EP2473067A1 - Verfahren zur konservierung von lebensmitteln - Google Patents

Verfahren zur konservierung von lebensmitteln

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EP2473067A1
EP2473067A1 EP10747208A EP10747208A EP2473067A1 EP 2473067 A1 EP2473067 A1 EP 2473067A1 EP 10747208 A EP10747208 A EP 10747208A EP 10747208 A EP10747208 A EP 10747208A EP 2473067 A1 EP2473067 A1 EP 2473067A1
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EP
European Patent Office
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food
drinks
benzyl
alkyl
independently
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10747208A
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English (en)
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Inventor
Rebecca LÄßKER
Edwin Ritzer
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Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Lanxess Deutschland GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61K39/39533—Antibodies; Immunoglobulins; Immune serum, e.g. antilymphocytic serum against materials from animals
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    • C07K16/46—Hybrid immunoglobulins
    • C07K16/468—Immunoglobulins having two or more different antigen binding sites, e.g. multifunctional antibodies

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of microbially stabilized foods, in particular beverages by means of electroporation.
  • natamycin is used together with dimethyl dicarbonate (DMDC) for the sterilization of beverages.
  • DMDC dimethyl dicarbonate
  • US-A-6136356 requires a combination of 3 preservatives, such as natamycin, sorbate and dimethyl dicarbonate, to achieve acceptable stabilization results.
  • Natamycin is an antifungal, so it acts therefore mainly against fungi Compared to fermented yeast, which are characterized by dangerous carbon dioxide pressure build-up to the bursting of glass bottles as beverage pests, it has, however, inadequate effectiveness.
  • US-A-2005/0112251 describes the combination of electroporation techniques such as the pulsed electric field (PEF) method in combination with persistent fungicides such as natamycin or sorbate in the search for product-sparing methods.
  • PEF pulsed electric field
  • a disadvantage of this method is that the persistent preservatives above all sorbic acid, are used in such high concentrations that they exceed the legal limits for special foods in many countries.
  • preservatives only a spore seed of 10 cfu / mL (see Example 2) was examined in the mold and in the vegetative yeast a germination of only 10 4 cfu / mL (see Example 2).
  • the weak effect of natamycin over fermentation yeast can lead to the disadvantages described above.
  • WO03 / 070026 also describes the combination of persistent fungicides such as natamycin or sorbate / sorbic acid in combination with the PEF method.
  • the natamycin is used as an example, but in addition to the disadvantages described above in some countries such as. In Germany in view of its use in human medicine for the food industry is only approved for special types of sausages and cheeses.
  • fungicides sorbate / sorbic acid is called, which is however recommended in very large quantities of 500-2000 ppm and also in the examples with 800 ppm very high is metered.
  • the preservatives used in WO03 / 070026 are therefore either undesirable in beverages either or even in combination with PEF use very high doses.
  • combinations of PEF and, for example, nisin for certain bacterial strains are found in Galvez A., et al .: "Bacterioncin-based strategies for food biopreservation" International Journal of Microbiology, 2007, pp. 51-70.
  • US2008 / 311259 describes a very different type of sterilization of high-pressure pasteurization in beverages, in which chemical preservatives can also be used.
  • a disadvantage of high-pressure pasteurization is the long treatment time under high pressure, which is too time-consuming for drinks in large bottling plants.
  • the object was therefore to find a method for the stabilization of foods, in particular beverages, which does not have the disadvantages described and, moreover, can be used not only against molds and yeasts but also against other, preferably occurring in drinks microorganisms.
  • a process has now been found for producing microbially stabilized foods, in particular beverages, which is characterized in that a foodstuff containing dialkyl dicarbonate is treated by electroporation.
  • Preservatives such as sorbates or natamycin can be enhanced by the influence of PEF, DMDC acts only after the passage through the membrane inside the cell by inactivation of enzymes. A process that can not be influenced by a short - term, reversible influence on the
  • the dialkyl dicarbonate is a compound of the formula (I) embedded image in which
  • R 1 and R 2 independently of one another represent straight-chain or branched C 1 -C 6 -alkyl, cycloalkyl,
  • R 1 and R 2 independently of one another represent straight-chain or branched C 1 -C 6 -alkyl, C 2 -C 8 -alkenyl or benzyl, particularly preferred
  • R 1 and R 2 independently of one another represent straight-chain or branched C 1 -C 5 -alkyl, C 3 -alkenyl or benzyl, and very particularly preferably R 1 and R 2 independently of one another represent methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl, tert . Amyl, AHyI or benzyl.
  • DMDC dialkyldicarbonate dimethyldicarbonate
  • the dialkyl dicarbonate is preferably added in an amount of 1 to 300 ppm, in particular from 10 to 260 ppm, based on the food, in particular beverage.
  • the substance class of dialkyl dicarbonates has the special property of being in contact with corresponding (aqueous) foods, in particular beverages in the derived alcohols and - -
  • the invention is preferably a food pumpable at room temperature.
  • food is understood to mean substances or products which are intended or which can reasonably be expected to be ingested in processed, partially processed or unprocessed state by humans.
  • Food also includes beverages, chewing gum and all substances - including water - intentionally added to the food during its manufacture or processing.
  • Particularly preferred foods are beverages, especially tea-based beverages, including green tea, black tea and other tea varieties, as well as acidified beverages, in particular having a pH ⁇ 4.2, carbonated and non-carbonated non-alcoholic soft drinks, fruit juices, fruit nectars, fruit juice -containing drinks, fruit preparations, wines, soft drinks, ciders, iced teas, mixed alcoholic drinks, flavored waters or sports drinks or isotonic drinks. It is further preferred to use no or further antimicrobial substances, in particular persistent preservatives, preferably with the exception of natamycin.
  • the food to be treated especially beverage more of these substances, in particular additionally at least one further antimicrobial preservative from the group of polyene antimycotics, such as nystatin, lucensomycin or amphotericin B, organic acids such as benzoic acid, sorbic acid, Propionic acid, or lactic acid, salts of said acids, such as benzoates, sorbates, propionates or lactates imidazoles or their salts, in particular imazalil, sulfur dioxide, EDTA and lysozyme are added. Particular preference is given to sodium benzoate and potassium sorbate.
  • polyene antimycotics such as nystatin, lucensomycin or amphotericin B
  • organic acids such as benzoic acid, sorbic acid, Propionic acid, or lactic acid
  • salts of said acids such as benzoates, sorbates, propionates or lactates imidazoles or their salts, in particular imazalil, sulfur dioxide,
  • the process according to the invention is preferred in which no further antimicrobial substances are added to the food.
  • the food to be treated by the process according to the invention contains, in particular, at least one further antimicrobial preservative, in particular one of the abovementioned group.
  • these are preferably present in an amount of (in the case of salts based on the free acid) from 1 to 2000 ppm, in particular from 25 to 500 ppm, preferably from 25 to less than 500 ppm, based on the food, in particular Used drink.
  • dialkyl dicarbonates in particular of dimethyl dicarbonate
  • the addition of the dialkyl dicarbonates is usually carried out in liquid form, in portions or continuously to the food, in particular beverage. It is preferred that the addition of dialkyl dicarbonate is preferably carried out continuously by means of a nozzle, in particular with a pressure of 0.1 to 40 bar, preferably from 0.5 to 40 bar, in particular 10 to 35 bar with respect to the beverage pressure.
  • DMDC is preferably sprayed into the beverage stream by means of a metering pump via a heated nozzle. Improvements to corresponding pumps have been described in the patent literature, for example in DE-A-2910328 or in DE-A-2930765.
  • Corresponding metering devices usually consist of storage vessels, electromagnetically operated Do sierpumpe, injection area and an electronically coupled inductive flow meter, and of course suction, ventilation or temperature, connections, valves, sensors, etc., including connecting and controlling electronic elements.
  • the dosing of the pumps are usually 0.1 to 20 liters of DMDC per hour. - -
  • dialkyl dicarbonate, in particular DMDC to the food, in particular beverage is preferably carried out at a temperature of -5 to 30 0 C, in particular at 0 to 25 ° C, particularly preferably at 5 to 22 ° C.
  • dialkyl dicarbonate compound preferably takes place after the addition of the other antimicrobial substance.
  • the electroporation in particular the method known as PEF (pulsed electric field), which is also referred to as a high-intensity pulsed electric field, in the context of the invention is a method which is preferably characterized by allowing pulsed electric fields to act on the food , Process parameters are primarily the electric field strength and the electric energy input.
  • PEF pulsed electric field
  • foods with high voltage pulses are preferably treated with field strengths of 0.5 to 100 kV / cm between two electrodes.
  • the PEF process is preferably carried out at -10 to 60 0 C, in particular at 15 to 25 ° C.
  • the food is preferably exposed for less than 1 s of energy, wherein the heating of the food is minimized.
  • PEF technology is considered to be a better process because it does not or only barely influences the sensory and physical properties of food
  • the high field strength in PEF technology is generally achieved by storing a large portion of the energy in a capacitor bank of a DC power supply, which then discharges in the form of high voltage pulses.
  • the PEF process according to the invention preferably
  • Energy densities of 1 to 1000 J / ml food, especially drink for use preferably 15 to 200 J / ml.
  • field strengths preferably 0.5 to 100 kV / cm, in particular 3 to 50 kV / cm advantageous.
  • the frequency of the electrical pulses is preferably 10 to 800 Hz, preferably 60 to 500 Hz.
  • the duration of the pulses is preferably 1 to 100 ⁇ s, in particular 5 to 50 ⁇ s.
  • the energy density is defined as follows.
  • the efficiency is, for example, about 85% for the Elcrack® device used in the examples
  • the power consumed in watts was read off from the PEF device during the treatment process and the flow rate was 70 l / h.
  • the treated food, especially beverage is usually heated in dependence on the electric energy input by about 1 to 20 0 C.
  • Bacteria for example Bacillus spp., Lactobacillus spp., Leuconostoc spp., Acetobacter spp., Gluconacetobacter spp., Alicyclobacillus spp.
  • Yeasts for example Saccharomyces spp , Zygosaccharomyces spp., Trichoderma spp., Candida spp., Brettanomyces spp., Pichia spp.
  • And mold e.g., Penicillium spp., Byssochlamys spp., Aspergillus spp., Fusarium spp.).
  • the method according to the invention thus has the advantage of effectively combating microorganisms without or without high and possibly even unauthorized amounts of persistent preservatives.
  • Bacterial cells usually 100 0 C can last for several hours and be killed only after a several minutes long heating to 120 0 C safely.
  • the method according to the invention could also be used successfully against these microorganisms.
  • the treatment cell of the device had a diameter of 5 mm and an electrode distance of 7 mm.
  • the treatment was carried out at different field strengths and energy densities, the pulse width being 20 ⁇ s and the pulse frequency 400 Hz.
  • each clear apple juice with stirring by means of a propeller stirrer a germ or spore suspension, then after about 3 minutes, if necessary, further antimicrobial substances and then after about 2 minutes DMDC.
  • the germ or spore suspension was added in such a way that in the apple juice a certain amount of cells was generally 10 3 to 10 5 CFU / ml.
  • the apple juice was then treated with PEF (with the Elcrack device described above), and other microbially active substances were sodium benzoate and potassium sorbate, respectively.
  • the temperatures of the finished drinks indicated in the table were determined.
  • the mean logarithmic microbial reduction (MLK) was determined.
  • MLK mean logarithmic microbial reduction
  • the microorganisms used were the following.
  • Bacillilus subtilis DSM 347 (ATCC 6633)

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von mikrobiell stabilisierten Lebensmitteln dadurch gekennzeichnet, dass man ein Lebensmittel, enthaltend ein Dialkyldicarbonat mittels Elektroporation behandelt.

Description

- -
Verfahren zur Konservierung von Lebensmitteln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mikrobiell stabilisierten Lebensmitteln, insbesondere Getränken mittels Elektroporation.
Die Kaltentkeimung von Getränken ist in der Literatur vielfach beschrieben. Sie kann einerseits über chemische Zusätze wie Konservierungsmittel oder durch physikalische Verfahren wie thermische Sterilisation realisiert werden. Nachteile dieser Verfahren sind häufig unerwünschter Geschmack durch die Zusätze und/oder Zerstörung oder Veränderung von wichtigen Inhaltsstoffen beispielsweise durch die thermischen Verfahren.
Die Verwendung von Kombinationen von einzelnen Konservierungmitteln für Getränke ist bereits bekannt. So wird in US-A- 5738888 Natamycin zusammen mit Dimethyldicarbonat (DMDC) zur Sterilisation von Getränken verwendet. In US-A-6136356 bedarf es gar einer Kombination von 3 Konservierungsmitteln wie Natamycin, Sorbat und Dimethyldicarbonat, um akzeptable Stabilisierungsergebnisse zu erzielen.
Natamycin ist ein Antimykotikum, wirkt also von daher hauptsächlich gegen Pilze Gegenüber Gärhefen, die sich durch gefährlichen Kohlendioxiddruckaufbau bis zum Zerplatzen von Glasflaschen als Getränkeschädlinge auszeichnen, hat es dagegegen eine unzureichende Wirksamkeit.
Aus US-A-6803064 sind Ca-haltige Getränke beschrieben, die auch konserviert werden können, wobei alternativ ein oder mehrere Konservierungsmittel wie Sorbate, Benzoate oder DMDC oder Pasteurisierungverfahren wie PEF eingesetzt werden können. Beispielhaft kommt jedoch lediglich eine Mischung von K-Benzoat und K-Sorbat im Verhältnis 26:7 zur Konservierung zum Einsatz.
Auf der Suche nach Produkt schonenden Verfahren ist in US-A-2005/0112251 die Kombination von Elektroporationsverfahren wie der Pulsed Electric Field (PEF) Methode in Kombination mit persistenten Fungiziden wie Natamycin oder Sorbat beschrieben. Nachteilig bei diesem Verfahren ist allerdings, dass die persistenten Konservierungsmittel allen voran Sorbinsäure, in solch hohen Konzentrationen eingesetzt werden, dass sie in vielen Ländern die gesetzlichen Höchstmengen für spezielle Lebensmittel übersteigen. Trotz der hohen Einsatzmengen an Konservierungsmitteln wurde beim Schimmelpilz nur eine Sporeneinsaat von 10 KBE/ mL (siehe Beispiel 2) und bei der vegetativen Hefe eine Keimeinsaat von nur 104 KBE/ mL (siehe Beispiel 2) untersucht. Insbesondere die schwache Wirkung von Natamycin gegenüber Gärhefen kann zu den oben beschrieben Nachteilen führen. - -
Auch WO03/070026 beschreibt die Kombination von persistenten Fungiziden wie Natamycin oder Sorbat/Sorbinsäure in Kombination mit der PEF-Methode. Bevorzugt wird beispielhaft das Natamycin verwendet, das aber neben den oben beschrieben Nachteilen auch in einigen Länder wie bspw. in Deutschland im Hinblick auf seinen Einsatz auch in der Humanmedizin für den Lebensmittelbereich nur für spezielle Wurst- und Käsesorten zugelassen ist.
Als weitere bevorzugte Fungizide wird Sorbat/Sorbinsäure genannt, das aber in sehr großen Mengen von 500-2000 ppm empfohlen wird und auch in den Beispielen mit 800 ppm sehr hoch dosiert wird. Die in WO03/070026 eingesetzten Konservierungmittel sind daher entweder in Getränken enwtweder nicht erwünscht oder selbst in Kombination mit PEF sehr hoch dosiert einzusetzen. Ähnliches findet sich für Kombinationen von PEF und bspw. Nisin für bestimmte Bakterienstämme in Galvez A., et al:„Bacterioncinbased strategies for food biopreservation" International Journal of Microbio logy, 2007, Seiten 51-70.
In US2008/311259 wird eine ganz andere Art der Sterilisation die Hochdruckpasteurisierung bei Getränken beschrieben, bei der auch chemische Konservierungsmittel mitverwendet werden können. Nachteilig bei der Hochdruck-Pasteurisierung ist die lange Behandlungszeit unter Hochdruck, was für Getränke in großen Abfüllanlagen zu zeitintensiv ist.
Aufgabe war es daher, ein Verfahren zur Stabilisierung von Lebensmitteln, insbesondere Getränken zu finden, das die beschriebenen Nachteile nicht aufweist und darüber hinaus nicht nur gegen Schimmelpilze und Hefen sondern auch gegen andere, vorzugsweise in Getränken vorkommenden Mikroorganismen eingesetzt werden kann.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung mikrobiell stabilisierter Lebensmittel, insbesondere Getränke gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Lebensmittel, enthaltend Dialkyldicarbonat mittels Elektroporation behandelt.
Es wurde eine Wirkverstärkung gefunden, die überraschend ist. Während sich die Wirkung der auch oder ausschließlich an der Membran von Mikroorganismen reagierenden, persistenten
Konservierungsmitteln wie Sorbate oder Natamycin durch den Einfluss von PEF verstärken lässt, wirkt DMDC erst nach dem Durchtritt durch die Membran im Inneren der Zelle durch Inaktivierung von Enzymen. Ein Prozess, der folglich nicht durch kurzzeitige, reversible Einflussnahme auf die
Membran beeinflusst werden sollte. Die Wanderungsgeschwindigkeit von DMDC durch die Membran ist ungleich höher als die normalerweise im Millisekundenbereich liegende PEF
Behandlung. Insofern war eine Wirkverstärkung nicht zu erwarten, wie bei den
Konservierungsmitteln, die bereits an der Membranoberfläche ihre Wirkung entfalten (siehe auch - -
„Antimicrobials in Food", P.M. Davidson, J.N. Sofos and A.L. Branen 2005, S. 49-50 (für Sorbate), S. 277 und 280 (für Natmycin) und S. 305 und 313 (für DMDC).,
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Dialkyldicarbonat um eine Verbindung der Formel (I) woπn
R1 und R2 unabhängig voneinander für geradkettiges oder verzweigtes Ci-Cg-Alkyl, Cycloalkyl,
C2-Cg-Alkenyl, C2-Cg-AIkUIyI oder Benzyl stehen, welches jeweils gegebenenfalls ein- bis mehrfach, gleich oder verschieden substituiert ist durch Halogen, Nitro, Cyano, Ci-Cβ-Alkoxy und/oder Dialkylamino, oder für Phenyl stehen, welches gegebenenfalls ein bis mehrfach, gleich oder verschieden substituiert ist durch
Halogen, Nitro, Cyano, Alkyl, Halogenalkyl, Alkoxy, Halogenalkoxy, Acyl, Acyloxy, Alkoxycarbonyl und/oder Carboxyl, bevorzugt
R1 und R2 unabhängig voneinander für geradkettiges oder verzweigtes Ci-Cg-Alkyl, C2-C8- Alkenyl oder Benzyl stehen, besonders bevorzugt
R1 und R2 unabhängig voneinander für geradkettiges oder verzweigtes Ci-C5-Alkyl, C3-Alkenyl oder Benzyl stehen, und ganz besonders bevorzugt R1 und R2 unabhängig voneinander für Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert.-Butyl, tert.-Amyl, AHyI oder Benzyl stehen.
Ganz besonders bevorzugt ist als Dialkyldicarbonat Dimethyldicarbonat (DMDC).
Das Dialkyldicarbonat wird vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 300 ppm, insbesondere von 10 bis 260 ppm, bezogen auf das Lebensmittel, insbesondere Getränk zugesetzt. Die Substanzklasse der Dialkyldicarbonate hat die besondere Eigenschaft, in Kontakt mit entsprechenden (wässrigen) Lebensmitteln, insbesondere Getränken in die abgeleiteten Alkohole und - -
Kohlendioxid zu hydrolysieren. In Abhängigkeit von der Temperatur der Getränke während der Anwendung ist deshalb schon nach relativ kurzer Zeit die eigentlich aktive Substanz nicht mehr im Getränk vorhanden. Bei den üblichen Temperaturen der Kaltabfüllung von Getränken von 0 bis 25 0C ist dies nach einigen Stunden der Fall. Die Wirkung von Dialkyldicarbonaten durch verschiedene Methoden oder Kombinationen zu verbessern ist bereits in der Patentliteratur vielfach beschrieben beispielsweise in DE-A-4434314, US-A-5738888, WO 200187096 oder US-A-2001046538.
Bei der Erfindung handelt es sich vorzugsweise um ein bei Raumtemperatur pumpbares Lebensmittel. Unter Lebensmittel werden im Rahmen der Erfindung Stoffe oder Erzeugnisse verstanden, die dazu bestimmt sind oder von denen nach vernünftigem Ermessen erwartet werden kann, dass sie in verarbeitetem, teilweise verarbeitetem oder unverarbeitetem Zustand von Menschen aufgenommen werden. Zu„Lebensmitteln" zählen auch Getränke, Kaugummi sowie alle Stoffe - einschließlich Wasser -, die dem Lebensmittel bei seiner Herstellung oder Ver- oder Bearbeitung absichtlich zugesetzt werden.
Besonders bevorzugte Lebensmittel sind Getränke, insbesondere Tee-basierte Getränke, einschließlich grünem Tee, schwarzem Tee sowie anderen Tee-Sorten, sowie um sauer eingestellte Getränke, insbesondere mit einem pH < 4.2, karbonisierte und nicht-carbonisierte alkoholfreie Erfrischungsgetränke, Fruchtsäfte, Fruchtnektare, Fruchsaft-haltige Getränke, Frucht-zubereitungen, Weine, alkoholfreie Getränke, Ciders, Eistees, alkoholische Mischgetränke, aromatisierte Wässer oder Sportgetränke bzw. isotonische Getränke. Weiterhin bevorzugt ist es, keine oder weitere antimikrobiell wirkende Stoffe, insbesondere persistente Konservierungsmittel, vorzugsweise ausgenommen Natamycin, mit zu verwenden. Es ist daher bevorzugt, dass dem zu behandelnden Lebensmittel, insbesondere Getränk weitere dieser Stoffe, insbesondere zusätzlich wenigstens ein weiteres antimikrobiell wirkendes Konservierungsmittel aus der Gruppe der polyenen Antimykotika, wie beispielsweise Nystatin, Lucensomycin oder Amphotericin B, organischen Säuren, wie beispielsweise Benzoesäure, Sorbinsäure, Propionsäure, oder Milchsäure, Salze der genannten Säuren, wie beispielsweise Benzoate, Sorbate, Propionate oder Laktate Imidazole oder deren Salze, insbesondere Imazalil, Schwefeldioxid, EDTA und Lysozym zugegeben werden. Besonders bevorzugt sind Natriumbenzoat und Kaliumsorbat.Bevorzugt ist es im Fall einer Mitverwendung weiterer antimikrobiell wirkender Konservierungsmittel solche einzusetzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Benzoesäure, Sorbinsäure, Propionsäure, oder Milchsäure, Salze der genannten Säuren, wie beispielsweise Benzoate, Sorbate, Propionate oder Laktate Imidazole oder deren Salze, insbesondere Imazalil, Schwefeldioxid, EDTA und Lysozym. Ganz bevorzugt ist es im Fall einer Mitverwendung weiterer antimikrobiell wirkender Konservierungsmittel solche einzusetzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Benzoesäure, Sorbinsäure, Propionsäure, oder Milchsäure, Benzoate, insbesondere Natriumbenzoat, Sorbate, insbesondere Kaliumsorbat, Propionate und Laktate. Besonders bevorzugt ist es im Fall einer Mitverwendung weiterer antimikrobiell wirkender Konservierungsmittel solche einzusetzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumbenzoat und Kaliumsorbat.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Verfahren bei dem keine weiteren antimikrobiell wirkenden Stoffe dem Lebensmittel zugegeben wird. Vorzugsweise enthält das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnde Lebensmittel, insbesondere Getränk wenigstens ein weiteres antimikrobiell wirkendes Konservierungsmittel, insbesondere eines aus der oben genannten Gruppe.
Im Falle einer Mitverwendung von weiteren antimikrobiell wirkenden Stoffen werden diese vorzugsweise in einer Menge von (bei Salzen bezogen auf die freie Säure) 1 bis 2000 ppm, insbesondere von 25 bis 500 ppm, vorzugsweise 25 bis kleiner 500 ppm, bezogen auf das Lebensmittel, insbesondere Getränk eingesetzt.
Die Zugabe der Dialkyldicarbonate, insbesondere von Dimethyldicarbonat erfolgt üblicherweise in flüssiger Form, portionsweise oder kontinuierlich zu dem Lebensmittel, insbesondere Getränk. Bevorzugt ist es, dass die Zugabe von Dialkyldicarbonat vorzugsweise kontinuierlich mittels einer Düse, insbesondere mit einem Druck von 0,1 bis 40bar, vorzugsweise von 0,5 bis 40 bar, insbesondere 10 bis 35 bar gegenüber dem Getränkedruck erfolgt. Insbesondere DMDC wird bevorzugt mittels einer Dosierpumpe über eine beheizte Düse, in den Getränkestrom verdüst. Verbesserungen entsprechender Pumpen wurden in der Patentliteratur beschrieben beispielsweise in der DE-A-2910328 oder in der DE-A-2930765. Verbesserungen der Düse bzw. der davor liegenden Mischkammer wurden beispielsweise in der DE-A-1557043 beschrieben. Entsprechende Dosiervorrichtungen bestehen üblicherweise aus Vorratsgefäßen, elektromagnetisch betriebener Do sierpumpe, Eindüsungsbereich und einem elektronisch gekoppelten induktiven Durchflussmessgerät, sowie selbstverständlich Ansaugvorrichtungen, Belüftung bzw. Temperierung, Verbindungen, Ventilen, Sensoren etc. samt verbindenden und steuernden Elektronikelementen. Die Dosierleistungen der Pumpen betragen üblicherweise 0,1 bis 20 Liter DMDC pro Stunde. - -
Die Zugabe von Dialkyldicarbonat, insbesondere DMDC zum Lebensmittel, insbesondere Getränk erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von -5 bis 300C, insbesondere bei 0 bis 25°C, besonders bevorzugt bei 5 bis 22°C.
Bei Mitverwendung von weiteren antimikrobiell wirkenden Stoffen kann diese entweder getrennt oder gemeinsam mit dem Dimethyldicarbonat zum Getränk erfolgen.
Bevorzugt erfolgt nach der Zugabe des anderen antimikrobiell wirkenden Stoffes die Zugabe der Dialkyldicarbonatverbindung.
Aufgrund des Zerfalls der Dialkyldicarbonatverbindung im Lebensmittel, insbesondere Getränk ist es bevorzugt, nach der Zugabe der Dialkyldicarbonatverbindung die Elektroporation möglichst kurz danach anzuschließen. So erfolgt bevorzugt weniger als 15 Minuten nach der Dialkyldicarbonat- Zugabe, vorzugsweise nach weniger als 5 Minuten, die Elektroporation. Die Elektroporation, insbesondere das als PEF (pulsed electric field) bekannte Verfahren, das auch als high intensity pulsed electric field bezeichnet wird, im Sinne der Erfindung ist ein Verfahren, das vorzugsweise dadurch gekennzeichnet ist, dass man gepulste elektrischer Felder auf das Lebensmittel einwirken lässt. Verfahrensparameter sind primär die elektrische Feldstärke und der Elektroenergieeintrag.
Bei dem Elektroporations-Verfahren PEF werden Lebensmittel mit Hochspannungspulsen vorzugsweise mit Feldstärken von 0,5 bis 100 kV/cm zwischen zwei Elektroden behandelt. Das PEF -Verfahren wird vorzugsweise bei -10 bis 60 0C, insbesondere bei 15 bis 25°C durchgeführt. Das Lebensmittel ist dabei vorzugsweise für weniger als 1 s der Energie ausgesetzt, wobei die Erhitzung des Lebensmittels minimiert wird. Im Gegensatz zu den thermischen Verfahren wird die PEF- Technologie als besseres Verfahren betrachtet, da hierdurch die sensorischen und physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln nicht oder nur kaum beeinflusst werden
Die hohe Feldstärke bei der PEF Technologie wird im allgemeinen dadurch erreicht, dass ein großer Teil der Energie in einer Kondensatorbank eines Gleichstromnetzteils gespeichert wird, welches sich dann in Form von Hochspannungspulsen entlädt.
Beispiele solcher PEF-Geräte, bzw. der Beschreibung ihrer Funktionsweise können beispielsweise der DE-A-3413583 entnommen werden.
Bei der Elektroporation, insbesondere dem PEF-Verfahren kommen erfindungsgemäß vorzugsweise
Energiedichten von 1 bis 1000 J/ml Lebensmittel, insbesondere Getränk zum Einsatz, vorzugsweise 15 bis 200 J/ml. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind Feldstärken von vorzugsweise 0,5 bis 100 kV/cm, insbesondere 3 bis 50 kV/cm vorteilhaft. Die Frequenz der elektrischen Impulse beträgt vorzugsweise 10 bis 800 Hz, vorzugsweise 60 bis 500 Hz.
Die Dauer der Pulse (Pulsbreite) beträgt vorzugsweise 1 bis 100 μs, insbesondere 5 bis 50 μs.
Die Energiedichte ist dabei wie folgt definiert.
3600 * Wirkungsgrad * aufgenommeneLeistung[W]
Energiedichte =
Durchfluss[l / h] * 1000
Der Wirkungsgrad beträgt beispielsweise bei dem in den Beispielen eingesetzten Elcrack" -Gerät ca. 85 %. Die aufgenommene Leistung in Watt wurde während des Behandlungsverfahrens vom PEF- Gerät abgelesen. Der Durchfluss betrug 70 l/h.
Das behandelte Lebensmittel, insbesondere Getränk wird in der Regel in Abhängigkeit von dem Elektroenergieeintrag um ca. 1 bis 200C erwärmt.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren gegen folgende Stämme eingesetzt: Bakterien (z. B. Bacillus spp., Lactobacillus spp., Leuconostoc spp., Acetobacter spp., Gluconacetobacter spp., Alicyclobacillus spp.), Hefen (z. B. Saccharomyces spp., Zygosaccharomyces spp., Trichoderma spp., Candida spp., Brettanomyces spp., Pichia spp.) und Schimmel (z. B. Penicülium spp., Byssochlamys spp., Aspergülus spp., Fusarium spp.). Überraschenderweise wurde gefunden, dass das erfmdungsgemäße Verfahren zu einer deutlichen Verbesserung der Entkeimung führt, was zur Folge hat, dass entweder höhere Anfangsverkeimungen von Getränken mit gleichen Mengen an Dialkyldicarbonat ggf. in Kombination mit persistenten Konservierungsmitteln bekämpft werden können oder bei normaler Verkeimung geringe Mengen bereits ausreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den Vorteil Mikroorganismen effektiv zu bekämpfen, ohne bzw. ohne hohe und ggf. gar nicht zugelassene Mengen an persistenten Konservierungsmitteln auszukommen.
Zusätzlich wurde gefunden, dass Bakteriensporen und Bakterien, die Schleimbildner sind und somit in der Lage, Biofilme zu produzieren, welche große Probleme in der Lebensmittelindustrie darstellen (z.B. Lactobacillus frigidus) effektiv bekämpft werden können. Außerdem wurden endosporenbildende Bakterien am Beispiel von Bacillus subtilis untersucht. Endosporen sind Überdauerungsformen von Bakterien (z. B. Bacillus, Clostridium), die im Vergleich zu vegetativen - -
Bakterienzellen in der Regel 1000C mehrere Stunden überdauern können und erst nach einer mehrere Minuten langen Erhitzung auf 1200C sicher abgetötet werden. Auch gegen diese Mikroorganismen konnte das erfindungsgemäße Verfahren erfolgreich eingesetzt werden.
- -
Beispiele:
In den folgenden Beispielen wurde für die PEF-Behandlung das Gerät Elcrack" des Deutschen Instituts für Lebensmitteltechnik e. V. eingesetzt.
Die Behandlungszelle des Gerätes hatte dabei einen Durchmesser von 5 mm und einen Elektrodenabstand von 7 mm. Die Behandlung erfolgte bei unterschiedlichen Feldstärken und Energiedichten, wobei die Pulsbreite 20 μs und die Pulsfrequenz 400 Hz betrugen.
In den nachfolgenden Beispielen wurde jeweils klarem Apfelsaft unter Rühren mittels eines Propellerrührers eine Keim- bzw. Sporensuspension, dann nach ca. 3 Minuten ggf. weitere antimikrobiell wirksamen Stoffe und danach nach ca. 2 Minuten DMDC. Die Keim- bzw. Sporensuspenison wurde so zugesetzt, dass sich im Apfelsaft eine bestimmte Menge an Zellen in der Regel 103 bis 105 KBE/ mL befanden.
Der Apfelsaft wurde danach PEF behandelt (mit dem oben beschriebenen Elcrack" Gerät). Als weitere mikrobiell wirksame Stoffe kamen Natriumbenzoat bzw. Kaliumsorbat zum Einsatz.
Bei unterschiedlichen Energiedichten und Feldstärken wurden die in der Tabelle angegebenen Temperaturen der endbehandelten Getränke festgestellt.
Als Maß für die Keimreduzierung wurde die mittlere logarithmische Keimreduzierung (MLK) bestimmt. Hierbei wird der Logarithmus der Überlebendkeimzahl vom Logarithmus der Anfangskeimzahl subtrahiert. Je höher der MLK- Wert, desto höher die Keimreduzierung und desto besser die Wirkung. V steht für Vergleichsbeispiel
Die verwendeten Mikroorganismen waren die folgenden.
A: Bacillilus subtilis DSM 347 (ATCC 6633)
B: Penicillium roqueforti DSM 1079 (ATCC 34908)
C: Lactobacillus frigidus DSM 6235 D: Saccharomyces cervisiae DSM 70449 (ATCC 18824) - -
Tabelle:
- -
1) Menge Sorbat und Benzoat sind jeweils als freie Säure angegeben
2) Für den Wert„mind. 7" gilt: Die Keimeinsaat bei den vegetativen Zellen betruglO5 KBE/ mL. Für die mikrobiologischen Untersuchungen wurden 100 mL der Probe membranfiltriert und analysiert, weshalb sich dann ein Wert von mind. 7 ergibt, da nichts gewachsen war.

Claims

- - Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von mikrobiell stabilisierten Lebensmitteln dadurch gekennzeichnet, dass man ein Lebensmittel, enthaltend ein Dialkyldicarbonat mittels Elektroporation behandelt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Dialkyldicarbonat um eine Verbindung der Formel (I) handelt worin
R1 und R2 unabhängig voneinander für geradkettiges oder verzweigtes CpCg-Alkyl,
Cycloalkyl, C2-Cg-Alkenyl, C2-Cg-Alkinyl oder Benzyl stehen, welches jeweils gegebenenfalls ein- bis mehrfach, gleich oder verschieden substituiert ist durch Halogen; Nitro; Cyano; Ci-Cβ-Alkoxy; Dialkylamino; oder für Phenyl stehen, welches gegebenenfalls ein bis mehrfach, gleich oder verschieden substituiert ist durch Halogen; Nitro; Cyano; Alkyl; Halogenalkyl; Alkoxy; Halogenalkoxy; Acyl; Acyloxy; Alkoxycarbonyl; Carboxyl, bevorzugt R1 und R2 unabhängig voneinander für geradkettiges oder verzweigtes CpCg-Alkyl, C2- Cg-Alkenyl oder Benzyl stehen, besonders bevorzugt
R1 und R2 unabhängig voneinander für geradkettiges oder verzweigtes Ci-C5-Alkyl,
C3-Alkenyl oder Benzyl stehen, und ganz besonders bevorzugt - -
R1 und R2 unabhängig voneinander für Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert.-Butyl, tert-
Amyl, Allyl oder Benzyl stehen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem
Dialkyldicarbonat um Dimethyldicarbonat handelt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lebensmittel um ein Getränk handelt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lebensmittel um Tee-basierte Getränke, einschließlich grünem Tee, schwarzem Tee sowie anderen Tee- Sorten, sowie um sauer eingestellte Getränke mit einem pH < 4.2, karbonisierte und nicht- carbonisierte alkoholfreie Erfrischungsgetränke, Fruchtsäfte, Fruchtnektare, Fruchsaft- haltige Getränke, Fruchtzubereitungen, Weine, alkoholfreie Getränke, Ciders, Eistees, alkoholische Mischgetränke, aromatisierte Wässer, Sportgetränke oder isotonische Getränke handelt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden Lebensmittel zusätzlich ein weiteres antimikrobiell wirkendes Konservierungsmittel zugegeben wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden Lebensmittel zusätzlich wenigstens ein weiteres antimikrobiell wirkendes Konservierungsmittel aus der Gruppe Benzoesäure, Benzoate, Sorbinsäure, Sorbate, Propionsäure, Propionate, Nisin, Schwefeldioxid, EDTA und Lysozym zugegeben wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Elektroporation ins Lebensmittel Getränk eingebrachte Energiedichte 1 bis 1000 J/ml beträgt.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektroporation das pulsed electric field- Verfahren eingesetzt wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dialkyldicarbonat in einer Menge von 10 bis 250 ppm, bezogen auf das Lebensmittel, insbesondere Getränk zugesetzt wird.
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