EP1536694A1 - Lebensmittel auf basis von stärke netzwerken - Google Patents

Lebensmittel auf basis von stärke netzwerken

Info

Publication number
EP1536694A1
EP1536694A1 EP03794751A EP03794751A EP1536694A1 EP 1536694 A1 EP1536694 A1 EP 1536694A1 EP 03794751 A EP03794751 A EP 03794751A EP 03794751 A EP03794751 A EP 03794751A EP 1536694 A1 EP1536694 A1 EP 1536694A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
food
starch
network
component
pasta
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03794751A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Müller
Federico Innerebner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innogel AG
Original Assignee
Innogel AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innogel AG filed Critical Innogel AG
Publication of EP1536694A1 publication Critical patent/EP1536694A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D2/00—Treatment of flour or dough by adding materials thereto before or during baking
    • A21D2/08—Treatment of flour or dough by adding materials thereto before or during baking by adding organic substances
    • A21D2/14—Organic oxygen compounds
    • A21D2/18—Carbohydrates
    • A21D2/186—Starches; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D13/00—Finished or partly finished bakery products
    • A21D13/04—Products made from materials other than rye or wheat flour
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D13/00—Finished or partly finished bakery products
    • A21D13/04—Products made from materials other than rye or wheat flour
    • A21D13/043—Products made from materials other than rye or wheat flour from tubers, e.g. manioc or potato
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D13/00—Finished or partly finished bakery products
    • A21D13/04—Products made from materials other than rye or wheat flour
    • A21D13/045—Products made from materials other than rye or wheat flour from leguminous plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D13/00—Finished or partly finished bakery products
    • A21D13/04—Products made from materials other than rye or wheat flour
    • A21D13/047—Products made from materials other than rye or wheat flour from cereals other than rye or wheat, e.g. rice
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D13/00—Finished or partly finished bakery products
    • A21D13/40—Products characterised by the type, form or use
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L17/00—Food-from-the-sea products; Fish products; Fish meal; Fish-egg substitutes; Preparation or treatment thereof
    • A23L17/70—Comminuted, e.g. emulsified, fish products; Processed products therefrom such as pastes, reformed or compressed products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/206—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
    • A23L29/212—Starch; Modified starch; Starch derivatives, e.g. esters or ethers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/206—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
    • A23L29/212—Starch; Modified starch; Starch derivatives, e.g. esters or ethers
    • A23L29/219—Chemically modified starch; Reaction or complexation products of starch with other chemicals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10—Cereal-derived products
    • A23L7/109—Types of pasta, e.g. macaroni or noodles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
    • A23L7/10—Cereal-derived products
    • A23L7/117—Flakes or other shapes of ready-to-eat type; Semi-finished or partly-finished products therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B30/00—Preparation of starch, degraded or non-chemically modified starch, amylose, or amylopectin
    • C08B30/20—Amylose or amylopectin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08L3/12—Amylose; Amylopectin; Degradation products thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D13/00—Finished or partly finished bakery products
    • A21D13/40—Products characterised by the type, form or use
    • A21D13/41—Pizzas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A21—BAKING; EDIBLE DOUGHS
    • A21D—TREATMENT, e.g. PRESERVATION, OF FLOUR OR DOUGH, e.g. BY ADDITION OF MATERIALS; BAKING; BAKERY PRODUCTS; PRESERVATION THEREOF
    • A21D13/00—Finished or partly finished bakery products
    • A21D13/40—Products characterised by the type, form or use
    • A21D13/42—Tortillas

Definitions

  • the invention describes a wide range of foods based on starch networks such as BSW. Pasta, cereals, snacks, pastries and the like with advantageous properties, which are based on the nature and adjustability of the starch networks and can in principle be produced with any starches, flours, semolina and the like.
  • the aim of the invention is to provide said foods, said foods having at least one, preferably all, of the following characteristic features:
  • a starch network which has a wide variability with regard to the starch components constituting the network and the network density, as a result of which essential product properties, such as Texture, cooking or baking behavior, crispness, as well as stability in aqueous media and in a humid atmosphere can be specifically set and optimized for the respective food;
  • Pasta is generally understood to be primarily processed foods containing starch, flour, semolina and the like, which are prepared for consumption in hot or boiling water and soften in the process, but have a certain dimensional stability and cohesion.
  • Typical examples are pasta and its numerous varieties such as bsw. Macaroni, spaghetti, pasta, spaetzle, lasagna, ravioli, tortellini, tagliatelle, ziti, as well as gluten-free or gluten-reduced pasta and South American, Oriental and Asian pasta such as bsw. Cuscus, glass noodles, rice ticks, vermicelli, Chinese, Japanese, Thai and other regionally typical pasta.
  • the pasta industry is characterized by the specialty of offering a very traditional food. For a long time, the technology hardly saw any fundamental changes. It still consists of the following three basic preparation steps: mixing the components (dough production), shaping, drying the pasta.
  • durum wheat and water are mixed homogeneously in a mixing unit.
  • the two components must be evenly distributed without damaging the grain structure of the starch.
  • a slightly inhomogeneous distribution of water leads to poor quality (spots).
  • the destruction of the grain structure in turn leads to poor bite behavior and poor cooking resistance.
  • a drying process follows the shaping by means of profile nozzles.
  • An important trend in the classic pasta industry is towards improved quality and quality consistency. In particular, the cooking strength, better biting behavior and less stickiness are clear needs.
  • the pasta industry has experienced a strong technological development from batch batch processes to continuous processing.
  • the shaping of the mass into the desired shape could be improved in such a way that the surfaces of the shaped pasta are excellent and this with discharge rates of several tons per hour.
  • the development of the drying process has also contributed to improving quality and increasing output management at lower costs.
  • the pasta was dried for 24 hours and longer at temperatures around 50 ° C.
  • a second way of producing pasta from flours other than hard and soft wheat is to use pre-cooked or partially gelatinized flour or starch.
  • Asian pasta in particular, such as Glass noodles are made using this method.
  • a portion of amylose is freed from the starch grains by precooking or by gelatinization, and under suitable conditions it can be achieved that this portion is retrograded, as a result of which the pasta can be cohesive during cooking.
  • the corresponding procedures are complex (pre-cooking, gelatinization) and the retrogradation requires longer conditioning times (ripening).
  • the corresponding products also often have poor cooking behavior, i.e. the firmness and the texture properties of the pasta very quickly drop to insufficient values when cooking ( Figure 3).
  • pasta In the production of the pasta according to the invention, the processes for forming a starch support matrix, which are used to some extent in newer pasta production methods and in pasta based on gelatinization, are used to a much greater extent by means of new and specific preparation methods.
  • This means that pasta can be made with any raw materials, even with amylose-free starches and flours from waxy cereals such as bsw. Waxy maize or waxy rice and regardless of the gluten content are produced, the properties of which can be adjusted in a wide range independently of the raw material quality (e.g. gluten content, defective grain structure), which have a reduced stickiness due to pronounced strength networks and due to the temperature stability of these networks can be obtained when cooking with bite strengths that go far beyond the required level (Figure 3).
  • the raw material quality e.g. gluten content, defective grain structure
  • durum wheat is more expensive than soft wheat in most countries and high-quality wheat qualities are naturally more expensive than inferior quality, whereas in Asia often made from expensive mung bean and there is a need for pasta made from cheaper raw materials.
  • the availability of cereals varies greatly from region to region.
  • Durum Wheat is mainly grown in Canada and the USA, in southern Europe, especially in Italy with around 65% of European durum wheat, in Russia and Ukraine, in Turkey and in North Africa, while in other regions and countries either the climatic conditions are unsuitable for durum wheat or other cereals are grown for traditional reasons.
  • Pasta according to the invention can be made from various types of cereals, flours, raw and whole flours and starches. of rice, potatoes, sweet potatoes, tapioca, canna, peas, beans, lentils, sago, arrowroot, maranta, or also of palm roots in high quality from cheap, local raw materials and inexpensive processes.
  • Cereals or cereals and snacks include both flaked cereals such as Com Flakes or Frosties and puffed, i.e. expanded cereals like bsw. Wheat snacks or crisp rice understood, and other cereal and snack types such as chips, sweet and salty snacks, pastry snacks, tacos or dips, as well as crackers, waffles or cookies. Pastries include bread and bread products as well as other dough products such as bsw. Pizza dough. Understand crepes and the like. Ethnic foods such as tortilla, enchiladas, arepas, panquecas or cachapas are difficult to classify, but are also suitable for the use of starch networks.
  • starch networks are particularly suitable for cooking extrusion processes.
  • the NS is mixed in during the course of the cooking extrusion, but is also possible with the batch process.
  • the corresponding processes can also be carried out at reduced and moderate temperatures, and short process times in the range of minutes can be made possible, as a result of which denaturing can be counteracted.
  • Due to the properties of starch networks e.g. Com flakes can also be produced by extrusion, whereby the crispiness compared to high-quality com flakes from batch and roll processes is increased and is retained longer in milk.
  • starch network is formed very quickly because the water content is quickly reduced to values, which prevents network formation and the network-compatible mixture of NS and VS is frozen in the amorphous state.
  • the parameters of the technology for the production of foods based on starch networks enable this problem to be solved by forming the network shortly before foaming, for example. is triggered by snacks or flakes and short-chain NS with DPn ⁇ 300, preferably ⁇ 150 is used, which has an increased mobility.
  • the invention comprises novel networks based on starch, which have advantageous properties in the field of food. It includes the production of such foods, the measures for setting specific networks that can be adapted for certain foods, and the resulting advantageous properties.
  • the production of the foods according to the invention comprises the following basic characteristics: 1.
  • Use of at least one network-compatible starch (NS) which can crystallize at least partially under suitable conditions and thereby form networks and / or in the presence of at least one existing starch (VS) can form networks with this VS, the connecting points of which are formed by crystallites, which are at least partially formed by heterocrystallization of molecules of the NS and the VS, the connecting elements of these crystallites preferably consisting of molecules or molecular segments of the VS.
  • Starch components contained in residual structures result in reduced network densities. If the crystallization potential is optimally converted into advantageous networks, the highest network densities and thus high-quality product properties could be obtained by means of previous complete destructuring. For complete destructuring, temperatures around 120 - 180 ° C are significantly higher than for gelatinization (50 - 90 ° C). In the presence of shear forces during plastication, the necessary temperatures can be reduced and the process of restructuring can be accelerated considerably.
  • This mixture of NS and VS which consists of different macromolecules, which in particular can have large differences in molecular weight, is thermodynamically unstable, the stable state is the segregated state. It is generally known that even chemically identical macromolecules, which differ in terms of their molecular weight, are difficult to mix, and if they do, they quickly separate (phase separation).
  • the NS and VS starches to be mixed also differ in structure, with NS being predominantly linear and VS predominantly branching. In order for the molecularly disperse mixed state to be used for network formation, the mixture must remain in the state of imbalance until the start of network formation.
  • the starch network as a support matrix can take on the function of a binder and can be used in various food applications, for example as a binder instead of gluten in pasta based on gluten-free or low-gluten flour, semolina or starch, the binder being mixed with it and the mixture is processed into the end product.
  • the starch network can be used as a supplement to the gluten matrix, as a result of which the texture properties of these products can be varied within a wider range than the prior art.
  • the mixture of NS and VS is a mixture between at least one NS and at least one first VS (VS1), whereby the NS can be processed together with VS1 or separately from VS1, ie can be destructured.
  • the network-compatible mixture of NS and first VS then forms the starch network in the end product, ie the support matrix for at least one second VS (VS2), which usually represents the main component of the end product.
  • NS and VS1 are processed separately, they can be mixed with one another or in succession with VS2. Furthermore, VS1 can be supplied to the mixing process with NS, with VS2 or with already mixed NS and VS2 in a non-or partially destructured state. However, it must be ensured that an at least partial destructuring then takes place, e.g. due to the shear forces during the mixing process.
  • the process water can be fed to the process in different proportions by means of at least one of the prepared or wetted main components, and additionally independently of the main components.
  • a molecularly disperse mixture of at least NS and VS1 is generated during the process, while VS2 can be present in a non-destructured to completely destructured, preferably in a partially to completely gelatinized state after shaping. If VS2 is in a non-destructured state, the binder forming the support matrix consists exclusively of the mixture of NS and VS1 and the product has a two-phase system.
  • the support matrix consists mainly of the mixture of NS and VS1 and the product also has a 2-phase system, whereby the coupling of the phases is optimal, since the network consisting mainly of NS and VS1 includes the network that forms after the gelatinization of VS2 are connected via common macromolecules, ie the phase transition is continuous.
  • the support matrix consists of a mixture of NS, VS1 and VS2 and the product has almost completely homogeneous 1-phase system with partial plasticization of VS2 and with complete plasticization of VS2.
  • VS1 is advantageous if the VS2 used has a high gelatinization temperature and / or if the process temperatures are to be kept low, e.g. to avoid Maillard reactions. It is also possible with the selection of VS1 raw materials, which is particularly advantageous for starch networks in combination with the selected NS, while the properties with regard to network formation of the main component VS2 need not be relevant. In this way, the scope of possibilities can be expanded and a further control parameter can be introduced.
  • the mixture of NS and VS is a mixture between at least one NS and at least one second VS (VS2), whereby no VS1 is used.
  • the networkable mixture of NS and VS is in this case generated during the mixing of NS and VS2 by at least a portion of VS2 which is at least partially gelatinized, preferably at least partially plasticized, i.e.
  • at least one component of the binder or of the network-compatible mixture comes from the component VS2 to be bound.
  • VS2 can be partially or completely gelatinized before or during the process, the product then having a 2-phase system with optimal phase coupling, or partially or completely plasticized, resulting in a virtually or completely homogeneous 1-phase system in the product.
  • the networkable phase consists of NS alone.
  • VS2 is not gelatinized before or during the procedure.
  • variants 3.1 and 3.2 have a wide range of network-compatible starches available, the NS with this variant must have a degree of polymerization DPn of at least 100, so that the NS can form a network even in the absence of a VS.
  • the product then has a 2-phase system, the coupling of the phases not being optimal.
  • This variant is also simple, but causes a greater restriction of the scope. It is used in particular when the requirements for the texture of the food are low. 4.
  • the network formation is triggered by a reduction in the temperature and / or the water content (or evacuation shortly before shaping, drying after shaping).
  • a subsequent conditioning or heat treatment with a provided course of temperature T and relative air humidity RH as a function of time is essential for setting high network densities and for optimally converting the network-compatible mixture into networks.
  • the optimal conditions depend to a large extent on the NS used and the water content of the food. With high water contents of about 40% (w / w) and more, high to very high network densities can be set by storing at RT for several hours. If stored for several hours at lower temperatures down to ⁇ 0 ° C, very high network densities can also be obtained. At temperatures> RT the achievable network densities decrease.
  • the shortest possible conditioning times are important for commercial production. This can be achieved by setting the water content to ⁇ 35% and by using higher temperatures.
  • the conditioning times can be kept short by using nucleating agents, by methods of supercooling the NS solution or melt, in which case self-germs arise, and by using NS with degrees of polymerization DPn ⁇ 300, preferably ⁇ 150, in particular ⁇ 100.
  • the networks mentioned can be produced with any VS, there is no restriction with regard to the selection of VS1 and VS2. So bsw. Pasta with any starches, flours, semolina and the like are produced, regardless of a possibly present proportion of gluten or another binding agent such as guar, xanthan, carrageenan, locust bean melts, etc.
  • a suitable starch network the decisive factors for the formation of advantageous starch networks NS, the method and its parameters, in particular the optimal release of the crystallization potential of the NS and the optimal conversion of the crystallization potential to advantageous networks.
  • the network density of the starch network can be varied within a wide range by means of the proportion of NS, via the process parameters and, if necessary, during conditioning following the shaping of the food, and optionally with the parameters of the drying process, thereby setting specific properties of the food can be. So bsw. the texture, firmness, cooking time, bite resistance or long-term stability of pasta, in particular fresh pasta and canned pasta, are set to desired values.
  • the temperature stability of the crystallites forming the connection points of the network can be adjusted by selecting suitable NS and by adjusting the process parameters.
  • crystal, lite can be obtained which remain stable even in boiling water.
  • Asian noodles the cohesion of which is due to the gelatinization of the flours or starches used, the stability when cooking is often problematic, the bite resistance drops very rapidly to values that are too low after a short time.
  • the result of the network structure is that the breakdown of food under the action of amylases in the digestive tract is delayed to incomplete.
  • the sensitivity to amylases in the digestive tract can be affected by the setting the type and density of the network can be influenced in a targeted manner. Delayed breakdown means a reduction in the peak in the blood sugar level (glyceamic index) after taking the food, while incomplete breakdown is synonymous with a proportion of resistant starch.
  • the glyceamic index and the resistant portion in foods according to the invention can thus be influenced in a targeted manner and functional, health-promoting foods can be obtained.
  • High glyceamic indices promote e.g. Diabetes and obesity and various other adverse effects on the organism are currently being discussed and investigated in the professional world.
  • Resistant starch is known to be health-promoting, especially prebiotic. Proportions of resistant starch from bsw. 8 - 13% measured. The functional properties of the reduced glyceamic index.
  • the crispness bsw. Com flakes, snacks and pastries can be positively influenced by adding a starch component (high amylose starches, resistant starches) with increased crystallinity.
  • a starch component high amylose starches, resistant starches
  • the network elements of starch networks in the foodstuffs according to the invention consist of crystallites, which, however, are not introduced as an additive, but are formed in situ, and in addition, these crystallites are crosslinked with one another, the crispness of these foods can be regulated to a greater extent via the network density, in particular be maximized. There are therefore advantages in cereals, snacks, chips and the like if these products are produced on the basis of the starch networks described.
  • the present starch (VS or VS1 and VS2) can be starches, flours, grits and the like of any origin, as well as mixtures of such raw materials, the quality of which is not of primary importance. You can from the following plants:
  • Corn wheat, buckwheat, barley, rye, spelled, oats, millet, maranta, rice, potato, sweet potato, cassava, tapioca, cassava, arrowroot, yams, sago, beans, lentils, mung beans, peas, legumes, unripe bananas.
  • durum wheat Durum, Hard Red Winter, Hard Red Spring, Hard White Wheat
  • soft wheat Soft Red Winter, Soft White Wheat
  • waxy potato waxy corn
  • waxy rice waxy wheat
  • waxy Millet as well as varieties with increased amylose content such as high amylose corn (e.g. 50%, 70%, 90% amylose).
  • modified starches and flours can also be modified starches and flours.
  • the modification can be done by a physical and / or chemical process. Examples of the physical modification are embossing, thermal inhibition, spray drying, freeze drying or roasting. Examples of the chemical modification are esterification, etherification, crosslinking, degradation by acids or amylases.
  • Modified starches used in the food industry (E numbers 1404, 1410, 1412, 1413, 1414, 1420, 1422, 1440, 1442, 1451, 1450) are mainly used as additives to modify the texture and cooking properties. By using a proportion of hydroxypropyl distarch adipate or acetylated distarch adipate, for example. an elastic texture can be set.
  • Present starches VS1 are at least partially plasticized or at least partially dissolved in the course of the production of the food, while existing starches VS2 in the end product in process variant 3.1. can exist in any state between the native state and full destructuring. With process variant 3.2. however, VS3 is at least partially gelatinized.
  • a NS can be a starch or a flour of any origin, which can form gels or networks under suitable conditions. This does not apply to gels such as pure amylopectin gels, which require very long gelling times (days to weeks) and then only form very weak gels. Starches which form medium to strong gels are preferred. Starch can be gelled, for example, by acid hydrolysis (acid thinned starches). Such hydrolyzed starches, as are typically used in the confectionery sector, also have a reduced molecular weight, which is of particular advantage since the kinetics of network formation can be accelerated and high network densities can be easily obtained.
  • a group of starches that meet this requirement are native or modified starches with an amylose content of> 15%, preferably of> 20% more preferably of> 30%, in particular of> 40%, most preferably of> 50%.
  • Highly amylose-containing starches are particularly particularly suitable, in particular high-amylose-containing corn starches which can have an amylose content of up to almost 100%, pea starches with amylose contents of more than 25% and amyloses of any origin.
  • NS with high amylose contents can preferably be used in the pregelatinized or spray-dried state.
  • NS can be obtained by chemical and / or enzymatic degradation, especially by branching.
  • amylases such as ⁇ -amylase, ⁇ -amylase, glucoamylase, ⁇ -glucosidase, exo- ⁇ -glucanase, cyclomaltodextrin, glucanotransferase, pullulanase, isoamylase, amylo-1, 6 -Glucosidase or a combination of these amylases can be used.
  • Pullulanase for example Promozyme from Novozyme, is particularly suitable for the branching.
  • NS are preferably used according to one of the groups listed here, or dextrins, in particular maltodextrins, the dextrins and maltodextrins having been obtained from any VS or NS.
  • dextrins in particular maltodextrins
  • maltodextrins the dextrins and maltodextrins having been obtained from any VS or NS.
  • An example of chemical, non-enzymatic degradation of starches is hydrolysis using acids such as hydrochloric acid.
  • a next group of NS has degrees of branching of ⁇ 0.01, preferably ⁇ 0.005, more preferably ⁇ 0.002, most preferably ⁇ 0.001, in particular ⁇ 0.0001, the following types of NS being distinguished with regard to the molecular weight or degree of polymerization:
  • NNS Low molecular weight NS
  • NNS are short-chain starches that can crystallize after being dissolved. They can be partially branched or predominantly linear (short chain amylose). In the presence of higher molecular weight starches, which can be non-networkable as well as networkable, they can form networks by heterocrystallization.
  • starches are of interest which have an average chain length CL or an average degree of polymerization DPn in the range from 7-100, preferably from 7-
  • 70 more preferably 7-50, especially 7-30, most preferably 7- more preferably from 7 to 50, in particular from 7 to 30, most preferably from 7 to 25, in particular from 7 to 20.
  • NNS can be obtained, for example, by chemical and / or enzymatic debranching of VS, in particular of dextrins or maltodextrins derived from VS, the VS having an amylose content of ⁇ 25%, preferably ⁇ 20%, more preferably ⁇ 15%, in particular ⁇ 10 %, most preferably ⁇ 5% (waxy starches).
  • Potato starches, tapioca starches and waxy starches e.g. waxy maize, waxy potato, waxy rice
  • Other examples are linear dextrins, amylodextrins, nail dextrins.
  • MNS Medium-molecular NS
  • DPn degrees of polymerization
  • MNS can be obtained, for example, by enzymatic branching of VS, in particular of dextrins or maltodextrins derived from VS.
  • HNS High-molecular NS
  • HNS are mainly linear starches that can form networks both alone and in combination with other starches. They have average degrees of polymerization DPn in the range above about 300.
  • NNS can also form networks at low plasticizer contents and low temperatures
  • MNS at medium plasticizer contents and medium temperatures
  • HNS requires comparatively higher plasticizer contents and higher temperatures.
  • NS can, on the other hand, be characterized in that the macromolecules contain linear portions, these linear portions being main chains or side chains with average degrees of polymerization DPn> 30, preferably> 50, most preferably> 80, in particular> 100, in particular> 140 This is equivalent to the Condition that the average chain length CL> 30, preferably> 50, most preferably> 80, in particular> 100, in particular> 140.
  • NS a further group of NS can be obtained by fractionation of amylose-amylopectin mixtures, for example by fractionation using differential alcohol precipitation, it being possible to use the amylose and intermediate fractions as networkable starches.
  • NS Strengths that meet at least one of the conditions 1-4 are designated as NS. This includes physically and / or chemically and / or enzymatically modified starches derived from the NS of groups 1 to 5. Mixtures are also referred to as network-compatible starch, their components and / or the mixture fulfilling at least one of the above conditions. Suitable networkable starches are available on the market that can be declared as "starch”, i.e. "modified starches” are not necessarily necessary for the production of foods based on starch networks.
  • Additives and auxiliary substances are used to improve the processability, to influence the formation of networks and to modify the product properties.
  • food additives as they are used for the respective foods according to the state of the art, or. Emulsifiers, stabilizers, food acids, colorings, flavors, spices and salt, of course also used in foods based on starch networks.
  • Emulsifiers, stabilizers, food acids, colorings, flavors, spices and salt of course also used in foods based on starch networks.
  • comparable product variations different product variations can also be produced with appropriate foods based on starch networks, in the area of pasta, for example.
  • the corresponding products can be obtained in various states, e.g. as a durable food, as an instant preparation, as fresh goods or canned goods.
  • Table 1 shows examples of pasta from various flours, starches and grits based on starch network.
  • Table 2 shows mechanical properties in tensile tests (modulus of elasticity (E), breaking strength ( ⁇ ) and elongation at break ( ⁇ )) of pasta made from various raw materials based on starch network.
  • E modulus of elasticity
  • ⁇ breaking strength
  • ⁇ elongation at break
  • pasta based on starch network after swelling in water behaves fundamentally different from conventional durum pasta (Tagliatelle Napoli, Coop) with regard to the mechanical properties; in particular, pasta according to the invention has surprisingly high moduli and strengths in this state.
  • the pasta was not optimized for high mechanical properties after swelling, but it is possible, for example. To obtain strengths up to 2MPa and more. However, such pasta is still too firm even after a long cooking time and is therefore not suitable for this application.
  • Table 3 shows the influence of the conditioning conditions on the mechanical properties E-modulus (E), breaking strength ( ⁇ ) and elongation at break ( ⁇ ) of pasta made from flours of various origins (process variant 3.2) based on starch network with 7% NS each.
  • E-modulus E
  • breaking strength ⁇
  • ⁇ elongation at break
  • A immediate drying in the atmosphere after production
  • B 3h storage at constant water content, then drying in the atmosphere
  • C storage for 18h at 3 ° C with constant water content, then drying in the atmosphere
  • D storage for 18h at 45 ° C with constant water content, then drying in the atmosphere
  • Fig. 2 shows the storage of pasta from various raw materials based on starch network (j) - p)) in water at room temperature
  • Fig. 3 shows the bite strength of high-strength pasta based on starch network in comparison with durum pasta (Napoli, Coop) and rice noodles (Banh Pho, Thailand).
  • the measured bite strengths are significantly higher than with durum wheat pasta (HWP) and especially with rice noodles (Banh Pho, Thailand).
  • Such bite strengths go beyond the desired level or cooking times are necessary for the "as dente" state of approx. 15 minutes compared to 6 to 8 minutes for durum wheat pasta and around 6 minutes for rice noodles.
  • the illustration clearly shows the potential for bite resistance of pasta Basis of Starch Network and points out that there are fundamental differences between this pasta and conventional pasta.
  • P19 / 3 was produced using pregelatinized corn starch (Roquette) and, unlike the other samples, has no network according to the invention.
  • P19 / 6 and P19 / 13 were also made with pregelatinized corn starch (Roquette) (process variant 3.2).
  • P19 / 10 and P19 / 15 were made with corn flour for tortillas and tamales (Mexico) (process variants 3.1 and 3.2, respectively).
  • P14 / 10 was produced with pre-cooked corn flour for arepas and empanadas (P.A.N., Venezuela) (process variant 3.1).
  • the measured bite strengths of the pasta according to the invention show significantly improved bite strengths compared to P19 / 3. It also becomes clear that based on the strength of networks, there is a wide scope for adjusting the bite strength.
  • Fig. 6 shows the bite firmness of pasta from various starches based on starch network in comparison with durum wheat pasta (HWP) and rice noodles.
  • the pasta P15 / 3 - P15 / 6 were produced according to process variant 3.1.
  • the bite strengths obtained are significantly higher than with rice noodles (Banh Pho, Thailand) and can be set both higher and lower than the bite strength of durum wheat pasta (Tagliatelle Napoli, Coop).
  • the examples show that pasta according to the invention can be produced using different starches.
  • FIG. 7 shows the bite firmness of pasta made from various flours based on starch network in comparison with durum wheat pasta (HWP) and rice noodles.
  • the pasta P19 / 8 - P19 / 12 were produced according to process variant 3.1.
  • the bite strengths obtained are significantly higher than with rice noodles (Banh Pho, Thailand) and can be set both higher and lower than the bite strength of durum wheat pasta (Tagliatelle Napoli, Coop).
  • the examples show that pasta according to the invention can be produced using various flours.
  • Samples P19 / 11 and P19 / 12 indicate that pasta based on starch network with a quasi plateau of bite firmness (in the range 20-30 min) can be obtained, ie pasta with an "al dente" bite that persists even when cooked for a long time
  • 8 shows the influence of the conditioning before drying on the bite strength of pasta made from corn flour (Fine Commeal, Asia) based on starch network with 7% NS (process variant 3.2).
  • the sample P20 / 1 C indicates that a quasi plateau of the bite resistance (in the range of approx. 10-20 min) can be obtained by suitable conditioning conditions.
  • A immediate drying in the atmosphere after production
  • B 3h storage at constant water content, then drying in the atmosphere
  • C storage for 18h at 3 ° C with constant water content, then drying in the atmosphere
  • D storage for 18h at 45 ° C with constant water content, then drying in the atmosphere.
  • A immediate drying in the atmosphere after production
  • B 3h storage at constant water content, then drying in the atmosphere
  • C storage for 18h at 3 ° C with constant water content, then drying in the atmosphere
  • D storage for 18h at 45 C C with constant water content, then drying in the atmosphere.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Noodles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine breite Palette von Lebensmittel wie bsw. Teigwaren, Cerea­lien, Snacks und Gebäck auf Basis von für jeweilige Lebensmittel spezifisch angepass­ten Stärke Netzwerken, wodurch einerseits die Herstellung solcher Lebensmittel aus einer gegenüber dem Stand der Technik grösseren Auswahl an Rohstoffen erfolgen kann und charakteristische Produkteigenschaften wie bsw. die Bissfestigkeit von Teig­waren, die Knusprigkeit von Cerealien, Snacks und Gebäck sowie deren Toleranz ge­genüber feuchter Atmosphäre verbessert werden. Ausserdem können solche Lebens­mittel auf Basis von Stärke Netzwerken mit einem in situ entstandenen resistenten An­teil und mit einem reduzierten glyceamic Index hergestellt werden. Weiter ist kenn­zeichnend für die erfindungsgemässen Lebensmittel, dass sie während der Herstellung eine molekulardisperse Mischung von netzwerkfähiger Stärke mit einer weiteren Stärke aufweisen und diese Mischung vor einer allfälligen Entmischung ein Netzwerk ausbildet.

Description

Lebensmittel auf Basis von Stärke Netzwerken
Die Erfindung beschreibt eine breite Palette von Lebensmittel auf Basis von Stärke Netzwerken wie bsw. Teigwaren, Cerealien, Snacks, Gebäck und dergleichen mit vorteilhaften Eigenschaften, welche in der Natur und Einstellbarkeit der Stärke Netzwerke begründet sind und grundsätzlich mit beliebigen Stärken, Mehlen, Gries und dergleichen hergestellt werden können.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung von genannten Lebensmitteln, wobei diese Lebensmittel mindestens eines, vorzugsweise alle der folgenden charakteristischen Merkmale aufweisen:
1. ein Stärke Netzwerk, das bezüglich der das Netzwerk konstituierenden Stärke Komponenten und der Netzwerkdichte eine breite Variabilität aufweist, wodurch wesentliche Produkteigenschaften wie bsw. Textur, Koch- oder Backverhalten, Knusprigkeit, sowie Stabilität in wässrigen Medien und in feuchter Atmosphäre gezielt eingestellt und für jeweilige Lebensmittel optimiert werden können;
2. abgesehen von einem geringen Anteil von netzwerkfähiger Stärke weitgehende Unabhängigkeit von der Art und der Qualität der eingesetzten stärkehaltigen Rohstoffe, d.h. bsw. die Möglichkeit zur Herstellung von hochwertigen Teigwaren aus minderwertigem Hartweizen, Weichweizen und darüber hinaus aus beliebigen Stärken, Mehlen und Vollmehlen, Griesen und dergleichen;
3. mittels der Parameter des Netzwerks einstellbare funktionelle Eigenschaften wie ein Anteil an gegenüber Amylase resistenter Stärke, welche in situ bei oder nach der Herstellung der Lebensmittel gebildet wird, sowie ein gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Lebensmitteln reduzierter glyceamic Index. Stand der Technik im Bereich Teigwaren
Als Teigwaren werden allgemein vorwiegend Stärke, Mehl, Gries und dergleichen aufweisende, verarbeitete Lebensmittel verstanden, die für den Verzehr in heissem oder kochendem Wasser zubereitet werden und dabei weich werden, jedoch eine gewisse Formstabilität und Kohäsion aufweisen. Typische Beispiele sind Pasta und deren zahlreiche Varietäten wie bsw. Macaroni, Spaghetti, Nudeln, Spätzle, Lasagna, Ravioli, Tortellini, Tagliatelle, Ziti, sowie glutenfreie oder glutenreduzierte Teigwaren und südamerikanische, orientalische und asiatische Teigwaren wie bsw. Cuscus, Glasnudeln, Reiss- ticks, Vermicelli, chinesische, japanische, thailändische und weitere regional typische Teigwaren.
Entsprechend dem Stand der Technik bestehen im Bereich von Teigwaren grundsätzlich folgende Technologien:
1. Traditionelle Pasta wird ausschliesslich auf Basis von hochwertigem Hartweizenmehl (Granum Dumm, Semolina), sowie auf Basis von gewissen hochwertigen Weichweizen Varietäten hergestellt. Entscheidend für die Produkteigenschaften der Pasta ist insbesondere der Anteil und die Qualität des Gluten Gehaltes der Rohstoffe. Das Gluten, auch Kleber genannt, wirkt als Bindemittel, d.h. als Matrix, womit die Stärkekörner dauerhaft zusammengehalten werden und somit ein Zerfall der Pasta beim Kochen verhindert bzw. verzögert wird.
Die Pasta Industrie zeichnet sich durch die Besonderheit aus, eine sehr traditionsreiche Nahrung anzubieten. Die Technologie erfuhr lange Zeit kaum grundlegende Veränderungen. Sie besteht auch heute noch aus folgenden drei grundlegenden Aufbereitungsschritten: Mischen der Komponenten (Teigherstellung), Formgebung, Trocknen der Teigwaren.
Traditionell wird Hartweizen und Wasser in einem Mischaggregat homogen gemischt. Dabei müssen die zwei Komponenten gleichmässig verteilt werden, ohne dabei die Kornstruktur der Stärke zu schädigen. Eine geringfügig inhomogene Verteilung von Wasser führt zu schlechter Qualität (Spots). Die Zerstörung der Kornstruktur führt wiederum zu schlechtem Bissverhalten und schlechter Kochfestigkeit. Im Anschluss an die Formgebung durch Profildüsen folgt ein Trocknungsprozess. Ein wichtiger Trend in der klassischen Pasta Industrie geht in Richtung verbesserter Qualität und Qualitätskonstanz. Insbesondere die Kochfestigkeit, ein besseres Bissverhalten und geringere Klebrigkeit sind klare Bedürfnisse.
In den letzten 10 bis 15 Jahren erlebt die Pasta Industrie eine starke technologische Entwicklung vom diskontinuierlichen Batch Verfahren hin zu kontinuierlicher Aufbereitung. Die Formung der Masse in die gewünschte Form (Kurz- oder Langware) konnte derart verbessert werden, dass die Oberflächen der geformten Teigwaren exzellent sind und dies bei Ausstossraten von mehreren Tonnen pro Stunden. Die Entwicklung des Trocknungsprozesses hat ebenfalls zur Verbesserung der Qualität und zur Erhöhung der Ausstossleitung bei geringeren Kosten beigetragen. Traditionell wurde die Pasta über 24 Stunden und länger bei Temperaturen um 50°C getrocknet. Heute gelingt es, die Pasta bereits in weniger als 5 Stunden bei Temperaturen im Bereich von ca. 80 - 110°C (HT, THT-Verfahren) und erhöhter bzw. kontrollierter Luftfeuchtigkeit kontinuierlich zu trocknen und dabei beste Qualitäten zu erhalten. Die verschiedenen Verbesserungen der Prozessführung, insbesondere die HAT und THT Trocknungsverfahren und kontinuierliche Mischprozesse haben auch dazu beigetragen, dass minderwertige Rohstoffe, d.h. Weizen mit schlechter Glutenqualität zu qualitativ hochstehenden Endprodukten verarbeitet werden können. Die Ursache hierfür wird noch wenig verstanden, es wird vermutet, dass dabei Amylose, die während der Herstellung der Pasta teilweise aus den Stärke Körnern herausgelöst wurde, anschlies- send beim Trocknungsvorgang retrogradiert und somit neben dem Gluten als zusätzliche Stützmatrix wirkt, wodurch eine verbesserte Kohäsion erreicht wird.
2. Da nur Hartweizen und einige Weichweizen Varietäten genügend und qualitativ hochwertiges Gluten aufweisen, um die gewünschte Textur und Kocheigenschaften von Pasta zu erzeugen, besteht eine erste Möglichkeit zur Herstellung von Teigwaren auf Basis von Rohstoffen mit ungenügendem Gluten wie bsw. Roggen, Gerste, Hafer, Dinkel, Grünkern oder von Rohstoffen, welche kein Gluten aufweisen wie bsw. Kartoffel, Tapioka, Reis, Mais, Canna, Buchweizen, Linsen darin, dass anstelle des Glutens Bindemittel wie Xanthan, Carrageenan, Guar, Johannisbrotkernmehl oder Agar eingesetzt werden, womit auch gänzlich glutenfreie Teigwaren herstellbar sind. Infolge der weltweit zunehmenden Gluten Allergie (Zöliakie, Sprue: Unverträglichkeit gegenüber Glutenin, einem Bestandteil von Gluten) besteht ein zunehmender Bedarf an solchen Teigwaren. Die bisherigen Lösungen weisen jedoch oft ungenügende Kocheigenschaften auf, sind optisch unattraktiv und haben infolge der eingesetzten Bindemittel einen deutlichen unangenehmen Fremdgeschmack und Fremdgeruch.
3. Bei einer zweiten Möglichkeit zur Herstellung von Teigwaren aus anderen Mehlen als Hart- und Weichweizen besteht im Einsatz von vorgekochtem oder teilweise gelatinisiertem Mehl oder Stärke. Insbesondere asiatische Teigwaren wie bsw. Glasnudeln werden nach dieser Methode hergestellt. Durch das Vorkochen oder durch Gelatinisierung wird ein Anteil von Amylose aus den Stärke Körnern befreit und unter geeigneten Bedingungen kann erreicht werden, dass dieser Anteil retrogradiert, wodurch eine Kohäsion der Teigwaren beim Kochen erreicht werden kann. Allerdings sind die entsprechenden Verfahren aufwendig (Vorkochen, Gelatinisierung) und erfordert die Retrogradation längere Konditionierungszeiten (reifen). Die entsprechenden Produkte weisen ausserdem oft ein schlechtes Kochverhalten auf, d.h. die Festigkeit und die Textureigenschaften der Teigwaren sinken beim Kochen sehr schnell auf ungenügende Werte (Darstellung 3).
Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Teigwaren werden die Prozesse zur Bildung einer Stützmatrix aus Stärke, welche bei neueren Herstellungsverfahren von Pasta sowie bei Teigwaren basierend auf Gelatinisierung ansatzweise genutzt werden, mittels neuer und spezifischer Aufbereitungsverfahren in sehr viel stärkerem Ausmass eingesetzt. Hierdurch können Teigwaren mit beliebigen Rohstoffen, sogar auch mit amylo- sefreien Stärken und Mehlen von Waxy Getreide wie bsw. Waxy Mais oder Waxy Reis und unabhängig vom Gluten Gehalt hergestellt werden, deren Eigenschaften in einem weiten Bereich unabhängig von der Rohstoffqualität (z.B. Gluten Gehalt, defekte Kornstruktur) eingestellt werden können, die aufgrund ausgeprägter Stärke Netzwerke eine reduzierte Klebrigkeit aufweisen und infolge der Temperaturstabilität dieser Netzwerke beim Kochen mit Bissfestigkeiten erhalten werden können, die sogar weit über das geforderte Mass hinausgehen (Darstellung 3). Die Unabhängigkeit von den eingesetzten Rohstoffen und ihrer Qualität ist einerseits von Bedeutung, weil somit qualitativ hochwertige Teigwaren mit günstigen Rohstoffen hergestellt werden können. Bsw. ist Hartweizen in den meisten Ländern teurer als Weichweizen und sind hochwertige Weizen Qualitäten naturgemäss teurer als minderwertige Qualitäten, während in Asien Teigwa- ren oft aus teurem Mung Bean hergestellt und ein Bedarf nach Teigwaren aus günstigeren Rohstoffen besteht. Andererseits ist die Verfügbarkeit von Getreide regional sehr unterschiedlich. Hartweizen bsw. wird hauptsächlich in Kanada und USA, im südlichen Europa, insbesondere in Italien mit rund 65% des europäischen Hartweizens, in Russland und Kasachstan, in der Türkei und in Nordafrika angebaut, während in anderen Regionen und Ländern entweder die klimatischen Bedingungen für Hartweizen ungeeignet sind oder aus traditionellen Gründen andere Getreidearten angebaut werden. Für die Entwicklungsländer ist ein Import von Hartweizen finanziell problematisch und besteht ein ausgesprochenes Bedürfnis nach Teigwaren, welche ein nahrhaftes, gesundes und ausserordentlich gut haltbares Lebensmittel sind, aus lokalen und günstigen stärkehaltigen Rohstoffen herzustellen. Die neue Technologie zur Herstellung erfin- dungsgemässer Teigwaren ermöglicht die Berücksichtigung solcher regionaler Besonderheiten. Erfindungsgemässe Teigwaren können aus diversen Getreidearten, Mehlen, Roh- und Vollmehlen und Stärken bsw. von Reis, Kartoffel, Süsskartoffel, Tapioka, Canna, Erbsen, Bohnen, Linsen, Sago, Arrowroot, Maranta, oder auch von Palmwurzeln in hochwertiger Qualität aus günstigen, lokalen Rohstoffen und in kostengünstigen Verfahren hergestellt werden.
Stand der Technik bei Cerealien, Snacks und Gebäck
Unter Cerealien oder Cereals und Snacks werden sowohl flaked Cereals wie Com Fla- kes oder Frosties als auch puffed, d.h. expandierte Cereals wie bsw. Weizen Snacks oder Crisp Reis verstanden, und weitere Cereal und Snack Arten wie Chips, süsse und salzige Snacks, teigige Snacks, Tacos öder Dips, sowie Crackers, Waffeln oder Kekse. Unter Gebäck wird sowohl Brot und Brotwaren wie auch weitere Produkte aus Teig wie bsw. Pizza Teig. Crepes und ähnliches verstanden. Ethnische Lebensmittel wie Tortil- las, Enchiladas, Arepas, Panquecas oder Cachapas sind schwierig einzuordnen, eignen sich jedoch ebenfalls für den Einsatz von Stärke Netzwerken.
In diesen Lebensmittel Sektoren bestehen eine grosse Zahl von verschiedenen Verfahren. Von besonderer Bedeutung insbesondere im Bereich der Cereals und Snacks ist die kontinuierliche Kochextrusion. Daneben existieren verschiedene Batch Verfahren wie bsw. Dampfkochverfahren, wobei teilweise sehr lange Kochzeiten eingesetzt wer- den, beispielsweise bei der Herstellung von Com Flakes, wobei wertvolle Stoffe wie Vitamine weitgehend denaturiert werden. Cereal oder Com Flakes werden heute auch mittels Kochextrusion hergestellt, welche gegenüber den Batch und Rollen Verfahren deutlich günstiger ist, jedoch werden dabei nur mittelmässige Qualitäten erreicht, die Com Flakes werden in Milch sehr schnell weich.
Der Einsatz von Stärke Netzwerken eignet sich insbesondere bei Kochextrusionsverfah- ren, wobei bsw. die NS im Verlaufe der Kochextrusion zugemischt wird, ist aber auch bei Batch Verfahren möglich. Die entsprechenden Verfahren können, abgesehen von der Aufbereitung der NS, welche jedoch nur einen geringen Anteil am Endprodukt ausmacht, auch bei reduzierten und moderaten Temperaturen erfolgen, sowie können kurze Prozesszeiten im Bereich von Minuten ermöglicht werden, wodurch einer Denaturierung begegnet werden kann. Neben diesen Vorteilen. Infolge der Eigenschaften von Stärke Netzwerken können bsw. auch Com Flakes mittels Extrusion hergestellt werden, wobei die Knusprigkeit gegenüber hochwertigen Com Flakes aus Batch und Rollen Verfahren erhöht wird und in Milch länger erhalten bleibt. Bei puffed Flakes und Snacks ist von besonderer Bedeutung, dass das Stärke Netzwerk sehr schnell entsteht, weil dabei der Wassergehalt rasch auf werte reduziert wird, wobei die Netzwerkbildung verhindert, die netzwerkfähige Mischung von NS und VS im amorphen Zustand eingefroren wird. Die Parameter der Technologie zur Herstellung von Lebensmitteln auf Basis von Stärke Netzwerken ermöglichen jedoch eine Lösung dieser Problematik, indem die Netzwerkbildung kurz vor dem Aufschäumen bsw. von Snacks oder Flakes ausgelöst wird und kurzkettige NS mit DPn < 300, vorzugsweise < 150 eingesetzt wird, welche eine erhöhte Mobilität aufweist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung umfasst neuartige Netzwerke auf Basis von Stärke, welche im Bereich der Lebensmittel vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Sie beinhaltet die Herstellung solcher Lebensmittel, die Massnahmen zur Einstellung spezifischer Netzwerke, welche für bestimmte Lebensmittel adaptiert werden können, und die daraus resultierenden vorteilhaften Eigenschaften. Die Herstellung der erfindungsgemässen Lebensmittel umfasst folgende grundlegende Charakteristika: 1. Einsatz mindestens einer netzwerkfähigen Stärke (NS), die unter geeigneten Bedingungen mindestens teilweise kristallisieren und dabei Netzwerke bilden kann und/oder in Gegenwart mindestens einer vorliegenden Stärke (VS) mit dieser VS Netzwerke bilden kann, deren Verknüpfungspunkte durch Kristallite gebildet werden, welche mindestens teilweise durch Heterokristallisation von Molekülen der NS und der VS gebildet werden, wobei die Verbindungselemente dieser Kristallite vorzugsweise aus Molekülen oder Molekülsegmenten der VS bestehen.
2. Mindestens teilweise, vorzugsweise vollständige Freisetzung des Kristallisationspotentials der NS, insbesondere mittels Lösen oder Plastifizieren der NS, wobei gegebenenfalls Massnahmen wie Überhitzung, Unterkühlung, Einbringen von Nukleierungsmit- teln zum Einsatz kommen. Native Stärke Körner weisen eine auf verschiedenen Grös- senskalen teilweise geordnete Struktur auf. Beim Vorgang der zunehmenden Gelatinisierung wird ein Grossteil dieser Ordnungsstrukturen sukzessive irreversibel zerstört. Jedoch sind auch nach vollständiger Gelatinisierung die Stärke Körner im Mikroskop als gequollene, deformierte, teilweise aufgeplatzte Strukturen noch beobachtbar, d.h. die Destrukturierung ist noch nicht vollständig. Zur vollständigen und optimalen Freisetzung des Kristallisationspotentials und damit des Potentials zur Bildung von Netzwerken ist eine nahezu vollständige, vorzugsweise vollständige Destrukturierung der Stärke Körner vorteilhaft. Stärke Anteile enthalten in Reststrukturen resultieren in reduzierten Netzwerkdichten. Bei optimaler Umsetzung des Kristallisationspotentials zu vorteilhaften Netzwerken könnten mittels vorgängiger vollständiger Destrukturierung höchste Netzwerkdichten und damit hochwertige Produkteigenschaften erhalten werden. Zur vollständigen Destrukturierung sind mit ca. 120 - 180°C deutlich höhere Temperaturen notwendig als für die Gelatinisierung (50 - 90°C). In Anwesenheit von Scherkräften bei der Plastifizierung können die notwendigen Temperaturen reduziert und kann der De- strukturierungsvorgang wesentlich beschleunigt werden.
3. Mischen, insbesondere molekulardisperses Mischen der entsprechend Punkt 2 aufbereiteten, mindestens einen NS mit mindestens einer VS. Geeignet ist hierfür bsw. ein Ystral Mischaggregat. Hierzu muss sich auch die VS im gelösten oder zumindest teilweise plastifizierten Zustand befinden. Eine molekulardisperse, d.h. netzwerkfähige Mi- schung dieser Komponenten ist für besonders vorteilhafte, mindestens teilweise durch Heterokristallisation gebildete Netzwerke eine Voraussetzung. Die Stärke Makromoleküle der NS und der VS werden dabei in unmittelbare Nähe zueinander gebracht, wodurch die anschliessende Heterokristallisation ermöglicht wird. Beim Mischvorgang, der sowohl distributiv als auch dispersiv ist, sind ausreichende Scherkräfte notwendig. Diese Mischung von NS und VS, die aus unterschiedlichen Makromolekülen, welche insbesondere grosse Unterschiede im Molekulargewicht aufweisen können, ist thermodynamisch instabil, der stabile Zustand ist der entmischte Zustand. Es ist allgemein bekannt, dass selbst chemisch identische Makromoleküle, die sich jedoch bezüglich des Molekulargewichts unterscheiden nur schwer mischen lassen und wenn, dann sich schnell wieder entmischen (Phasenseparation). Die zu mischenden NS und VS Stärken unterscheiden sich neben dem Molekulargewicht zusätzlich auch in der Struktur, wobei NS vorwiegend linear aufgebaut ist und VS vorwiegend verzweigt. Damit der molekulardispers gemischte Zustand für die Netzwerkbildung genutzt werden kann, muss die Mischung bis zum Einsetzen der Netzwerkbildung im Zustand des Ungleichgewichts erhalten bleiben. Dies geschieht durch Einsatz ausreichender Scherkräfte und mittels kurzer Prozesszeiten von typischerweise Sekunden bis Minuten zwischen der Herstellung der Mischung und dem Einsetzen der Netzwerkbildung. Nach erfolgter Netzwerkbildung kann das Stärke Netzwerk als Stützmatrix die Funktion eines Bindemittels übernehmen und in verschiedenen Lebensmittelanwendungen zum Einsatz kommen, beispielsweise als Bindemittel anstelle von Gluten bei Pasta auf Basis von glutenfreiem oder glutenarmem Mehl, Gries oder Stärke, wobei das Bindemittel hiermit gemischt und die Mischung zum Endprodukt verarbeitet wird. Bei glutenhaltigen Rohstoffen, insbesondere bei Hart- und Weichweizen kann das Stärke Netzwerk als Ergänzung zur Gluten Matrix eingesetzt werden, wodurch die Textureigenschaften dieser Produkte in einem gegenüber dem Stand der Technik erweiterten Bereich variiert werden können.
Bezüglich der Mischung von NS und VS werden drei Verfahrensvarianten unterschieden, wobei auch verschiedene Mischformen dieser Varianten machbar sind, bei allen Verfahrensvarianten ist jedoch wesentlich, dass spätestens bei der Formgebung eine netzwerkfähige Mischung von NS und VS vorliegt: 3.1. Die Mischung von NS und VS ist eine Mischung zwischen mindestens einer NS und mindestens einer ersten VS (VS1), wobei die NS zusammen mit VS1 oder separat von VS1 aufbereitet, d.h. destrukturiert werden kann. Die netzwerkfähige Mischung von NS und erster VS bildet dann im Endprodukt das Stärke Netzwerk, d.h. die Stützmatrix für mindestens eine zweite VS (VS2), welche üblicherweise den Hauptbestandteil des Endproduktes darstellt. Werden NS und VS1 separat aufbereitet, können sie miteinander oder nacheinander mit VS2 gemischt werden. Weiter kann VS1 in nicht oder teilweise destrukturiertem Zustand dem Mischvorgang mit NS, mit VS2 oder mit bereits gemischter NS und VS2 zugeführt werden. Dabei muss jedoch gewährleistet sein, dass anschliessend eine mindestens teilweise Destrukturierung geschieht, bsw. infolge der Scherkräfte während des Mischvorgangs. Das Prozesswasser kann in unterschiedlichen Anteilen mittels mindestens einer der aufbereiteten bzw. benetzten Hauptkomponenten, sowie zusätzlich unabhängig von den Hauptkomponenten dem Verfahren zugeführt werden.
Bei dieser Verfahrensvariante, wobei VS1 zum Einsatz kommt, wird während des Prozesses eine molekulardisperse Mischung von mindestens NS und VS1 erzeugt, während VS2 nach der Formgebung in einem nicht destrukturierten bis hin zu vollständig destrukturiertem, vorzugsweise in einem teilweise bis vollständig gelatinisierten Zustand vorliegen kann. Liegt VS2 in nicht destrukturiertem Zustand vor, besteht das die Stützmatrix bildende Bindemittel ausschliesslich aus der Mischung von NS und VS1 und das Produkt weist ein 2-Phasensystem auf. Liegt VS2 in teilweise bis vollständig gelatinisiertem Zustand vor, besteht die Stützmatrix hauptsächlich aus der Mischung von NS und VS1 und das Produkt weist ebenfalls ein 2-Phasensystem auf, wobei die Kopplung der Phasen optimal ist, da das hauptsächlich aus NS und VS1 bestehende Netzwerk mit dem sich nach der Gelatinisierung von VS2 bildenden Netzwerk über gemeinsame Makromoleküle verbunden sind, d.h. der Phasenübergang ist kontinuierlich. Liegt VS2 in teilweise bis vollständig plastifiziertem Zustand vor, besteht die Stützmatrix aus einer Mischung von NS, VS1 und VS2 und das Produkt weist bei teilweiser Plastifizierung von VS2 nahezu und bei vollständiger Plastifizierung von VS2 ein völlig homogenes 1- Phasensystem auf.
Der Einsatz von VS1 ist von Vorteil, wenn die eingesetzte VS2 eine hohe Gelatinisie- rungstemperatur aufweist und/oder wenn die Verfahrenstemperaturen niedrig gehalten werden sollen, bsw. um Maillard Reaktionen zu meiden. Ausserdem ist es möglich mit der Auswahl von VS1 Rohstoffe auszuwählen, welche für Stärke Netzwerke in Kombination mit der ausgewählten NS besonders vorteilhaft ist, während die Eigenschaften hinsichtlich Netzwerkbildung der Hauptkomponente VS2 nicht relevant zu sein braucht. Somit kann der Spielraum der Möglichkeiten ausgeweitet und ein weiterer Regelpara- meter eingeführt werden.
3.2. Die Mischung von NS und VS ist eine Mischung zwischen mindestens einer NS und mindestens einer zweiten VS (VS2), wobei keine VS1 eingesetzt wird. Die netzwerkfähige Mischung von NS und VS wird in diesem Falle während dem Mischen von NS und VS2 durch mindestens einen Anteil von VS2 erzeugt, welcher mindestens teilweise gelatinisiert, vorzugsweise mindestens teilweise plastifiziert ist, d.h. mindestens eine Komponente des Bindemittels bzw. der netzwerkfähigen Mischung stammt bei dieser Verfahrensvariante aus der zu bindenden Komponente VS2. VS2 kann vor oder während dem Verfahren teilweise bis vollständig gelatinisiert werden, wobei das Produkt dann ein 2-Phasensystem mit optimaler Phasenkopplung aufweist, bzw. teilweise bis vollständig plastifiziert werden, wobei im Produkt ein nahezu oder völlig homogenes 1 -Phasensystem resultiert. Bezüglich der Zuführung von Prozesswasser bestehen analog zur Verfahrensvariante 3.1 vergleichbare Möglichkeiten. Die Vorteile dieser Verfahrensvariante liegen in der Einfachheit des Verfahrens, da keine Komponente VS1 berücksichtigt werden muss. Der Spielraum wird gegenüber der Variante 3.2 etwas eingeschränkt, wobei diese Einschränkung für die meisten Anwendungen jedoch nicht relevant ist.
3.3. Die netzwerkfähige Phase besteht aus NS alleine. VS2 wird weder vor noch während dem Verfahren gelatinisiert. Während bei den Varianten 3.1 und 3.2 eine breite Palette von netzwerkfähigen Stärken zur Verfügung steht, muss die NS bei dieser Variante einen Polymerisationsgrad DPn von mindestens 100 aufweisen, sodass die NS auch in Abwesenheit einer VS ein Netzwerk bilden kann. Das Produkt weist dann ein 2- Phasensystem auf, wobei die Kopplung der Phasen nicht optimal ist. Diese Variante ist ebenfalls einfach und bewirkt jedoch eine grössere Einschränkung des Spielraum. Sie kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Anforderungen an die Textur des Lebensmittels gering sind. 4. Während oder nach der Formung der Gesamtmischung zum Endprodukt wird die Netzwerkbildung durch eine Reduktion der Temperatur und/oder des Wassergehalts (bsw. Evakuierung kurz vor der Formgebung, Trocknung nach der Formgebung) ausgelöst. Eine nachfolgende Konditionierung bzw. Wärmebehandlung bei bereitgestelltem Verlauf von Temperatur T und relativer Luftfeuchtigkeit RH in Funktion der Zeit ist zur Einstellung hoher Netzwerkdichten und zur optimalen Umsetzung der netzwerkfähigen Mischung zu Netzwerken essentiell. Die optimalen Bedingungen sind in starkem Masse von der eingesetzten NS, sowie vom Wassergehalt des Lebensmittels abhängig. Bei hohen Wassergehalten von etwa 40% (w/w) und mehr können durch Lagerung bei RT während mehreren Stunden hohe bis sehr hohe Netzwerkdichten eingestellt werden. Bei Lagerung während mehreren Stunden zu tieferen Temperaturen hin bis < 0°C können ebenfalls sehr hohe Netzwerkdichten erhalten werden. Bei Temperaturen > RT nehmen die erreichbaren Netzwerkdichten ab. Für die kommerzielle Produktion sind jedoch möglichst kurze Konditionierungszeiten wichtig. Dies kann durch Einstellung des Wassergehalts auf < 35% und durch Einsatz von höheren Temperaturen erreicht werden. Je tiefer der Wassergehalt ist, umso höher liegt die optimale Konditionierungstem- peratur, sodass die Konditionierung während der Trocknung durchgeführt werden kann. Weiter können die Konditionierungszeiten kurz gehalten werden durch Einsatz von Nukleierungsmitteln, durch Methoden der Unterkühlung der NS-Lösung oder Schmelze, wobei Eigenkeime entstehen, sowie durch Einsatz von NS mit Polymerisationsgraden DPn < 300, vorzugsweise < 150, insbesondere < 100.
Bezüglich der Aufbereitung der NS, der relevanten Parameter und der vorteilhaften Massnahmen wie Überhitzung, Unterkühlung und Einbringung von Nukleierungsmitteln, sowie auf vorteilhafte Verfahren und Besonderheiten der Herstellung von Stärke Netzwerken wird auf die Patentanmeldung WO 03/035026 A2 desselben Anmelders verwiesen. Zur Herstellung der Mischung von NS und VS1 eignen sich bsw. Ystral Mischaggregate oder Extruder. Zur Herstellung der Gesamtmischung eignen sich insbesondere gleichläufige und dichtkämmende Zweiwellenextruder, gegebenenfalls mit rückfördernden Elementen oder Einwellenextruder mit distributivem Mischteil, bsw. mit Paddelmischelementen. Zum Aufbau des für die Formung notwendigen Druckes können Pressextruder oder Zahnradpumpen eingesetzt werden. Unterscheidung gegenüber herkömmlichen Lebensmitteln
Während erfindungsgemässe Lebensmittel mit Produkteigenschaften vergleichbar mit herkömmlichen analogen Produkten hergestellt werden können, ist es auf Basis der Stärke Netzwerke auch möglich, gewisse Produkteigenschaften spezifisch zu variieren und zu optimieren. So können bsw. neuartige Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk ausgehend von Weissmehl und beliebigen anderen Mehlen, Griesen oder Stärken hergestellt werden, welche sehr viel höhere Bissfestigkeiten als übliche Hartweizen Pasta aufweisen (Darstellungen 6 und 7).
Solche hohe Bissfestigkeiten sind für Teigwarenanwendungen nicht notwendig, aber das Beispiel zeigt deutlich das Potential der Variationsmöglichkeiten, welche sich aufgrund des Stärke Netzwerkes ergeben. Während es bei üblicher Hartweizen Pasta verschiedener Optimierungen bedarf, beispielsweise bezüglich der Trocknungsbedingungen oder der Qualität des Hartweizens, um die Bissfestigkeit zu verbessern, können neuartige Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerken mit beliebigen Mehlen, Stärken oder Griesen und unabhängig von ihrer Qualität mit Bissfestigkeiten hergestellt werden, welche die geforderten Bissfestigkeiten deutlich übertreffen. Bezüglich der Bissfestigkeit müssen also die mechanischen Eigenschaften der neuartigen Teigwaren gewissermas- sen reduziert werden, damit die für diese Anwendung optimale Textur erreicht wird. Dies geschieht einfach durch eine Reduktion des Anteils der netzwerkfähigen Mischung im Gesamtprodukt, bsw. durch eine Reduktion des Anteils an NS und/oder durch eine Reduktion der Temperatur und/oder der Scherkräfte beim Mischen von aufbereiteter NS mit zweiter VS oder gegebenenfalls mit erster und zweiter VS.
Obwohl sich also für Teigwarenanwendungen optimierte Lebensmittel auf Basis von Stärke Netzwerk bezüglich des Kochverhaltens von herkömmlicher Pasta nicht notwendigerweise unterscheiden müssen, zeigt das vorstehende Beispiel deutlich, dass die beiden Produkte grundsätzlich unterschiedlich sind.
Der unterschiedliche Ansatz zeigt sich besonders deutlich im Verhalten von Lebensmitteln auf Basis von Stärke Netzwerken im Uberschuss von Wasser bei Raumtemperatur (RT). Herkömmliche gelbe Hartweizen Pasta wird allmählich weiss und nach ca. 2h ist sie so weich, dass sie beim Anfassen leicht zerfällt. Nach etwa drei bis vier Tagen ist das Wasser, worin sich die Hartweizen Pasta befindet wahrnehmbar trüb, wobei die Hartweizen Pasta einen E-Modul von < 0.1 MPa aufweist, und nach rund drei Tagen zeigt sich ein allmählicher Zerfall. Im Unterschied dazu können Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk mit beliebigen Mehlen hergestellt werden. Sie quellen vergleichbar wie Hartweizen Pasta oder abhängig von der Netzwerkdichte und Verfahrensparametern wie bsw. dem Wassergehalt während der Netzwerkbildung, deutlich mehr, oder deutlich weniger. Nach vollständiger Quellungen über Tage und sogar über Wochen hinweg weisen die neuartigen Teigwaren konstante mechanische Eigenschaften auf, bsw. einen E-Modul im Zugversuch von rund 7 MPa, also ein gegenüber Hartweizen Pasta mindestens 70mal höherer Wert (Tabellen 2 und 3). Dabei können keinerlei Zerfallserscheinungen beobachtet werden und das Wasser um die neuartigen Teigwaren bleibt unverändert klar, die Teigwaren sind unter diesen Bedingungen vollständig unlöslich (Darstellungen 1 und 2). Ihre Farbe hängt von den eingesetzten Rohstoffen ab. Beim Einsatz von Stärke kann das Produkt farblos und vollständig transparent erhalten werden, wobei diese Transparenz auch beim Lagern in Wasser bei RT erhalten bleibt, wenn die Netzwerkdichte hoch ist. Bei niederer Netzwerkdichte wird eine leicht weissli- che Verfärbung beobachtet. Beim Einsatz von Mehlen ist die Farbe von der Farbe des Mehls abhängig.
Während im Bereich von Teigwaren primär die Eigenschaften des gekochten Produktes relevant sind (Langzeitstabilität bei RT in wässriger Umgebung ist jedoch bsw. bei Frischteigwaren mit langer Haltbarkeit oder bei Dosenteigwaren von Interesse), ist im Bereich der Cereal Flakes wie Com Flakes das Verhalten bei RT in wässriger Umgebung (Milch) zentral. Erwünscht ist hier als zentrales Produktmerkmal eine möglichst lange andauernde Knusprigkeit der Com Flakes, wenn diese zusammen mit Milch gegessen wird. Während hochwertige Com Flakes bereits nach 2 - 3 Minuten an Knusprigkeit verlieren, kann diese Zeit bei Com Flakes basierend auf Stärke Netzwerk deutlich erhöht werden. Hier kommen vorteilhaft sehr hohe Netzwerkdichten zum Einsatz, welche im Bereich von Teigwaren eine zu hohe Bissfestigkeit ergeben. Vorteile der erfindungsgemässen Lebensmittel basierend auf Stärke Netzwerken:
1. Die genannten Netzwerke sind mit beliebigen VS herstellbar, es besteht keine Einschränkung bezüglich der Auswahl von VS1 und VS2. So können bsw. Teigwaren mit beliebigen Stärken, Mehlen, Gries und dergleichen hergestellt werden, unabhängig von einem gegebenenfalls anwesenden Anteil an Gluten oder einem anderen Bindemittel wie Guar, Xanthan, Carrageenan, Johannisbrotkernmel et.. Entscheidend für die Ausbildung von vorteilhaften Stärke Netzwerken sind neben der Auswahl einer geeigneten NS, das Verfahren und dessen Parameter, insbesondere die optimale Freisetzung des Kristallisationspotentials der NS und die optimale Umsetzung des Kristallisationspotentials zu vorteilhaften Netzwerken.
2. Die Netzwerkdichte des Stärke Netzwerks kann mittels des Anteils an NS, über die Verfahrensparameter und gegebenenfalls während einer Konditionierung im Anschluss an die Formung des Lebensmittels, sowie gegebenenfalls mit den Parametern des Trocknungsprozesses in einem weiten Bereich variiert werden, wodurch spezifische Eigenschaften des Lebensmittels eingestellt werden können. Somit kann bsw. die Textur, die Festigkeit, Kochzeit, die Bissfestigkeit oder die Langzeitstabilität von Teigwaren, insbesondere von Frisch-Teigwaren und Dosenteigwaren auf gewünschte Werte eingestellt werden.
3. Durch Auswahl von geeigneter NS und durch Einstellung der Verfahrensparameter kann die Temperaturstabilität der die Verknüpfungspunkte des Netzwerks bildenden Kristallite eingestellt werden. Somit bestehen Möglichkeiten, den Zerfall des Netzwerks in Wasser bei einer bestimmten Temperatur einzustellen. Insbesondere können Kristal- , lite erhalten werden, die auch in kochendem Wasser stabil bleiben. Insbesondere bei asiatischen Nudeln, deren Kohäsion in der Gelatinisierung der verwendeten Mehle oder Stärken begründet ist, ist die Stabilität beim Kochen oft problematisch, die Bissfestigkeit fällt nach kurzer Zeit sehr stark auf zu tiefe Werte ab.
4. Die Netzwerkstruktur hat zur Folge, dass der Abbau der Lebensmittel unter Einwirkung von Amylasen im Verdauungstrakt verzögert bis hin zu unvollständig erfolgt. Die Empfindlichkeit gegenüber Amylasen im Verdauungstrakt kann durch die Einstellung der Art und Dichte des Netzwerks gezielt beeinflusst werden. Ein verzögerter Abbau bedeutet eine Reduktion des Peaks im Blutzuckerspiegel (glyceamic Index) nach Einnahme des Lebensmittels, während ein unvollständiger Abbau gleichbedeutend mit einem Anteil an resistenter Stärke ist. Somit kann der glyceamic Index und der resistente Anteil bei erfindungsgemässen Lebensmitteln gezielt beeinflusst und können funktioneile, gesundheitsfördernde Lebensmittel erhalten werden. Hohe glyceamic Indices fördern bsw. Diabetes und Adipositas und werden in der Fachwelt gegenwärtig noch verschiedene weitere nachteilige Auswirkungen auf den Organismus diskutiert und untersucht. Es besteht daher ein ausgewiesener Bedarf an Lebensmitteln mit reduziertem glyceamic Index. Von resistenter Stärke ist bekannt, dass sie gesundheitsfördernd ist, insbesondere prebiotisch wirkt. Von erfindungsgemässen Lebensmitteln wurden Anteile an resistenter Stärke von bsw. 8 - 13% gemessen. Die funktionellen Eigenschaften des reduzierten glyceamic Index.
5. Es ist bekannt, dass die Knusprigkeit bsw. von Com Flakes, Snacks und Gebäck durch Zugabe eines Stärke-Anteils (hochamylosehaltige Stärken, resistente Stärken) mit erhöhter Kristallinität positiv beeinflusst werden kann. Da die Netzwerkelemente von Stärke Netzwerken bei den erfindungsgemässen Lebensmitteln aus Kristalliten bestehen, die jedoch nicht als Zuschlagstoff eingebracht werden, sondern in situ entstehen, und darüber hinaus diese Kristallite miteinander vernetzt sind, kann über die Netzwerkdichte die Knusprigkeit dieser Lebensmittel in einem grosseren Umfang reguliert, insbesondere maximiert werden. Daher ergeben sich Vorteile bei Cerealien, Snacks, Chips und dergleichen, wenn diese Produkte auf Basis der beschriebenen Stärke Netzwerke hergestellt werden.
6. Cereal Flakes, Snacks, Chips und dergleichen verlieren in feuchter Atmosphäre relativ schnell ihre Knusprigkeit und Frische. Da infolge der kristallinen Anteil und der Netzwerkstruktur die Wasseraufnahme an der Atmosphäre (Sorption) reduziert ist und ausserdem eine höhere Toleranz gegenüber Wasseraufnahme an der Atmosphäre besteht, bleibt die Knusprigkeit und Frische von erfindungsgemässen Lebensmitteln auf Basis von Stärke Netzwerken länger erhalten. 7. Der Einsatz von Stärke Netzwerken in Lebensmitteln bedeutet grundsätzlich ein ver- grösserter Spielraum zur Einstellung spezifischer Produkteigenschaften. Gegenüber herkömmlichen Lebensmitteln kommen neue Freiheitsgrade wie der Anteil des Stärke Netzwerks, die Anteile an VS1 und gegebenenfalls VS2 hinzu, sowie die Parameter der Netzwerkbildung wie Zeit, Temperatur und Wassergehalt. Ausserdem können aufgrund der neuen Freiheitsgrade neue, insbesondere günstigere und kürzere Herstellungsverfahren eingesetzt werden. Schliesslich ist zu erwähnen, dass die neue Technologie grundsätzlich auf physikalischen Prozessen beruht, also keine chemische Prozesse zum Einsatz kommen müssen, was für die Akzeptanz der entsprechenden Lebensmittel vorteilhaft ist.
Die genannten Vorteile sind, wenn auch in unterschiedlichem Ausmass, grundsätzlich für alle erfindungsgemässen Lebensmittel wie Teigwaren, Cerealien, Snacks, Gebäck und dergleichen relevant.
Vorliegende Stärken
Als vorliegende Stärke (VS bez. VS1 und VS2) können Stärken, Mehle, Griese und dergleichen beliebigen Ursprungs eingesetzt werden, sowie Mischungen solcher Rohstoffe, wobei deren Qualität nicht von primärer Bedeutung ist. Sie können bsw. von folgenden Pflanzen, gewonnen werden:
Mais, Weizen, Buchweizen, Gerste, Roggen, Dinkel, Hafer, Hirse, Maranta, Reis, Kartoffel, Süsskartoffel, Maniok, Tapioka, Cassava, Arrowroot, Yams, Sago, Bohnen, Linsen, Mung Bean, Erbsen, Hülsenfrüchte, unreife Bananen.
Von Bedeutung sind auch die verschiedenen Varietäten und insbesondere regionale Sorten. Beispiele sind Hartweizen (Durum, Hard Red Winter, Hard Red Spring, Hard White Wheat), Weichweizen (Soft Red Winter, Soft White Wheat), Waxy-Kartoffel, Wa- xy-Mais, Waxy-Reis, Waxy-Weizen, Waxy-Hirse, sowie Varietäten mit erhöhtem Amylo- se-Gehalt wie bsw. hochamylosehaltiger Mais (z.B. 50%, 70%, 90% Amylose).
Weitere Vorliegende Stärken können auch modifizierte Stärken und Mehle sein. Die Modifikation kann durch ein physikalisches und/oder chemisches Verfahren erfolgt sein. Beispiele für die physikalische Modifikation sind Prägelatinisierung, thermische Inhibierung, Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder Rösten. Beispiele für die chemische Modifikation sind Veresterung, Veretherung, Vernetzung, Abbau durch Säuren oder Amylasen. Modifizierte Stärken welche in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden (E- Nummern 1404, 1410, 1412, 1413, 1414, 1420, 1422, 1440, 1442, 1451 , 1450), werden hauptsächlich als Zusatzstoffe zur Modifikation der Textur und Kocheigenschaften eingesetzt. Durch den Einsatz eines Anteils von Hydroxypropyldistärkeadipat oder acety- liertem Distärkeadipat kann bsw. eine elastische Textur eingestellt werden.
Vorliegende Stärken VS1 werden im Verlauf der Herstellung des Lebensmittels mindestens teilweise plastifiziert bzw. mindestens teilweise gelöst, während vorliegende Stärken VS2 im Endprodukt bei der Verfahrensvariante 3.1. in einem beliebigen Zustand zwischen dem nativen Zustand und der vollständigen Destrukturierung vorliegen können. Bei der Verfahrensvariante 3.2. hingegen liegt VS3 mindestens in einem teilweise gelatinisierten Zustand vor.
Netzwerkfähige Stärken NS
Verschiedene Typen von netzwerkfähiger Stärke lassen sich wie folgt charakterisieren:
1. Entsprechend einer ersten Definition kann eine NS eine Stärke oder ein Mehl beliebigen Ursprungs sein, welche unter geeigneten Bedingungen Gele bzw. Netzwerke bilden können. Davon ausgenommen sind Gele wie reine Amylopektin-Gele, die sehr lange Gelierungszeiten (Tage bis Wochen) benötigen und dann nur sehr schwache Gele bilden. Bevorzugt sind Stärken welche mittlere bis starke Gele bilden. Die Gelierfähigkeit von Stärken kann beispielsweise durch Säure-Hydrolyse verstärkt werden (acid thinned starches). Solche hydrolysierte Stärken wie sie typischerweise im Confectionery Bereich eingesetzt werden, weisen ausserdem ein reduziertes Molekulargewicht auf, was von besonderem Vorteil ist, da dadurch die Kinetik der Netzwerkbildung beschleunigt werden kann und hohe Netzwerkdichten einfach erhalten werden können.
1A. Eine Gruppe von Stärken, die dieser Anforderung genügen, sind native oder modifizierte Stärken mit einem Amylosegehalt von > 15%, vorzugsweise von > 20%, noch bevorzugter von > 30%, insbesondere von > 40%, am bevorzugtesten von > 50%. Ganz besonders geeignet sind beispielsweise hochamylosehaltige Stärken, insbesondere hochamylosehaltige Maisstärken, die einen Amylosegehalt bis nahezu 100% aufweisen können, Erbsenstärken mit Amylosegehalten von mehr als 25% sowie Amylosen beliebigen Ursprungs. NS mit hohen Amylosegehalten können vorzugsweise im pregelatini- sierten oder sprühgetrockneten Zustand eingesetzt werden.
1 B. Eine weitere Gruppe von NS, kann durch chemischen und/oder enzymatischen Abbau, insbesondere durch Entzweigung erhalten werden. Für den enzymatischen Abbau von Stärken können beispielsweise Amylasen, wie α-Amylase, ß-Amylase, Glucoamy- lase, α-Glucosidase, exo-α-Glucanase, Cyclomalto-dextrin, Glucanotransferase, Pullu- lanase, Isoamylase, Amylo-1 ,6-Glucosidase oder eine Kombination dieser Amylasen eingesetzt werden. Zur Entzweigung eignet sich insbesondere Pullulanase, beispielsweise Promozyme von Novozyme.
Als Ausgangsstoffe für den Abbau kann grundlegend irgendeine VS eingesetzt werden, vorzugsweise werden hierfür NS entsprechend einer der hier aufgeführten Gruppen eingesetzt oder Dextrine, insbesondere Maltodextrine, wobei die Dextrine und Malto- dextrine aus irgendeiner VS oder NS erhalten wurden. Ein Beispiel von chemischem, nicht-enzymatischem Abbau von Stärken ist die Hydrolyse mittels Säuren wie etwa Salzsäure.
2. Eine nächste Gruppe von NS weist Verzweigungsgrade von < 0.01 , vorzugsweise < 0.005, noch bevorzugter < 0.002 am bevorzugtesten < 0.001 , insbesondere < 0.0001 auf, wobei bezüglich des Molekulargewichts bzw. Polymerisationsgrades folgende Typen von NS unterschieden werden:
2A. Niedermolekulare NS (NNS): Als NNS werden kurzkettige Stärken bezeichnet, die nach erfolgter Lösung kristallisieren können. Sie können teilweise verzweigt sein oder vorwiegend linear (short chain amylose) sein. Sie können in Anwesenheit von höhermolekularen Stärken, die sowohl nicht netzwerkfähig, als auch netzwerkfähig sein können, durch Heterokristallisation Netzwerke bilden. Bezüglich dieses Typs von niedermolekularer NS sind Stärken von Interesse, die eine mittlere Kettenlänge CL oder einen mittleren Polymerisationsgrad DPn im Bereich von 7 - 100, vorzugsweise von 7 -
70, noch bevorzugter von 7 - 50, insbesondere von 7 - 30. am bevorzugtesten von 7 - bevorzugter von 7 - 50, insbesondere von 7 - 30, am bevorzugtesten von 7 - 25, am insbesondersten von 7 - 20 aufweisen.
NNS kann beispielsweise durch chemische und/oder enzymatische Entzweigung von VS, insbesondere von aus VS abgeleiteten Dextrinen oder Maltodextrinen erhalten werden, wobei die VS einen Amylose-Gehalt von < 25%, vorzugsweise < 20%, noch bevorzugter < 15%, insbesondere < 10%, am bevorzugtesten < 5% (Waxy-Stärken) aufweist. Typischerweise werden hierzu Kartoffel-Stärken, Tapioka-Stärken und Waxy- Stärken (z.B. Waxy-Mais, Waxy-Kartoffel, Waxy-Reis) als Ausgangsstoffe eingesetzt. Weitere Beispiele sind lineare Dextrine, Amylodextrine, Nägeli Dextrine.
2B. Mittelmolekulare NS (MNS): Als MNS werden vorwiegend lineare Stärken bezeichnet, die sowohl alleine als auch in Kombination mit anderen Stärken Netzwerke bilden können, sie weisen mittlere Polymerisationsgrade DPn im Bereich von etwa 100 - 300 auf.
MNS kann beispielsweise durch enzymatische Enzweigung von VS, insbesondere von aus VS abgeleiteten Dextrinen oder Maltodextrinen erhalten werden.
2C: Hochmolekulare NS (HNS): Als HNS werden vorwiegend lineare Stärken bezeichnet, die sowohl alleine als auch in Kombination mit anderen Stärken Netzwerke bilden können, sie weisen mittlere Polymerisationsgrade DPn im Bereich oberhalb von etwa 300 auf.
Die Unterscheidung zwischen NNS, MNS und HNS ist bezüglich der Eigenschaften der auf diesen Komponenten basierenden Stärke-Netzwerk und hinsichtlich der Verarbeitung von Bedeutung. NNS kann auch bei tiefen Weichmachergehalten und tiefen Temperaturen Netzwerke bilden, MNS bei mittleren Weichmachergehalten und mittleren Temperaturen, während HNS vergleichsweise höhere Weichmachergehalte und höhere Temperaturen benötigt.
3. NS kann andererseits dadurch charakterisiert werden, dass die Makromoleküle lineare Anteile enthalten, wobei diese linearen Anteile Haupt- oder Seitenketten sein können mit mittleren Polymerisationsgraden DPn > 30, vorzugsweise > 50, am bevorzugtesten > 80, insbesondere > 100, am insbesondersten > 140. Dies ist gleichbedeutend mit der Bedingung dass die mittlere Kettenlänge CL > 30, vorzugsweise > 50, am bevorzugtesten > 80, insbesondere > 100, am insbesondersten > 140 ist.
4. Ausserdem kann eine weitere Gruppe von NS durch Fraktionierung von Amylose- Amylopektin-Mischungen erhalten werden, beispielsweise durch Fraktionierung mittels differentieller Alkoholfällung, wobei die Amylose- und die intermediate Fraktion als netzwerkfähige Stärke eingesetzt werden kann.
Als NS werden solche Stärken bezeichnet, welche mindestens eine der Bedingungen 1 - 4 erfüllen. Dabei sind physikalisch und/oder chemisch und/oder enzymatisch modifizierte Stärken, abgeleitete von den NS der Gruppen 1 bis 5 miteingeschlossen. Als netzwerkfähige Stärke werden auch Mischungen bezeichnet, wobei deren Komponenten und/oder die Mischung mindestens eine der obigen Bedingungen erfüllen. Es sind geeignete netzwerkfähige Stärken auf dem Markt erhältlich, die als „Stärke" deklariert werden können, d.h. es sind nicht notwendigerweise „modifizierte Stärken" für die Herstellung von Lebensmitteln auf Basis von Stärke Netzwerken notwendig.
Zusätze, Hilfsstoffe und Produktvariationen
Zusätze und Hilfsstoffe werden zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, zur Beeinflussung der Netzwerkbildung und zur Modifikation der Produkteigenschaften eingesetzt, diesbezüglich wird auf die Patentanmeldung WO 03/035026 desselben Anmelders verwiesen.
Daneben können Lebensmittelzusatzstoffe wie sie für die jeweiligen Lebensmittel entsprechend dem Stand der Technik eingesetzt werden, bsw. Emulgatoren, Stabilisatoren, Lebensmittelsäuren, Farbstoffe, Aromastoffe, Gewürze und Salz, selbstverständlich auch in Lebensmitteln auf Basis von Stärke Netzwerken eingesetzt werden. Ebenso können vergleichbar dem Stand der Technik verschiedene Produktvariationen auch bei entsprechenden Lebensmitteln auf Basis von Stärke Netzwerken hergestellt werden, im Bereich der Teigwaren bsw. Gemüse Teigwaren, Eier Teigwaren, mit Protein wie bsw. mit Soja angereicherte Teigwaren oder Teigwaren enthaltend Zusätze, bsw. Fasern, Spurenelemente, Vitamine, Folsäure, Thiamin, Riboflavin, Niacin. Weiter können wie im Stand der Technik enthalten die entsprechenden Produkte in verschiedenem Zustand erhalten werden, bsw. als haltbares Lebensmittel, als Instant Zubereitung, als Frischware oder Dosenware.
Beispiele
Beispiele zu Lebensmittlen auf Basis von Stärke Netzwerken sind in Tabelle 1 aufgeführt, die Eigenschaften der Produkte sind aus den Tabellen 2 und 3, sowie aus den Figuren 1 bis 10 ersichtlich.
Tabelle 1 zeigt Beispiele für Teigwaren von verschiedenen Mehlen, Stärken und Griesen basierend auf Stärke Netzwerk.
Tabelle 2 zeigt mechanische Eigenschaften im Zugversuch (E-Modul (E), Bruchfestigkeit (σ) und Bruchdehnung (ε)) von Teigwaren aus verschiedenen Rohstoffen basierend auf Stärke Netzwerk. Die Teigwaren wurden vor dem Zugversuch jeweils 24h im Uberschuss Wasser bei 24°C bis zum Gleichgewicht gequollen. Wq ist der Wassergehalt nach der Quellung (jeweils bezogen auf das Feuchtgewicht) Übliche Hartweizen Pasta weist nach analoger Quellung eine zu geringe Festigkeit auf, um im Zugversuch analysiert zu werden. Ihr E-Modul liegt bei < 0.1 MPa.
Es zeigt sich, dass Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk nach Quellung in Wasser gegenüber üblicher Hartweizen Pasta (Tagliatelle Napoli, Coop) sich bezüglich der mechanischen Eigenschaften grundsätzlich anders verhält, insbesondere weisen erfindungsgemässe Teigwaren in diesem Zustand erstaunlich hohe E-Moduli und Festigkeiten auf. Die Teigwaren wurden nicht auf hohe mechanische Eigenschaften nach Quellung optimiert, wobei es jedoch möglich ist bsw. Festigkeiten bis 2MPa und mehr zu erhalten. Solche Teigwaren sind jedoch auch nach längerer Kochzeit noch zu fest und darum für diese Anwendung nicht geeignet.
Tabelle 3 zeigt den Einfluss der Konditionierungsbedingungen auf die im Zugversuch gemessenen mechanischen Eigenschaften E-Modul (E), Bruchfestigkeit (σ) und Bruchdehnung (ε) von Teigwaren aus Mehlen verschiedenen Ursprungs (Verfahrensvariante 3.2) basierend auf Stärke Netzwerk mit jeweils 7% NS. Die Teigwaren wurden vor dem Zugversuch jeweils 24h im Uberschuss Wasser bei 24°C bis zum Gleichgewicht gequollen. Die mit ca. angegebenen E-Moduli sind sensorisch ermittelte Schätzwerte, die entsprechenden Proben konnten infolge zu geringer Festigkeit nicht im Zugversuch analysiert werden. Übliche Hartweizen Pasta weist nach analoger Quellung ebenfalls eine zu geringe Festigkeit auf, um im Zugversuch analysiert zu werden. Ihr E-Modul liegt bei < 0.1 MPa. Es wird deutlich, dass die Konditionierung teilweise einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften hat. Die entsprechenden Unterschiede sind in unterschiedlichen Netzwerkdichten begründet. Erstaunlich ist, dass selbst mit Voll- und den minderwertigen Rohmehlen deutlich höhere E-Moduli und Festigkeiten als mit üblicher Hartweizen Pasta erhalten werden konnten.
Konditionierungsbedingungen: A = Sofortige Trocknung an der Atmosphäre nach Herstellung, B = 3h Lagerung bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre, C = Lagerung für 18h bei 3°C bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre, D = Lagerung für 18h bei 45°C bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre
Fig. 1 zeigt die Lagerung von Teigwaren von verschiedenen Rohstoffen auf Basis von Stärke Netzwerk ( c) - i) ) in Wasser bei Raumtemperatur im Vergleich mit kommerzieller Hartweizen Pasta a) und kommerzieller Mais Teigware b)
Fig. 2 zeigt die Lagerung von Teigwaren von verschiedenen Rohstoffen auf Basis von Stärke Netzwerk ( j) — p) ) in Wasser bei Raumtemperatur
Fig. 3 zeigt die Bissfestigkeit von hochfesten Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk im Vergleich mit Hartweizen Pasta (Napoli, Coop) und Reisnudeln (Banh Pho, Thailand). Die gemessenen Bissfestigkeiten sind deutlich grösser als bei Hartweizen Pasta (HWP) und insbesondere bei Reisnudeln (Banh Pho, Thailand). Solche Bissfestigkeiten gehen über das gewünschte Mass hinaus, bzw. sind Kochzeiten für den „als dente" Zustand von ca. 15min notwendig gegenüber 6 bis 8min bei Hartweizen Pasta und rund 6min bei Reisnudeln. Die Darstellung zeigt jedoch deutlich das Potential bezüglich Bissfestigkeit von Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk und weist darauf hin, dass grundsätzliche Unterschiede zwischen diesen Teigwaren und herkömmlichen Teigwaren bestehen.
Fig. 4 zeigt die Bissfestigkeit von Teigwaren aus Maismehl auf Basis von Stärke Netzwerk im Vergleich mit Hartweizen Pasta (HWP) und Reisnudeln. Die gemessenen Bissfestigkeiten sind deutlich grösser als bei Reisnudeln (Banh Pho, Thailand) und können sowohl höher (P19/10) als auch tiefer (P19/15) als bei üblicher Hartweizen Pasta (Tagliatelle Napoli, Coop, CH) eingestellt werden.
Fig. 5 zeigt die Bissfestigkeit von Teigwaren von Maismehl und Maisstärke auf Basis von Stärke Netzwerk. P19/3 wurde mittels pregelatinisierter Maisstärke (Roquette) hergestellt und weist im Gegensatz zu den weiteren Proben kein erfindungsgemässes Netzwerk auf. P19/6 und P19/13 wurden ebenfalls mit pregelatinisierter Maisstärke (Roquette) hergestellt (Verfahrensvariante 3.2). P19/10 und P19/15 wurden mit Maismehl für Tortillas und Tamales (Mexico) hergestellt (Verfahrensvariante 3.1 bzw. 3.2). P14/10 wurde mit vorgekochtem Maismehl für Arepas und Empanadas (P.A.N., Venezuela) hergestellt (Verfahrensvariante 3.1). Die gemessenen Bissfestigkeiten der erfindungsgemässen Teigwaren zeigen gegenüber P19/3 deutlich verbesserte Bissfestigkeiten. Es wird auch deutlich, dass auf Basis der Stärke Netzwerke ein breiter Spielraum zur Einstellung der Bissfestigkeiten zur Verfügung steht.
Fig. 6 zeigt die Bissfestigkeit von Teigwaren aus diversen Stärken basierend auf Stärke Netzwerk im Vergleich mit Hartweizen Pasta (HWP) und Reisnudeln. Die Teigwaren P15/3 - P15/6 wurden nach der Verfahrensvariante 3.1 hergestellt. Die erhaltenen Bissfestigkeiten sind deutlich höher als bei Reisnudeln (Banh Pho, Thailand) und können sowohl höher als auch tiefer als die Bissfestigkeit von Hartweizen Pasta (Tagliatelle Napoli, Coop) eingestellt werden. Die Beispiele zeigen, dass erfindungsgemässe Teigwaren mittels verschiedener Stärken hergestellt werden können.
Fig. 7 zeigt die Bissfestigkeit von Teigwaren aus diversen Mehlen basierend auf Stärke Netzwerk im Vergleich mit Hartweizen Pasta (HWP) und Reisnudeln. Die Teigwaren P19/8 - P19/12 wurden nach der Verfahrensvariante 3.1 hergestellt. Die erhaltenen Bissfestigkeiten sind deutlich höher als bei Reisnudeln (Banh Pho, Thailand) und können sowohl höher als auch tiefer als die Bissfestigkeit von Hartweizen Pasta (Tagliatelle Napoli, Coop) eingestellt werden. Die Beispiele zeigen, dass erfindungsgemässe Teigwaren mittels verschiedener Mehle hergestellt werden können. Die Proben P19/11 und P19/12 weisen darauf hin, dass Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk mit einem Quasiplateau der Bissfestigkeit (im Bereich 20 - 30min) erhalten werden können, d.h. Teigwaren mit einem auch bei längerem Kochen anhaltenden „al dente" Biss. Fig. 8 zeigt den Einfluss der Konditionierung vor dem Trocknen auf die Bissfestigkeit von Teigwaren aus Maismehl (Fine Commeal, Asien) auf Basis von Stärke Netzwerk mit 7% NS (Verfahrensvariante 3.2). Die Probe P20/1 C weist darauf hin, dass ein Quasiplateau der Bissfestigkeit (im Bereich von ca. 10 - 20min) durch geeignete Konditionierungsbedingungen erhalten werden kann.
Konditionierungsbedingungen: A = Sofortige Trocknung an der Atmosphäre nach Herstellung, B = 3h Lagerung bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre, C = Lagerung für 18h bei 3°C bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre, D = Lagerung für 18h bei 45°C bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre.
Fig. 9 zeigt den Einfluss der Konditionierung vor dem Trocknen auf die Bissfestigkeit von Teigwaren aus Maismehl (Fine Commeal, Asien) auf Basis von Stärke Netzwerk mit 7% NS (Verfahrensvariante 3.2) im Vergleich mit Hartweizen Pasta (Napoli, Coop). Es wird deutlich, dass mittels Konditionierung die Bissfestigkeit stark beeinflusst werden kann, wobei auch höhere Bissfestigkeiten als bei Hartweizen Pasta (HWP) erhalten werden können. Dies ist erstaunlich, da die Herstellung von bissfesten Teigwaren von Rohmehlen wie bsw. mit Buchweizen Rohmel mit herkömmlichen Methoden kaum möglich ist.
Konditionierungsbedingungen: A = Sofortige Trocknung an der Atmosphäre nach Herstellung, B = 3h Lagerung bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre, C = Lagerung für 18h bei 3°C bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre, D = Lagerung für 18h bei 45CC bei konst. Wassergehalt, dann Trocknung an der Atmosphäre.
Fig. 10 zeigt einen Vergleich der Bissfestigkeit von Teigwaren von Weichweizen auf Basis von Stärke Netzwerk im Vergleich mit Hartweizen Pasta (HWP) bei Lagerung in Wasser bei 70°C nach vorgängigem Kochen während 10min bei 100°C. Nach 18h Lagerung bei 70°C in Wasser lag die Bissfestigkeit von Hartweizen Paste bei rund 25g, während P19/12 noch eine Bissfestigkeit von rund 100g aufwies. Die Bissfestigkeiten in Funktion der Lagerungszeit zeigen für beide Teigwaren ein überraschend ähnliches Verhalten mit drei Quasiplateaus, wobei jedoch die Bissfestigkeit von Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk bei deutlich höheren Werten liegt. Das Verhalten der Bissfestigkeit während längerer Lagerungszeit ist beispielsweise für Grossküchen und im Catering Bereich relevant, wo der „al dente" Zustand nach dem Kochen bis zum Verzehr vorzugsweise konstant bleiben sollte. Vorteilhaft im Falle der Teigwaren auf Basis von Stärke Netzwerk ist, dass die Bissfestigkeit auf vergleichsweise hohem Niveau erhalten bleibt.
Verwendete Symbole
RT: Raumtemperatur
RH: [%], relative Luftfeuchtigkeit d: Tag db: „dry basis", Trockengewicht σ: [MPa], maximale Festigkeit im Zugversuch εD: [%]> Bruchdehnung im Zugversuch
Wq: [%] Wassergehalt nach Quellung im Uberschuss Wasser bei RT nach 24h
S: [%], Wasserlöslichkeit bezogen auf das Trockengewicht
B: [g], Bissfestigkeit; die Bissfestigkeit wurde anhand einer ebenen Teigwaren
Probe, welche vor dem Kochen eine Dicke von jeweils etwa 1 mm aufwies bestimmt. Dabei wurde ein Balken von 0.75mm Breite auf eine Probe von 11mm Breite gelegt. Die Bissfestigkeit wurde erhalten als das Gewicht in g, wobei die Probe innerhalb von 10s durchgetrennt wurde. Diese Versuchsanordung vermag recht gut den Biss zu simulieren.
DPn: Zahlenmittel des Polymerisationsgrades

Claims

Patentansprüche
1. Lebensmittel von Stärke, Mehl, Gries und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass
a) das Lebensmittel mindestens ein ganz oder teilweise aus Stärke Netzwerk bestehende Phase oder Matrix aufweist; und
b) mindestens eine Komponente des Stärke Netzwerks während der Herstellung des Lebensmittels mindestens einmal in einem Zustand des grossteils freigesetzten Kristallisationspotentials vorliegt, insbesondere in einem mindestens teilweisen amorphen Zustand vorliegt, vorzugsweise gelöst oder plastifiziert vorliegt; und
c) das Stärke Netzwerk durch mindestens eine netzwerkfähige Stärke Komponente (NS) und mindestens eine vorliegende Stärke Komponente (VS) mindestens teilweise durch Heterokristallisation von NS und VS gebildet wird.
2. Lebensmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine disperse Phase in der ganz oder teilweise aus Stärke-Gel bestehenden Matrix enthalten ist, insbesondere dass mindestens eine disperse Phase aus mindestens einer VS Komponente darin enthalten ist.
3. Lebensmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Stärke in der Matrix aus der dispersen Phase stammt.
4. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Lebensmittel mindestens eine NS Komponente aufweist, die während der Herstellung des Lebensmittels mindestens einmal in einem Zustand des grossteils freigesetzten Kristallisationspotentials vorliegt, insbesondere in einem mindestens teilweisen amorphen Zustand vorliegt, vorzugsweise gelöst oder plastifiziert vorliegt; und
b) während der Herstellung des Lebensmittels ein Zustand erreicht wird, wobei die NS Komponente mit mindestens einer VS Komponente molekulardispers gemischt vorliegt; und insbesondere
c) die Netzwerkbildung dieser Mischung vor der thermodynamisch bevorzugten Entmischung einsetzt.
5. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lebensmittel neben der mindestens einen NS Komponente mindestens eine VS Komponente aufweist, welche während der Herstellung nicht notwendigerweise mit der mindestens einen NS Komponente molekulardispers gemischt vorliegt, bevorzugt dies zumindest zu einem Anteil jedoch kann, wobei insbesondere diese NS Komponente im Verlauf der Herstellung in nahezu nativem Zustand verbleibt oder einen beliebigen Zustand zwischen diesem Zustand und dem Zustand der vollständigen Destrukturierung annimmt.
6. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Herstellung des Lebensmittels dieses Lebensmittel ein Stärke Netzwerk aus den Makromolekülen der mindestens einen NS Komponente und der mindestens einen VS Komponente aufweist, wobei
a) der Gewichts Anteil des Netzwerks am Lebensmittel im Bereich von 0.1 - 100% db liegt; und
b) der Gewichts Anteil der NS Komponente(n) am Lebensmittel im Bereich von 0.03 - 99% db liegt; und a) der Gewichts Anteil der NS Komponente(n) am Netzwerk im Bereich von 0.3 - 99% db liegt; und insbesondere
b) das Netzwerk mit mindestens einer mindestens teilweise gelatinisierten oder mindestens teilweise plastifizierten VS Komponente gekoppelt ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
a) das Lebensmittel mindestens eine NS Komponente aufweist, die während der Herstellung des Lebensmittels mindestens einmal einem Zustand des grossteils freigesetzten Kristallisationspotentials vorliegt; und
b) das Lebensmittel gegebenenfalls mindestens eine erste VS Komponente VS1 aufweist, die gelöst oder plastifiziert wurde; und
c) das Lebensmittel gegebenenfalls mindestens eine zweite VS Komponenten VS2 aufweist; und
d) während der Herstellung des Lebensmittels ein Zustand erreicht wird, wobei die NS Komponente mit mindestens einem Teil von mindestens einer der Komponenten VS1 und VS2 molekulardispers gemischt vorliegt; und
e) während oder nach der Formgebung des Lebensmittels die Netzwerkbildung ausgelöst wird, wobei die Netzwerkelemente des Stärke-Netzwerks durch Kristallite gebildet werden, welche mindestens teilweise durch Heterokristallisation der mindestens einen NS Komponente mit mindestens einem Teil von mindestens einer der Komponenten VS1 und VS2 gebildet werden; und
f) gegebenenfalls nach der Formgebung eine Konditionierung durchgeführt wird; und g) gegebenenfalls nach der Formgebung ein Trocknungsvorgang durchgeführt wird.
8. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Proteine, insbesondere Gluten oder weitere von Stärke verschiedene Polysaccharide in der ganz oder teilweise aus Stärke Netzwerkl bestehenden Phase oder Matrix enthalten sind, wobei diese Phase insbesondere aus interpe- netrierenden Netzwerken besteht.
9. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lebensmittel in Abwesenheit von Keimen im Uberschuss Wasser bei RT nach 1d, insbesondere nach 3d, vorzugsweise nach 7d, am bevorzugtesten nach 14d
a) eine Festigkeit σ in MPa im Zugversuch von > 0.1 , insbesondere > 0.3, vorzugsweise > 0.7, am bevorzugtesten > 1.1 aufweist; und/oder
b) einen E-Modul E in MPa im Zugversuch von > 0.5, insbesondere > 1 , vorzugsweise > 3, am bevorzugtesten > 5 aufweist; und/oder
c) eine Wasserlöslichkeit S in % db von < 3, insbesondere < 1 , vorzugsweise < 0.5, am bevorzugtesten < 0.3 aufweist.
10. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lebensmittel aufgrund des Stärke-Netzwerkes einen Anteil an resistenter Stärke in [%] von > 3, vorzugsweise > 5, insbesondere > 7, am bevorzugtesten > 10 aufweist.
11. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Lebensmittel aufgrund des Stärke-Netzwerkes gegenüber einem vergleichbaren herkömmlichen Lebensmittel, die Höhe des Peaks des glyceamic Index um einen Faktor < 0.7, vorzugsweise < 0.5, insbesondere < 0.3, am bevorzugtesten < 0.1 reduziert ist.
12. Lebensmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Lebensmittel als Teigware, insbesondere als Trockenware, ready-made Frischware, in Instant Form oder als Dosenware; als Cereals, insbesondere als Cereals Flakes; als Snack; oder als Gebäck vorliegt.
13. Teigwaren, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teigwaren in Abwesenheit von gegebenenfalls beigemischten Eiern oder Eierbestandteilen in kochendem Wasser
a) nach 15min eine Wasserlöslichkeit S von < 5%, insbesondere < 3%, vorzugsweise < 2%, am bevorzugtesten < 1% aufweisen; und/oder
b) nach 6min eine Bissfestigkeit B in Gramm von > 200, insbesondere > 300, vorzugsweise > 400, am bevorzugtesten > 500 aufweisen; und/oder
c) nach 10min eine Bissfestigkeit B in Gramm von > 100, insbesondere > 150, vorzugsweise > 200, am bevorzugtesten > 300 aufweisen; und/oder
d) nach 30min eine Bissfestigkeit B in Gramm von > 50, insbesondere > 70, vorzugsweise > 100, am bevorzugtesten > 130 aufweisen.
14. Lebensmittel oder Lebensmittelzusatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lebensmittel oder der Lebensmittelzusatz als Gelierungsmittel eingesetzt wird, insbesondere aus einer amorphen molekulardispersen Mischung von mindestens einer NS und mindestens einer VS besteht, wobei insbesonderst diese Mischung in getrockneter Form vorliegt, vorzugsweise in sprühgetrockneter oder gefriergetrockneter Form, und als Binde- und Verdi- ckungsmittel für Lebensmittel eingesetzt wird.
EP03794751A 2002-09-13 2003-09-12 Lebensmittel auf basis von stärke netzwerken Withdrawn EP1536694A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
WOPCT/EP02/10345 2002-09-13
PCT/EP2002/010345 WO2004032649A1 (de) 2002-09-13 2002-09-13 Lebensmittel auf basis von stärke-gel
PCT/CH2003/000616 WO2004023890A1 (de) 2002-09-13 2003-09-12 Lebensmittel auf basis von stärke netzwerken

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1536694A1 true EP1536694A1 (de) 2005-06-08

Family

ID=31984999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03794751A Withdrawn EP1536694A1 (de) 2002-09-13 2003-09-12 Lebensmittel auf basis von stärke netzwerken

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060013940A1 (de)
EP (1) EP1536694A1 (de)
AU (2) AU2002342697A1 (de)
WO (2) WO2004032649A1 (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10359918A1 (de) * 2003-12-18 2005-07-21 Innogel Ag Stärke aufweisende Lebensmittel mit programmierbarem Hydrolyseverlauf und resistentem Anteil
DE102004011771A1 (de) * 2004-03-09 2005-09-29 Innogel Ag Teigwaren
DE102006021280A1 (de) 2006-05-05 2007-11-08 Innogel Ag Modifiziertes Mogul Verfahren
CN102118975B (zh) * 2008-08-05 2015-02-04 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 淀粉组合物及生产烘焙产品的方法
US9510614B2 (en) 2008-11-04 2016-12-06 The Quaker Oats Company Food products prepared with soluble whole grain oat flour
US8574644B2 (en) 2008-11-04 2013-11-05 The Quaker Oats Company Soluble oat flour and method of making utilizing enzymes
US9622500B2 (en) 2008-11-04 2017-04-18 The Quaker Oats Company Food products prepared with soluble whole grain oat flour
US10689678B2 (en) 2008-11-04 2020-06-23 The Quaker Oats Company Method and composition comprising hydrolyzed starch
US9504272B2 (en) 2008-11-04 2016-11-29 The Quaker Oats Company Method of processing oats to achieve oats with an increased avenanthramide content
US9011947B2 (en) 2009-06-14 2015-04-21 The Quaker Oats Company Method of preparing highly dispersible whole grain flour with an increased avenanthramide content
EP2442661B1 (de) * 2009-06-14 2015-10-21 The Quaker Oats Company Verfahren zur herstellung von gut dispergierbarem vollkornmehl
RU2489901C2 (ru) * 2009-11-09 2013-08-20 Наталья Владимировна Шелепина Состав теста для производства макаронных изделий
DE102010053586A1 (de) * 2010-12-06 2012-06-06 Tavarlin Ag Lebensmittelextrudat
ES2567315T3 (es) 2011-03-21 2016-04-21 Pepsico, Inc. Procedimiento de preparación de bebidas LPB de grano integral ricas en ácido
AR087159A1 (es) 2011-06-20 2014-02-26 Gen Biscuit Galletita para desayuno con glucosa de lenta disponibilidad
CN103796523B (zh) 2011-07-12 2016-01-27 百事可乐公司 制备含燕麦乳饮料的方法
US20130337125A1 (en) * 2012-06-14 2013-12-19 Kobayashi Noodle Co., Ltd. Manufacturing method of gluten free noodle
US11172695B2 (en) 2016-03-22 2021-11-16 The Quaker Oats Company Method, apparatus, and product providing hydrolyzed starch and fiber
US20170275662A1 (en) 2016-03-22 2017-09-28 The Quaker Oats Company Method and Apparatus for Controlled Hydrolysis
CN111491515A (zh) * 2017-08-31 2020-08-04 罗利制品有限公司 无糖的可食用容器
CN113678933B (zh) * 2021-08-10 2023-03-28 江南大学 一种酶法增强淀粉软糖凝胶性的方法及其应用

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3836680A (en) * 1971-07-21 1974-09-17 S Salza Protein-free alimentary pastes and a process for their production
US4590084A (en) * 1984-02-08 1986-05-20 National Starch And Chemical Corporation Retorted paste products containing high amylose starch
JP2822326B2 (ja) * 1989-04-13 1998-11-11 日本製粉株式会社 冷凍、冷蔵に適した皮用麺帯
CA2052969A1 (en) * 1990-10-12 1992-04-13 James Zallie Foods containing soluble high amylose starch
US5104669A (en) * 1990-12-28 1992-04-14 Mark Wolke Microwaveable flour-starched based food product
US5262191A (en) * 1992-03-24 1993-11-16 American Maize-Products Company Starch jelly candy
DE69324665T3 (de) * 1993-01-09 2002-11-07 Nestle Sa Process for preparation of cooked cereals
US5429834A (en) * 1993-05-07 1995-07-04 Nabisco, Inc. Production of chip-like starch based snacks
JP3663454B2 (ja) * 1996-04-09 2005-06-22 松谷化学工業株式会社 パン
CA2259304C (en) * 1996-07-01 2003-06-24 The Procter & Gamble Company Dough compositions used to prepare reduced and low-calorie snacks
CA2216295A1 (en) * 1996-09-20 1998-03-20 University Of Saskatchewan High temperature extrusion process
AU4754399A (en) * 1999-09-14 2001-03-15 Frank Uhlik Gluten substitute
DE10022095B4 (de) * 2000-05-08 2005-07-14 Südzucker AG Mannheim/Ochsenfurt Gel aus einem Poly-α-1,4-Glucan und Stärke
GB0013078D0 (en) * 2000-05-31 2000-07-19 Cerestar Holding Bv Bakery products containing starch n-alkenyl succinate
SG97960A1 (en) * 2000-10-24 2003-08-20 Nestle Sa Non-gluten noodles
ATE396744T1 (de) * 2001-10-23 2008-06-15 Innogel Ag Netzwerk auf polysaccharidbasis und verfahren zu dessen herstellung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004023890A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004023890A1 (de) 2004-03-25
AU2003260229A1 (en) 2004-04-30
AU2002342697A1 (en) 2004-05-04
WO2004032649A1 (de) 2004-04-22
US20060013940A1 (en) 2006-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1536694A1 (de) Lebensmittel auf basis von stärke netzwerken
Salehi Improvement of gluten‐free bread and cake properties using natural hydrocolloids: A review
Onyango Starch and modified starch in bread making: A review
Šárka et al. Waxy starch as a perspective raw material (a review)
US7276126B2 (en) Production of enzyme-resistant starch by extrusion
EP2330133A1 (de) Enzymresistente Stärke und Herstellungsverfahren dafür
DE60004023T2 (de) Zutaten für aufgepuffte nahrungsmittel
Low et al. Factors influencing rice noodles qualities
EP1725588B1 (de) Langsam verdauliches stärkeprodukt
US20100189843A1 (en) Hydroxypropylated Starch as a Processing Aid to Improve Resistant Starch Total Dietary Fiber (TDF) Retention in Direct Expansion Extrusion Applications
CA2737782C (en) Expansion of extruded cereals with good source of fiber
WO2015180706A2 (de) Nahrungsmittelprodukt aus stärkehaltigen pflanzenteilen sowie verfahren zu seiner herstellung
Öztürk et al. Production and characterisation of resistant starch and its utilisation as food ingredient: a review
Bangar et al. Starch‐based noodles: Current technologies, properties, and challenges
KR101393271B1 (ko) 사과부산물을 이용한 사과스낵의 제조방법
Mais Utilization of sweet potato starch, flour and fibre in bread and biscuits: physico-chemical and nutritional characteristics: a thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Technology in Food Technology, Massey University
KR20150091894A (ko) 감자 전분을 함유하는 만두피 반죽용 프리믹스 조성물
KR101590957B1 (ko) 저염 스낵용 팰릿 및 이를 포함하는 저염 스낵
Avula et al. Functional properties of potato flour and its role in product development–A review
DE1802423B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines stärkehaltigen, eßfertigen, knusprigen Lebensmittelproduktes
CH705981A1 (de) Niedrigkalorische Teigwaren und Verfahren zu deren Herstellung.
EP1656837A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines kalt anrührbaren Grundstoffs zur Verwendung bei Cremes, Pasten und dergleichen
EP3945845A1 (de) Expandiertes lebens- oder futtermittelextrudat
DE102022130092A1 (de) Getreidemehlimitat zur Herstellung von Backwaren, Teigwaren sowie Kartoffelmehlimitat und Reismehlimitat zur Herstellung von Kartoffelprodukten und Reisprodukten und Verfahren zur Herstellung solcher Mehlimitate
DE202019101763U1 (de) Expandiertes Lebens- oder Futtermittelextrudat

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20050203

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: INNOGEL AG

17Q First examination report despatched

Effective date: 20100511

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20120403