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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Produkt
auf der Basis von Polysacchariden der Glucan- und Mannan-Klasse
und auf eine Methode, dieses Produkt aus Hefen und/oder Pilzen zu
gewinnen.
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Im
Besonderen bezieht sich die Erfindung auf ein Produkt auf der Basis
von aus Bäckerhefe (Saccharomyces
cerevisiae) gewonnenen beta-Polysacchariden und der Verwendung dieses
Produktes als einem technologischen Zusatzstoff in der Herstellung
von Brot und anderen Backwaren.
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Es
ist bekannt, dass der Saccharid-Anteil der Zellwände von Hefen und Pilzen vor
allem aus Glucanen und Mannanen besteht. Die Polysaccharide, die
man aus Saccharomyces cerevisiae erhalten kann, sind von besonderem
Interesse im Nahrungsmittelbereich, da dieser Mikroorganismus von
Menschen seit Jahrhunderten in Nahrungsmitteln genutzt wird und
er somit die höchste
Garantie für
Harmlosigkeit bietet.
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Die
Zellwände
von Saccharomyces cerevisiae bestehen vor allem aus Glucan, das
wiederum aus einer Hauptkette aus β(1-3)-glycosidisch verknüpften Glucose- Einheiten mit einem
geringen inter- und intramolekularem Verzweigunggrad durch β(1-6)-glycosidische
Bindungen besteht.
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Die
in den Wänden
von Saccharomyces cerevisiae enthaltenen Polysaccharide können in
hoher Reinheit erhalten werden durch verschiedene Methoden, die
zum Beispiel in den US-Patentschriften 5 082 936 und 3 867 554 und
in der italienischen Patentanmeldung MI96A00-0681 beschrieben sind.
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Aufgrund
ihrer Fähigkeit,
große
Mengen Wasser zu absorbieren und zu speichern sowie die Viskosität zu erhöhen, wurde
die Verwendung dieser Substanzen als Verdicker für Lebensmittelzubereitungen
wie Cremes, Eiscreme, Soßen
usw. vorgeschlagen. Darüber
hinaus erzeugen sie, wenn sie zu im Wesentlichen flüssigen Lebensmittelprodukten gegeben
werden, beim Probieren die Empfindung einer fettigen Beschaffenheit,
obwohl diese Polysaccharide im Wesentlichen fettfrei sind.
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Die
Patentzusammenfassung von JP3175926, so wie von DERWENT veröffentlicht,
offenbart ein Brot hergeleitet aus einer neuen Art von Teig, der
aus einer Mischung erhalten wird, die Weizenmehl, Hefe, Eier und
Wasser enthält,
und die fermentiert und mit Salz geknetet wird.
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US 3,867,554 offenbart ein
Hefeglucan-Produkt mit einer Zusammensetzung von etwa 5–20% Rohprotein,
etwa 0.1–3%
Lipiden, etwa 1–3%
Nucleinsäuren,
etwa 0.5–3%
Asche und etwa 60–95% Kohlenhydrate.
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Das
Problem, auf dem die vorliegende Erfindung beruht, ist die Bereitstellung
eines Produktes auf der Basis der oben erwähnten Polysaccharide, welches
im Besonderen für
den Gebrauch als technologischer Zusatzstoff in der Herstellung
von Backwaren wie Brot, Keksen, Brioches und ähnlichem geeignet ist.
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Dieses
Problem wurde durch ein Produkt gelöst, das aus Bäckerhefe
abgeleitet ist und welches 45 bis 60 Gewichtsprozent Polysaccharide
(Glucane und Mannane), 35 bis 42 Gewichtsprozent Proteine, Peptide
und Aminosäuren
sowie 3 bis 5 Gewichtsprozent Nucleinsäuren und Nucleotide umfasst.
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Das
oben genannte Produkt kann mit einer Methode hergestellt werden,
die folgende Schritte umfasst:
- – Herstellung
einer Suspension der Hefe Saccharomyces cerevisiae in einer 0.1–0.3 N Lösung einer
starken Säure,
resultierend in einem Feststoffgehalt von 20–25% und einem pH-Wert von
2 bis 5,
- – fortgesetztem
Rühren
bei 75–80°C für 30–90 Minuten,
- – Abtrennen
der festen Bestandteile von der Suspension,
- – erneutem
Suspendieren der festen Bestandteile in einer 25–30%igen Natriumchlorid-Lösung zu
einer Suspension mit einem Feststoffgehalt von 25–30%, die
für 12–15 Stunden
ruhen gelassen wird,
- – Abtrennen
der festen Bestandteile und Waschen mit Wasser,
- – erneutem
Suspendieren der festen Bestandteile in einer 0.1–0.3 N Alkalihydroxid-Lösung resultierend
in einem Feststoffgehalt von 20–25%,
- – fortgesetztem
Rühren
bei 75–80°C für 30–90 Minuten,
- – Neutralisieren
mit konzentrierter Salzsäure
und Wiedergewinnung der festen Bestandteile durch Abtrennung von
der überstehenden
Flüssigkeit,
- – Trocknen
der festen Bestandteile zum Produkt.
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Die
starke Säure
ist bevorzugt Salzsäure
und das Alkalihydroxyd ist bevorzugt Natriumhydroxid.
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Die
oben erwähnten
Schritte zum Abtrennen der Bestandteile werden mittels Zentrifugieren
oder bevorzugt durch Filtration durchgeführt.
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Der
Feuchtigkeitsgehalt des Produktes liegt in der Regel zwischen 0.1
und 1%.
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Der
Proteingehalt des Produktes liegt in der Regel zwischen 15 und 20%.
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Die
Extraktion der Polysacchariden aus der Zellwand der Bäckerhefe
ergibt ein Produkt auf der Basis von Polysacchariden der Glucan-
und Mannanklasse, das auch andere Bestandteile enthält, insbesondere
Aminosäuren,
Nucleinsäuren
und Nucleotide.
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Ein
Produkt dieses Typs ist insbesondere geeignet für die Verwendung als technologischer
Zusatzstoff bei der Herstellung von Brot und anderen Backwaren,
da es bei Zugabe zum anfänglichen
Teig die organoleptischen Eigenschaften, das Volumen, die Weichheit
und die Haltbarkeit der fertigen Backwaren verbessert.
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Wenn
das durch die erfindungsgemäße Methode
erhaltene Produkt zum Teig von Backwaren in Mengen variabel zwischen
0.5 und 5 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Teiges gegeben wird,
haben die darin enthaltenen Polysaccharide einen bioabsorbierenden
Effekt bezüglich
Wasser, indem sie es für
lange Zeit speichern und es so nicht zur Verfügung stellen für das Massenwachstum
von Mikroorganismen oder das Wachstum von kleinen mikrobiellen Kulturen,
die zu einer Veränderung
der organoleptischen Eigenschaften der fertigen Backwaren führen.
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Das
verlängerte
Wasser-Rückhaltevermögen in den
Backwaren verlangsamt den Härtungsprozess
in diesen Produkten beträchtlich
und verlängert
deren Haltbarkeit.
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Die
Nicht-Verfügbarkeit
von Wasser, die durch den niedrigen Wasseraktivitätswert in
Backwaren, zu denen das erfindungsgemäße Produkt zugesetzt wurde,
bewiesen wird, verhindert oder zumindest behindert das Wachstum
von Bakterien und anderen Mikroorganismen und erhält so die
mikrobiologische Reinheit dieser Produkte ebenso wie deren organoleptische
Eigenschaften für
eine lange Zeit unverändert.
Darüber
hinaus werden letztere Eigenschaften durch einen bedeutenden Gehalt
an Aminosäuren,
Nucleinsäuren
und Nucleotiden im erfindungsgemäßen Produkt
positiv beeinflusst.
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Es
wurde gefunden, dass die Gegenwart dieser Komponenten neben den
Polysachariden zu keinerlei Problemen weder bei der Verarbeitbarkeit
noch bei der mikrobiellen Reinheit und der Haltbarkeit der fertigen
Backwaren führt,
sondern im Gegenteil zu einer erheblichen Verbesserung der organoleptischen Eigenschaften
führt.
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Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Produktes
werden durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele verdeutlicht.
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BEISPIEL 1
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10
kg lyophilisierte lebende Bäckerhefe
(Sacharomyces cerevisiae) wurde mit 30 Litern einer 0.2 N HCl-Lösung zu
einer Suspension mit einem Feststoffgehalt von 25% und einem pH-wert
von 4.3 aufgerührt.
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Die
Suspension wurde unter Umrühren
für 60
Minuten auf 78°C
erhitzt, auf Umgebungstemperatur abgekühlt und über eine poröse Filterplatte
filtriert, um die festen Bestandteile von den flüssigen Bestandteilen abzutrennen.
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Die
festen Bestandteile wurden mit 30 Litern einer 25% Natriumchloridlösung erneut
suspendiert und für
15 Stunden ruhen gelassen. Die Suspension wurde dann wieder filtriert,
um die überstehende Flüssigkeit
zu entfernen.
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Der
Rückstand
wurde mit Wasser gewaschen, um eine negative Chloridreaktion des
Waschwassers zu erreichen.
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Der
Rückstand
wurde mit 30 Litern einer 0.2 N Natriumhydroxidlösung erneut suspendiert (endgültiger Feststoffgehalt
etwa 25%) und die entstandene Suspension wurde unter Rühren für 30 Minuten bei
75°C gehalten.
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Nach
Abkühlen
auf Umgebungstemperatur wurde die Suspension mit 37% Salzsäure neutralisiert
und filtriert, um die überstehende
Flüssigkeit
zu entfernen.
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Der
Rückstand
wurde mit Wasser gewaschen und erneut in Wasser zu einer Suspension
mit einem Feststoffgehalt von etwa 40% aufgerührt, die schließlich in
einem Trommeltrockner getrocknet wurde.
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Das
endgültige
Produkt war pulverförmig und
besaß charakteristische
Farbe, Geruch und Geschmack, ähnlich
denen von Bäckerhefe.
Der Feuchtigkeitsgehalt des Produktes lag ungefähr bei 0.5% und die Wasseraktivität war kleiner
als 0.4.
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Die
chemische Analyse des Produktes zeigt das Vorhandensein eines Polysaccharidgehaltes (Glucane
und Mannane) von 47%, einen Gehalt an stickstoffhaltigen Verbindungen
von 42% (darin enthalten etwa 16.5% Proteine, etwa 18.5% Peptide
und Aminosäuren
und etwa 5% Nucleotide und Nucleinsäuren), einen Gesamtgehalt an
Chloriden (ausgedrückt
als Natriumchlorid) von 5.5%, 2.5% Lipide und 3.0% Asche.
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Wenn
die Testbedingungen der Methode in den oben genannten Grenzen variiert
wurden, schwankte der Polysaccharidgehalt des endgültigen Produktes
zwischen 45 und 60 Gewichtsprozent, der Proteingehalt schwankte
zwischen 15 und 20%, der Peptid- und Aminosäurengehalt schwankte zwischen 16
und 22% und der Nucleinsäuren-
und Nucleotidgehalt schwankte zwischen 3 und 5%.
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BEISPIEL 2
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Weizenmehl
vom Typ 00 wurde mit Wasser, Salz und Bäckerhefe in den üblichen
Verhältnissen (Wasser
zu Mehl im Gewichtsverhältnis
1:1) und mit einer Menge an Produkt in Übereinstimmung mit Beispiel
1, die 1% des Gesamtgewichtes des Teiges entspricht, gemischt (Teig
A).
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Parallel
dazu wurde ein Teig (Teig B) aus den gleichen Mengen an Mehl, Wasser,
Salz und Bäckerhefe
zubereitet ohne Zugabe des Produktes.
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Die
beiden Teige wurden durch eine Walzmaschine gegeben, portioniert,
zu Brötchen
geformt und in eine Aufgehkammer von 28–30°C bei hoher Luftfeuchtigkeit
gebracht.
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Sobald
das Aufgehen abgeschlossen war, wurden die Brötchen gewogen und in einem
Ofen bei etwa 230°C
für 12
Minuten gebacken. Nach dem Abkühlen
auf Umgebungstemperatur wurden sie erneut gewogen.
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Eine
organoleptische Beurteilung der Brötchen, die aus den zwei Teigen
A und B hergestellt wurden, erfolgte durch ein Verkosterpanel.
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Die
Kruste der aus den beiden Teigen hergestellten Brötchen wurde
als einheitlich, bröckelig
und von charakteristischer Farbe beurteilt, die weichen Teile von
beiden Brottypen waren elastisch und von gleichmäßiger Porosität.
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Geruch
und Geschmack der aus Teig A hergestellt Brötchen wurden als sehr angenehm
und entschieden ausgeprägter
beurteilt als Geruch und Geschmack der aus Teig B hergestellten
Brötchen.
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Andere
merkliche Unterschiede zwischen den aus den beiden verschiedenen
Teigen hergestellten Brötchen
bestanden beim spezifischen Volumen, das bei den Brötchen aus
Teig A 10% größer war
und bei der Stevens-Konsistenz der Kruste, die zu Beginn für die Brötchen aus
beiden Teigen ähnlich,
aber nach 36 bis 48 Stunden bei den aus Teig A hergestellten Brötchen entschieden
besser war.
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Die
aus Teig A hergestellten Brötchen
zeigten einen geringeren Gewichtsverlust nach dem Backen.
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Die
Brötchen
aus den beiden Teigen wurden einem Haltbarkeitstest bei Umgebungstemperatur unterzogen.
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Die
Härtungszeiten
der Brötchen
wurden durch organoleptische Prüfungen
durch ein Verkosterpanel bestimmt.
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Die
aus Teig A herstellten Brötchen
zeigten eine etwa 5-mal langsamere Härtung als die Vergleichsbrötchen.
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Schließlich wurde
der Zeitraum ausgewertet, nach dem Pilzbefall in beiden Brötchentypen
bei Lagerung in einer feuchten Atmosphäre bei 25–27°C auftrat; der Pilzbefall trat
bei aus Teig B hergestellten Brötchen
nach 36 Stunden auf, während
bei den aus Teig A herstellten Brötchen der Befall erst nach
72 Stunden beobachtet wurde.
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VERGLEICHSBEISPIEL
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Weizenmehl
vom Typ 00 wurde mit Wasser, Salz und Bäckerhefe in den üblichen
Verhältnissen (Wasser
zu Mehl im Gewichtsverhältnis
1:1) und mit einer Menge an Standard-Beta-Glucan (Laminarin von
Sigma Chemical Company), die 1% des Gesamtgewichtes des Teiges entspricht,
gemischt (Teig C).
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Der
Teig wurde dem gleichen Prozess wie in Beispiel 2 beschrieben unterzogen
und ergab am Ende Brötchen,
die gewogen, in einem Ofen bei etwa 230°C für 12 Minuten gebacken und nach
dem Abkühlen
auf Umgebungstemperatur erneut gewogen wurden.
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Eine
organoleptische Beurteilung der Brötchen, die aus Teig C hergestellt
wurden im Vergleich zu den aus Teig A im Beispiel 2 hergestellten
Brötchen,
erfolgte durch ein Verkosterpanel.
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Die
Kruste der aus Teig C hergestellten Brötchen wurde als weniger bröckelig als
die der aus Teig A hergestellten Brötchen beurteilt.
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Geruch
und Geschmack der aus Teig A hergestellten Brötchen wurden als entschieden
ausgeprägter
beurteilt als Geruch und Geschmack der aus Teig C hergestellten
Brötchen.
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Nur
der Gewichtsverlust beim Backen war bei den aus Teig C hergestellten
Brötchen
geringer als bei den aus Teig A hergestellten Brötchen.
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Die
Haltbarkeitseigenschaften (Härtungszeiten,
Beständigkeit
gegen Pilzbefall) waren für
beide Brötchentypen
sehr ähnlich.
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Fazit:
Wenn das erfindungsgemäße Produkt als
technologischer Zusatzstoff bei der Herstellung von Brot und anderer
Backwaren genutzt wird, zeigt es im wesentlichen die gleichen Eigenschaften
im Hinblick auf Haltbarkeit, die auch ein reines Polysaccharid verleiht,
und verbessert gleichzeitig die für Backwaren typi schen organoleptischen
Eigenschaften, was beim Einsatz von reinen Polysacchariden nicht
geschieht.