DE60122522T2

DE60122522T2 - Pektine mit niedrigem methoxylgrad, verfahren zu deren herstellung und stabilisierte, wässrige systeme, die diese pektine enthalten

Info

Publication number: DE60122522T2
Application number: DE60122522T
Authority: DE
Inventors: LeRoy Kenneth Newark CHAMBLISS; C. Susan Newark FORMAN; C. Timothy Kennett Square GERRISH
Original assignee: CP Kelco ApS
Current assignee: CP Kelco ApS
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2021-06-09
Also published as: AU2001268257A1; DK1294773T3; JP2004503613A; EP1294773A2; ES2267783T3; DE60122522D1; WO2001096404A3; WO2001096404A2; ATE337340T1; EP1294773B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Niedrig-Methoxylpektine, die eine Pseudoplastizität und keine Phasentrennung in wässriger Lösung zeigen, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation und Verfahren zur Erzeugung derselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Niedrig-Methoxylpektine, hergestellt aus Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zum Suspendieren von partikulären Stoffen unter Verwendung von Niedrig-Methoxylpektinen, hergestellt aus Pektinen, die gegenüber polyvalenten Kationen, wie z.B. Calcium, nicht empfindlich sind und insbesondere die Verwendung von Niedrig-Methoxylpektinen, hergestellt auf Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen (NCSP). Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Stabilisierung von Teilchen in wässrigen Systemen, enthaltend Niedrig-Methoxylpektine, hergestellt aus Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen.
2. HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK
Das bei Getränken, die unlösliche Bestandteile enthalten, angetroffene Problem, wie z.B. Pulpe, Wolken, unlösliche Teilchen, essentielle Öle und ähnliches, ist die Tendenz der unlöslichen Bestandteile sich abzutrennen, z.B. durch eine Sedimentierung oder eine Emulsionsverdichtung.
Um die unlöslichen Bestandteile in Suspension zu halten wurde Xanthan zu Fruchtgetränken zugefügt, um die Viskosität zu erhöhen oder die Rheologie des Getränks zu verändern. Xanthan zeigt, wenn es wässrigen Lösungen selbst in niedrigen Konzentrationen zugefügt wird, auch eine sehr starke Scherentzähnung und eine Scherentzähnung bei niedriger Konzentration ohne Anzeichen einer Thixotropie. Xanthan führt jedoch zu negativen organoleptischen Empfindungen (unerwünschtem Gefühl im Mund) bei Getränken. Daher besteht ein Bedarf eine Suspensionshilfe bereitzustellen, die die gewünschten Teilchen-Suspensionseigenschaften von Xanthan aufweist ohne das unerwünschte Gefühlt im Mund.
Alginate und Pektine wurden ebenfalls in Getränken in einem Versuch verwendet, unlösliche Teilchen zu suspendieren. Alginate und Pektine neigen jedoch dazu eine während längerer Lagerung Synärese oder Phasentrennung zu durchlaufen. Es wurden Versuche unternommen Pektine als Suspensionshilfen mit reduzierten Synäreseeigenschaften zu verwenden. Pektine sind komplexe Polysaccharide, die reaktive Carbonsäurebestandteile exponiert aufweisen. Genauer gesagt bestehen Pektine aus D-Galacturonsäure, unterbrochen durch Zucker, wie L-Rhamnose. Die D-Galacturonsäure-Untereinheiten haben reaktive Stellen. In Gegenwart eines polyvalenten Kations, wie z.B. Calcium (Ca²⁺⁺) bilden die sauren Bestandteile oder reaktiven Stellen vom gelösten Pektin eine Brücke über das Calcium mit den sauren Bestandteilen von anderen nahegelegenen Pektinmolekülen und bilden dadurch eine gelatineartige Masse.
Pektin steht entweder als Niedrig-Methoxylpektin (LMP) oder Hoch-Methoxylpektin (HMP) zur Verfügung. Niedrig-Methoxylpektin hat einen Veresterungsgrad (DE) von weniger als ungefähr 50% und ist mit Kationen hoch reaktiv. Hoch-Methoxylpektin hat einen DE von mehr als ungefähr 50% und ist mit polyvalenten Kationen, wie Calcium weniger reaktiv.
Die Bezeichnung "Veresterungsgrad" soll das Ausmaß angeben, mit dem freie Carbonsäuregruppen, enthalten in der Polygalacturonsäurekette des Pektins verestert wurden (z.B. durch Methylierung) oder auf andere Weise nicht-sauer gemacht wurden (z.B. durch Amidierung).
Die Struktur des Pektins, insbesondere der DE, diktiert viele der sich ergebenden physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Pektins. Die Pektin-Gelbildung hängt auch von dem Gehalt an löslichen Feststoffen, dem pH und der Calciumionenkonzentration ab. Im Hinblick auf die letztere wird angenommen, dass die Calciumionen Komplexe mit freien Carbonsäuregruppen bilden, insbesondere diejenigen auf LMP.
Pektin hat, wie zunächst extrahiert, einen relativ hohen Veresterungsgrad von ungefähr 70 bis 75%. Ein solches Pektin ist ideal zur Verwendung in Marmeladen und Gelees. Andere Verwendungen benötigen jedoch die Herstellung von Pektinen mit unterschiedlichen Absetzeigenschaften. Dies kann durch Modifikation von Pektin zur Reduktion des Veresterungsgrades bewirkt werden. Ein übliches Verfahren, um dies zu erreichen, ist eine saure Hydrolyse. Alternative Verfahren sind auf die Verwendung von Alkali bei niedrigen Temperaturen, Ammoniak oder gereinigte Pektinesterase gerichtet.
Während der Entfernung der Veresterung können die Estergruppen an dem Pektin in statistischer oder blockweise entfernt werden. Wenn die Estergruppen von irgendwelchen Galacturonsäurresten chemisch entfernt werden oder wenn sehr spezifische Enzyme verwendet werden, kann die Entfernung einer Veresterung auf "statistische Weise" auftreten. Wenn die Estergruppen entweder an nicht-reduzierenden Enden oder neben freien Carboxylgruppen durch einen Einzelkettenmechanismus entfernt werden, wird dies als eine Entfernung der Veresterung in einer "blockartigen Weise" bezeichnet, da Blöcke von den nicht-veresterten Galacturonsäureeinheiten erzeugt werden. Die nicht-veresterten Galacturonsäureeinheiten, die durch die blockartige Entfernung der Veresterung erzeugt werden, sind mit polyvalenten Kationen hoch reaktiv. Pektine mit solchen Blöcken werden als "Calcium-empfindlich" bezeichnet.
Pektine, die zu Niedrig-Methoxylpektinen reduziert wurden, können in Gegenwart von polyvalenten Kationen gelieren. Calcium ist die üblichste Quelle für polyvalente Kationen bei Nahrungsmittelgelanwendungen. Die Gelierung ist auf die Bildung intermolekularer Verbindungszonen zwischen Homogalacturonsäureinheiten zurückzuführen. Aufgrund der elektrostatischen Natur der Bindungen sind Pektingele gegenüber Bedingungen sehr empfindlich, die die Umgebung der Carboxylgruppen modifizieren, durch die die Calciumionen an das benachbarte Pektinmolekül gebunden sind. Die Gelbildungseigenschaft des Pektins steigt mit abnehmendem DE und Niedrig- oder Hoch-Methoxylpektine mit einer blockartigen Verteilung von freien Carboxylgruppen sind gegenüber niedrigen Calciumniveaus sehr empfindlich. Wenn die Zahl und Größe der Blöcke entlang des Pektingrundgerüsts ansteigt, steigt die Empfindlichkeit gegenüber dem Calcium. Ein typisches Problem, das mit einer ansteigender Empfindlichkeit eines Pektins gegenüber Calcium assoziiert ist, ist jedoch eine erhöhte Tendenz, dass das Pektin prä-geliert und eine Synärese zeigt.
Eine Amidierung erhöht ebenfalls die Gelbildungsfähigkeit von Niedrig-Methoxylpektinen. Amidierte Pektine benötigen weniger Calcium zum Gelieren und sind gegenüber einer Präzipitation bei erhöhten Calciumniveaus weniger anfällig. Amidgruppen entlang des Pektingrundgerüsts assoziieren sich durch eine Wasserstoffbrückenbildung und ermöglichen eine Gelbildung bei niedrigeren Calciumniveaus.
In der Industrie wurden Versuche unternommen Pektin als Suspendierhilfe zu verwenden. Beispielweise offenbart das US-Patent Nr. 5,866,190 für Barey Zusammensetzungen zur Stabilisierung eines Nicht-Milchgetränks, das unlösliche Bestandteile enthält, umfassend ein Pektin und Alginat. Das Pektin von Barey kann amidiertes oder nicht-amidiertes HMP oder LMP sein. Diese Zusammensetzungen zeigen jedoch ein hohes Niveau einer Synärese. Es ist auch essentiell, dass eine Pektin/Alginat-Mischung in einem wässrigen Medium in Abwesenheit von freien Calciumionen gelöst wird oder dass ein Calciumkomplexierungsmittel verwendet wird. Das Komplexierungsmittel wird entweder der Pektin/Alginatlösung oder dem Fruchtsaft zugefügt.
EP 0 664 300 A1 (und US-Anmeldung-Serien Nr. 08/161,635, jetzt US-Patent Nr. 6,143,346) und EP 656 176 A1 (und US-Anmeldung Serien Nr. 08/890,983, jetzt US-Patent Nr. 6,207,194 für Glahn) offenbaren die Verwendung von Pektin als Suspensionshilfe in Nahrungsmitteln, persönlichen Hygienevorrichtungen und Kosmetika. Das Pektin von Glahn zeigt jedoch eine erhöhte Tendenz zur Bildung von Gels, die hohe Niveaus von Synärese zeigen.
Das Pektin von Glahn ist HMP, das zwei Fraktionen enthält, ein Calcium-empfindliches Pektin (CSP) und ein Nicht-Calium-empfindliches Pektin (NCSP). Eine "Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion" bezieht sich auf eine Fraktion mit einem niedrigeren Grad einer Calciumempfindlichkeit Eine "Calcium-empfindliche Pektinfraktion" bezieht sich auf eine Fraktion mit einem höheren Grad einer Calciumempfindlichkeit. "Calciumempfindlichkeit" soll die Fähigkeit von Pektin bedeuten, in Lösung durch Zugabe von Calcium viskos zu werden.
Typischerweise werden kommerzielle konventionelle Niedrig-Methoxyl (LMC) und Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektine aus dem nicht-fraktionierten Pektin (enthaltend CSP und NCSP, wie offenbart von Glahn) hergestellt. Eine statistische Entfernung der Veresterung durch chemische Verfahren und/oder enzymatische Verfahren wird typischerweise verwendet, um Niedrig-Methoxylpektin aus dem nicht-fraktionierten Pektinvorläufer herzustellen. Das resultierende Pektin ist eine Mischung aus Niedrig-DE CSP mit Carboxylblocks von ansteigender Größe und Zahl mit einer Niedrig-DE NCSP-Fraktion als vollständig statistischer Carboxylverteilung. Diese Pektine mit größeren und vielzähligeren Carboxylblocks sind gegenüber Calcium empfindlicher und zeigen so eine erhöhte Tendenz Gels zu bilden, die hohe Niveaus einer Synärese zeigen.
Im Hinblick auf das obige besteht ein existierender Bedarf an einer Pektinsuspensionshilfe, die eine Scherentzähung in wässrigen Nahrungsmitteln, Kosmetika und pharmazeutischen Produkten aufweist.
Es gibt auch einen existierenden Bedarf an einem Pektin zur Erzeugung eines stabilen wässrigen Systems mit einem Scherentzähungsverhalten (Pseudoplastizität) und akzeptablem Gefühl im Mund zur Verwendung als Teilchensuspendierhilfe. Ein "stabiles wässriges System" bezieht sich auf ein wässriges System, das eine stabile Viskosität bei Ruhe oder unter kontrollierten Scherbedingungen aufrechterhalten kann. "Stabile Viskosität" oder "Stabilität" bezieht sich auf den Erhalt der unlöslichen Bestandteile in Sus pension und der Homogenität der ursprünglich gebildeten Suspension. Rheologisch wird dies häufig als Hoch-, Niedrig-Scherviskosität oder Scherentzähung bezeichnet. Stabilität bedeutet auch, dass die Rheologie des wässrigen Systems für eine Zeitspanne von mindestens 1 bis 12 Monate oder länger stabil ist.
Zusätzlich gibt es auch einen existierenden Bedarf an einem Pektin, das keine Synärese bei Lagerung durchläuft oder eine separate Gelphase bildet, selbst in Gegenwart relativ hoher Niveaus von Calcium, wie z.B. 250 mM.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf das Vorstehende betrifft ein Aspekt der Erfindung Niedrig-Methoxylpektine, die eine Pseudoplastizität (Scherentzähung) und keine Phasentrennung (bei höchstens 10%) in wässriger Lösung zeigen, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation und sie werden aus Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen hergestellt. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zur Erzeugung von Niedrig-Methoxylpektinen, hergestellt aus Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren, um unlösliche Bestandteile in einem wässrigen System zu suspendieren, unter Verwendung von Niedrig-Methoxylpektinen, die eine Pseudoplastizität und keine Phasentrennung zeigen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin das Stabilisieren von Teilchen in wässrigen Systemen, enthaltend Niedrig-Methoxylpektine, hergestellt auch Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen.
Das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung hat einen Veresterungsgrad von ungefähr 20 bis 50% und bevorzugt ungefähr 24 bis 40%.
Das Molekulargewicht des Niedrig-Methoxylpektins der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise bei ungefähr 60 bis 150 kDalton und noch bevorzugter bei ungefähr 80 bis 100 kDalton. Bei einer Scherrate von ungefähr 0,04 s^–1cPs hat das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Viskosität von mindestens ungefähr 300 cPs und noch bevorzugter ungefähr 800 bis 1.200 cPs.
Bei einer Scherrate von ungefähr 50 s^–1cPs liegt die Viskosität des Niedrig-Methoxylpektins der vorliegenden Erfindung vorzugsweise bei ungefähr 1 bis 30 cPs und noch bevorzugter bei ungefähr 2 bis 10 cPs.
Bei einer Scherrate von ungefähr 100 s^–1cPs hat das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Viskosität von ungefähr 1 bis 15 cPs und noch bevorzugter von ungefähr 2 bis 7 cPs.
Das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung kann in Pulverform oder wässriger Form mit einem pH von ungefähr 2 bis 6 vorliegen.
Der Grad der Amidierung des Niedrig-Methoxylpektins der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise 1 bis 30% und noch bevorzugter bei ungefähr 4 bis 21%.
Wie oben diskutiert, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Niedrig-Methoxylpektins, das eine Pseudoplastizität und im wesentlichen keine Phasentrennung in einer wässrigen Lösung zeigt, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation, das die Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem Veresterungsgrad von mehr als ungefähr 60% umfasst, um mindestens eine Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch (a) Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem Veresterungsgrad von ≥ 60% mit einer kationenhaltigen Präparation, um mindestens eine Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion und eine Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten;

(b) Trennen der Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinfraktion von der Calcium-empfindlichen Pektinfraktion und
(c) Entfernung der Veresterung oder Entfernung der Veresterung und Amidieren der Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinfraktion, um das Niedrig-Methoxylpektin zu erhalten.

Alternativ wird das Nicht-Calcium-empfindliche Pektin durch (a) Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem Veresterungsgrad von mehr als ungefähr 60% mit einem Enzym hergestellt, um die Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten oder (b) neuerliche Veresterung der Calcium-empfindlichen Pektinfraktion um die Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten.
Das Pektinausgangsmaterial hat einen Veresterungsgrad, der mindestens ungefähr 60% und noch bevorzugter mindestens ungefähr 70% beträgt.
Das Pektinausgangsmaterial wird erhalten von mindestens einem von Zitrusschalen, Apfelsäften, Apfel-Ciders, Apfeltrester, Zuckerrüben, Sonnenblumenköpfen, pflanzlichen oder Abfallprodukten von Pflanzen, gewählt aus mindestens einem von Äpfeln, Zuckerrübe, Sonnenblume und Zitrusfrüchten noch bevorzugter aus mindestens einem von Limonen, Zitronen, Grapefruits und Orangen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch Entfernung der Veresterung oder Entfernung der Veresterung und Amidierung ei nes Nicht-Calcium-empfindlichen Pektins, um das Niedrig-Methoxylpektin zu erhalten.
Das Nicht-Calcium-empfindliche Pektin wird mit einer Säure auf statistische Weise von der Veresterung befreit, um ein Niedrig-Methoxylpektin zu erhalten. Die Säure ist mindestens eine aus Salpeter-, Salz- und Schwefelsäure. Der Veresterungsgrad des Niedrig-Methoxylpektins liegt bei ungefähr 20 bis 50% und noch bevorzugter bei ungefähr 24 bis 40%.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann durch Entfernen der Veresterung und Amidieren eines Nicht-Calcium-empfindlichen Pektins mit einer Base auf statistische Weise erhalten werden, um das Niedrig-Methoxylpektin zu erhalten. Die Base ist mindesten eine aus Natriumhydroxid und Ammoniak.
Der Veresterungsgrad sollte mindestens ungefähr 1% und höchstens ungefähr 15% höher liegen als der Veresterungsgrad des Ausgangsmaterials und noch bevorzugter mindestens ungefähr 7% und höchstens ungefähr 15% höher als der Veresterungsgrad des Ausgangsmaterials.
Wie oben diskutiert, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Stabilisierung von partikulären Stoffen in einem wässrigen System, das die Zugabe eines Niedrig-Methoxylpektins zu einem wässrigen System umfasst, enthaltend eine geeignete Konzentration an polyvalenten Kationen, wobei das Niedrig-Methoxylpektin eine Scherentzähung zeigt und im wesentlichen keine Phasentrennung in wässriger Lösung, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation. Das Verfahren umfasst weiterhin die Zugabe eines Nahrungsmittels oder Kosmetikums oder pharmazeutischen Produkts zu dem wässrigen System.
Ebenfalls, wie oben diskutiert, betrifft die vorliegende Erfindung das Stabilisieren von Teilchen in einem wässrigen System, enthaltend ein Niedrig-Methoxylpektin, das eine Scherentzähung und im wesentlichen keine Phasentrennung zeigt. Der pH des wässrigen Systems liegt ungefähr bei 2,5 bis 5 und noch bevorzugter bei ungefähr 3 bis 5.
Das wässrige System der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Nahrungsmittelprodukt, kosmetisches Produkt und pharmazeutisches Produkt umfassen.
Dementsprechend wäre es wünschenswert dazu in der Lage zu sein ein Pektin zur Verwendung bei der Suspension von partikulären Stoffen in wässrigen Systemen bereitzustellen, dass (1) eine Hoch-, Niedrig-Scherviskosität aufweist, d.h., Scherentzähungs-(Pseudoplastizitäts-)Eigenschaften zeigt; (2) Scherentzähungseigenschaften mit akzeptablem Gefühl im Mund aufweist; (3) eine signifikant reduzierte Synärese zeigt und/oder eine Phasen trennung in Gegenwart relativ hoher Niveaus an Calcium und über lange Lagerperioden und (4) minimale Veränderungen in der Rheologie während einer Langzeitlagerung durchläuft.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 illustriert, dass die Fließgrenze eines Getränkesystems aus dem linearen Auftragen der Belastung (Pa) als Funktion der Scherrate (s^–1) durch das Bingham-Extrapolationsverfahren bestimmt werden kann.
2 ist ein linearer Auftrag der Viskosität als Funktion der Scherrate, der ein idealisiertes pseudoplastisches Verhalten eines Getränkesystems darstellt.
3 zeigt den linearen Auftrag der Belastung als Funktion der Scherrate des Pektins der vorliegenden Erfindung, wie dargestellt in Beispiel 15.
4 zeigt den linearen Auftrag der Belastung als Funktion der Scherrate des Pektins der vorliegenden Erfindung, wie dargestellt in Beispiel 16.
5 zeigt den linearen Auftrag der Belastung als Funktion der Scherrate von Xanthan.
6 zeigt den linearen Auftrag der Belastung als Funktion der Scherrate des Pektins der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Niedrig-Methoxylpektin (LMP), das eine Pseudoplastizität und im wesentlichen keine Phasentrennung in einer wässrigen Lösung zeigt, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation.
Eine Pseudoplastizität ist das rheologische Verhalten, das für die Stabilisierung von Teilchen in wässriger Lösung besonders wünschenswert ist. Eine wässrige Lösung wird dann als pseudoplastisch gekennzeichnet, wenn sie eine extrem hohe Viskosität "bei Ruhe" (d.h., bei O-Scherrate) zeigt und eine niedrige Viskosität, wenn eine Scherung angewandt wird. Dies wird auch als "Scherentzähung" bezeichnet.
Die Viskosität des LMP der vorliegenden Erfindung ist die folgende: bei niedriger Scherrate bei 0,04 s^–1cPs beträgt die Viskosität mindestens ungefähr 300 cPs, vorzugsweise ungefähr 300 bis 2.000 cPs, noch bevorzugter ungefähr 400 bis 1.800 cPs und besonders bevorzugt ungefähr 800 bis 1.200 cPs; bei hoher Scherrate von 50 s^–1cPs liegt die Viskosität bei ungefähr 1 bis 20 cPs, bevorzugt bei ungefähr 1 bis 10 cPs, bevorzugter ungefähr 2 bis 10 cPs und besonders bevorzugt ungefähr 3 bis 5 cPs und bei einer hohen Scherrate von 100 s^–1cPs liegt die Viskosität bei ungefähr 1 bis 15 cPs, bevorzugt ungefähr 1 bis 8 cPs, noch bevorzugter ungefähr 2 bis 7 cPs und besonders ungefähr 3 bis 5 cPs.
"Phasentrennung" bezieht sich auf die Bildung einer klaren Flüssigkeit oberhalb eines suspendierten Betts von Teilchen, oft mit einer klaren Grenzlinie. Eine Phasentrennung könnte auch als Teilchen-Sedimentation für das wässrige System, enthaltend das Pektin der vorliegenden Erfindung, bezeichnet werden. Eine schwerwiegende Phasentrennung ist durch eine klare Flüssigkeit gekennzeichnet, die das Teilchenbett auf den Seiten wie auch am Boden umgibt. Die Phasentrennung kann eine Teilchen-Sedimentation und/oder Gelkontraktion beinhalten, ist aber nicht darauf begrenzt. "Synärese" ist eine andere Bezeichnung, die häufig bei festen Gels und nicht flüssigen Gels verwendet wird, wobei es sich im wesentlichen um dasselbe wie um eine Gelkontraktion handelt und ist noch eine andere Repräsentation der Phasentrennung. Der Test zur Bestimmung der Phasentrennung wird unten im Beispielsteil, bezeichnet als "Bestimmung der Teilchen-Sedimentation" beschrieben, und wird verwendet, um die Phasentrennung für die Teilchen-Sedimentation zu bestimmen.
"Im wesentlichen keine Phasentrennung" bezieht sich auf weniger als 10% Phasentrennung in der kationischen wässrigen Lösung, enthaltend das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung. Die Phasentrennung des Niedrig-Methoxylpektins der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise höchstens ungefähr 10%, noch bevorzugter höchstens ungefähr 7%, besonders bevorzugt ungefähr 5% und noch bevorzugter ungefähr 3%.
"Im wesentlichen keine Teilchen-Sedimentation" bezieht sich auf weniger als 10% Teilchen-Sedimentation, die in der kationischen wässrigen Lösung vorliegt, die das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung enthält. Die Teilchen-Sedimentation des Niedrig-Methoxylpektins der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise bei höchstens ungefähr 10%, noch bevorzugter bei höchstens ungefähr 7%, noch bevorzugter bei ungefähr 5% und besonders bevorzugt ungefähr 3%.
Obwohl das LMP der vorliegenden Erfindung im wesentlichen keine schwachen Gele in wässrigen Lösungen bildet, kann es in Gegenwart polyvalenter Kationen gelieren. Beispiele für polyvalente Kationen beinhalten vorzugsweise Calciumionen, Magnesiumionen, Manganionen, Eisenionen, Kupferionen und Aluminiumionen, noch bevorzugter Calciumionen und Magnesiumionen, besonders bevorzugt Calciumionen, ist jedoch nicht hierauf begrenzt.
Die Menge des in der wässrigen Lösung vorliegenden polyvalenten Kations liegt vorzugsweise bei einer Menge von ungefähr 10 ppm bis ungefähr 1.000 ppm, noch bevorzugter ungefähr 50 bis ungefähr 500 ppm, noch bevorzugter ungefähr 100 bis ungefähr 400 ppm und besonders bevorzugt ungefähr 200 bis ungefähr 300 ppm.
Das Niedrig-Methoxylpektin (LMP) der vorliegenden Erfindung ist auch in wässriger Lösung, enthaltend geeignete Konzentrationen polyvalenter Kationen nicht thixotrop. D.h., das LMP der vorliegenden Erfindung unterstützt die wässrige Lösung zum Aufbau einer Viskosität oder zu ihrer sehr schnellen Wiedergewinnung, wenn eine Scherung entfernt wird.
Das LMP der vorliegenden Erfindung wird aus Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen hergestellt. Wie oben diskutiert, bezieht sich "Nicht-Calcium-empfindliche Pektin"-Fraktion auf eine Fraktion mit einem niedrigeren Grad der Calciumempfindlichkeit. Eine "Calcium-empfindliche Pektin"-Fraktion bezieht sich auf eine Fraktion mit einem höheren Grad der Calciumempfindlichkeit. Eine "Calciumempfindlichkeit (CS)" soll diejenige Eigenschaft eines Pektinprodukts bedeuten, die mit einem Anstieg der Viskosität einer Lösung des Pektinprodukts unter geeigneten Bedingungen in Beziehung steht.
Das LMP der vorliegenden Erfindung kann in Form eines Pulvers oder wässrigen Systems vorliegen. Der pH des wässrigen Systems liegt vorzugsweise bei ungefähr 6 bis 0,5, noch bevorzugter ungefähr 5 bis 1 und besonders bevorzugt ungefähr 4 bis 2.
Das LMP der vorliegenden Erfindung wird durch (1) Entfernung der Veresterung oder (2) Entfernung der Veresterung und Amidieren eines Nicht-Calcium-empfindlichen Pektins (NCSP) mit mindestens einer Säure, Base und Enzym hergestellt.
Beispiele für geeignete Säuren beinhalten Salpeter-, Salz-, Schwefelsäure, vorzugsweise Salpeter- und Salzsäure und besonders bevorzugt Salpetersäure, sind jedoch nicht hierauf begrenzt.
Beispiele für die Base beinhalten Natriumhydroxid und Ammoniak, bevorzugt Natriumhydroxid und Ammoniak, noch bevorzugter Ammoniak, sind jedoch nicht hierauf begrenzt.
Beispiele für das Enzym beinhalten Polygalacturonase, Pectatlyase, vorzugsweise Pilzpektinesterase und noch bevorzugter Pektinmethylesterase (statistisch), sind jedoch nicht hierauf begrenzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das NCSP vorzugsweise mit einer Säure in zufälliger Weise von der Veresterung befreit um konventionelle Niedrig-Methoxyl-Pektine zu erzeugen (LMC-Pektine). Die LMC-Pektine der vorliegenden Erfindung haben ein Molekularge wicht von ungefähr 60 bis 150 kDalton, vorzugsweise ungefähr 70 bis ungefähr 120 kDalton und noch bevorzugter ungefähr 80 bis 120 kDalton.
Das Molekulargewicht des Pektins der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise durch Messung der relativen Viskosität einer 0,1%igen Pektinlösung unter Verwendung von Natriumhexametaphosphat gemessen. Der bei dieser Berechnung verwendete Apparat ist (1) mindestens zwei Witeg-Ostwald-Viskosimeter oder ähnliche Viskosimeter mit 100 bis 150 Sekunden Auslasszeit für Wasser (25°C); (2) ein transparentes mit Thermostat versehenes Wasserbad (25,0°C ± 0,3°C) und (3) eine digitale Stoppuhr.
Das bei der Berechnung des Molekulargewichts des Pektins verwendete Reagens ist Natriumhexametaphosphat, das wie folgt hergestellt wird: (a) Lösen von 20,0 g Natriumhexametaphosphat in 1.800 ml entlüftetem Ionenaustausch (gekochtem) Wasser; (b) Einstellung des pHs auf 4,50 ± 0,05 mit 1 M HCl und (c) Verdünnung der Lösung mit einem Ionenaustausch entlüfteten (gekochtem) Wasser bis 2.000 ml.
Das Verfahren für die Berechnung des Molekulargewichts des Pektins ist das folgende: (1) Säubern der Viskosimeter; (2) Messung der Auslasszeit an den Viskosimetern für jede frisch hergestellte Hexametaphosphatlösung und für jeden neuen Arbeitstag, an dem Pektinlösungen gemessen werden und direkt vor der Messung für die notwendige Menge Hexametaphosphatlösung, durch einen Glasfilter Nr. 3 gefiltert; (3) Bestimmung des Pektinprobensystems wie folgt:
(a) Säurewaschung des Pektins; (b) Abwiegen von ungefähr 90 g Hexametaphosphatlösung in einem tarierten Becherglas mit einem Magneten; (c) graduelles Zufügen von 0,1 g Säure-gewaschenem Pektin zu der 90 g Hexametaphosphatlösung in einem tarierten Becherglas unter Rühren; (d) Erwärmen der Lösung auf 70°C unter Rühren, bis das Pektin vollständig gelöst ist; (e) Abkühlen der Lösung auf 25°C; (f) q.s. (Aufwiegen) auf 100,0 g mit Hexametaphosphatlösung und (g) Filtern durch einen Glasfilter Nr. 3; (4) Messung der Auslasszeit für jede Molekulargewichtsbestimmung an zwei unterschiedlichen Viskosimetern und (5) Berechnung des Molekulargewichts getrennt für jedes Viskosimeter unter Verwendung der letzten gemessenen Auslasszeit für die Hexametaphosphatlösung an dem fraglichen Viskosimeter. Wenn der Unterschied zwischen den beiden berechneten Molekulargewichten weniger als 3.500 beträgt wird der Mittelwert durch Abrunden des Wertes auf das nächstes Vielfache von 1.000 berechnet. Wenn der Unterschied zwischen den beiden berechneten Molekulargewichten 3.500 oder mehr beträgt, sollten die Viskosi meter gesäubert werden und eine neue Auslasszeit für die Hexametaphosphatlösung gemessen werden.
Die Auslasszeit wird durch Durchführung des folgenden Verfahrens gemessen: (1) zweimaliges Spülen des Viskosimeters mit der Probe; (2) Gießen von 5,00 ml der Probe in das Viskosimeter und Platzieren in einem mit einem Thermostat versehenen Wasserbad bei 25,0°C ± 0,3°C mindestens 15 Minuten vor der Messung und (3) Messung der Zeit an den beiden Auslässen. Wenn der Unterschied zwischen den Zeiten mehr als 0,2 Sekunden bei Messung der Hexametaphosphatlösung oder 0,4 Sekunden bei Messung der Proben beträgt, wird die Messung wiederholt, bis es drei Auslasszeiten gibt, die sich nicht mehr als 0,2 Sekunden bei Messung der Hexametaphosphatlösung oder 0,4 Sekunden bei Messung der Probe unterscheiden. Die Auslasszeit, die für die weiteren Berechnungen benötigt wird, ist der Mittelwert der oben erwähnten zwei oder drei identischen oder fast identischen Messergebnisse.
Die relative Viskosität wird wie folgt berechnet: nr = (to – K/to)/(th – K/th)worin t_o und t_h die Auslasszeiten für die Pektinlösung bzw. Hexametaphosphatlösung sind, worin K = (Q × t² _v)/(Q + (0,226·L·t_v) und worin Q = Volumen des Viskosimeterkolbens in cm³, L = Länge des Kapillarkolbens in cm und t_v = Auslasszeit für Wasser in Sekunden.
Das Molekulargewicht von Pektin wird dann wie folgt berechnet: M = 1,277·106(nr·1/6 – 1) g/mol
Weiterhin haben die LMC-Pektine der vorliegenden Erfindung, ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, einen Veresterungsgrad (DE) von 20 bis 50%, vorzugsweise ungefähr 22 bis 50%, noch bevorzugter 25 bis 35% und besonders bevorzugt ungefähr 24 bis 40%.
Wie oben diskutiert, soll die Bezeichnung "Veresterungsgrad" das Ausmaß bezeichnen, mit dem freie Carbonsäuregruppen, die in der Polygalacturonsäurekette des Pektins enthalten sind, verestert wurden (z.B. durch Methylierung) oder auf andere Weise nicht sauer gemacht wurden (z.B. durch Amidierung).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das NCSP von Veresterung befreit und amidiert mit einer Base auf statistische Weise um Niedrig-Methoxy-amidierte Pektine (LMA-Pektine) zu erzeugen. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, haben die LMA-Pektine der vorliegenden Erfindung ein Molekulargewicht von ungefähr 60 bis 150 kDalton, vorzugsweise ungefähr 70 bis 120 kDalton und noch bevorzugter ungefähr 80 bis 120 kDalton.
Zusätzlich haben die LMA-Pektine der vorliegenden Erfindung, ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, einen Amidierungsgrad (DA) vorzugsweise von ungefähr 1 bis 30% und noch bevorzugter von ungefähr 4 bis 21%.
Die bevorzugten LMA-Pektine der vorliegenden Erfindung haben einen DA von ungefähr 1 bis 50%, vorzugsweise 2 bis 40%, noch bevorzugter ungefähr 4 bis 25% und besonders bevorzugt ungefähr 6 bis 20%.
Wie oben diskutiert, richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Niedrig-Methoxylpektins, das eine Pseudoplastizität und im wesentlichen keine Phasentrennung in einer wässrigen Lösung, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation zeigt, das die Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem Veresterungsgrad von mehr als ungefähr 60% zum Erhalt von mindestens einer Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinfraktion umfasst.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch (a) Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem Veresterungsgrad von mehr als ungefähr 60% mit einer kationenhaltigen Präparation um mindestens eine Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion und eine Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten; (b) Trennen der Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinfraktion von der Calcium-empfindlichen Pektinfraktion, wie offenbart in EP 664 300 A1 und EP 656 176 A1 (US-Serien-Nr. 08/161,635 und 08/890,983 bei Glahn), deren Offenbarungen hier durch Inbezugnahme inkorporiert sind und (c) Entfernung der Veresterung oder Entfernung der Veresterung und Amidieren der Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinfraktion, um das Niedrig-Methoxylpektin zu erhalten.
Alternativ wird das Nicht-Calcium-empfindliche Pektin hergestellt durch (a) Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem Veresterungsgrad von mehr als ungefähr 60% mit einem Enzym um die Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten oder (b) neuerliches Verestern der Calcium-empfindlichen Pektinfraktion um die Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten.
"Pektinausgangsmaterial" soll ein Pektinprodukt meinen, das durch eine Abtrennung von Pektin von einem Pflanzenmaterial erhalten wurde. Das Pektinausgangsmaterial kann vorzugsweise aus Zitrusschalen, Apfelsäften, Apfelciders, Apfeltrester, Zuckerrüben, Sonnenblumenköpfen, Gemüsen oder Abfallprodukten von Pflanzen, wie Äpfeln, Zuckerrüben, Sonnenblumen und Zitrusfrüchten, noch bevorzugter Äpfeln und Zitrusfrüchten und besonders bevorzugt Zitrusfrüchten, wie Limonen, Zitronen, Grapefruits und Orangen erhalten werden.
Das Pektinausgangsmaterial kann beispielsweise der saure Pektinextrakt nach Reinigung sein oder könnte ein Feucht-Pektin-Kuchen sein, erhalten nach Behandlung der säureextrahierten Pektinlösung mit Alkohol. Weiterhin kann das Pektinausgangsmaterial beispielsweise das getrocknete oder teilweise getrocknete Pektin in dem Pektinkuchen aus der Präzipitation sein oder es könnte das getrocknete, gemahlene Pektinpulver sein, das üblicherweise von Pektinherstellern erzeugt wird.
Das Pektinausgangsmaterial kann mit einer kationenhaltigen Präparation behandelt werden. Wie hier verwendet, soll eine "kationenhaltige Präparation" jede Quelle freier Kationen umfassen. Beispiele des Kations beinhalten Metallionen, abstammend von Salzen, gewählt aus mindestens einem von Erdalkalimetallsalzen, Alkalimetallsalzen, Übergangsmetallsalzen oder Mischungen daraus, jedoch nicht hierauf begrenzt.
Beispiele für das Metallion beinhalten ein oder mehr der folgenden, sind jedoch nicht hierauf begrenzt: Calcium, Eisen, Magnesium, Zink, Kalium, Natrium, Aluminium, Mangan und Mischungen daraus. Vorzugsweise wird das Metallion aus ein oder mehr der folgenden gewählt: Calcium, Eisen, Zink und Magnesium. Besonders bevorzugt ist das Metallkation Calcium. Mischungen von zwei oder mehr Metallkationen können verwendet werden. Wenn jedoch ein monovalentes Metallkation verwendet wird, liegt vorzugsweise ein di- oder trivalentes Metallkation vor. Wenn solche Mischungen verwendet werden, ist das bevorzugte Metallkation Calcium.
Die Metallionen können von einem oder mehr der folgenden abstammen: Erdalkalimetallsalze, Alkalimetallsalze, Übergangsmetallsalze und Mischungen daraus, unter der Voraussetzung, dass solche Salze ausreichend in dem Lösungsmittel löslich sind, z.B. Wasser oder Wasser/Alkohol-Mischungen.
Beispiele für die Metallsalze, die in der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, unter der Voraussetzung, dass sie in dem Lösungsmittel löslich sind, beinhalten Calciumnitrat, Calciumacetat, Calciumsäurephosphat, Calciumcarbonat, Calciumchlorid, Calciumcitrat, Calciumdihydrogenphosphat, Calciumformiat, Calciumgluconat, Calciumglutamat, Calciumglycerat, Calciumglycerophosphat, Calciumglycinat, Calciumhydrogenphosphat, Calciumhydroxid, Calciumjodid, Calciumlactat, Calciumlactophosphat, Calciummagnesiumcarbonat, Calciummagnesiuminositolhexaphosphat, tribasisches Calciumphosphat, Calcium-o-phosphat, Calciumpropionat, Calciumpyrophosphat, Calciumsuccinat, Calciumsucrat, Calciumsulfit, Calciumtetraphosphat, Eisen-(II)-Acetat, Eisen-(III)-Acetat, Eisen-(III)-Ammoniumchlorid, Eisen-(III)-Ammoniumcitrat, Eisen-(II)-Ammoniumsulfat, Eisen-(II)-Ace tathydroxid, Eisen-(III)-Carbonat, Eisen-(II)-Chlorid, Eisen-(III)-Chlorid, Eisencholincitrat, Eisen-(II)-Citrat, Eisendextran, Eisen-(II)-Formiat, Eisen-(III)-Formiat, Eisen-(III)-Hypophosphit, Eisen-(II)-Lactat, Eisen-(II)-Acetat, Eisen-(II)-Phosphat, Eisen-(III)-Kaliumoxalat, Eisen-(III)-Pyrophosphat, Eisen-(III)-Natriumcitrat, Eisen-(III)-Natriumpyrophosphat, Eisen-(II)-Sulfat, Eisen-(III)-Sulfat, Magnesiumammoniumphosphat, Magnesiumammoniumsulfat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumchlorid, Magnesiumcitrat, Magnesiumdihydrogenphosphat, Magnesiumformiat, Magnesiumhydrogenphosphat, Magnesiumhydrogen-o-phosphat, Magnesiumhydroxid, Magnesiumhydroxidcarbonat, Magnesiumlactat, Magnesiumnitrat, Magnesiumoxalat, Magnesiumoxid, Magnesiumphosphat, Magnesiumpropionat, Magnesiumpyrophosphat, Magnesiumsulfat, Zinkacetat, Zinkammoniumsulfat, Zinkcarbonat, Zinkchlorid, Zinkcitrat, Zinkformiat, Zinkhydrogenphosphat, Zinkhydroxid, Zinklactat, Zinknitrat, Zinkoxid, Zinkphosphat, monobasisches Zinkphosphat, tribasisches Zinkphosphat, Zink-o-phosphat, Zinkpropionat, Zinkpyrophosphat, Zinksulfat, Zinktartrat, Valerat und Zinkisovalerat, sind jedoch nicht hierauf begrenzt.
Die bevorzugten Salze sind Calciumsalze, wie z.B. Calciumnitrat, Calciumchlorid, Calciumhydroxid, Calciumacetat, Calciumpropionat, Calciumoxid, Calciumgluconat, Calciumlactat und Calciumcarbonat. Das besonders bevorzugte Calciumsalz ist Calciumnitrat.
Die kationenhaltige Präparation enthält vorzugsweise ein di- oder trivalentes Kation und optional mindestens ein wassermischbares Lösungsmittel. Das wassermischbare Lösungsmittel wird gewählt aus einem oder mehr der folgenden: Methylalkohol, Ethylalkohol, Propylalkohol Isopropylalkohol, Aceton und Ethylacetat. Unter Misch- oder Extrusionsbedingungen bildet das polyvalente Kation ein unlösliches Kationenpektinatsalz oder -gel, wenn es mit der Pektinlösung kontaktiert wird. Ein Teil des Pektins bildet nicht ein solches unlösliches Salz oder Gel mit den polyvalenten Kationen, sondern diffundiert aus dem Gel in die Salzlösung und bildet eine getrennte Pektinphase in der Lösung. Das Pektin kann dementsprechend in zwei oder mehr Fraktionen getrennt werden. Die erste Fraktion enthält Pektin, das mit dem Kation umgesetzt ist, und eine Gelmatrix bildet, die in dem Lösungsmittel unlöslich ist. Die erste Fraktion ist Calcium-empfindlich und wird die Calcium-empfindliche Pektinfraktion (CSP) genannt. Die zweite Fraktion bildet nicht eine solche Gelmatrix und diffundiert aus dem Gel und in die umgebende Flüssigkeit. Die zweite Fraktion ist Nicht-Calcium-empfindlich und wird als Nicht-Calcium-empfindliche Pectinfraktion (NCSP) bezeichnet.
Das bevorzugte Kation sind Calciumionen in wässriger Lösung, optional mit einem Lösungsmittel vermischt, wie Methylalkohol, Ethylalkohol, Propylalkohol, Isopropylalkohol, Aceton, Ethylacetat und irgendeinem anderen organischen Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist. Die Kationenmenge in der wässrigen Lösung liegt vorzugsweise bei ungefähr 500 bis 5.000 ppm, noch bevorzugter ungefähr 1.000 bis 4.000 ppm und besonders bevorzugt bei ungefähr 2.500 bis 3.500 ppm. Wenn mit Alkohol gemischt wird, sollte man Vorsicht walten lassen, um Alkoholniveaus zu vermeiden, die zu einer Präzipitation einer unlöslichen Pectinverbindung führen würden. Die bevorzugte Lösung ist eine Mischung aus Alkohol und Wasser und die besonders bevorzugte eine Mischung aus Isopropylalkohol und Wasser. Das Verhältnis von Alkohol und Wasser liegt vorzugsweise bei ungefähr 1:5 bis 1:20, noch bevorzugter bei ungefähr 1:7 bis 1:15 und besonders bevorzugt 1:8 bis 1:12.
Die Kationenkonzentration kann über einen breiten Bereich variiert werden, wobei die Obergrenze nur durch ökonomische und praktische Betrachtungen bestimmt wird. Die bevorzugte Obergrenze der Kationenkonzentration liegt bei ungefähr 125 Millimol Kation pro Liter Reaktionsmedium (125 mM). Was unter einem Reaktionsmedium verstand wird, ist das, was sich tatsächlich aus der Umsetzung des Pektinausgangsmaterials mit der Kationen-haltigen Präparation ergibt.
Eine noch bevorzugtere Obergrenze der Kationenkonzentration liegt bei ungefähr 85 mM, wobei die Molarität per Definition eine per Einheitsvolumen (Liter)-Konzentration ist. Die Untergrenze der Kationenkonzentration wird durch die Menge an Kation bestimmt, die den gewünschten Trennungsgsrad in die mindestens ersten und zweiten Fraktionen bereitstellen würde. Die bevorzugte Untergrenze ist ungefähr 5 mM Kation. Eine noch bevorzugte untere Grenze ist ungefähr 12,5 mM Kation, wobei ungefähr 65 mM die besonders bevorzugte Untergrenze sind.
Der pH des Reaktionsmediums beeinflusst die Matrixbildungsfähigkeit des Pektinausgangsmaterials. Wenn der pH zu niedrig ist wird keine Matrix gebildet. Der pH des Reaktionsmediums beträgt mindestens ungefähr 2. Die Untergrenze ist vorzugsweise mindestens ungefähr 3, wobei ungefähr 4 besonders bevorzugt wird. Die Obergrenze des pHs wird nur durch die Stabilität des Pektinausgangsmaterials unter Kombination von verwendetem pH, Temperatur und Zeit bestimmt. Die Obergrenze des pHs ist ungefähr 8. Die bevorzugte Obergrenze ist ungefähr 6, wobei ungefähr 5 die besonders bevorzugte Obergrenze ist.
Wie oben angegeben umfasst das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem DE von mehr als ungefähr 60%, um mindestens eine erste Fraktion mit einem höheren Grad der Calciumempfindlichkeit als des Pektinausgangsmaterials und eine zweite Fraktion mit einem niedrigeren Grad der Calciumempfindlichkeit als das Pektinausgangsmaterial zu erhalten. Vorzugsweise liegt der DE des Pektinausgangsmaterials bei mindestens ungefähr 60% und noch bevorzugter bei mindestens ungefähr 70%.
Das Verhältnis des Calcium-empfindlichen Pektins (CSP) zu der Summe von CSP und Nicht-Calcium-empfindlichem Pektin (NCSP) wird hiernach als Calcium-empfindliches Pektinverhältnis (CSPR) bezeichnet. Wie oben angegeben, haben die Pektine gemäß der vorliegenden Erfindung eine CSPR von mehr als ungefähr 0,60. Die bevorzugten Pektine haben ein CSPR von mindestens ungefähr 0,65. Das besonders bevorzugte CSPR ist ungefähr 0,75 und das noch bevorzugtere CSPR ist mindestens ungefähr 0,85.
Die Calciumempfindlichkeit kann durch jedes auf dem Gebiet bekannte Verfahren berechnet werden. Vorzugsweise kann die Calciumempfindlichkeit durch Messung der Calciumempfindlichkeit (CS) von Pektin in einer Lösung mit Kautschuk berechnet werden. Spezifisch werden Calciumsalz und Pektin bei niedrigem pH vermischt, wo es keine starke Absetzung von Calciumionen und Pektin gibt. Dann wird die Reaktion zwischen Pektin und Calciumionen durch Zugabe von Natriumacetat/Essigsäurepuffer begonnen. Die in dieser Berechnung verwendeten Apparate sind: (1) magnetischer Plattenrührer (IKA MAG EOA 9); (2) magnetischer Rührer (JK IKA-Combimag REO); (3) 50 × 110 mm Viskositätsglas (Holm & Halby); (4) 25 ml Verteiler; (5) 5 ml automatische Pipette; (6) Brookfield-Viskosimeter LVT; (7) pH-Messvorrichtung; (8) technische Balance; (9) analytische Balance; (10) 42 mm TRIKA-Magneten und (11) Kühlbad (durch einen Thermostaten auf 25°C kontrolliert).
Die in dieser Berechnung verwendeten Reagenzien sind (1) 1,000 M HCl; (2) 1 M Acetatpuffer bei einem pH von 4,75 (68,04 g/l von 500 mM CH₃COONa und 3H₂O und 28,6 ml/l von 500 mM CH₃COOH (100%)) und (3) 250 mM Calciumchlorid (36,7550 g/l CaCl₂ und 2H₂O). Ionenaustauschwasser mit einer Leitfähigkeit unter 1,0 μS/cm muss in allen Lösungen verwendet werden. Die Pektinlösung enthält 400 g Pektinlösung mit 2,4 g reinem Kautschuk (0,6%ige Lösung). Wenn die Testprobe nicht 100% Kautschuk ist (reiner Kautschuk) muss die Probe unter Verwendung der folgenden Formel korrigiert werden (A = Kautschuk% der Probe): (0,6 × 400)/A = g Probe mit A% Gruppe für 400 g Lösung
Die Verfahren für die Berechnung der Calciumempfindlichkeit sind die folgenden: (1) Abwiegen des Pektins mit einem eingestellten Zuckerprozentsatz auf 3 Dezimale; (2) Dispergieren des Pektins in 240 ml kochendes Ionenaustauschwasser in einem Hoch-Schermischer; (3) Gießen der Lösung in ein tariertes Becherglas mit Magnet; (4) Zugießen von 100 ml Ionenaustauschwasser in den Mischer und Zugabe zu der Lösung; (5) Abkühlen der Pektinlösung auf ungefähr 25°C; (6) Einstellen der Pektinlösung auf einen pH von 1,5 mit 1 M HCl; (7) Abwiegen der Lösung auf 400 g; (8) Abwiegen von 145 g ± 1 g Pektinlösung in ein Viskositätsglas; (9) Geben eines TRIKA-Magneten in das Glas; (10) Zufügen von 5 ml 250 mM Ca++-Lösung zu der Pektinlösung, während mit dem magnetischen Plattenrührer bei Schritt (1) gerührt wird. Rühren für 2 Minuten; (11) Zufügen von 25 ml 1 M Acetatpuffer mit einem Verteiler zu dem Glas unter Rühren mit einer magnetischen Rührvorrichtung (JI IKA-Combimag REO) (der pH ist ungefähr 4,2); (12) rühre durch den magnetischen Plattenrührer von Schritt (1) für zusätzliche 2 Minuten; (13) Entfernen des Magneten und lasse die Lösung bei 25°C bis zum nächsten Tag ruhen und (14) messe die Calciumempfindlichkeit als Viskosität in cP mit dem Brookfield LVT-Viskosimeter bei 60 Upm bei 25°C (verwende das mit einem Thermostaten kontrollierte Wasserbad).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die erste Fraktion vorzugsweise einen Veresterungsgrad von mindestens 1% niedriger als dem Veresterungsgrad des Ausgangsmaterials, noch bevorzugter mindestens 3% niedriger und besonders bevorzugt mindestens 5% niedriger als der Veresterungsgrad des Ausgangsmaterials. Die zweite Fraktion hat vorzugsweise einen Veresterungsgrad von mindestens 1% höher als dem Veresterungsgrad des Ausgangsmaterials, noch bevorzugter einen Veresterungsgrad von mindestens 3% und besonders bevorzugt mindestens 7% höher als dem Veresterungsgrad des Ausgangsmaterials.
Die Trennung der ersten und zweiten Fraktionen gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise als Trennung in eine Gel- bzw. eine Flüssigphase durchgeführt. Die Gelphase ist im wesentlichen das Reaktionsprodukt des Kations in der Kationen-haltigen Präparation und der Calcium-empfindlichen Fraktion, die in dem Pektinausgangsmaterial vorliegt. Die flüssige Phase ist im wesentlichen die Pektinfraktion in dem Ausgangsmaterial, die kein Gel mit der kationhaltigen Präparation bildet. Verschiedene auf dem Gebiet konventionelle Techniken können verwendet werden, um den Trennschritt durchzuführen. Vorzugsweise wird die Trennung durch physikalische Trennung (Filtration) unter Verwendung einer Waschlösung durchgeführt, wie z.B. einer Mischung aus IPA, Wasser und Kation, um die Trennung zu vervollständigen. Die Zusammensetzung der bevorzugten Wachlösung enthält dieselbe kationenhaltige Präparation (einschließlich einem Lösungsmittel), die verwendet wird, um das Pektinausgangsmaterial zu behandeln.
Nach den Waschschritten hat die erste Fraktion eine Calciumempfindlichkeit (CS) von mindestens ungefähr 10% höher als die Calciumempfindlichkeit des Ausgangsmaterials. Die CS der ersten Fraktion ist vorzugsweise mindestens ungefähr 25% höher als diejenige des Ausgangsmaterials, noch bevorzugter mindestens ungefähr 50% höher als diejenige des Ausgangsmaterials und besonders bevorzugt mindestens ungefähr 100% höher als diejenige des Ausgangsmaterials.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das gereinigte Pektinausgangsmaterial mit einer Lösung eines Kationensalzes unter moderaten Rührbedingungen, wie z.B. Vermischung oder Nassspinnen, umgesetzt, wobei große Gelteilchen gebildet werden, die für das bloße Auge sichtbar sind. Die Gelteilchen können dann in jeder geeigneten Weise von der Flüssigkeit getrennt und in frischer Flüssigkeit oder Flüssigkeit, die eine niedrigere Konzentration des NCSP enthält, resuspendiert werden.
Die beiden isolierten Fraktionen, die CSP-haltige Gelfraktion und die NCSP-haltige Lösungsfraktion können weiter getrennt mit zusätzlichem Lösungsmittel, wie z.B. IPA, zur Isolation des Pektins aus der Waschflüssigkeit behandelt werden. Dieser Schritt kann auch als Dehydratisierungsschritt beschrieben werden.
Die Gelfraktionen, die das NCSP oder CSP enthalten, können getrennt behandelt werden und in die Säureform oder ein Salz eines monovalenten Metalls oder von Ammoniak umgewandelt werden, indem die Alkohol ausgefällten Fraktionen mit einer sauren Alkohollösung behandelt werden, die die polyvalenten Metalle auswäscht. Die Fraktionen können dann teilweise oder vollständig durch Waschen mit einer Alkohollösung des gewünschten Salzes neutralisiert werden.
Alternativ können die Fraktionen vor der alkoholischen Ausfällung angesäuert und darauf folgend mit saurem Alkohol gewaschen werden. Weiterhin können die Fraktionen mit einem Ionenaustauschharz behandelt werden, das das gewünschte monovalente Kation trägt und darauf folgend mit Alkohol ausgefällt werden.
Beide Fraktionen können dehydratisiert, getrocknet und gemahlen werden. Die Dehydratisierung, wie oben diskutiert, wird durchgeführt, um die Masse von Wasser vor dem Trockenschritt zu entfernen. Während jedes be kannte Verfahren für die Dehydratisierung verwendet werden kann, werden die Fraktionen vorzugsweise mit Alkohol behandelt. Die bei der Dehydratisierung gebildete Wasser/Alkoholphase wird im wesentlichen durch Dekantieren, Zentrifugieren oder Filtration unter Verwendung von bekannten Verfahren entfernt. Das Trocknen wird durch bekannte Techniken bewirkt, z.B. in atmosphärischem Ofen oder Ofen bei reduziertem Druck, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als ungefähr 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als ungefähr 25 Gew.-%. Die Trockentemperatur wird unterhalb der Temperatur gehalten, bei der das Pektin seine Eigenschaften zu verlieren, beginnt z.B. Farbe, Molekulargewicht usw. Jedes bekannte Mahlverfahren kann verwendet werden, um das Pektinprodukt auf die gewünschte Teilchengröße zu mahlen. Es wird besonders bevorzugt, dass das Endprodukt sich in trockener Pulverform befindet mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 12 Gew.-% oder weniger. Eine Trockenpulverform soll bedeuten, dass das Produkt ohne substantielles Verbacken gießfähig ist. Das bevorzugte Endprodukt befindet sich für eine einfache Verwendung in Form eines Pulvers.
Das NCSP der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, jedoch sind einzelne Chargen auch möglich.
Wie oben diskutiert, können die Niedrig-Methoxylpektine der vorliegenden Erfindung aus einem fraktionierten NCSP hergestellt werden, wie offenbart in US-Serien-Nr. 08/161,635 und 08/890,983 von Glahn. Alternativ kann das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung aus einem NCSP, erhalten durch Mechanismen, wobei es sich nicht um Fraktionierung handelt, hergestellt werden.
Das NCSP der vorliegenden Erfindung wird durch auf dem Gebiet bekannte Verfahren hergestellt, wie z.B. neuerliche Veresterungen von Calcium-empfindlichen Pektinen oder Mischungen von Calcium und Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen mit Methanol entweder durch chemische oder enzymatische Verfahren. Zusätzlich können auch Enzyme verwendet werden, um Carboxylregionen oder Blöcke von Carboxylgruppen entlang dem Galacturonsäure-Grundgerüst des Pektinausgangsmaterials zu entfernen oder auszuschneiden und so ein Nicht-Calcium-empfindliches Pektin zu erzeugen. Beispiele für solche Enzyme beinhalten vorzugsweise Polygalacturonase und Pectatlyase, sind jedoch nicht hierauf begrenzt.
Andere Mechanismen, die verwendet werden, um das relative Niveau des Nicht-Calicum-empfindlichen Pektins in Pflanzengewebe vor der Extraktion zu erhöhen, beinhalten transgene oder genetische Modifikationstechniken, die die spezifische Produktion von Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinen in typischen Pektin-Rohmaterialien, wie z.B. Zitruspflanzen oder als Ergebnis der Expression in Wirts-Pflanzen, wie z.B. Zuckerrohr oder Mais, dirigieren können. Schließlich gibt es andere Extraktionsmechanismen, die verwendet werden können, um Nicht-Calcium-empfindliches Pektin aus dem Pflanzengewebe zu isolieren. Durch Manipulation eines bestimmten pHs oder Kations oder Mischungen daraus in der Extraktionsmischung oder die Selektion einer spezifischen Fraktion von Zitrusschalen gegenüber einer anderen kann auch eine Isolation getrennt von NCSP oder CSP erreicht werden.
Wie diskutiert kann das NCSP von Veresterung befreit werden, um LMC-Pektine der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Vorzugsweise wird das NCSP durch den Fraktionierungsmechanismus, wie von Glahn offenbart, hergestellt. Das NCSP ist vorzugsweise ein Trockenpulver oder eine Lösung, noch bevorzugter eine Lösung. Die Konzentration von NCSP in der Lösung liegt bei ungefähr 0,5 bis 4 Gew.-%, bevorzugt ungefähr 1 bis 3 Gew.-%, noch bevorzugter 1 bis 2 Gew.-%.
Vorzugsweise können die LMC-Pektine der vorliegenden Erfindung durch Ladung der NCSP-Lösung in ein Reaktorgefäß hergestellt werden und die Temperatur wird auf einen Bereich von ungefähr 20 bis 60°C, noch bevorzugter ungefähr 30 bis 55°C und besonders bevorzugt ungefähr 45 bis 50°C eingestellt. Der pH der Lösung wird auf einen Bereich von ungefähr 0,5 bis 2,5, vorzugsweise ungefähr 0,5 bis 1,5, besonders bevorzugt ungefähr 0,7 bis 1,1 eingestellt. Die für die pH-Einstellung verwendete Säure kann Salpetersäure, Salzsäure oder Schwefelsäure sein, vorzugsweise Salpeter- oder Salzsäure, besonders bevorzugt Salpetersäure. Man lässt die Reaktion vorzugsweise ungefähr für 10 bis 200 Stunden fortschreiten, noch bevorzugter ungefähr 15 bis 100 Stunden und besonders bevorzugt ungefähr 20 bis 75 h. Um die Niedrig-Methoxylpektine von der Lösung zu isolieren und zu dehydratisieren werden angesäuerte oder teilweise neutralisierte Extrakte zu 2 Volumina von 60% IPA zugefügt, um das Pektin auszufällen. Das Präzipitat wird auf einer Bandpresse gepresst, um überschüssiges Wasser und IPA zu entfernen. Der Pektin-Presskuchen wird in zusätzlichen 2 Volumina IPA resuspendiert und vermischt. Zu dieser Mischung kann eine Lösung aus Natriumcarbonat (1 kg Natriumcarbonat zu 4 l Wasser) in ausreichender Menge zugefügt werden, um einen pH von 5,0 der Mischung oder einen endgültigen Pektin-pH von 4,5 zu erreichen, gemessen in einer 1%igen wässrigen Lösung. Das neutralisierte Pektin wird wiederum bandgepresst. Das gepresste Pektin wird getrocknet und zu einem Pulver zermahlen.
Zusätzlich kann, wie oben diskutiert, NCSP von Veresterung befreit und amidiert werden, um das LMA-Pektin der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Vorzugsweise wird das NCSP durch den Fraktionierungsmechanismus von Glahn hergestellt. Das NCSP ist vorzugsweise ein trockenes Pulver oder eine Suspension in Alkohol oder ein alkoholischer Presskuchen. Besonders bevorzugt wird das NCSP als Suspension in Alkohol bereitgestellt. Die Pektinkonzentration in der alkoholischen Suspension liegt vorzugsweise bei ungefähr 0,5 bis 50%, noch bevorzugter bei ungefähr 10 bis 40% und besonders bevorzugt bei ungefähr 20 bis 30%. Die Zusammensetzung der suspendierenden alkoholischen Lösung ist vorzugsweise 40/60 Alkohol-zu-Wasser, bevorzugter ungefähr 60/40 Alkohol-zu-Wasser und besonders bevorzugt ungefähr 70/30 Alkohol-zu-Wasser. Der verwendete Alkohol ist vorzugsweise ein Methanol, Ethanol oder Isopropylalkohol und besonders bevorzugt ein Ethanol oder Isopropylalkohol. Die Suspension wird vorzugsweise auf eine Temperatur von ungefähr 1 bis 25°C, noch bevorzugter ungefähr 3 bis 15°C und besonders bevorzugt ungefähr 3 bis 10°C abgekühlt. NH₄OH (28 bis 29% Ammoniakwasser, hergestellt von Baker Chemical) wird der Mischung zugefügt. Optional wird NH₃ (Gas) der Mischung zugeführt. Ausreichend Ammoniak (Hydroxid oder Gas) wird vorzugsweise zugefügt, um den pH auf ungefähr 8 bis 13,5, noch bevorzugter auf ungefähr 9 bis 13 und besonders bevorzugt ungefähr 10,5 bis 12,5 anzuheben. Der gewünschte pH wird innerhalb von +/–0,2 pH-Einheiten durch Zugabe von NH₄OH oder NH₃ gehalten. Man lässt die Reaktion ungefähr 0,5 bis 15 Stunden fortschreiten, noch bevorzugter ungefähr 1 bis 10 Stunden und besonders bevorzugt ungefähr 1 bis 6 Stunden, wobei über diese Zeitspanne zusätzliches NH₄OH oder NH₃ verbraucht wird. Die Reaktionsmischung wird beendet, indem überschüssige Reaktionsflüssigkeit entfernt und Säure zugefügt wird, um den pH zu erniedrigen. Angesäuertes 60/40 IPA/H₂O (pH eingestellt auf 1,5 bis 2,0 mit HNO₃) wird dem Reaktor zugefügt und vermischt. Zusätzliches HNO₃ wird zugefügt, um den pH auf 3,3 bis 3,6 einzustellen. Man lässt die Mischung sich für ungefähr 0,5 bis 5 Stunden, noch bevorzugter ungefähr 1 bis 4 Stunden und besonders bevorzugt ungefähr 2 bis 3 Stunden vermischen. Die überschüssige saure Waschflüssigkeit wird durch Vakuum oder Filtration aus der Mischung entfernt. Das isolierte Pektin wird mit 70/30 IPA/H₂O gewaschen. Das Waschen und Filtern des Pektins wird mindestens zwei zusätzliche Male mit einer frischen 70/30 IPA/H₂O-Waschung wiederholt. Das isolierte Pektin wird getrocknet und zu einem Pulver zermahlen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können das konventionelle Niedrig-Methoxylpektin und das Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin, hergestellt aus NCSP, in einem Verfahren zur Stabilisierung von unlöslichen Bestandteilen in wässrigen Systemen verwendet werden. Die "Stabilisierung unlöslicher Bestandteile" kann die Suspension unlöslicher Bestandteile beinhalten, ist jedoch nicht hierauf begrenzt. "Unlösliche Bestandteile" beziehen sich auf alle unlöslichen partikulären Stoffe, wie Pulpe, essentielle Öle, Färbemittel, wie z.B. natürliche oder andere, mineralische, botanische und Pharmazeutika, die eine Tendenz aufweisen, sich in ein oder mehr Phasen in einer Lösung durch Sedimentation, Emulsionsverdichtung oder andere ähnliche Destabilisierungsmechanismen zu trennen. Der Test zur Phasentrennung im Kontext der vorliegenden Erfindung wird unten im Beispielsabschnitt beschrieben und wird bezeichnet als "Bestimmung der Teilchensedimentation", wobei es sich um einen Test hinsichtlich der Phasentrennung für eine Teilchensedimentation handelt.
"Wässriges System" bezieht sich hier auf Nahrungsmittel, kosmetische und pharmazeutische Produkte in wässriger Form, die eine geeignete Konzentration polyvalenter Kationen enthalten oder wozu polyvalente Kationen zugefügt werden können. Beispiele für flüssige Nahrungsmittelprodukte beinhalten Getränke, enthaltend Früchte, Gemüse oder Mischungen daraus, Suppen, Salatsoßen und Soßen, sind jedoch nicht hierauf begrenzt. Die Getränke können still oder karbonisiert sein, so wie sie sind zum Verbrauch vorgesehen sein oder sie müssen verdünnt werden, sie können gesüßt oder ungesüßt, gesalzen oder ungesalzen sein, Alkohol enthalten oder auch nicht oder Kombinationen daraus. Beispiele für wässrige kosmetische Produkte beinhalten Parfüms, Sonnenbräunungscremes, Sonnenschutzlotionen, Körperlotionen, Deodorants und Mittel, die dem Schwitzen entgegenwirken, sind jedoch nicht hierauf begrenzt. Beispiele für wässrige pharmazeutische Produkte beinhalten Flüssigkeiten, Extrakte, Sirups, Suspensionen, Flüssigkeiten, die aktive und/oder inerte Bestandteile, entweder in Lösung oder als Teilchensuspension oder Emulsion enthalten, sind jedoch nicht hierauf begrenzt.
Der pH im wässrigen System im Verfahren der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise bei ungefähr 2,5 bis 5 und noch bevorzugter bei ungefähr 3 bis 5. Das wässrige System kann vorzugsweise einen Feststoffgehalt von ungefähr 0,1 bis 50 Gew.-% aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das wässrige System ein Getränk, das einen Feststoffgehalt von ungefähr 0,1 bis ungefähr 50 Gew.-%, einen Alkoholgehalt von ungefähr 0 bis ungefähr 5 Volumen%, einen Salz (NaCl)-Gehalt von ungefähr 0 bis 3% und einen Zuckergehalt von ungefähr 0,1 bis ungefähr 15% aufweisen kann.
Die Gesamtmenge an Pektin im wässrigen System kann vorzugsweise bei ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,3 Trockengew.-% und noch bevorzugter bei ungefähr 0,1 bis 0,2 Trockengew.-% liegen.
Zusätzlich kann das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung auch in einer Zusammensetzung verwendet werden. Die Zusammensetzung enthält das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung und eine wässrige Lösung.
Das Niedrig-Methoxylpektin kann ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung in einem stabilisierten, wässrigen System, das Teilchen enthält, verwendet werden. Das stabilisierte, wässrige System, das Teilchen enthält, beinhaltet das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung und polyvalente Kationen.
Das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung hat niedrige Viskositäts- und Scherentzähungseigenschaften und so keine unerwünschten organoleptischen Eigenschaften (pituitous oder schleimiges Mundgefühl). Das Pektin der vorliegenden Erfindung durchläuft auch keine Synärese (Phasentrennung) bei Lagerung oder bildet eine getrennte Gelphase in Gegenwart relativ hoher Niveaus von Polycationen, wie z.B. Magnesium und Calciumionen.
Wenn das Niedrig-Methoxylpektin der vorliegenden Erfindung einem wässrigen System zugefügt wird, stellt es eine Suspension von Teilchen in dem wässrigen System bereit. Gleichzeitig stellt es minimale Veränderungen in der Rheologie während der Langzeitlagerung bereit. Die rheologische Bewertung von Pektinlösungen und -Getränken kann unter Verwendung einer Haake Rotovisco RV 20 und eines RC 20 Rheocontroller Computergrenzfläche oder ähnlichen Vorrichtungen auf dem Gebiet, wie z.B. einer Rotational(Steady Shear)-Software durchgeführt werden.
Die Suspension von Teilchen in flüssigen oder wässrigen Systemen ist das Ergebnis eines viskosen oder Fliessgrenz-Stressverhaltens. Ein Fliessgrenz-Stressverhalten kann verwendet werden, um die Rheologie einer Flüssigkeit zu definieren, z.B. einer Suspension von Teilchen in wässrigen Systemen durch ein schwaches Gelnetzwerk. Das Stokes-Gesetz kann verwendet werden, um die Absetzrate von Teilchen in viskosen Flüssigkeiten zu berechnen. In der vorliegenden Erfindung wird die Teilchen-Sedimentation durch Bildung eines schwachen Gelnetzwerkes verhindert, das die Teilchen suspendiert hält. Faktoren, die die Rheologie von Pektinen in Lösung beeinflussen, beinhalten pH, lösliche Feststoffe, Calciumkonzentration, Pektinart, Temperatur, Fluiddichte, Teilchendichte und Teilchengeometrie. Mit einem gegebenen Satz von Bedingungen kann das rheologische Verhalten, das mit einem wässrigen System assoziiert ist, gemessen und berechnet werden.
Der Fliessgrenzstress (τ), der eine elastische Antwort repräsentiert, kann durch zwei Gleichungen definiert werden:
abgeleitet von dem Stokes-Gesetz für die Teilchenabsetzung, worin

r: = Teilchenradius
g: = Gravitationskonstante (980 cm/sec²)
P_F: = Teilchendichte
P_L: = Flüssigkeitsdichte

τ = G'·Yc

G': = elastisches Modul, unabhängig von der Belastung
Y_c: = kritische Belastung, bei der das Netzwerk seine Struktur aufzulösen beginnt und
G': = sich zu vermindern beginnt (Verlust der viskoelastischen Eigenschaften)

Wenn daher
sind die Bedingungen für Teilchen angetroffen, um in dem System suspendiert zu bleiben.
G' und Y_c werden unter Verwendung einer kontrollierten Belastung oder eines Rheometers mit kontrollierter Rate gemessen und durch Durchführung eines dynamischen Belastungs-Sweeps (für einen gegebenen Satz von Bedingungen) bei konstanten Frequenz. Für ein System, das ein Fliessgrenz-Stressverhalten zeigt ist G'' (viskoses Modul) geringer als G' in der linearen Region, unabhängig von der Belastung. Sobald die Struktur bei der kritischen Belastung deformiert wurde, erhöht sich G'', wenn sich die viskoelastischen Eigenschaften ändern und das System zeigt einen Trend zu einem viskosen Verhalten hin (G'' ist größer als G').
1 illustriert, dass der Fliessgrenzpunkt aus dem linearen Auftrag von Belastung (Pa) als Funktion der Scherrate (s^–1) durch das Bingham-Extrapolationsverfahren bestimmt werden kann. Der Fliessgrenzpunkt ist die Belastung, extrapoliert auf eine Scherrate von null. Dieser Punkt repräsentiert das Verhalten eines wässrigen Systems in Ruhe. Die Neigung einer linearen Belastungs-Scherratenkurve ist die Fluidviskosität (Pa·sec).
Für Systeme, die ein viskoses Verhalten zeigen, kann das Stokes-Gesetz verwendet werden, um die Kräfte zu berechnen, die auf ein Teilchen in einem Flüssigkeitssystem einwirken und zwar bei einem gegebenen Satz experimenteller Bedingungen.
Das Stokes-Gesetz definiert einen Reibungskoeffizienten für Kugeln wie folgt: F = 6πrην

r: = Teilchenradius
η: = Viskosität der Flüssigkeit
ν: = Geschwindigkeit

Dies wird verwendet, um den viskosen Widerstand zu berechnen, der von einer Kugel angetroffen wird, die sich durch eine Flüssigkeit bewegt.
Schwerkräfte wirken auf ein Teilchen, um es nach unten durch die Flüssigkeit zu ziehen, wobei F = 4/3πr3(PF – PL)g

r: = Teilchenradius
P_F: = Teilchendichte
P_L: = Flüssigkeitsdichte
g: = Gravitationskonstante

Wenn der viskose Widerstand den Gravitationskräften entspricht, fällt das Teilchen mit konstanter Geschwindigkeit. 6πrην = 4/3πr3(PF – PL)g
Wenn man zur Geschwindigkeit hin auflöst, kann eine Absetzrate für ein Teilchen berechnet werden.
Dies wird durch Teilchenradius und Flüssigkeitsviskosität beeinflusst.
Die Viskosität, die ein Teilchen benötigt, um sich mit einer tolerablen Rate abzusetzen, kann durch die folgende Formel bestimmt werden:
Im Idealfall ist ein rheologisches Verhalten, das für eine Stabilisierung von Teilchen in Lösung besonders wünschenswert ist, die Pseudoplastizität. In diesem Fall ist die Lösung durch eine extrem hohe Viskosität "in Ruhe" gekennzeichnet (unter Bedingungen von null Scher) und einer niedrigen Viskosität, wenn eine Scherkraft angelegt wird. Anders ausgedrückt ist die Lösung "Scherentzähnend". Zusätzlich ist es wichtig, dass eine solche Lösung eine Viskosität wieder aufbauen oder sehr schnell wiedergewinnen kann, wenn die Scherkraft entfernt wird. Es wird gesagt, dass solche Lösungen nicht thixotrop sind. Dies wird in 2 illustriert.
Ohne weitere Ausführungen wird angenommen, dass ein Fachmann auf dem Gebiet unter Verwendung der vorstehenden Beschreibung die vorliegende Erfindung in ihrem breitesten Ausmaß verwenden kann.
Die folgenden bevorzugten spezifischen Ausführungsformen sollen daher nur als rein illustrativ angesehen werden und nicht den Rest der Offenbarung auf irgendeine Weise begrenzen.
BEISPIELE
Die unten bereitgestellten Beispiele 1 bis 39 illustrieren die unterschiedlichen physiologischen Eigenschaften und die Rheologie unterschiedlicher Suspendierhilfen einschließlich des LMP der vorliegenden Erfindung. Die Verfahren zur Bestimmung der physiologischen Eigenschaften und der Rheologie der Suspendierhilfen in den Beispielen 1 bis 39 sind unten angegeben.
ANALYTISCHE VERFAHREN
VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON CSPR (VERHÄLTNIS VON CSP UND NCSP IN EINER PEKTINPROBE)
Eine 0,2 g Pektinprobe wird auf das nächste mg abgewogen (in ein vorher tariertes 50 ml Zentrifugenröhren, abgewogen auf das nächste mg) und wird in 10 g entmineralisiertem Wasser durch Erwärmen des Röhrchens auf 70°C gelöst. Man lässt die Lösung auf ungefähr 20°C abkühlen. Dies wird zweifach durchgeführt. Der pH jeder Lösung wird auf 4,0 eingestellt.
Die Gesamtmenge Pektin in der Lösung wird durch Zugabe von 20 ml 80% Isopropylalkohol zu einem der Röhrchen zum Ausfällen des Pektins bestimmt. Das Präzipitat wird durch Zentrifugation bei 30.000 G für 30 Minuten gesammelt, zweimal mit 60% Isopropylalkohol gewaschen, wobei auf jede Waschung eine Zentrifugation folgt, bei 60°C über Nacht im Vakuum getrocknet und auf das nächste mg abgewogen. Die ausgefällte Pektinmenge wird berechnet und durch das Anfangsgewicht des zugefügten Pektins zu dem bestimmten Röhrchen geteilt. Dieses Verhältnis wird als A-Wert des Pektins bezeichnet.
10 ml der folgenden Lösung (die 60 mM Calcium und 16% IPA enthält) werden der verbleibenden 10 ml Probe der Pektinlösung in einem tarierten Zentrifugenröhrchen zugefügt:
387 g entmineralisiertes Wasser
99 g 80% Isopropylalkohol (IPA)
4,4 g CaCl₂, 2H₂O
Durch Vermischung der beiden Lösungen wird ein Ca-Gehalt von 30 mM und 8% IPA erzeugt. Die Suspension der gebildeten Gelteilchen lässt man 24 Stunden unter gelegentlichem Rühren stehen. Die Gelteilchen werden durch Zentrifugation bei 30.000 G für 30 Minuten aus der Flüssigkeitsphase abgetrennt. Man belässt die Gelteilchen in dem Röhrchen nach dem Dekantieren oder dem Abhebern der Flüssigkeitsphase.
Die Gelteilchen werden zweimal in gleichen Mengen einer Lösung, enthaltend 30 mM Ca und 8% IPA durch vortexen gewaschen, indem man die Waschung äquilibrieren lässt. Die Äquilibrierungszeit beträgt 24 Stunden für jedes waschen. Folgend auf jedes Waschen werden die Gelteilchen unter Verwendung von Zentrifugation bei 30.000 G für 30 Minuten getrennt. Die Waschlösung für diesen Schritt kann hergestellt werden, indem ein Aliquot, das 16% IPA – 60 mM Calciumlösung mit einem gleichen Volumen Wasser verdünnt wird.
Die Gesamtmenge der gewaschenen Gelphase wird dann nach Abdekantieren der Flüssigphase gewogen. Die Menge an Pektin in der Gelphase wird durch Mischen der Gelphase, auf die zweite Dezimalstelle abgewogen, mit zweimal dem Wert von 80% IPA bestimmt und dann zweimal in 60% IPA gewaschen. Das Präzipitat wird durch Zentrifugation bei 30.000 G für 30 Minuten nach jedem Waschen gesammelt. Die Probe wird dann bei 60°C über Nacht unter Vakuum getrocknet und auf das nächste mg abgewogen. Die normalisierte Menge von CSP-Pektin wird durch Division dieser Menge von Pektin durch die ursprüngliche Menge von Pektin, die in das Zentrifugenröhren abgewogen wurde, bestimmt. Dies wird als B-Wert bezeichnet.
Das Verhältnis von CSP wird gemäß der Formel CSPR = B/A berechnet.
Das Verhältnis von NCSP wird durch Subtraktion des CSPR-Werts von 1 gefunden.
BESTIMMUNG DER CALCIUMEMPFINDLICHKEIT EINER PECTINPROBE
Das unten stehende Verfahren wird verwendet, um die Calciumempfindlichkeit einer Pektinprobe zu bestimmen. Die in dieser Berechnung verwendeten Reagenzien sind (1) 1,000 M HCl; (2) 1 M Acetatpuffer bei einem pH von 4,75 (68,04 g/l 500 mM CH₃COONa und 3H₂O und 28,6 ml/l 500 mM CH₃COOH (100%)); und (3) 250 mM Calciumchlorid (36,7550 g/l CaCl₂ und 2H₂O). Ionenaustauschwasser mit einer Leitfähigkeit unterhalb von 1,0 μS/cm muss in allen Lösungen verwendet werden. Die Pektinlösung enthält 400 g Pektinlösung mit 2,4 g reinem Kautschuk (0,6% der Lösung). Wenn die Testprobe nicht 100% Kautschuk (reiner Kautschuk) ist, muss die Probe unter Verwendung der folgenden Formel (A = Kautschuk% der Probe) korrigiert werden: (0,6 × 400)/A = g Probe mit A% Kautschuk für 400 g Lösung
Die Verfahren zur Berechnung der Calciumempfindlichkeit sind die folgenden: (1) Abwiegen des Pektins mit eingestelltem Zuckerprozentgehalt auf 3 Dezimalstellen; (2) Dispergieren des Pektins in 240 ml kochendes Ionenaustauschwasser in einem Hoch-Schermischer; (3) Gießen der Lösung in ein tariertes Becherglas mit einem Magneten; (4) Zugeben von zusätzlichen 100 ml Ionenaustauschwasser zu dem Mischer und Zufügen zu der Lösung; (5) Kühlen der Pektinlösung auf ungefähr 25°C; (6) Einstellen der Pektinlösung auf einen pH von 1,5 mit 1 M HCl; (7) Abwiegen der Lösung auf 400 g; (8) Auswiegen von 145 g ± 1 g Pektinlösung in einem Viskositätsglas; (9) Hineingabe eines TRIKA-Magnets in das Glas; (10) Zufügen von 5 ml 250 mM Ca++-Lösung zu der Pektinlösung unter Rühren mit dem magnetischen Plattenrührer von Schritt (1); rühre 2 Minuten; (11) Zugabe von 25 ml 1 M Acetatpuffer mit einem Verteiler zu dem Glas während mit einem magnetischen Rührer (JK IKA-Combimag REO) (der pH ist ungefähr 4,2) gerührt wird; (12) rühre für zusätzliche 2 Minuten durch den magnetischen Plattenrührer von Schritt (1); (13) entferne den Magnet und lasse die Lösung bei 25°C bis zum nächsten Tag stehen und (14) messe die Calciumempfindlichkeit als Viskosität in cP mit dem Brookfield-LVT-Viskosimeter bei 60 Upm bei 25°C (verwende das mit einem Thermostaten kontrollierte Wasserbad).
BESTIMMUNG DES VERESTERUNGSGRADS UND GALACTURONSÄURE IN NICHT-AMID-PECTIN
Der Veresterungsgrad (DE) und die Galacturonsäure (GA) in einem Nicht-Amidpektin können wie unten dargestellt bestimmt werden. Dieses Verfahren ist eine Modifikation der Food Chemicals Codex and Food and Agriculture Organization des United Nations/World Health Organization-Verfahrens zur Bestimmung von %DE und %GA in Pektin, das kein Amid und Acetatester enthält.
Die Apparate, die benötigt werden, um diese Verfahren durchzuführen beinhalten: eine analytische Balance; ein Glas Becherglas (250 ml, 5 PCS); ein Messglas (100 ml) eine Vakuumpumpe; einen Sogkolben; einen Glasfiltertiegel Nr. 1 (Büchner-Trichter und Filterpapier); eine Stoppuhr; ein Teströhrchen; einen Trockenschrank bei 105°C; einen Exsikkator; eine magnetische Rührvorrichtung und Magneten; eine Bürette (10 ml, Genauigkeit ±0,05 ml); Pipetten (20 ml; 2 PCS, 10 ml: 1 pc.); und eine pH-Messvorrichtung/Autobürette oder Phenolphtalein.
Die in diesem Verfahren benötigten Chemikalien beinhalten: Kohlendioxid-freies Wasser; 60% und 100% Isopropanol (IPA); 0,5 N und rauchendes 37% Hydrochlorid (HCl); 0,1 N und 0,5 N Natriumhydroxid (NaOH) (korrigiert auf vier Dezimalstellen, z.B. 0,1002); 0,1 N Silbernitrat 9 (AgNO₃); 3 N Salpetersäure (NHO₃) und Indikator, 0,1% Phenolphtalein (Indikator).
Die Verfahren zur Bestimmung von DE und GA werden unten dargestellt. 2.000 g Pektin werden in ein 250 ml Becherglas abgewogen. 100 ml sauerer Alkohol werden zugefügt und auf einer magnetischen Rührvorrichtung 10 Minuten gerührt. Das Filtrat wird vollständig getrocknet und der Glasfiltertiegel abgewogen. Das Becherglas wird vollständig mit 6 × 15 ml saurem Alkohol gespült. 60% IPA wird gewaschen, bis das Filtrat chloridfrei ist (ungefähr 500 ml). Der Chloridtest wird durchgeführt, indem ungefähr 10 ml Filtrat auf ein Teströhrchen übertragen werden, Zugabe von ungefähr 3 ml 3 N HNO₃ und Zugabe einiger Tropfen AgNO₃. Das Filtrat ist chloridfrei, wenn die Lösung klar ist, anderenfalls gibt es eine Ausfällung von Silberchlorid. Dann werden 20 ml von 100% IFA gewaschen. Die Probe wird 2 1/2 Stunden bei 105°C getrocknet. Der Tiegel wird nach dem Trocknen und Kühlen in einem Exsikkator gewogen. 0,4000 g der Probe werden akkurat in einem 250 ml Becherglas abgewogen. (Zwei Proben werden für eine Doppelbestimmung abgewogen.) Das Pektin wird mit ungefähr 2 ml 100% IPA eingeweicht und ungefähr 100 ml Kohlendioxid-freies Wasser werden unter Rühren auf einer magnetischen Rührvorrichtung zugefügt.
Dann wird die Probe titriert, entweder unter Verwendung eines Indikators oder unter Verwendung einer pH-Messvorrichtung/Autobürette. Wenn ein Indikator verwendet wird, wird das Verfahren wie folgt fortgesetzt: Zufügen von 5 Tropfen Phenolphtaleinindikator und Titrieren mit 0,1 N NaOH, bis eine Farbänderung auftritt (aufzeichnen als V₁-Titer); Zufügen von 20,00 ml 0,5 N NaOH unter Rühren und stehen lassen der Lösung für genau 15 Minuten. Beim Stehenlassen muss die Probe mit Folie abgedeckt sein. 20,00 ml 0,5 N HCl werden dann zugefügt und auf einer magnetischen Rührvorrichtung gerührt, bis die Farbe verschwindet. 3 Tropfen Phenolphtalein werden zugefügt und mit 0,1 N NaOH bis zu einer Farbänderung titriert (aufzeichnen als V₂-Titer). Dann wird der Blindtest (Doppelbestimmung) wie folgt durchgeführt: Zufügen von 5 Tropfen Phenolphtalein zu 100 ml Kohlendioxid-freiem Wasser und Titrieren in einem 250 ml Becherglas mit 0,1 N NaOH bis zur Farbänderung (1 bis 2 Tropfen); daraufhin Zufügen von 20,00 ml 0,5 N NaOH und Stehenlassen der Probe unberührt für genau 15 Minuten. Beim Stehen muss die Probe mit Folie abgedeckt sein. 20,00 ml 0,5 N HCl und 3 Tropfen Phenolphtalein werden dann zugefügt und bis zur Farbänderung mit 0,1 N NaOH titriert. Die verwendete 0,1 N NaOH-Menge wird als B₁ aufgezeichnet. Die für die Titration maximal erlaubte Menge ist 1 ml 0,1 N NaOH. Wenn mit mehr als 1 ml titriert wird, muss 0,5 N HCl mit einer geringen Menge deionisiertem Wasser verdünnt werden. Wenn die Probe eine Farbänderung bei der Zugabe von 0,5 N HCl zeigt, muss 0,5 N NaOH mit einer geringen Menge deionisiertem Wasser verdünnt werden. Die maximale Menge an Wasser, die für die Verwendung erlaubt ist, liegt zwischen 0,52 und 0,48 N.
Wenn eine pH-Messvorrichtung/Autobürette verwendet wird, wird das Verfahren wie folgt fortgesetzt: Titrieren jeder Probe mit 0,1 N NaOH bis pH 8,5 (und das Ergebnis wird als V1-Titer aufgezeichnet); dann Zugabe von 20,00 ml 0,5 N NaOH und Stehenlassen der Probe unberührt für genau 15 Minuten. Beim Stehenlassen muss die Probe mit Folie bedeckt sein. 20,00 ml 0,5 N HCl werden zugefügt und auf einer magnetischen Rührvorrichtung gerührt, bis der pH konstant ist. Dann wird die Probe mit 0,1 N NaOH bis auf pH 8,5 titriert. (Das Ergebnis wird als V2-Titer aufgezeichnet.) Der Blindtest (Doppelbestimmung) wird wie folgt durchgeführt: 100 ml Kohlendioxid-freies Wasser werden auf pH 8,5 mit 0,1 N NaOH (1 bis 2 Tropfen) titriert; Zugabe von 20,00 ml 0,5 N NaOH und Stehenlassen der Blindtestprobe unberührt für genau 15 Minuten. Beim Stehenlassen muss die Probe mit Folie abgedeckt sein. 20,00 ml 0,5 N HCl werden zugefügt und auf einer magnetischen Rührvorrichtung gerührt, bis der pH konstant ist. Die Probe wird dann auf pH 8,5 mit 0,1 N NaOH titriert. Die verwendete 0,1 N NaOH-Menge wird als B1 aufgezeichnet. Die für die Titration maximal erlaubte Menge ist 1 ml 0,1 N NaOH. Wenn mit mehr als 1 ml titriert wird, muss 0,5 N HCl mit einer geringen Menge deionisiertem Wasser verdünnt werden. Wenn der pH bei Zugabe von 0,5 N HCl nicht unterhalb von 8,5 fällt, muss 0,5 N NaOH mit einer geringen Menge deionisiertem Wasser verdünnt werden. Die bei der Verdünnung maximal erlaubte Wassermenge liegt zwischen 0,52 und 0,48 N.
Der Veresterungsgrad (DE), der Grad der freien Säure (DFA) und der Grad der Galacturonsäure (GA) werden durch die folgenden Formeln berechnet: Vt = V1 + (V2 – B1)
%D. F. A. (Grad der freien Säure) = 100 – %DE
Der Prozentsatz GA wird auf einer asche- und feuchtigkeitsfreien Basis bestimmt. Der Wert 194,1 ist das Molekulargewicht für GA. "N" ist die korrigierte Normalität für 0,1 N NaOH, die für die Titration verwendet (z.B. 0,1002 N). Der Wert 400 bezieht sich auf das Gewicht in mg einer gewaschenen und getrockneten Probe für die Titration.
BESTIMMUNG DES MOLEKULARGEWICHTS DURCH RELATIVE VISKOSITÄT
Das Verfahren zur Berechnung des Molekulargewichts des Pektins ist das folgende: (1) Säubern der Viskosimeter; (2) Messung der Auslasszeit an dem Viskosimeter für jede frisch hergestellte Hexametaphosphatlösung und für jeden neuen Arbeitstag, an dem Pektinlösungen gemessen werden und direkt vor der Messung für die notwendige Menge Hexametaphosphatlösung durch einen Glasfilter Nr. 3 gefiltert; (3) Bestimmung des Pektinprobensystems wie folgt:
(a) Säurewaschung des Pektins; (b) Abwiegen von ungefähr 90 g Hexametaphosphatlösung in einem tarierten Becherglas mit einem Magneten; (c) graduelles Zufügen von 0,1 g Säure-gewaschenem Pektin zu der 90 g Hexametaphosphatlösung in einem tarierten Becherglas unter Rühren; (d) Erwärmen der Lösung auf 70°C unter Rühren, bis das Pektin vollständig gelöst ist; (e) Abkühlen der Lösung auf 25°C; (f) q.s. (Aufwiegen) auf 100,0 g mit Hexametaphosphatlösung und (g) Filtern durch einen Glasfilter Nr. 3; (4) Messung der Auslasszeit für jede Molekulargewichtsbestimmung an zwei unterschiedlichen Viskosimetern und (5) Berechnung des Molekulargewichts getrennt für jedes Viskosimeter unter Verwendung der letzten gemessenen Auslasszeit für die Hexametaphosphatlösung an dem fraglichen Viskosimeter. Wenn der Unterschied zwischen den beiden berechneten Molekulargewichten weniger als 3.500 beträgt, wird der Mittelwert durch Abrunden des Wertes auf das nächstes Vielfache von 1.000 berechnet. Wenn der Unterschied zwischen den beiden berechneten Molekulardichten 3.500 oder mehr beträgt, sollten die Viskosimeter gesäubert werden und eine neue Auslasszeit für die Hexametaphosphatlösung gemessen werden.
Die Auslasszeit wird durch Durchführung des folgenden Verfahrens gemessen: (1) zweimaliges Spülen des Viskosimeters mit der Probe; (2) Gießen von 5,00 ml der Probe in das Viskosimeter und Platzieren in einem mit einem Thermostat versehenen Wasserbad bei 25,0°C ± 0,3°C mindestens 15 Minuten vor der Messung und (3) Messung der Zeit an den beiden Auslässen. Wenn der Unterschied zwischen den Zeiten mehr als 0,2 Sekunden bei Messung der Hexametaphosphatlösung oder 0,4 Sekunden bei Messung der Proben beträgt, wird die Messung wiederholt, bis es drei Auslasszeiten gibt, die sich um nicht mehr als 0,2 Sekunden bei Messung der Hexametaphosphatlösung oder 0,4 Sekunden bei Messung der Probe unterscheiden. Die Auslasszeit, die für die weiteren Berechnungen benötigt wird, ist der Mittelwert der oben erwähnten zwei oder drei identischen oder fast identischen Messergebnisse. Die relative Viskosität wird wie folgt berechnet: nr = (to – K/to)/(th – K/th)worin t_o und t_h die Auslasszeiten für die Pektinlösung bzw. Hexametaphosphatlösung sind, worin K = (Q × t² _v)/(Q + (0,226·L·t_v) und worin Q = Volumen des Viskosimeterkolbens in cm³, L = Länge des Kapillarröhrchens in cm und t_v = Auslasszeit für Wasser in Sekunden.
Das Molekulargewicht von Pektin wird dann wie folgt berechnet: M = 1,277·106(nr 1/6 – 1) g/mol
BESTIMMUNG DER TEILCHENSEDIMENTATION
Die Teilchensedimentation wird bewertet, indem Proben von kommerziell erhältlichen auf Saft basierenden Getränken, die unlösliche Teilchen enthalten, wozu Testpektine zugefügt wurden, in 15 cm hohe mit Schraubkappen versehene Röhrchen platziert werden, die einen Außendurchmesser (OD) von 16 mm aufweisen. Beispiele für solche Getränke beinhalten Frutopia Strawberry Passion, Libby Juicy Juice, Ocean Spray Orange Juice, Ocean Spray Ruby Red Grapefruit Juice, Snapple Island Cocktail und Tropicana Twister.
Lösungen der Testpektine (2% G/G) werden hergestellt und den Getränken zum Erhalt einer Endkonzentration von 0,1 Gew.-% zugefügt. Man lässt die Röhrchen gekühlt bei 3°C für 4 Wochen stehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Höhe der klaren Flüssigkeitssäule über der Teilchensuspension gemessen. Eine prozentuale Sedimentation wird durch Division der Höhe der klaren Schicht (H_C) durch die gesamte Höhe (H_T) der Flüssigkeit in dem Röhrchen (klare Schicht + suspendierte Pulpe), wie unten dargestellt, berechnet: (HC/HT) × 100
HERSTELLUNG EINES SYNTHETISCHEN GETRÄNKS
Die folgende Formel wird verwendet, um Proben für die rheologischen und Pulpe-Suspensionsexperimente herzustellen. Die Bestandteile sind in der Reihenfolge ihrer Zugabe aufgeführt.
TABELLE A
In Tabelle A bezieht sich (1) auf 6.000 ppm Grundlösung, hergestellt mit CaCl₂·2H₂O und (2) bezieht sich auf 50%ige Zitronensäure-Grundlösung.
Das Herstellungsverfahren für die synthetischen Getränke beinhaltet die Erwärmung von Wasser auf 90°C; eine langsame Zugabe von Pektin zu dem heißen Wasser unter Mischen mit einem Silverson-Mischer; die Zugabe von Zucker zu der Mischung unter Mischen und die Zugabe von Calciumlösung zu der Mischung unter Mischen; die Einstellung des pHs der Lösung auf 3,0 mit zusätzlicher Zitronensäure je nach Bedarf; das Gießen der heißen Lösung in einen geeigneten Behälter; das Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur und das Kühlen je nach Bedarf.
BESTIMMUNG DER VISKOSITÄT UND DES FLIESSGRENZPUNKTS (RHEOLOGISCHE BEWERTUNG)
Eine synthetische Getränkelösung wird verwendet, um die Viskosität und den Fliessgrenzpunkt (rheologische Eigenschaften) des Pektins in Lösung zu bestimmen.
Die rheologische Bewertung von Pektinen in einem synthetischen Getränkesystem wird unter Verwendung eines Haake Rotovisco RV 20 und einer RC 20 Rheocontroller Computer-Interface durchgeführt. Für diese Proben wird die Rotational (Steady Shear) Software verwendet.
Das Programm ist eine zeitlineare Flusskurve (tau/D), die die Scherrate hoch und hinab führt (ramps up and down), über ein definiertes Zeitintervall. Die Scherrate, die über ein Zeitintervall erreicht werden soll und die Anzahl von Datenpunkten, die gesammelt werden sollen, sind in diesem Programm definiert. Die Neigung der Kurve korrespondiert zum Scherratenunterschied, dividiert durch die Rampenzeit.
Die Flusskurven-Programmparameter sind die folgenden:
Die Scherrate wird nach oben auf 300 l/s über fixierte Zeitintervalle heraufgefahren. Die Probe wird dann 30 Sekunden bei 300 l/s einer Scherung ausgesetzt und nach Scherung unter Verwendung derselben Intervalle herabgefahren.
Das Auftragen des Stresses gegenüber der Belastungsrate auf lineare Weise ermöglicht es auf den y-Achsenabschnitt zu extrapolieren und einen Fliessgrenzpunkt oder Fliessgrenz-Stresswert zu erhalten, der dann verwendet werden kann, um der Fliessgrenz-Stressgleichung für die Teilchensuspension zu entsprechen. Die Viskosität wird aus der folgenden Gleichung berechnet: η = τ/ϒ
Eine Bingham-Regression ist eine lineare Regression mit der Gleichung: J = J0 + eta·ϒ(y = mx + b)
Die J0 (Fliessgrenzpunkt) und eta (Neigungs-)-Werte sind für die Dateninterpretation notwendig.
Wenn Stress(Pa) als Funktion der Scherrate (l/Sekunde) aufgetragen wird, ergibt sich ein Auftrag wie der in 1 dargestellte. Aus diesen Daten können sowohl Fliessgrenzpunkt (Stress, extrapoliert auf eine Null-Scherrate) und Viskosität bei jeder gewünschten Scherrate (Neigung der Kurve an der angegebenen Scherrate, d.h., Pa·sec) bestimmt werden.
BEISPIEL 1
KONTROLLBEISPIEL
In diesem Beispiel wird Pektin aus einer Zitronenschale extrahiert und dann wird das Pektin zum Erhalt eines NCSP-Vorläufers fraktioniert.
10 kg getrocknete Zitronenschale (Argentinien) wird zu einem 500 l gerührten Tankreaktor zugefügt. Dann werden 500 l deionisiertes Wasser der Schale in dem Reaktor zugefügt. 0,8 l Salpetersäure (62 Gew.-% HNO₃, Olin Corp., Chemicals Group, Norwalk, CT 06856 USA) wird dem Reaktor weiter zugefügt, um einen pH von 0,9 bis 1,2 zu erreichen.
Das Pektin wird aus der Mischung der Zitronenschale durch Erwärmen der Mischung mit leichter Bewegung auf 70°C für 3 Stunden extrahiert. Die Extraktionsmischung wird dann unter Verwendung einer Vakuumfiltration, gefolgt von einer Vakuum-Polier-Filtration unter Verwendung von Celite (Celite Corp., c/o World Minerals Inc. Lompoc, CA 93438 USA) gefiltert.
Das Filtrat wird unter Verwendung eines Fraktionierbürsten-Evaporators evaporiert, um die Pektinkonzentration in der Lösung auf ungefähr 1,6% G/G zu erhöhen. Der pH des klaren Filtrats wird auf 4,0 durch Zugabe einer Natriumcarbonatlösung (Na₂CO₃, CERAC, Inc. Milwaukee, WI 53201 1178 USA) eingestellt.
1.000 kg des 1,6%igen dicken Pektinsafts wird dann mit 1.500 kg einer IPA/Calciumlösung vermischt, um eine Mischungszusammensetzung von 0,9% (G/G) Pektin, 6,8% (G/G) IPA und 2.000 ppm Calcium bei pH 4,0 herzustellen. Diese Mischung lässt man gelieren. Die Gelteilchen werden aus dem Flüssigkeitsanteil unter Verwendung von Sieben zum Halten des Gels abgetrennt, die jedoch die Flüssigkeit passieren lassen. Die Gelphase enthält die CSP-Fraktion. Die Flüssigkeitsphase enthält die gewünschte NCSP-Fraktion. Die Gels werden über eine Reihe von 4 Sieben mit einer IPA/Calciummischung in gegenstromweise gewaschen. Nach Abschluss des Waschens wird die flüssige Phase durch Evaporation konzentriert, und Calcium durch Ionenaustausch entfernt. Optional wird der trockene NCSP-Vorläufer durch Ausfällung mit 2 Volumina 60% IPA isoliert. In diesem Fall wird das Pektin bandgepresst. Das gepresste Pektin wird getrocknet und gemahlen.
Molekulargewicht, Veresterungsgrad, Calciumempfindlichkeit, Verhältnis der Calciumempfindlichkeit und Carboxylverteilung des anfänglichen Pektins, CSP-Fraktion und NCSP-Fraktion werden unter Verwendung bekannter Techniken auf dem Gebiet berechnet. Die Ergebnisse dieses Beispiels sind in Tabelle 1 unten dargestellt.
TABELLE 1
Die unten dargestellten Beispiele 2 bis 19 illustrieren die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften und die Rheologie unterschiedlicher Suspendierhilfen und des LMPs der vorliegenden Erfindung. Spezifisch betrifft Beispiel 2 Xanthan. Die Beispiele 3 und 4 betreffen Kontrollbeispiele, hergestellt durch Extraktion von Pektin aus Zitronenschalen und dann Fraktionieren des Pektins zum Erhalt eines NCSP-Vorläufers. Die Beispiele 5 bis 14 illustrieren die Herstellung des Niedrig-Methoxyl-amidierten Pektins der vorliegenden Erfindung durch Veresterung und Amidierung mit Ammoniak. Die Beispiele 11 bis 14 betreffen amidierte Pektine (hergestellt durch Entfernen der Veresterung und Amidieren), die auf dem Gebiet bekannt sind. Die Beispiele 15 und 16 illustrieren die Herstellung des Niedrig-Methoxylpektins der vorliegenden Erfindung durch Entfernen der Veresterung von NCSP mit Säure. Die Beispiele 17 bis 19 betreffen konventionelle Pektine (hergestellt durch Entfernung der Veresterung), bekannt auf dem Gebiet.
Der Grad der Veresterung, der Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Teilchensedimentation und die Viskosität auf unterschiedlichen Niveaus der resultierenden Produkte der Beispiele 2 bis 19, wie auch Beispiel 1 (Kontrollbeispiel) werden unter Verwendung von Techniken, die auf dem Gebiet bekannt sind, bestimmt. Die Rheologiebewertung der Beispiele 1 bis 19 wird unter Verwendung einer Haake Rotovisco RV 20 und RC 20 Rheocontroller Computer-Interface, d.h., Rotational (Steady Shear) Software durchgeführt. Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 19 sind in Tabelle 2 unten dargestellt.
BEISPIEL 2
XANTHAN
VERGLEICHSBEISPIEL
Keltrol^® Xanthan, hergestellt von NutraSweet Company (500 W. Madison, Suite 3180, Chicago, IL 60661) wurde in diesem Beispiel erhalten und verwendet, um Phasentrennung, Teilchensedimentation und Viskosität von Xanthan zu bewerten.
BEISPIEL 3
KONTROLLBEISPIEL
Dieses Beispiel wird unter Verwendung derselben Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben zum Erhalt eines NCSP-Vorläufers hergestellt. Genauer gesagt werden 10 kg getrocknete Zitronenschale (Argentinien) zu einem 500 l gerührten Tankreaktor zugefügt. 500 l deionisiertes Wasser wird dann der Schale in dem Reaktor zugefügt. 0,8 l Salpetersäure (62 Gew.-% HNO₃, Olin Corp., Chemicals Group, Norwalk, CT 06856 USA) wird weiterhin dem Reaktor zugefügt, um einen pH von 0,9 bis 1,2 zu erreichen.
Das Pektin wird aus der Mischung der Zitronenschale durch Erwärmen der Mischung mit leichter Bewegung auf 70°C für 3 Stunden extrahiert. Die Extraktionsmischung wird dann unter Verwendung einer Vakuumfiltration, gefolgt von einer Vakuum-Polier-Filtration unter Verwendung von Celite (Celite Corp., c/o World Minerals Inc. Lompoc, CA 93438 USA) gefiltert.
Das Filtrat wird unter Verwendung eines Fraktionierbürsten-Evaporators evaporiert, um die Pektinkonzentration in der Lösung auf ungefähr 1,6% G/G zu erhöhen. Der pH des klaren Filtrats wird auf 4,0 durch Zugabe einer Natriumcarbonatlösung (Na₂CO₃, CERAC, Inc. Milwaukee, WI 53201 1178 USA) eingestellt.
1.000 kg des 1,6%igen dicken Pektinsafts wird dann mit 1.500 kg einer IPA/Calciumlösung vermischt, um eine Mischungszusammensetzung von 0,9% (G/G) Pektin, 6,8% (G/G) IPA und 2.000 ppm Calcium bei pH 4,0 herzustellen. Diese Mischung lässt man gelieren. Die Gelteilchen werden aus dem Flüssigkeitsanteil unter Verwendung von Sieben zum Halten des Gels abgetrennt, die jedoch die Flüssigkeit passieren lassen. Die Gelphase enthält die CSP-Fraktion. Die Flüssigkeitsphase enthält die gewünschte NCSP-Fraktion. Die Gels werden über eine Reihe von 4 Sieben mit einer IPA/Calciummischung in gegenstromweise gewaschen. Nach Abschluss des Wa schens wird die flüssige Phase durch Evaporation konzentriert, und Calcium durch Ionenaustausch entfernt. Optional wird der trockene NCSP-Vorläufer durch Ausfällung mit 2 Volumina 60% IPA isoliert. In diesem Fall wird das Pektin bandgepresst. Das gepresste Pektin wird getrocknet und gemahlen.
BEISPIEL 4
KONTROLLBEISPIEL
Dieses Beispiel wird unter Verwendung derselben Verfahren wie in Beispiel 1 beschrieben zum Erhalt eines NCSP-Vorläufers hergestellt.
10 kg getrocknete Zitronenschale (Argentinien) wird zu einem 500 l gerührten Tankreaktor zugefügt. Dann werden 500 l deionisiertes Wasser der Schale in dem Reaktor zugefügt. 0,8 l Salpetersäure (62 Gew.-% HNO₃, Olin Corp., Chemicals Group, Norwalk, CT 06856 USA) wird dem Reaktor weiter zugefügt, um einen pH von 0,9 bis 1,2 zu erreichen.
Das Pektin wird aus der Mischung der Zitronenschale durch Erwärmen der Mischung mit leichter Bewegung auf 70°C für 3 Stunden extrahiert. Die Extraktionsmischung wird dann unter Verwendung einer Vakuumfiltration, gefolgt von einer Vakuum-Polier-Filtration unter Verwendung von Celite (Celite Corp., c/o World Minerals Inc. Lompoc, CA 93438 USA) gefiltert.
Das Filtrat wird unter Verwendung eines Fraktionierbürsten-Evaporators evaporiert, um die Pektinkonzentration in der Lösung auf ungefähr 1,6% G/G zu erhöhen. Der pH des klaren Filtrats wird auf 4,0 durch Zugabe einer Natriumcarbonatlösung (Na₂CO₃, CERAC, Inc. Milwaukee, WI 53201 1178 USA) eingestellt.
1.000 kg des 1,6%igen dicken Pektinsafts wird dann mit 1.500 kg einer IPA/Calciumlösung vermischt, um eine Mischungszusammensetzung von 0,9% (G/G) Pektin, 6,8% (G/G) IPA und 2.000 ppm Calcium bei pH 4,0 herzustellen. Diese Mischung lässt man gelieren. Die Gelteilchen werden aus dem Flüssigkeitsanteil unter Verwendung von Sieben zum Halten des Gels abgetrennt, die jedoch die Flüssigkeit passieren lassen. Die Gelphase enthält die CSP-Fraktion. Die Flüssigkeitsphase enthält die gewünschte NCSP-Fraktion. Die Gels werden über eine Reihe von 4 Sieben mit einer IPA/Calciummischung in gegenstromweise gewaschen. Nach Abschluss des Waschens wird die flüssige Phase durch Evaporation konzentriert, und Calcium durch Ionenaustausch entfernt. Optional wird der trockene NCSP-Vorläufer durch Ausfällung mit 2 Volumina 60% IPA isoliert. In diesem Fall wird das Pektin bandgepresst. Das gepresste Pektin wird getrocknet und gemahlen.
BEISPIEL 5
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN (REFERENZ)
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Suspendieren von 200 g trockenem NCSP-Vorläufer von Beispiel 1 in 1 l 70/30 IPA/H₂O unter Mischen. Die Mischung wird auf 5°C unter Verwendung eines Thermometers, platziert in der Reaktionsmischung, abgekühlt. Zufügen von 140 g NH₄OH (Ammoniakwasser, Stärker, Baker Chemical, 28 bis 29%) in einer Charge. Man lässt den pH sich für 5 Minuten stabilisieren. Der pH beträgt 12,1. Einstellen der pH-Kontrolle, um einen pH innerhalb von ±0,2 pH-Einheiten von diesem pH durch kontrollierte Zugabe von NH₄OH zu halten. Man lässt die Reaktion 1 Stunde fortschreiten, währenddessen zusätzliche 4,5 g NH₄OH verbraucht werden. 10 Minuten vor Abschluss der Reaktion wird die Rührvorrichtung ausgeschaltet, damit das Pektin sich absetzen kann. Der Überstand wird mit einem Vakuum entzogen.
1 l von angesäuertem 60/40 IPA/H₂O (pH von 60/40 IPA/H₂O ist eingestellt auf 1,5 bis 2,0 mit HNO₃, Baker Chemical, 69 bis 70%) wird dem Reaktor zugefügt und die Rührvorrichtung wird neuerlich gestartet. Zugabe von zusätzlichen HNO₃, um den pH auf 3,3 bis 3,6 einzustellen. Mischen für 1 Stunde. Entfernen der Mischung mit einem Vakuum. Filtern der Mischung auf einer groben Fritte. Waschen des Pektins auf dem Filter mit 300 bis 500 ml 70/30 IPA/H₂O für 15 Minuten, gelegentliches Rühren (IPA, 99%, HCl East Falls Corporation). Filtern auf einer groben Fritte.
Wiederholung der Schritte des Waschens und des Filtern des Pektins für zwei zusätzliche Male mit frischer 70/30 IPA/H₂O-Waschung. Rühre jede Waschung auf dem Filter gelegentlich für 5 Minuten. Entferne das Pektin auf eine Glasevaporationsschale (keine Aluminiumschale). Trockne das Pektin über Nacht bei 50°C oder über das Wochenende bei Raumtemperatur in dem Abzug, gefolgt von 50°C für 3 Stunden.
BEISPIEL 6
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN (REFERENZ)
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Suspendieren von 200 g trockenem NCSP-Vorläufer von Beispiel 1 in 1 l 70/30 IPA/H₂O unter Mischen. Die Mischung wird auf 5°C unter Verwendung eines Thermometers, platziert in der Reaktionsmischung, abgekühlt. Zufügen von 140 g NH₄OH (Ammoniakwasser, Stärker, Baker Chemical, 28 bis 29%) in einer Charge. Man lässt den pH sich für 5 Minuten stabilisieren. Der pH beträgt 12,1. Einstellen der pH-Kontrolle, um einen pH innerhalb von ±0,2 pH-Einheiten von diesem pH durch kontrollierte Zugabe von NH₄OH zu halten. Man lässt die Reaktion 1 Stunde fortschreiten, währenddessen zusätzliche 38,2 g NH₄OH verbraucht werden. 10 Minuten vor Abschluss der Reaktion wird die Rührvorrichtung ausgeschaltet, damit das Pektin sich absetzen kann. Der Überstand wird mit einem Vakuum entzogen.
1 l von angesäuertem 60/40 IPA/H₂O (pH von 60/40 IPA/H₂O ist eingestellt auf 1,5 bis 2,0 mit HNO₃, Baker Chemical, 69 bis 70%) wird dem Reaktor zugefügt und die Rührvorrichtung wird neuerlich gestartet. Zugabe von zusätzlichen HNO₃, um den pH auf 3,3 bis 3,6 einzustellen. Mischen für 1 Stunde. Entfernen der Mischung mit einem Vakuum. Filtern der Mischung auf einer groben Fritte. Waschen des Pektins auf dem Filter mit 300 bis 500 ml 70/30 IPA/H₂O für 15 Minuten, gelegentliches Rühren (IPA, 99%, HCl East Falls Corporation). Filtern auf einer groben Fritte.
Wiederholung der Schritte des Waschens und des Filtern des Pektins für zwei zusätzliche Male mit frischer 70/30 IPA/H₂O-Waschung. Rühre jede Waschung auf dem Filter gelegentlich für 5 Minuten. Entferne das Pektin auf eine Glasevaporationsschale (keine Aluminiumschale). Trockne das Pektin über Nacht bei 50°C oder über das Wochenende bei Raumtemperatur in dem Abzug, gefolgt von 50°C für 3 Stunden.
BEISPIEL 7
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Suspendieren von 200 g trockenem NCSP-Vorläufer von Beispiel 1 in 1 l 70/30 IPA/H₂O unter Mischen. Die Mischung wird auf 5°C unter Verwendung eines Thermometers, platziert in der Reaktionsmischung, abgekühlt. Zufügen von 140 g NH₄OH (Ammoniakwasser, Stärker, Baker Chemical, 28 bis 29%) in einer Charge. Man lässt den pH sich für 5 Minuten stabilisieren. Der pH beträgt 12,1. Einstellen der pH-Kontrolle, um einen pH innerhalb von ±0,2 pH-Einheiten von diesem pH durch kontrollierte Zugabe von NH₄OH zu halten. Man lässt die Reaktion 1 Stunde fortschreiten, währenddessen zusätzliche 3,0 g NH₄OH verbraucht werden. 10 Minuten vor Abschluss der Reaktion wird die Rührvorrichtung ausgeschaltet, damit das Pektin sich absetzen kann. Der Überstand wird mit einem Vakuum entzogen.
1 l von angesäuertem 60/40 IPA/H₂O (pH von 60/40 IPA/H₂O ist eingestellt auf 1,5 bis 2,0 mit HNO₃, Baker Chemical, 69 bis 70%) wird dem Reaktor zugefügt und die Rührvorrichtung wird neuerlich gestartet. Zugabe von zusätzlichen HNO₃, um den pH auf 3,3 bis 3,6 einzustellen. Mischen für 1 Stunde. Entfernen der Mischung mit einem Vakuum. Filtern der Mischung auf einer groben Fritte. Waschen des Pektins auf dem Filter mit 300 bis 500 ml 70/30 IPA/H₂O für 15 Minuten, gelegentliches Rühren (IPA, 99%, HCl East Falls Corporation). Filtern auf einer groben Fritte.
Wiederholung der Schritte des Waschens und des Filtern des Pektins für zwei zusätzliche Male mit frischer 70/30 IPA/H₂O-Waschung. Rühre jede Waschung auf dem Filter gelegentlich für 5 Minuten. Entferne das Pektin auf eine Glasevaporationsschale (keine Aluminiumschale). Trockne das Pektin über Nacht bei 50°C oder über das Wochenende bei Raumtemperatur in dem Abzug, gefolgt von 50°C für 3 Stunden.
BEISPIEL 8
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Suspendieren von 200 g trockenem NCSP-Vorläufer von Beispiel 1 in 1 l 70/30 IPA/H₂O unter Mischen. Die Mischung wird auf 5°C unter Verwendung eines Thermometers, platziert in der Reaktionsmischung, abgekühlt. Zufügen von 180 g NH₄OH (Ammoniakwasser, Stärker, Baker Chemical, 28 bis 29%) in einer Charge. Man lässt den pH sich für 5 Minuten stabilisieren. Der pH beträgt 11,95. Einstellen der pH-Kontrolle, um einen pH innerhalb von ±0,2 pH-Einheiten von diesem pH durch kontrollierte Zugabe von NH₄OH zu halten. Man lässt die Reaktion 3 Stunden fortschreiten, währenddessen zusätzliche 54,7 g NH₄OH verbraucht werden. 10 Minuten vor Abschluss der Reaktion wird die Rührvorrichtung ausgeschaltet, damit das Pektin sich absetzen kann. Der Überstand wird mit einem Vakuum entzogen.
1 l von angesäuertem 60/40 IPA/H₂O (pH von 60/40 IPA/H₂O ist eingestellt auf 1,5 bis 2,0 mit HNO₃, Baker Chemical, 69 bis 70%) wird dem Reaktor zugefügt und die Rührvorrichtung wird neuerlich gestartet. Zugabe von zusätzlichen HNO₃, um den pH auf 3,3 bis 3,6 einzustellen. Mischen für 1 Stunde. Entfernen der Mischung mit einem Vakuum. Filtern der Mischung auf einer groben Fritte. Waschen des Pektins auf dem Filter mit 300 bis 500 ml 70/30 IPA/H₂O für 15 Minuten, gelegentliches Rühren (IPA, 99%, HCl East Falls Corporation). Filtern auf einer groben Fritte.
Wiederholung der Schritte des Waschens und des Filtern des Pektins für zwei zusätzliche Male mit frischer 70/30 IPA/H₂O-Waschung. Rühre jede Waschung auf dem Filter gelegentlich für 5 Minuten. Entferne das Pektin auf eine Glasevaporationsschale (keine Aluminiumschale). Trockne das Pektin über Nacht bei 50°C oder über das Wochenende bei Raumtemperatur in dem Abzug, gefolgt von 50°C für 3 Stunden.
BEISPIEL 9
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Suspendieren von 200 g trockenem NCSP-Vorläufer von Beispiel 1 in 1 l 70/30 IPA/H₂O unter Mischen. Die Mischung wird auf 5°C unter Verwendung eines Thermometers, platziert in der Reaktionsmischung, abgekühlt. Zufügen von 160 g NH₄OH (Ammoniakwasser, Stärker, Baker Chemical, 28 bis 29%) in einer Charge. Man lässt den pH sich für 5 Minuten stabilisieren. Einstellen der pH-Kontrolle, um einen pH innerhalb von ±0,2 pH-Einheiten von diesem pH durch kontrollierte Zugabe von NH₄OH zu halten. Man lässt die Reaktion 4 Stunden fortschreiten, währenddessen zusätzliche 1.044 g NH₄OH verbraucht werden. 10 Minuten vor Abschluss der Reaktion wird die Rührvorrichtung ausgeschaltet, damit das Pektin sich absetzen kann. Der Überstand wird mit einem Vakuum entzogen.
1 l von angesäuertem 60/40 IPA/H₂O (pH von 60/40 IPA/H₂O ist eingestellt auf 1,5 bis 2,0 mit HNO₃, Baker Chemical, 69 bis 70%) wird dem Reaktor zugefügt und die Rührvorrichtung wird neuerlich gestartet. Zugabe von zusätzlichen HNO₃, um den pH auf 3,3 bis 3,6 einzustellen. Mischen für 1 Stunde. Entfernen der Mischung mit einem Vakuum. Filtern der Mischung auf einer groben Fritte. Waschen des Pektins auf dem Filter mit 300 bis 500 ml 70/30 IPA/H₂O für 15 Minuten, gelegentliches Rühren (IPA, 99%, HCl East Falls Corporation). Filtern auf einer groben Fritte.
Wiederholung der Schritte des Waschens und des Filtern des Pektins für zwei zusätzliche Male mit frischer 70/30 IPA/H₂O-Waschung. Rühre jede Waschung auf dem Filter gelegentlich für 5 Minuten. Entferne das Pektin auf eine Glasevaporationsschale (keine Aluminiumschale). Trockne das Pektin über Nacht bei 50°C oder über das Wochenende bei Raumtemperatur in dem Abzug, gefolgt von 50°C für 3 Stunden.
BEISPIEL 10
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Suspendieren von 200 g trockenem NCSP-Vorläufer von Beispiel 1 in 1 l 70/30 IPA/H₂O unter Mischen. Die Mischung wird auf 5°C unter Verwendung eines Thermometers, platziert in der Reaktionsmischung, abgekühlt. Zufügen von 180 g NH₄OH (Ammoniakwasser, Stärker, Baker Chemical, 28 bis 29%) in einer Charge. Man lässt den pH sich für 5 Minuten stabilisieren. Der pH beträgt 11,45. Einstellen der pH-Kontrolle, um einen pH innerhalb von ±0,2 pH-Einheiten von diesem pH durch kontrollierte Zugabe von NH₄OH zu halten. Man lässt die Reaktion 3 Stunden fortschreiten, währenddessen zusätzliche 36,4 g NH₄OH verbraucht werden. 10 Minuten vor Abschluss der Reaktion wird die Rührvorrichtung ausgeschaltet, damit das Pektin sich absetzen kann. Der Überstand wird mit einem Vakuum entzogen.
1 l von angesäuertem 60/40 IPA/H₂O (pH von 60/40 IPA/H₂O ist eingestellt auf 1,5 bis 2,0 mit HNO₃, Baker Chemical, 69 bis 70%) wird dem Reaktor zugefügt und die Rührvorrichtung wird neuerlich gestartet. Zugabe von zusätzlichen HNO₃, um den pH auf 3,3 bis 3,6 einzustellen. Mischen für 1 Stunde. Entfernen der Mischung mit einem Vakuum. Filtern der Mischung auf einer groben Fritte. Waschen des Pektins auf dem Filter mit 300 bis 500 ml 70/30 IPA/H₂O für 15 Minuten, gelegentliches Rühren (IPA, 99%, HCl East Falls Corporation). Filtern auf einer groben Fritte.
Wiederholung der Schritte des Waschens und des Filtern des Pektins für zwei zusätzliche Male mit frischer 70/30 IPA/H₂O-Waschung. Rühre jede Waschung auf dem Filter gelegentlich für 5 Minuten. Entferne das Pektin auf eine Glasevaporationsschale (keine Aluminiumschale). Trockne das Pektin über Nacht bei 50°C oder über das Wochenende bei Raumtemperatur in dem Abzug, gefolgt von 50°C für 3 Stunden.
BEISPIEL 11
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN, DAS AUF DEM GEBIET BEKANNT IST
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
LMA-Pektin, Genu-Pektin Typ LM 101AS, hergestellt von Hercules Incorporation (Wilmington, DE) wird in diesem Beispiel verwendet, um den Grad der Veresterung, den Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Teilchensedimentation und die Viskosität des LMA-Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 12
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN, DAS AUF DEM GEBIET BEKANNT IST
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
LMA-Pektin, Genu-Pektin Typ LM 102AS, hergestellt von Hercules Incorporation (Wilmington, DE) wird in diesem Beispiel verwendet, um den Grad der Veresterung, den Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Titelchensedimentation und die Viskosität des LMA-Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 13
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN, DAS AUF DEM GEBIET BEKANNT IST
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
LMA-Pektin, Genu-Pektin Typ LM 103AS, hergestellt von Hercules Incorporation (Wilmington, DE) wird in diesem Beispiel verwendet, um den Grad der Veresterung, den Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Titelchensedimentation und die Viskosität des LMA-Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 14
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN, DAS AUF DEM GEBIET BEKANNT IST
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
LMA-Pektin, Genu-Pektin Typ LM 104AS, hergestellt von Hercules Incorporation (Wilmington, DE) wird in diesem Beispiel verwendet, um den Grad der Veresterung, den Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Titelchensedimentation und die Viskosität des LMA-Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 15
NIEDRIG-METHOXYL KONVENTIONELLES (LMC) PECTIN, DAS AUF DEM GEBIET BEKANNT IST
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
200 g getrockneter NCSP-Vorläufer von Beispiel 1 wird in 10 l Wasser gelöst. Die Temperatur der Pektinlösung wird auf 50°C eingestellt. Diese Temperatur wird für die Dauer der Reaktion aufrechterhalten. Der pH der Pektinlösung wird auf 1,0 durch Zugabe von Salpetersäure (62 Gew.-% HNO₃, hergestellt von Olin Corp., Chemicals Group, Norwalk, CT) eingestellt. Die Lösung wird für 10 Stunden bei 50°C gehalten. Während des Verlaufs der Reaktion wird keine zusätzliche Säure zugefügt.
Das Niedrig-Methoxylpektin wird aus der Lösung durch Zugabe der Pektinlösung zu 20 l 60% Isopropylalkohol (IPA) isoliert. Das Pektinpräzipitat wird auf einer Bandpresse zur Trennung von überschüssigem Wasser und IPA gepresst. Der Pektin-Presskuchen wird zusätzlich mit 20 l IPA resuspendiert und gemischt. Zu dieser Mischung wird eine Lösung von 1 kg Natriumcarbonat (Na₂CO₃, hergestellt von Cerac Inc., Milwaukee, WI) zu 4 Teilen Wasser in ausreichender Menge zugefügt, um einen pH der Mischung von 5,0 oder einen End-Pektin-pH von 3,5 zu erreichen, gemessen in einer 1%igen wässrigen Lösung. Das neutralisierte Pektin wird dann bandgepresst. Das gepresste Pektin wird getrocknet und zu einem Pulver gemahlen.
BEISPIEL 16
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Dieses Beispiel wird unter Verwendung desselben Verfahrens, wie in Beispiel 15 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Lösung bei 50°C für 15 Stunden anstelle von 10 Stunden gehalten wird.
BEISPIEL 17
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN WIE AUF DEM GEBIET BEKANNT
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
LMC-Pektin, Genu-Pektin Typ LM 12CG, hergestellt von Hercules Incorporation (Wilmington, DE) wird in diesem Beispiel verwendet, um den Grad der Veresterung, den Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Teilchensedimentation und die Viskosität des LMA-Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 18
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN WIE AUF DEM GEBIET BEKANNT
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
LMC-Pektin, Genu-Pektin Typ LM 18CG, hergestellt von Hercules Incorporation (Wilmington, DE) wird in diesem Beispiel verwendet, um den Grad der Veresterung, den Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Teilchensedimentation und die Viskosität des LMA-Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 19
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN WIE AUF DEM GEBIET BEKANNT
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
LMC-Pektin, Genu-Pektin Typ LM 22CG, hergestellt von Hercules Incorporation (Wilmington, DE) wird in diesem Beispiel verwendet, um den Grad der Veresterung, den Grad der Amidierung, das Molekulargewicht, die Phasentrennung, die Teilchensedimentation und die Viskosität des LMA-Pektins zu bewerten.
TABELLE 2
Wie in Tabelle 2 dargestellt, haben die Niedrig-Methoxyl-amidierten Pektine und die konventionellen Niedrig-Methoxyl-(LMC)-Pektine der vorliegenden Erfindung Eigenschaften und Rheologie, die dem Xanthan ähneln. Einige der kommerziell erhältlichen LMA- und LMC-Typen zeigen rheologisches Verhalten, das mit dem idealisiertem Ziel und Xanthan konsistent ist, führen jedoch zu Phasentrennung, Gelkontraktion oder bilden eine schwache Gelmasse.
Zusätzlich illustrieren die 3 und 4 das rheologische Verhalten, das für die Niedrig-Methoxylpektine der vorliegenden Erfindung beobachtet wurde (Beispiele 15 und 16). Wie dargestellt, zeigen die 3 und 4 ein klassisches pseudoplastisches Verhalten, das dem idealisierten Verhalten, beschrieben in 2, ähnlich ist. Das in 4 dargestellte Testpektin zeigt jedoch etwas Thixotropie oder eine zeitabhängige Strukturerholung. Zum Vergleich wird das rheologische Profil von Xanthan in 5 dargestellt.
Die Phasentrennung im Testgetränkesystem steigt, wenn der Veresterungsgrad der amidierten Typen steigt. Wie in Tabelle 2 dargestellt, ist hier jedoch ein Estergehalt von ungefähr 40% nötig, bevor die Pektine damit begannen, die Teilchen in dem Testgetränkesystem zu stabilisieren (Zielrheologie mit weniger oder keiner beobachtbaren Gelkontraktion). Die Zielrheologie wird aus den rheologischen Bewertungen der Pektine in einem synthetischen Getränkesystem mit zwei Niveaus von zugefügtem Calcium (150 und 300 ppm) bewertet. Eine starke Korrelation zu der idealisierten Rheologie, wie in 2 beobachtet, wird mit +++ angegeben, während Proben, die ein rheologisches Verhalten zeigen, das sich weit von der idealisierten Rheologie entfernt befindet, mit - oder -- bewertet werden. Diese Bewertung wird durchgeführt, um viele Testpektinproben schnell einem Screening zu unterziehen, bevor genauere Bewertungen durchgeführt werden.
Die unten stehenden Beispiele 20 bis 24 illustrieren die unterschiedliche Fliessgrenze und die Niedrig-Scherviskosität des LMP der vorliegenden Erfindung und Xanthan. Die Fliessgrenze und die Niedrig-Scherviskosität werden unter Verwendung von auf dem Gebiet bekannten Techniken gemessen. Die Ergebnisse der Beispiele 20 bis 24 sind in Tabelle 3 unten dargestellt.
BEISPIEL 20
NIEDRIG-METHOXYLPECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren wie in Beispiel 15 oben beschrieben hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxylpektin wird verwendet, um die Fliessgrenze und die Niedrig-Scherviskosität des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 21
NIEDRIG-METHOXYLPECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren wie in Beispiel 16 oben beschrieben hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxylpektin wird verwendet, um die Fliessgrenze und die Niedrig-Scherviskosität des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 22
NIEDRIG-METHOXYLPECTIN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG, AMIDIERT
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das amidierte Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren wie in Beispiel 17 oben beschrieben hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin wird verwendet, um Fliessgrenze und Niedrig-Scherviskosität des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 23
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN (REFERENZ)
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das amidierte Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren wie in Beispiel 6 oben beschrieben hergestellt.
Dieses amidierte Niedrig-Methoxylpektin wird verwendet, um die Fliessgrenze und die Niedrig-Scherviskosität des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 24
Xanthan
Das in diesem Beispiel verwendete Xanthan ist dasselbe Xanthan, das in Beispiel 2 oben verwendet wurde, Keltrol, hergestellt von NutraSweet Company (Chicago, IL).
Dieses Xanthan wird verwendet, um die Fliessgrenze und die Niedrig-Scherviskosität des Xanthans zu bewerten.
TABELLE 3 FLIESSGRENZEDATEN
Tabelle 3 oben illustriert die Fliessgrenzedaten, bestimmt durch das Bingham-Extrapolationsverfahren. Wie abgelesen werden kann, haben die beiden konventionellen Pektinarten höhere Fliessgrenze und höhere Niedrig- Scherviskositäten als die hergestellten amidierten Arten. Interessanter Weise haben alle Pektinproben geringere Fliessgrenzen als die Xanthan-Kontrollproben, die getestet wurden, während das Xanthan eine Niedrig-Scherviskosität aufweist, die zwischen derjenigen der konventionellen und der amidierten Pektine liegt. Dies kann teilweise die verbesserten organoleptischen Eigenschaften der Pektinproben erklären, die diese im Vergleich zu Xanthan in Getränkeanwendungen zeigen.
Die unten bereitgestellten Beispiele 25 bis 34 illustrieren den unterschiedlichen Veresterungsgrad, Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation von Getränken, die Suspendierhilfen enthalten, die auf dem Gebiet bekannt sind und LMP der vorliegenden Erfindung. Der Veresterungsgrad, der Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation wurden durch auf dem Gebiet bekannte Verfahren gemessen. Die Ergebnisse der Beispiele 25 bis 34 sind in Tabelle 5 unten dargestellt.
In den Beispielen 25 bis 34 wird die Teilchen-Sedimentation bewertet, indem Getränkeproben, denen die Testpektine zugefügt wurden, in 15 cm, mit Schraubdeckeln versehene Röhrchen platziert wurden. Die Röhrchen lässt man gekühlt 4 Wochen stehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Höhe der klaren Flüssigkeitssäule oberhalb der Teilchensuspensionsschicht gemessen. Eine prozentuale Teilchen-Sedimentation wird durch Division der Höhe der klaren Schicht durch die Gesamthöhe der Flüssigkeit in dem Röhrchen (klar + suspendierte Pulpe) berechnet.
Die verwendeten Bestandteile, um die Getränke herzustellen, sind in Tabelle 4 unten dargestellt.
TABELLE 4
Das Verfahren zur Herstellung des synthetischen Getränks wird unten beschrieben.
Erwärme Wasser auf 90°C. Füge dem heißen Wasser unter Mischen mit einem Silverson-Mischer langsam das Pektin zu. Füge der Mischung unter Mischen Zucker zu. Füge der Mischung unter Mischen Calciumlösung zu. Stelle den pH der Lösung mit zusätzlicher Zitronensäure je nach Bedarf auf 3,0 ein. Gieße heiße Lösung in einen geeigneten Behälter. Kühle auf Raumtemperatur ab. Platziere in den Kühlschrank je nach Bedarf.
Die Teilchen-Sedimentation wird bewertet, indem Proben kommerziell erhältlicher auf Saft basierender Getränke, denen Testpektine zugefügt wurden, in 15 cm mit Schraubdeckel versehene Röhrchen platziert wurden. Beispiele für solche Getränke, die unlösliche Teilchen enthalten, beinhalten Frutopia Strawberry Passion, Libby Juice, Ocean Spray Orange Juice, Ocean Spray Ruby Red Grapefruit Juice, Snapple Island Cocktail und Tropicana Twister.
Die Lösungen der Testpektine werden hergestellt und den Getränken zugefügt, um eine Endkonzentration von 0,1 Gew.-% zu erreichen. Man lässt die Röhrchen 4 Wochen gekühlt stehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Höhe der klaren Flüssigkeitssäule oberhalb der Teilchensuspension/Phasentrennschicht gemessen. Eine prozentuale Kontraktion wird durch Division der Höhe der klaren Schicht durch die Gesamthöhe der Flüssigkeit in dem Röhrchen (klar + suspendierte Pulpe) berechnet.
BEISPIEL 25
KONTROLLBEISPIEL
Das in diesem Beispiel verwendete NCSP wird unter Verwendung der Verfahren von Beispiel 1 oben hergestellt.
Das NCSP wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchensedimentation-Verhinderungswirkung des NCSPs zu bewerten.
BEISPIEL 26
XANTHAN
Das in diesem Beispiel verwendete Xanthan ist dasselbe Xanthan, das in Beispiel 2 oben verwendet wurde, Keltrol, hergestellt von NutraSweet Company (Chicago, IL).
Das Xanthan wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchensedimentation des Xanthans zu bewerten.
BEISPIEL 27
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN (REFERENZ)
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 6 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 28
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 7 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 29
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN, DAS AUF DEM GEBIET BEKANNT IST
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin dieses Beispiels ist dasselbe wie das in Beispiel 14 oben beschrieben Pektin.
Dieses Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin, Genu-Pektin Typ LM 104 AS, hergestellt von Hercules Incorporated (Wilmington, DE) wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 30
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN, DAS AUF DEM GEBIET BEKANNT IST
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin dieses Beispiels ist dasselbe wie das in Beispiel 11 oben beschrieben Pektin.
Dieses Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin, Genu-Pektin Typ LM 101 AS, hergestellt von Hercules Incorporated (Wilmington, DE) wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 31
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 15 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses konventionelle Niedrig-Methoxylpektin wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 32
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 16 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxylpektin wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 33
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN WIE AUF DEM GEBIET BEKANNT
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 18 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxylpektin, Genu-Pektin Typ LM 18 CG, hergestellt von Hercules Incorporated (Wilmington, DE) wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
BEISPIEL 34
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN WIE AUF DEM GEBIET BEKANNT
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 19 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxylpektin, Genu-Pektin Typ LM 12 CG, hergestellt von Hercules Incorporated (Wilmington, DE) wird verwendet, um den Veresterungsgrad, den Amidierungsgrad und die Teilchen-Sedimentation des Pektins zu bewerten.
TABELLE 5
Wie aus Tabelle 5 ablesbar, sind die Pektine der vorliegenden Erfindung den Standard-kommerziellen Pektinarten deutlich überlegen, bewertet mit ähnlichen DE- und DA-Werten. Zusätzlich erreichen die Pektine der vorliegenden Erfindung den Wert von Xanthan, für das es im wesentlichen keine beobachtbare Teilchen-Sedimentation gibt.
Die Beispiele 35 bis 39, die unten bereitgestellt werden, illustrieren die unterschiedliche Viskosität bei unterschiedlicher Scherrate des LMPs der vorliegenden Erfindung und Xanthan. Die Viskosität wird, wie oben im Beispielsbereich beschrieben, gemessen. Die Ergebnisse von den Beispielen 35 bis 39 sind in Tabelle 6 unten dargestellt.
BEISPIEL 35
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 15 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxylpektin wird verwendet, um die Viskosität bei verschiedenen Scherraten, wie in Tabelle 6 dargestellt, zu bewerten.
BEISPIEL 36
KONVENTIONELLES NIEDRIG-METHOXYL-(LMC)-PECTIN GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG
Das Niedrig-Methoxylpektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 16 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxylpektin wird verwendet, um die Viskosität bei verschiedenen Scherraten, wie in Tabelle 6 dargestellt, zu bewerten.
BEISPIEL 37
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN GEMÄSS DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 7 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin wird verwendet, um die Viskosität bei verschiedenen Scherraten, wie in Tabelle 6 dargestellt, zu bewerten.
BEISPIEL 35
NIEDRIG-METHOXYL-AMIDIERTES PECTIN (REFERENZ)
HERGESTELLT DURCH ENTFERNUNG DER VERESTERUNG UND AMIDIEREN
Das Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin dieses Beispiels wird unter Verwendung derselben Verfahren, wie in Beispiel 6 oben beschrieben, hergestellt.
Dieses Niedrig-Methoxyl-amidierte Pektin wird verwendet, um die Viskosität bei verschiedenen Scherraten, wie in Tabelle 6 dargestellt, zu bewerten.
BEISPIEL 39
XANTHAN
Das in diesem Beispiel verwendete Xanthan ist dasselbe Xanthan, das in Beispiel 2 oben verwendet wurde, nämlich Keltrol, hergestellt von NutraSweet Company (Chicago, IL).
Dieses Xanthan wird verwendet, um die Viskosität bei verschiedenen Scherraten zu bewerten, wie dargestellt in Tabelle 6.
TABELLE 6
Außerdem sind die Scherraten, wie in Tabelle 6 dargestellt, bei der die Pektine der vorliegenden Erfindung den Bereich von 50 bis 100 s^–1 abdecken, typischerweise mit der mechanischen Wirkung des Essens, Kauens, Trinkens und Verschluckens assoziiert.
Ein typischer Viskositäts-vs.-Scherratenauftrag ist in 6 mit 50 bis 100 s^–1 angegeben, dargestellt.
Die Daten in Tabelle 6 unten zeigen, dass die Pektine der vorliegenden Erfindung eine Viskosität von 23,1 bis 80,8% weniger als Xanthan bei 50 s^–1 und 46,1 bis 84,5% weniger als Xanthan bei 100 s^–1 aufweisen.

Claims

Niedrig-Methoxylpektin mit einem Veresterungsgrad von 20 bis 50%, das eine Pseudoplastizität (Scherentzähung) und im wesentlichen keine Phasentrennung (höchstens 10%) in wäßriger Lösung zeigt, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation.
Pektin gemäß Anspruch 1, wobei die Menge der Phasentrennung in wäßriger Lösung höchstens 3% beträgt.
Pektin gemäß Anspruch 1 oder 2 mit einem Molekulargewicht von 60 bis 150 kDalton.
Pektin gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Viskosität von mindestens 300 cPs bei einer Scherrate von 0,04 s^–1.
Pektin gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Viskosität von 1 bis 20 cPs bei einer Scherrate von 50 s^–1.
Pektin gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Viskosität von 1 bis 15 cPs bei einer Scherrate von 100 s^–1.
Pektin gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das in Pulverform vorliegt.
Pektin gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das in wäßriger Form mit einem pH von 2 bis 6 vorliegt.
Pektin gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Amidierungsgrad von 1 bis 30%.
Pektin gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Veresterungsgrad von 30 bis 50%.
Verfahren zur Herstellung eines Niedrig-Methoxylpektins gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, das folgendes umfaßt: (a) Behandlung eines Pektinausgangsmaterials mit einem Veresterungsgrad von ≥ 60% mit einer kationenhaltigen Präparation, um mindestens eine Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion und eine Calcium-empfindliche Pektinfraktion zu erhalten; (b) Trennen der Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinfraktion von der Calcium-empfindlichen Pektinfraktion und (c) Entfernung der Veresterung und optionales Amidieren der Nicht-Calcium-empfindlichen Pektinfraktion, um das Niedrig-Methoxylpektin zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Pektinausgangsmaterial einen Veresterungsgrad von ≥ 70% aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das Pektinausgangsmaterial von mindestens einem der folgenden erhalten wird: Zitrusfruchtschalen, Apfelsaft, Apfelcider, Apfeltrester, Zuckerrübe, Sonnenblumenköpfen, Gemüsen oder Abfallprodukten von Pflanzen ausgewählt aus mindestens einem von Äpfeln, Zuckerrübe, Sonnenblume und Zitrusfrüchten.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Pektinausgangsmaterial von Zitrusfrüchten erhalten wird, ausgewählt aus mindestens einem der Limone, Zitrone, Grapefruit und Orange.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Niedrig-Methoxylpektin in Schritt (c) durch Entfernung der Veresterung des Nicht-Calcium-empfindlichen Pektins mit einer Säure in statistischer Weise erhalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Säure mindestens eine ist aus Salpetersäure, Salzsäure und Schwefelsäure.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Niedrig-Methoxylpektin in Schritt (c) durch Entfernung der Veresterung und Amidieren des Nicht-Calcium-empfindlichen Pektins erhalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Nicht-Calcium-empfindliche in statistischer Weise von Veresterung befreit und amidiert wird mit einer Base.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Base mindestens eine ist aus Natriumhydroxid und Ammoniak.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die in Schritt (b) erhaltene Nicht-Calcium-empfindliche Pektinfraktion einen Veresterungsgrad aufweist, der 1 bis 15% höher liegt als der des Ausgangsmaterials.
Stabilisiertes wäßriges System, umfassend (a) mindestens ein Niedrig-Methoxylpektin gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und (b) mindestens ein polyvalentes Kation.
Stabilisiertes wäßriges System gemäß Anspruch 21, wobei das mindestens eine polyvalente Kation (c) ausgewählt ist aus Aluminium, Eisen, Mangan, Calcium und Magnesium und in einer Menge von 10 bis 1.000 ppm vorliegt.
Stabilisiertes wäßriges System gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei das polyvalente Kation (c) Calcium ist, das in einer Menge von 50 bis 500 ppm vorliegt.
Stabilisiertes wäßriges System gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23 mit einem pH von 2,5 bis 5.
Stabilisiertes wäßriges System gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, das mindestens eines aus einem Nahrungsmittelprodukt, einem Kosmetikprodukt und einem pharmazeutischen Produkt umfaßt.
Stabilisiertes wäßriges System gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei die Gesamtmenge des Pektins bei 0,01 bis 0,3% pro Trockengewicht liegt.
Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten wäßrigen Systems mit einem pH von 2,5 bis 5 gemäß einem der Ansprüche 21 bis 26, das das folgende umfaßt: i) Zugabe von Niedrig-Methoxylpektin gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und optional mindestens einem polyvalenten Kation zu einem wäßrigen System, umfassend mindestens ein polyvalentes Kation oder ii) Zugabe von Niedrig-Methoxylpektin gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und mindestens einem polyvalenten Kation zu einem wäßrigen System, das optional mindestens ein polyvalentes Kation umfaßt.