NO763366L - - Google Patents

Description

Beskyttelse av næringsmiddeltilsetninger.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte som har til formål å beskytte næringsmiddeltilsetninger og lette deres anvendelse. Oppfinnelsen vedrorer likeledes således stabiliserte og beskyttede næringsmiddeltilsetninger såvel anvendelsen for dette formål av proteiner fra ultrafiltrert melk.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen tjener spesielt, uten dog å være begrenset dertil, behandling av produkter som næringsmiddel-fargestoffer, vann- og fettloselige vitaminer, mineralsalter for komplettering av næring for mennesker og dyr osv..

For å imotegå de ved industriell behandling av næringsmidler betingete forandringer i sammensetning av utseende, blir anvendelsen av næringsmiddeltilsetninger stadig vanligere.

Tilsetninger av sådanne tilsetningsstoffer bevirker dog visse alvorlige teknologiske problemer, da disse substansene ofte er omfintlig, ustabile, uloselige eller ikke blandbare med hhv. det medium de skal tilsettes. De er leilighetsvis også aggressive overfor bestanddelene i sistnevnte. rian må derfor forsoke å beskytte dem effektivt, for å gjore dem lettere håndterbare i den industrielle teknologi og for å bevare de organoleptiske og ernæringstekniske egenskaper hos sluttproduktene.

Dette beskyttelsesbegrepet må dog betraktes ut fra to synspunkter: a) Visse tilsetningsstoffer er i rent krystallinsk tilstand meget ustabile, hvilket gjor dem absolutt uanvendbare i.denne

form sett fra teknologisk standpunkt.

Denne molekylenes iboende spaltbarhet er hovedsakelig betinget ved faktorer sdm temperatur, lys og oksydasjon. Karotinoidene kan her anfores som eksempel.

I rå tilstand foreligger disse produktene i form av rodbrune til fiolette krystaller. De er uloselige i vann og har et temmelig hoyt smeltepunkt. De er loselig i visse organiske løsningsmidler, dog lite loselige i fett. De er også meget omfintlige, særlig mot lys og lett spaltbare. Behandlingen av dem er derfor meget delikat.

Den industrielle anvendelse av karotinoider utgjor dermed et tilsetningsproblem, særlig til næringsmidler hvor den vandige fase dominerer.

b) Til denne molekylenes iboende ustabilitet kommer ennå dertil de skadelige mellomreaksjoner ved visse elementer i

miljoet som man blander dem til, hvilket forer til tap ved be-arbeidingen.

Temperatur, fuktighet, pH, oksydasjon eller reduksjonsvifkning

av miljoet, biréaksjonen med andre mikroelementer, som katalyserer ødeleggelsen som enzymer, tungmetaller o.l. er ytterligere para-metere, som påvirker tilsetningenes stabilitet. Hertil må man også tilfoye konserveringsbetingelsene som temperatur, fuktighet, varighet, lys, forpakning osv; som varierer sterkt ved sluttproduk-tets art.

Alle de forutgående 'faktorer virker enkeltvis., men dog mest til-sammen og det kan oppstå en synergismus av effektene, som ennå oker molelylenes spaltningshastighet.

Ernæringsindustrien på sin side onsker å anvende stabile produkter som gir en praktisk håndtering. I de fleste tilfeller må man ha preparater til rådighet som er lette å håndtere, som er blandbare i torr tilstand og som er dispergerbare eller loselige i væsker.

For å oppnå dette résultat, må man beherske to betingelser:

a) De iboende egenskaper hos den anvendte tilsetning. De iboende egenskaper hos en anvendt tilsetning er hyppig uegnet for den planlagte anvendelse, idet f.eks. dens loselighet er null eller utilstrekkelig. Dette er f.eks. tilfelle for fettloselige vitaminer i vandig miljo eller også for karminer til kochenillene i surt medium osv. Man stoter videre ofte på ufordragelighet av flere substanser seg imellom som man vil anvende i en blanding. Et kjent eksempel herpå er den fullstendige ustabilitet av vitamin C i nærvær av jern eller kopper. b) Da de fysikalske og kjemiske karakteristika hos næringsmidler er meget forskjellig, er det nodvendig å finne forskjellig-,

artede og standardiserte anvendelsesformer av tilsetningene, slik, at man kan innarbeide dem i forskjelligartede medier.

Videre, da disse substansene ofte anvendes i liten konsentrasjon, må de fortynnes for å gi en homogen fordeling i massen som de

innarbeides i.

Det problem som skulle loses bestod således deri å finne en fremgangsmåte hvorved det ble mulig å beskytte og stabilisere næringsmiddeltilsetninger og således forenkle deres anvendelse for å unngå de forut nevnte ulemper. Dette problemet ble nå lost innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse idet det ble funnet at proteiner fra ultrafiltrert melk er ganske spesielt .egnet for å oppfylle de foran oppforte betingelser.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, dvs. fremgangsmåten for fremstilling av stabile og beskyttede næringsmiddeltilsetninger, er såledeskarakterisert vedat man. fikserer disse næringsmiddeltilsetninger på proteiner fra ultrafiltrert melk eller omhyller dem med disse.

Disse proteinene er kjente produkter og utvinnes fra melk, (fortrinnsvis kumelk) og fra derav avledede produkter ved ultrafiltrering De kan anvendes alene eller sammen med andre naturlige som nærings - midler anvendté polymere som stivelser, dekstriner og derivater derav, pektiner, algenater, carraghenaner osv.

Disse proteinene gir på den ene side fiksering eller omhylling av næringsmiddeltilsetninger idet de gir en effektiv beskyttelse og har på den annen side teknologiske egenskaper, som maksimalt letter deres anvendelse.

Innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse forstår man under "fiksering" en substansevne til å binde et visst antall molekyler fra ligander: Dette resulterer av fysikalskjemiske veksel-virkninger av forskjellig type mellom de to forbindelsene (binding av forskjellige energier).

Omhyllingsfenomenet er ren mekanisk natur. Da de biologiske makromolykylene har en innviklet og poros struktur, kan de inn-vendig oppta en eller flere vesentlig mindre molekyler for dermed å beskytte dem mot det omgivende miljos virkninger.

Når en substans er således beskyttet ved fiksering og omhylling, er deres iboende egenskaper maskerte og bæremiddelets egne egenskaper, kommer til utfoldelse. Man trenger da ved den teknologiske bearbeidelsen bare å ta hensyn til egenskapene hos dette bærematerialet.

I fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen stammer originaliteten til anvendelsen av melkeproteiner fra deres egenskaper som avledes fra deres struktur dg muliggjor dem å spille den dobbelte rollen til et bæremiddel for fiksering og omhylling. . Fikseringen av en gjenstand på en protein kan skje ved forskjellige fremgangsmåter hvis resultater adderer seg. Den er funksjonen av: Primærstrukturen, dvs, sammenbindingen av aminosyrene som danner protinet;

Sekundærstrukturen som bringer eksistensen av hydrogen-bindinger til uttrykk, hvilket gir proteinkjedene deres helikoidale' .

struktur;

Tertiærstrukturen, som stammer fra foldingen til den allerede i sekundærstruktur ordnede proteinkjede. Denne foldingen er betinget av kovalente bindinger (svovelbroer f.eks., prolyl-restene, som forbinder kjedene) og fremfor alt ved bindinger av mindre energi som hydrogénbindinger, hydrofobebindinger og-polarbindinger.

Når et fremmed molekyl kommer i kontakt med et protein kan det binde seg til dette ved sterkt energiholdige kovalente.bindinger. Denne prosessen er irreversibel og endrer primærstrukturen. Det kan dog også binde seg til proteinet ved hjelp av bindinger med mindre energi, som er av to typer:. a) Fremmedmolekylet besetter fikseringssteder som ennå er fri på proteinet. b) De't gir konkurranse mellom fremmedmolekylet og en annen ligand , som allerede besetter et sted; Tilsetningen inntar .

ligandens sted, da de bindinger som danner seg mellom den og proteinet er energirikere enn de som forut eksisterte på dette

stedet

Hvordan nå typen av fiksering er, tilslutt er sekundær-<p>g tertier-strukturen av proteinet endret.

Proteinets tertiærstruktur bestemmer dets romform. Flertallet av proteinet har en kuleform som man kan forestille seg som en ull-ball. Små molekyler av ligander kan smette lett mellom kjedene for å binde seg til visse steder og dette jo letter ettersom denne strukturen i fuktig tilstand også er oppsvulmet og delvis utviklet.

Når man derpå torker, trekker dotten seg sammen og molekylene som hadde smettet inn<q>g ennå ikke er fiksert på et sted, innesluttes:

disse er dermed omhyllet.

Proteinlosningen har en emulgeringsvirkning som gjor det mulig å,

unngå emulgeringsmidler ved fabrikasjonen eller å begrense

deres anvendelse.

En utmerket, hyppig og billig råstoffkilde for proteiner er

melk.

De nyere fremskritt i melketeknologien muliggjor det, takket være ultrafiltreringsmetodene å oppnåd proteinkonsentrater av den mest forskjelligartede med konstante kvalitet og natur og dessuten er noye definert.

Dette gjor det mulig å gå ut fra friske produkter som ikke er denaturert, da de på ingen måte er utsatt for forutgående behandling (ultrafiltrering er ikke denaturerede), slik at proteinets reaktivitet forblir maksimal.

Melk og dens derivater har, tross den kompliserte sammensetningen, den fordel at den er.noytra 1 og lite aggressiv overfor substansene som man soker å beskytte; Dette reduserer fabrikasjonstapene.

På den annen side har et slådant bæremiddel den fordel at det senere kan innarbeides i de forskjelligartigste næringsmidler uten å endre detes karakteristika.

Melketeknologien er imidlertid godt"kjent og stiller knapt problemer. Således er det lett å betjene seg av den. Dette byr på den mulighet ved å gå ut fra et konstantblivende basismateriale, nemlig melken, å erholde produkter med de forskjelligartigste egenskaper men liktblivende utseende, dvs. pulver som har den fordel at man lett kan anvende dem uavhengig av de forskjellige molekylene som er fiksert eller omhyllet.

i

Ultrafiltreringen gjor det mulig å erholde to kategorier av produkter, det ene som inneholder melkens totalproteiner og det andre laktoserumets proteiner i valgte og kjente konsentrasjoner.

Disse råstoffene kan deretter forandres således at man oppnår andre typer som kaseinatene, kopresipitatene, avmineralisert laktoserum, sure proteiner osv.

Anvendelsene med andre makromolekyler av annen type som pektiner,

alginater, carraghenaner eller sukker gjor det mulig å videre

endre de teknologiske egenskapene til det således' fremstilte bærematerialet.

Man erholder således, etter onske eksempelvis et bæremiddel som

er koagulerbart eller ikke ved hjelp av lab, loselig ved gitt pH, med kjent viskositet i fuktig tilstand, som dog har den fordel at det i torr tilstand alltid er likt, osv.

Etter tilsatsen av virkestoffet på proteinbæreren under optimale betingelser for at beskyttelsen realiseres, torkes det hele.

Av de forskjellige i melkeindustrien anvendte torkemetoder er atomisering, den fremgangsmåte som såvel for proteiner som for de andre omfintlige tilsatte molekyler er minst skadelige. Det må dog tilfoyes at også andre teknikker som ikke denaturerer proteinene likeledes kan anvendes.

Den anvendte fremgangsmåten er tilslutt funksjonen av molekylet som skal beskyttes; Den tar hensyn til dets egenskaper for der-ved å gi de minst nedbrytende operasjonsbetingelsene. Bæremiddelet velges derfor som funksjon av tilsetningens iboende egenskaper og den forlangte teknologiske kvalitet.

Alt ettersom det dreier seg om en vann- eller fettloselig substans solubiliseres eller emulgeres-virkestoffet i en konsentrert losning av bæremiddelet.

Således oppvarmes eksempelvis ved en fremgangsmåte basert på en vannloselig eller vanndispergerbar tilsetning, bæremiddelet forst til en temperatur mellom ca. 20° og 60°C, fortrinnsvis mellom ca. 30° og 50°C og særlig mellom 40° og 45°C, hvorpå eventuelt de videre ingredienser som dekstriner, pektiner, alginater, carraghenaner, stivelser, sukker og antioksydanter osv. tilsettes. Sub-stansen som skal beskyttes tilsettes deretter i en mengde på ca. 1-10 vekt-%, regnet på losningens eller dispersjonens totaltvekt,

loses så eller dispergeres, hvorpå så denne losningen eller dis-pers j onen homogeniseres og torkes på i og for seg kjent måte. Det skal forstås at den anvendte mengde av substans som skal beskyttes

er funksjon av loseligheten i det vandige medium. Således anvendes eksempelvis vitamin C fortrinnsvis i en mengde på ca, 2-8 vekt-%, vitamin B i en mengde på ca. 3 - 5 vekt-% og vitamin B£i en mengde på ca. 1,5-8 vekt-%.

Ved en fremgangsmåte som går ut fra en fettloselig tilsetning oppvarmes bæremiddelet likeledes forst til en temperatur mellom ca. 20° og 60°C, fortrinnsvis mellom ca. 30° og 60°C, særlig mellom ca.40° og 45°C, hvorpå eventuelt videre ingredienser som de foran nevnte samt emulsjonsmidler tilsettes. Virkestoffet tilsettes derpå som oljeaktig losning i en mengde på ca. 0,1 - 2 vekt-%, regnet pa losningens totalvekt, dg denne homogeniseres derpå under trykk og torkes deretter ved atomisering ved i og for seg kjent måte. Det skal her også forstås at den anvendte mengden av substans som skal beskyttes er funksjon av loseligheten i det olje-aktige miljoet. Således kan eksempelvis p-karotin anvendes i en mengde på ca 0,1 - 0,6 vekt-%, særlig i en mengde på ca. 0,3 vekt-%.

Man oppnår således pulver hvis innholdet av virkestoff kan variere betraktelig som funksjon av de fysikalsk kjemiske egenskapene hos den anvendte tilsetning vis-å-vis bæremiddelets evne til å omhylle eller, fiksere disse.

Eksemp_el_l

Fiksering av riboflavin på proteinene fra laktoseserum.

De anvendte råstoffer er natriumsaltet av 5'fosfat av riboflavin i rent krystallinsk tilstand, et retentat av ultrafiltrering fra laktoserum til 10% torket ekstrakt, hvis sammensetning er folgende:

Proteinlosningen (100 1 ekstrakt torket til 10%) oppvarmes til ca. 40° - 45°C.

Vitaminet /.tilsettes i en mengde som tilsvarer et innhold på

25% i det torkede sluttproduktet, dvs. 3,333 kg; Det solubiliseres ved roring med en homogenisator, hvorved det aktes på at ingen luft trenger inn i konsentratet.

Den erholdte losning torkes straks ved spraytorkning. Man erholder et fint pulver med gul farge som inneholder ca. 23%. riboflavin.

Prosentsatsen av gjenfunnet virkestoff er ca. 92%.

i

Eksempel 2

Beskyttelse av (3-karotin ved proteiner fra laktoserum.

De anvendte råstoffer er de folgende:

En 2,1%-ig overmettet oljeaktig losning av krystallinsk (3-karotin, stabilisert med 0,8% dl-a-tocopherol.

Et retentat fra ultrafiltrering av laktoserum torket til 24,8% ekstrakt med folgende sammensetning:

Proteinlosningen (32 kg torket ekstrakt på 24,8%) oppvarmes til 40° - 45°c.

Man tilsetter denne lesningen 0,124% natriumaskorbat som anti-oksydant. 1,7 kg ved romtemperatur overmettet oljeaktig 3-karotinlosning dispergeres grovt i konsentratet. Denne blandingen homogeniseres deretter ved trykk på 3 50 bar. Den således erholdte emulsjon torkes så straks ved spraytorkning. Det erholdte pro-dukt er et fint gult pulver med 0,37% 3-karotin. Man gjenfinner 100% av den tilsatte mengde av 3-karotin.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av stabile og beskyttede næringsmiddeltilsetninger, karakterisert ved at man fikserer disse tilsetninger på proteiner fra ultrafiltrert melk eller omhyller med disse. i

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at fikseringen eller omhyllingen skjer ved opplosning, dispersjon eller emulsjon av næringsmiddeltilsetningene i en losning av proteiner fra ultrafiltrert melk og torking av losningen, dispersjonen eller emulsjonen.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 2, karakterisert ved at torkingen skjer ved atomisering. r 4. ' Fremgangsmåte. ifolge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at man som næringsmiddelsetninger anvender vann-'eller fettloselige vitaminer eller karotinoider. 5. Stabile og beskyttede næringsmiddeltilsetninger, karakterisert ved at de er fiksert på proteiner fra ultrafiltrert melk eller omhyllet med disse. 6. Næringmiddeltilsetninger ifolge krav 5, karakterisert ved at de inneholder vann- eller fettloselig vitaminer eller karotinoider som tilsetninger. 7. Fremgangsmåte for stabilisering og for beskyttelse av næringsmiddeltilsetninger, karakterisert ved at man anvender proteiner fra ultrafiltrert melk som stabiliser-ende og beskyttende bæremiddel.