DE60015988T2

DE60015988T2 - Modifizierung von schaumeigenschaften von proteinen

Info

Publication number: DE60015988T2
Application number: DE60015988T
Authority: DE
Inventors: A. Shengi CHEN
Original assignee: Novozymes North America Inc
Current assignee: Novozymes North America Inc
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: EP1209985B1; AU6228300A; US6551636B2; EP1209985A1; DE60015988D1; ATE282327T1; US20020012720A1; NZ516714A; DK1209985T3; WO2001006867A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren für die Behandlung von Proteinen, um ihre Schäumungseigenschaften zu verändern; modifizierte Proteine, insbesondere Molkeproteine, die durch diese Verfahren hergestellt werden, und Lebensmittelprodukte, die die modifizierten Proteine enthalten.
Hintergrund der Erfindung
Molke ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Käse. Traditionell wird Molke als unbenutzter Abfall entfernt oder als Düngemittel oder Tierfutter verwendet. Allerdings werden zurzeit Anstrengungen unternommen, Molke in kommerziell verwendbaren Produkten zu verarbeiten.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Modifizierung von Molkeproteinen durch begrenzte Proteolyse, um besonders günstige Schäumungseigenschaften zu liefern, sodass die modifizierten Proteine in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen für Lebensmittel verwendet werden können.
US-Patent Nr. 4,089,987 und Phillips et al., J. Food Sci. 55:1116, 1990, beschreiben nichtenzymatische Verfahren für die Modifizierung von Molkeproteinen. Ju et al., J. Dairy Sci. 78:2119, 1995; Althouse et al., J. Food Sci. 60:1110, 1995; US-Patente Nr. 4,427,658; 5,691,165; und 5,866,357; To et al., Can. Inst. Food Sci. Technol. J. 18:150, 1985; US-Patent Nr. 5,035,902; und Mutilangi et al, J.Food Sci. 61:270, 1996, offenbaren die Proteolyse von Molkeproteinen. Kuehler et al., J. Food Sci. 39:370, offenbaren ein mäßiges Erhöhen des Schaumvolumens von Molkeproteinen, welches durch Verdauung mit Pronase hervorgerufen wurde, die eine Glu-spezifische Proteasekomponente enthält (Breddam et al., Eur. J. Biochem. 296:103, 1992).
Deshalb besteht ein Bedarf für Verfahren und Zusammensetzungen, welche Molkeproteine bereitstellen, die bessere Schäumungseigenschaften und andere funktionelle Merkmale aufweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst Verfahren zur Herstellung von stark schäumenden modifizierten Molkeproteinzubereitungen durch Inkontaktbringen einer wässrigen Lösung einer Molkeproteinzubereitung mit einer aufgereinigten Glu/Asp-spezifischen Protease-Zubereitung, unter Bedingungen, die zu einem Hydrolysegrad von zwischen 4 und 10%, vorzugsweise zwischen 5 und 8% führen, wobei die wässrige Lösung zwischen 10 und 35 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 15 und 30 Gew.-% Molkeproteintrockengehalt, am meisten bevorzugt ungefähr 20% Trockengehalt, aufweist. In bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Molkeproteinzubereitungen mindestens ungefähr 3 Gew.-% Fett. Die erfindungsgemäßen Verfahren führen zu modifizierten Molkeproteinen, die eine Schäumungskapazität, gemessen als Schaumüberlauf, aufweisen, die mindestens ungefähr 2-fach und vorzugsweise mindestens ungefähr 5-fach besser ist als die der nicht modifizierten Molkeproteine, von welchen sie abstammen.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die Glu/Asp-spezifische Protease abgeleitet von einem Bacillus und am meisten bevorzugt von B. licheniformis.
In einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung modifizierte Molkeproteinzusammensetzungen, die einen Schaumüberlauf von mindestens etwa 800%, vorzugsweise von mindestens ungefähr 1200% und am meisten bevorzugt von mindestens ungefähr 1500% aufweisen und die unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren aus Molkeproteinkonzentraten, die einen Fettgehalt von mindestens ungefähr 3% aufweisen, hergestellt werden.
In einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung Lebensmittelprodukte, die die modifzierten Molkeproteinzubereitung umfassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine grafische Darstellung der Auswirkung der Behandlung eines Molkeproteinkonzentrats mit einer Glu/Asp-spezifischen Protease auf den Schaumüberlauf.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zur Herstellung modifizierter Proteinzubereitungen bereit, insbesondere Molkeproteinzubereitungen, die verbesserte Schäumungseigenschaften aufweisen, und Zusammensetzungen, die derartig modifizierte Proteine umfassen. Die Verfahren umfassen das Inkontaktbringen einer wässrigen Lösung des Proteins mit einer Protease unter Bedingungen, die zu einem vorbestimmten und begrenzten Hydrolysegrad (DH) führen. Die erfindungsgemäßen Proteinzubereitungen finden Anwendung in einer Vielzahl verschiedener Nahrungsprodukte, in denen eine stark schäumende Proteinkomponente erwünscht ist, einschließlich gebackene Lebensmittel, wie z.B. Biskuitkuchen, geschlagene Beläge (Whipped Toppings), Glasuren, gefrorener Joghurt und Mousse.
Substratproteine:
Als Ausgangszubereitung kann jede Proteinzubereitung verwendet werden, die nach einer begrenzten Hydrolyse gemäß der Erfindung erhöhte Schäumungseigenschaften aufweist, wie hierin definiert. Zur Ausführung dieser Erfindung geeignete Proteinzubereitungen umfassen, ohne Einschränkung, Molkeproteine, Kaseine und Kaseinate, Sojaproteine und Eiweißproteine. In bevorzugten Ausführungsformen werden Molkeproteine verwendet.
Molkeproteine können durch jedes im Stand der Technik bekannte Verfahren erhalten werden. Typischerweise werden Molkeproteine durch ein oder mehrere Verfahren wie Ultrafiltration, Elektrodialyse, Verdampfung und Umkehrosmose von Käsemolke erhalten. Siehe z.B. US-Patent Nr. 3,547,900, und Horton et al., Food Technol. 26:30, 1972. Molke, die von einer beliebigen Käsequelle abgeleitet wird, kann verwendet werden, einschließlich z.B. Cheddar-Käse, Schweizer-Käse, Mozzarella-Käse usw. Molkeproteinzubereitungen, welche typischerweise β-Lactoglobulin und/oder α-Lactalbumin enthalten, sind kommerziell erhältlich als Molkeproteinkonzentrate (WPC) oder Molkeproteinisolate (WPI) von, z.B. Davisco (Le Sueur MN); Bio-Isolates PLC (Deeside, UK); NZMP North America (Santa Rosa, CA); Formost Farms (Baraboo, WI); MD Foods (Union, NJ); und Avenmore Waterford (Monroe, WI).
WPI-Zubereitungen enthalten typischerweise weniger als 0,5–1 Gew.-% Fett und weisen gute Schäumungseigenschaften auf, wohingegen WPC typischerweise mehr als 3% Fett enthalten und weniger vorteilhafte Schäumungseigenschaften aufweisen. WPC, welches zusätzlichen Verfahrensschritten unterworfen worden ist, wie z.B. Mikrofiltration, Ionenaustausch oder Hitzebehandlung, kann weniger Fett und deswegen bessere Schäumungseigenschaften haben; allerdings sind derartige Verfahrensschritte teuer und deshalb weniger brauchbar. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden Molkeproteinzubereitungen benutzt, die mindestens 3% Fett haben; allerdings kann die Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung von Molkeproteinzubereitungen, die weniger Fett aufweisen, ebenfalls Verbesserungen der Schäumungseigenschaften erwirken.
Proteasen:
Durch Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine modifizierte Proteinzubereitung mit einem begenzten Hydrolysegrad durch proteolytische Verdauung erhalten. Eine aufgereinigte Glu/Asp-spezifische Proteanezubereitung wird verwendet. In der hierin verwendeten Bedeutung bezieht sich eine Glu/Asp-spezifische Protease auf eine Protease, die Peptidbindungen an der Carboxy-terminierten Seite von Glutaminsäure- und Aspartansäureresten hydrolysiert. In der hierin verwendeten Bedeutung bezieht sich eine aufgereinigte Glu/Asp-spezifische Proteanezubereitung auf eine Zubereitung, der signifikante nicht-Glu/Asp-spezifische proteolytische Aktivität fehlt. Typischerweise zeigt eine erfindungsgemäße aufgereinigte Zubereitung eine nicht-Glu/Asp-spezifische proteolytische Aktivität bei einem spezifischen Aktivitätsbereich von weniger als etwa 20%, vorzugsweise weniger als etwa 10%, mehr bevorzugt weniger als etwa 5%, und am meisten bevorzugt weniger als etwa 1 % der spezifischen Aktivität der Glu/-Aspspezifischen Komponente, verglichen mit konventionellen spezifischen Aktivitätseinheiten.
Glu/Asp-spezifische Proteasen, die nützlich zur Ausführung der vorliegenden Erfindung sind, schließen ein, ohne Einschränkung, Staphylococcus aureus-V8-Protease (Chobert et al. J. Agric. Food. Chem. 36:220, 1988) und Glu/Asp-spezifische Proteasen abgeleitet von einer Bacillus-Spezies, einschließlich, ohne Beschränkung, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis und Bacillus pumilis. In einer Reihe von Ausführungsformen wird ein B. licheniformis-Enzym verwendet, wie beispielsweise das in dem US-Patent Nr. 5,866,357 offenbarte.
Proteasen zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen Wildtypenzyme oder Enzymmutanten. Die Enzyme können aus ihrer ursprünglichen Zelle isoliert werden oder durch im Stand der Technik bekannte konventionelle Verfahren rekombinant hergestellt werden. Die einzige Bedingung ist, dass die Protease in der Lage sein muss, die begrenzte Hydrolyse unter den spezifizierten Bedingungen zu erzielen, wie es für die vorliegende Erfindung gefordert ist.
Reaktionsbedingungen:
Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung wird eine wässrige Lösung hergestellt, die ein Molkeproteinisolat oder ein Molkeproteinkonzentrat mit einer Konzentration, die zwischen etwa 2 und etwa 40 Gew.-% Trockengehalt liegt, vorzugsweise zwischen etwa 10 und etwa 35%, mehr bevorzugt zwischen ungefähr 15–25% und am meisten bevorzugt bei ungefähr 20%. Der pH-Wert der Lösung sollte zwischen ungefähr 5 und ungefähr 8, vorzugsweise zwischen ungefähr 6,0 und ungefähr 7,8 und am meisten bevorzugt 7,0 sein. Jedes kompatible Puffersystem kann verwendet werden.
Ein Reaktionsgemisch wird hergestellt, indem zu der wässrigen, Protein-enthaltenden Lösung eine Protease, vorzugsweise eine Glu/Asp-spezifische Protease und am meisten bevorzugt eine B. licheniformis-Glu/Asp-spezifische Protease, in einem Verhältnis von zwischen ungefähr 0,1–5 Gew.-% Protease : Substratprotein, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,2–2,5 % und am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 0,5–1%, hinzugegeben wird. In anderen Ausführungsformen wird die Protease in einem Verhältnis von ungefähr zwischen 0,1–75 mAU/g Substratprotein, vorzugsweise 1–50 mAU/g, mehr bevorzugt 10-25 mAU/g zugegeben. Eine AU (Anson unit) wird definiert als die Enzym-Menge, welche denaturiertes Hämoglobin bei 25°C, pH 7,5 in 10 Min. verdaut, mit einer Anfangsgeschwindigkeit, die eine Menge an Trichloressigsäure-löslichem Material freisetzt, welches äquivalent ist zu einem Milliäquivalent Tyrosin, gemessen durch Farbentwicklung mithilfe eines Phenolreagens.
Das Reaktionsgemisch wird inkubiert bei einer Temperatur zwischen ungefähr 20–70°C, vorzugsweise zwischen ungefähr 30–65°C, mehr bevorzugt ungefähr 50°C, bis der gewünschte Hydrolysegrad (DH) erreicht ist. Im Allgemeinen ist ein DH von weniger als ungefähr 10% wünschenswert, vorzugsweise zwischen ungefähr 4 und ungefähr 8% und am meisten bevorzugt zwischen ungefähr 6 und ungefähr 8%. In einigen Ausführungsformen ist ein Anstieg des DH über den Hintergrund-DH (d.h., den DH der unmodifizierten Zubereitung) von zwischen ungefähr 2% und ungefähr 4% wünschenswert. Typischerweise dauert die Reaktion zwischen ungefähr 30–300 Minuten.
Der DH kann gemäß jedem im Stand der Technik bekannten Verfahren gemessen werden, einschließlich, ohne Einschränkung, durch Messen der freien Aminogruppen mithilfe des OPA-(o-Phthaldialdehyd)-Verfahrens (Church et al., Anal. Biochem. 146:343, 1985) (siehe z.B. Beispiel 1 unten) und durch Vergleich an Gesamtstickstoff; durch Messen eines pH-Abfalls; durch Messen von] einem Zuwachs an Osmolalität, und Ähnliches.
Man versteht, dass jede der Reaktionsbedingungen (wie zum Beispiel Konzentrierung von Proteinsubstrat, Verhältnis von Enzym: Substrat, pH, Temperatur und Zeitdauer) variiert werden kann, abhängig von beispielsweise der Herkunft des Proteinsubstrats und/oder -enzyms und der Endbestimmung, für welche die modifizierte Proteinzubereitung verwendet werden soll. Man versteht außerdem, dass eine Optimierung der Reaktionsbedingungen durch Routineexperimente erreicht werden kann, beispielsweise durch Aufstellen einer Matrix von Reaktionsbedingungen und durch Testen verschiedener Punkte dieser Matrix.
Zusätzliche Schritte:
In einigen Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen Verfahren als zusätzlichen Schritt eine Inaktivierung oder Entfernen der Protease. Die Inaktivierung kann durch jedes im Stand der Technik bekannte Verfahren erzielt werden, einschließlich, ohne Einschränkung, Erhöhen der Temperatur der Reaktionsmischung auf ungefähr über 70°C und Herabsenken des pH-Wertes der Reaktionsmischung auf weniger als ungefähr 5,0; Erhöhen des Drucks auf ungefähr über 6000 bar; und jedes andere im Stand der Technik bekannte Verfahren. Entfernen der Protease kann beispielsweise durch Filtration oder Immobilisierung, einschließlich der Verwendung von immobilisierten Enzymen erzielt werden. Die Inaktivierung oder das Entfernen der Protease wird verfolgt durch Messen der übrig gebliebenen proteolytischen Aktivität unter Verwendung irgendeines im Stand der Technik bekannten Verfahrens.
In einigen Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen Verfahren einen oder mehrere zusätzliche(n) Schritte, indem das hydrolysierte Protein verarbeitet wird, beispielsweise durch Trocknung, einschließlich Sprühtrocknung und Gefriertrocknung, und Aufkonzentrierung, welche z.B. durch Verdampfung oder Membranfiltration erzielt werden kann. Typischerweise wird die modifizierte Proteinzubereitung auf einen Wassergehalt von weniger als ungefähr 7 Gew.-% getrocknet.
Verbesserte Eigenschaften:
Die vorliegende Erfindung stellt modifizierte Proteinzubereitungen, vorzugsweise Molkeproteinzubereitungen, bereit, die ein verbessertes Schäumen und andere Eigenschaften, bezogen auf unmodifizierte Proteinzubereitungen, von welchen sie abgeleitet sind, aufweisen. Eine „stark schäumende" Proteinzubereitung, wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Zubereitung, die einen Schaumüberlauf von mindestens ungefähr 800%, gemessen wie beschrieben in Beispiel 1 unten, aufweist. Schaumüberlauf ist definiert als Gewicht eines gegebenen Volumens einer Lösung – Gewicht desselben Volumens an Schaum / Gewicht desselben Volumens an Schaum × 100. Eine erhöhte Schäumungskapazität ist definiert als eine Erhöhung an Schaumüberlauf. Typischerweise führen die erfindungsgemäßen Verfahren zu einem Schaumüberlauf von mindestens ungefähr 1000%, vorzugsweise mindestens ungefähr 1200% und am meisten bevorzugt mindestens ungefähr 1500%, und einer erhöhten Schäumungskapazität von mindestens ungefähr dem 2-fachen, vorzugsweise mindestens ungefähr dem 5-fachen, bezogen auf die Schäumungskapazität, die ein unmodifiziertes Protein aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinddung führt eine Verdauung von WPC bei einer Konzentration von ungefähr 20 Gew.-% an Trockengehalt auf einen Hydrolysegrad von ungefähr 7% unter Verwendung einer Glu/Asp-spezifischen Protease zu einem absoluten Schaumüberlaufwert von mindestens ungefähr 1500% und zu einem Anstieg an Schaumüberlauf von mindestens ungefähr dem 5-fachen, bezogen auf das unverdaute Protein.
Andere nützliche Eigenschaften, die durch die erfindungsgemäßen Verfahren beeinflusst werden können, schließen ein, ohne Einschränkung, Schaumstabilität, thermische oder Hitzestabilität und Emulgierbarkeit. Die Schaumstabilität wird gemessen, wie in Phillips et al., J. Food Sci. 55, Nr. 4, 1991, beschrieben und wird ausgedrückt als die Zeit, die benötigt wird, bis das ursprüngliche Schaumgewicht zur Hälfte als Flüssigkeit abgetropft ist (50% Drainage). In einigen Ausführungsformen weisen die erfindungsgemäßen modifizierten Molkeproteinzubereitungen eine Schaumstabilität von mindestens ungefähr 30 Min. auf. Die Temperaturstabilität wird typischerweise durch Erhitzen einer Proteinlösung auf fortschreitend höhere Temperaturen und Messen durch Augenschein des Auftretens von Proteinniederschlag in der Lösung erfasst.
Die Emulgierbarkeit wird ausgedrückt als Emulgierungsaktivitätsindex (m²/g) (Pearce et al., J. Agr. Food Chem. Bd. 28, 1978). Für eine typische Bestimmung werden 14 ml einer 0,5%-igen Proteinlösung (in 0,1 M Phosphatpuffer, pH 7,0) und 7 ml Maisöl homogenisiert (PolyScience CAT Homogenizer, X520, 20 mm Deichsel/30 mm Generator) bei einer Geschwindigkeit 2 (13.000 UpM) für 1 Min. Aliquots von 1 ml der entstandenen Emulsion werden mit einer 0,1 % SDS enthaltenden Lösung in einer Verdünnungsreihe verdünnt und die Absorption wird bei 500 nm gemessen. Der EAI wird dann wie folgt berechnet: EAI=2T/ϕC wobei T = 2,303 A,
A = die Absorption der Probe bei 500 nm,
C = das Gewicht des Proteins pro Volumeneinheit der wässrigen Phase, und
ϕ = 0,333.
Anwendungen:
Die durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten modifizierten Proteinzubereitungen können vorteilhafter Weise überall dort Anwendung finden, wo eine stark schäumende Komponente gewünscht ist, einschließlich, ohne Einschränkungen, Backwaren wie z.B. Biskuitgebäck, geschlagener Belag (Whipped Toppings), Glasuren, gefrorener Joghurt, Mousse, und Ähnlichem. In bevorzugten Ausführungsformen werden die modifizieren Molkeproteine anstelle oder zumindest anstelle eines Teils von Eiweiß oder anderen Proteinen verwendet, die sonst Verwendung finden würden. Vorzugsweise umfassen die erfindungsgemäßen modifizierten Molkeproteine mindestens ungefähr 10%, vorzugsweise mindestens ungefähr 20% und am meisten bevorzugt mindestens ungefähr 40% des Eiweißes oder anderen Proteins, das in dem Produkt verwendet wird. Es wird verstanden, dass die erfindungsgemäßen modifizierten Proteine zusammen mit anderen Proteinen, ob unmodifiziert oder durch andere Methoden auf proteolytischem oder anderem Wege modifiziert, verwendet werden können.
Deshalb stellt die vorliegende Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen Nahrungsmittel, einschließlich, ohne Einschränkung, Kuchen, geschlagener Belag, Glasuren, gefrorene Milch- und Nicht-Milchprodukte und Ähnliches bereit, welche die modifizierten Molkeproteine gemäß der Erfindung umfassen.
Die folgenden Beispiele sind als nicht beschränkende Veranschaulichungen der vorliegenden Erfindung beabsichtigt.
Beispiel 1: Herstellung einer stark schäumenden Molkeproteinzubereitung
Das folgende Experiment wurde durchgeführt, um die Schäumungseigenschaften von Molkeproteinen, die einer beschränkten Hydrolyse unter spezifischen Bedingungen unterworfen wurden, zu bewerten.
Verfahren:
Molkeproteinlösungen, die 20% Feststoffe enthielten, wurden aus WPC (Davisco HiPro WPC 80%) und WPI (Davisco BiPro WPI 90%) rekonstituiert und wurden im Beisein oder in Abwesenheit von B. licheniformis Glu/Asp-spezifischer Protease in einem Enzym-zu-Substrat-Verhältnis von 14 mAU/g bei 50°C für 240–300 Minuten bei einem pH von 7,0 behandelt. Die Reaktionsgemische wurden dann sprühgetrocknet.
Die Hydrolysate wurden auf ihren DH mittels OPA wie folgt analysiert: Das OPA-Reagens wurde hergestellt, indem 7,620 g Dinatriumtetraboratdecahydrat (Aldrich 22,133-3) und 200 mg Natriumdodecylsulfat (Sigma L-3771) in 150 ml Wasser aufgelöst wurden. 160 mg o-Phthaldialdehyd 97% (Sigma P-0657) wurden in 4 ml Ethanol aufgelöst und der Mischung zugegeben, wonach 176 mg Dithiothreitol 99% (Sigma D-9163) zugegeben wurden und die Mischung mit deionisiertem Wasser auf ein Volumen von 200 ml gebracht wurde. 3 ml des OPA-Reagens wurden in ein Teströhrchen gegeben, zu dem anschließend 400 μl Serinstandard oder Probelösung zugegeben wurde. Nach Vermischung wurden die Mischungen für exakt 2 Minuten inkubiert und anschließend die Absorption bei 340 nm gemessen. Der DH wurde unter Verwendung der folgenden Formeln berechnet:

a.
Serin NH₂ = meqv Serin NH₂/g Protein X = g Probe P = % Protein in Probe 0,1 = Probenvolumen in Litern
b. DH 0 h/h_tot * 100%

Hitzestabilität, Emulgierbarkeit und Schäumungseigenschaften wurden wie folgt bestimmt:
Die Emulgierbarkeit wurde durch Homogenisieren von 14 ml einer 0,5%-igen Proteinlösung (in 0,1 M Phosphatpuffer, pH 7,0) und 7 ml Maisöl in einem PolyScience CAT Homogenizer, X520, 20 mm Deichsel/30 mm Generator bei Geschwindigkeit 2 (13.000 UpM) für 1 Minute gemessen. Aliquots von 1 ml wurden mit 0,1% SDS in einer Verdünnungsreihe verdünnt und die Absorption bei 500 nm wurde gemessen. Der EAI (m²/g) wurde unter Verwendung der folgenden Formel ausgedrückt: EAI = 2 T / ϕ C, wobei T = 2,303A, A = die Absorption der Probe bei 500 nm und C = das Gewicht an Protein pro Volumeneinheit der wässrigen Phase ist.
Die Hitzestabilität wurde gemessen, indem 3%-ige und 6%-ige Proteinlösungen in einem Dampfdrucksterilisator für 30 min bei 121°C (19 psi) erhitzt wurden und anschließend das Auftauchen eines Niederschlags durch Durchleiten der Lösung durch ein 80-Mesh-Sieb bestimmt wurde.
Der Schaumüberlauf wurde gemessen, indem 100 ml einer 10%-igen Proteinlösung bei pH 7,0 hergestellt wurden und die Lösung anschließend mithilfe eines Sunbeam Mixmaster bei einer Geschwindigkeit 12 in einer Halbliter-Glasschale (two-quart) für 20 Minuten geschlagen wurde. Eine Schaumprobe wurde in eine 50 ml Plastik-Waageschale überführt und das Gewicht wurde aufgezeichnet. Der % Überlauf wurde mithilfe der folgenden Formel berechnet: % Überlauf = [(Gew. 50 ml Lösg.) – (Gew. 50 ml Schaum) / (Gew. 50 ml Schaum)] × 100.
Ergebnisse:
Die Hydrolyse von WPI zu einem DH von 7,3% führte zu einem Anstieg des EAI von 90 auf 100 m²/g und Beibehaltung der Hitzestabilität einer 3%-igen (nicht jedoch einer 6%-igen) Lösung. Die Hydrolyse von WPC zu einem DH von 6,7% führte zu einem Anstieg des EAI von 90 auf 128 m²/g und Verlust an Hitzestabilität. Wichtiger Weise gab es einen 5,6-fachen Anstieg an Schaumüberlauf (siehe 1).
Beispiel 2: Verfahren zur Zubereitung von Biskuitkuchen
Folgendes Verfahren wird verwendet zur Herstellung eines Biskuitkuchens. Die Proteinzubereitung* kann zwischen ungefähr 10% und ungefähr 75% einer erfindungsgemäßen proteolytisch modifizierten Proteinzubereitung umfassen, wobei der Rest Eiweißprotein ist.

1. Vermischen der ersten vier Zutaten zu einer Paste bei geringer Geschwindigkeit für 1–3 min.
2. Vermischen von Zucker, Salz, Milch, Farb- und Aromastoffen für über 1 min. bei geringer Geschwindigkeit. Abschaben und weitere 4–8 min bei mittlerer Geschwindigkeit vermischen.
3. Zugabe der Proteinzubereitung über 2 min, Abschaben und für 3 min bei geringer Geschwindigkeit aufklaren.
4. Teigtemperatur 65–70°F (18–21°C)
5. 2 lb 8 oz (1,135 kg) in ausgekleidete Holzrahmen, 12 × 6 × 2,5 in einwiegen. Bei 340–360°F (170–180°C) backen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer stark schäumenden modifizierten Molkeproteinzubereitung, wobei das Verfahren umfasst: das Inkontaktbringen von (a) einer wässrigen Lösung einer Molkeproteinzubereitung, die eine Konzentration von zwischen 10 und 35 Gew.-% Molkeprotein (Trockengehalt) mit (b) einer aufgereinigten glu/asp-spezifischen Proteasezubereitung, unter Bedingungen, die zu verdauten Molkeproteinen führen, die einen Hydrolysegrad zwischen 4 und 10 % haben, wobei die verdauten Molkeproteine eine mindestens zweifach erhöhte Schäumungskapazität bezogen auf unverdaute Molkeproteine aufweisen.
Verfahren wie in Anspruch 1 definier, wobei die Proteasezubereitung eine aufgereinigte glu/asp-spezifische Protease ist.
Verfahren wie in Anspruch 2 definiert, wobei die Protease von einer Bacillus-Spezies abgeleitet ist.
Verfahren wie in Anspruch 3 definiert, wobei die Protease vom Bacillus licheniformis abgeleitet ist.
Verfahren wie in Anspruch 1 definiert, wobei die Bedingungen das Inkubieren bei einer Temperatur zwischen 20 °C und 65 °C und einem pH zwischen 5 und 8 umfassen.
Verfahren wie in Anspruch 1 definiert, wobei die Molkeproteinzubereitung mindestens 3 Gew.-% Fett enthält.
Verfahren wie in Anspruch 1 definiert, wobei die verdauten Molkeproteine eine mindestens 5-fach erhöhte Schäumungskapazität bezogen auf unverdaute Molkeproteine aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer stark schäumenden modifizierten Molkeproteinzubereitung, wobei das Verfahren umfasst: (a) Bereitstellen einer wässrigen Lösung einer Molkeproteinzubereitung in einer Konzentration von zwischen 10 und 35 Gew.-% Trockengehalt; (b) Zugeben einer aufgereinigten glu/asp-spezifischen Protease in einer Menge von 0,1–100 mAU/g Molkeprotein zur Bildung eines Reaktionsgemischs und (c) Inkubieren des Reaktionsgemischs bei einem pH von zwischen 5 und 8 und einer Temperatur zwischen 20 °C und 65 °C, bis verdaute Molkeproteine erhalten werden, die einen Hydrolysegrad von zwischen 4 und 10 % aufweisen; wobei die verdauten Molkeproteine eine mindestens 2-fach erhöhte Schäumungskapazität bezogen auf unverdaute Molkeproteine aufweisen.
Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, wobei die wässrige Lösung 20 Gew.-% Molkeprotein (Trockengehalt) enthält.
Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, wobei die Inkubierung bei einem pH zwischen 6 und 7,8 und einer Temperatur von 50 °C durchgeführt wird.
Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, wobei die Molkeproteinzubereitung mindestens 3 Gew.-% Fett enthält.
Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, wobei ein Hydrolysegrad zwischen 5 und 8 % erreicht wird.
Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, wobei die verdauten Molkeproteine eine mindestens 5-fach erhöhte Schäumungskapazität bezogen auf unverdaute Molkeproteine aufweisen.
Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, weiterhin umfassend das Inaktivieren der Protease.
Verfahren wie in Anspruch 14 definiert, wobei das Inaktivieren durch Erhitzen des Reaktionsgemischs für 10 bis 60 min. auf eine Temperatur über 65 °C erreicht wird.
Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, weiterhin umfassend das Trocknen der verdauten Molkeproteine.
Stark schäumende modifizierte Molkeproteinzubereitung, herstellbar nach einem Verfahren wie in Anspruch 1 definiert, welche mit einer glu/asp-spezifischen Proteasezubereitung bis zu einem Hydrolysegrad zwischen 4 und 10 % verdaut wird, wobei die verdauten Molkeproteine eine mindestens 2-fach erhöhte Schäumungskapazität bezogen auf unverdaute Molkeprotein aufweisen.
Stark schäumende modifizierte Molkeproteinzubereitung, herstellbar nach dem Verfahren wie in Anspruch 8 definiert, welche mit einer glu/asp-spezifischen Proteasezubereitung bis zu einem Hydrolysegrad zwischen 4 und 10% verdaut wird, wobei die verdauten Molkeproteine eine mindestens 2-fach erhöhte Schäumungskapazität bezogen auf unverdaute Molkeprotein aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Backprodukts umfassend das Einbringen einer modifizierten Molkeproteinzubereitung wie in Anspruch 17 definiert in einem Anteil von mindestens 20 Gew.-% bezogen auf das Eiweiß, das zur Herstellung des Backprodukts verwendet wird, in besagtes Backprodukt.
Verfahren wie in Anspruch 19 definiert, wobei das Backprodukt ein Biskuitgebäck ist.
Verfahren wie in Anspruch 19 definiert, wobei die modifizierte Molkeproteinzubereitung in einem Anteil von mindestens 40 Gew.-% bezogen auf das Eiweiß eingebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschlagenen Belags (whipped topping) umfassend das Einbringen einer modifizierten Molkeproteinzubereitung wie in Anspruch 17 definiert in einem Anteil von mindestens 20 Gew.-% bezogen auf das Kasein oder Kaseinat, das zur Herstellung des Belags verwendet wird.
Verfahren wie in Anspruch 22 definiert, wobei die modifizierte Molkeproteinzubereitung einbracht wird in einem Anteil von mindestens 40 Gew.-% bezogen auf das besagte Kasein oder Kaseinat.
Nahrungsmittelprodukt umfassend eine stark schäumende modifizierte Molkeproteinzubereitung wie in Anspruch 17 definiert.
Nahrungsmittelprodukt umfassend eine stark schäumende modifizierte Molkeproteinzubereitung wie in Anspruch 18 definiert.