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Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Gluten-Produktes Die Erfindung
betrifft die Herstellung eines flüssigen Gluten-Produktes, das besonders zur Verwendung
als Nahrungsmittel geeignet ist.
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Das natürliche Protein von Weizen und Roggen, nämlich Gluten, ist
nur in kleinem Ausmaß beim Genuß verdaulich, und es wurde bereits lange nach einer
Methode gesucht, wodurch Weizenerzeugnissen, wie z. B. Brot, ein höherer Gehalt
an verwertbarem Protein gegeben werden konnte. Es wurde erkannt, daß die menschliche
Nahrung einen ziemlich hohen Gehalt an verwertbarem Protein erfordert. Deswegen
ist es allgemein gebräuchlich, um den Gehalt an verwertbarem Protein des Brotes
zu vergrößern, zusätzlich Gluten zuzufügen, z. B. in Form von feuchtem oder trockenem
Gluten, das durch Mischen eingearbeitet wird. Gluten wurde jedoch bisher noch nicht
in Flüssigkeit dispergiert, wodurch es zur Einverleibung nicht nur in Brot, sondern
auch in andere Nahrungsmittel, z. B. Suppen, Wurstwaren und andere Nahrungsmittel,
bei denen eine flüssige Phase verwendet wird, geeignet wäre.
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Es wurde nun ein gänzlich neuartiges und unerwartetes Verfahren gefunden,
wodurch aus Gluten ein neues Erzeugnis hergestellt werden kann, das die Form einer
beständigen Emulsion aufweist, welche das Gluten dispergiert - wahrscheinlich in
teilweise abgebautem Zustand - enthält und welche daher zur Einverleibung in Nahrungsmittel
als flüssige Komponente geeignet ist. Diese Emulsion enthält überraschenderweise
eine beträchtlich höhere Menge an verwertbarem Stickstoff, wahrscheinlich
in
Form von freien Aminosäuren, als das ursprüngliche Gluten. So kann man durch das
erfindungsgemäße neue Verfahren ein flüssiges Proteinerzeugnis herstellen, das zur
Zugabe zu vielen Nahrungsmitteln sehr gut geeignet ist und das den weiteren und
sehr wichtigen Vorteil. aufweist, daß es einen beträchtlich höheren Gehalt an verwertbarem
Stickstoff aufweist als das ursprüngliche Gluten.
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Das neue Produkt ist eine gelblichweiße bis graue stabile Emulsion,
welche nicht leicht bricht und ein pH von etwa 6 bis 7 besitzt. Beim Stehen während
einer Anzahl von Monaten kann dieser pH-Wert auf eine etwas niedrigere Zahl, z.
B. etwa 5, absinken. Die Emulsion wird weder durch iostündiges Erhitzen auf i2o°
noch durch Ausfrieren bei - 2o° gebrochen, sie kann jedoch durch Behandlung mit
Elektrolyten teilweise gebrochen werden. Das neue Erzeugnis wurde als Zusatz zu
verschiedenen Nahrungsmitteln, wie Brot, Suppen, Speiseölen, Krems, Eierrahm (custards)
u. dgl. geprüft, und es wurde gefunden, daß es bei geeignetem Würzen leicht wohlschmeckend
gemacht werden kann. Während es selbst eine Emulsion ist, hat es auch emulgierende
Eigenschaften und erleichtert die Herstellung von stabilen Öl- und Wasseremulsionen.
So wurde das neue Erzeugnis beispielsweise zur Herstellung von Salatsaucen und Eiskrems
verwendet und gefunden, daß es die Erzielung einwandfreier Emulsionen ermöglicht,
welche natürlich noch den zusätzlichen Vorteil aufweisen, daß sie einen Gehalt an
verwertbarem Stickstoff besitzen.
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Das erfindungsgemäße Erzeugnis zeigt eine weitere sehr wichtige Eigenschaft,
welche es als Nahrungsmittelbestandteil von noch größerer Bedeutung macht und die
gänzlich unerwartet ist. Es wurde nämlich gefunden, daß das neue Erzeugnis gegen
eine Anzahl von Organismen, sowohl grampositive als auch gramnegative, bakteriostatische
Eigenschaften aufweist.
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Das neue Erzeugnis wurde gegen die Organismen B. coli, B. subtilis
und B. mesentericus geprüft und gefunden, daß es das Wachstum aller dieser Organismen
hemmt. Weiterhin wurde beobachtet, daß das erfindungsgemäße Produkt haltbarmachende
Wirkung besitzt, wahrscheinlich infolge seiner bakteriostatischen Eigenschaften,
und es kann deshalb beim Konservieren von Nahrungsmitteln Verwendung finden.
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Das erfindungsgemäße Erzeugnis kann demnach als flüssiger Nahrungsmittelbestandteil
mit hohem Gehalt an verwertbarem Protein angesehen werden, das zur Einverleibung
in Nahrungsmittel verschiedenster Art geeignet ist und den zusätzlichen Vorteil
besitzt, daß es zur Stabilisierung von Öl- und Wasseremulsionen und schließlich
in gewissem Ausmaß als Konservierungsmittel in Nahrungsmitteln zu wirken vermag.
Es sei hier auch bemerkt, daß das erfindungsgemäße Erzeugnis keine toxischen Eigenschaften
besitzt.
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Das erfindungsgemäße Erzeugnis wird durch Einwirkung von Hefe auf
Gluten in Gegenwart von Wasser bei einer Temperatur in dem Bereich von 28 bis 36°
hergestellt. Der Temperaturbereich ist entscheidend und oberhalb desselben, z. B.
bei 37°, werden -unerwünschte Nebenprodukte gebildet, während unterhalb, z. B. bei
26°, die Umsetzung zu langsam verläuft, um ausgenutzt zu werden. Es sei hervorgehoben,
daß das erfindungsgemäße Verfahren keine Gärung darstellt, da während der Umsetzung
kein Kohlendioxyd gebildet wird (ausgenommen eine kleine anfängliche Menge in einigen
Fällen). Weiterhin liegt die angewandte Temperatur oberhalb derjenigen, die gewöhnlich
beim Reifen von Teig verwendet wird, und es ist ersichtlich, daß die in der normalen
Teigmischung enthaltene Salzmenge zur Hemmung des Verfahrens ausreichen würde.
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Die Zeit, während der die Behandlung mit Hefe durchgeführt wird, ist
an sich nicht beschränkt, da sie von der tatsächlichen angewandten Temperatur abhängt.
Es können verhältnismäßig große Schwankungen stattfinden, da die Reaktionstemperatur
über den Bereich von 28 bis 36° variiert. Die besten Ergebnisse werden bei Temperaturen
zwischen 31 und 33° erhalten. Die Reaktionszeit kann durch zeitweiliges Schütteln
der Mischung während des Prozesses etwas verkürzt werden. Die Reaktionszeit kann
deshalb lediglich als ein solcher Zeitabschnitt bezeichnet werden, der zur Erzeugung
des gewünschten Produktes, nämlich der weiter unten beschriebenen Emulsion, notwendig
ist.
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Die Erfindung betrifft also die Behandlung von in Wasser suspendiertem
Gluten mit Hefe bei einer Temperatur in dem Bereich von 28 bis 36° während einer
Zeit; die zur Erzeugung einer kremartigen Emulsion hinreichend ist.
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Gemäß einem bevorzugten Merlanal der Erfindung wird das Verfahren
bei einer Temperatur in dem Bereich von 31 bis 33° durchgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Gluten-Produktes
unterscheidet sich nach Zweck und Durchführung wesentlich von anderen Verfahren
zur Herstellung von Eiweißabbauprodukten unter Mitverwendung von Hefe, wie sie beispielsweise
aus der USA.-Patentschrift 2 536 171 - und den deutschen Patentschriften 2o9
207 und 743 799 bekannt sind.
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Die USA.-Patentschrift 2 536 171 betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von wasserlöslichen Eiweißhydrolysaten, bei welchem neben anderem Eiweiß Hefe als
Eiweißmaterial hydro-lysiert wird. Ein wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist
die Zugabe von Enzymen, wie Proteasen oder Peptidasen, -sowie die Zugabe einer die
Hefe plasmolysierenden Flüssigkeit, um Peptidasen und andere Enzyme aus der Hefe
freizumachen; und die Einhaltung einer bestimmten Temperatur, nämlich einer Temperatur
im Bereich von 46 bis 50°.
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Die deutsche Patentschrift 2o9 2o7 betrifft ausschließlich die Gewinnung
von Acidalbumin bzw. Albumosen aus albuminhaltigen Substanzen, und ein wesentliches
Merkmal, des Verfahrens besteht in der Zugabe von Säure oder der Lösung eines sauren
Salzes.
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Die deutsche Patentschrift 743 799 schließlich betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von Suppenwürze
durch hydrolytische Verflüssigung
von Gemischen tierischer und pflanzlicher Rohstoffe, bei welchem das Ausgangsmaterial
zunächst einer die Löslichkeit des Eiweißes fördernden Behandlung durch Hefegärung
und Peptonisieren mittels Milchsäurebakterien unterworfen wird und dann der hydrolytischen
Verflüssigung durch Kochen mit Salzsäure unter Anwendung von Druck im Autoklav.
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Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung die Emulgierung (und
nicht das Wasserlöslichmachen) eines bestimmten natürlichen Proteins, nämlich des
Glutens von Weizen oder Roggen. Hefe wird in so geringer Menge zugesetzt, daß sie
als Eiweißquelle nicht in Betracht kommt, und wird außerdem nicht plasmolisiert.
Entscheidend für den Erfolg des Verfahrens ist die Einhaltung einer Temperatur von
28 bis 36°. Die Anwesenheit von Elektrolyten und insbesondere ein Überschuß von
Wasserstoffionen ist zu vermeiden. Außerdem würde durch die gemäß der deutschen
Patentschrift 743 799 anzuwendende Druckbehandlung das gemäß der vorliegenden Erfindung
erhaltene Produkt zerstört werden.
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Zur näheren Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und um insbesondere
zu erläutern, wann das Verfahren im wesentlichen beendet ist, soll im folgenden
eine allgemeine Ausführungsmethode wiedergegeben werden: Getrocknetes Gluten und
eine kleine Menge Hefe %v-erden zu etwa der vierfachen Gewichtsmenge Wasser unter
gelegentlichem Rühren zugegeben und die Mischung bei einer Temperatur von möglichst
33° gehalten. Im Verlaufe des Verfahrens bestehen ziemlich deutlich zwei verschiedene
Phasen, nämlich die wäßrige Phase und die feste hydratisierte Glutenphase. Wenn
das gelegentliche Rühren versäumt wird, so kann man beobachten, daß das Gluten zum
»Zusammenballen« neigt. Wenn das Verfahren im wesentlichen beendet ist, beginnt
das hydratisierte Gluten zu verschwinden und es wird eine kremartige Emulsion gebildet.
Wenn das Ganze einheitlich wird, ist das Verfahren beendet. Die Emulsion kann beim
Stehenlassen eine sehr leichte Sedimentation aufweisen; diese wird jedoch durch
bloßes Schütteln leicht zerstreut und ist eine gänzlich verschiedene Erscheinung
von dem Zusammenballen des hydratisierten Glutens, das vor der Beendigung des Verfahrens
stattfinden kann. Die einmal gebildete Emulsion kann nur schwer gebrochen werden.
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Im allgemeinen beträgt die minimale erforderliche Zeit für das erfindungsgemäße
Verfahren (unter optimalen Bedingungen) nicht weniger als 14 bis 16 Stunden; es
können auch längere Zeiten erforderlich sein, wenn man die Temperatur sinken läßt.
Es wurde jedoch als allgemeine Regel gefunden, daß die für das erfindungsgemäße
Verfahren erforderlicheZeit beiReaktionstemperaturen von oberhalb 3o° nicht mehr
als 24 Stunden beträgt. Wenn das Verfahren unterbrochen wird und man abkühlen läßt,
so kann man das Verfahren fortsetzen, indem man die Temperatur wieder bis auf den
festgesetzten Bereich bringt, wobei die Gesamtzeit natürlich verlängert ist.
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Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Gluten ist vorzugsweise
getrocknetes Gluten. Es kann aber auch feuchtes Gluten, wie es bei einem Glutenextraktionsverfahren
erhalten wird, verwendet werden, wobei erinnert sei, daß feuchtes Gluten sich nicht
lange hält.
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Weiterhin wurde gefunden, daß die Anwesenheit eines Kohlehydrats bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht unbedingt notwendig ist. Die Einverleibung
eines Kohlehydrats, z. B. Dextrin, beeinflußt die Geschwindigkeit des Verfahrens
nicht merklich, veranlaßt jedoch anscheinend die Bildung einer glatteren Emulsion.
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Es ist nicht notwendig, die Reaktionsmischung während des Verfahrens
ununterbrochen zu rühren und es ist vorteilhaft, diese nur in Abständen zu rühren,
so daß die vollständige Agglomerierung des Glutens während des Verfahrens gerade
vermieden wird.
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Es kann angenommen werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren durch
ein bisher unbekanntes Enzym zustandekommt, das entweder in der Hefe vorhanden ist
oder aus dem Gluten durch die Hefe freigemacht wird. Deshalb ist es erwünscht, die
Anwesenheit von Substanzen zu vermeiden, die zur Enzymvergiftung Anlaß geben könnten.
Aus den gleichen Gründen ist es erwünscht, die Anwesenheit von Elektrolyten nach
Möglichkeit zu vermeiden, 1v elche eine Hemmung des Verfahrens, wahrscheinlich auf
Grund des »Aussalzens« einer oder mehrerer wesentlicher Reaktionsteilnehmer, verursachen
könnten. Ein Überschuß von Wasserstoff oder Hydroxylionen kann auch zur Hemmung
des Verfahrens führen.
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Die minimale Hefemenge, die zur Auslösung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erforderlich ist, scheint sehr gering zu sein und vorausgesetzt, daß etwas Hefe
vorhanden ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar. So war bei einem
Versuch, bei dem die Hefemenge o,25 % des Gewichts des Glutens betrug, die Reaktionsgeschwindigkeit
dieselbe, wie bei einem Verfahren, bei dem viermal soviel Hefe verwendet wurde.
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Es wurde jedoch gefunden, daß die Geschwindigkeit des Verfahrens erhöht
werden kann, wenn man die Hefe einer Vorbehandlung unterwirft, die darin besteht,
daß die Hefe unter solchen Temperatur-und Zeitbedingungen erhitzt wird, daß keine
wesentliche Zerstörung der Hefezellen stattfindet. So war das Verfahren in einem
Fall, wo die Hefe 7 Stunden bei 35 bis 36° erwärmt worden war, in z31/2 Stunden
beendet, während man im Gegensatz hierzu für einen Kontrollversuch, der unter den
gleichen Bedingungen, jedoch unter Verwendung einer nicht vorbehandelten Hefe stattfand,
16 Stunden benötigte. Bei Verwendung von z. B. handelsüblicher getrockneter Hefe
erfolgt Bildung von Nebenprodukten ähnlich denjenigen, welche entstehen, wenn man
die Temperatur bei dem erfindungsgemäßen Verfahren oberhalb des angegebenen Bereichs
von 28 bis 36° ansteigen läßt.
Die folgenden Beispiele sind zur
näheren Erläuterung der Erfindung angeführt.
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Beispiel i 45359 g getrocknetes Gluten werden unter gleichmäßigem
Rühren, das während des gesamten Verfahrens beibehalten wird, zu der vierfachen
Gewichtsmenge Wasser gegeben. Es werden i4,18 g Bäckerhefe und 2,835 g Dextrin zugegeben
und das Ganze bei. 30° C gehalten, bis das Verfahren beendet ist. Das Bewegen mittels
Rühren oder anderer Maßnahmen soll so hinreichend sein, daß ein »Zusammenballen«
des Gluten zu einer Masse vermieden wird, die schließlich an die Oberfläche schwimmt
und schwer zu dispergieren ist. Es ist ebenfalls wichtig, daß die Temperatur 35°
nicht übersteigt, da sonst eine ähnliche Wirkung eintritt. Nach einiger Zeit, die
von der Temperatur und der Wirksamkeit des Rührens abhängt, verschwindet das hydratisierte
Gluten langsam und-das Ganze wird einheitlich. Das Verfahren ist- dann beendet.
Das Produkt ist eine Flüssigkeit von kremigem Aussehen und Konsistenz, das eine
schwache Sedimentation zeigen kann, die durch Rühren oder Schütteln sofort verschwindet.
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Das dispergierte Glutenerzeugnis ist neutral und hat ein pH von etwa
7,0. Bei der iostündigen Sterilisation -bei i2o° oder beim Ausfrieren bei -2o° ist
es beständig. Es ist gegenüber den meisten Reagentien beständig, wird jedoch durch
konzentrierte Salzlösung teilweise ausgefällt. Es ist noch nicht möglich, die genaue
Natur des dispergierten Produktes festzustellen, es wird jedoch angenommen, daß
ein Abbau der Glutenstruktur in teilweise lösliche stickstoffhaltige Produkte stattgefunden
hat. Es wurde zu Brotteigen bis zu 25 % ihres natürlichen Glutengehalts zugegeben,
und es wurde gefunden, daß es den Gesamtstickstoffgehalt, berechnet als Gluten,
um ioo °/v erhöht und die Erhaltung des Volumens und der Feuchtigkeit verbessert.
Es wurde konserviert und festgestellt, daß es unter den Versuchsbedingungen steril
bleibt. Es wurde an der Luft getrocknet.
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Beispiel e . 5o g getrocknetes Gluten wurden zu Zoo ccm Wasser unter
Rühren zugegeben. Zu dem entstandenen Gemisch wurden o,5 g Bäckerhefe zugegeben
und das Ganze gerührt, um die Hefe in der Glutenmasse zu dispergieren. Dann wurde
die Mischung bei 33° in einen Brutschrank gegeben. Es wurde festgestellt, daß die
Glutenmasse nach kurzer Zeit an die Oberfläche schwamm und nur durch Niederdrücken
mit einem Glasstab konnte sie unter der Oberfläche der umgebenden Flüssigkeit gehalten
werden. Nach ungefähr der Hälfte der Versuchszeit wurde festgestellt, daß die Glutenmasse
auf den Boden des Becherglases sank. Beim Rühren konnte die noch immer etwas »zusammengeballte«
Glutenmasse leicht in kleine Teilchen zerteilt werden. Nachdem der Versuch etwa
zu drei Viertel beendet war, wurde festgestellt, daß die Flüssigkeit nun endgültig
eine gelblichweiße Farbe annahm und daß das Gluten ein Sediment von kleinen Teilchen
bildete, welche beim Rühren sofort zerteilt wurden. Das Endstadium wird während
der letzten i1/2 bis 2 Stunden erreicht, wenn die Teilchen zu verschwinden beginnen
und sich schließlich eine kremige Emulsion bildet. Die Gesamtzeit des Versuches
betrug i53/4 Stunden.
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Diese Emulsion war bei iostündigem Erhitzen bei i2o° beständig und
hatte einen pH-Wert von 6,5. Es wurde gefunden, daß die Emulsion das Wachstum von
B. coli, B. subtilis und B. mesentericus hemmt. Wenn die Emulsion zentrifugiert
wird, so hat die wäßrige Phase dieselbe antibiotische Wirkung.
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Dieser Versuch wurde bei anderen Temperaturen wiederholt, um die mit
der Temperatur erforderliche Zeitveränderung zu bestimmen. Die Ergebnisse waren
folgende:
| Verfahrenstemperatur erforderliche Zeit |
| 32° 17 Stunden |
| 34° 1q.1/4 Stunden |
| 35° 133/4 Stunden. |
Beispiel 3 Das Beispiel e wurde bei 33° wiederholt, jedoch wurden noch zusätzlich
o,5 g Dextrin verwendet. Die erforderliche Zeit war wiederum 153/4 Stunden, jedoch
schien die entstandene Emulsion etwas glatter zu sein.
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Beispiel 4 Das Beispiel 2 wurde bei 33° wiederholt, jedoch wurden
0,25 % einer Hefe verwendet, welche vorher 12 Stunden bei 35 bis 36° erwärmt worden
war. Die erforderliche Verfahrenszeit wurde auf 1l1/4 Stunden vermindert.