NO136717B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved ekstraksjon av vannuoppløselige pentosaner, for anvendelse som tilsetningsmiddel ved brødbakning og/eller som gelningsmidler.

Det er fra forskjellig hold tidligere fremholdt at hvete-

og rugkorn inneholder vannoppløselige pentosaner. Enkelte har oppdaget at disse vannoppløselige pentosaner kan ha visse fordelaktige virkninger vedrørende visse sider ved brødbakning fra hvete og rugmel. Andre forskere har fremholdt litt varierende syn i dette henseende. Summerer man opp disse forskjellige syn, kan det muligens sluttes at vannoppløselige pentosaner har en fordelaktig effekt ved visse sider på området brødbakning - ved å fremme svelning, tilbakeholdelse av vann eller begunstigelse av det ferdige produkts struktur - det vil si hvete eller rugbrød,

selv om det hersker svært delte meninger om dette problem.

Det har nu vist seg at det er mulig å fastslå at et stort antall gressarter, i tillegg til vannoppløselige pentosaner,

også inneholder vesentlige mengder vannuoppløselige pentosaner og som har en bemerkelsesverdig effekt ved brødbaking, blant annet ved å gjøre det mulig å fremstille et fullkomment spiselig og velsmakende brød fra ren stivelse. Dette ene eksempel, som utvilsomt er overraskende i forhold til teknikkens stand, med-

fører også at det med sikkerhet kan være fordelaktig å bruke vannuoppløselige pentosaner i fremstillingen av brød fra forskjellige melarter slik som forskjellige bløte hvetemelsorter, cassava-mel, potetmel, maismel, rismel etc., i prinsipp fra en hvilken som helst stivelsesholdig dyrket plante.

Da denne erkjennelse ble gjort og nøye verifisert gjensto

det å utvikle en industriell metode for økonomisk isolering av de vannuoppløselige pentosaner. Det ble funnet at vannuoppløse-lige pentosaner kan ekstraheres fra et meget stort antall gress-

arter med en tilstrekkelig sterk base uten at den stivelse som foreligger i utgangsmaterialet gjøres oppløselig.

Følgelig angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte

ved ekstraksjon av vannuoppløselige pentosaner for anvendelse som tilsetningsmiddel ved brødbaking og/eller som gelningsmidler fra én eller flere gressarter, ved hvilken mesteparten av de vannopp-løselige bestanddeler fjernes fra utgangsmaterialet og de vann-uoppløselige pentosaner ekstraheres fra residuet, -hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at ekst raksjonen fra residuet ut-føres med "fe NaOH ved en temperatur nær opp til, men ikke overskridende 55°C, idet pH-verdien opprettholdes mellom 8 og 13, hvoretter ekstraktet elektrodialyseres og tørkes.

Ved uttrykket gressarter menes alle eller enkelte deler av plantene i denne familie, f.eks. plantene i sin helhet, deres korn, stengler, blader, røtter, agner osv.

I tillegg til den ganske bemerkelsesverdige effekt som ut-vises av de fremstilte produkter ifølge foreliggende oppfinnelse, frembringer denne fremgangsmåte også den ganske overraskende fordel at det basiske, alkaliske ekstrakt i nærvær av ethanol eller aceton, tilveiebringer hvite fibre av vannoppløselige pentosaner, selv om denne oppløselighet er relativt lav.

En praktisk utførelsesform for fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter behandling av utgangsmaterialer som foran beskrevet med NaOH ved en temperatur på fra 53 til 55°C, idet pH-verdien nøye kontrolleres under dette trinn slik at denne konstant opprettholdes mellom 11 og 12,5. Efter en tilstrekkelig tid ekstraheres det alkaliske materiale ved elektrodialyse, hvorved man på den ene side får det ønskede hjelpe-middel, og på den andre side alkali som det er mulig å resirkulere.

Det ble funnet at elektrodialyseekstraksjonen medfører den betydelige fordel fremfor andre metoder, slik som ioneutveksling, ved at den ikke forårsaker noen avbygning av pentosanene, slik at disses kvalitet er den fordelaktigste. Det ble funnet at pentosaner fremstilt ved elektrodialyse som brøddannende, pani-fiserende middel var minst fem ganger bedre enn de pentosaner som var fremstilt ved en ioneveksling.

Forsøk har vist at pentosanenes yteevne bare kan oppnåes ved elektrodialyse: Vannuoppløselige pentosaner ble ekstrahert som ovenfor beskrevet. Oppløsningens pH etter elektrodialyse var 3-4- Endel av pentosanene ble fjernet og anvendt i bakeforsøk. Til den gjenværende oppløsning ble tilsatt Na<+> ioner (NaOH) for å bringe pH tilbake til 11 - 12, og oppløsningen ble igjen elektrodialysert. Nye bakeforsøk viste en markert økning i pentosanenes yteevne. Prosedyren ble gjentatt og viste hver gang en økning i pentosanenes yteevne.

Pentosanenes yteevne er følgelig ikke et resultat av deres nøytralisering, men det synes som om elektrodialysen bevirker en fysiokjemisk aktivering i komplekset av vannuoppløselige pentosaner, hvilket antas å være av vesentlig betydning for pentosanenes mulige anvendelse som brødbakemidler.

I tillegg til pentosanene inneholder det angitte hjelpemiddel også stivelse som det ofte er en fordel å fjerne. For dette formål foretas en sentrifugerings- eller filtreringsoperasjon før elektro-dialysefasen. Filtreringen kan fordelaktig utføres med et adsor-berende materiale, f.eks. aktivert trekull, som gjør det mulig å oppnå et fargeløst sluttprodukt. Enkelte praktiske utførelses-former av foreliggende oppfinnelse er beskrevet senere utelukk-ende ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

1. Utgangsmaterialet, utørket rugkorn, underkastes et første ekst raksjonstrinn ved anvendelse av en 2 - 3%_ig oppløsning i formaldehyd i et tidsrom på ca. 8 timer ved en temperatur på 50°C, for å deaktivere enzymene i utgangsmaterialet og således ekstrahere de vannoppløselige forbindelser fra dette. Denne operasjon kan eventuelt fullføres ved 2 eller 3 grundige vaskningstrinn med vann, ved ca. 50°C, idet hvert av vaskningstrinnene varer ca. 8 timer. Formaldehydbehandlingen kan erstattes med en ekstraksjon ved høy temperatur i ca. 20 min. med ethanol, ethylether, hexan, aceton eller annet egnet organisk oppløsningsmiddel. 2. Det gjenværende materiale behandles med en NaOH oppløsning (N/10) ved egnet temperatur, helst i en N^ atmosfære, mens materialets pH-verdi nøye kontrolleres slik at denne holdes mellom.de fast-satte grenseverdier på 11 og 12,5. 3- Det alkaliske materiale fjernes deretter ved elektrodialyse. Under denne operasjonen er det viktig å holde pH-verdien på det elektrodialyserte materiale over 6. 4. Det pastalignende produkt tørkes deretter slik at det erholdes et pulver, og dette sluttprodukt kan benyttes som et hjelpemiddel for å fremme brødbaking, eller som et gelingsmiddel. Utbytte: 11 - 18% uttrykt i vekt% tørt, anvendbart pulver i forhold til utgangsmaterialet. Med "tørt, anvendbart pulver" menes ikke 100% rent vannuoppløselige pentosaner, men vannuoppløselige pentosaner inneholdende forurensninger (albumin, noe vannoppløselige pentosaner etc), men som er akseptabelt for de angitte formål.

y Eksempel II

Den benyttede fremgangsmåte er som i eksempel I, men oppløs-ningen behandles før elektrodialysen med N/10 NaOH, i en inert atmosfære (f .eks. i en N,, atmosfære) ved ca. 20°C i en periode på fra 2 til 3 dager, for å hydrolysere minst en del av proteinene som kan være tilstede i oppløsningen, og som eventuelt kan være bundet til pentosanene. Om nødvendig, fjernes proteinene fullstendig ved utfelling etter elektrodialysen av pentosanene i form av hvite fibre, ved hjelp av ethylalkohol, eller annet egnet organisk oppløs-ningsmiddel, idet de hydrolyserte proteiner forblir i oppløs-ningen. Utbytte: 9 - 16%.

Eksempel III

1. Utgangsmaterialet, utørket rugkorn, dyppes i N/10 NaOH og

tillates å stå i en halv dag ved en egnet temperatur (20 til 30°C). Etter denne periode fjernes ekstraktet. 2. Materialet dyppes i N/10 NaOH, varmes til ca. 53°C og et

ekstraksjonstrinn utføres med N/IO NaOH, idet pH-verdien opprettholdes mellom 11 og 12,5, over en periode på 48 timer, eller mer om nødvendig.

3. Oppløsningen fjernes og fortynnes hvis dens viskositet er

svært høy.

4. Oppløsningen sentrifugeres for å fjerne stivelsen.

5- Oppløsningen elektrodialyseres, idet oppløsningens temperatur kan være fra 20°C til 100°C, og forholdsregler tas for at pH-verdien ikke synker under 6. 6. Oppløsningen tørkes, f.eks. ved bruk av den kjente spray-tørkingsmetoden. Utbytte: 12 - 18%.

Eksempel IV

Det benyttes samme fremgangsmåte som i eksempel II, unntatt at det foretas en behandling av ekstrakt med NaOH til en konsentrasjon på 1 til 2 % NaOH i lopet av 2 - 8 timer ved 80 - 85°C under N2-atmosfære, for delvis å odelegge proteinene. Disse elimineres i det minste delvis ved elektrodialysen, eller ved bunnfellingen som beskrevet i eksempel II. Utbytte: 10 - 16$.

Eksempel V

Det benyttes samme fremgangsmåte som i eksempel III, unntatt

at stivelsen fjernes ved filtrering, fordelaktig med aktivert trekull og muligens steinull, for eller efter elektrodialysen og i et svakt alkalisk eller noytralt medium. Utbytte: 6 - !} >%.

Eksempel VI

Det benyttes samme fremgangsmåte som i eksempel III, IV eller V, men det startes direkte med ekstraksjonstrinnet med NaOH ved en temperatur på ca. 53°C, og dette ekstraksjonstrinn gjentas kontinuerlig med NaOH ved hvilke konsentrasjonene er synkende inntil fullstendig uttomming, idet pH-verdien kontinuerlig opprettholdes mellom 11 og 12,5. Utbytte: 13 - 19$.

En kombinasjon av eksemplene III, V og VI gir den fremgangsmåte som synes å være den mest fordelaktige med henblikk på industriell utnyttelse.

Praktiske undersokelser har vist at pentosanene som erholdes

på denne måte influerer fordelaktig på de struktuerelle karak-teristika av deigen, svellingen av denne og brodets preser-veringstid.

Således kan volumet av et brod fremstillet fra blot hvete (ledamel) bkes gjennomsnittlig 17 % ved å erstatte ca.l % av melet med rugpentosan erholdt i henhold til oppfinnelsen. En substitusjon på 2 % av slike pentosaner forårsaker en okning i volumet på ca.3<*>+ %•

Verdiene på denne kvalitative indeks på brodet(Wertzahlen-Dallmann "Die Porentabelle"- Verlag Moritz Shaefer, Detmold) for-andres direkte proporsjonalt med pentosansubstitusj onen. Således forårsaker 2 % av pentosaner ekstrahert fra " Gaby "-hvete en okning på ca. 125 % i verdien av den karakteristiske indeks på et mykt hvetebrod.

Det skal bemerkes at disse karakteristiske eksempler er fast-slått ved å ta hensyn til forskjellige faktorer slik som okning i volum,' dannelse av porer, poreregularitet, fleksibilitet og elasti-sitet på den blote, indre del av brodet, idet hver av disse er fordelaktig påvirket ved bruk av pentosaner i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Med hensyn til preservering, er det vist at nærvær av fra

2 til 3 % av pentosaner i henhold til oppfinnelsen oker perioden under hvilken -hvetebrodet kan oppbevares med ca.300 %( 6 dager istedenfor 1 til 2 dager, ved en temperatur på 28°C). I det til-felle det ble anvendt et rent stivelsesbrod, var brodet fremdeles ferskt efter minst 30 dager i plastemballasje.

De fremstilte pentosaner har

slike egenskaper at det ikke bare er mulig å benytte kjente brod-bakningsmel av lavere kvalitet, men også gjore det mulig å anvende cassava, ris og tilsvarende mel til brodbakning. Det sistnevnte bruksområde for pentosanene i henhold til denne oppfinnelse frembringer spesielle muligheter til å avhjelpe matmangelen i enkelte afrikanske og asiatiske land.

Disse pentosaner kan med fordel videre anvendes ved fremstil-ling av selv-gelende puddinger, såkalt dietmat, etc.

Det er innlysende at mange modifikasjoner av den beskrevne fremgangsmåte kan utfores ved enkel anvendelse av denne kunnskap av fagfolk innen området, uten derved å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved ekstraksjon av vannuoppløselige pentosaner for anvendelse som tilsetningsmiddel ved brødbakning og/ eller som gelningsmidler fra en eller flere gressarter, ved hvilken mesteparten av de vannoppløselige bestanddeler fjernes fra utgangsmaterialet og de vannuoppløselige pentosaner ekstraheres fra residuet, karakterisert ved at ekstraksjonen fra residuet utføres med NaOH ved en temperatur nær opp til, men ikke overskridende 55°C, idet pH-verdien opprettholdes mellom 8 og 13, hvorefter ekstraktet elektrodialyseres og tørkes.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at der før hovedekstraksjonen utføres et ekstraksjonstrin med en oppløsning av en forbindelse valgt fra formaldehyd, alko-hol, ether, hexan, aceton eller annet egnet organisk oppløsnings-middel.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oppløsningen før elektrodialysen behandles med NaOH i oppløsning ved en temperatur som kan nå 85°C, i en periode på fra 2 til 8 timer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oppløsningen under elektrodialysen opprettholdes ved en temperatur på fra 20 til 100°C, og dens pH-verdi holdes over 6.