DE3112897A1

DE3112897A1 - "verfahren zur herstellung eines strukturierten proteinprodukts"

Info

Publication number: DE3112897A1
Application number: DE19813112897
Authority: DE
Inventors: Pierre 1800 Vevey Wetzel
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1982-03-04
Also published as: GB2075024B; FR2478952B1; FR2478952A1; ZA811688B; JPS6240978B2; DE3112897C2; CA1153762A; US4366176A; CH642825A5; JPS56160946A; GB2075024A

Description

i ι /; b d

PATENTANWALT

DR. RICHARD KNEISSL ^

Widsnmayerslr. 46 — J *"

D-8000 MÜNCHEN 22 München, den 31. März 1981

Tel. 089/295125,

S 709/Dr. K-by

SOClfiTi; DES PRODUITS NESTLE

in Vevey/Schweiz

Verfahren zur Herstellung eines strukturierten

Proteinprodukts

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinprodukts mit einer kompakten Textur. Dieses Produkt wird aus einem proteinischen Material hergestellt, das bereits eine dreidimensionale Organisation aufweist, wie z.B. aus einem Sojagerinnungsprodukt oder aus Fischfasern.

Es sind verschiedene mit "Strukturierung" dder "Texturierung" bezeichnete Verfahren bekannt, die darauf abzielen, proteinischen Materialien viskoelastische Eigenschaften und insbesondere einen ausreichenden Aufbau und einen ausreichenden Zusammenhalt zu verleihen. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist die Extrusion, bei der auf rein physikalischem Wege -und unter der gemeinsamen Einwirkung von Temperatur und Druck eine Paste, welche Proteine enthält, in ein ausreichend festes zelliges Produkt überführt wird. Ein anderes Beispiel ist das Spinnen, welches es durch chemische Koagulation von Proteinen bei deren isoelektrischem pH-Wert ermöglicht, eine Lösung oder Suspension von Proteinen in Fäden zu überführen, welche dann durch eine Folge von Umwandlungen in Fleisch- oder Fischersatzprodukte überführt werden können.

Die vorliegende Erfindung eröffnet nunmehr einen neuen Weg für die Strukturierung oder Texturierung von Proteinen und gibt Zugang zu neuen Produkten, die ohne Anwendung eines Spinnverfahrens eine kompakte Textur aufweisen. Dieses Verfahren wird ausgehend von einem proteinischen Material durchgeführt, das bereits eine dreidimensionale Organisation aufweist. Es besteht darin, daß ausschließlich durch Anwendung von osmotischen Kräften das Wasser des proteinischen Materials gegen ein osmotisches Mittel ausgetauscht wird, wobei das proteinische Material in einer Hülle aus einem halbdurch-

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lässigen Material, das verschlossen und in eine Lösung eines osmotischen Mittels eingetaucht wird, verdichtet wird.

Beispiele für proteinische Materialien, die eine dreidimensionale Organisation aufweisen, sind koagulierte Produkte, wie z.B. Gerinnungsprodukte, insbesondere Gerinnungsprodukte von Soja. Dieses Gerinnungsprodukt, welches durch Koagulation mit Calcium oder mit Glueono-delta- lacton hergestellt sein kann, ist vorzugsweise ein fettes Gerinnungsprodukt, d.h. ein Gerinnungsprodukt, das Lipide enthält. In das Gerinnungsprodukt können auch die unlöslichen Anteile einverleibt werden, die bei der Trennung der Suspension während der Herstellung der Sojamilch anfallen. Andere Materialien, die eine räumliche Organisation aufweisen, ohne daß sie das Ergebnis einer Koagulation im klassischen Sinne sind, können ebenfalls verwendet werden. Erwähnt werden sollen Fischfasern, wie z.B. Fischteilchen, die Nebenprodukte beim Filetieren oder bei der Herstellung von Konserven sind.

Damit die osmotischen Kräfte wirken und das proteinische Ausgangsmaterial strukturieren können, ist es zweckmäßig, daß das osmotische Mittel bei Soja einen Trockenfeststoffgehalt zwischen 5 und 28 %, vorteilhafterweise zwischen 18 und 22 %, aufweist. Gleichzeitig soll der pH-Wert des Ausgangsmaterials derart sein, daß die osmotischen Kräfte zur Wirkung kommen können. In dieser Hinsicht wurde festgestellt, daß die Strukturierung bei pH-Werten unter 4,5 nicht abläuft. Darüber hinaus wird es aus organoleptischen Gründen vermieden, bei pH-Werten über 9 zu arbeiten. Vom Standpunkt der Strukturierung aus werden pH-Werte zwischen 6,5 und 7,5 bevorzugt.

Der Austausch zwischen dem Wasser und dem osmotischen Mittel durch osmotischenDruck verläuft nach einem Mechanismus, der mit einer Dialyse oder einer Plasmolyse vergleichbar ist, da das proteinische Material mit einer Lösung in Kontakt ge-

bracht wird,.die ein osmotisches Mittel in starker Konzentration, vorzugsweise in Sättigungskonzentration, enthält, wie z.B. Salze, Polyole oder einzelne oder gemischte Zucker. In der Folge wird dieses Verfahren unter Bezugnahme auf das bevorzugte osmotische Mittel, nämlich Calciumlonen, beschrieben. Selbstverständlich kann jedes oben erwähnte osmotische Mittel .mit vergleichbaren Ergebnissen verwendet werden. Vorzugsweise ist die Lösung eine Calciumchloridlosung mit einer Konzentration zwischen 35 und 45 Gew.-% oder, weniger bevorzugt, eine Lösung von Calciumnitrat mit einer Konzentration zwischen 60 und 70 %, wobei die Lösung Raumtemperatur zwischen 20 und 30°C aufweist.

Selbstverständlich muß die Kontaktzeit ausreichen, daß ein beträchtlicher Austausch und eine zufriedenstellende Strukturierung .stattfindet. Bei Raumtemperatur liegt die Kontaktzeit typischerweise zwischen 1 und 24 h, je nach der Form und den Abmessungen des strukturierten Produkts und der gewünschten Dicke der strukturierten Schicht. Es ist auch möglich, in der Wärme zu arbeiten, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 55 und 60°C. Hierdurch wird die Strukturierung stark beschleunigt. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß die unter der Einwirkung von osmotischen Kräften während 2 h bei 55°C erhaltene Struktur bei gleicher Konzentration mit derjenigen vergleichbar ist, die bei Raumtemperatur während 24 h erreicht wird. In diesen Fällen ist die Strukturierung verschiedener Art. Die eine wird von einer Plasmolyse und die andere von einer Koagulation unter dem Einfluß der Temperatur zustande gebracht.

Der pH-Wert der Lösung der Calciumionen hat den gleichen Einfluß auf die Strukturierung wie der pH-Wert des proteinischen Ausgangsmaterials. Der pH-Wert liegt vorteilhafterweise zwischen 6,5 und 7,5.

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Unter der Einwirkung der osmotischen Kräfte wird das Wasser im proteinischen Material gegen Calciumionen ausgetauscht. Während der Strukturierung wird dieses Material stark entwässert und mit Calciumionen beladen. Dabei verringert sich sein Volumen entsprechend. Wenn beispielsweise von einem Ausgangsmaterial mit dem oben angegebenen Feststoff gehalt ausgegangen wird, dann wird ein texturiertes Produkt mit einem Trockenfeststoffgehalt bis zu 75 % und mit einem Gehalt an Calciumionen von 33 %, gerechnet als Calciumchlorid, erhalten. Diese Resultate werden bei einer Schichtdicke von 15 bis 20 mm innerhalb 24 h erhalten.

Das erhaltene strukturierte Produkt besitzt im allgemeinen einen Calciumgehalt, der für die üblichen Verwendungen zu hoch ist. Es ist deshalb vorteilhaft, mit Wasser zu waschen. Auf diese Weise ist es möglich, den Calciumgehalt auf mäßige Werte, beispielsweise 3 %, bezogen auf den Trockenfeststoffgehalt, gerechnet als Calciumchlorid, zu verringern. Es ist möglich, bei Raumtemperatur während Z-eiten von 15 bis 24 h oder bei höheren Temperaturen, beispielsweise 55 bis 60°C während 10 h, zu arbeiten, wenn die Schichtdicke 15 bis 20 mm beträgt.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist äußerst einfach. Das proteinische Ausgangsmaterial, beispielsweise Sojagerinnungsprodukt, wird vorteilhafterweise geglättet und dann in eine Hülle aus halbdurchlässigem Material, wie z.B. einen Dialyseschlauch oder einen Wurstdarm, gestopft oder zwischen zwei Blätter aus dem gleichen Material eingebracht, so daß Produkte mit verschiedenen Formen und Abmessungen hergestellt werden können. Die Hülle wird dann verschlossen, und das Ganze wird in eine konzentrierte Calciumsalzlösung mit der gewünschten Temperatur eingetaucht. Das Produkt wird dabei unter Kontraktion strukturiert. Bei einem gegebenen Trockenfeststoff, einem gegebenen pH-Wert des Gerinnungsprodukts und

einem gegebenen osmotischen Mittel wird in Abhängigkeit von der Art der Membran und der Dicke des Gerinnungsprodukts die Textur des strukturierten Produkts durch die Dauer und die Temperatur der Dialyse bestimmt. Dann wird das strukturierte Produkt aus der Calciumsalzlösung herausgenommen und schließlich vorteilhafterweise zur Entfernung des größten Teils des Calciums mit Wasser gewaschen. Das gewaschene Produkt bildet das gewünschte strukturierte Produkt.

Dieses Produkt besitzt einige Eigenschaften, die besonders hervorgehoben werden sollen. Anders als es im allgemeinen festgestellt wird, widersteht dieses Produkt besonders gut einer Sterilisierung. Wenn es in eine wäßrige Umgebung gebracht wird, dann wird weder eine Deformation noch ein Zerfallen noch ein Auflösen festgestellt. In ähnlicher Weise kann dieses· Produkt leicht gefroren und wieder aufgetaut werden. Im allgemeinen wurde festgestellt, daß die Textur viel mehr die Neigung besitzt, sich während dieser Behandlungen zu verfestigen.

Es wurde festgestellt, daß der Geschmack dieses Produkts sich wesentlich vom Geschmack des proteinischen Ausgangsmaterials unterscheidet. So besitzt ein aus einem Sojagerinnungsprodukt hergestelltes Produkt keinen Sojageschmack mehr, ein Geschmack, den gewisse Verbraucher im Abendland als ungünstig empfinden. Die erhaltene Textur ist mit derjenigen von gekochten Weichtieren vergleichbar. Wenn das Gerinnungsprodukt die unlöslichen Anteile der Sojamilch enthält, dann wird die Textur weniger kompakt und werden die Rehydratisierungseigenschaften verbessert, ohne daß der Geschmack beeinflußt wird. In ähnlicher Weise besitzt ein Produkt, das aus Fischteilchen erhalten worden ist, überhaupt keinen Fischgeschmack mehr.

Hinsichtlich des Nährwertes wird festgestellt, daß das Pro-

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— Q —

dukt das gleiche PER (Protein Efficiency Ratio) wie das Ausgangsmaterial aufweist. Das PER wird also durch die Strukturierung nicht beeinflußt. Im Gegenteil wurde bei Produkten auf Sojabasis eine starke Verringerung des Antitrypsinfaktors und der blähenden Zucker festgestellt, Faktoren, die eine gute Verdauung und intestinale Absorption beeinflussen. Der Antitrypsinfaktor kann bis auf ein Achtel und der Gehalt an blähenden Zuckern um 95 Gew.-% verringert werden.

Das Produkt findet zahlreiche kulinarische Anwendungen, insbesondere bei Gerichten, die sterilisiert werden müssen. Es hält sich gut in Essigsäurelösungen (Essigkonserven) wie auch in alkoholischen Lösungen. Es kann auch vorteilhafterweise in gefrorener oder entwässerter Form verwendet werden. Weiterhin kann das Produkt, das nicht vom osmotischen Mittel befreit ist, während langer Zeiten in einer halbfeuchten Form aufbewahrt werden, wobei es vor seiner Anwendung lediglich gewaschen werden muß. In das Produkt können Gewürze, Aromatisierungsmittel oder Nahrungsfarbstoffe, vorzugsweise in lipidlöslicher Form, einverleibt werden. In das Gerinnungsprodukt können auch Texturierungsmittel, wie z.B. Pektine, Alginate usw., oder Nahrungsprodukte anderer Natur in Form von Stücken, wie z.B. Früchte, Gemüse oder Fleisch, einverleibt werden, um zusammengesetzte Produkte herzustellen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen sind die Prozentangaben in Gew.-% ausgedrückt.

Beispiel 1

Man stellt einen fein gemahlenen Sojagries her, den man hierauf in Wasser suspendiert, und zwar in einem Verhältnis von 1 Teil Soja auf 7 Teile Wasser. Hierauf pasteurisiert man diese Suspension bei 110°C und trennt die unlöslichen Stoffe

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durch Zentrifugieren ab. Aus dieser Milch stellt man durch Zusatz von Calciumsalz in einer Menge von 3 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Milch, ein Gerinnungsprodukt her. Man trennt die Ausfällung durch Zentrifugieren ab und erhält so das Ausgangssojagerinnungsprodukt. Dies besitzt einen Trockenfeststoffgehalt von 21 %. 60 % der Trockenfeststoffe sind Proteine und 28 % sind Lipide.

Nach einer Glättung stopft man das Gerinnungsprodukt in eine Dialysemembran mit 18 mm Durchmesser, und zwar entsprechend einer üblichen Technik zur Herstellung von Wiener Würstchen. Hierauf hängt man das gestopfte Gerinnungsprodukt vertikal in eine Glaskolonne. Im Inneren dieser Kolonne zirkuliert von unten nach oben eine Calcinmchloridlösung mit einer Konzentration von 40 % (Ionenkonzentration = 10,8) und mit einem pH-Wert von etwa 7.

Man arbeitet bei Raumtemperatur und hält in der zirkulierenden Lösung die Konzentration durch Zusatz von Calciumchlorid konstant. Man stellt fest, daß sich der Durchmesser der "Würstchen" allmählich verringert und daß die Membran während der Strukturierung zu groß wird und sich dabei in Falten legt. Nach 24 h beendet man das Verfahren.

Man schneidet die Hülle auf und erhält so ein strukturiertes Proteinprodukt, dessen Trockenfeststoffgehalt über 70 % und dessen Gehalt an Calciumchlorid 33 %, bezogen auf die Trockenfeststoffe, beträgt.

Dann wäscht man das erhaltene Produkt reichlich mit Wasser von 10 bis 25°C und während einer Zeit von 18h, um den Gehalt an Calciumchlorid auf 3 %, bezogen auf Trockenfeststoffe, zu verringern .

Das schließlich erhaltene Produkt besitzt einen Trockenfeststoffgehalt zwischen 30 und 40 % und ist sehr neutral und ohne

SojanebengesGhmack. Es widersteht sehr gut einer Sterilisation ohne Deformation und auch ohne Zerfall oder Auflösung in Stücke im wäßrigen Medium. Die Textur hat vielmehr eine Neigung, sich noch zu verstärken.

Beispiel 2

Man verfährt gemäß Beispiel 1, führt aber die Strukturierung dadurch aus, daß man das Sojagerinnungsprodukt in seiner Hülle während einer Zeit von nur 2 h bei 55°C mit einer CaI-ciumlösung in Kontakt bringt.

Man stellt fest, daß das erhaltene Produkt nach einer Waschung eine ähnliche Textur wie dasjenige von Beispiel 1 aufweist.

Das Produkt besitzt wie dasjenige von Beispiel 1 ein PER von 2,2, ein Wert, der demjenigen des Ausgangssojagerinnungsprodukts entspricht. Dagegen beträgt der Antitrypsinfaktor nur 100 Einheiten/mg Stickstoff, verglichen mit 260 bei dem Ausgangsgerinnungsprodukt und 800 bei den rohen Bohnen. Darüber hinaus sind 92 % der in den Ausgangsbohnen vorhandenen· blähenden Zucker entfernt.

Beispiel 3

Man verfährt wie in Beispiel 1, verleibt aber nach der Herstellung des Gerinnungsprodukts in dieses innig zwischen 5 und 25 % der abgetrennten unlöslichen Stoffe ein. Auf diese Weise erhält man nach einer Strukturierung einen Bereich von Texturen, die mit einer Erhöhung des Gehalts der einverleibten unlöslichen Feststoffe weicher und weicher werden. Das Produkt widersteht gut einer Sterilisation und einem Gefrieren, ohne daß sich der Geschmack ändert. Dabei verstärkt sich die Struktur ohne Deformation oder Zerfall. Eine Rehydratisierung verläuft leichter, wenn der Gehalt der einverleibten unlöslichen Feststoffe höher ist.

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Beispiel 4

Man stellt ein Sojagerinnungsprodukt her, wobei man jedoch von einer Suspension ausgeht, die die Gesamtheit der unlöslichen Feststoffe der Bohnen (ungefähr 25 %) enthält, indem man 2,5 % Calciumsalz, bezogen auf den Trockenfeststoffgehalt der Suspension, zugibt. Dann führt man heißes Wasser in die koagulierte Suspension ein und trennt das Gerinnungsprodukt durch Zentrifugieren ab. Dieses besitzt einen Trockenfeststoff gehalt von 21 %_f 55 % der Trockenfeststoffe sind Proteine und 25 % sind Lipide. Nach einer Strukturierung wie in Beispiel 1 besitzt das erhaltene Produkt eine weiche Textur und kann leicht rehydratisiert werden.

Beispiel 5

Man verfährt wie in Beispiel 1, wobei man jedoch die Calciumchloridlösung durch eine 95%ige Glycerinlösung ersetzt. Das Produkt wird in einer auf 16 h verringerten Zeit texturiert. Seine Textur ist ähnlich.

Beispiel 6

Durch eine 12h dauernde Plasmolyse erzeugt man eine strukturierte Membran mit einer Dicke von 1,5 mm, welche das nicht-strukturierte Gerinnungsprodukt einschließt. Die Strukturierung im Inneren wird dann durch Gefrieren während 48 h bei -40°C und dann während 5 Tagen bei -20°C erhalten. Es wird ein Produkt mit zusammengesetzter Textur erhalten, dessen Kern aus Lamellen gebildet ist,

Beispiel 7

Man verfährt wie in Beispiel 1, soweit es die eigentliche Strukturierung anbelangt, wobei man von zerkleinerten Fischteilchen ausgeht.

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Auf diese Weise erhält man ein strukturiertes Produkt, das um so mehr interessant ist, da weder die Textur noch der Geschmack an frischen Fisch erinnern.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinprodukts aus einem proteinischen Material mit einer dreidimensionalen Organisation, dadurch gekennzeichnet, daß man ausschließlich durch osmotische Kräfte das Wasser des proteinischen Materials gegen ein osmotisches Mittel austauscht, wobei das proteinische Material in einer Hülle aus einem halbdurchlässigen Material, das man verschließt und in eine Lösung eines osmotischen' Mittels eintaucht, verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als proteinisches Ausgangsmaterial ein Sojagerinnungsprodukt verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sojagerinnungsprodukt ein-fettes Gerinnungsprodukt verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gerinnungsprodukt verwendet, das 5 bis 25 Gew.-% unlösliche Bestandteile der Sojabohne enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als proteinisches Ausgangsmaterial Fischteilchen verwendet,

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein proteinisches Ausgangsmaterial mit einem Trockenfeststoff gehalt zwischen 5 und 28 Gew.-% verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als proteinisches Ausgangsmaterial ein solches mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und 9 verwendet.

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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser des proteinischen Materials gegen Calciumionen austauscht, indem man es mit einer Lösung von Calciumionen mit einer Ionenkonzentration zwischen 8 und 12 bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 60°C während
rung bringt.

60 C während einer Zeit zwischen 1 und 24 h in Berüh-

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösung von Calciumionen eine CaC^-Lösung mit einem Gehalt zwischen 35 und 45 Gew.-% verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser im proteinischen Material dadurch durch Calciumionen ersetzt, daß man es mit einer-Lösung von Calciumionen mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und 9 in Berührung bringt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das erhaltene strukturierte Proteinprodukt mit Wasser wäscht, um überschüssiges Calcium zu entfernen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine teilweise Strukturierung durch osrnotische Kräfte in der Weise durchführt, daß man eine strukturierte Oberflächenmembran herstellu und daß man hierauf die Strukturierung im Innern durch Gefrieren vervollständigt.

13. Strukturiertes Proteinprodukt, dadurch gekennzeichnet, daß es durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erhalten worden ist.

14. Verwendung eines Produkts nach Anspruch 13 zur Herstellung von gefrorenen, konservierten oder entwässerten Nahrungsprodukten bzw. Fertiggerichten.