DE69830304T2 - Gefrierschutzpeptide enthaltendes gefrorenes produkt - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines AFP-hältigen Nahrungsmittelprodukts und AFP-hältige Nahrungsmittelprodukte.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Frostschutz-Peptide (anti-freeze peptides, AFPs) wurden zur Verbesserung der Gefriertoleranz von Nahrungsmitteln vorgeschlagen. Für den Zweck dieser Erfindung hat der Ausdruck „AFP" die im Stand der Technik wohlbekannte Bedeutung, siehe z.B. „Antifreeze proteins and their potential use in frozen food products", Marilyn Griffiths et al. Biotechnology Advances, Bd. 13, S. 375–402, 1995.
  • Die WO 90/13571 offenbart Frostschutz-Peptide, die chemisch oder mittels rekombinanter DNA-Techniken aus Pflanzen erzeugt werden. Die AFPs können zweckmäßig in Nahrungsmittelprodukten, wie Eiscreme, verwendet werden.
  • Die WO 92/22581 offenbart AFPs aus Pflanzen, die zur Steuerung des Eiskristall-Wachstums in Eiscreme verwendet werden können. Dieses Dokument beschreibt auch ein Verfahren zum Extrahieren einer Polypeptid-Zusammensetzung aus interzellulären Räumen von Pflanzen durch Infiltrieren von Blättern mit einem Extraktionsmedium ohne Aufbrechen der Pflanzenzellen.
  • Die WO 94/03617 offenbart die Erzeugung von AFPs aus Hefe und ihre mögliche Verwendung in Eiscreme. Die WO 96/11586 beschreibt von Mikroben erzeugte Fisch-AFPs.
  • Die WO 96/39878 offenbart gefrorene Zusammensetzungen, einschließlich Eiscreme, die AFP enthalten. Die WO 96/39878 lehrt, dass solche gefrorene, AFP-hältige Zusammensetzungen vor der Lagerung keinem herkömmlichen Härtungsschritt unterzogen werden müssen.
  • Bisher wurde jedoch die Verwendung von AFPs nicht auf im Handel erhältliche Nahrungsmittelprodukte angewendet. Ein Grund dafür ist, dass es sich bisher als schwierig erwies, ein gefrorenes Nahrungsmittelprodukt mit den gewünschten Gefüge- und Ess-Merkmalen reproduzierbar herzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel Lösungen für diese Probleme vorzusehen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, gefrorene Nahrungsmittelprodukte vorzusehen, die AFPs enthalten und kein sprödes Gefüge aufweisen, wobei dieses Gefüge bei längerer Lagerung bei niedrigen Temperaturen beibehalten wird.
  • Die (nicht vorveröffentlichte) PCT/EP97/03635 betrifft die Herstellung gefrorener Nahrungsmittelprodukte, die AFPs enthalten und ein relativ hartes und sprödes Gefüge aufweisen, indem das Seitenverhältnis der Eiskristalle im Produkt adaptiert wird.
  • Die (nicht vorveröffentlichte) PCT/EP97/03636 betrifft die Herstellung gefrorener Nahrungsmittelprodukte, die AFPs enthalten und ein relativ weiches, wenn auch sprödes Gefüge aufweisen, indem das Seitenverhältnis der Eiskristalle im Produkt adaptiert wird.
  • Überraschenderweise zeigte es sich, dass es möglich ist, gefrorene, AFP-hältige Nahrungsmittelprodukte zu erhalten, die nicht spröde sind, vorausgesetzt, dass das Verfahren zur Herstellung des AFP-hältigen Produkts sorgfältig ausgewählt wird. Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines gefrorenen, AFP umfassenden Nahrungsmittelprodukts, wobei das Produkt mindestens teilweise im Wesentlichen ohne freies AFP vorgefroren wird, wonach das freie AFP darin eingebaut wird.
  • Ohne durch irgendeine Theorie gebunden zu sein, nehmen die Anmelder an, dass die günstigen Gefügeeigenschaften des Produktes wie folgt erklärt werden können: Wenn die Nahrungsmittelprodukte vorgefroren sind, werden im ganzen Produkt Eiskristalle gebildet. Wenn freie AFPs danach im vorgefrorenen Produkt verfügbar werden, führt dies im Allgemeinen zur Beibehaltung der Form und Größe der ursprünglich gebildeten Kristalle, selbst wenn das Produkt während der Lagerung Temperaturveränderungen ausgesetzt ist. Die Anwesenheit der freien AFPs erst in einem späten Stadium des Gefrierprozesses, d.h., nachdem zumindest ein Teil der Eiskristalle gebildet wurde, scheint jedoch zu einer Verringerung des Aggregierens zwischen den Eiskristallen des Endprodukts zu führen, was somit ein weniger sprödes Produkt ergibt.
  • Für den Zweck der Erfindung umfasst der Ausdruck „freies AFP" alle Formen von AFP, die mit den Eiskristallen in Wechselwirkung treten können. Das Fehlen von freien AFPs heißt, dass entweder kein AFP im System vorhanden ist, oder dass AFP in einer Form vorhanden ist, die nicht mit den Eiskristallen in Wechselwirkung treten kann. Das Vorhandensein von freiem AFP kann durch Verwendung des Rekristallisations-Inhibierungstests, wie in den Beispielen veranschaulicht, gezeigt werden.
  • Viele Konsumenten mögen weniger spröde gefrorene Nahrungsmittelprodukte oder Ingredienzien, wie Eiscreme oder Wassereis. Überraschenderweise stellten wir fest, dass AFPs die Möglichkeit bieten, gefrorene Nahrungsmittelprodukte zu formulieren, die einerseits weniger spröde sind und anderseits verbesserte Eis-Rekristallisations- und Temperaturtoleranz-Eigenschaften nach schlechter Lagerung beibehalten.
  • Erfindungsgemäße Produkte sind durch eine Brinell-Härte ausgezeichnet, die signifikant geringer ist als bei Produkten derselben Zusammensetzung, bei welchen freies AFP vor dem Gefrieren vorhanden ist. Vorzugsweise beträgt bei –18°C die Kraft (in N), gemessen bei einer Verschiebung von 2 mm, wie in den Beispielen für Produkte, bei welchen das freie AFP vor dem (teilweisen) Gefrieren vorhanden ist, mindestens das 1,5-fache der Kraft (in N) für dieselbe Zusammensetzung, in welcher freies AFP erst nach dem (teilweisen) Vorgefrieren vorhanden ist. Mehr bevorzugt beträgt die Kraft das 2,0- bis 4,0-fache der Kraft von Produkten der Erfindung. Die Kraft für erfindungsgemäße Produkte, wie oben angegeben gemessen, ist vorzugsweise von 5 bis 100 N, mehr im Allgemeinen 7 bis 40 N, mehr spezifisch von 10 bis 30 N.
  • Das Seitenverhältnis der Eiskristalle in Zusammensetzungen, die gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurden, ist vorzugsweise weniger als 2,0, z.B. von 1,0 bis 1,9. Das Seitenverhältnis von Eiskristallen wird als durchschnittliches Verhältnis der Länge und der Breite der Eiskristalle definiert. Ein Seitenverhältnis von weniger als 2,0 entspricht rundlichen Eiskristallen, die keine längliche Form haben. Das Seitenverhältnis von Kristallen kann mit jedem geeigneten Verfahren bestimmt werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist in den Beispielen veranschaulicht.
  • Vorzugsweise sind die gefrorenen Produkte der Erfindung nicht spröde. Vorzugsweise ist die Mindest-Schichtendicke, bei welcher ein Bruchverhalten beobachtbar ist, mehr als 10 mm, mehr bevorzugt, mehr als 50 mm. Das Bruchverhalten kann entweder durch Herstellen von Schichten mit unterschiedlicher Dicke und Feststellen, bei welcher Mindestdicke ein Bruchverhalten eintritt, gemessen werden, oder es kann aus dem Young-Modul wie in den Beispielen beschrieben, errechnet werden.
  • Während der Formulierung und dem nachfolgenden Gefrieren von Nahrungsmittelprodukten können mehrere Parameter das Seitenver hältnis der zu bildenden Eiskristalle beeinflussen. Beispiele für Faktoren, die das Seitenverhältnis beeinflussen, sind nachstehend angeführt. Die Anmelder sind der Meinung, dass es wohl im Können des Fachmanns liegt, diese Bedingungen so auszuwählen, dass das Seitenverhältnis der Eiskristalle in den gewünschten Bereich fällt.
  • Ein Faktor, der das Seitenverhältnis von Eiskristallen beeinflusst, ist die Geschwindigkeit, mit welcher das Produkt eingefroren wird. Allgemein gesagt kann eine Erhöhung der Gefriergeschwindigkeit zu einer Verringerung des Seitenverhältnisses bei den Eiskristallen führen.
  • Ein weiterer Faktor, der das Seitenverhältnis von Eiskristallen beeinflusst, ist die Mobilität des Produkts während dem Gefrieren. Wenn z.B. ein flüssiges Wassereis oder eine Eiscreme-Mischung gefroren werden soll, wird ruhiges Gefrieren zu einem relativ hohen Seitenverhältnis für die Eiskristalle führen, wogegen Rühren zu einem niedrigeren Seitenverhältnis führt. Mischen mit hoher Scherung wird zu noch niedrigeren Seitenverhältnissen führen.
  • Ein weiterer Faktor, der das Seitenverhältnis der Eiskristalle beeinflusst, ist das Vorhandensein und die Mengen von Ingredienzien. Beispielsweise kann das Vorhandensein von Ingredienzien, die dazu neigen, eine Netzwerkstruktur im Produkt zu bilden (z.B. Gummis oder Fette) zu einem niedrigeren Seitenverhältnis führen als bei Produkten ohne diese Ingredienzien. Auch andere Ingredienzien können zu einem niedrigeren Seitenverhältnis führen, z.B. große Feststoffmengen, beispielsweise große Zuckermengen, können zu niedrigen Seitenverhältnissen führen. Auch große Phasenvolumina für das Eis können zu höheren Seitenverhältnissen führen.
  • Schließlich können die Art und Menge der vorhandenen AFPs zu einer Veränderung in Seitenverhältnissen führen. Einige AFPs scheinen die Bildung niedriger Seitenverhältnisse zu begünstigen, wogegen andere AFPs höhere Seitenverhältnisse zu induzieren scheinen. Eine Veränderung der Menge an AFPs kann zu einer Veränderung in den Seitenverhältnissen führen.
  • Das Verfahren der Erfindung involviert zumindest das teilweise Vorgefrieren des Produkts bevor freies AFP vorhanden ist. Bei diesem teilweisen Vorgefrieren werden vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% des in der Vormischung vorhandenen Wassers, z.B. von 30–100 Gew.-%, vorzugsweise 40–80 Gew.-%, gefroren. Dieses Vorgefrieren kann mit jedem geeigneten Verfahren erfolgen. Besonders bevorzugt ist jedoch das teilweise Vorgefrieren in einer Einrichtung, in welcher das Gefrieren und das Versetzen mit Luft (falls erwünscht) zur gleichen Zeit stattfinden. Geeignete Einrichtungen dafür sind beispielsweise Dünnschicht-Wärmeaustauscher, wobei das Nahrungsmittelprodukt beispielsweise auf eine Temperatur zwischen –2 und –6°C vorgefroren wird.
  • In einer ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Vorgefrieren in der Abwesenheit von AFP. Nach dem Vorgefrieren wird das freie AFP dann zur Verfügung gestellt, beispielsweise durch Zusetzen zum vorgefrorenen Produkt, z.B. durch Einmischen einer Lösung von AFP in das vorgefrorene Produkt, beispielsweise durch Mischen in einem feststehenden Mischer. Alternativ kann die einzufrierende Mischung in zwei oder mehrere Ströme geteilt werden, wobei mindestens einer der Ströme, der AFP-frei ist, vorgefroren wird und danach mit dem (den) übrigen Strom (Strömen), die das AFP aufweisen, gemischt wird. Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform werden zwei oder mehrere Gefriergeräte der Reihe nach verwendet, wobei das AFP dem System zwischen zwei Gefriergeräten zugesetzt wird.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Vorgefrieren in Anwesenheit von unfreiem AFP. Nach dem Vorgefrieren, wird das AFP zur Verfügung gestellt, z.B. durch Gewährleisten, dass das unfreie AFP in freier Form freigesetzt wird. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem die Verarbeitungsbedingungen variiert werden, so dass AFP-Einkapselungen geöffnet werden, um das AFP freizusetzen. Alternativ können Komplexe, in welchen das AFP in unfreier Form vorliegt, so verändert werden, dass freies AFP freigesetzt wird.
  • Wie oben angegeben, kann das AFP in mehreren Formen zugesetzt werden.
  • Wenn das AFP z.B. in freier Form als solches oder in Lösung oder als Teil eines Produkt-Stromes zugegeben wird, dann wird es erfindungsgemäß nach einem zumindest teilweisen Vorgefrieren des Produkts zugesetzt.
  • Wenn das AFP in unfreier Form zugegeben wird, dann kann das AFP auch vor dem teilweisen Vorgefrieren zugegeben werden, solange das Wesen des AFP-Systems und die Verarbeitungsbedingungen so gewählt werden, dass im Wesentlichen kein freies AFP vor dem (teilweisen) Vorgefrieren verfügbar wird.
  • Bei einer sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das AFP durch Einschluss in gelierte Teilchen in eine unfreie Form gebracht. Jedes Geliermittel kann verwendet werden. Vorzugsweise wird die Stärke des Gels so gewählt, dass die Gele unter normalen Scherbedingungen im Gefriergerät zerbrechen, wodurch das AFP in freier Form freigesetzt wird. Geeignete Gele können beispielsweise auf Basis essbarer Geliermittel vorliegen, wie Alginat, Jota- oder Kappa-Carrageenan, Gellan, Agar, Pektin, Furcelleran, Guargummi, Johannisbrotkernmehl, besonders bevorzugt sind Alginat-Gele.
  • Vorzugsweise werden die Gel-Festigkeit der Gele, die Teilchengröße und die Form so gewählt, dass die gelierten Teilchen während des Gefriervorgangs zerbrochen werden. Im Allgemeinen kann die Gel-Festigkeit durch Variieren der Menge an Geliermittel variiert werden. Außerdem werden unregelmäßig geformte Teilchen leichter aufgebrochen als runde Teilchen. Es liegt im Können des Fachmanns jene Bedingungen zu entwickeln, die zu den gewünschten Teilchen führen.
  • Eine alternative Form von unfreiem AFP betrifft das Einbauen des AFP in flüssige Kristallstrukturen, beispielsweise in Liposome, wobei die Liposome so gewählt werden, dass das AFP nach dem teilweisen Vorgefrieren des Produkts in freier Form freigesetzt wird. Geeignete Liposom-Strukturen können beispielsweise auf essbaren grenzflächenaktiven Materialien, z.B. Mono- oder Diglyceriden, basieren.
  • Andere Techniken können ebenfalls zur Herstellung von unfreiem AFP verwendet werden. Beispiele für diese sind eingekapseltes AFP, Einschließen von AFPs in Emulsionssystemen usw..
  • Nachdem das freie AFP im vorgefrorenen Produkt verfügbar wird, kann das Produkt gegebenenfalls weiter behandelt werden, z.B. kann es weiter gefroren werden (nachgehärtet, z.B. auf eine Temperatur von weniger als –18°C), es können andere Ingredienzien zugesetzt werden, das Produkt kann verpackt, geformt, extrudiert usw. werden. Vorzugsweise ist jedoch die Temperatur des Produkts nach dem Verfügbarwerden des freien AFP nicht so hoch, dass die meisten der Eiskristalle schmelzen.
  • Das Verfahren der Erfindung kann auf jedes gefrorene Produkt, das AFPs enthält, angewendet werden. Beispiele für gefrorene Nahrungsmittelprodukte, die AFP enthalten können, sind be arbeitete Nahrungsmittelprodukte, wie z.B. gefrorene Bäckerei-Produkte, z.B. Teige, Rührteige, Kuchen usw., gefrorene kulinarische Produkte, beispielsweise Suppen, Saucen, Pizzas, gefrorene Pflanzenprodukte, wie Kompott, Kartoffelpüree, Tomatenmark usw. Ein sehr bevorzugtes erfindungsgemäßes Produkt ist ein gefrorenes Konfekt-Produkt.
  • Für die Zwecke der Erfindung inkludiert der Ausdruck „gefrorenes Konfekt-Produkt" Milch-hältige gefrorene Konfektprodukte, wie Eiscreme, gefrorenes Joghurt, Scherbet, Sorbet, Milcheis und gefrorenen Pudding, Wassereissorten, Granitas (grobkörnige Sorbets) und gefrorene Fruchtpürees. Besonders bevorzugte Produkte der Erfindung sind Eiscreme und Wassereis.
  • Die Anmelder stellten fest, dass die AFPs zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren aus einer Vielfalt von Quellen, wie Pflanzen, Fischen, Insekten und Mikroorganismen, stammen können. Sowohl natürlich vorkommende Spezies wie auch Spezies, die durch genetische Modifizierung erhalten wurden, können verwendet werden. Beispielsweise können Mikroorganismen oder Pflanzen genetisch modifiziert werden, so dass sie AFPs exprimieren, und die AFPs können dann gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Genetische Manipulationstechniken können verwendet werden, um AFPs wie folgt herzustellen: Eine geeignete Wirtszelle oder ein Wirtsorganismus würden durch ein Genkonstrukt, das das gewünschte Polypeptid enthält, transformiert. Die für das Polypeptid codierende Nukleotid-Sequenz kann in einen geeigneten Expressionsvektor insertiert werden, der für die für die Transkription und Translation notwendigen Elemente codiert, und in einer Weise, dass sie unter geeigneten Bedingungen (z.B. in der richtigen Orientierung und im korrekten Leserahmen und mit passenden Targeting- und Expressions-Sequenzen) exprimiert werden. Die zur Konstruktion dieser Expressionsvektoren notwendigen Methoden sind dem Fachmann auf dem Gebiet wohl bekannt.
  • Eine Reihe von Expressionssystemen kann zur Expression der für das Polypeptid codierenden Sequenz verwendet werden. Zu diesen zählen – ohne darauf eingeschränkt zu sein – Bakterien-, Hefe-, Insekten-Zellsysteme, Pflanzen-Zellkultur-Systeme und Pflanzen, die alle mit den entsprechenden Expressionsvektoren transformiert wurden.
  • Eine große Vielfalt von Pflanzen und Pflanzen-Zellsystemen kann mit den Nukleinsäure-Konstrukten der gewünschten Polypeptide transformiert werden. Bevorzugte Ausführungsformen würden Mais, Tomate, Tabak, Karotten, Erdbeeren, Rapssamen und Zuckerrübe einschließen, ohne auf diese eingeschränkt zu sein.
  • Für den Zweck der Erfindung stammt ein Satz bevorzugter AFPs aus Fisch. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Fisch-Proteinen vom Typ III, am meisten bevorzugt HPLC 12, wie in unserem Fall WO97/02343 geoffenbart. Ein anderes bevorzugtes AFP kann aus Pflanzenquellen stammen, wie Gras oder Winterroggen, wie in unserem nicht vorveröffentlichten Fall PCT/EP97/03634 beschrieben, oder Karotte, wie in unserer nicht vorveröffentlichten Anmeldung PCT/EP97/06181 beschrieben. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Pflanzen-AFPs.
  • Bei einigen natürlichen Quellen können die AFPs aus einer Mischung aus zwei oder mehreren verschiedenen AFPs bestehen. Vorzugsweise werden jene AFPs ausgewählt, die signifikante Eis-Rekristallisations-Inhibierungseigenschaften haben, dies kann gemäß den Beispielen gemessen werden.
  • Wie oben angegeben, sind die bevorzugten gefrorenen Produkte, in welchen die AFPs verwendet werden, gefrorene Konfekt-Produkte, wie Eiscreme oder Wassereis. Vorzugsweise beträgt die Menge der AFPs von 0,0001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Endprodukt.
  • Überraschenderweise stellte man fest, dass Zusammensetzungen der Erfindung sehr geringe Mengen an AFPs enthalten können und noch immer von guter Qualität sein können.
  • Vorzugsweise beträgt die Menge an Feststoffen im gefrorenen Konfekt (z.B. Zucker, Fett, Geschmacksstoffe usw.) mehr als 3 Gew.-%, mehr bevorzugt, von 4 bis 70 Gew.-%.
  • Beispiel I
  • Eiscreme wurde aus folgenden Formulierungen zubereitet:
    Figure 00080001
    Figure 00090001
    Anmerkung: AFP Typ III HPLC-12 ist in der WO 97/02343 beschrieben.
  • Das Herstellungsverfahren war wie folgt:
    Für die Zusammensetzungen B und C (Vergleich) wurden alle Ingredienzien gemischt und in einem Dünnschicht-Wärmeaustauscher auf eine Extrusionstemperatur von –6,1°C und eine Volumssteigerung („overrun") von 94% (B) oder 113 (C) gefroren, gefolgt von einer Nachhärtung auf –35°C in einem herkömmlichen Gebläse-Tiefkühler („blast freezer"). Die Zusammensetzung A wurde wie die anderen Zusammensetzungen gemischt und vorgefroren, jedoch wurde nach dem Extrudieren das AFP im Nachhinein zugesetzt und in einem feststehenden Mischer homogen in das Produkt eingemischt. Das Produkt hatte eine Volumssteigerung von 96%. Bei der Extrusionstemperatur enthielt das Produkt etwa 40 Gew.-% Eis, entsprechend etwa 60% des Wassers, das gefroren wird. Nach dem Mischen des AFP wurde das Produkt A auch auf eine Temperatur von –35°C in einem Gebläse-Tiefkühler nachgehärtet.
  • Die Produkte wurden einer schlechten Lagerung unterzogen, indem sie für eine Zeitdauer von 10 Tagen bei –10°C gehalten wurden.
  • Proben der Produkte wurden bei –18°C in einem Prolan-Umweltschrank etwa 12 h lang äquilibriert. Mikroskop-Objektträger wurden präpariert, indem eine dünne Schicht Eiscreme aus dem Zentrum der dünnen Glasplättchen gestrichen wurde.
  • Jeder Objektträger wurde auf einen Temperatur-gesteuerten Mikroskoptisch (bei –18°C) transferiert, wo Bilder von Eiskristallen (etwa 400 einzelne Eiskristalle) gesammelt und durch eine Videokamera zu einem Bild-Aufbewahrungs- und -Analysesystem übermittelt wurden.
  • Die aufbewahrten Bilder des Eiskristalls wurden manuell durch Umzeichnen seines Umfangs hervorgehoben, wodurch der gesamte Kristall ge"highlighted" wurde. Die Bilder der hervorgehobenen Kristalle wurden dann unter Verwendung der Bildanalyse-Software gemessen, die die Anzahl der Pixel zählt, die notwendig sind, um die längste gerade Linie (Länge), die kürzeste gerade Linie (Breite), das Seitenverhältnis (Länge/Breite) zu vervoll ständigen.
  • Das durchschnittliche Seitenverhältnis wurde für die Kristalle berechnet.
  • Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten: Tabelle 1
    Figure 00100001
  • Die Härte der gehärteten Proben (vor der falschen Lagerung) wurde mit einem Brinell-Härtetest getestet, wobei Eiscreme-Proben (bei –18°C) in einen Instron-Universal-Tester eingeführt werden und ein kugelförmiger Ball (Durchmesser: 15 mm) in die Eiscreme mit konstanter Geschwindigkeit (5 mm/min) gestoßen wird und der Widerstand gegen die Bewegung gemessen wird. Für Probe A ist die Kraft bei einer Verschiebung von 2 mm etwa 18 N, für Probe B war die Kraft etwa 47 N; für C etwa 15 N.
  • Beispiel II
  • Die Sprödigkeit der Eiscremes aus Beispiel I kann durch Berechnungen hinsichtlich des Bruchverhaltens der Eiscreme bestimmt werden. Unter Verwendung eines 3-Punkt-Biegetests wurde der Young-Modul gemessen.
  • Der Young-Modul kann durch Herstellen von Eiscreme-Streifen, 18-stündiges Equilibrieren derselben in einem Gefrierschrank und Transferieren in einen Temperatur-Schrank gemessen werden. Die Streifen werden auf eine 3-Punkt-Biege-Vorrichtung platziert, wie in Handbook of Plastics Test Methods (2. Ausgabe), herausgegeben von R.P.Brown, George Godwin Ltd, 1981, beschrieben. Das Testen der Proben erfolgt sofort mit einer Verformungsgeschwindigkeit von 50 m/min. Aus der Kraft-Verformungs-Kurve wird das anfängliche Gefälle gemessen und zur Berechnung des Young-Moduls gemäß der folgenden Gleichung verwendet:
    Figure 00110001
    • – worin L = Balkenspanne (110 mm), B = Probenbreite, W = Probenhöhe. Gewöhnlich wurden acht Proben getestet, um einen mittleren Young-Modul-Wert zu ergeben.
  • Unter Verwendung der von Williams & Cawood in Polymer Testing 9, 15–26 (1990) beschriebenen Berechnungen kann die Bruchzähigkeit berechnet werden.
  • Die Ergebnisse sind wie folgt: Zusammensetzung A (gemäß der Erfindung) hat eine signifikant geringere Sprödigkeit als Zusammensetzung B und eine der Zusammensetzung C vergleichbare Brüchigkeit.
  • Beispiel III
  • Die Beispiele I und II können wiederholt werden, indem man anstatt Fisch-AFP 4 Gew.-%, AFP enthaltenden Karottensaft verwendet, der durch Abschrubben frisch geernteter, an die Kälte akklimatisierter Karotten in Wasser erhalten wurde. Die Spitzen werden entfernt, und der Saft wird unter Verwendung eines Haushalts-Entsafters extrahiert. Der Karottensaft wird als Quelle der AFPs anstelle von Fisch-AFP-HPLC12 verwendet.
  • Beispiel IV
  • Die Beispiele I und II können unter Verwendung von 0,015 Gew.-% Winterroggen-AFPs als AFP-Quelle an Stelle von Fisch-AFP HPLC12 wiederholt werden.
  • Der Winterroggen wird im Jänner geschnitten (mittlere Temperatur: 3,5°C), das Gewebe wird rasch ins Labor zur weiteren Behandlung transportiert und zum Entfernen von Schmutz gründlich mit Wasser gewaschen. 400 g der Schnitzel werden in einem Warren-Mixer mit 800 g Wasser homogenisiert, bis das Gewebe voll ständig aufgebrochen war. Der AFP-reiche Saft wird durch Filtern durch 4 Lagen Musselin gesammelt. Der Saft wird 10 min lang gekocht. Der Überstand wird vom Niederschlag durch 20-minütiges Zentrifugieren bei 15.000 getrennt. Das AFP kann dann durch Gefriertrocknen isoliert werden.
  • Beispiel V
  • Die Eis-Rekristallisations-Inhibierungseigenschaften der AFPs können wie folgt bestimmt werden:
    Eine Probe eines AFP-hältigen Produkts wurde auf einen Saccharose-Wert von 30 Gew.-% eingestellt (wenn der Ausgangswert der Probe mehr als 30% war, erfolgte dies durch Verdünnung, wenn der Ausgangswert niedriger war, wurde Saccharose auf die Menge von 30% zugegeben).
  • Ein 3 μl-Tropfen der Probe wurde auf ein 22 mm Deckglas gegeben. Ein Deckglas mit einem Durchmesser von 16 mm wurde dann darauf gegeben, und ein Gewicht von 200 g wurde auf der Probe platziert, um eine gleichmäßige Objektträger-Dicke zu gewährleisten. Die Ränder des Deckglases wurden mit durchsichtigem Nagellack versiegelt.
  • Der Objektträger wurde auf einem Temperatur-gesteuerten Linkham THM 600-Mikroskoptisch platziert. Der Tisch wurde rasch (50°C pro Minute) auf –40°C gekühlt, um eine große Population kleiner Kristalle zu erzeugen. Die Tisch-Temperatur wurde dann rasch (50°C pro Minute) auf –6°C angehoben und auf dieser Temperatur gehalten.
  • Die Eisphase wurde bei –6°C unter Verwendung eines Leica Aristoplan-Mikroskops beobachtet. Polarisierte Licht-Bedingungen in Verbindung mit einer Lambda-Platte wurden verwendet, um den Kontrast der Eiskristalle zu verstärken. Der Zustand der Eisphase (Größe der Eiskristalle) wurde mit 35 mm Photomikrographie bei T = 0 und T = 1 Stunde aufgenommen. Die Eiskristallgröße (Länge) wurde durch Umzeichnen des Umfangs der Kristalle bestimmt. Die maximale Länge jedes einzelnen Eiskristalls einer Charge von Eiscreme wurde auf ein Kalkulationsblatt übertragen, wo die Analyse des Daten-Sets durchgeführt wurde, um den Mittelwert und die Standardabweichung herauszufinden.
  • Im Allgemeinen kann dieser Test auf jede geeignete Zusammensetzung, die AFP und Wasser umfasst, angewendet werden. Im Allgemeinen ist die AFP-Menge in einer solchen Test-Zusammenset zung nicht sehr kritisch und kann beispielsweise von 0,0001 bis 0,5 Gew.-%, mehr bevorzugt, 0,0005 bis 0,1 Gew.-%, am meisten bevorzugt 0,001 bis 0,05 Gew.-%, z.B. 0,01 Gew.-%, betragen.
  • Jede geeignete Zusammensetzung, die AFP und Wasser umfasst, kann zur Durchführung des Tests verwendet werden. Im Allgemeinen wird es jedoch nicht notwendig sein, das AFP in gereinigter Form zu erhalten. Für praktische Anwendungen würde es normalerweise ausreichen, einen flüssigen Extrakt oder einen Saft eines natürlichen Materials herzustellen, wobei dieser Extrakt oder Saft dann getestet werden kann.
  • Der obige Rekristallisationstest kann verwendet werden, um festzustellen, ob AFPs adäquate Eis-Rekristallisations-Inhibierungseigenschaften aufweisen. Zu diesem Zweck ist eine (zahlengemittelte) Länge der Eiskristalle von weniger als 15 μm beispielsweise 5–15 μm, ein Beweis für gute Rekristallisations-Inhibierungseigenschaften.
  • Der obige Rekristallisationstest kann auch verwendet werden, um zu überprüfen, ob freies AFP im System vorhanden ist. Wenn AFP in freier Form vorhanden ist, zeigt der obige Test normalerweise eine (zahlengemittelte) Länge der Eiskristalle von weniger als 15 μm, z.B. 5–15 μm. Wenn das System frei von AFPs ist oder nur AFPs in unfreier Form enthält, ist die Länge normalerweise mehr als 15 μm, z.B. 25 μm oder mehr.
  • Beispiel VI
  • Eiscreme mit den folgenden Formulierungen wurde hergestellt.
    • K:
    Zusammensetzung C aus Beispiel I (Vergleich)
    L:
    Zusammensetzung C aus Beispiel I einschließlich 10% Alginat-Kügelchen (siehe unten) und entsprechend weniger Wasser (Vergleich)
    M:
    Zusammensetzung B aus Beispiel L einschließlich 10% Alginat-Kügelchen (siehe unten) und entsprechend weniger Wasser (Vergleich)
    N:
    Zusammensetzung C aus Beispiel I einschließlich 10% AFP-hältige Alginat-Kügelchen (siehe unten) und entsprechend weniger Wasser (erfindungsgemäß)
  • Alginat-Kügelchen wurden hergestellt, indem 0,333 Gew.-% Natriumalginat-Lösung in eine 0,123 Gew.-% CaCl2-Lösung getropft wurde.
  • AFP-hältige Alginat-Kügelchen wurden hergestellt, indem eine Lösung von 0,333 Gew.-% Natriumalginat und 0,05 Gew.-% AFP (Typ III HPLC-12) in eine 0,123 Gew.-% CaCl2-Lösung getropft wurde. Die CaCl2-Lösungen wurden gut gerührt, und die Tropfengröße der Alginat-Kügelchen wurde durch Besprühen mit einer Aerosol-Spritzpistole gesteuert, wobei ein Luftgebläse angeordnet war, um zu gewährleisten, dass die Tropfen weggeblasen werden, bevor sie zu groß werden.
  • Die Zusammensetzungen K-N wurden in einem Dünnschicht-Wärmeaustauscher auf eine Extrusionstemperatur von etwa –5,4°C und eine Volumssteigerung von etwa 97% gefroren. Während des Gefrierprozesses zerfielen die Alginat-Kügelchen.
  • Die durchschnittliche Länge, Breite und das Seitenverhältnis der Formulierungen wurden (gemäß Beispiel I) nach Extrusion und Härtung auf –25°C gemessen.
  • Die Brinell-Härte der Proben wurde gemäß Beispiel I gemessen.
  • Die Ergebnisse sind wie folgt:
    Figure 00140001
  • Härtemessungen zeigten, dass die Zusammensetzungen M und N härter als die Zusammensetzungen K und L waren. Die Zusammensetzung N war jedoch bedeutend weniger hart als die Zusammensetzung M.
  • Diese Ergebnisse zeigen, dass AFP, wenn es in einer solchen Form zugesetzt wird, dass es erst nach erfolgtem teilweisem Vorgefrieren freigesetzt wird (Zusammensetzung N), Kristallformen (Seitenverhältnis) ähnlich wie die Zusammensetzungen ohne AFP (Zusammensetzungen K und L) liefert. Das Seitenverhältnis der Zusammensetzung N war jedoch signifikant niedriger als das Seitenverhältnis der Zusammensetzung M, in welcher AFP in freier Form vorhanden war, bevor der Gefrierprozess einsetzte. Die Zusammensetzungen M und N hatten beide vorteilhaft kleine Kristallgrößen, die Zusammensetzung N war jedoch dahingehend vorteilhaft, dass sie im Vergleich zur Formulierung M eindeutig eine verringerte Härte hatte.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines AFP-hältigen gefrorenen Nahrungsmittelprodukts, wobei das Produkt im Wesentlichen ohne freies AFP mindestens teilweise vorgefroren wird, wonach das freie AFP darin eingebaut wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Produkt ohne AFP mindestens teilweise vorgefroren wird, wonach das AFP darin eingebaut wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das AFP dem Produkt in unfreier Form zugesetzt wird, wobei die unfreie Form und die Verarbeitungsbedingungen so ausgewählt werden, dass nach dem zumindest teilweisen Vorgefrieren das AFP in freier Form freigesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das AFP in unfreier Form in das Produkt eingebaut wird, indem es in gelierte Teilchen, Liposome oder Einkapselungen eingebaut wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das AFP in gelierte Teilchen auf Basis von Alginat eingebaut wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens 20 Gew.-% des vorhandenen Wassers vor dem Einbau des freien AFP gefroren werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge des AFP von 0,0001 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das endgültige Produkt, beträgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gefrorene Produkt ein gefrorenes Konfekt-Produkt ist.
  9. Gefrorenes Produkt, erhalten durch das Verfahren von Anspruch 1, mit Eiskristallen mit einem Seitenverhältnis von weniger als 2,0.
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