CH645247A5 - Process for the preparation of a textured foodstuff or animal food - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines texturierten Nahrungs- oder Futtermittels mit einer faserigen, schichtartigen oder streifigen Struktur, beispielsweise ähnlich demjenigen von faserigem Fleisch.

Es ist bekannt, Lösungen, Emulsionen und Dispersionen von Proteinen eine schichtartige Struktur zu verleihen, indem man sie einer Gefrierbehandlung unterwirft und anschliessend die Ausbildung der Struktur mit Hilfe des vorhandenen Proteins bewirkt. So wird beispielsweise in der US-PS 3 870 808 und der DE-PS 838 907 die Hitzekoagulation von Proteinen beschrieben. Die auf diese Weise erhaltenen Produkte sind jedoch oft zu weich, um in grosstechnischen Verfahren eingesetzt zu werden. Ausserdem ist die Anwendbarkeit der beschriebenen Verfahren durch die Anforderungen, die ein funktionelles Protein stellt, beschränkt; so wird beispielsweise nur bei der Koagulation in wässriger Lösung oder Dispersion ein kohärentes Produkt erhalten. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Verfahren besteht im hohen Energieverbrauch, der durch das Auftauen und die Hitzekoagulation verursacht wird.

Es wurde nun gefunden, dass man ein Nahrungs- oder Futtermittel mit faseriger, schichtartiger oder streifiger Textur, welches fest genug ist, um einer fabrikmässigen Verarbeitung Stand zu halten, herstellen kann, wenn man das Gemisch zur Ausbildung der Struktur einem Gefrierprozess unter Verwendung ionischer Geliermittel unterwirft. Dabei wird die Struktur durch den auf der Reaktion des Geliermittels, üblicherweise einem sauren Polysaccharid, mit einem damit reagierenden Kation beruhenden Gelierungsmecha-nismus festgelegt. Überraschenderweise kann die dabei eintretende Verfestigung stattfinden, bevor die faserige oder schichtartige Struktur während oder nach der Bildung der Eiskristalle zur Ausbildung gelangt. Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, dass zur Ausbildung der Struktur kein weiterer Mechanismus erforderlich ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher das im Anspruch 1 angegebene Verfahren zur Herstellung eines texturierten Nahrungs- oder Futtermittels.

Zur Durchführung des im Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens kann eine Vielzahl von Geliermitteln und reaktiven Metallionen eingesetzt werden. Von den Metallionen werden jedoch die di- oder polyvalenten, beispielsweise Erdalkalimetall- oder Aluminiumionen, eingesetzt, da sie hinsichtlich ihrer Wirksamkeit monovalenten Ionen, z. B. Alkalimetallionen, stark überlegen sind.

Die unter Verwendung von di- oder polyvalenten Metallionen in ausreichender Konzentration hergestellten Gele zeichnen sich durch eine stark verbesserte Stabilität sowie insbesondere durch ihre Fähigkeit, thermisch stabile faserige oder schichtartige Strukturen, welche gegenüber der beim Sterilisieren, z.B. beim Eindosen, angewendeten Wärme widerstandsfähig sind, auszubilden, aus und dies sogar in Abwesenheit hitzekoagulierbarer Substanzen wie beispielsweise Protein.

Die Mehrzahl der ionischen Geliermittel sind saure Polysaccharide. Die sauren Gruppen können dabei Carb-oxylgruppen sein, wie dies bei Pektaten, Alginaten und Carboxymethylcellulosen der Fall ist, oder sie können Sulfatgruppen sein, wie dies im Fall von Carrageen zutreffend ist.

Obgleich die durch das erfindungsgemässe Verfahren zu erzielende faserige, streifige oder schichtartige Struktur von besonderem Wert ist, wenn Produkten, welche ein essbares Protein tierischen oder pflanzlichen Ursprungs enthalten, ein fleischähnliches Aussehen verliehen werden soll, etwa bei der Herstellung von Fleischersatz oder Fleischanaloga, so hängt die Ausbildung der texturierten Struktur letzten Endes nicht vom Vorhandensein von Protein in der Mischung ab.

Das so erhaltene Produkt kann, sofern notwendig, konserviert werden, was beispielsweise durch Eindosen, Sterilisieren, Einfrieren, oder durch Einverleiben in fester oder flüssiger Form von Zuckern, Glycerin oder anderen Feucht-haltemitteln, oder Fungistatika, wie beispielsweise Kalium-sorbat, erfolgen kann. Alternativ kann das Produkt durch Erniedrigen seines pH-Wertes auf ein bakteriostatisches Niveau und Einverleiben von Fungistatika konserviert werden.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfin-dungsgemässen Verfahrens werden proteinhaltige Materialien und, vorzugsweise Fette oder Öle, durch Reaktion eines nicht-toxischen divalenten oder polyvalenten Salzes eines Metallions und dem Salz eines sauren Polysaccharids in eine feste Masse übergeführt. Die Ausbildung einer schichtartigen Struktur wird eingeleitet, indem man die feste Masse auf Temperaturen unterhalb 273"K einfriert, wobei man die Einfriergeschwindigkeit derart steuert, dass die Temperatur

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während 2 Stunden oder mehr auf 273' K absinkt, um so die Ausbildung grosser Eiskristalle zu fördern.

Als proteinhaltige Materialien kommen Fleisch sowie Proteine pflanzlichen oder bakteriellen Ursprungs in Betracht. Typische Beispiele sind unter anderem Fischfleisch, Muskelfleisch, Fleischabfalle, Fleischnebenprodukte, unverändertes oder denaturiertes Gluten (englisch: vital or devital gluten), entfettetes Sojamehl, Sojakonzentrate, Erdnuss-mehl, Sojaisolate, bakterielles Protein, Hefeprotein, aus Pilzen stammendes Protein, Fleischmehl, getrocknetes Blut, strukturierte tierische oder pflanzliche Proteinfasern, Fleischsaft, Fischmehl, Blut, Knochen und Keratin.

Die Zugabe von Fetten oder Ölen ist bevorzugt, wobei jedoch das Fett ein integraler Bestandteil von einem oder mehreren der Ingredienzen sein kann oder aber als separater Bestandteil zugefügt werden kann. Ausserdem können ge-wünschtenfalls Emulgatoren zur Verbesserung der Emulgie-rung beigefügt werden, obgleich es allgemein vorteilhaft ist, wenn sichtbare Fetzen von Fett in die Masse eingebettet sind. Ausserdem können inerte Füllstoffe, wie beispielsweise mikrokristalline Cellulose oder ebensolches Siliciumoxyd, zugefügt werden, um freie Fette oder Öle zu absorbieren.

Als nicht-toxische divalente oder polyvalente Metallsalze kommen bevorzugt Calcium-, Magnesium- oder Aluminiumsalze in Betracht. Das im Einzelfall zu verwendende Salz hängt von der jeweiligen Verarbeitungsmethode ab. So kann beispielsweise ein stark lösliches Salz, wie Calciumchlorid, verwendet werden, wenn bei der zur Anwendung gelangenden Methode die reaktive Proteinmischung mit einer Metallsalzlösung in Berührung gebracht wird. Auf der anderen Seite wird ein weniger lösliches Salz, wie beispielsweise Cal-ciumsulfat bevorzugt, wenn die Verfestigung in situ nach dem innigen Vermischen aller Ingredienzien erfolgt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden als saure Polysaccharide Pektate bevorzugt, wenn eine Methode zur Anwendung gelangt, bei der die Gelbildung durch eine in situ Reaktion zwischen dem Metallsalz und dem sauren Polysaccharid erfolgt. Unter Pektaten werden schwach methoxylierte Pektine mit einem Veresterungsgrad (DE) von weniger als 20%, insbesondere Rohpektinquellen, welche Pektin mit einem Veresterungsgrad von weniger als 20% enthalten, verstanden. Um sicherzustellen,

dass der Veresterungsgrad weniger als 20% beträgt, kann jegliche Pektinquelle mit einer bevorzugten Konzentration von 0,1 bis 5,0 Gew.-% Pektin, bezogen auf das Gewicht des Produktes, eingesetzt werden. Ein gutes Beispiel für ein derartiges Rohpektin ist Zitronenschale oder -pülpe, welche zur Erzeugung eines Pektins mit einem sehr niedrigen Gehalt an Methoxygruppen behandelt worden war. Es können jedoch auch Natrium- und Kaliumpektate eingesetzt werden sowie in ähnlicher Weise lösliche Salze von Alginsäure und Carb-oxymethylcellulose.

Ausserdem können der Zubereitung hydrophile Harze und Leime einverleibt werden, um die Synärese, welche beim Auftauen stattfinden kann, herabzusetzen.

Ausserdem können während jeder Verfahrensstufe geeignete Färbemittel, wie Blut, natürliche und synthetische Farbstoffe, z.B. Karamel, zugesetzt werden. Das gleiche gilt für Geschmacksstoffe und Geschmacksverbesserer, die ebenfalls in jeder Stufe des Verfahrens zugesetzt werden können.

Weiterhin können Sequestrierungsmittel verwendet werden, entweder um das Pektin aus der Rohpektinquelle zu extrahieren oder um die Geschwindigkeit des Gelierungspro-zesses herabzusetzen. Als Sequestrierungsmittel kommen nicht-toxische Salze in Betracht, welche befähigt sind, das die Gelierung verursachende Metallion in einen Komplex oder ein Chelat überzuführen oder anderweitig aus dem Ge-lierungsprozess auszuschliessen. Beispiele für geeignete Sequestrierungsmittel sind Natrium- oder Kalium-tripoly-phosphat, -citrat, -pyrophosphat oder -orthophosphat sowie Äthylendiamintetraessigsäure.

Es wurde ausserdem gefunden, dass durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, welches einen auf einer Ionenreaktion beruhenden Gelierungsvorgang und einen Gefriervorgang einschliesst, eine merkliche Verstärkung des Fasercharakters gebildeter Strukturen, welche bereits vor dem Einfrieren eine schwach-faserige Textur aufweisen, bewirkt werden kann. So können z. B. extrem faserige Produkte mit Hilfe dieses Verfahrens erhalten werden, wenn gehacktes faseriges Fleisch eingesetzt und unter Verwendung eines Pektats und unter Anwendung einer in situ Reaktion verfestigt wird. Es wurde weiterhin gefunden, dass die Zugabe von Wasser eine günstige Wirkung auf die Struktur ausübt. So zeigt beispielsweise ein Produkt mit hoher Wasserzugabe eine stärker faserige Struktur nach dem Einfrieren als ein ähnliches Produkt mit niedrigem Wassergehalt.

Die Bildung der Eiskristalle geht im erfindungsgemässen Verfahren langsam vonstatten. Es wird angenommen, dass durch die langsamere Einfrierung grössere Eiskristalle erzeugt werden, wodurch ein stärkerer Texturierungseffekt erreicht wird. Ein Produkt mit verbesserter Textur wird ausserdem erhalten, wenn man das Produkt während längerer Zeit bei Temperaturen unterhalb der Gefriertemperatur hält. Die Einverleibung von hydrophilen Kolloiden zur Verminderung des Volumens von Abtropfverlusten während des Tauprozesses beeinflusst überraschenderweise nicht das Ausmass der Texturierung, welche während des Einfrierprozesses hervorgebracht wird.

Es wird angenommen, dass das durch das erfindungsge-mässe Verfahren bewirkte oder verstärkte faserige Aussehen von durch einen auf einer Ionenreaktion beruhenden Gelierungsvorgang verfestigten Nahrungs- oder Futtermitteln auf deren Gefrier-/Tau-Instabilität zurückzuführen ist, so dass die gebildete Struktur nicht thermo-reversibel ist. Diese Instabilität ist von Interesse, da Natriumsalze von Polysacchariden eingesetzt werden, um Waren, wie Eiscréme, eine Ge-frier-/Tau-Stabilität zu verleihen. Mischungen, welche vor dem Einfrieren noch keine Textur erhalten hatten, jedoch genügend di- oder polyvalente Metallionen, um mit der Zeit eine Gelierung zu bewirken, enthalten, reagieren während des Gefrierprozesses und zeigen nach dem Auftauen ein faseriges Aussehen. Proteinhaltige Nahrungsmittel, welche ein ionisches Polysaccharid enthalten, können, um die Bildung von Eiskristallen zu bewirken, in Blöcken gefroren und anschliessend in Lösungen, welche reaktive Metallionen enthalten, aufgetaut werden. In diesen Fällen wandern die Metallionen durch die gefrorenen Blöcke in dem Mass, indem die Eiskristalle schmelzen, und verfestigen die Struktur, bevor sie zusammenbrechen kann.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Alle Prozentangaben sind auf Gewichtsbasis berechnet, sofern nicht anders angegeben. Beispiel 1 beschreibt das bevorzugte Produkt.

Beispiel 1

%

Fleischabfälle (2 mm fein gehackt)

40,0

Wasser

26,5

Caramel

0,5

Sauce

33,0

100,0

Saucenzubereitung

Behandelte Citrusschale (DE 10%)*

6,0

Natriumtripolyphosphat

1,2

Wasser (373°K)

92,8

100,0

*Galacturonsäuregehalt 30%

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Die Sauce wurde durch Mischen der Bestandteile in einer mit hoher Geschwindigkeit betriebenen Mischapparatur oder einem Homogenisator, bis eine homogene viskose Lösung entstanden war, hergestellt.

Die Fleischabfalle wurden mittels eines Fleischwolfs mit einer Lochplatte von 2 mm gehackt und mit den anderen Bestandteilen, mit Ausnahme der Sauce, in einer schüsseiförmigen Mischapparatur mit Rührspaten gemischt.

Der oben angegebene Anteil an Sauce wurde schnell in das Gemisch von Fleisch, Wasser und Caramel eingemischt und das erhaltene Gemisch zum Festwerden in Schalen gegossen. Nach 2 Stunden wurden die festgewordenen Blöcke, die etwa 4 cm dick waren, in einem Gefriergerät bei einer Temperatur von 258°K gelegt und während 8 Wochen kontrolliert. Die Temperatur erreichte nach 2 Stunden im Block-innern 273°K und nach 8 Wochen 258°K.

Die Blöcke wurden bei Temperaturen zwischen 273 und 278°K gehalten, bevor sie in Würfel geschnitten und in einem typischen Fleisch-in-Gelee-Futtermittel in Metalldosen sterilisiert wurden. Nach dem Abkühlen wurden die Dosen geöffnet und das Produkt geprüft. Das erfindungsgemässe Produkt war sehr fest und besass ein ausgesprochen faseriges Aussehen ähnlich dem von faserigem Muskelfleisch hoher Qualität.

Ein in gleicher Weise hergestelltes Vergleichsprodukt, welches aber nicht dem Gefrieren unterworfen worden war, wies nach dem Sterilisieren im Gelee-Fleisch-Futtermittel wegen des darin enthaltenen Fleisches etwas Fasern auf,

aber in einer viel geringeren Menge. Auch das Fleischanalo-gon, das dem Verfahren unterworfen wurde, war bedeutend fester und hatte einen fleischähnlicheren Geschmack und Kaueigenschaften als das Vergleichsprodukt.

Beispiel 2

Saucenzubereitung %

Behandelte Citrusschale 2,0

«Tetron» 0,4

Wasser (373°K) 31,1

33,5

Produktzubereitung

Fleischabfälle, 2 mm fein gehackt 66,0

Caramel 0,5

Sauce 33,5

100,0

Die Sauce wurde durch Mischen aller Bestandteile in einer Mischapparatur mit hoher Scherwirkung hergestellt, bevor sie zu dem Fleisch/Caramel-Gemisch zugesetzt wurde. Nach dem Mischen wurde das Gemisch intermittierend in eine 10%ige Calciumchloridlösung extrudiert und in der Lösung 25 Minuten stehen gelassen, worauf die Brocken gründlich unter fliessendem Wasser gewaschen wurden. Die erhaltenen Brocken hatten eine feste Haut, aber ein weiches, nicht umgesetztes Inneres. Nach fünfstündigem Lagern bei Zimmertemperatur waren die Brocken durch das Eindringen des Calciums durchgehend fest. Die festen Brocken wurden 24 Stunden in einen Tiefkühler bei 258°K gestellt, worauf man sie auftauen liess. Beim Zerschneiden zeigten die Brok-ken eine faserige Struktur, die nach dem Einfüllen in Dosen beim Sterilisieren in dem Fleisch-Saucen-Produkt ërhalten blieb.

Das Vergleichsprodukt, das nicht dem Gefrieren unterworfen wurde, hatte ein dichtes, nichtfaseriges Aussehen ähnlich dem von Lunge oder Nieren. Nach dem Sterilisieren in einer Zubereitung aus Fleisch und Sauce blieb das Vergleichsprodukt fest und zeigte keine Fasern. Im Gegensatz dazu hatte das Fleischanalogon, das dem Gefrierprozess unterworfen und anschliessend in einer ähnlichen Fleisch-Saucen-Zubereitung sterilisiert wurde, das Aussehen von faserigem Muskelfleisch guter Qualität, insbesondere wenn es aufgeschnitten oder verformt wurde.

Beispiel 3

%

Natriumalginat 1,33

Guarharz 0,67

Wasser (293°K) 32,00

Fleischabfälle, 2 mm fein gehackt 66,00

100,00

Natriumalginat, Guarharz und Wasser wurden in einer Mischapparatur mit Z-förmigen Klingen zu einer viskosen Lösung gemischt. Die 2 mm fein gehackten Fleischabfälle wurden eingemischt, wodurch ein homogenes Gemisch entstand, das dann in eine 10%ige Calciumchloridlösung extrudiert und mittels eines rotierenden Messers zerschnitten wurde. Man erhielt runde Stücke des Fleischgemisches mit einer festen äusseren Haut und einem weichen Inneren. Die Stük-ke weichte man 25 Minuten in 10-%ige Calciumchloridlösung ein, bevor sie gründlich gewaschen wurden. Zu diesem Zeitpunkt hatten die Brocken eine feste Haut, aber ein sehr weiches, nichtumgesetztes Inneres.

Die Brocken wurden 24 Stunden in ein Tiefgefriergerät bei 258°K eingebracht und darauf bei Zimmertemperatur auftauen gelassen.

Die aufgetauten Brocken waren durch und durch fest und zeigten beim Aufschneiden eine Lamellenstruktur, die in einem Produkt auf Fleischbasis beim Sterilisieren beständig war. Sie hatten das Aussehen von faserigem Fleisch guter Qualität.

Im Gegensatz dazu hatte das Vergleichsprodukt, das zwar in ähnlicher Weise behandelt, jedoch nicht dem Gefrierprozess unterworfen worden war, ein dichtes, lungenartiges Aussehen und eine entsprechende Textur.

Beispiel 4

Produktzubereitung %

Fleischgemisch 67,0

Saucengemisch 33,0

Fleischgemisch

Pasteurisierte Fleischabfälle 63,0

Lactobacillus-Kultur 3,0

Calciumsulfat 2HzO 1,0

67^0

Saucengemisch %

Behandelte Citrusschale 6,0

Tetranatriumpyrophosphat 1,2

Zucker 9,0

Kaliumsorbat 1,2

Caramel 4,5

Farbstoff 1,5

Wasser 76,6

100,0

Das Fleischgemisch wurde unter Zugabe der Lactobacil-lus-casei-Kultur zu den pasteurisierten Fleischabfällen, die 15 Minuten bei 373°K erhitzt, 2 mm fein gehackt und auf 313°K abgekühlt worden waren, hergestellt. Das Calciumsulfat wurde zugegeben und die drei Bestandteile in einer schüsseiförmigen Mischapparatur mit einem Teigrührer gemischt.

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Die Lactobacillus-Ausgangskultur wurde durch Wachsenlassen des gewünschten Mikroorganismenstammes während 20LH in MRS-Nährlösung bei 303°K hergestellt.

Das Saucengemisch von 323 "K wurde zu dem Fleischgemisch von 313°K zugesetzt, beide in einer schüsseiförmigen Mischapparatur etwa 30 Sekunden gemischt und der Inhalt dann in eine etwa 5 cm tiefe Schale übergeführt. Nach 5 Minuten, wenn ein pH-Wert von etwa 6,4 erreicht war, wurde der feste Fleischblock in Brocken geschnitten, in PVDC-Beuteln verpackt und 18 Stunden bei 303°K bebrütet, während welcher Zeit der pH-Wert der Brocken auf 4,3 fiel. Das gebildete Fleisch war fest, hatte das faserige Aussehen ähnlich dem von gedämpftem Steak, war aber bakteriologisch beständig.

Das Produkt wurde dann 36 Stunden bei 258°K tiefgefroren. Nach dem Auftauen zeigten die Brocken eine ausgesprochene Lamellenstruktur, die dem von ungefrorenem Material überlegen war.

Produktzubereitung Unverändertes Gluten Caramel

Beispiel 5

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15,4 0,5

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Wasser (353 K) Sauce

Saucenzubereitung Behandelte Citrusschale Natriumtripolyphosphat Wasser (373°K)

9,1 75,0 100,0

4,5 0,5 95,0 100,0

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Die Sauce wurde wie im Beispiel 1 hergestellt. In 75 Teile der Sauce wurden die übrigen Bestandteile der Fleischzubereitung unter hoher Scherwirkung eingemischt, z. B. in einem Glashomogenisator, und das Gemisch dann zum Ausbilden in etwa 4 cm tiefe Schalen gegossen. Nach 2 Stunden wurden die festen Blöcke 24 Stunden in einen Tiefkühler bei 258°K eingebracht. Vor dem Gefrieren waren die Brocken dicht und hatten ein lungenartiges Aussehen, aber nach der Durchführung des Gefrierprozesses hatten die aufgetauten Brocken eine schwammartige, faserige Struktur, welche beim Sterilisieren in Metalldosen in einer Fleisch-Saucen-Zubereitung beständig war.

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Claims (9)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Herstellung eines texturierten Nah-rungs- oder Futtermittels, indem man eine Mischung aus nährenden Bestandteilen und Wasser, welches ein ionisches Geliermittel enthält, herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gel in der Mischung herstellt, indem man das Geliermittel mit einem nicht-toxischen divalenten oder polyvalenten Metallion reagieren lässt, entweder mittels Behandlung der Mischung in einer Lösung, die die genannten Ionen enthält oder durch Einschluss der genannten Ionen in die Mischung und die Mischung langsam gefrieren lässt, so dass sie nicht vor Ablauf von mindestens 2 Stunden völlig gefroren ist, wobei sich darin Eiskristalle bilden und in der Mischung eine faserige, schichtartige oder streifige Struktur entsteht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung, die in eine Kalziumchloridlösung getaucht wird, extrudiert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung Kalziumionen enthält und die Gelbildungsrate durch das Einschliessen eines Sequestrierungsmittels kontrolliert wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung eine Zeitlang, nachdem sie eingefroren wurde, bei einer Temperatur unter ihrem Gefrierpunkt gehalten wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Geliermittel ein saures Polysaccharid ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Geliermittel ein Pektatist.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung proteinhaltiges Material enthält.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung faseriges Fleisch enthält, das ihr eine faserige Struktur verleiht und dass die Gelbildung und das Einfrieren die faserige Struktur der Mischimg erhöht.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Produkt nach dem Einfrieren sterilisiert oder eindost, wobei die faserige, schichtartige oder streifige Struktur im nun sterilisierten Produkt erhalten bleibt.