zuckeralkohol mit stark süßem Geschmack und geringem Nährwert, kann vorteilhaft in flüssigen Nahrungsmitteln als Ersatz für Saccharose mit Pullulan kombiniert werden. Milch, Fruchtsäfte, Kaffee, Colagetränke und andere kohlensäurehaltige . Getränke sowie Milchsäuregetränice können durch Verwendung von Pullulan für sich oder mit Maltitol modifiziert werden, um ihren Nährwert zu vermindern, ohne daß die Eßqualitäten verlorengehen, welche die des in dem Gemisch vorliegenden Nahrungsmittels sind.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht, in denen flüssige" und feste Nahrungsmittel beschrieben werden, in welchen Stärke oder Mehl durch Pullulan ersetzt ist, die jedoch sonst übliche Nahrungsmittel darstellen. Alle numerischen Werte für Teile und Prozentangaben bedeuten Gewichtsteile und Gewichtsprozent, wenn nichts anderes ausgesagt ist. Das in den Beispielen verwendete Pullulan hatte einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 100 bis 4000. Die hier verwendete Bezeichnung "Polymerisationsgrad" gibt die Anzahl der Glueöseeinheiten in dem Pullulanmolekül an.

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Beispiel 1

Ein Orangengetränk wurde aus einem Liter natürlichem Orangensaft, 5 g pulverförmigem Pullulan (Polymerisat!onsgrad 4OOO), 400 ml einer wässrigen 50$-igen Maltitollösung und ausreichend Wasser hergestellt, um das Getränk auf zwei Liter zu verdünnen. Das Pullulan wurde dem Orangensaft allmählich zugesetzt und durch kräftiges Rühren gelöst und die anderen Bestandteile wurden mit der so erhaltenen Lösung vermischt. Das Getränk hatte den Körper oder die Konsistenz von unverdünntem Orangensaft und einen Geschmack nach süßen Orangen, ohne den für zahlreiche künstliche Nahrungszusätze charakteristischen Nachgeschmack. Sein kalorischer Wert betrug 50 # des ^ Werts von Orangensaft.

Beispiel 2

100 g Mehl und 100 g pulverförmiges Pullulan (Polymerisationsgrad 300) wurden vermischt und das Gemisch wurde gesiebt. 50 g Zucker wurden mit 70 g Butter cremig gerührt und geringe Mengen Salz und Vanille, ein geschlagenes Ei (etwa 50 g) und 50 g einer wässrigen 70^-igen Maltitollösung wurden in der angegebenen Reihenfolge eingemischt. Das Gemisch aus Mehl und Pullulan wurde zuletzt in kleinen Anteilen zugegeben, wobei ein Teig hergestellt wurde, der leicht geknetet und zu einer Kugel verformt wurde. Diese Kugel wurde zwischen zwei mit trockenem Mehl bestäubten Tüchern zu einer 3 bis 5 mm dicken Bahn ausgerollt. Zum Ausschneiden von Stücken auf der Teigbahn wurde ein Keksschneider verwendet und die erhaltenen Stücke wurden auf Backbleche gelegt und in einen Ofen gestellt, bis die Kanten sich innerhalb etwa 10 Minuten braun färbten. Der Kohlenhydratgehalt der Keks betrug nur die Hälfte des von sonst gleichen Keks, die aus üblichen Materialien hergestellt waren. Ihr Geschmack und ihre Textur erwiesen sich im Vergleich

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mit dem üblichen Produkt als vorteilhaft.

Beispiel 3

Ein Fett-gebackenes Produkt wurde aus 500 g Konditoreizucker, 890 g einer 70^-igen Maltitollösung, 1900 g Mehl, 1900 g Pullulan mit einem Polymerisationsgrad von 100, 65 g Ammoniumcarbonat, 45 g Bäckerhefe und 1500 g lauwarmem Wasser (27° C) hergestellt.

Die Hefe wurde in dem Wasser gelöst und die Lösung wurde zusammen mit dem Zucker, der Maltitollösung und dem Ammoniumcarbonat in einen Kneter gegeben. Das-Mehl und das Pullulan wurden vermischt und gesiebt und allmählich in den Kneter gegeben, um einen Teig herzustellen. Der Teig wurde 3 Stunden an einem warmen Ort der Fermentation überlassen und danach zu einer etwa 5 mm dicken Platte ausgebreitet. Die Platte wurde in 5 non breite und 50 mm lange Stäbe geschnitten und die Stäbe wurden mit Mehl bestäubt und zur weiteren Fermentation in Holzkästen gelegt, wodurch sie rund wurden. Sie wurden dann schwimmend im Öl gebacken, bis sie gleichmäßig braun waren, mit einer Iiahtschaufel aus dem öl entnommen, abtropfen gelassen, getrocknet und mit einem Sirup bestrichen, der durch teilweises Eindampfen von Melasse erhalten worden war. Die so erhaltenen Stäbchen waren knusprig und hatten angenehme Textur. Sie hatten einen niedrigen Kaloriengehalt im Vergleich mit dem nur aus Mehl hergestellten, üblichen Produkt.

Beispiel 4

Ein traditioneller europäischer Kuchen, der als "Baumkuchen" oder "Bücher de Noel" bekannt ist, wurde aus I4OO g Butter, 600 g Zucker, 1400 g einer 70^-igen Maltitollösung, 3700 g Eiern, 350 g Mehl, 700 g Pullulan mit einem Polymerisationsgrad von 100, 300 g Maisstärke, 5 g künstlichem Aroma, 2 g

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Muskatnuß, einer frischen Zitrone 10Og Honig, 200 ml schwerer Sahne und 100 ml Rum hergestellt. Ein Teil des Zuckers wurde mit der Butter cremig gerührt und die wässrige Maltitollö'sung wurde unter ständigem Rühren in einem Mixer zugesetzt. Die Eigelb wurden danach in drei Anteilen zugesetzt und das Rühren wurde fortgesetzt, bis ein homogenes ciemiges Gemisch gebildet worden war, zu welchem der Honig, der Rum und ein Teil der Sahne zugegeben wurden. Danach wurde ein Drittel der getrennt geschlagenen Eiweiß zusammen mit dem Rest des Zuckers eingemischt und zuletzt wurde ein inniges Gemisch aus dem Mehl, Pullulan, Muskatnuß und Maisstärke zusammen mit dem Rest des geschlagenen Eiweiß eingemischt.

Der so hergestellte Kuchenteig wurde gebacken. Der Kuchen behielt SuineB Feuchtigkeitsgehalt und seinen frischen Geschmack während einer längeren Dauer als ein Vergleichsprodukt, das mit Mehl anstelle des Pullulans und mit zusätzlichem Zucker anstelle des Maltitols erhalten worden war.

Beispiel 5

Eine wässrige Eiscrememischung, die 12 <$> Butterfett, 10 # Magermilchfeststoffe und 15 # Saccharose enthielt, wurde hergestellt, die Mischung wurde auf 70° C erhitzt, wonach 0,25 $> Pullulan mit einem Polymerisationsgrad von 300 eingerührt wurden und die Temperatur von 70° C wurde während etwa 30 Minuten aufrechterhalten. Die Mischung wurde dann homogenisiert und über einen bei etwa 10° C gehaltenen Oberflächenkühler geleitet. Das gekühlte Gemisch wurde bis zu 100 $> Zunahme geschlagen und in üblicher Weise gefroren, bis es verfestigt war.

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Lagerungstests zeigten, daß die Eiscreme nicht wesentlich schrumpfte und daß sich keine Eiskristalle bildeten. Das Pullulan erwies sich als wirksamer Stabilisator.

Beispiel 6

Drei Ansätze von Brotteig wurden aus 100 Teilen Mehl und Pullulan mit einem Polymerisationsgrad von 100, 2 Teilen Hefe, 0,1 Teil Salz und 60 Teilen Wasser hergestellt. Das Pullulan in den drei Ansätzen entsprach einer Menge von 20 $, 30 io und 45 $ des Mehls und das Mehl und das Pullulan wurden gut vermischt, bevor sie in den Teig eingearbeitet wurden. "Die drei Teigansätze wurden bei 20 C während 2 Stunden der Fermentation überlassen und während 40 Minuten gebacken.

Der Pullulangehalt machte den Teig während des Knetens etwas viskoser, die Brote hatten jedoch eine feine, glatte innere Struktur und eine gute, wohlgefärbte Rinde. Das 30 $> Pullulan enthaltende Brot war das weicheste. Das 45 i° Pullulan enthaltende Brot ging nicht so stark auf und war etwas härter. Alle Brote hatten guten Geschmack und gutes Aroma und ungewöhnlich lange lagerfähigkeit.

Beispiel 7

Mehl des für chinesische Nudeln verwendeten Typs wurde mit Pullulan vom Polymerisat ionsgrad 500 in einem Verhältnis von · 3 : 1 vermischt. Ein Teig wurde hergestellt, indem zu 25 kg des Gemisches 0,35 kg Salz, 0,035 kg Kansui (trockene Alkalimetallcarbonate), gelber künstlicher Farbstoff und 8,0 kg Wasser gegeben wurde und das Gemisch geknetet wurde. Der Teig wurde zu einer Bahn ausgerollt, die in Streifen geschnitten wurde. Die Streifen wurden bei 95° C wenig mehr als 2 Minuten gedämpft und dann 2 bis 3 Minuten in Schweinefett bei

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130 Ms HO⁰ C gebacken.

Die so hergestellten Nudeln quollen in heißem Wasser leicht auf, wie die üblichen "instant chinesischen Nudeln" wodurch sie eßfertig zubereitet waren. Sie hatten einen angenehmen
Geschmack und feste Textur, die für das übliche Produkt
charakteristisch ist, wenn es gute Qualität hat. Sie hatten jedoch wesentlich verminderten kalorischen Wert.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(T) Nahrungsmittel mit vermindertem kalorischem Wert, dadurch ■gekennzeichnet, daß es neben üblichen Bestandteilen wasserlösliches , bis zum Erzielen eines milden Geschmacks und Geruches gereinigtes, eßbares Pullulan enthält.
2. Nahrungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Stärke enthaltendes Nahrungsmittel ist, in weichem die Stärke ganz oder teilweise durch Pullulan ersetzt wurde.
3. Nahrungsmittel nach Anspruch 1 oder_v2, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Gewichtsverhältnis von Pullulan zu Stärke zwischen 1 : 0,5 und 1 : 5 aufweist.
4. Nahrungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß es ein Bäckereiprodukt darstellt.
5. Nahrungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß es eine trinkbare wässrige Flüssigkeit darstellt, in der mindestens 0,05 Gew.-ji Pullu-

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lan gelöst sind.
6. Nahrungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß es ein gefrorenes Nahrungsmittel, insbesondere Eiscreme, darstellt.
7. Nahrungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß es Pullulan mit einem Polymerisat ions grad von 100 bis 4000 enthält.
8. Verfahren zur Herstellung eines Nahrungsmittels nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,

daß man bei der üblichen Herstellung des Nahrungsmittels Pullulan anstelle eines Teils oder der Gesamtmenge der Stärke verwendet.

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