Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung eines transparenten Molkenproteinproduktes.
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Molke ist eine Fraktion, die durch Entfernen von Fett und
Kasein aus Milch hergestellt wird und deren
Hauptproteinkomponenten β-Lactoglobulin, α-Lactalbumin und
Molkenalbumin sind. Molke und Molkenprotein sind als
Sekundärprodukte aus der Verarbeitung von Molkereiprodukten
in großen Mengen verfügbar und sind preisgünstig und von
ausgezeichnetem Geschmack. Demzufolge fanden sie in
jüngster Zeit weithin Anerkennung auf dem
Nahrungsmittelmarkt zur Verwendung bei der Herstellung von
Molkengetränken und Molkenprodukten.
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Da Molkenprotein darüber hinaus die Gelbildung,
Schaumbildung, Emulgierung und dergleichen erleichtert, hat
es Potential zur Verwendung als ein Rohmaterial für die
Nahrungsmittelverarbeitung. Seine Anwendung wurde jedoch
auf die Verwendung als ein Geliermittel für Nahrungsmittel
und Ernährungshilfen begrenzt und wird zur Zeit, außer in
der Nahrungsmittelindustrie, im wesentlichen nicht
industriell verwendet. Der Grund dafür liegt darin, daß
bisher hergestellte Molkenproteinprodukte unbefriedigende
Geliereigenschaften, Viskosität, Emulgierbarkeit und
Schaumbildungseigenschaften aufwiesen. Die Herstellung
transparenter Lösungen und Gele aus Molkenprotein hat sich
als besonders schwierig herausgestellt.
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Polysaccharide oder Gummen, wie zum Beispiel Agar,
Alginsäure, Pectin und Carrageenan, tierische Proteine, wie
zum Beispiel Gelatine, und Pflanzliche Proteine, wie zum
Beispiel Glycinin und Gluten, und verschiedene synthetische
Polymere wurden hauptsächlich als Verdickungs- und
Geliermittel in handelsiiblichen Produkten, wie zum Beispiel
Nahrungsmitteln, Pharmazeutika und Kosmetika verwendet. Sie
sind jedoch nicht wirtschaftlich, sind funktionell
unzureichend und ungenügend nahrhaft und können darüber
hinaus bei erhöhten Temperaturen von nicht niedriger als
100ºC keine ausreichende Viskosität und Gelierfähigkeit
beibehalten, und unter Kühlung bei Temperaturen von nicht
höher als 0ºC nimmt die Viskosität ab, tritt
Wasserabscheidung auf und gehen die Geliereigenschaften
verloren. Folglich sind sie nur bei Umgebungstemperaturen
wirksam. Bei Vorliegen eines Salzes neigen sie dazu, ein
opakes Gel oder Sol zu bilden und können nicht verwendet
werden, wenn das Produkt transparent bleiben soll.
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Darüber hinaus enthalten transparente Gelbasen mit Alkali
behandeltes Eiklar und mit Protease behandelte
Nahrungsmittelproteine. Die Alkalibehandlung vermindert
jedoch den Nährwert von Protein. Eine Enzymbehandlung
erfordert eine große Menge an teurem Enzym und ist
demzufolge nicht wirtschaftlich. Somit hat die Verwendung
von mit Alkali behandeltem Eiklar und mit Protease
behandelten Nahrungsmittelproteinen mehrere Nachteile.
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Die oben erwähnten bekannten Produkte, die Molke,
Molkenprotein, Polysaccharide oder Gummen oder transparente
Gelbasen umfassen, führen zu einem trüben Gel oder einer
trüben Lösung, wenn sie in Gegenwart eines Salzes erhitzt
werden. Die trübe Lösung ist von niedriger Viskosität und
ihre Verwendung als ein Verdickungsmittel ist begrenzt und
verfügt auch über eine geringe Emulgierbarkeit und geringes
Schaumbildungsvermögen. Das trübe Gel verfügt über eine
geringe Wasserretention bzw. Elastizität, und dies gibt
Anlaß zu Problemen.
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GB-A-2 063 273 offenbart ein Verfahren zur Herstellung
löslicher denaturierter Molkenproteinzusammensetzungen, die
das Entsalzen und Konzentrieren einer Lösung aus
Molkenprotein, die Anhebung des pH der entsalzten und
konzentrierten Lösung auf mehr als 6,5, das Erhitzen der
Lösung auf über 75ºC und daran anschließend ihr Abkühlen
umfaßt.
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Das Journal of Dairy Science, Band 68, Nr. 11, 1985, S.
2847 - 2857 offenbart das Erhitzen von angesäuerter Molke,
wie zum Beispiel Erhitzen eines ultrafiltrierten
Molkenproteinkonzentrats von pH 3,5 bei 88ºC.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Molkenprotein bereitzustellen, das aus Molkenprotein
hergestellt wird, wobei das Protein ein stabil
transparentes Produkt ist, mit keinem Verlust des
Nährwertes bezogen auf das Molkenprotein.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Verfahren zur Herstellung eines Molkenproteins
bereitzustellen, welches eine visköse transparente oder
durchscheinende Lösung oder ein transparentes Gel bildet,
wenn ein Salz enthalten ist, wenn sie eine geringe
Proteinkonzentration besitzt.
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Darüber hinaus ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur
Herstellung eines Molkenproteinprodukts bereitzustellen,
das die Viskosität, Gelierfähigkeit, Emulgierbarkeit und
Schaumbildungsvermögen sogar bei erhöhten Temperaturen von
nicht niedriger als 100ºC und unter Kühlung bei einer
Temperatur von nicht höher als 0ºC aufrechterhalten kann.
Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten
Molkenproteinprodukts vorgesehen, dadurch gekennzeichnet,
daß das Molkenprotein gereinigt wird, eine Lösung, die
genanntes Molkenprotein enthält und sich bei einem pH von
unter 4 oder über 6 befindet und die einen Gesamtsalzgehalt
von nicht höher als 50 mmol aufweist, zur Erhaltung einer
transparenten Lösung auf eine nicht unter 55ºC liegende
Temperatur erhitzt wird, zur genannten transparenten Lösung
mindestens ein Salz zugefügt wird, der pH genannter Lösung
wieder auf unter 4 oder über 6 eingestellt und genannte
Lösung erhitzt wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines
transparenten Molkenproteinprodukts vorgesehen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Molkenprotein gereinigt wird, eine
Lösung, die genanntes Molkenprotein enthält und sich bei
einem pH von unter 4 oder über 6 befindet und einen
Salzgehalt von nicht höher als 50 mmol aufweist, zur
Erhaltung einer transparenten Lösung auf eine nicht unter
55ºC liegende Temperatur erhitzt und die transparente
Lösung auf eine nicht über 10ºC liegende Temperatur
abgekühlt wird.
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In dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann
ein Molkenproteinprodukt hergestellt werden, welches in
einer transparenten viskösen Gel- oder Solform vorliegt und
ein Salz enthält.
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Wenn erfindungsgemäß hergestellte Molkenproteinprodukte
eine niedrige Proteinkonzentration haben, können sie stabil
Wasser zurückhalten und können bei Erfahren einer Erhitzung
und einer Abkühlung über stabile Viskositäts-,
Emulgierbarkeits- und Schaumbildungseigenschaften verfügen,
selbst wenn sie Salz enthalten.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Molke kann zum Beispiel in großen Mengen als ein
Nebenprodukt der Käseherstellung hergestellt werden. Bei
der vorliegenden Erfindung werden Verbindungen mit
niedrigem Molekulargewicht, wie zum Beispiel in der Molke
enthaltene Salze bzw. Saccharide, weitgehend entfernt, und
dann wird der pH der Lösung auf einen Wert eingestellt, der
sich vom isoelektrischen Punkt der Molkenproteine (pH von
circa 5) unterscheidet, das heißt auf einen pH von nicht
höher als 4 oder nicht niedriger als 6, bevorzugt nicht
höher als 3,5 oder nicht niedriger als 6,5, oder sie wird
dann zur Herstellung einer transparenten Flüssigkeit oder
eines transparenten Gelproduktes erhitzt.
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Die Bezeichnung "transparent" wie in dieser Patentschrift
verwendet schließt durchscheinend ein und bedeutet im
allgemeinen, daß das mit dem Shimadzu Spektralphotometer
UV160A gemessene Absorptionsmaß (unter Verwendung einer
Wellenlänge von 600 nm und einer Glasküvette mit einem
Lichtweg von 1 cm) nicht höher als 1,5 ist.
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Das bei der Erfindung verwendete Molkenprotein kann
entweder Molke und eine daraus hergestellte
Molkenproteinfraktion oder ihre Hauptproteine
(β-Lactoglobulin, α-Lactalbumin und Molkenalbumin) sein.
Darüber hinaus kann das bei der Käseherstellung
hergestellte Süßmolkennebenprodukt, das bei der
Sauerkaseinherstellung hergestellte Sauermolkennebenprodukt
oder das bei der Labkaseinherstellung hergestellte
Labmolkennebenprodukt als das Molkenprotein verwendet
werden.
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Zur Bewirkung der Reinigung des Molkenproteins bei der
Durchführung der Erfindung kann eine Dialyse gegen Wasser
oder einen niedrigkonzentrierten Puffer, Elektrodialyse,
Chromatographie (Ionenaustauscher- und
Gelfiltrationschromatographie, hydrophobe Chromatographie
oder dergleichen), Mikrofiltration, Elektrophorese,
Adsorptionstrennung und Fällungstrennung oder dergleichen
durchgeführt werden. Eine Kombination von mindestens zwei
derartigen Verfahren kann angewendet werden.
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Das durch das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der
Erfindung hergestellte Produkt kann ein Salz als Aroma
enthalten. Das Salz wird nach dem ersten Erhitzen der
Lösung zugefügt. Die Zugabe des Salzes läßt die Lösung
durch Erhitzen leichter trüb werden, und folglich wird der
pH der Lösung vor dem zweiten Erhitzen bevorzugt auf einen
Wert von nicht höher als 3,5 oder nicht niedriger als 6,5
eingestellt.
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Der Molkenproteingehalt in der zu erhitzenden Lösung ist
nicht besonders eingeschränkt. Wenn die
Proteinkonzentration nicht höher als 5 Gew. -% ist, wird die
Lösung aufgrund des Erhitzens transparent und viskös. Wenn
die Konzentration der Lösung höher ist, wird die Lösung
aufgrund des Erhitzens viskös und schwierig zu handhaben.
Zur leichten Handhabung wird normalerweise die Einstellung
der Konzentration des Molkenproteins in der Lösung auf 5
bis 20 Gew.-% bevorzugt. Eine Proteinkonzentration von
nicht niedriger als 10 Gew.-% gibt aufgrund des Erhitzens
ein sehr starres und hochelastisches transparentes Gel.
Aufgrund der Zugabe des Salzes zur transparenten Lösung bei
der Durchführung der Erfindung ist die Salzkonzentration
hinsichtlich des Aromas des Produktes im allgemeinen
bevorzugt nicht höher als 200 Millimol (mmol), besonders
nicht höher als 150 mmol.
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Auch die Erhitzungstemperatur der transparenten Lösung nach
Zugabe des Salzes beim erfindungsgemäßen Verfahren ist
nicht besonders eingeschränkt, aber sie ist bevorzugt im
allgemeinen nicht niedriger als 55ºC, und 75 bis 95ºC
ermöglichen eine leichte Handhabung. Sie kann jedoch auf
eine Temperatur von nicht niedriger als 100ºC erhitzt
werden. Erhitzen bei einer Temperatur von circa 120ºC kann
zum Beispiel ein starreres Gel von höherer Elastizität als
das Gel, das durch Erhitzen bei einer Temperatur von nicht
höher als 100ºC hergestellt wird, ergeben.
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Bei dem zur erfindungsgemäßen Herstellung eines
eingestellten Molkenproteinprodukts verwendeten Rohmaterial
kann es sich um das handeln, welches durch Trennen oder
Konzentrieren des in der Molke enthaltenen Proteins mit
Hilfe einer Ultrafiltration, eines umgekehrten osmotischen
Membranverfahrens, Chromatographie und dergleichen
hergestellt wird. Es wird jedoch bevorzugt, die gereinigte
Flüssigkeit durch Dialyse und dergleichen salzfrei
(salzfrei oder von geringer Ionenkonzentration) zu machen,
und sie wird dann erhitzt, abgekühlt und gelagert. Die zu
erhitzende Flüssigkeit wird gemäß der gewünschten
Viskosität bzw. Gelfestigkeit und dergleichen auf eine
entsprechende Proteinkonzentration eingestellt. Diese
Konzentration ist nicht besonders eingeschränkt, es wird
jedoch im allgemeinen bevorzugt, daß sie auf 2 bis
20 Gew.-%, besonders auf 4 bis 10 Gew.-% eingestellt wird.
Es wird zum Beispiel bevorzugt, daß sie zur Herbeiführung
einer Lösung oder eines viskösen Sols 1 bis 6 Gew.-% ist,
wohingegen sie zur Erzielung eines Gels 6 bis 10 Gew.-%
ist. Falls ein hartes Gel erforderlich ist, wird bevorzugt,
daß sie auf nicht niedriger als 10 Gew.-% eingestellt wird.
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Der pH der Flüssigkeit wird vor dem Erhitzen auf nicht
höher als 4 oder nicht niedriger als 6 eingestellt. Der
Zweck ist die Verhinderung der Koagulation und die stabile
Herstellung einer viskösen Flüssigkeit oder eines dichten
Gels durch Vermeidung des isoelektrischen Punktes des
Molkenproteins.
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Dann wird die auf diese Weise auf den gewünschten pH
eingestellte Lösung auf eine Temperatur von nicht niedriger
als 55ºC, die Denaturierungstemperatur des Molkenproteins,
erhitzt. Es wird in der Regel bevorzugt, daß sie auf 70 bis
130ºC erhitzt wird. Je höher die Erhitzungstemperatur,
desto visköser ist das erhaltene Sol oder desto härter ist
das erhaltene Gel. Die Temperatur für die kalte Lagerung
nach dem Erhitzen darf nicht höher als 10ºC sein und liegt
bevorzugt bei 5 bis -197ºC, und es wird besonders
bevorzugt, sie mehrere Minuten bis mehrere Tage bei 5 bis
-20ºC zu lagern. Das Abkühlungsverfahren ist nicht
besonders eingeschränkt, es wird aber bevorzugt, unter
einer Bedingung ohne Änderung der Feuchte in einem
geschlossenen Behälter abzukühlen. Erhitzen, Abkühlen und
Auftauen können entweder schnell oder langsam durchgeführt
werden.
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Gemäß der Erfindung erfolgt die stabile Herstellung eines
transparenten viskösen Gels bzw. Sols, welches aufgrund von
Gefrieren und Auftauen mittels der oben erwähnten
Erhitzungs- und Abkühlungsbehandlung weder
Wasserabscheidung noch Erniedrigung von Viskosität und
Gelfestigkeit verursacht. Darüber hinaus kann
erfindungsgemäß sogar bei einer sehr niedrigen
Proteinkonzentration, wie in den unten angeführten
Beispielen beschrieben, ein stabiles Produkt hergestellt
werden, und es kann deshalb in vielen verschiedenen
Anwendungen wirtschaftlich eingesetzt werden. Obwohl ein
Molkenproteinprodukt ohne Erhitzungs- und
Abkühlungsbehandlung, wie oben beschrieben, hergestellt
werden kann, ist eine deutliche Steigerung der
Proteinkonzentration erforderlich, um die gleiche
Viskosität und die gleiche Gelfestigkeit wie in dem
erfindungsgemäßen Fall zu ergeben, und dies ist folglich
nicht wirtschaftlich.
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Es kann erfindungsgemäß ein stabileres Produkt hergestellt
werden, indem es im wesentlichen salzfrei gemacht wird, mit
einer so niedrigen Ionenstärke, daß sie vor dem Erhitzen
nicht höher als 25 mmol ist.
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Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein neues
Molkenproteinprodukt hergestellt werden, das eine spezielle
Erhitzungs- und Gefrierbeständigkeit aufweist und
transparent und von hohem Nährwert ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Die folgenden Beispiele dienen der ausführlicheren
Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiel 1
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Ein bei der Käseherstellung hergestelltes
Süßmolkennebenprodukt wurde durch Ultrafiltration um das
circa 50-fache konzentriert, und zur gleichen Zeit wurden
die meisten Saccharide, Mineralien und Salze durch Waschen
entfernt. Die Proteinkonzentration in dieser konzentrierten
Molke wurde auf ca. 5 Gew.-% und zur gleichen Zeit ihr pH
unter Verwendung von Natriumhydroxid oder Salzsaure auf 7
eingestellt. Sie wurde dann 1 Stunde lang bei 80ºC erhitzt
und mit laufendem Wasser auf Raumtemperatur abgekühlt und
dann 30 min bei -80ºC gelagert und danach mit warmem Wasser
bei 50ºC auf Raumtemperatur aufgetaut.
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Als Ergebnis wurde ein hochtransparentes und hochvisköses
Sol erhalten. Das Sol hatte eine weit hohere Viskosität als
ein Molkenproteinsol der gleichen Konzontration, das nur
durch Erhitzen hergestellt wurde, und obwohl es wieder bei
-80ºC gefroren und bei Raumtemperatur aufgetaut wurde,
blieben die Transparenz, Viskosität und Wasserretention im
wesentlichen unverandert.
Beispiel 2
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Das nach Beispiel 1 hergestellte Sol aus konzentrierter
Molkenproteinflüssigkeit wurde nach einstündigem Erhitzen
bei 80ºC eine Woche bei -20ºC gelagert und dann natürlich
auf Raumtemperatur auf getaut, um ein transparentes Gel von
hoher Wasserretention zu geben. Dieses Gel besaß eine
bemerkenswert hohe Viskosität bzw. Wasserretention im
Vergleich zu einem Molkenproteinsol der gleichen
Konzentration, das nur durch Erhitzen hergestellt wurde,
und obwohl es bei -80ºC gefroren und bei Raumtemperatur
aufgetaut wurde, waren weder die Gelfestigkeit noch die
Wasserretention erniedrigt.
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Im Gegensatz dazu wurde ein Gel der gleichen Festigkeit wie
das nach diesem Beispiel hergestellte Gel unter Verwendung
von Agar hergestellt. In diesem Gel traten durch Gefrieren
und Auftauen, wie oben erwähnt, Schrumpfung und
Wasserabscheidung auf.
Beispiel 3
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Mittels des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 wurde
eine konzentrierte Molkenproteinflüssigkeit hergestellt,
die 7 Gew.-% Protein enthielt und einen pH von 7 hatte.
Diese Flüssigkeit wurde 1 Stunde bei 80ºC erhitzt und dann
auf Raumtemperatur abgekühlt, 30 min bei -80ºC gelagert und
unter Verwendung von warmem Wasser bei 50ºC auf
Raumtemperatur aufgetaut, um ein hartes, transparentes Gel
von hoher Wasserretention zu erhalten. Dieses Gel hatte
eine bemerkenswert hohe Viskosität bzw. Wasserretention im
Vergleich zu einem Molkenproteinsol der gleichen
Konzentration, das nur durch Erhitzen hergestellt wurde,
und obwohl es bei -80ºC gefroren und bei Raumtemperatur
aufgetaut wurde, waren die Gelfestigkeit und die
Wasserretention nicht erniedrigt.
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Im Gegensatz dazu wies ein nur durch Erhitzen hergestelltes
Molkenproteingel Wasserabscheidung und Schrumpfung auf.
Gele der gleichen Festigkeit wie das anhand dieses
Beispiels hergestellte Gel wurden durch die jeweilige
Verwendung von Eiklar, Gelatine bzw. Agar hergestellt. Die
Gele aus Agar und Eiklar wiesen durch Gefrieren und
Auftauen, wie oben erwähnt, Schrumpfung und
Wasserabscheidung auf, und das Gel aus Gelatine ließ keine
Anderung der Eigenschaften erkennen, aber wurde durch
leichte Erhöhung der Temperatur in ein Sol übergeführt.
Beispiel 4
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Eine konzentrierte Molkenproteinflüssigkeit, die 7 Gew.-%
Protein enthielt und einen pH von 7 hatte, wurde anhand des
gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 hergestellt. Diese
Flüssigkeit wurde 1 Stunde bei 80ºC erhitzt, dann auf
Raumtemperatur abgekühlt und 24 Stunden bei -20ºC gelagert
und mit warmem Wasser bei 50ºC auf Raumtemperatur
aufgetaut, um ein hartes transparentes Gel mit hoher
Wasserretention zu erhalten. Dieses Gel hatte eine
bemerkenswert hohe Viskosität bzw. Wasserretention im
Vergleich zu einem Molkenproteinsol der gleichen
Konzentration, das nur durch Erhitzen hergestellt wurde,
und wies keine Verminderung der Gelfestigkeit und der
Wasserretention auf, obwohl es bei -80ºC gefroren und bei
Raumtemperatur aufgetaut wurde.
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Im Gegensatz dazu wies ein nur durch Erhitzen hergestelltes
Molkenproteingel Wasserabscheidung und Schrumpfung auf.
Gele der gleichen Festigkeit wie das anhand dieses
Beispiels hergestellte Gel wurden durch die jeweilige
Verwendung von Eiklar, Gelatine bzw. Agar hergestellt. Die
Gele aus Agar und Eiklar wiesen durch Gefrieren und
Auftauen, wie oben erwähnt, Schrumpfung, Rauhwerden der
Textur und Wasserabscheidung auf, und das Gel aus Gelatine
zeigte keine Änderung der Eigenschaften, aber wurde durch
leichte Erhöhung der Temperatur in ein Sol übergeführt.
Beispiel 5
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Bei der Sauerkaseinherstellung hergestelltes
Molkennebenprodukt wurde durch Ultrafiltration um das circa
50-fache konzentriert, und zur gleichen Zeit wurde der
größte Teil des Gehalts an Sacchariden, Mineralien und
Salzen durch Waschen entfernt. Die Proteinkonzentration in
dieser konzentrierten Molke wurde auf circa 9 Gew.-%
eingestellt, und gleichzeitig wurde ihr pH unter Verwendung
von Natriumhydroxid oder Salzsäure auf 7 eingestellt. Dann
wurde die Flüssigkeit 1 Stunde bei 80ºC erhitzt und mit
laufendem Wasser auf Raumtemperatur abgekühlt und dann 30
min bei -80ºC gelagert und danach mit warmem Wasser bei
50ºC auf Raumtemperatur aufgetaut.
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Als Ergebnis wurde ein hochtransparentes und hartes
Polyacrylamid-gelartiges Gel erhalten, das bezüglich der
Wasserretention überlegen war. Dieses Gel wurde in einer
Retorte (4 min bei 121ºC) erhitzt oder bei -80ºC gefroren
und aufgetaut, aber es wies keine Änderung des Zustands
auf.
Beispiel 6
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Die Proteinkonzentration einer mittels eines gleichen
Verfahrens wie in Beispiel 5 hergestellten konzentrierten
Molke wurde auf 4 Gew.-% und der pH auf 7 eingestellt. Dann
wurde die erhaltene Flüssigkeit auf +4ºC abgekühlt und 1
Woche bei dieser Temperatur gelagert, um eine transparente
visköse Flüssigkeit zu erhalten, die in ihrer
Emulgierleistung im Vergleich zur Molkenproteinflüssigkeit
vor der oben erwähnten Abkühlungsbehandlung sehr überlegen
war.
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Das emulgierte Produkt wurde erhitzt, gefroren und
aufgetaut, und es wurde die Emulsionsstabilität getestet.
Das Ergebnis war für das Produkt des Beispiels mehr als
ausgezeichnet.
Beispiel 7
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Die Proteinkonzentration einer anhand eines gleichen
Verfahrens wie in Beispiel 5 hergestellten konzentrierten
Molke wurde auf 4 Gew.-% und der pH auf 7 eingestellt. Dann
wurde die Flüssigkeit auf +4ºC abgekühlt und 1 Woche bei
dieser Temperatur gelagert, um eine transparente visköse
Flüssigkeit zu erhalten, deren Schaumbildungseigenschaft im
Vergleich zur Molkenproteinflüssigkeit vor der oben
erwähnten Abkühlungsbehandlung sehr überlegen war.
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Das geschäumte Produkt wurde erhitzt, gefroren und
aufgetaut, und die Emulsionsstabilität wurde getestet. Das
Ergebnis war für das Produkt des Beispiels mehr als
ausgezeichnet.
Beispiel 8
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Ein Molkenproteinprodukt wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt, außer daß, nachdem das bei der
Käseherstellung hergestellte Süßmolkennebenprodukt durch
Ultrafiltration um das circa 50-fache konzentriert und der
größte Teil des Gehalts an Sacchariden, Mineralien und
Salzen durch Waschen entfernt wurde, das erhaltene Material
zur Verminderung der Ionenkonzentration dialysiert wurde.
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Dieses Produkt war ein hochtransparentes und hochvisköses
Sol, ähnlich dem in Beispiel 1. Obwohl ihm ein Salz
zugefügt wurde, war es stabil transparent. Darüber hinaus,
und obwohl es wiederum bei -80ºC gefroren und bei
Raumtemperatur aufgetaut wurde, waren die Eigenschaften,
wie zum Beispiel Transparenz, Viskosität und
Wasserretention nicht wesentlich verändert.
Beispiel 9
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Das Sol der anhand von Beispiel 8 hergestellten
konzentrierten Molkenproteinflüssigkeit wurde nach
einstündigem Erhitzen bei 80ºC 1 Woche bei -20ºC gelagert
und dann natürlich auf Raumtemperatur aufgetaut, um ein
transparentes Gel von hoher Wasserretention zu erhalten.
Dieses Gel war ein Produkt von hoher Viskosität und hoher
Wasserretention, ähnlich dem in Beispiel 2, und zeigte
keine Verminderung der Gelfestigkeit und der
Wasserretention, obwohl es bei -80ºC gefroren und bei
Raumtemperatur aufgetaut wurde. Darüber hinaus war es in
Gegenwart eines Salzes transparent, und die Charakteristika
wurden stabil aufrechterhalten.
Beispiel 10
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Es wurde anhand des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 8
eine konzentrierte Molkenproteinflüssigkeit hergestellt,
die 7 Gew.-% Protein enthielt und einen pH von 7 hatte.
Diese Flüssigkeit wurde 1 Stunde bei 80ºC erhitzt, dann auf
Raumtemperatur abgekühlt und 30 min bei -80ºC gelagert und
mit warmem Wasser bei 50ºC auf Raumtemperatur aufgetaut, um
ein hartes transparentes Gel von hoher Wasserretention zu
erhalten.
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Dieses Gel wies eine ausgezeichnete Gelfestigkeit bzw.
Wasserretention auf und zeigte keine Verminderung der
Gelfestigkeit und der Wasserretention, obwohl es bei -80ºC
gefroren und bei Raumtemperatur aufgetaut wurde. Darüber
hinaus war es in Gegenwart eines Salzes transparent, und
die Charakteristika wurden stabil aufrechterhalten.
Beispiel 11
-
Es wurde anhand des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 8
eine konzentrierte Molkenproteinflüssigkeit hergestellt,
die 7 Gew.-% Protein enthielt und einen pH von 7 hatte.
Diese Flüssigkeit wurde 1 Stunde bei 80ºC erhitzt, dann auf
Raumtemperatur abgekühlt und 24 Stunden bei -20ºC gelagert
und mit warmem Wasser bei 50ºC auf Raumtemperatur
aufgetaut, um ein hartes transparentes dichtes Gel mit
hoher Wasserretention zu geben.
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Dieses Gel wies eine ausgezeichnete Gelfestigkeit und
Wasserretention auf und ließ keine Verminderung der
Gelfestigkeit und der Wasserretention erkennen, obwohl es
bei -80ºC gefroren und bei Raumtemperatur aufgetaut wurde.
Darüber hinaus war es in Gegenwart eines Salzes
transparent, und die Charakteristika wurden stabil
aufrechterhalten.
Beispiel 12
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Es wurde ein Molkenproteinprodukt anhand des gleichen
Verfahrens wie in Beispiel 5 hergestellt, außer daß es,
nachdem bei der Sauerkaseinherstellung hergestelltes
Süßmolkennebenprodukt durch Ultrafiltration um das circa
50-fache konzentriert war, dialysiert wurde, um die
konzentrierte Molke fast salzfrei zu machen. Das Produkt
war ein hartes Polyacrylamid-gelartiges Gel von sehr hoher
Transparenz bzw. Wasserretention. Wenn es in einer Retorte
(4 min bei 121ºC) erhitzt oder bei -80ºC gefroren und
aufgetaut wurde, befand es sich im wesentlichen in
unverandertem Zustand. Darüber hinaus war es in Gegenwart
eines Salzes transparent, und die Charakteristika wurden
stabil aufrechterhalten.
Beispiel 13
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Die Proteinkonzentration einer anhand des gleichen
Verfahrens wie in Beispiel 12 hergestellten konzentrierten
Molke wurde auf 4 Gew.-% und der pH auf 7 eingestellt, dann
wurde sie auf +4ºC abgekühlt und 1 Woche bei dieser
Temperatur gelagert, um eine transparente visköse
Flüssigkeit zu erhalten. Diese Flüssigkeit besaß ein sehr
hohes Emulgiervermögen und ließ eine ausgezeichnete
Emulsionsstabilität gegen Erhitzen, Gefrieren und Auftauen
erkennen.
Beispiel 14
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Die Proteinkonzentration einer anhand des gleichen
Verfahrens wie in Beispiel 12 hergestellten konzentrierten
Molke wurde auf 4 Gew.-% und der pH auf 7 eingestellt. Dann
wurde die Flüssigkeit auf +4ºC abgekühlt und 1 Woche bei
dieser Temperatur gelagert, um eine transparente visköse
Flüssigkeit zu erhalten. Die erhaltene Flüssigkeit hatte
ein hohes Schaumbildungsvermögen und ließ ausgezeichnete
Schaumstabilität gegen Erhitzen, Gefrieren und Auftauen
erkennen.
Beispiel 16
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Fettkomponenten wurden durch Zentrifugieren aus Milch
entfernt, und der pH der erhaltenen Lösung wurde auf 4,5
eingestellt, und die gefällte Kaseinfraktion wurde darüber
hinaus zur Herstellung von Molke durch Zentrifugieren
entfernt.
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Diese Molke wurde zur Herstellung von Molkenprotein gegen
Wasser dialysiert. Verbindungen von niedrigem
Molekulargewicht, wie zum Beispiel Salze und Saccharide,
wurden durch diese Behandlung entfernt. Das durch die
Dialyse gebildete Präzipitat wurde durch Zentrifugieren
entfernt.
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Anhand genannter Behandlung wurde wenig Änderung in der
Molkenproteinzusammensetzung beobachtet.
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Die Proteinkonzentration und der PH dem erhaltenen
Überstandes wurden auf 7% bzw. 7 eingestellt, und er wurde
1 Stunde bei 80ºC erhitzt.
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Der pH der erhaltenen transparenten Lösung, das heißt des
eingestellten Molkenproteins, wurde in Intervallen von 0,5
auf 2 bis 9 eingestellt, und Natriumchlorid wurde auf eine
Endkonzentration von 50 mmol zugesetzt.
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Diese Lösungen wurden wieder für die Dauer von 1 Stunde bei
90ºC erhitzt. Die auf einen pH von nicht höher als 3,5
eingestellten Produkte wurden als eine transparente Lösung
beibehalten. Bei den Produkten von pH 4 bis 6,5 handelte es
sich um trübe Gele oder trübe Flüssigkeiten, und die mit
einem pH von nicht niedriger als 7 waren transparente Gele.
Beispiel 17
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Die Proteinkonzentration und der pH der auf die gleiche
Weise wie in Beispiel 16 hergestellten Molke wurden auf 7%
bzw. 7 eingestellt, und das Produkt wurde 1 Stunde bei 80ºC
erhitzt. Anhand dieses Verfahrens wurde ein transparentes,
flüssiges, eingestelltes Molkenprotein hergestellt.
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Der pH dieser Lösung wurde in Intervallen von 0,5 auf 2 bis
9 eingestellt, und Natriumchlorid wurde auf eine
Endkonzentration von 100 mmol zugesetzt. Die Lösung, die
folglich eine verbesserte Viskosität hatte, wurde darüber
hinaus wiederum für die Dauer von 1 Stunde bei 90ºC
erhitzt. Die Produkte mit einem pH von nicht höher als 3,5
waren durchscheinende Gele, die mit einem pH von 4 bis 6,5
waren trübe Gele oder trübe Flüssigkeiten und die mit einem
höheren pH als dieser waren transparente oder
durchscheinende Gele.
Beispiel 18
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Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 hergestellte Molke
wurde gegen destilliertes Wasser dialysiert und
zentrifugiert, um einen Überstand zu erhalten. Die
Proteinkonzentration und der pH dieser transparenten Lösung
wurden auf 7% bzw. 7 eingestellt, und die Lösung wurde zur
Herstellung eines eingestellten Molkenproteins 1 Stunde bei
80ºC erhitzt.
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Der pH dieses eingestellten Molkenproteins wurde auf 6,5,
7,5 und 8,5 eingestellt, und Natriumchlorid wurde auf eine
Endkonzentration von 100 mmol zugesetzt, und das Gemisch
wurde 4 Minuten bei 121ºC erhitzt. Auf Grund dessen wurden
in allen Fällen transparente Gele gebildet, und das
transparente Gel war härter und elastischer als das in
Beispiel 16 durch Erhitzen bei 90ºC hergestellte
transparente Gel.
Beispiel 19
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Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 hergestellte Molke
wurde gegen einen Puffer dialysiert und zentrifugiert, um
einen Überstand zu erhalten. Die Hauptkomponente des
Molkenproteins, β-Lactoglobulin, wurde aus diesem Überstand
durch Ionenaustauscherchromatographie und
Gelchromatographie hergestellt.
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Der pH der erhaltenen β-Lactoglobulin-Lösung wurde auf 7
eingestellt, und die Lösung wurde 1 Stunde bei 80ºC
erhitzt, und der erhaltenen transparenten Lösung wurde
Salzsäure oder Natriumhydroxid zugesetzt, um den pH in
Intervallen von 0,5 auf 2 bis 9 einzustellen, und
Natriumchlorid wurde auf eine Endkonzentration von 50 mmol
zugesetzt.
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Diese Lösung wurde wiederum für die Dauer von 1 Stunde bei
90ºC erhitzt. Produkte mit einem pH von nicht höher als 3,5
waren durchscheinende Gele, die mit einem pH von 4 bis 6
waren trübe Gele und die mit einem pH von nicht niedriger
als 6,5 waren transparente Gele.
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Der gleiche Versuch mit einem handelsüblichen
β-Lactoglobulin erbrachte das gleiche Ergebnis.
Beispiel 20
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Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 16 hergestellte Molke
wurde zur Herstellung von β-Lactoglobulin auf die gleiche
Weise wie in Beispiel 19 behandelt. Der pH dieser
transparenten Lösung von β-Lactoglobulin wurde auf 7
eingestellt, und die Lösung wurde 1 Stunde bei 80ºC
erhitzt, und der erhaltenen transparenten Lösung wurde
Salzsäure oder Natriumhydroxid zugesetzt, um den pH in
Intervallen von 0,5 auf 2 bis 9 einzustellen; darüber
hinaus wurde die Proteinkonzentration auf 6,5% eingestellt,
dann wurde zu jeder der Lösungen Natriumchlorid auf eine
Endkonzentration von 100 mmol zugesetzt.
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Diese Lösungen wurden wiederum 1 Stunde bei 90ºC erhitzt.
Produkte mit einem pH von nicht höher als 3,5 waren
durchscheinende Gele. Die mit einem pH von 4 bis 6 waren
trübe Gele und die mit einem pH von nicht niedriger als 6,5
waren durchscheinende Gele.
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Der gleiche Versuch mit handelsüblichem β-Lactoglobulin
erbrachte das gleiche Ergebnis.
Beispiel 21
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Ein aus Molke stammendes wichtiges Protein,
Rinderserumalbumin (Sigma Co., Fraktion V), wurde
vollständig gegen destilliertes Wasser dialysiert, und dann
wurde der pH der erhaltenen Lösung in Intervallen von 0,5
auf 2 bis 9 und die Proteinkonzentration zur gleichen Zeit
auf 7% eingestellt. Diese Lösungen wurden 1 Stunde auf 80ºC
erhitzt, und zu den erhaltenen transparenten Lösungen wurde
Salzsäure oder Natriumhydroxid zugesetzt, um den pH in
Intervallen von 0,5 auf 2 bis 9 einzustellen, und
Natriumchlorid wurde auf eine Endkonzentration von 50 mmol
zugesetzt.
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Diese Lösungen wurden wiederum für die Dauer von 1 Stunde
bei 90ºC erhitzt. Bei einem pH von nicht höher als 3,5
wurden transparente Lösungen, bei einem pH von 3 und 3,5
durchscheinende Gele und bei einem pH von 4 bis 6 trübe
Gele erhalten, und bei einem pH von nicht niedriger als 6,5
wurden transparente Gele gebildet.
Beispiel 22
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Ein aus Molke stammendes wichtiges Protein,
Rinderserumalbumin (Sigma Co., Fraktion V), wurde
vollständig gegen destilliertes Wasser dialysiert, und dann
wurde der pH der erhaltenen Lösung in Intervallen von 0,5
auf 2 bis 9 und die Proteinkonzentration zur gleichen Zeit
auf 7% eingestellt. Diese Lösungen wurden 1 Stunde bei 80ºC
erhitzt, und den erhaltenen transparenten Lösungen wurde
Salzsäure oder Natriumhydroxid zugesetzt, um den pH in
Intervallen von 0,5 auf 2 bis 9 einzustellen, und
Natriumchlorid wurde auf eine Endkonzentration von 100 mmol
zugesetzt.
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Diese Lösungen wurden wiederum 1 Stunde bei 90ºC erhitzt.
Produkte mit einem pH von nicht höher als 3,5 waren
durchscheinende Gele, die mit einem pH von 4 bis 6 waren
trübe Gele und die mit einem pH von nicht niedriger als 6,5
waren transparente Gele.
Beispiel 23
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Der pH des durch Dialyse auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 16 hergestellten Molkenproteins wurde auf 7
eingestellt, und die Lösung wurde 1 Stunde bei 80ºC
erhitzt, dann wurde der pH der erhaltenen transparenten
Lösung auf 7 eingestellt, und verschiedene Mengen an
Natriumchlorid wurden auf Endkonzentrationen von 0 bis
200 mmol zugegeben, und diese Lösungen wurden wiederum für
die Dauer von 1 Stunde bei 90ºC erhitzt.
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Die jeweilige Transparenz der auf diese Weise hergestellten
Produkte wurde mit dem Shimadzu Spektralphotometer UV-160A
gemessen. Die Ergebnisse sind der folgenden Tabelle zu
entnehmen.
NaCl-Menge (mmol)
Absorptionsmaß
Zustand des Produkts
Transparent
Durchscheinend
Nicht niedriger als 2,3
Opak
Beispiel 24
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Rinderserumalbumin (Sigma, Fraktion V) wurde vollständig
gegen destilliertes Wasser dialysiert, und dann wurde der
pH der Lösung auf 7 und die Proteinkonzentration der
genannten Lösung zur gleichen Zeit auf 6,5% eingestellt.
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Diese Lösung wurde 1 Stunde bei 80ºC erhitzt, dann wurde
der pH der erhaltenen Lösung auf 7 eingestellt, und
Natriumchlorid wurde in verschiedenen Mengen auf eine
Endkonzentration von 0 bis 200 mmol zugesetzt; diese
Lösungen wurden wiederum 1 Stunde bei 90ºC erhitzt.
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Die jeweilige Transparenz der auf diese Weise hergestellten
Produkte wurden mit dem Shimadzu Spektralphotometer UV-160A
gemessen. Die Ergebnisse sind der folgenden Tabelle zu
entnehmen.
NaCl-Menge (mmol)
Absorptionsmaß
Zustand des Produkts
Transparent
Beispiel 25
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Es wurde unter Verwendung von β-Lactoglobulin das gleiche
Verfahren wie in Beispiel 23 durchgeführt. In dem Fall, wo
Natriumchlorid im Bereich von 0 bis 200 mmol, wie in
Beispiel 23, zugesetzt wurde, wurden als Ergebnis in allen
Fällen transparente erhitzte Produkte erhalten.
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Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung
Molkenprotein sicher, schnell, wirtschaftlich und in großen
Mengen in ein transparentes Produkt umwandeln und kann es
als ein eingestelltes Molkenprotein von praktischer
Bedeutung bereitstellen. Darüber hinaus kann sie das
Molkenprotein stabil in ein erhitztes transparentes Produkt
umwandeln, selbst wenn ein Salz zugefügt wird.
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Folglich führt sie zu einem Molkenprotein von hohem
Nährwert und gutem Aussehen, das in verschiedenen
Anwendungen, wie zum Beispiel Nahrungsmitteln, Kosmetika
und Pharmazeutika, weithin anwendbar ist. Das
erfindungsgemäße Produkt kann die Transparenz in neutralen
und schwachsauren Bereichen stabil halten, und folglich ist
es sehr leicht zu handhaben.
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Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ein
Molkenprodukt bereitstellen, das die Viskosität, die
Geliereigenschaft, die Emulgierbarkeit und die
Schaumbildungseigenschaft usw. selbst bei einer Temperatur
in Höhe von 100ºC oder darüber und bei einer Temperatur so
niedrig wie 0ºC oder niedriger stabil aufrechterhält, unter
Verwendung von Molkenprotein, das wirtschaftlich in großen
Mengen als Rohmaterial erhältlich ist. Folglich kann
überschüssiges Material in Nahrungsmitteln, Kosmetika,
Pharmazeutika und Industrieprodukten als ein
Molkenproteinprodukt mit hohem Nährwert und mit vielen
nützlichen Eigenschaften verbreitet verwendet werden.