DE2365850A1 - Verfahren zur herstellung von staerkehydrolysenprodukten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von staerkehydrolysenprodukten

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Description

NACHGEREICHTJ
Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten (SHP) mit niedrigem Dextrose äquivalent DE, die geeignet sind, mit fasser thermoreversible Ne be nvalenz ge le zu bilden, welche .bevorzugt als 'körper- und konsistenzverleihende Träger- bzw. Zusatzstoffe in Lebensmitteln und Lebensmittelzubereitungen eingesetzt werden können,,
Die Herstellung von Stärkeabbauprodukten mit niedrigem DE (unterhalb 25%) ist bereits bekannte Es werden säurehydrolytische und enzymatisch^ Verfahren für den Abbau aller bekannten Stärke arten, vorzugsweise der wachsigen Cerealienstärken, angewendete In einem Fall wird eine Stärke, die in einem wäßrigen Medium bei einer oberhalb der Gelatinierungstemperatur der betreffenden Stärke liegenden Temperatur gelöst wurde, verflüssigt und durch bakterielle &£-Amyläse bei einer Temperatur von weniger als 95 S auf DE-Werte zwischen 5% und 25% hydrolysiert In einem anderen Fall wird eine Kartoffelstärkesuspension zunächst bei einer Temperatur, die sich unterhalb der Verkleisterungstemperatur befindet, mitöC-Amylase bei 590O so weit abgebaut, daß die Suspension bei der nachfolgenden Temperaturerhöhung über den Verkleisterungspunkt eine solche Viskosität annimmt, daß sie gerührt werden kanno In einer zweiten Abbaustufe wird dann bei etwa 75·^is 8O0C die Hydrolyse bis zur gewünschten Endviskosität weitergeführt und das Enzym durch Zugabe.von Fermentgiften, Oxydationsmitteln oder Säuren inaktiviert,.
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Die genannten Verfahren führen zu Stärkeabbauprodukten, die mit V/asser bei Konzentrationen oberhalb etwa 30 Masse-% viskose Lösungen bilden und sich durch hohe Stabilität gegenüber -Gefrier-Tau- und Erhitzungsvorgangen, durch hohe Klarheit, durch kristallisationshe rinnende Wirkung und durch die Eigenschaft auszeichnen, daß sie auch in sehr hohen Konzentrationen nicht gelartig erstarren. Auf Grund fehlender Formstabilität sind derartige Stärkeabbauprodukte als Konsistenzträger für.Lebensmittel und Lebensmittelzubereitungen nicht verwendbare
Es ist weiterhin bekannt, daß unabgebaute Cerealienstärkeη nach Verkleisterung in V/asser bei Konzentrationen von etwa 8 bis 12 Masse-% formbeständige Puddinge geben, die gelartige Eigenschaften aufweisen. Die gleichen Eigenschaften wie Cere alienstärken zeigen Kartoffelstärken, die 'durch geeignete Behandlung mit Chemiekalien schwach modifiziert wurden (sogo Kartoffelstärkespeisemehl)· Gelartige Zubereitungen können auch aus nichtgelbildenden Stärken, insbesondere wachsigen Cere alienstärken, erhalten werden, nachdem in diese durch einen chemischen.Derivatisierungsprozeß funktioneile Gruppen eingeführt wurden* Bei der Zubereitung von Gelen aus unabgeban.ten Stärken bzwo ans sog0 Puddingstärken tritt der Nachteil auf, daß beim Einrühren des Stärkepulvers in kochendes Wasser nicht eine Lösung, sondern ein Brei entsteht, dessen "Anbrennen" an der.Erhitzungsfläche nur durch intensives Rühren vermeidbar ±st„
Weitere lachteile der erwähnten Typen von Stärken bestehen in folgendem: Ihre mit Wasser hergestellten Gele sind als Träger- bzw. Zusatzstoffe in Lebensmitteln und Lebensmittelzubereitungen dann nicht geeignet, wenn diese.dem Einfluß von Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes bzwo einer längeren Lagerung bei Zimmer- oder Kühlschranktemperatur ausgesetzt werden,» Derartige Gele und Stärke dispersionen erleiden beim Sefrieren irreversible Umwandlungen, und die Stärke liegt nach dem
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Auftauen als wasserunlösliche, schwammähnliche Masse vor0 Beim Lagern derartiger Stärkegele, z.B. a.l s Puddinge oder Speisepasten, assoziieren sich, die hochmolekularen Stärke bestandteile unter Ausbildung von Yifasserstoffbrückenbindungen, wobei sich die Konsistenz derart verändert, daß das Gel hart wird und Wasser abstößt. Dabei werden Aussehen und andere sensorische Eigenschaften negativ beeinflußt. Alle genannten Veränderungen.lassen sich durch Erhitzen nicht wieder rückgängig macheηo
Der Zweck der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Mangel der nicht gelartig erstarrenden Stärkehydrolysenprodukte, der unabgebauten Stärken sowie der sog«, Puddingstärken zu vermeiden und solche Produkte herzustellen, die sich beim Erhitzen in Wasser leicht auflösen, wobei die entstehenden Lösungen beim Abkühlen zu thermoreversiblen, gefrier-tau-stabilen Gelen erstarren, die bei der Zuführung von thermischer oder mechanischer Energie leicht wieder flüssig werden«. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Stärkeabbauproduktes mit den gewünschten Eigenschaften zu entwickeln,.
Erfindungsgemäß werden Stärkehydrolysenprodukte mit niedrigem Dextrose äquivalent DE, die mit Yiiasser thermoreversible Gele bilden, durch Mischung von Stärkeprodukten, die sich im mittleren Polymerisationsgrad um mindestens eine Zehnerpotenz unterscheiden, erhalten, wobei der niedermolekulare Anteil massenmäßig überwiegtο
Der mittlere Polymerisationsgrad von Stärke produkten gibt bekanntlich an, wieviel Anhydro-D-glucoseeinheiten ein Molekül des Stärkeproduktes durchschnittlich enthalte Den Zusammenhang zwischen dem mittleren Polymerisationsgrad P und dem als .DE ausgedrückten Abbaugrad gibt folgende Formel wieder:
p_ 100° F
r~ DE
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Über den Zusammenhang zwischen, dem Umrechnungsfaktor i1 und. dem Polymerisationsgrad vglo M0 Richter, S0 Augustat und P. Schierbaum ("Ausgewählte Methoden der Stärke chemie", Yiissen-. schaftliche VerlagsgeSeilschaft mgH, Stuttgart 1968, S0 153). Danach liegt für Stärkeabbauprodukte mit einem Polymerisations-, grad zwischen 10 und 1000 der Paktor Έ zwischen 1,099 und 1,111,,
Als hochmolekulare Stärkeprodukte werden solche Produkte, die aus nativer bzw. in geeigneter Weise derivatisierter Stärke von verschiedener pflanzlicher Herkunft nach einem beliebigen Verfahren partiell abgebaut wurden, und als niedermolekulare Stärkeprodukte vorzugsweise weitgehender abgebaute Stärkehydrolysenprodukte eingesetzte
Als niedermolekulare Stärkeprodukte eignen sich besonders enzymatisch abgebaute Stärken vom DE 5 bis 10. Als hochmolekullare Stärkeprodukte eignen sich vorzugsweise säurehydrolytisch bzw. thermisch abgebaute Stärken. Dabei ist es für die Eigenschaft des herzustellenden Gemisches unbedeutend, welche Zustandsform die Komponenten bei der Herstellung des Gemisches haben.
Die vorteilhaften Eigenschaften des Gemisches werden nur dann erzielt, wenn der niedermolekulare Anteil massenmäßig überwiegt, wobei das Massenverhältnis von hoch- zu niedermolekularen. Stärke produkte η vorzugsweise zwischen 1:3 und 1:10 beträgt β
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Mischen hergestellten. Stärkehydrolysenprodukte (SHP) weisen DE-Werte unterhalb 25%, vorzugsweise 5 bis 8% auf9 sind nich hygroskopisch und ergeben nach dem Lösen in Wasser in Abhängigkeit von.der SHP-Konzentration beim Abkühlen pastöse bis schnittfeste, weiß- ; glänzende Gele, wenn eine bestimmte Konzentration von vorzugsweise 15 bis 40 Masse-% erreicht .wird. Liegt der DE-Wert des SHP außerhalb des Bereiches 5 bis 8%, aber noch im Bereich unterhalb 25%,: so muß der Trockensubstanzgehalt entsprechend verändert werden, damit Produkte mit gleichen Konsistenzeigenschaften resultieren»
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Beim Erhitzen tritt.eine "beträchtliche Konsistenzänderung derartiger Gele ein. Zwischen.500C und 70 C schmelzen diese SHP-GeIe, wobei optisch klare, wäßrige Lösungen (Sole) entstehen. Hach.erneutem Abkühlen erstarren solche Lösungen wieder zu Gelen6 Diese lassen sich einfrosten und in diesem Zustand lagerno .Uach Wie de rauf tauen, bildet sich die ursprüngliche Kons tis te nz der Gele zurück.
Auf Grund der aufgeführten Eigenschaften sind die durch Misellung erhaltenen SHP in trockener oder mit Wasser zubereiteter Form, vorzugsweise in Gelform, als Träger- oder Zusatzstoffe für Lebensmittel und Lebensmittelzubereitungen verwendbar.
Besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich durch Einsatz der Gele oder der Hydrolysenprodukte als Dickungsmittel, Stabilisator, körperverleihender und wasserbindender Zusatzstoff für Puddinge, Cremespeisen, Suppen, Saucen, Kaffeeweißer, Eiscrememischungen, Fruchtgetränke,.Gemüsekonzentrate, Milchgetränke, Konserven und Fertiggerichte· Hervorzuhebende Vorteile in diesem Anwendungsbereich sind die Gefrier-Tau-Reversibilität der Gele, was bei der Herstellung von Tiefkühlkonserven wichtig ist, sowie ihre Fähigkeit, daß sie auf Grund ihrer Schmelzbarkeit mit wäßrigen.Flüssigkeiten in jedem Verhältnis mischbar sind. Dies ist uoao bei der.Anwendung von SHP als wesentlicher Saucenbestandteil in Fisch-, Fleisch-, Gemüse- und Obstkonserven von Vorteil, in denen das beim Sterilisieren austretende Gewebewasser von der Sauce ohne Phaseηtrennung aufgenommen werden mußo
Bei vielen der genannten Einsatzgebiete ist es von großer anwendungstechnischer Bedeutung, daß die Konsistenz der SHP-Ge-Ie gegenüber dem Einfluß der bei zahlreichen Lebensmittelzubereitungen erforderlichen Zusätze an Salzen und Säuren unempfindlich is to
Die erfindungsgemäßen SHP zeichnen sich durch Geschmacksneutralität und durch ihr den natürlichen Hahrungsfetten nahekommendes Konsistenz- und Schmelzverhalten im Munde auso
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Ähnlich den natürlichen Streichfetten sind die erfindungsgemäßen Gele so beschaffen, daß keine weiteren Zusätze zur Erzeugung von Trübung und Glanz erforderlich sindo Auf Grund dieser besonderen Eigenschaften können die erfindungsgemäßen Gele als Pettaustauschstoffe überall dort eingesetzt werden, wo das Fett in herkömmlicher Weise als Konsistenzbildner fungiert; in Tortencremes und Füllungen, Garnierungen, Mayonnaisen und Remouladen, Käsecremes und anderen Käsezubereitungen, Brotaufstrichen,.Speisepasten, Fleisch- und Wurterzeugnissen und Schlagcremesο Die Anwendung dieser Gele zum Austausch von ÜTahrungsfetten in derartigen Produkten bietet den technologischen Vorteil, daß die Konsistenz an Hand des einzustellenden Trockensubstanzgehaltes dem gewünschten Anwendüngszweck angepaßt werden kann» Man erreicht weiterhin eine verbesserte Konsistenz-Stabilität während der.Lagerung bei Zimmer-, Kühlschrank- und Tief kühl temper at ure η β
Über diese technologischen Vorteile hinaus besteht ein erheblicher Wert der aus den erfindungsgemäßen SHP hergestellten Gele darin, daß sie umfassende neue Möglichkeiten zur Bereitung fettreduzierter und damit kalorienreduzierter Lebensmittel bieten,, -Die beträchtliche Kalorienreduzierung wird dadurch erreicht, daß die Gele hauptsächlich aus Wasser bestehen und daß ihre Trockensubstanz ein leicht verdauliches Kohlenhydrat mit im Vergleich zu Fett erheblich geringerem Kaloriengehalt ist ο
Die Erfindung soll an Hand nachstehender Beispiele näher erläutert -werden«
Beispiel 1
Ao Herstellung des niedermolekularen Stärkeproduktes» In einem Becherglas werden 170 g Kartoffelstärke (Feuchte 15>6%) mit 328 ml Wasser zu einer homogenen Suspension verrührt (Trockensubstanzgehalt der Suspension 28,8 Masse-%), der pH-Wert mittels 2 N Uatriumcarbonatlösung auf 7 eingestellt und in den Meßtopf
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eines Brabender-Yiskographen (Meßdose mit der Empfindlichkeit 700 cm"· g) übergeführt. Bach-Zugabe von 0,27 ml NOVO-Bakterien-C^-Amylase Liq«, 60 wird das System mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1,5 Celsius-Graden je Minute unter Einführung von HeItestufen nach folgendem Programm erhitzt, wobei die Konsistenz in Abhängigkeit von der Zeit registriert wird:
a) Aufheizen auf 590C;
b) konstante Temperatur für 15 min;
c) Aufheizen auf 6395°C;
d.) konstante Temperatur für 5 min;
e) Aufheizen auf 650C;
f) konstante Temperatur für 5 min;
g) Aufheizen auf 680C;
h) konstante Temperatur für 5 min; i) Aufheizen auf 900C;
Das erhaltene Stärkehydrolysat mit einem DE von 9>2% wird in ein Becherglas übergeführt, zur Inaktivierung des Enzyms 15 min gekocht und zur Abkühlung in einen Kühlschrank gestellt,, Es enthält nach dem beim Kochen eintretenden Wasserverlust 30,1% Tr okkenmasse und wird beim Abkühlen nicht fest.
B. Herstellung des hochmolekularen Stärkeproduktes und Mischvorgang. . ■
In-100 g des abgekühlten Hydrolysates (diese Menge' entspricht 30,1 g Trockenmasse) werden 4 g native Kartoffelstärke (Feuchte 20,0 %) und 0,1 g Citronensäure eingerührte Das Masse^erhältnis von hoch- zu niedermolekularen Stärke.produkten beträgt 1:9,4o Das Gemisch wird unter Rühren zum Sieden gebracht und unter Rückfluß 80 min auf dem siedenden Wasserbad weitererhitzt. Das non erhaltene Reaktionsgemisch bildet nach Abkühlen ein pastöses, thermoreversibles SHP-GeI0
Beispiel 2
A. Herstellung des niedermolekularen StärkeprodukteS0 490 g eines gemäß Beispiel 1 im Brabender-rViskographen enzymatisch hergestellten Stärkehydrolysenproduktes werden nach Hitze-'inaktivierung des Enzyms durch Gefriertrocknung in ein Trockenpräparat übergeführt.
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B. Mischen des niedermolekularen StärkeProduktes mit einem hochmolekularen Stärkeprodukt und Charakterisierung des Gemisches.
Als hochmolekulares Stärkeprodukt wird eine thermisch abgebaute sogo Zulkowski-Stärke verwendet und in trockener Form mit dem niedermolekularen Stärkeprodukt gemischte Insgesamt werden 4 Mischungen hergestellt, wobei das Verhältnis von hoch- zu niedermolekularem Stärkeprodukt zwischen 1:9 und 1 :4 be trägtο
Es werden solche Mengen an. nie de rmole kularem Stärke produkt allein (Kontrollprobe) bzw. Mischprodukt in der entsnrechenden Menge Wasser unter Erhitzen gelöst, daß jeweils 100 g Lösimg mit 30% Trockensubstanz entstehen. Nach Eingießen in geeignete Meßgefäße werden die Proben 24 h im Kühlschrank bei 40C aufbewahrte Die Konsistenz der Proben wird visuell beurτ· v teilt und penetrometrischjin geeigneten Meßgefäßen bestimmt. Hierzu wird mittels eines automatischen Penetrometers AP 4/1 (VEB Feinmeß, Dresden) unter Verwendung eines genormten Eindringkörpers (Masse 10g) innerhalb einer vorgegebenen Eindringzeit (5 see) die Eindringtiefe in mm bei 20 C gemessen (maximale Eindringtiefe = 20 mm).
Während die Kontrollprobe nicht zu einem Gel erstarrt (die lösung ist dickflüssig), weisen alle 4 Mischungsproben eine pastöse Beschaffenheit auf. Mit steigendem Anteil an Zulkowski-Stärke werden die Gele fester, was sich bei der penetrometrischen Messung in abnehmenden Eindringtiefen des Penetrometer-Normkörpers ausdrückt (vglo.die folgende Tabelle)o
Masse an hochmolekularem Stärkeprodukt (Zulkowski-Stärke) in g je
100 g Lösung
Masse an niedermole 30 Masse verhält Eindring
kularem Stärkepro-' 27 nis von hoch tiefe des
dukt (SHP mit ES 9,2 26 molekularen zu Penetrome-
%) in g je 100 g 25 nie de rmole ku- ter-form
Lösung 24 laren Stärke- körper s in mm
produkten _
Kontrollprobe 20,0
1 : 9· 14,5
1 : 6,5 12,9
1 : 5 10,5
1 : 4 7,8
Alle-erhaltenen Gele gehen beim Erhitzen wieder in ein klares Sol über« 60983870319

Claims (1)

  1. j NACHGEREiCHT
    9 236585Q
    Patentansprüche
    ο Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten mit niedrigem Dextrose äquivalent EE, die mit Wasser thermoreversible Gäle bilden, dadurch gekennzeichnet, daß hoch- und niedermolekulare Stärkeprodukte, die sich im mittleren Polymerisationsgrad vorzugsweise um mindestens eine Zehnerpotenz unterscheiden, in einem solchen Verhältnis miteinander vermischt werden, daß der niedermolekulare Anteil massenmäßig überwiegt*
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hochmolekulare Stärkeprodukte solche Produkte, die aus nativer bzWo in geeigneter Weise derivatisierter Stärke von verschiedener pflanzlicher Herkunft nach einem beliebigen Verfahren partiell abgebaut wurden, und als niedermolekulare Stärkeprodukte vorzugsweise weitgehender abgebaute Stärkehydrolysenprodukte eingesetzt werden,
    3» Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als niedermolekulare Stärke produkte vorzugsweise enzymatisch abgebaute Stärken vom DE 5 bis 10 verwendet werden«
    4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als hochmolekulare Stärkeprodukte vorzugsweise säurehydrolytisch bzwo thermisch abgebaute Stärken verwendet werden*
    5ο Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Masseverhältnis von hoch- zu niedermolekularen Stärkeprodukten im Gemisch vorzugsweise 1;3 bis 1:10 beträgte
DE2365850A 1972-02-21 1973-02-05 Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten Expired DE2365850C3 (de)

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