DE69720000T2

DE69720000T2 - Verfahren zur auswertung der thermischen behandlung eines eiweisshaltigen lebensmittels, wie etwa milch

Info

Publication number: DE69720000T2
Application number: DE69720000T
Authority: DE
Inventors: Inès BIRLOUEZ-ARAGON
Original assignee: INST NAT AGRONOMIQUE PARIS GRI; INSTITUT NATIONAL AGRONOMIQUE PARIS-GRIGNON (INA)
Current assignee: INST NAT AGRONOMIQUE PARIS GRI; INSTITUT NATIONAL AGRONOMIQUE PARIS-GRIGNON (INA)
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2017-08-30
Also published as: FR2752941A1; ES2195167T3; FR2752941B1; US6413779B1; EP0922221B1; JP2000517053A; WO1998009165A1; EP0922221A1; CA2264674C; JP4033496B2; DE69720000D1; CA2264674A1; ATE235052T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Bewertung der thermischen Behandlung, der ein proteinhaltiges Lebensmittel, wie Milch, unterzogen worden ist.
Derzeit verfügt der Fachmann über einige Verfahren zur Bewertung der thermischen Behandlung von Milch, darunter die zwei offiziellen Verfahren: einerseits die Messung von Lactulose in Milch, die einem UHT-Verfahren unterzogen worden ist, und andererseits Messung von beta-Lactoglobulin in pasteurisierter Milch. Diese beiden Meßverfahren bedienen sich der Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC). Das erste Verfahren ermöglicht die Kontrolle der UHT-Behandlung, jedoch mit einer Verzögerung von mindestens 3 Stunden, was es unmöglich macht, auf die Parameter der UHT-Behandlung rasch einzuwirken. Das zweite Verfahren ermöglicht die Bewertung der Qualität der pasteurisierten Milch, jedoch ebenfalls mit einer erheblichen zeitlichen Verzögerung.
Die Durchführung dieser beiden Verfahren ermöglicht es dem Gewerbetreibenden nicht, auf den Verlauf des Verfahrens rasch Einfluß zu nehmen: eine bestimmte Volumenmenge Milch unterliegt nämlich einer thermischen Behandlung (UHT, Pasteurisierung) unter ungünstigen Bedingungen, bevor eine Verfahrenskorrektur durchgeführt werden kann.
Der Fachmann kennt weitere Verfahren, die insbesondere der Messung des Abbaus von Proteinen, die in der erhitzten Milch vorhanden sind, dienen. Insbesondere mißt man die Produkte der Maillard-Reaktion, wie Furosin.
Diese herkömmlichen Verfahren, deren Zuverlässigkeit nicht in Zweifel zu ziehen ist, weisen insbesondere drei Hauptnachteile auf: wie vorstehend erläutert, sind sie langsam, wobei die Ergebnisse erst mit einer Verzögerung von mindestens 3 Stunden vorliegen; sie ermöglichen die Messung von maximal 20 Proben pro Tag, was nicht ausreicht, um ein kontinuierliches Verfahren zu verfolgen, und sie sind relativ kostspielig.
Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bewertung der thermischen Behandlung, der ein proteinhaltiges Lebensmittel, wie Milch, unterzogen worden ist, bereitzustellen, wobei das Verfahren entsprechend den Bedürfnissen des Betreibers mit einer nur kurzen zeitlichen Verzögerung zu Ergebnissen führt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, das die Messung von 100 Proben pro Tag ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren bereitzustellen, das die Bewertung der Wirkung einer thermischen Behandlung auf den Nährwert von Proteinen eines Lebensmittels, wie Milch, ermöglicht.
Diese und aus den weiteren Ausführungen hervorgehenden Ziele werden durch ein Verfahren zur Bewertung der thermischen Behandlung, der ein proteinhaltiges Lebensmittel, wie Milch, unterzogen worden ist, erreicht, wobei das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Stufen umfaßt: a) man nimmt eine Probe des Lebensmittels und versetzt die Probe mit einem Puffer, dessen Ionenstärke und pH-Wert geeignet sind, um einerseits einen Niederschlag von durch die thermische Behandlung denaturierten Proteinen und andererseits einen durchsichtigen Überstand, in dem die noch löslichen Proteine enthalten sind, zu erhalten; b) man bestimmt das im Überstand vorhandene Tryptophan; und c) man bestimmt die im Überstand vorhandenen fluoreszierenden Nebenprodukte, die durch die Maillard-Reaktion im fortgeschrittenen Zustand entstanden sind.
Vorzugsweise wird das im Überstand vorhandene Tryptophan aufgrund seiner Fluoreszenz bestimmt. Beispielsweise führt man die Messung bei einer Anregungswellenlänge von 290 nm und einer Emissionswellenlänge von 330 bis 350 nm durch, um eine maximale Empfindlichkeit zu erzielen. Die Bestimmung von Tryptophan kann auch aufgrund seiner UV-Absorption durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise wird die Bestimmung der im Überstand vorhandenen fluoreszierenden Peptid-Nebenprodukte, die durch die Maillard-Reaktion im fortgeschrittenen Stadium entstanden sind, bei einer Anregungswellenlänge von 350 nm und einer Emissionswellenlänge von 420 bis 440 nm durchgeführt, um eine maximale Empfindlichkeit zu erzielen.
Um die Bedingungen der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren sowie dessen Vorteile zu verdeutlichen, wird der Fachmann auf die folgenden Beispiele verwiesen.
Zunächst ist darauf hinzuweisen, daß die in einem proteinhaltigen Lebensmittel, wie Milch, vorhandenen Proteine in Funktion der thermischen Behandlung Umwandlungen unterliegen, die die Kontrolle des thermischen Vorgangs ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird einerseits Tryptophan als Marker des Denaturierungsgrads von Proteinen gewählt und andererseits werden fluoreszierende Produkte der Maillard-Reaktion in fortgeschrittenem Zustand, die den Nährwert des Proteins verändert, als Maß für die Intensität der Reaktion zwischen Lysin und Produkten mit Carbonyl-Gruppen, wie Zucker und Lipidperoxide, gewählt.
Beispiel 1: Milch
Eine Meßprobe wird folgendermaßen vorbereitet. 500 μl Milch, die einer thermischen Behandlung unterzogen worden ist, werden mit 4500 μl 100 mM Natriumacetat-Puffer vom pH-Wert 4,6 vermischt. Nach Aufwirbeln wird ein durchsichtiger Überstand durch 10-minütige Zentrifugation mit 9000 U/min gewonnen.
In einer Acryl-Fluoreszenzküvette werden 250 μl Überstand mit 2250 μl Wasser verdünnt. Die Fluoreszenz wird dem handelsüblichen Spektrofluorimeter Spex der Firma Jobin-Yvon oder einem gleichwertigen Fluorimeter bei den nachstehend angegebenen Wellenlängen gemessen:

– Anregungswelle: 290 nm
– Emissionswellenlänge: 340 nm.

Die Ergebnisse in Funktion von unterschiedlichen thermischen Behandlungen sind in der nachstehenden Tabelle I zusammen mit den Ergebnissen, die bei herkömmlichen Verfahren erzielt wurden, aufgeführt.
Tabelle I
Die Fluoreszenz von Tryptophan (Trp) steht in enger Korrelation (r = 0,98) zur Konzentration von β-Lactoglobulin (Referenzmethode zur Charakterisierung von pasteurisierter Milch). Sie ermöglicht es somit, sehr rasch pasteurisierte Milch von UHT-Milch zu unterscheiden.
Das Verhältnis zwischen der Fluoreszenz der Produkte der Maillard-Reaktion (PM) zur Fluoreszenz von Tryptophan (100* PM/Trp) stellt einen globalen thermischen Index dar, der gleichermaßen den Ablauf dieser anderen Reaktion, die im wesentlichen in UHT-Milch, insbesondere vom indirekten Typ, abläuft. Dies korreliert mit Furosin (r = 0,82) und ist umgekehrt proportional zum Nährwert (Gehalt an der essentiellen Aminosäure Lysin) der erhitzten Milchproteine.
Diese beiden Messungen zusammen liefern eine rasche Information über den Typ der thermischen Behandlung, der die Milch unterzogen worden ist, und über die Qualität dieser Behandlung.
Aufgrund des raschen Ablaufs dieses Vorgangs kann man einerseits 100 Proben pro Tag messen und andererseits rasch eingreifen, um die Herstellung von Milch mit einem maximalen Nährwert zu ermöglichen, wobei sich geringere Kosten ergeben.
Beispiel 2: Soja
Das vorliegende Verfahren läßt sich auch zur Bewertung des Röstgrades von Soja einsetzen.
Man entnimmt beim Röstvorgang Kerne und zerkleinert sie zu Mehl. Das Mehl (500 mg) wird sodann durch Zugabe von 10 ml Petrolether von Lipiden befreit. Nach Aufwirbeln wird die organische Phase verworfen. Der Vorgang wird ein weiteres Mal wiederholt. Sodann wird das Mehl unter Vakuum zur Trockene eingedampft.
Die Solubilisierung der Proteine wird durch Zugabe von 100 mM Boratpuffer vom pH-Wert 8,0 gemäß den Angaben von R. R. Bush, R. Toulec, I. Caugant, P. Guilfoteau "Effect of raw pea flower on nutrients digestibility and immune responses in the pre-ruminant calf", J. Dairy Sci., Bd. 75 (1992), S. 3539-3552, durchgeführt. Eine 10-minütige Zentrifugation mit 9000 U/min ermöglicht die Abtrennung von durchsichtigen löslichen Proteinen.
Die Ablesung wird auf die vorstehend angegebene Weise unter 20-facher Verdünnung des durchsichtigen Überstands in Wasser (d. h. 150 μl plus 2850 μl Wasser) in einer Fluoreszenzküvette aus Acrylglas durchgeführt.
In der nachstehenden Tabelle II sind die Ergebnisse der beiden thermischen Behandlungen zusammengestellt: im Wasserbad erwärmtes Mehl und in der Röstvorrichtung erhitzte Kerne. Die Messungen des mit dem Wasserbad erhitzten Soja werden an Proben, die nach dem gleichen Verfahren vorbereitet worden sind, durchgeführt.
Die Ablesung am Spektrofluorimeter wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Tabelle II
Die Tryptophan-Fluoreszenz im durchsichtigen Überstand stellt einen rasch zu erhaltenden Meßwert für die Konzentration an leicht denaturierten, löslichen Proteinen dar und steht in enger Korrelation mit dem Gehalt an Proteinen (Kjeldahl-Verfahren oder kolorimetrisches Biuret-Verfahren; r = 0,99). Die fluoreszierenden Maillard-Produkte werden dabei ausgehend von Lipidperoxiden gebildet.
Aus dem vorliegenden Beispiel ist ersichtlich, daß die Röstung der Kerne die Soja-Proteine wesentlich stärker abbaut als eine Behandlung des Mehls im Wasserbad, und zwar trotz identischer Temperaturen. Die alleinige Bestimmung der löslichen Proteine, die länger und kostspieliger ist, ermöglichte es nicht, diese Schlüsse zu ziehen.
Dieses Beispiel zeigt somit die Notwendigkeit, die Röstung unter möglichst günstigen Bedingungen durchzuführen. Dabei ist es erforderlich, über ein möglichst rasches und genaues Kontrollverfahren, wie es erfindungsgemäß bereitgestellt wird, zu verfügen.
Beispiel 3: Mais
Das vorliegende Verfahren kann auch zur Bewertung der Intensität der Trocknung von Maiskörnern dienen, wobei die Trocknung eine spezielle Form der Wärmebehandlung darstellt. Diese Intensität der Trocknung beeinflußt die Qualität und die Extraktionsausbeute an Stärke.
Derzeit wird zur Bestimmung der Trocknungsintensität die Trübung der Lösung der denaturierten Proteine gemessen.
Erfindungsgemäß entnimmt man getrocknete Maiskörner, mahlt sie zu Mehl und bringt sie in einer 5%igen Natriumchlorid-Lösung (NaCl) in Lösung. Anschließend wird die Lösung gemäß den Angaben des Institut Technique des Céréales et des Fourrages (I.T.C.F.) zentrifugiert.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle III im Vergleich mit den Ergebnissen des vorstehend angegebenen herkömmlichen Verfahrens aufgeführt.
Tabelle III
Der geringe Gehalt an reduzierenden Zuckern oder ungesättigten Lipiden in den Maiskörnern ermöglicht nicht die Messung eines Fluoreszenzsignals der Maillard-Produkte. In diesem Fall ist nur die erste Messung notwendig. Die ergibt Informationen über die Denaturierung der Proteine in der Wärme, wobei die Konzentration an im NaCl-Puffer noch löslichen Proteinen gemessen wird.
Das vorliegende Verfahren ermöglicht es somit, einerseits die thermische Behandlung, der Milch oder ein proteinhaltiges Nahrungsmittel unterzogen worden ist, zu kontrollieren und andererseits die ernährungstechnische Qualität des analysierten Lebensmittels zu ermitteln.

Claims

Verfahren zur Bewertung der thermischen Behandlung, der ein proteinhaltiges Lebensmittel, wie Milch, unterzogen worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Stufen umfasst: a) man nimmt eine Probe des Lebensmittels und versetzt die Probe mit einem Puffer, dessen Ionenstärke und pH-Wert geeignet sind, um einerseits einen Niederschlag von durch die thermische Behandlung denaturierten Proteinen und andererseits einen durchsichtigen Überstand, in dem die noch löslichen Proteine enthalten sind, zu erhalten; b) man bestimmt das im Überstand vorhandene Tryptophan; und c) man bestimmt die im Überstand vorhandenen fluoreszierenden Peptidnebenprodukte, die durch die Maillard-Reaktion im fortgeschrittenen Stadium entstanden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Tryptophans aufgrund seiner Fluoreszenz durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung bei einer Anregungswellenlänge von 290 nm und einer Emissionswellenlänge von 330 bis 350 nm durchgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der im Überstand vorhandenen fluoreszierenden Peptidnebenprodukte, die durch die Maillard-Reaktion im fortgeschrittenen Stadium entstanden sind, bei einer Anregungswellenlänge von 350 nm und einer Emissionswellenlänge von 420 bis 440 nm durchgeführt wird.