DE2328571C3

DE2328571C3 - Verfahren zur Herstellung von trockenen, pulverförmigen Süßungsmittelzubereitungen mit niedrigem Kaloriengehalt und die so hergestellten Süßungsmittelzubereitungen als solche

Info

Publication number: DE2328571C3
Application number: DE2328571A
Authority: DE
Inventors: William Howard Elmhurst Ill. Schmitt
Original assignee: Alberto Culver Co
Current assignee: Alberto Culver Co
Priority date: 1973-06-05
Filing date: 1973-06-05
Publication date: 1982-04-15
Also published as: DE2328571A1; DE2328571B2

Description

Die Erfindung betrifft Süßungsmittelzubereitungen mit niedrigem Kaloriengehalt, die Aspartylphenylalaninmethylester in der L-L-, DL-DL-, DL-I oder in der L-DL-Konfiguration enthalten.

Derartige Ester werden beispielsweise in der US-PS 92 131 beschrieben.

Wenn auch derartige Aspartylphenylalaninmethylester als solche als Süßungsmittel für Getränke, wie beispielsweise Kaffee, Tee od. dgl. eingesetzt werden können, so wird dennoch beispielsweise in der vorstehend erwähnten US-PS vorgeschlagen, sie in Form von Pulvern, Tabletten oder Sirups sowie in Verbindung mit flüssigen oder festen Trägern wie Wasser, Glyzerin, Stärke, Sorbit, Salzen, Zitronensäure sowie ganz allgemein anderen nichttoxischen Substanzen einzusetzen.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aspartylphenylalaninmethylester relativ instabile Verbindungen sind. So wird beispielsweise Aspartylphenylalaninmethylester unter bestimmten Bedingungen relativ leicht zersetzt oder verändert, wobei ein Diketopiperazin gebildet wird, was eine merkliche Verminderung des Süßungsvermögens bewirkt. Wird Aspartylphenylalaninmethylester mit Wasser vermischt, dann löst sich diese Verbindung nicht ohne weiteres, sondern neigt zur Bildung von Klumpen, wobei sich diese Klumpen nur unter Schwierigkeiten auflösen. Wird der genannte Ester in üblicher Weise tablettiert, dann lösen sich die erhaltenen Tabletten nicht ohne weiteres in Wasser. Sogar dann, wenn dieser Ester mit einer größeren Menge eines pulverförmigen Trägers vermischt wird, wie beispielsweise pulverisierter Laktose, geht er nicht ohne weiteres in Wasser oder in wäßrigen Medien in Lösung. Daher treten erhebliche Probleme bei der Herstellung von Süßungsmittelzubereitungen auf, die einerseits ausgeprägte Süßungseigenschaften besitzen und andererseits nicht mit den Problemen behaftet sind, welche auf die Löslichkeitseigenschaften und Instabilität der genannten Ester zurückgehen.

Diese Schwierigkeiten werden durch das erfindungsgemäße und die entsprechenden Endprodukte, gemeinsam den vorstehenden Patentansprüchen 1 bis 6 gelöst.

Wie aus den US-PS 33 20 074 und 33 25 296 hervorgeht, ist es bekannt, bestimmte Stärkehydrolysate zur Herstellung von Süßungsmittelzubereitungen einzusetzen, in denen das Süßungsmittel aus Saccharin oder Cyclamate^ oder Mischungen davon besteht. Gemäß der zuerst genannten US-PS wird eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Dextrins mit einem DA von ungefähr 0 der Einwirkung von Druck unterzogen, belüftet und dann sprühgetrocknet. Das fertige Produkt besitzt ein: Schüttdichte von nicht mehr als ungefähr 0.15 g/ccm und einen Kaloriengehalt zwischen ungefähr 2,7 bis weniger als 5,5 Kalorien pro Teelöffel Menge. Gemäß der zweiten genannten US-PS wird eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Stärkehydrolysats mit einem DA von mehr als 13, jedoch nicht mehr als 28 und einem keine Kalorien enthaltenden künstlichen Süßungsmittel, wie beispielsweise Saccharin

•<5 und/oder Cyclamaten, im Vakuum getrocknet, beispielsweise in einem Vakuumtrommeltrockner. Die erhaltenen Produkte besitzen nach dem Vermählen und Klassieren Kaloriengehalte von nur ungefähr 3 Kalorien pro Teelöffel Menge. Durch Anu endung der in den genannten Patentschriften beschriebenen Verfahren ist es jedoch nicht möglich, zufriedenstellende Produkte mit geringem Kaloriengehalt in der Weise zu erzeugen, daß einfach die Süßungsmittel anstelle von Saccharin und/oder Cyclamatea eingesetzt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Süßungsmittel bestimmte Instabilitätseigenschaften aufweisen, welche nicht dem Saccharin oder den Cyclamaten zukommen. Unter den in den genannten Patentschriften beschriebenen Bedingungen brechen die Süßungsmittel in einem erheblichen Ausmaß zusammen, so daß ihr Süßungsvermögen merklich beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß sind nur die Stärkehydrolysate mit einem Dextroseäquivalent von 0 bis 20 geeignet. Es wurde festgestellt, daß das Dextroseäquivalent von Stärkehydrolysaten im wesentlichen direkt proportional zu der Instabilität von Stärkehydrolysat/Aspartylphenylalaninmethylester-Zubereitungen sowohl in Trokkenform als auch in Lösung ist. Werden Stärkehydroly-

sate mit einem Dextroseäquivalent von mehr als ungefähr 20 verwendet, dann ist die Zersetzungsgeschwindigkeit des Aspartylphenylalaninmethylesters bei dem Verfahren zur Herstellung einer pulverförmigen Süßungsmitteizubereitung zu groß, desgleichen beim Stehenlassen dieser trockenen pulverförmigen Zubereitung unter normalen Lagerungsbedingungen oder beim Einmengen dieser Zubereitungen in heiße wäßrige Getränke, wie beispielsweise Kaffee oder Tee.

Zur praktischen Durchführung des Verfahrens der \o Erfindung wird eine wäßrige Lösung oder Aufschlämmung hergestellt, die einen Aspartylphenylalaninmethylester in einer der angegebenen Konfigurationen enthält. Wird eine Lösung hergestellt, dann wird sie in zweckmäßiger Weise konzentriert, sie kann jedoch auch ι ■> eine etwas geringere Konzentration aufweisen, die vorzugsweise, jedoch nicht in notwendiger Weise, unterhalb 75% der Menge liegt, die in Lösung bei der jeweiligen Temperatur gehalten werden kann. Da beispielsweise Aspartylphenylalaninmethylester in Wasser nicht übermäßig gut löslich ist (ungefähr 0,5% bei 25°C, ungefähr 1,7% bei 50°C und ungefähr 5% bei 75⁰C) ist es zweckmäßig, eine Aufschlämmung dieses Esters in Wasser herzustellen, wobei die Aufschlämmung ungefähr 8 bis 20% des Esters enthält. Diese Lösung oder Aufschlämmung wird in der Kälte hergestellt, wobei die Temperatur 40°C nicht übersteigt und zweckmäßiger Weise einen Wert von 30"C nicht überschreiten sollte. In ganz besonders vorteilhafter Weise soll die Herstellung etwa bei Zimmertemperatur oder 15°C oder darunter erfolgen. Es ist besonders zweckmäßig, eine derartige Lösung oder Aufschlämmung so kurz wie möglich vor ihrem Vermischen mit der Stärkehydrolysatlösung herzustellen.

Eine getrennte wäßrige Lösung wird aus dem vorstehend erwähnten Stärkehydrolysat mit einem Dextroseäquivalent von 0 bis 20 hergestellt. Wenn auch verschiedene Stärken zur Herstellung des Ausgangsstärkehydrolysats eingesetzt werden können, so werden dennoch Mais- und Sorghumstärken bevorzugt, insbesondere wachsartige Pferdemaisstärke sowie wachsartige Milokornstärke. Der Stärkehydrolysatfeststoffgehalt der wäßrigen Lösung ist etwas variabel, im allgemeinen ist es jedoch zweckmäßig, ihn zwischen ungefähr 40 und ungefähr 60 und in besonders vorteilhafter Weise zwischen ungefähr 55 und 58 Gewichtsprozent der Lösung zu halten. Bei Einhaltung von geringeren Feststoffkonzentrationen innerhalb des erwähnten Bereiches werden fertige getrocknete Süßungsmittelzubereitungen erzeugt, die geringere Schüttdichten aufweisen als diejenigen Zubereitungen, die unter Einhaltung höherer Feststoffkonzentrationen hergestellt worden sind. Bei Feststoffkonzentrationen von ungefähr 55 bis 60% sowie bei Einsatz eines Maisstärkehydrolysats mit einem Dextroseäquivalent von 10 bis 12 erhält man gewöhnlich fertige getrocknete Dipeptidsüßungsmittelzubereitungen mit einer Schüttdichte in der Größenordnung von 0,05 bis 0,1 g/ccm sowie mit Kaloriengehalten in der Größenordnung von 1 bis 2 Kalorien pro Teelöffel Menge. Diese Stärkehydrolysatlösung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 50⁰C (innerhalb eines Bereichs von etwa 30 bis 8O⁰C) hergestellt. In jedem Falle sollte die Mischung aus Stärkehydrolysatlösung und der Lösung oder Aufschlämmung des Estersüßungsmittels, wobei diese Mischung unmittelbar vor ihrem Eintritt oder ihrer Zuführung in den Vorerhitzer oder in die Vorerhitzer des Sprühtrockners hergestellt wird, eine Temperatur aufweisen, die zwischen etwa 50 und 70⁰C und in vorteilhafter Weise bei ungefähr 60 bis 65°C liegt. Zwischen dem Zeitpunkt der Herstellung dieser Mischung und dem Zeitpunkt, an welchem sie in den oder die Vorerhitzer des Sprühtrockners eingeführt wird, in welchem das Trocknen durchgeführt wird, darf nur eine möglichst kurze Zeitspanne liegen. Diese Zeitspanne darf höchstens einige Minuten, beispielsweise 3 bis 5 Minuten, betragen und in noch vorteilhafterer Weise nicht ungefähr 1 Minute übersteigen. Das Sprühtrocknen wird sofort in Gang gesetzt, wobei der Sprühtrockner unter solchen Bedingungen betrieben wird, daß der Feuchtigkeitsgehalt der fertigen sprühgetrockneten Süßungsmitteizubereitung etwa 4 und in noch zweckmäßigerer Weise etwa 1 Gewichtsprozent der fertigen Zubereitung nicht übersteigt. Die Steuerung oder Kontrolle des Sprühtrockners in einer solchen Weise, daß ein fertiges sprühgetrocknetes Produkt mit den vorstehend erwähnten Feuchtigkeitsgehalten erhalten wird, ist variabel, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Konstruktion des Trockners, der Temperatur der Einlaß- und Auslaßluft sowie von anderen Faktoren, die an sich bekannt sind. In dem Vorerhitzer des Sprühtrockners wird die Temperatur der Mischung, die sprühgetrocknet werden soil, schnell innerhalb einer Zeilspanne von einigen Sekun den, gewöhnlich ungefähr 5 bis 15 Sekunden, auf einen Wert zwischen ungefähr 60 und 90⁰C oder darüber vor dem Einsprühen in die Trocknungskammer erhöht. Durch Herabsetzung des Gesamtfeststoffgehalts der Mischung aus Stärkehydrolysat und Dipeptidsüßungsmittel kann das Vorerhitzen vermieden werden, im allgemeinen ist es jedoch vorteilhaft, das Vorerhitzen durchzuführen und das Trocknen in einem Sprühtrockner in der vorstehend beschriebenen Art und Weise sowie unter den angegebenen Bedingungen auszuführen.

Wenn es auch besonders vorteilhaft ist. die Mischung aus den genannten Bestandteilen, die in der vorstehend beschriebenen Weise unter den angegebenen Temperatur- und Zeitbedingungen hergestellt worden ist, sprühzutrocknen, so kann man dennoch erfindungsgemäß auch eine andere Trocknungsanlage verwenden, beispielsweise Vakuumtrommeltrockner oder Dünnfilmtrockner, wobei eine schnelle Überführung in die jeweilige Trocknungsvorrichtung sowie ein schnelles Trocknen von Bedeutung sind. Beim ^xrocknen erhält man eine expandierte trockene und pulverförmige Zubereitung.

Das Stärkehydrolysat stellt den deutlich größeren Anteil und das Süßungsmittel den kleineren Anteil der wäßrigen Aufschlämmung oder Lösung der gesamten Feststoffe sowie der fertigen Süßungsmitteizubereitung dar. Die Mengen an eingesetztem Süßungsmittel sind, obwohl sie immer deutlich geringer sind, variabel, und zwar je nach den Süßungseigenschaften des jeweils eingesetzten Dipeptidsüßungsmittels sowie nach dem angestrebten Süßungsgrad der fertigen Süßungsmitteizubereitung. Das Süßungsmittel fällt in einen Bereich von 0,5 bis 10 und insbesondere 2 bis 5% der fertigen sprühgetrockneten Süßungsmitlelzubereitung. Die Viskositäten der vorstehend erwähnten wäßrigen Zubereitungen, welche dem Vorerhitzer oder den Vorerhitzern des Sprühtrockners zugeführt werden, sind variabel und fallen in einen Bereich zwischen 50 und 1000 cps, gemessen mittels eines Brookfield-Viskosimeters. Die Viskositäten hängen natürlich nicht nur von der Konzentration der Feststoffe in der wäßrigen Zuberei-

lung unter Berücksichtigung des jeweiligen Stärkehydrolysats sowie Dipeptidsüßungsmittels, sondern auch von der Temperatur einer derartigen wäßrigen Zubereitung oder Lösung ab. Beispielsweise beträgt die Viskosität einer wäßrigen Zubereitung oder Lösung, die 55% Gesamtfeststoffe enthält, wobei, bezogen auf Gesamtfeststoffbaiii, Jas Stärkehydrolysat 95% und das Süßungsmittel 5% ausmachen, ungefähr 300 cps bei 37°C, ungefähr 100 cps bei 50⁰C und ungefähr 80 cps bei 55° C

Die £ rfindungsgemäßen Süßungsmittelzubereitungen enthalten in vorteilhafter Weise nur das wasserlösliche Stärkehydrolysat und das Süßungsmittel. Weitere Bestandteile können gegebenenfalls den wäßrigen Zubereitungen vor ihrer Trocknung zur Erzielung von besonderen Wirkungen zugesetzt werden, beispielsweise Natrium- oder Kalziumsaccharin, Cyclamate, genießbare Gummis, Eindickungsmittel, Stabilisierungsmittel, grenzflächenaktive Mittel, Schutzmittel und Fließkondilionierungsmittel. Wenn davon die Rede ist, daß die Zubereitungen im wesentlichen aus den spezifizierten Bestandteilen bestehen, so ist darunter zu verstehen, daß dadurch nicht die Einmengung von kleinen Mengen an ergänzenden Bestandteilen ausgeschlossen ist, die nicht in fundamentaler Weise die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Süßungsmittel mit niedrigem Kaloriengehalt verändern.

Es wurde ferner festgestellt, daß die Süßungsmittel zu einer Reaktion mit dem Stärkehydrolysat neigen, wodurch eine leichte Verfärbung der fertigen, trockenen und pulverförmigen Dipeptidsüßungsmittelzubereitung erfolgt. Das Ausmaß dieser Verfärbung schwankt mit der Temperatur, welcher die Mischungen aus Süßungsmittel und Stärkehydrolysat ausgesetzt werden, sowie mit der Dauer der Kontaktzeit. Werden optimale Bedingungen, unter denen die erfindungsgemäßen Süßungsmittelzubereitungen hergestellt werden, eingehalten, dann ist die Verfärbung äußerst minimal. Die Verfärbung kann merklich in der Weise vermindert werden, dab kleine Mengen Wasserstoffperoxid der Mischung aus Stärkehydrolysat und Süßungsmittel zugesetzt werden, oder daß Glukoseoxydase der Mischung zugegeben wird, und zwar vor dem Trocknen der Mischung. Dies sollte unter Bedingungen erfolgen, welche nicht merklich das Dextroseäquivalent des Stärkehydrolysats beeinflussen.

Die erfindungsgemäßen pulverförmigen und freifließenden sowie wasserlöslichen Süßungsmittelzubereitungen mit niedrigem Kaloriengehalt können auf die gleiche Weise wie Rohrzucker zum Süßen von Getränken sowie für andere Zwecke verwendet werden, für die Rohrzucker vorgesehen ist.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung von wäßrigen Zubereitungen, wie sie vor dem Trocknen anfallen, unter den vorstehend geschilderten Bedingungen sowie unter Einhaltung der erläuterten Methoden. Die angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

Eine wäßrige Aufschlämmung, die 12 Gew.-% L-Ajjpartylphenyl-L-alaninmethylester enthält und eine Temperatur von ungefähr 2O⁰C besitzt, wird hergestellt. Diese Aufschlämmung wird dann sofon mit einer zuvor getrennt hergestellten wäßrigen 55%igen Milostärkehydrolysatlösung mit einem DA von 0, wobei diese Lösung eine Temperatur von ungefähr 50°C besitzt, vermischt. Das Gewichtsverhältnis des Milostärkehydrolysats zu dem Aspartylphenylalaninmethylester beträgt ungefähr 38:2. Die erhaltene Mischung wird dann prompt in den Vorerhitzer eines Sprühtrockners eingeführt, in welchem innerhalb von 1 bis 2 Minuten das Sprühtrocknen initiiert wird. Der Sprühtrockner wird unter solchen Bedingungen betrieben, daß der Feuchtigkeitsgehalt der fertigen sprühgetrockneten Süßungsmittelzubereitung ungefähr 1 Gew.-%, bezogen auf die fertige Zubereitung, beträgt. In dem Vorerhitzer des Sprühtrockners wird die Temperatur der Mischung innerhalb von einigen Sekunden, gewöhnlich ungefähr 5 bis ungefähr 15 Sekunden, auf eine Temperatur von ungefähr 60 bis 90°C vor dem Einsprühen in die Trockenkammer erhöht.

Die nachfolgenden Beispiele werden unter Einhaltung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise unter Einsatz der jeweils angegebenen Komponenten durchgeführt.

Beispiel 2

Maisstärkehydrolysat(DÄ 5) 473

L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester 2,5

Wasser 50'

Beispiel 3

Maisstärkehydrolysat(DÄ 12) 57

L-Apsartyl-L-phenylalaninmethylester 3

Wasser 40

Beispiel 4

Maisstärkehydrolysat(DÄ 10) 52,25 L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester 1.65

Natriumsaccharin 1,1

Wasser 45

Beispiel 5

Milokornstärkehydrolysat(DÄ 11,5) 52,195

L-Aspartyl-L-phenylalaninmethy lester 1,65 Kalziumsaccharin 1,1

Kaliumsorbat 0,055

Wasser 45

Die Verwertung der Erfindung kann durch gesetzliche Bestimmungen, insbesondere durch das Lebensmittelgesetz, beschränkt sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von trockenen, pulverförmigen Süßungsmittelzubereitungen mit niedrigem Kaloriengehalt,die Aspartylphenylalaninmethylester in der L-L-, DL-DL-, DL-L- oder in der L-DL-Konfiguration enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) eine wäßrige Stärkehydrolysatlösung mit einem Dextroseäquivalent bis zu 20 sowie mit einer Temperatur von etwa 30 bis eiwa 80°C herstellt,

b) eine konzentrierte wäßrige Lösung oder Aufschlämmung eines der oben genannten Ester mit einer Temperatur bis zu 40° C herstellt,

c) eine kleine Menge der Lösung oder Aufschlämmung b) mit einer größeren Menge der Lösung a) vermischt und

d) sofort die Mischung c) zur Gewinnung einer trockenen und pulverförmigen Zubereitung schnell trocknet, wobei die fertige Zubereitung 0,5 bis 10 Gewichtsprozent des obengenannten Esters und nicht mehr als etwa 4% Feuchtigkeit enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Durchführung der Stufe d) die Mischung c) sofort in einen Vorerhitzer eines Sprühtrockners einleitet und darauf die Mischung c) sprühtrocknet.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe a) als Stärkehydrolysat ein Sorghumstärkehydrolysat mit einem Dextroseäquivalent bis zu etwa 12 einsetzt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe d) die trockene pulverförmige Zubereitung bis zu einem Feuchtigkeitsgrad bis zu etwa ',% trocknet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe d) eine trockene Süßungsmittelzubereitung mit etwa 2 bis 5 Gewichtsprozent des oben genannten Esters gewinnt.

6. Süßungsmittelzubereitungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden sind.