DE69420522T2

DE69420522T2 - Nukleationsmittel für gefrorene Produkte

Info

Publication number: DE69420522T2
Application number: DE69420522T
Authority: DE
Inventors: Alfred Jann; Rolv Lundheim; Peter Niederberger; Michel Richard
Original assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA; Nestle SA
Priority date: 1993-12-11
Filing date: 1994-11-23
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2014-11-24
Also published as: KR100202072B1; EP0657108B1; ATE184158T1; AU676947B2; AU7897194A; EP0657108A1; RU94042247A; JP2909398B2; GR3031771T3; KR950016600A; DK0657108T3; RU2136193C1; US5637301A; JPH07203930A; US5665361A; BR9404937A; ZA949300B; DE69420522D1; ES2138026T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nukleationsmittel für Eis und ein Verfahren zur Herstellung von solch einem Mittel.
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).
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).
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.
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.
In der folgenden Beschreibung werden wir den Ausdruck "Mittel" oder "Nukleationsmittel" in dem Sinne "Nukleationsmittel für Eis" verwenden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Messung der Nukleationsaktivität des Sanddorn-Extrakts Herstellung des Beerenextrakts des Sanddorns.
Die Beeren des Sanddorns (Hippophae rhamnoides) werden reif geerntet, dann tiefgekühlt bei -40ºC bis zur Verwendung gelagert. Die Extrakte werden bei 4ºC gehalten.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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:

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Tabelle 1 weiter unten zeigt für die zuvor genannten Extrakte 1 bis 4 die Ergebnisse der durchgeführten Versuche nach dem Tropfentest.
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
Die Tabelle 2 weiter unten zeigt für die Extrakte 5 bis 22 die Ergebnisse der durchgeführten Versuche nach dem Glasrohrtest. Tabelle 2
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.
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.
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

Man mißt die saisonale Nukleationsaktivität eines Beerensafts des Sanddorns (Hippophae rhamnoides), der in dem Ort Trondheim (Norwegen) geerntet worden ist.
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.
Die Fig. 1 zeigt die Variation des Nukleationspunktes als Funktion des Datums, bei dem die vorgenannten Beeren geerntet worden sind.
Man stellt fest, daß die höhere Nukleationsaktivität die Beeren der Monate September und Oktober betrifft, folglich die reifen Beeren mit oranger Farbe.
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

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.
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

Man kann das Nukleationsmittel des Sanddorns zum Beispiel nach der folgenden Methode reinigen. Dann kann man das Mittel mit verschiedenen Methoden charakterisieren.
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).
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.
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).
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.
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

Man unterwirft das Nukleationsmittel chemischen Behandlungen, um die wesentlichen Strukturen der Nukleationsaktivität zu bestimmen.
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.
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.
Das Nukleationsmittel kann folglich auch einen Lipidteil umfassen.
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.
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).
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:

Man stellt einen Rohsaft aus reifen Beeren des Sanddorns her, indem man die Beeren zerkleinert, dann die überstehende Lösung nach der Zentrifugation verwendet.
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.
Zum Vergleich wird eine Eiskrem, die nach der traditionellen Methode ohne Hinzufügen eines Beerensaftes des Sanddorns hergestellt worden ist, bei -12ºC gefroren.

Beispiel 2:

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.
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.
Zum Vergleich wird eine Fleischpastete, die auf traditionelle Weise ohne Hinzufügen des Beerenextraktes des Sanddorns hergestellt worden ist, bei -15ºC gefroren.

Beispiel 3:

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.
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:

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.
Zum Vergleich gefriert der gleiche Kaffeeextrakt, der 10% Feststoffanteil umfaßt, in der Abwesenheit des erfindungsgemäßen Nukleationsmittels nicht.

Claims

1. Nukleationsmittel für Eis, das aus Sanddorn (Hippophae) extrahiert wurde.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sanddorn Hippophae rhamnoides, Hippophae salicifolia, Hippophae tibetana oder Hippophae neurocarpa ist.

3. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Stoffmischung ist, die einen proteinischen Teil und einen Lipidteil aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Nukleationsmittels für Eis, bei dem man einen Extrakt aus den Beeren oder Blättern von Sanddorn herstellt, der dieses Mittel enthält.

5. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beeren und/oder Blätter mit einer Lösung von Pektin, einem Mono-, Oligo- und/oder Poly-Saccharid extrahiert.

6. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Lösung ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird von Lösungen von Alginaten, Polygalacturonsäure, Amylose, Amylopektin, Polymannanen, Arabinose, Galactose, Lactose, Glucose, Fructose und Saccharose.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Extraktion die Blätter und/oder die Beeren zerquetscht oder zerkleinert, sie für 1 bis 30 min mit 1 bis 200 Volumina einer Lösung mischt, die 0,0001 bis 2 Gew.-% Pektin und/oder 0,0001 bis 2 Gew.-% wenigstens eines Saccharids enthält, danach einen Feststoffanteil abtrennt und einen Flüssiganteil gewinnt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feststoffanteil der Mischung wenigstens einer weiteren Extraktion unterwirft.