DE3112897C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinprodukts aus einem proteinischen Ma­ terial mit einer dreidimensionalen Organisation, wie z. B. aus einem Sojagerinnungsprodukt oder aus Fischfasern. Das strukturierte Produkt besitzt eine kompakte Textur.

Es sind verschiedene mit "Strukturierung" oder "Texturierung" bezeichnete Verfahren bekannt, die darauf abzielen, protei­ nischen Materialien viskoelastische Eigenschaften und insbe­ sondere einen ausreichenden Aufbau und einen ausreichenden Zusammenhalt zu verleihen. Ein Beispiel für ein solches Ver­ fahren 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Strukturierung oder Texturierung von Proteinen und damit zur Herstellung neuer strukturierter Proteinprodukte zu schaffen, das einfacher ist als die vorbekannten Extrusions- oder Spinnverfahren und zu Produkten führt, die sich vorteil­ haft zur Herstellung von Nahrungsprodukten bzw. Fertiggerichten eignen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 wiedergegebenen Maß­ nahmen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des neuen, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkts zur Herstellung von gefrorenen, konservierten oder entwässerten Nahrungsprodukten bzw. Fischgerichten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einem proteini­ schen Material ausgegangen, das bereits eine dreidimensionale Organisation aufweist. Es besteht darin, daß ausschließlich unter Ausnutzung von osmotischen Kräften das Wasser des proteinischen Materials gegen Calciumionen, die ein osmoti­ sches Mittel darstellen, ausgetauscht wird, wobei das proteini­ sche Material in einer Hülle aus einem halbdurch­ lässigen Material, das verschlossen und in eine Lösung von Calciumionen eingetaucht wird, verdichtet wird.

Beispiele für proteinische Materialien, die eine dreidimen­ sionale Organisation aufweisen, sind koagulierte Produkte, wie z.B. Gerinnungsprodukte, vorzugsweise Gerinnungsproduk­ te von Soja. Dieses Gerinnungsprodukt, welches durch Koagu­ lation mit Calcium oder mit Glucono-delta-lacton hergestellt sein kann, ist vorzugsweise ein fettes Gerinnungsprodukt, d.h. ein Gerinnungsprodukt, das Lipide enthält. In das Ge­ rinnungsprodukt können auch die unlöslichen Anteile einver­ leibt 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 weist das Ausgangsmaterial (Soja) einen Trockenfeststoff­ gehalt zwischen 5 und 28%, vorteilhafterweise zwischen 18 und 22%, auf. Gleichzeitig muß der pH-Wert des Aus­ gangsmaterials 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 vermie­ den, bei pH-Werten über 9 zu arbeiten. Vom Standpunkt der Strukturierung aus werden pH-Werte zwischen 6,5 und 7,5 be­ vorzugt.

Der Austausch zwischen dem Wasser und der Lösung der Calciumionen 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 Form einer Lösung von Calciumionen in starker Konzentration, vor­ zugsweise in Sättigungskonzentration, enthält. Vor­ zugsweise ist die Lösung eine Calciumchloridlösung mit einer Konzentration zwischen 35 und 45 Gew.-% oder, weniger bevor­ zugt, eine Lösung von Calciumnitrat mit einer Konzentration zwischen 60 und 70%, wobei die Lösung Raumtemperatur zwi­ schen 20 und 30°C aufweist.

Selbstverständlich muß die Kontaktzeit ausreichen, daß ein beträchtlicher Austausch und eine zufriedenstellende Struk­ turierung stattfindet. Bei Raumtemperatur liegt die Kontakt­ zeit typischerweise zwischen 1 und 24h, je nach der Form und den Abmessungen des strukturierten Produkts und der ge­ wünschten Dicke der strukturierten Schicht. Es ist auch mög­ lich, in der Wärme zu arbeiten, beispielsweise bei einer Tem­ peratur zwischen 55 und 60°C. Hierdurch wird die Strukturie­ rung stark beschleunigt. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß die unter der Einwirkung von osmotischen Kräften während 2h bei 55°C erhaltene Struktur bei gleicher Konzentration mit derjenigen vergleichbar ist, die bei Raumtemperatur wäh­ rend 24h erreicht wird. In diesen Fällen ist die Strukturie­ rung 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 Ein­ fluß auf die Strukturierung wie der pH-Wert des proteini­ schen Ausgangsmaterials. Der pH-Wert liegt vorteilhafterwei­ se zwischen 6,5 und 7,5.

Unter der Einwirkung der osmotischen Kräfte wird das Was­ ser im proteinischen Material gegen Calciumionen ausge­ tauscht. Während der Strukturierung wird dieses Material stark entwässert und mit Calciumionen beladen. Dabei ver­ ringert sich sein Volumen entsprechend. Wenn von einem Ausgangsmaterial mit dem im Anspruch 1 angegebenen Fest­ stoffgehalt ausgegangen wird, dann wird ein texturiertes Pro­ dukt mit einem Trockenfeststoffgehalt bis zu 75% und mit einem Gehalt an Calciumionen von 33%, gerechnet als Calcium­ chlorid, erhalten. Diese Resultate werden bei einer Schicht­ dicke von 15 bis 20 mm innerhalb 24h erhalten.

Das erhaltene strukturierte Produkt besitzt im allgemeinen einen Calciumgehalt, der für die üblichen Verwendungen zu hoch ist. Es ist deshalb vorgesehen, mit Wasser zu waschen. Auf diese Weise ist es möglich, den Calciumgehalt auf mäßige Werte, beispielsweise 3%, bezogen auf den Trockenfeststoff­ gehalt, gerechnet als Calciumchlorid, zu verringern. Es ist möglich, bei Raumtemperatur während Zeiten von 15 bis 24h oder bei höheren Temperaturen, beispielsweise 55 bis 60°C während 10h, 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 zwi­ schen zwei Blätter aus dem gleichen Material eingebracht, so daß Produkte mit verschiedenen Formen und Abmessungen herge­ stellt 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 Trocken­ feststoff, 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 struk­ turierte Produkt aus der Calciumsalzlösung herausgenommen und schließlich zur Entfernung des größ­ ten 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 ge­ bracht wird, dann wird weder eine Deformation noch ein Zer­ fallen 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 Behand­ lungen zu verfestigen.

Es wurde festgestellt, daß der Geschmack dieses Produkts sich wesentlich vom Geschmack des proteinischen Ausgangs­ materials unterscheidet. So besitzt ein aus einem Sojage­ rinnungsprodukt hergestelltes Produkt keinen Sojageschmack mehr, ein Geschmack, den gewisse Verbraucher im Abendland als ungünstig empfinden. Die erhaltene Textur ist mit derje­ nigen von gekochten Weichtieren vergleichbar. Wenn das Ge­ rinnungsprodukt die unlöslichen Anteile der Sojamilch ent­ hält, dann wird die Textur weniger kompakt und werden die Rehydratisierungseigenschaften verbessert, ohne daß der Ge­ schmack beeinflußt wird. In ähnlicher Weise besitzt ein Pro­ dukt, das aus Fischteilchen erhalten worden ist, überhaupt keinen Fischgeschmack mehr.

Hinsichtlich des Nährwertes wird festgestellt, daß das Pro­ dukt das gleiche PER (Protein Efficiency Ratio) wie das Ausgangsmaterial aufweist. Das PER wird also durch die Struk­ turierung nicht beeinflußt. Im Gegenteil wurde bei Produk­ ten auf Sojabasis eine starke Verringerung des Antitrypsin­ faktors und der blähenden Zucker festgestellt, Faktoren, die eine gute Verdauung und intestinale Absorption beein­ flussen. Der Antitrypsinfaktor kann bis auf ein Achtel und der Gehalt an blähenden Zuckern um 95 Gew.-% verringert wer­ den.

Das Produkt findet zahlreiche kulinarische Anwendungen, ins­ besondere bei Gerichten, die sterilisiert werden müssen. Es hält sich gut in Essigsäurelösungen (Essigkonserven) wie auch in alkoholischen Lösungen. Es kann auch vorteilhafter­ weise 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, Aroma­ tisierungsmittel oder Nahrungsfarbstoffe, vorzugsweise in lipidlöslicher Form, einverleibt werden. In das Gerinnungs­ produkt können auch Texturierungsmittel, wie z.B. Pektine, Alginate usw., oder Nahrungsprodukte anderer Natur in Form von Stücken, wie z.B. Früchte, Gemüse oder Fleisch, einver­ leibt werden, um zusammengesetzte Produkte herzustellen.

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

Beispiel 1

Man stellt einen fein gemahlenen Sojagries her, den man hier­ auf in Wasser suspendiert, und zwar in einem Verhältnis von 1 Teil Soja auf 7 Teile Wasser. Hierauf pasteurisiert man die­ se Suspension bei 110°C und trennt die unlöslichen Stoffe durch Zentrifugieren ab. Aus dieser Milch stellt man durch Zusatz von Calciumsalz in einer Menge von 3 Gew.-%, bezo­ gen 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 Trockenfest­ stoffe 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 Calciumchloridlösung mit einer Kon­ zentration von 40% (Ionenkonzentration=10,8) und mit einem pH-Wert von etwa 7.

Man arbeitet bei Raumtemperatur und hält in der zirkulieren­ den Lösung die Konzentration durch Zusatz von Calciumchlorid konstant. Man stellt fest, daß sich der Durchmesser der "Würst­ chen" allmählich verringert und daß die Membran während der Strukturierung zu groß wird und sich dabei in Falten legt. Nach 24h 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 Trocken­ feststoffe, 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 ver­ ringern.

Das schließlich erhaltene Produkt besitzt einen Trockenfest­ stoffgehalt zwischen 30 und 40% und ist sehr neutral und ohne Sojanebengeschmack. Es widersteht sehr gut einer Sterilisa­ tion 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 Strukturie­ rung dadurch aus, daß man das Sojagerinnungsprodukt in seiner Hülle während einer Zeit von nur 2h bei 55°C mit einer Cal­ 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 Ausgangssojagerinnungs­ produkts entspricht. Dagegen beträgt der Antitrypsinfaktor nur 100 Einheiten/mg Stickstoff, verglichen mit 260 bei dem Ausgangsgerinnungsprodukt und 800 bei den rohen Bohnen. Dar­ über hinaus sind 92% der in den Ausgangsbohnen vorhandenen blähenden Zucker entfernt.

Beispiel 3

Man verfährt wie in Beispiel 1, verleibt aber nach der Her­ stellung 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 einverleib­ ten unlöslichen Feststoffe weicher und weicher werden. Das Produkt widersteht gut einer Sterilisation und einem Gefrie­ ren, ohne daß sich der Geschmack ändert. Dabei verstärkt sich die Struktur ohne Deformation oder Zerfall. Eine Rehydrati­ sierung verläuft leichter, wenn der Gehalt der einverleibten unlöslichen Feststoffe höher ist.

Beispiel 4

Man stellt ein Sojagerinnungsprodukt her, wobei man jedoch von einer Suspension ausgeht, die die Gesamtheit der unlös­ lichen Feststoffe der Bohnen (ungefähr 25%) enthält, in­ dem man 2,5% Calciumsalz, bezogen auf den Trockenfeststoff­ gehalt der Suspension, zugibt. Dann führt man heißes Wasser in die koagulierte Suspension ein und trennt das Gerinnungs­ produkt durch Zentrifugieren ab. Dieses besitzt einen Trocken­ feststoffgehalt von 21%, 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

Durch eine 12h dauernde Plasmolyse erzeugt man eine struk­ turierte Membran mit einer Dicke von 1,5 mm, welche das nicht-strukturierte Gerinnungsprodukt einschließt. Die Struk­ turierung im Inneren wird dann durch Gefrieren während 48h 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 6

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

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 (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Protein­ produkts aus einem proteinischen Material mit einer dreidimen­ sionalen Organisation, dadurch gekennzeichnet, daß man ein proteinisches Ausgangsmaterial mit einem Trockenfeststoffgehalt zwischen 5 und 28 Gew.-% und einem pH-Wert zwischen 4,5 und 9 in einer Hülle aus einem halbdurchlässigen Material, das man verschließt und eine Lösung von Calciumionen mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und 9 einbringt, verdichtet, wodurch das Wasser in dem proteinischen Material ausschließlich durch osmotische Kräfte durch Calciumionen ersetzt wird, und daß man das erhal­ tene strukturierte Proteinprodukt mit Wasser wäscht, um über­ schüssiges Calcium zu entfernen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als proteinisches Ausgangsmaterial ein Sojagerinnungspro­ dukt 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.-% un­ lösliche Bestandteile der Sojabohne enthält.

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

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser des proteinischen Materials dadurch gegen Calciumionen austauscht, daß man es mit einer Lösung von Calciumionen mit einer Ionenkonzentration zwischen 8 und 12 bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 60°C wäh­ rend einer Zeit zwischen 1 und 24h in Berührung bringt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösung von Calciumionen eine CaCl₂-Lösung mit einem Gehalt zwischen 35 und 45 Gew.-% verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine teilweise Strukturierung durch osmotische Kräfte auf die Weise bewirkt, daß man eine strukturierte Oberflächen­ membran herstellt und daß man hierauf die Strukturierung im Innern durch Gefrieren vervollständigt.

9. Verwendung des nach einem Verfahren gemäß den Patent­ ansprüchen 1 bis 8 erhaltenen Produkts zur Herstellung von ge­ frorenen, konservierten oder entwässerten Nahrungsprodukten bzw. Fertiggerichten.