-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Ausrüstung
zum Herstellen von Geschmacksmittelzusammensetzungen. Insbesondere betrifft
sie ein Verfahren und eine Ausrüstung
zum Herstellen von Geschmacksmittelzusammensetzungen durch sogenannte
Maillard-Reaktionen, insbesondere schnelle Maillard-Reaktionen.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Wenn Kohlenhydrate (Zucker oder eine Quelle
davon, wie z. B. Polysaccharide oder nicht spezifizierte Glycoside)
und Aminosäuren
(oder eine Quelle dafür,
wie Protein, Glycoprotein, Peptid), oder Materialien, die Zucker
und Aminosäuren
enthalten, unter speziellen Bedingungen (pH, Zeit, Temperatur, usw.)
erhitzt werden, kann eine „Suppe", die eine Vielzahl
von Reaktionsprodukten enthält,
gebildet werden. Viele der gebildeten Reaktionsprodukte, insbesondere
die flüchtigeren
Komponenten, sind dafür bekannt,
dass sie Eigenschaften aufweisen, die sie in Geschmacksmittel- und/oder
Aromazusammensetzungen erwünscht
machen, beispielsweise zur Verwendung in Lebensmitteln und Getränken. Solche Verbindungen
sind als Maillard-Geschmacksmittel bekannt.
-
Maillard-Geschmacksmittel können von
würzendem
Geschmack sein, obwohl auch beschrieben wird, dass viele einen nuss-,
karamell-, marmeladeartigen, verbrannten, schwefelartigen oder anderen Charakter
aufweisen. Maillard-Geschmacksmittel können bei normalen Garverfahren,
beispielsweise Braten (durch oder kurz), Rösten und Grillen, gebildet werden.
Beispiele sind das Braten von Fleisch oder die Bil dung einer „au gratin"-Kruste von erhitztem Gemüse und das
Bräunen
von Brot.
-
Geschmacksmittel- und/oder Aromazusammensetzungen,
die Maillard-Geschmacksmittel- und/oder Aromakomponenten enthalten,
werden auf vielen Gebieten der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt.
Fast alle Geschmacksmittelzulieferer haben eine Vielzahl von Geschmacksmittelzusammensetzungen
vom Maillard-Typ für
geschmackverleihende Zwecke. Solche Zusammensetzungen werden gewöhnlich durch
minimales Erhitzen eines Zuckers (oder einer Kohlenhydratquelle)
zusammen mit einer nukleophilen Spezies, wie biogenen Aminen, Aminosäure(n) oder
Quellen von Aminosäuren,
wie Peptiden oder Proteinen, und deren Hydrolysaten oder Extrakten,
z. B. HVP, Hefeextrakte und Hydrolysate, oder Sojasaucen, unter
bestimmten Bedingungen hergestellt. Dies kann weitere Zusätze, wie
Salze, Co-Lösungsmittel,
Puffer, andere Verbindungen, die man auf der FEMA GRAS-Liste findet,
wie Aldehyde, Ketone, Alkohole, Amine, organische Säuren, Ester und
Lactone, explizit Fettsäuren
oder Ester davon, cyclische Heterocyclen, Thiole, Ether, Thioether,
sodass Maillard-Geschmacksmittel gebildet werden (zusammen mit nicht-flüchtigen
Verbindungen von gewöhnlich
höherem
Molekulargewicht oder Polarität,
sowie unlöslich
gefärbtes
polymeres Material), enthalten. Auch können vorliegen: HVP, Fette,
Hefeextrakte, Fleischextrakte, andere Hydrolysate, Sojasauce, Peptone,
Fettsäuren
und Fraktionen davon. Die geschmacksbildenden Verbindungen können auch
ausgehend von Reaktionsprodukten von Carbonylverbindungen (wie vorstehend
definiert) und einer nukleophilen Spezies (wie vorstehend definiert) hergestellt
werden. Für
den erfindungsgemäßen Zweck
wird das Vorstehende als „Reaktanten" zusammengefasst.
Wann immer „Reaktanten" innerhalb dieser
Patentbeschreibung verwendet wird, ist die Beschreibung der Gruppe
der vorstehenden Verbindungen mit umfasst.
-
Zahlreiche Reaktionen finden während des Erhitzungsverfahrens
mit dem Ziel der Erzeugung von Maillard-Geschmacksmitteln aufgrund
der Tatsache statt, dass Aminosäuren und
Zucker auf verschiedenen Wegen reagieren können, aber auch, weil die Reaktionsprodukte
ihrerseits weitere Reaktion eingehen können (Kettenreaktion), und
auch, weil viele verschiedene Zucker und verschiedene Aminosäuren unterschiedliche
Reaktionsprodukte ergeben, die verschiedene sensorische Eigenschaften
aufweisen. Auch Verarbeitungsbedingungen, wie die Dauer der Reaktion
(t), die Temperatur (T), Azidität
(pH), Wasseraktivität
(aw) des Reaktionsgemisches und deren Veränderung
während
der Reaktionszeit und andere, haben einen beträchtlichen Einfluss auf den sich
ergebenden Maillard-Geschmack
und seinen Charakter.
-
US
4 194 017 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer
Geschmacksmischungspaste durch eine Maillard-Reaktion. Eine solche
Paste wird zum Würzen
von Suppen verwendet.
-
Maillard-Reaktionen werden im Allgemeinen durch
Herstellen einer wässrigen
Lösung
von Reaktanten (d. h. Zuckern einer nukleophilen Spezies, wie vorstehend
definiert), Erhitzen der Lösung
auf Temperaturen von 100–180°C für etwa eine
Stunde, bis ein Reaktionsgemisch gebildet wird, das die gewünschten
Reaktionsbedingungen aufweist, erhalten. Wenn der Zweck darin besteht,
eine spezielle Geschmacksmischung herzustellen, kann dies annehmbar
sein. Jedoch für
einige spezielle Anwendungen kann es erwünscht sein, Reaktionsprodukte von
Maillard-Reaktionen in einem sehr kurzen Zeitrahmen zu erhalten;
das heißt
weniger als 15 Minuten, oder auch in 1 Minute, oder auch in weniger
als 20 Sekunden. Solche schnellen Maillard-Reaktionen würden ein
gänzlich
neues Anwendungsgebiet eröffnen,
wie beispielsweise zum Herstellen von zugeschnittenen Geschmacksmitteln
für einen
einzelnen Verbraucher oder eine kleine Gruppe von Verbrauchern.
-
Außerdem würden solche schnellen Maillard-Reaktionen
die In-situ-Bildung von instabilen Reaktionsverbindungen, beispielsweise
bestimmten Schwefel-enthaltenden Reaktionsprodukten erlauben, die
beim Herstellen einer Geschmackszusammensetzung zur Erzeugung des
Eindrucks frisch hergestellt worden zu sein, wertvoll sind.
-
Deshalb gibt es einen Bedarf zum
Vermindern der Zeit, die in das Herstellen von Maillard-Reaktionsprodukten,
welche Geschmackseigenschaften aufweisen, einbezogen ist.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Es wurde nun gefunden, dass das Vorstehende
(mindestens zum Teil) durch ein Verfahren zum Herstellen einer Geschmacksmischung
erreicht werden kann, wobei das Verfahren Erhitzen einer Zusammensetzung,
umfassend Reaktanten und mindestens 20% (Gewicht) Wasser, auf eine
Temperatur von 100– 250°C in einem
solchen Ausmaß,
dass der Wassergehalt der Zusammensetzung auf weniger als 5 Gewichtsprozent
innerhalb 10 Minuten, nachdem die Anwendung von Wärme begonnen
hat, vermindert wird, umfasst. Vorzugsweise wird für einen
breiten Bereich möglicher
Anwendungen der Wassergehalt der Zusammensetzung innerhalb 1 Minute,
bevorzugter innerhalb 20 Sekunden, besonders bevorzugt innerhalb
10 Sekunden, nachdem die Anwendung von Wärme begonnen hat, auf weniger
als 5 Gewichtsprozent vermindert.
-
In erfindungsgemäßen Verfahren umfassen die
Reaktanten vorzugsweise einen Zucker (oder eine Kohlenhydratquelle)
und eine nukleophile Spezies; beide sind wie vorstehend definiert.
Vorzugsweise umfasst die nukleophile Spezies biogene Amine, Aminosäure(n),
Quellen von Aminosäuren,
wie Peptide oder Proteine und deren Hydrolysate oder Extrakte, HVP,
Hefeextrakte, Hefehydrolysate, Sojasaucen oder Gemische davon.
-
Beschreibung der Erfindung
im Einzelnen
-
In Abhängigkeit vom Geschmack, den
man zu erhalten wünscht,
kann es bevorzugt sein, dass die Reaktanten einen Zucker (oder eine
Quelle davon) und eine Aminosäure
(oder eine Quelle davon) umfassen.
-
Es wird angenommen, dass die Maillard-Reaktion
in sowohl einer wässrigen
als auch nicht-wässrigen
Umgebung stattfinden kann. Jedoch, das Ergebnis, das durch die flüchtigen
Aromastoffe wiedergegeben wird und somit die erzeugte Menge und
der Bereich von Molekülen
sind verschieden. Der Bereich von Geschmackseindrücken verschiebt
sich in der Regel von einer gekochten Note zu einem gerösteten Eindruck
im letzteren Fall. Wasser ist zum Auflösen der Bestandteile und zum
Starten der Maillard-Reaktion bevorzugt. Die Reaktanten können dann
vollständig
oder teilweise gelöst
werden, unter Bildung einer wässrigen
Lösung
(die homogen sein kann), oder ein Teil der Reaktanten kann als eine
Dispersion in einer wässrigen
Flüssigkeit
vorliegen. Dann sollte, damit die Reaktion im bevorzugten Regime
zur Gewinnung von weiteren „gerösteten" Geschmackstoffen
stattfindet, das Wasser teilweise oder vollständig verdampft sein, sodass
die angewendete Wärme
ausreicht, damit dies geschehen kann, und der Wasserdampf sollte
von den Reaktanten entweichen können.
Vorzugsweise sollte die Anwendung von Wärme derart sein, dass die Temperatur
ein Maximum von zwischen 100 und 200°C, vorzugsweise zwischen 120
und 180°C,
erreicht. Es gibt zahlreiche herkömmliche Wege, auf denen dies
erreicht werden kann. Das Wasser, das am Beginn der Reaktion vorliegt,
kann (pH)-puffernde Komponenten umfassen, sodass ein spezieller
pH-Wert erreicht werden kann.
-
Um eine schnelle Reaktion zu erreichen,
ist eine schnelle Wasserentfernung bevorzugt. Dies kann geeigneterweise
erreicht werden, wenn die Gesamtmenge des Reaktionsgemisches (d.
h. die Reaktanten und Wasser) klein ist und/oder wenn die Wassermenge
gerade ausreichend ist, um die Reaktanten zu lösen. Je kleiner die zu erhitzende
Menge, umso leichter wird eine geeignete Wärmeübertragung zur Gewinnung einer
schnellen Wasserverdampfung zu erreichen sein. Anwenden von vermindertem
Druck kann dabei auch unterstützen.
Für den Zweck
dieser Erfindung ist die Gesamtmenge der Zusammensetzung, die Reaktanten
und Wasser umfasst, von zwischen 10 mg und 10 g. Gleichfalls kann das
Unterziehen des Gemisches heißem,
trockenem Gas (Strom) auch unterstützen, den Wassergehalt zu vermindern.
Obwohl eine schnelle Wasserentfernung wichtig ist, kann es auch
bevorzugt sein, dass die Wasserent fernung auf eine schnelle, jedoch
schrittweise und/oder gesteuerte Weise erfolgt.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin
eine Lebensmittelverarbeitungsausrüstung, umfassend:
- – ein
Reaktionsgefäß,
- – Mittel
zum Füllen
des Reaktionsgefäßes mit
einer wässrigen
Reaktantenlösung,
- – Mittel
zum Erhitzen des Inhalts des Reaktionsgefäßes innerhalb 15 Minuten auf
eine Temperatur oberhalb 100°C,
- – Mittel
zum Leeren des Gefäßes,
worin
das Gefäß derart
aufgebaut ist, dass das Wasser aus der wässrigen Reaktantenlösung vor
oder während
des Erhitzens des Inhalts des Reaktionsgefäßes entfernt werden kann.
-
Eine solche Anordnung kann ein geeigneter Weg
sein, das wie vorstehend ausgewiesene Verfahren auszuführen.
-
In der vorstehenden Ausrüstung kann
die Wasserentfernung aus dem Reaktionsgefäß geeigneterweise durch Verdampfung,
gegebenenfalls auch durch Anwenden unter vermindertem Druck, durch
herkömmliche
Mittel erreicht werden.
-
Das Mittel zum Erhitzen kann eine
beliebige herkömmliche
(oder nicht-herkömmliche)
Heizvorrichtung sein. Geeignete Anordnungen schließen das Erhitzen
durch elektrische Widerstandselemente ein.
-
Ein Vorteil des vorliegenden, beanspruchten Verfahrens
und der vorliegenden, beanspruchten Ausrüstung besteht darin, dass nun
Maillard-Geschmacksmittel schnell hergestellt werden können, wobei
die sofortige Geschmackserzeugung, beispielsweise bei Lebensmittelautomaten
(z. B. zum Verkaufen von Suppen oder Snacks), möglich sein kann. Dies würde die
Erzeugung von Geschmacksmittel aufgrund der Bestellung einer Suppenportion durch
einen Verbraucher erlauben und das Geschmacksmittel könnte leicht
in wenigen Sekunden bis Minuten (oder auch weniger als eine Sekunde) fertiggestellt
sein. Im Ergebnis können
Maillard-Geschmacksmittelzusammensetzungen erhalten werden, die
einen sehr frischen Eindruck ergeben; da solche Zusammensetzungen
(aufgrund dessen, dass sie gerade erzeugte Maillard-Geschmackszusammensetzungen
enthalten) flüchtige
oder instabile Verbindungen enthalten können, die schwierig in Zusammensetzungen
zu halten sind, welche in einer herkömmlicheren Weise hergestellt
werden, beispielsweise deutlich vor dem Moment des Verbrauchs. Es
würde auch
die Möglichkeit
von zugeschnittenen Geschmackszusammensetzungen herzustellen erlauben:
das heißt,
zugeschnitten auf die individuelle Bevorzugung der Verbraucher.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1
-
Experimentelles Verfahren:
offenes Glasrohr.
-
Ein Reaktionsgemisch wurde hergestellt,
bestehend aus einem Phosphatpuffer (70 mg Na2HPO4, 88 mg NaH2PO4), worin Xylose (17 mg), Cystein (16,5 mg),
Prolin (70 mg) und Methionin (4 mg), gelöst in 10 ml destilliertem Wasser,
gelöst
wurden. Eine aliquote Menge (0,5 ml) des Reaktionsgemisches wurde
in ein offenes Glasrohr gegeben und durch Anordnen in einem vorerhitzten Ölbad 30
s auf 160°C
erhitzt. Nach Beendigung der Reaktion wurde ein rotbraun gefärbter, viskoser
Rückstand
erhalten, der in Wasser (etwa 4 ml) aufgenommen und zu 175 ml einer
Instantsuppen-(Rinderbouillon)-Zubereitung gegeben wurde. Die erhaltene
Suppenzubereitung hatte einen klaren, frischen Rostbeefgeschmack.
Der Suppe ohne den zugegebenen Reaktionsgeschmack fehlte dieser
frische Rostbeefgeschmack deutlich.
-
Beispiel 2
-
Experimentelles Verfahren:
offenes Glasrohr.
-
Ein Reaktionsgemisch wurde hergestellt,
bestehend aus einem Phosphatpuffer (70 mg Na2HPO4, 88 mg NaH2PO4), worin Maltose (69 mg), Cystein (28 mg),
Prolin (28 mg) und Asparagin (35 mg), gelöst in 10 ml destilliertem Wasser,
gelöst
wurden. Eine aliquote Menge (0,5 ml) des Reaktionsgemisches wurde
in ein offenes Glasrohr gegeben und durch Anordnen in einem vorerhitzten Ölbad 30
s auf 160°C
erhitzt. Nach Beendi gung der Reaktion wurde ein rotbraun gefärbter, viskoser
Rückstand
erhalten, der in Wasser (etwa 4 ml) aufgenommen wurde und zu 175 ml
einer wie vorstehenden Instantsuppenzubereitung gegeben wurde. Die
erhaltene Suppenzubereitung hatte einen Geschmackseindruck von Popcorngeschmack.
-
Beispiel 3
-
Experimentelles Verfahren:
offenes Glasrohr.
-
Ein Reaktionsgemisch wurde hergestellt,
bestehend aus einem Phosphatpuffer (70 mg Na2HPO4, 88 mg NaH2PO4), worin Glucose (50 mg), Fructose (20 mg),
Rhamnose (30 mg), Prolin (60 mg), Alanin (10 mg) und Leucin (2 mg),
gelöst
in 10 ml destilliertem Wasser, gelöst wurden. Eine aliquote Menge
(0,5 ml) des Reaktionsgemisches wurde in ein offenes Glasrohr gegeben
und durch Anordnen in einem vorerhitzten Ölbad 30 s auf 160°C erhitzt.
Nach Beendigung der Reaktion wurde ein rotbraun gefärbter, viskoser
Rückstand
erhalten, der in Wasser (etwa 4 ml) aufgenommen wurde. Der Geschmackseindruck
dieses Reaktionsgemisches war jener von frisch gebackener Brotkruste.
-
Beispiele 4, 5, 6
-
Experimentelles Verfahren:
stromleitender Metallstreifen.
-
Die gepufferten Reaktionsgemische
(20 μl), wie
in Beispielen 1, 2, bzw. 3 beschrieben, wurden einem leitfähigen Metallstreifen
(„Kanthal" FeNiCr-Legierungsstreifen,
Widerstand 0,152 Ohm/m, ca. 17 cm) zugeführt. Nach Anwendung von Gleichstromspannung
von 4 V und einem Strom von 6 A, der sich nach 20 s auf 4 A verminderte,
wurde ein bräunlicher Rückstand
gebildet, der zur weiteren Verwendung in 2 ml destilliertem Wasser
wieder gelöst
wurde. Der erhaltene Geschmackseindruck war entsprechend wie bei
Versuchen 1–3.
-
Beispiele 7, 8, 9
-
Experimentelles Verfahren:
stromleitender Metallstreifen.
-
Die gepufferten Reaktionsgemische
(20 μl), wie
in Beispielen 1, 2, bzw. 3 beschrieben, wurden einem leitfähigen Metallstreifen
(„Kanthal" FeNiCr-Legierungsstreifen,
Widerstand 0,152 Ohm/m, ca. 17 cm) zugeführt. Nach Anwendung einer Gleichstromspannung
von 5,5 V und eines Stroms von 8 A wurde innerhalb 6 Sekunden ein
bräunlicher
Rückstand
gebildet, wonach die elektrische Stromquelle abgeschaltet wurde.
Der Rückstand
wurde erneut zur weiteren Verwendung in 2 ml destilliertem Wasser
gelöst.
Der erhaltene Geschmackseindruck war der gleiche entsprechend wie
bei Versuchen 1–3.