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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nukleationsmittel für Eis
und ein Verfahren zur Herstellung von solch einem Mittel.
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Es ist bekannt, daß man ein Produkt in Gegenwart eines
Nukleationsmittels für Eis bei einer Temperatur gefrieren kann, die
höher ist als diese, bei der das Produkt spontan gefrieren würde.
Denn die Nukleationsmittel für Eis begünstigen die Bildung von
Eiskristallen bei einer Temperatur, die höher ist als diese, bei
der sich diese Kristalle ohne die Anwesenheit von
Nukleationsmitteln bilden würden. So sind solche Mittel laufend in den
Verfahren der Gefrierung von Produkten, besonders von
Nahrungsmitteln verwendet worden, um die nötige Energiemenge bei der
Gefrierung von diesen Produkten zu verringern (EP A1 0 424 771).
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Es ist auch bekannt, daß diese Nukleationsmittel für Eis die
Dimension der Eiskristalle bei der Gefrierung von bestimmten
Produkten vergrößern können (Ryder, J. M., 1987, Dissertation,
p155, Universität von Rhode Island). Denn die anwesenden
Eiskristalle sind in einem Produkt, das mit einem
Nukleationsmittel für Eis gefroren wurde, viel größer als die in dem
gleichen Produkt, das ohne ein solches Mittel gefroren worden
ist. Diese großen Eiskristalle hinterlassen ferner ein Merkmal
in der Struktur der gefrorenen Produkte, indem sie ihre Struktur
verändern. Außerdem kann diese Modifikation durch eine
Lyophilisation, gefolgt von einem Erwärmen des gefrorenen Produkts
stabilisiert werden. So sind Nukleationsmittel für Eis laufend
verwendet worden, um diese Produkte, besonders Nahrungsmittel zu
gefrieren, um dem endgültigen Produkt eine interessante Struktur
zu verleihen (Agric. Biol. Chem., 50 (1), 169-175, 1986).
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Die meisten der biologischen Nukleationsmittel wurden in
Mikroorganismen oder in Insekten gefunden (EP 0 424 771 A1).
Dennoch könnte es sehr nützlich sein, ein Nukleationsmittel für
Eis aus Pflanzen zu isolieren, besonders aus eßbaren Pflanzen,
im Hinblick auf ihre Verwendung für die Gefrierung, die
Strukturierung oder die Kryokonzentration der Produkte, so wie
beispielsweise der Nahrungsmittel.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diesem Mangel abzuhelfen.
Deshalb ist das erfindungsgemäße Nukleationsmittel für Eis ein
Nukleationsmittel für Eis, das aus Sanddorn (Hippophae)
extrahiert wurde. Es kann eine Stoffmischung sein, die einen
proteinischen Teil und einen Lipidteil aufweist. Außerdem kann
der Sanddorn insbesondere Hippophae rhamnoides, Hippophae
salicifolia, Hippophae tibetana oder Hippophae neurocarpa sein.
Alle Pflanzen, die zu der Gattung Hippophae gehören, sind die
Sanddorne. Ferner ist dieser Strauch in Europa und in Asien weit
verbreitet und weist den Vorteil auf, daß er zahlreiche, orange
Beeren bildet. Der Sanddorn ist somit eine reichliche Quelle für
ein Nukleationsmittel für Eis.
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In der folgenden Beschreibung werden wir den Ausdruck "Mittel"
oder "Nukleationsmittel" in dem Sinne "Nukleationsmittel für Eis"
verwenden.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines
Nukleationsmittels für Eis stellt man einen Extrakt aus Beeren
oder aus Blättern von dem Sanddorn her, der dieses Mittel
enthält.
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Vorzugsweise verwendet man reife Beeren des Sanddorns (d. h.
Beeren, die gereift sind, bis sie eine orange Farbe aufweisen)
und insbesondere Beeren von dem Sanddorn, die einen Wassergehalt
von zum Beispiel 80 bis 90% aufweisen. So kann man die Beeren
durch Pressen oder durch Zentrifugation zerkleinern oder gut
zerquetschen, dann den erhaltenen rohen Saft als Extrakt
wiederverwenden.
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Da das Gewebe und insbesondere die Schale der Beeren eine
beträchtliche Menge an Nukleationsmittel enthält, kann man auch
die Beeren direkt mit einer Extraktionslösung, die Pektin, Mono-,
Oligo- und/oder Polysaccharide umfaßt, extrahieren und
vorzugsweise mit wenigstens einer von diesen Lösungen, die Wasser,
0,0001 bis 2 Gew.-% an hochveresterten Pektinen oder mindestens
0,0001 bis 2 Gew.-% eines der genannten Saccharide umfaßt.
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Insbesondere wählt man die Extraktionslösung aus der Gruppe, die
gebildet wird von Lösungen von Alginaten, Polygalacturonsäure,
Amylose, Amylopektin, Polymannanen, Arabinose, Galactose,
Lactose, Glucose, Fructose und Saccharose.
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Um diese Extraktion durchzuführen, kann man so die Beeren z. B.
zerquetschen oder zerkleinern, dem so erhaltenen Beerenvolumen
wenigstens 1 bis 2 Volumina einer dieser Extraktionslösungen,
aber vorzugsweise 5 bis 500 Volumina hinzufügen, dann das Ganze
für 1 bis 30 Minuten bei einer Temperatur von 4 bis 35ºC
reagieren lassen, und dann einen festen Anteil z. B. durch
Zentrifugation oder durch Filtration der Mischung abtrennen und
einen flüssigen Anteil, der eine Nukleationsaktivität besitzt,
ernten.
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Vorzugsweise unterwirft man den Beeren- oder den Feststoffanteil
der Mischung wenigstens einer weiteren Extraktion, wie es weiter
unten beschrieben ist. Dazu können die Beeren oder der
Feststoffanteil der Mischung der Extraktion jedesmal in einer von diesen
Extraktionslösungen resuspendiert werden, dann kann man einen
Feststoffanteil abtrennen und einen flüssigen Extrakt ernten. So
hat man beobachten können, daß die Nukleationsaktivität der
verschiedenen sukzessiven Extrakte innerhalb wenigstens der 25
ersten Extraktionen identisch bleibt. Jedoch ist es bevorzugt,
daß der rohe Beerensaft vorher entfernt wird, bevor man daraus
mehrere Male in Folge das Nukleationsmittel extrahiert. Denn
dieser rohe Saft enthält Zucker, Aromen und Proteine, die für die
Nukleationsaktivität schädlich sind.
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Ebenso kann man, um einen Blätterextrakt des Sanddorns
herzustellen, die Blätter fein zerkleinern, dann das Nukleationsmittel auf
die gleiche Weise wie zuvor beschrieben mit mindestens einer von
diesen Lösungen von z. B. Pektin, von Mono-, Oligo- und/oder
Polysacchariden extrahieren.
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Die Beeren des Sanddorns sind eßbar und werden
traditionellerweise bei der Herstellung von Likören und Konfitüren
verwendet, ein Rohextrakt der Beeren des Sanddorns kann so direkt
als natürlicher Zusatzstoff für die Herstellung von
Nahrungsmitteln vewendet werden, um diese beispielsweise zu gefrieren,
zu strukturieren oder zu kryokonzentrieren.
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In einem Verfahren zur Gefrierung eines Produkts kann man so
einem gefrierbaren Produkt dieses Nukleationsmittel für Eis
hinzufügen und dieses Produkt bei -5ºC und -25ºC gefrieren. Der
Vorteil der Verwendung des erfindungsgemäßen Mittels beruht auf
der Tatsache, daß man bei erhöhten Temperaturen zwischen z. B.
-5ºC und -10ºC gefrieren kann und daß der Zusatzstoff vorzüglich
eßbar ist.
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Bei einem anderen Verfahren der Strukturierung der Nahrungsmittel
fügt man einem gefrierbaren Produkt dieses Nukleationsmittel für
Eis hinzu, man gefriert dieses Produkt zwischen -5ºC und -25ºC,
man lyophylisiert, dann erwärmt man dieses Produkt. Der Vorteil
der Verwendung des erfindungsgemäßen Mittels beruht auf der
Tatsache, daß man bei erhöhten Temperaturen zwischen z. B. -5ºC
und -10ºC gefrieren kann, daß der Zusatzstoff vorzüglich eßbar
ist, und daß die Kristalle eine große Gestalt haben, was eine
bessere Modifikation der Struktur des Produkts zur Folge hat.
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Schließlich kann man auch eine Flüssigkeit, wie einen
Kaffeeextrakt, einen Fruchtsaft oder einen Gemüsesaft
kryokonzentrieren, indem man ihr einen Extrakt zufügt, der das
erfindungsgemäße Mittel enthält, indem man sie zwischen -5ºC und -10ºC
gefriert, dann die kristalline Phase von der flüssigen Phase
durch zum Beispiel Zentrifugation abtrennt. Der Vorteil der
Verwendung des erfindungsgemäßen Mittels beruht auf der Tatsache,
daß man bei erhöhten Temperaturen zwischen z. B. -5ºC und -10ºC
gefrieren kann, daß der Zusatzstoff vorzüglich eßbar ist, daß die
Kristalle eine große Gestalt haben, was eine bessere
Phasentrennung zur Folge hat, und daß die
Kristallisationsgeschwindigkeit relativ hoch ist, gefördert durch die Tatsache der
Einheitlichkeit des Prozesses der Kryokonzentration.
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Das erfindungsgemäße Nukleationsmittel für Eis wird weiter im
Detail durch die verschiedenen bestimmten Eigenschaften
beschrieben, besonders mit Hilfe von verschiedenen Tests, wie sie
weiter unten gezeigt werden. Die Prozente sind, soweit nicht
anders vermerkt, in Gew.-% angegeben.
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Messung der Nukleationsaktivität des Sanddorn-Extrakts
Herstellung des Beerenextrakts des Sanddorns.
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Die Beeren des Sanddorns (Hippophae rhamnoides) werden reif
geerntet, dann tiefgekühlt bei -40ºC bis zur Verwendung gelagert.
Die Extrakte werden bei 4ºC gehalten.
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- Extrakt 1 (Rohextrakt der Beere): die Beeren werden
aufgetaut, zerquetscht und dann in einem Eppendorf-Gefäß bei
20ºC (5000 gn, 10 min) zentrifugiert. Man verwendet die
überstehende Lösung als Extrakt.
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- Extrakt 2 (zerkleinerte Beeren): die tiefgekühlten Beeren
werden intensiv in einem Zerkleinerer POLYTRON für 5
Minuten zerkleinert. Man verwendet den Extrakt, der die
Beerenhaut enthält.
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- Extrakt 3 (überstehende Lösung der zerkleinerten Beeren):
die zerkleinerten Beeren werden bei 4ºC zentrifugiert (5000
gn, 10 min). Als Extrakt wird die überstehende Lösung
verwendet.
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Extrakt 4 (Zentrifugenrückstand der zerkleinerten Beeren
nach der Zentrifugation der zuvor zerkleinerten Beeren
nimmt man den Zentrifugenrückstand in 3 Volumina an Wasser
auf, den man als Extrakt verwendet.
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- Extrakte 5 bis 7: ein Zentrifugenrückstand von
zerkleinerten und zentrifugierten Beeren wird in 25
Volumina einer Lösung aufgenommen, die 0,01, 0,1 oder 0,5%
Pektin in Wasser umfaßt, man läßt alles für 15 min unter
gelegentlichem Rühren rühren, man zentrifugiert (10000 gn,
10 Minuten), dann verwendet man als Extrakt die
überstehende Lösung.
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- Extrakte 8 bis 9: man extrahiert auf die gleiche Weise wie
für die Extrakte 5 bis 7 einen Zentrifugenrückstand der
zerkleinerten Beeren und zentrifugiert mit 2 Volumina einer
Lösung, die 0,001 oder 0,0001% an Pektin in Wasser umfaßt.
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- Extrakte 10 bis 22: man extrahiert auf die gleiche Weise
wie für die Extrakte 5 bis 7 einen Zentrifugenrückstand der
zerkleinerten und zentrifugierten Beeren mit Lösungen, die
jeweils 0,1% Pektin mit unterschiedlichen Estergraden (10%,
38%, 75%) umfassen, oder mit Lösungen, die jeweils 0,1%
Polygalacturonsäure, 0,1% Amylose, 0,1% Amylopektin, 0,01%
Alginat, 1% Polymannane (Fraktion der Polysaccharide von
Kaffee), 0,1% Galactose, 0,1% Lactose, 0,1% Glucose, 0,01%
Arabinose und 0,01% Saccharose umfassen.
Nukleationsaktivität:
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Man mißt die Nukleationsaktivität eines Mittels, das in einem
Produkt vorhanden ist, indem man die Temperatur mißt, bei der das
Produkt gefriert. Diese Temperatur ist die besagte
Nukleationstemperatur. Dann vergleicht man diese Temperatur mit der,
die mit dem Produkt erhalten wird, das kein Mittel enthält
(Kontrolle). Man beobachtet eine Nukleationsaktivität, wenn die
Nukleationstemperatur des Produkts, das das Mittel enthält, höher
ist als die des Kontrollprodukts.
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Die Nukleationsaktivität kann anhand von drei Temperaturen
charakterisiert werden: Die Temperaturen der Nukleation für Eis
(in ºC) T20, T50, T80 zeigen an, daß jeweils 20%, 50%, und bzw.
80% der Proben bei dieser Temperatur gefrieren.
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In der folgenden Beschreibung werden wir den Ausdruck
"Nukleationspunkt" in dem Sinn verwenden, daß die
"Nukleationstemperatur, bei der 50% der Proben gefroren sind", den Wert T50 hat.
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Tropfentest: Die zuvor genannten Extrakte 1 bis 4 (10º) werden
mit bidestilliertem Wasser oder einem Beerensaft auf das 10- bis
1000fache (10&supmin;¹ bis 10&supmin;³) verdünnt. Zehn Tropfen von 10 ul Extrakt
werden auf einen Aluminiumfilm, der mit Paraffin bedeckt ist,
abgeschieden und der Film wird in ein Wasserbad gegeben, das mit
einer Geschwindigkeit von 0,1ºC pro Minute abgekühlt wird. Alle
Verdünnungen befinden sich auf dem gleichen Film. Dann bestimmt
man die Werte T20, T50 und T80.
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Der Beerensaft wird durch eine Zentrifugation der zuvor
gewaschenen, frischen Beeren vorbereitet (Küchenzentrifuge), gefolgt von
einer zweiten Zentrifugation des Saftes bei 4ºC (10000 gn,
15 min). Die überstehende Lösung wird dann gefroren bei -20ºC
aufbewahrt, dann wird sie aufgetaut, bevor sie als Beispiel
verwendet wird.
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Glasröhrentest: man fügt 100 ml der vorher genannten Extrakte 5
bis 22, die auf das Zehnfache mit bidestilliertem Wasser verdünnt
worden sind, in ein Glasrohr mit einer dünnen Seitenwand, das man
dann in ein Wasserbad stellt, das mit einer Geschwindigkeit von
0,1ºC pro Minute abgekühlt wird. Dann bestimmt man die Werte T20,
T50 und T80.
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Die Tabelle 1 weiter unten zeigt für die zuvor genannten Extrakte
1 bis 4 die Ergebnisse der durchgeführten Versuche nach dem
Tropfentest.
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Wie es ersichtlich ist, stellt man einen deutlichen Unterschied
bei den Nukleationstemperaturen der Extrakte (Verdünnung bis auf
102) und der der gefrorenen Probe ohne Mittel (Kontrolle) fest.
Dagegen ist die Nukleationsaktivität eines rohren Beerensaftes,
der auf 1/1000 verdünnt worden ist, relativ schwach. Weiterhin
stellt man im allgemeinen eine Änderung zwischen den
Nukleationstemperaturen der Rohextrakte (10º) und denen der verdünnten
Extrakte fest. Die erhöhte Zuckerkonzentration in den
Rohextrakten wird wahrscheinlich die Aktivität des
Nukleationsmittels stören.
Tabelle 1
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Die Tabelle 2 weiter unten zeigt für die Extrakte 5 bis 22 die
Ergebnisse der durchgeführten Versuche nach dem Glasrohrtest.
Tabelle 2
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Wie es aus der Tabelle 2 weiter oben ersichtlich ist, weisen die
mit Hilfe einer Lösung von Pektin, Polysacchariden oder Zucker
durchgeführten Extrakte eine mittlere Nukleationstemperatur in
der Größenordnung von -5,5ºC auf. Zum Vergleich weist eine reine
Pektinlösung, durch eine Membran von der Porosität von 0,45 um
(Sartorius) gefiltert oder nicht, eine untere
Nukleationstemperatur von -10ºC auf.
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Weiterhin hält ein Beerenextrakt, der mit Hilfe einer
Pektinlösung, die durch eine Membran der Porosität von 0,45 um gefiltert
ist, eine Nukleationsaktivität von -5,5ºC. Das deutet an, daß die
Aktivität nicht auf der Anwesenheit eines Mikroorganismus, der
in oder auf der Oberfläche der Beere vorhanden ist, beruht.
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Dann, wenn man mehrere Male die Extraktion eines
Zentrifugenrückstandes von zerkleinerten und zentrifugierten Beeren in Folge mit
Hilfe von jeweils 12,5 Volumina einer wässrigen Lösung, die 0,1
% Pektin umfaßt, innerhalb von 15 Minuten, gefolgt von einer
Zentrifugation wiederholt, beobachtet man noch eine gute
Nukleationsaktivität in dem 25-igsten Extrakt. Die Tabelle 3
weiter unten zeigt die Nukleationsaktivität der nachfolgenden,
auf diese Weite erhaltenen Extrakte, bestimmt nach dem
Glasrohrtest.
Tabelle 3
Nukleationsaktivität in Abhängigkeit von der Beerenreife
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Man mißt die saisonale Nukleationsaktivität eines Beerensafts des
Sanddorns (Hippophae rhamnoides), der in dem Ort Trondheim
(Norwegen) geerntet worden ist.
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Am Anfang, gegen Mitte Juli, sind die Beeren klein und grün, sie
enthalten sehr wenig Saft. Aus diesem Grund bereitet man die
Proben von Juli und August vor, indem man die Beeren mit einem
Volumina an deionisiertem Wasser mischt, dann zerquetscht man sie
mit Hilfe eines Mörsers, während hingegen man die Proben mit
oranger Farbe in den Monaten September bis Oktober herstellt,
indem man die Beeren mit Hilfe eines Mörsers (ohne Wasserzugabe)
zerquetscht. Die Extrakte werden nach der Zentrifugation der
hergestellten Proben erhalten (5000 gn, 10 min) und nach der
Filtration der überstehenden Lösung durch einen Filter der
Porosität 0,45 um erhalten. Schließlich bestimmt man den
Nukleationspunkt der Extrakte nach der zuvorgenannten Methode.
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Die Fig. 1 zeigt die Variation des Nukleationspunktes als
Funktion des Datums, bei dem die vorgenannten Beeren geerntet
worden sind.
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Man stellt fest, daß die höhere Nukleationsaktivität die Beeren
der Monate September und Oktober betrifft, folglich die reifen
Beeren mit oranger Farbe.
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Man kann den Reifegrad der Beeren noch mit einer genaueren
Methode bestimmen, indem man mit Mitteln, die dem Fachmann
bekannt sind, ihren Wassergehalt mißt. Diese Messung ist für die
vorher genannten Beeren von Juli bis Oktober durchgeführt worden:
die bessere Nukleationsaktivität wurde bei den Beeren des Monats
September gefunden, die einen Wassergehalt zeigen, der zwischen
80% und 90% liegt.
Nukleationsaktivität der Blätter des Sanddorns
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Man zerkleinert die Blätter des Sanddorns (Hippophae rhamnoides)
und man extrahiert daraus mit einer Pektinlösung oder mit Zucker
das Nukleationsmittel, auf die gleiche Weise, wie es für die
Herstellung der Beerenextrakte, die die Nummern 5 bis 22 weiter oben
tragen, beschrieben ist.
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In allen Fällen ist die mittlere Nukleationsaktivität der
Blätterextrakte, die mit dem Glasrohrtest bestimmt worden ist,
in der Größenordnung von -5,5ºC. Die Blätter des Sanddorns sind
folglich auch eine nicht zu vernachlässigende Quelle an
Nukleationsmitteln.
Reinigung, Charakterisierung
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Man kann das Nukleationsmittel des Sanddorns zum Beispiel nach
der folgenden Methode reinigen. Dann kann man das Mittel mit
verschiedenen Methoden charakterisieren.
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Die Blätter des Sanddorns (Hippophae rhamnoides) werden durch
Zentrifugation gepresst und dem Saft wird 1/3 Volumen an
destilliertem Wasser hinzugefügt. Die Mischung wird dann
zentrifugiert (5000 gn, 10 Minuten), dann wird die überstehende
Lösung mit einer Membran der Porosität von 0,45 um (Minisart,
Sartorius) filtriert. Das Filtrat wird dann auf eine
Filtrationskolonne mit einem Gel 2,6 · 60 cm gegeben, das ein Harz Sephacryl
HR 300 enthält, und wird bei 4ºC mit einem 0,05 M Trispuffer mit
dem pH von 7,5 (240 ml/h) eluiert. Der erste Elutionspeak zeigt
eine Nukleationsaktivität (für diesen Kolonnentyp ist es bekannt,
daß das Volumen des Eluats, das dem ersten Elutionspeak
entspricht, Moleküle von sehr hohem Molekulargewicht enthält).
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Das Nukleationsmittel stammt folglich aus dem Sanddorn und nicht
aus einem anwesenden Bakterium in der Beere (Filtration durch
eine Membran der Porosität 0,45 um). Weiterhin ist dieses Mittel
ein Molekül von hohem Molekulargewicht.
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Das Eluat, das das Nukleationsmittel enthält, wird dann mittels
Elektrophorese auf einem Polyacrylamidgel analysiert. Die
Elektrophorese SDS PAGE (in Gegenwart von SDS) zeigt die
Anwesenheit eines Proteins mit einem Molekulargewicht von 25 bis 27 kD
(kilo-dalton).
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Schließlich erweist sich die Elektrophorese PAGE (ohne SDS) auf
einem Gel mit großer Porosität als unmöglich, trotz der
Vorbehandlung des Eluats mit Chloroform, um das Protein zu entfetten
und trotz der Verwendung eines nicht ionischen Detergenz (0,5%
Triton X-100) oder 7M Harnstoff in dem Gel.
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Folglich ist das Nukleationsmittel wahrscheinlich eine
Stoff
mischung mit hohem Molekulargewicht,, die einen proteinischen
Teil, der an zelluläre Strukturen, die zu klein sind, um auf
einem Filter mit 0,45 um zurückgehalten zu werden, aber zu groß,
um auf einem nicht denaturierten Polyacrylamidgel zu wandern,
gebunden sein kann. Weiterhin könnten diese zellulären Strukturen
auch zur Nukleationsaktivität beitragen. Schließlich ist der
proteinische Teil ein Protein, das Untereinheiten mit einem
Molekulargewicht von 25 bis 27 kD umfaßt.
Inaktivierung
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Man unterwirft das Nukleationsmittel chemischen Behandlungen, um
die wesentlichen Strukturen der Nukleationsaktivität zu
bestimmen.
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Man führt eine Delipidationsbehandlung an dem gereinigten
Nukleationsmittel durch. Dafür mischt man 2,5 Volumina Chloroform
mit 1 Volumina gereinigtem Mittel, man rührt die Mischung, man
läßt sie 24 Stunden bei 4ºC stehen, dann extrahiert man das
Chloroform mit dem Einsatz von Luftblasen. So erhält man eine
Fraktion, die das fettfreie Mittel enthält und eine Fraktion, die
die Fette enthält. Wenn man die Nukleationsaktivitäten des
gereinigten Mittels und des fettfreien Mittels vergleicht,
beobachtet man eine Verringerung des Nukleationspunktes von 4ºC
im Anschluß an die Delipidationsbehandlung. Die Lipide scheinen
folglich eine Rolle bei der Nukleationsaktivität zu spielen.
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Weiterhin beobachtet man, wenn man die Lipidfraktion mit der
Fraktion, die das fettfreie Mittel enthält, innerhalb von 14
Tagen bei 4ºC mischt, dann die Nukleationsaktivitäten der
Mischung mit der Fraktion, die das fettfreie Mittel enthält,
vergleicht, eine Verbesserung des Nukleationspunktes von 3ºC.
Folglich tragen die Fette zu dem Erreichen einer hohen
Nukleationsaktivität bei.
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Das Nukleationsmittel kann folglich auch einen Lipidteil
umfassen.
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Man mißt den Einfluß von Mercaptoethanol und von 0,0IM SDS auf
Rohextrakte der Beeren bei verschiedenen pH-Werten. Das
Mercaptoethanol hat keinen Einfluß auf den Nukleationspunkt, was anzeigt,
daß die Dischwefelbrücken für die Nukleation nicht wesentlich
sind. Und der Einfluß des SDS auf den Nukleationspunkt ist
relativ beschränkt (0 bis 1ºC je nach pH-Wert), was anzeigt, daß
die positiven Ladungen an der Oberfläche des Mittels für die
Nukleationsaktivität nicht erforderlich sind (das SDS fügt dem
Protein einen Überschuß an negativer Ladung hinzu und gerade
dadurch maskiert es die positiven Ladungen, die an der Oberfläche
des Proteins vorhanden sind). Ebenso scheint der pH-Wert das
Verhalten des Nukleationsmittels nicht zu beeinflussen.
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Schließlich analysiert man den Einfluß von N-Brom-Succinimid
(NBS) auf den Nukleationspunkt des Mittels. Die Mischung aus
gereinigtem Nukleationsmittel und NBS (endgültige Konzentration
0,001 M) wird unter Hinzugabe von kleinen Mengen an 2M HCl auf
den pH-Wert 3,0 eingestellt, dann wird sie 30 Minuten bei 25ºC
gelassen, bevor sie durch kleine Mengen eines Trispuffers auf den
pH 7,5 eingestellt wird. Die Bestimmung des Nukleationspunkts vor
und nach der Behandlung zeigt eine Verringerung von diesem Punkt
von 2,8ºC. Das zeigt an, daß die aromatischen Aminosäuren für die
Nukleationsaktivität wichtig sind (das NBS oxidiert die Indol-
und die Tyrosingruppen).
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Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung von
verschiedenen industriellen Anwendungen des erfindungsgemäßen
Nukleationsmittels präsentiert, in einem Verfahren zur Gefrierung
von gefrierfähigen Produkten, in einem Verfahren zur
Strukturierung mittels Gefrierung eines gefrierfähigen Nahrungsmittels, und
in einem Verfahren zur Konzentration eines flüssigen
Nahrungsmittels.
Beispiel 1:
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Man stellt einen Rohsaft aus reifen Beeren des Sanddorns her,
indem man die Beeren zerkleinert, dann die überstehende Lösung
nach der Zentrifugation verwendet.
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Dann fügt man im Verlauf der Herstellung nach der traditionellen
Methode zu einer Eiskrem diesen rohen Beerensaft des Sanddorns
hinzu, mit einem Verhältnis von 1. Volumina pro 600 Volumina
Eiskrem. Dann gefriert man die Krem bei -8ºC.
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Zum Vergleich wird eine Eiskrem, die nach der traditionellen
Methode ohne Hinzufügen eines Beerensaftes des Sanddorns
hergestellt worden ist, bei -12ºC gefroren.
Beispiel 2:
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Man stellt einen Beerenextrakt des Sanddorns her, indem man
zuerst die Beeren zerkleinert, ihnen dann 10 Volumina einer
Lösung von 0, O1% Pektin hinzufügt, die man 15 min reagieren läßt,
dann die Mischung bei 10000 g innerhalb von 10 Minuten
zentrifugiert, um die überstehende Lösung zu gewinnen.
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Dann fügt man zu einer Fleischpastete im Verlauf ihrer
Herstellung nach traditioneller Methode den so hergestellten
Beerenextrakt des Sanddorns zu, mit dem Verhältnis von 1 Volumen pro
100 Volumina Fleischpastete. Dann gefriert man die Fleischpastete
bei -10ºC.
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Zum Vergleich wird eine Fleischpastete, die auf traditionelle
Weise ohne Hinzufügen des Beerenextraktes des Sanddorns
hergestellt worden ist, bei -15ºC gefroren.
Beispiel 3:
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Es wird eine Sojaproteinpastete hergestellt, indem man einen
Sojaproteinauszug mit 20% Protein auf 70ºC für 10 Minuten
aufheizt, dann die Lösung auf 20ºC abkühlt. Dieser Pastete wird
der Beerenextrakt des Sanddorns, der nach Beispiel 1 beschrieben
ist, hinzugefügt, mit dem Verhältnis von 1 Volumen pro 100
Volumina dieser Pastete. Man gefriert diese vorhandene Pastete
unter der Ausbildung einer dünnen Schicht von 2 bis 5 mm
Durchmesser mit einer mittleren Geschwindigkeit in der
Größenordnung von 0,1ºC/min bis auf -20ºC, dann wird diese Temperatur
für 10 Stunden gehalten. Schließlich lyophilisiert man, um die
Modifikation der Struktur der Pastete zu stabilisieren, dann wird
auf 100ºC für 2 Minuten aufgeheizt. Die Sojapastete zeigt dann
eine faserige und lamellenartige Struktur. Diese Struktur kommt
der Struktur der "Cornflakes" nahe.
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Zum Vergleich wird die gleiche Pastetenzusammensetzung ohne rohen
Beerensaft gefroren, lyophilisiert und dann unter den gleichen
Bedingungen wie vorher erhitzt. Dabei erhält man eine Pastete,
die eine schwammige und ungeordnete Struktur aufweist, die
überhaupt nicht an die Struktur von "Cornflakes" erinnert.
Beispiel 4:
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Man fügt zu einem Kaffeeextrakt, der 10% Feststoffanteile umfaßt,
0,03% des Beerenextraktes des Sanddorns, der in Beispiel 1
beschrieben ist, hinzu. Man gefriert innerhalb von 30 Minuten auf
-6,5ºC, dann zentrifugiert man bei 2000 g innerhalb von 15 Minuten
bei -5ºC, und dann erntet man die überstehende Lösung. Dafür
trennt man die flüssige Phase von der kristallinen Phase der
Mischung und somit erhält man einen Kaffeeextrakt, der 15,3%
Feststoffanteil umfaßt.
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Zum Vergleich gefriert der gleiche Kaffeeextrakt, der 10%
Feststoffanteil umfaßt, in der Abwesenheit des erfindungsgemäßen
Nukleationsmittels nicht.