DE69302970T2 - Lysin enthaltendes Salzersatzmittel mit niedrigem Metallgehalt - Google Patents
Lysin enthaltendes Salzersatzmittel mit niedrigem MetallgehaltInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Salzersatzstoffe. Insbesondere betrifft sie neue Aminosäurederivate, die einen salzigen Geschmack und Aroma aufweisen und die als Ersatz für Tafelsalz (NaCl) verwendet werden können.
- Derzeitige Salzersatzstoffe versuchen, den Geschmack und das Aussehen von Natriumchlorid zu simulieren. Einige enthalten Kaliumchlorid. Andere sind Mischungen von Natrium- und Kaliumchloriden. Wieder andere enthalten Maltodextrin, NaCl und Kaliumiodid. Die kaliumhaltigen Produkte finden wegen ihres bitteren und metallischen Geschmacks nur begrenzte Anwendung.
- Obwohl sie keine Salzersatzstoffe sind, werden Geschmacksverstärker wie Mononatriumglutamat und Natriuminosinat oft zu verschiedenen Nahrungsmittelformulierungen zugesetzt, um die Salzigkeit gesalzener Nahrungsmittel zu verstärken. Diese Stoffe weisen jedoch keinen salzigen Geschmack auf.
- Es wurden verschiedene Versuche unternommen, organische Produkte zu entwicklen, die einen salzigen Geschmack wie Natriumchlorid aufweisen und fähig sind, den Geschmack zu verstärken.
- Es wurde beschrieben, daß die Verbindungen L-Lysinsuccinat, L-Lysinhydrogensuccinat und L-Lysinhydrogenadipat die einzigartige Fähigkeit besitzen, einen wünschenswerten salzigen Geschmack aufzuweisen, der den Geschmack von Nahrungsmitteln, denen sie zugesetzt werden, verbessert. Die hohe Acidität und der sauere Geschmack bedingt durch die Kombination von organischen Säuren und Mineralsäuren macht diese Verbindungen jedoch unbrauchbar für die Verwendung als Tafelsalzersatz.
- Daher haben diese Verbindungen als Salzersatzstoffe noch keine Akzeptanz gefunden.
- Es besteht weiterhin ein Bedarf an einem Salzersatzstoff, der die Nachteile von Tafelsalz oder Tafelsalzersatzstoffen aus dem Stand der Technik nicht aufweist.
- Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zusammensetzungen zu offenbaren, die einen salzigen Geschmack aufweisen und die Fähigkeit zur Geschmacksverstärkung besitzen.
- Es ist ferner Ziel der Erfindung, natriumfreie und kaliumfreie Salze und Salze mit geringem Natrium- und geringem Kaliumgehalt und Mischungen davon zu offenbaren, die sowohl einen intensiv salzigen Geschmack als auch einen angenehmen Geschmack (Aroma) aufweisen.
- Es wurde gefunden, daß einzelne natriumfreie und kaliumfreie Salze, die L-Lysin, Bernsteinsäure und Chloridion in verschiedenen Molverhältnissen enthalten, einen wünschenswerten salzigen Geschmack aufweisen. Diese Entdeckung war unerwartet, weil L-Lysin, eine süß schmeckende Aminosäure, und Bernsteinsäure, eine sauer schmeckende Säure, wenn sie in Molverhältnissen von 1 : 1 oder 2 : 1 kombiniert werden, wie im Patent von Hause et al. vorgeschlagen (US-Patent Nr. 3,015,567) Salze ergeben, die einen sauren und weniger intensiven salzigen Geschmack aufweisen.
- Die natriumfreien und kaliumfreien Salze, die nur L-Lysin, Chloridion und Bernsteinsäure enthalten, weisen eine Salzigkeit auf, die der von Natriumchlorid ähnelt, ohne Natrium zu enthalten, das mit Hochdruck beim Menschen in Verbindung gebracht wird.
- Die bevorzugten natriumfreien und kaliumfreien Salze der vorliegenden Erfindung sind Salze mit einem Gehalt an L-Lysin, Chloridion und Bernsteinsäure in den Molverhältnissen 2 : 1 : 1 oder 4 : 3 : 2 oder 8 : 3 : 4 oder 8 : 5 : 4 oder 16 : 7 : 8 oder 32 : 5 : 16. Alle diese Salze enthalten mehr Lysinmoleküle als Chloridionen oder Bernsteinsäuremoleküle.
- Die bevorzugten natriumarmen und kaliumarmen Salze der vorliegenden Erfindung sind die Salze, die außer Natrium- oder Kaliumionen auch L-Lysin, Chloridion und Bernsteinsäure in den Molverhältnissen 2 : 1 : 1 oder 4 : 3 : 2 oder 8 : 3 : 4 oder 8 : 5 : 4 oder 16 : 7 : 8 oder 32 : 5 : 16 enthalten. Diese Verbindungen enthalten viel geringere Konzentrationen an Natrium (Mononatrium 4,3 Gew.-% und Dinatrium 8,6 Gew.-%) als Natriumchlorid (39+%) oder Mononatriumglutamat MSG (12+%). Eine bevorzugte Verbindung enthält Lysin, Chloridion, Bernsteinsäure und Natrium im Molverhältnis 8 : 5 : 4 : 1; sie enthält nur 1,22 Gew.-% Natrium und sie hat einen sehr salzigen Geschmack. Die kaliumarmen Salze weisen ähnlich geringe Konzentrationen an Kalium auf. Außer den Mononatrium- und Monokaliumsalzen können Salze hergestellt werden, die zwei, drei oder mehr Natrium- oder Kaliumionen enthalten. Wenn es gewünscht ist, können auch Salze hergestellt werden, die iodiert sind, d. h. ein oder mehrere HCl sind durch HI ersetzt.
- Die Salze der vorliegenden Erfindung können durch die folgende Formeleinheit dargestellt werden: in der n 1 bis 16 Formeleinheiten beträgt; Y H, Na oder K ist und gleich oder verschieden sein kann; und X OH oder Halogen ist, wie Chlor (Cl) oder Iod (I) oder Fluor (F) und mindestens eines, aber nicht alle X Cl sind.
- Diese Konvention für ionische Verbindungen zeigt, daß die Verbindung auf eine Weise entsprechend den Molverhältnissen ihrer Verbindungsbestandteile hergestellt werden kann. Die Zahl der Formeleinheiten liegt typischerweise zwischen 1 und 16 und stellt den Zusatz von 2 bis 32 Molekülen Lysin dar. Jede der Formeleinheiten besteht aus Lysin und Bernsteinsäure im Molverhältnis 2 zu 1. Die verbleibenden Kationen, Y, und Anionen, X, sind erforderlich, um während des Trocknens einen geeigneten pH aufrechtzuerhalten und Ladungsneutralität zu erhalten. Das Symbol Y repräsentiert Kationen H, Na und K. Ein Salz, das frei von Alkalimetallen ist, kann aus Bernsteinsäure und Lysin hergestellt werden. In diesem Fall sind alle Y durch Wasserstoff H vertreten. Wenn eine natriumfreie Formulierung gewünscht ist, kann eine Menge an Kaliumionen zugesetzt werden, um einige der Protonen zu ersetzen. Ein Salz kann mit einem Minimum von 1 Kalium- auf 32 Lysinmoleküle hergestellt werden, wenn n 16 beträgt. Dieses Salz enthält 0,27 Gew.-% Kalium, bezogen auf die Formelmasse. Ein Salz kann mit einem Maximum von 32 Kaliumatomen auf 32 Lysinmoleküle hergestellt werden, wenn n 16 beträgt. Dieses Salz enthält 8,8 Gew.-% Kalium, bezogen auf die Formelmasse. Ein natriumhaltiges Salz kann durch Ersetzen der Protonen mit Natriumionen ebenfalls hergestellt werden. Ein Salz kann mit einem Minimum von 1 Natriumionen auf 32 Lysine hergestellt werden. Dieses Salz enthält 0,28 Gew.-% Natrium, bezogen auf die Formelmasse. Ein Salz kann mit einem Maximum von 32 Natriumionen auf 32 Lysinmoleküle hergestellt werden. Dieses Salz enthält 9,1 Gew.-% Natrium, bezogen auf die Formelmasse.
- Die Anionen X&supmin; stellen normalerweise Hydroxidionen OH dar. Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Salze bei den organoleptischen Eigenschaften im Bereich von süß bis salzig bis sauer liegen. Die organoleptischen Eigenschaften können durch Substituieren eines der Halogenidionen Cl&supmin;, I&supmin; oder F&supmin; anstelle eines Hydroxidions angepaßt werden. Ein Minimum von einem Halogenidion kann der Formel auf 32 Lysinmoleküle zugesetzt sein, wenn n gleich 16 ist. Es kann ein Maximum von 31 Chloridionen auf 32 Lysinmoleküle zugesetzt sein. Der Zusatz von 32 Chloridionen führt zur Substitution aller Hydroxidionen und ergibt einen unerwünschten sauren Geschmack.
- Es wurde auch bestimmt, daß während des Trocknens der Salze verschiedene Hydratationsstufen auftreten können. Die Bestandteile Lysinmonohydrochlorid, Lysinmonohydrat und Natriumsuccinat existieren alle als Hydrate. Es wurde gefunden, daß die Anzahl der vorhandenen Hydratwasser von der Anzahl der Chloridatome, Natriumionen und Bernsteinsäuremoleküle in der Formeleinheit abhängt. Es können 1 bis 3 Hydratwassermoleküle pro Formeleinheit vorhanden sein.
- Die Salze der vorliegenden Erfindung können leicht durch übliche Salzbildungsverfahren hergestellt werden oder nach Methoden, die herkömmliche Elektrodialyse zur Verringerung des Chloridgehalts von L-Lysinmonohydrochlorid anwenden, wenn es als Lysinquelle verwendet wird.
- Die Salze der vorliegenden Erfindung können, außer daß sie Salzersatzstoffe sind, wegen der Eigenschaften der Bernsteinsäure als Konservierungsstoffe nützlich sein.
- Die oben genannten und weitere Vorteile der Salze der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich.
- Bevorzugt sind die natriumfreien und kaliumfreien Salze, die Lysin, Chloridion und Bernsteinsäure in den Molverhältnissen 2 : 1 : 1, 4 : 3 : 2, 8 : 3 : 4, 8 : 5 : 4, 16 : 7 : 8 und 32 : 5 : 16 enthalten. Sie können mit Vorteil durch Auflösen von L-Lysinmonohydrochlorid und L-Lysinmonohydrat in Wasser und Zugeben von Bernsteinsäure zur Lösung hergestellt werden. Die Lösung wird in einem Ofen getrocknet bis sich Feststoffe bilden, wenn die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Wenn es gewünscht ist können die Feststoffe gemahlen werden, um ein rieselfähiges Pulver zu erhalten.
- Bevorzugt sind die natriumarmen oder kaliumarmen Salze, die L-Lysin, Chloridion, Bernsteinsäure und Natrium oder Kalium in den Molverhältnissen 2 : 1 : 1 : 1, 4 : 3 : 2 : 1, 8 : 5 : 4 : 1, 8 : 3 : 4 : 1, 16 : 7 : 8 : 1 und 32 : 5 : 16 1 enthalten. Sie können durch Auflösen von L- Lysinmonohydrat in Wasser, Zugeben von Salzsäure, Dinatriumsuccinat oder Dikaliumsuccinat und Bernsteinsäure hergestellt werden. Wenn es notwendig ist, kann Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid verwendet werden, um das gewünschte Molverhältnis einzustellen.
- Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung der erfindungsgemäßen Salze:
- 10 Gramm L-Lysinmonohydrochlorid und 8,95 Gramm L-Lysinmonohydrat werden in 25 ml Wasser aufgelöst. Es werden 6,5 Gramm Bernsteinsäure zugegeben und aufgelöst. Die Lösung wird dann in einem Ofen bei 110 ºC getrocknet, bis sich Feststoffe bilden, wenn auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Nach 15 bis 30 Minuten bilden sich bei Raumtemperatur Feststoffe, die aufgenommen werden.
- Die Vorgehensweise von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei als Quelle für L-Lysin und Chloridionen 17,9 Gramm L-Lysinmonohydrat und 8,95 ml konzentrierte Salzsäure verwendet werden.
- Eine 20 %ige Lösung von L-Lysinmonohydrochlorid wird einer üblichen Elektrodialyse unterzogen, so daß der Chloridgehalt von 19,4 Gew.-%, bezogen auf die Feststoffe, auf 9,7 Gew.-%, bezogen auf die Feststoffe, verringert wird. Es wird Bernsteinsäure zugegeben mit einem Verhältnis von 1 Mol Bernsteinsäure auf 2 Mol L-Lysin. (L-Lysin kann durch Erhitzen auf 37 ºC, 0,2 ml Lösung und 2,0 ml 2 %iges Ninhydrin in 15 Minuten bestimmt werden. Die rote Farbe kann spektrophotometrisch bei 500 nm gemessen und mit einem L-Lysin-Standard verglichen werden.) Die Lösung wird getrocknet und die Feststoffe aufgenommen wie in Beispiel 1.
- 12 Gramm L-Lysinmonohydrat werden in 20 ml Wasser aufgelöst, dem 6,0 ml konzentrierte Salzsäure zugesetzt wurde. Es werden 2,964 Gramm Dinatriumsuccinat zugegeben, um einen Überschuß an Salzsäure zu neutralisieren und es werden unter Vermischen 2,16 Gramm Bernsteinsäure zugegeben, bis das Schäumen aufhört und alle Feststoffe aufgelöst sind. Die Lösung wird in einem Ofen bei 110 ºC getrocknet, bis sich Feststoffe bilden, wenn auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Nach 15 bis 30 Minuten bilden sich Feststoffe und werden aufgenommen.
- L-Lysinmonohydrochlorid wird einer üblichen Elektrodialyse unterzogen, die den Chloridgehalt von 19,4 Gew.-%, bezogen auf die Feststoffe, auf 9,7 Gew.-%, bezogen auf die Feststoffe, verringert. Die Natriumkonzentration wird mit Natriumhydroxid oder Natriumchlorid auf 500 Milliequivalente Natrium auf 1 Mol L-Lysin eingestellt. Bernsteinsäure wird in einem Verhältnis von 1 Mol Bernsteinsäure auf 2 Mol L-Lysin zugegeben. Die erhaltene Lösung wird getrocknet und die Feststoffe aufgenommen wie in Beispiel 1.
- Die Salze, die die Bestandteile in anderen Molverhältnissen enthalten, können nach denselben Verfahrensweisen hergestellt werden.
- Alle zur Herstellung der Salze verwendeten Bestandteile sind leicht erhältlich.
- Derzeit ist L-Lysin eine essentielle Aminosäure, die im Handel erhältlich ist. Das Lysinmonohydrat und das Lysinhydrochlorid sind von verschiedenen Quellen erhältlich.
- Bernsteinsäure ist aus zahlreichen Quellen erhältlich. Es kann aus Maleinsäureanhydrid synthetisiert oder durch Fermentierung hergestellt werden. Es ist als Nahrungsmittelzusatz in Soßen und Würzzubereitungen zugelassen. Es hat eine begrenzte Anwendung als Nahrungssäuerungsmittel, wird jedoch nicht so verbreitet verwendet wie Zitronen-, Milch-, Äpfel- und Fumarsäure. Bernsteinsäure wird auch als Zusatzstoff in zahlreichen fermentierten Nahrungsmitteln wie Soja, Sojapaste und Sake verwendet. Es können unter Verwendung von Natriumsuccinat, das als Puffer wirkt, um die Acidität abzupuffern, auch Salze hergestellt werden.
- In Tabelle 1 sind die Eigenschaften der Salze der vorliegenden Erfindung und der Salze aus dem Stand der Technik verglichen. In Tabelle 1 ist die Notation (Verhältnis) verwendet, um das Molverhältnis von L-Lysin, Chloridion, Bernsteinsäure und, falls vorhanden, Natrium- oder Kaliumion quantitativ anzugeben. Beispielsweise gibt 4 : 3 : 2 an, daß im Salz 1 Mol Lysinmonohydrat, 3/4 Mol HCl und 1/2 Mol Bernsteinsäure vorhanden sind. Tabelle 1 zeigt auch den pH einer wäßrigen Lösung und das Geschmacksprofil für die verschiedenen Salze wie es durch organoleptische Prüfung in Eßwaren bestimmt wurde. Tabelle 1 Verhältnis Geschmack Na&spplus; oder K&spplus; Gehalt % süß kein Geschmack sauer salzig/sauer salzig schwach salzig
- Die Salze der vorliegenden Erfindung sind vielversprechend als Geschmacksverstärker, die keinen hohen prozentualen Gehalt an Natrium aufweisen. Der Geschmacksverstirker Mononatriumglutamat enthält 12,5 Gew.-% Natrium und das Mononatriumsalz von Lysinsuccinat.HCl (2 : 1 : 1 : 1) der vorliegenden Erfindung, das einen Geschmacksverstärker darstellt, enthält nur 4,5 Gew.-% Natrium.
- Ein alternatives Verfahren zur Herstellung der Salze verwendet Lysinmonohydrochlorid, das der billigste Ausgangsstoff ist. Die direkte Zugabe von Bernsteinsäure zu diesem Stoff führt jedoch zu einem Salz, das zu sauer ist. Zur Aufhebung dieser Acidität sind verschiedene Optionen verfügbar:
- 1. Wenn das natriumfreie Salz gewünscht ist, müssen bis zu 1/2 Mol HCl pro Mol Lysin entfernt werden. Dies kann unter Verwendung von Elektrodialyse erreicht werden, bei der die freie Monohydratbase und Salzsäure in den Basen- bzw. Säurekammern gebildet werden. Die Verwendung der Elektrodialyse erreicht das korrekte Verhältnis von Lysin-Cl/Lysin-OH und erzeugt HCl. Übliche Elektrodialyse kann auch verwendet werden, um das korrekte Verhältnis von Lysin-Cl/Lysin-OH zu erzeugen. Alternativ können Ionenaustauscherharze verwendet werden, um 1/2 Equivalent Chlorid aus Lysinmonohydrochlorid zu entfernen.
- 2. Wenn das Mononatriumsalz gewünscht ist, kann der Stoff leicht durch Zugabe von Natriumsuccinat und Bernsteinsäure oder mit NaOH und Bernsteinsäure formuliert werden.
- Ein Ersatzstoff für einen Salzersatz mit 50 : 50 NaCl : KCl, der bis zu 19,7 % Natrium enthalten kann, kann durch Zugabe von 1,548 Pfund (lbs) NaCl auf 1,548 Pfund (lbs) Salz 8 : 3 : 4 hergestellt werden. Das Mononatriumsalz kann mit bis zu 10 Gew.-% in eine salzreduzierte Anwendung formuliert werden (z. B. Käse, Snacks, Fleisch, Dressings, Würzzubereitungen, Erdnußbutter, Butterzubereitungen (butter topping)).
- Außer als direkter Ersatz für Tafelsalz, können die Salze der vorliegenden Erfindung auch anderen potentiellen Anwendungen als Geschmacksverstärker, Nahrungsmittelzusatz oder pharmazeutischer Zusatzstoff dienen. Weitere Anwendungen können sich beispielsweise auf das Lösungsverhalten der Salze und die Funktionalität der Amino- und Carbonsäuregruppen stützen, die an Fette, Öle, Proteine und Aromaverbindungen binden können. Die Salze können auch anstelle von NaCl in Getreideprodukten (Cerealien), Suppen, Salatdressings, Snacks, kohlensäurehaltigen Getränken, Soßen, sauer eingelegten Produkten, Nußprodukten, Backwaren, Dosengemüsen, Fleischsoßen, Fleisch, Fleischprodukten, Babynahrung, Käse, Hüttenkäse und Würzen verwendet werden. Sie können auch zugesetzt werden, um die Mikrowellenbehandlung von zubereiteten Nahrungsmitteln zu verbessern. Wenn es gewünscht ist, können Iod und Mineralstoffe sowie Mittel zum Verhindern des Verklumpens zu den Salzen zugegeben werden.
- Es ist für die Fachleute leicht erkennbar, daß eine Reihe von Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung soll nur durch die Ansprüche beschränkt sein. Der Wortlaut der Ansprüche ist durch Bezugnahme Inhalt der Beschreibung.
Claims (20)
1. Salz der Formel:
in der n 1 bis 16 Formeleinheiten beträgt; Y H, Na oder
K ist und gleich oder verschieden sein kann und X OH
oder ein Halogen ist wie Cl oder I oder F, worin
mindestens 1, aber nicht alle X Cl sind.
2. Salz nach Anspruch 1, in dem Y nur H ist.
3. Natriumarmes Salz nach Anspruch 1, in dem Y ausgewählt
ist aus H und Na, mindestens 1 Y Na ist und der
prozentuale Gewichtsanteil von Natrium zwischen 0,25 % und
9,1 % liegt.
4. Natriumfreies Salz nach Anspruch 1, in dem Y H oder K
ist und der prozentuale Gewichtsanteil von Kalium
zwischen 0,25 % und 8,8 % liegt.
5. Salz nach Anspruch 1 oder 2, in dem n 2 ist, Y nur H ist
und zwei X OH sind und die anderen beiden X Cl sind.
6. Salz nach Anspruch 1 oder 2, in dem n 4 ist, Y nur H ist
und drei X OH sind und fünf X Cl sind.
7. Salz nach Anspruch 1 oder 2, in dem n 4 ist, Y nur H ist
und fünf X OH sind und drei X Cl sind.
8. Salz nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, in dem mindestens
ein Y einer Formeleinheit Na ist und die übrigen H sind.
9. Salz nach Anspruch 1 oder Anspruch 4, in dem mindestens
ein Y einer Formeleinheit K ist und die übrigen H sind.
10. Salz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem ein
bis drei Hydratwassermoleküle vorhanden sind.
11. Salz nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 8 bis 10, in
dem mindestens ein X einer Formeleinheit I ist.
12. Tafelsalzersatz enthaltend ein Salz nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
13. Nahrungsmittelprodukt enthaltend ein Salz nach einem der
Ansprüche 1 bis 11.
14. Geschmacksverstärker enthaltend ein Salz nach einem der
Ansprüche 1 bis 11.
15. Zusammensetzung umfassend Lysin, Chloridion und
Bernsteinsäure nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung
mehr Lysinmoleküle als Chloridionen oder
Bernsteinsäuremoleküle enthält.
16. Zusammensetzung nach Anspruch 15, in der Lysin,
Chloridion und Bernsteinsäure in einem Molverhältnis von
2 : 1 : 1 vorhanden sind.
17. Zusammensetzung nach Anspruch 15, in der Lysin,
Chloridion und Bernsteinsäure in einem Molverhältnis von
8 : 3 : 4 vorhanden sind.
18. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, die
auch Na oder K enthält.
19. Tafelsalzersatz oder Nahrungsmittelprodukt oder
Geschmacksverstärker enthaltend eine Zusammensetzung nach
einem der Ansprüche 15 bis 18 als wesentlichen
Bestandteil.
20. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, in
dem Lysin ausgewählt ist aus L-Lysin, D-Lysin und DL-
Lysin.
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