DE2365850C3

DE2365850C3 - Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten

Info

Publication number: DE2365850C3
Application number: DE2365850A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Chem. Dr. Schierbaum
Original assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Current assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Priority date: 1972-02-21
Filing date: 1973-02-05
Publication date: 1982-03-18
Also published as: FR2177756B1; FR2177756A1; DE2305494B2; CH603795A5; GB1423780A; DE2305494C3; NL168555C; NL168555B; NL7302260A; BE795706A; DE2365850B2; DE2365850A1; CH594053A5; DE2305494A1; SE419762B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten mit niedrigem Dextroseäquivalent DE, die geeignet sind, mit Wasser thermoreversible Nebenvalenzgele zu bilden, welche vorzugsweise als körper- und konsistenzverleihende Träger- bzw. Zusatzstoffe in Lebensmitteln und Lebensmittelzubereitungen eingesetzt werden können.

Die Herstellung von Stärkeabbauprodukten mit niedrigem DE(b\s 25%) ist bereits bekannt. Es werden säurehydrolytische und enzymatische Verfahren für den Abbau aller bekannten Stärkearten, vorzugsweise der wachsigen Cerealienstärken, angewendet In einem Fall wird eine Stärke, die in einem wäßrigen Medium bei einer oberhalb der Gelatinierungstemperatur der betreffenden Stärke liegenden Temperatur gelöst wurde, verflüssigt und durch bakterielle «-Amylase bei esner Temperatur von weniger als 95°C auf DE-Werte zwischen 5% und 25% hydrolysiert In einem anderen Fall wird eine Kartoffelstärkesuspension zunächst bei einer Temperatur, die sich unterhalb der Verkleisterungstemperatur befindet, mit «-Amylase bei 59° C so weit abgebaut, daß die Suspension bei der nachfolgenden Temperaturerhöhung über den Verkleisterungspunkt eine solche Viskosität annimmt, daß sie gerührt werden kann. In einer zweiten Abbaustufe wird dann bei etwa 75 bis 80⁰C die Hydrolyse bis zur gewünschten Endviskosität weitergeführt und das Enzym durch Zugabe von Fermentgiften, Oxydationsmitteln oder Säuren inaktiviert

Die genannten Verfahren führen zu Stärkeabbauprodukten, die mit Wasser bei Konzentrationen oberhalb etwa 30 Masse-% viskose Lösungen bilden und sich durch hohe Stabilität gegenüber Gefrier-Tau- und Erhitzungsvorgängen, durch hohe Klarheit durch kristallisationshemmende Wirkung und durch die Eigenschaft auszeichnen, daß sie auch in sehr hohen Konzentrationen nicht gelartig erstarren. Aufgrund fehlender Formstabilität sind derartige Stärkeabbauprodukte als Konsistenzträger für Lebensmittel und Lebensmittelzubereitungen nicht verwendbar.

Es ist weiterhin bekannt, daß unabgebaute Cerealienstärken (Puddingstärke) nach Verkleisterung in Wasser bei Konzentrationen von etwa 8 bis 12 Masse-% formbeständige Puddinge geben, die gelartige Eigenschaften aufweisen. Die gleichen Eigenschaften wie Cerealienstärken zeigen Kartoffelstärken, die durch geeignete Behandlung mit Chemikalien schwach modifiziert wurden (sog. Kartoffelstärkespeisemehl). Gelartige Zubereitungen können auch aus nichtgelbildenden Stärken, insbesondere wachsigen Cerealienstärken, erhalten werden, nachdem in diese durch einen chemischen Derivatisierungsprozeß funktionell Gruppen eingeführt wurden. Bei der Zubereitung von Gelen aus unabgebauten Stärken bzw. aus sogenannten Puddingstärken tritt der Nachteil auf, daß beim

Einrühren des Stärkepulvers in kochendes Wasser nicht

eine Lösung, sondern ein Brei entsteht dessen »Anbrennen« an der Erhitzungsfläche nur durch intensives Rühren vermeidbar ist.

Weitere Nachteile der erwähnten Typen von Stärken

in bestehen in folgendem: Ihre mit Wasser hergestellten Gele sind als Träger- bzw. Zusatzstoffe in Lebensmitteln und Lebensmittelzubereitungen dann nicht geeignet wenn diese dem Einfluß von Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes bzw. einer längeren Lagerung bei

ι ι Zimmer- oder Kühlschranktemperatur ausgesetzt werden. Derartige Gele und Stärkedispersionen erleiden beim Gefrieren irreversible Umwandlungen, und die Stärke liegt nach dem Auftauen als wabjerunlösliche, schwammähnliche Masse vor. Beim Lagern derartiger Stärkegele, z. B. als Puddinge oder Speisepasten, assoziieren sich die hochmolekularen Stärkebestandteile unter Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen, wobei sich die Konsistenz derart verändert, daß das Gel hart wird und Wasser abstößt Dabei werden Aussehen und andere sensorische Eigenschaften negativ beeinflußt Alle genannten Veränderungen lassen sich durch Erhitzen nicht wieder rückgängig machen.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Mangel der nicht gelartig erstarrenden Stärkehydrolysenprodukte, der unabgebauten Stärken sowie der sogenannten Puddingstärken zu vermeiden und solche Produkte herzustellen, die sich beim Erhitzen in Wasser leicht auflösen, wobei die entstehenden Lösungen beim Abkühlen zu thermoreversiblen, gefrier-

J5 tau-stabilen Gelen erstarren, die bei der Zuführung von thermischer oder mechanischer Energie leicht wieder flüssig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Stärkeabbauproduktes

-to mit den gewünschten Eigenschaften zu entwickeln.

Erfindungsgemäß werden Stärkehydrolysenprodukte mit einem Dextroseäquivalent unterhalb 25%, die mit Wasser thermoreversible Gele bilden, dadurch hergestellt, daß hoch- und niedermolekulare Stärkeprodukte, die sich im Polymerisationsgrad um mindestens eine Zehnerpotenz unterscheiden, in einem Gewichtsverhältnis von 1 :4 bis 1 :9 miteinander vermischt werden.

Der Polymerisationsgrad von Stärkeprodukten gibt bekanntlich an, wieviel Anhydro-D-elucoseeinheiten ein Molekül des Stärkeproduktes durchschnittlich enthält Diesbezüglich wird auf M. Richter, S. Augustat und F. Schierbaum: »Ausgewählte Methoden der Stärkechemie«, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 1968, S. 153 verwiesen.

Als hochmolekulare Stärkeprodukte werden solche Produkte, die aus nativer bzw. in geeigneter Weise derivatisierter Stärke von verschiedener pflanzlicher Herkunft nach einem beliebigen Verfahren partiell abgebaut wurden, und als niedermolekulare Stärkepro dukte weitergehend abgebaute Stärkehydrolysenpro- dukte eingesetzt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Mischen hergestellten Stärkehydrolysenprodukte weisen DE-Werte unterhalb 25%. vorzugsweise 5 bis 8%

hi auf, sind nicht hygroskopisch und ergeben nach dem Lösen in Wasser in Abhängigkeit von ihrer Konzentration beim Abkühlen pastöse bis schnittfeste, weißglänzende Gele, wenn eine bestimmte Konzentration

von vorzugsweise 15 bis 40 Masse-% erreicht wird. Liegt der Df-Wert des Stärkehydrolysenprodukts außerhalb des Bereichs 5 bis 8%, aber noch im Bereich unterhalb 25%, so muß der Trockensubstanzgehalt entsprechend verändert werden, damit Produkte mit "■ gleichen Konsistenzeigenschaften resultieren.

Beim Erhitzen tritt eine beträchtliche Konsistenzänderung derartiger Gele ein. Zwischen 50°C und 70°C schmelzen diese Gele, wobei optisch klare, wäßrige Lösungen (Sole) entstehen. Nach erneutem Abkühlen '<· erstarren solche Lösungen wieder zu Gelen. Diese lassen sich einfrosten und in diesem Zustand lagern. Nach Wiederauftauen bildet sich die ursprüngliche Konsistenz der Gele zurück.

Auf Grund der aufgeführten Eigenschaften sind die r> durch Mischung erhaltenen Stärkehydrolysenprodukte in trockener oder mit Wasser zubereiteter Form, vorzugsweise in Gelform, als Träger- oder Zusatzstoffe für Lebensmittel und Lebensmittelzubereitungen verwendbar. ?<>

Besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich durch Einsatz der Gele oder der Hydrolys^nprodukte als Dickungsmittel, Stabilisator, körperverleihender und wasserbindender Zusatzstoff für Puddinge, Cremespeisen, Suppen, Saucen, Kaffee- ■!> weißer, Eiscrememischungen, Fruchtgetränke, Gemüsekonzentrate, Milchgetränke, Konserven und Fertiggerichte. Hervorzuhebende Vorteile in diesem Anwendungsbereich sind die Gefrier-Tau-Reversibilität der Gele, was bei der Herstellung von Tiefkühlkon- w serven wichtig >st, sowie ihre Fähigkeit, daß sie auf Grund ihrer Schmelzbarkeit mit wäßrigen Flüssigkeiten in jedem Verhältnis misctojar sint. Dies ist u. a. bei der Anwendung von Stärkehydrolysenprodukte als wesentlicher Saucenbestandteil in Fisch-, Fleisch-, Gemüse- >"> und Obstkonserven von Vorteil, in denen das beim Sterilisieren austretende Gewebewasser von der Sauce ohne Phasentrennung aufgenommen werden muß.

Bei vielen der genannten Einsatzgebiete ist es von großer anwendungstechnischer Bedeutung, daß die ⁴" Konsistenz der Gele gegenüber dem Einfluß der bei zahlreichen Lebensmittelzubereitungen erforderlichen Zusätze an Salzen und Säuren unempfindlich ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Stärkehydrolysenprodukte zeichnen sich durch ■*> Geschmacksneutralität und ihr den natürlichen Nahrungsfetten nahekommendes Konsistenz- und Schmelzverhalten im Munde aus.

Die Erfindung soll am Hand nachstehender Beispiele näher erläutert werden. w

Beispiel 1

A. Herstellung des niedermolekularen
Stärkeproduktes

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In einem Becherglas werden 170 g Kartoffelstärke (Feuchte 15,6%) mit 328 ml Wasser zu einer homogenen Suspension verrührt (Trockensubstanzgehalt der Suspension 28,8 Masse-%), der pH-Wert mittels 2n w Natriumcarbonatlösung auf 7 eingestellt und in den Meßtopf eines Viskographen übergeführt. Nach Zugabe von 0,27 ml handelsüblicher Bakterien-a-Amylase wird das System mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1,5 Celsius-Graden je Minute unter Einführung von hi Haltestufen nach folgendem Programm erhitzt, wobei die Konsistenz in Abhängigkeit von der Zeit registriert wird:

a) Aufheizen auf 59° C;

b) konstante Temperatur für 15 min;

c) Aufheizen auf 63,5° C;

d) konstante Temperatur für 5 min;

e) Aufheizen auf 65° C;

f) konstante Temperatur für 5 min;

g) Aufheizen auf 68° C;

h) konstante Temperatur für 5 min;
i) Aufheizen auf 90° C.

Das erhaltene Stärkehydrolysat wird in ein Becherglas übergeführt, zur Inaktivierung des Enzyms 15 min gekocht und zur Abkühlung in einen Kühlschrank gestellt. Es enthält nach dem beim Kochen eintretenden Wasserverlust 30,1% Trockenmasse und wird beim Abkühlen nicht fest Der Df-Wert des so erhaltenen niedermolekularen Stärkeproduktes beträgt 9,2%.

B. Herstellung des hochmolekularen
Siärkeproduktes und Mischvorgang

In 100 g des abgekühlten Hydrolysates werden 4 g native Kartoffelstärke und 0,1 g Citronensäure eingerührt Das Gewichtsverhältnis von hoch- zu niedermolekularen Stärkeprodukten beträgt 1 :9. Das Gemisch wird unter Rühren zum Sieden gebracht und zwecks partiellen säurehydralytischen Abbaus des hochmolekularen Stärkeproduk'.es 80 min unter Rückfluß auf dem siedenden Wasserbad weitererhitzt Das nun erhaltene Reaktionsgemisch bildet nach Abkühlen ein pastöses, thermoreversibles Gel.

Beispiel 2

A. Herstellung des niedermolekularen
Stärkeproduktes

490 g eines gemäß Beispiel 1 im Viskographen enzymatisch hergestellten Stärkehydrolysenproduktes werden nach Hitzeinaktivierung des Enzyms durch Gefriertrocknung in ein Trockenpräyarat übergeführt.

B. Mischen des niedermolekularen Stärkeproduktes

mit einem hochmolekularen Stärkeprodukt und

Charakterisierung des Gemisches

Als hochmolekulares Stärkeprodukt wird eine ZuI-kowski-Stärke verwendet (siehe obengenanntes Fachbuch, Seiten 49 und 50) und in trockener Form mit dem niedermolekularen Stärkeprodukt gemischt. Insgesamt werden 4 Mischungen hergestellt, wobei das Gewichtsverhältnis von hoch- zu niedermolekularem Stärkeprodukt zwischen 1 :9 und 1 :4 beträgt.

Es werden solche Mengen an niedermolekularem Stärkeprodukt allein (Kontrollprobe) bzw. Mischprodukt in der entsprechenden Menge Wasser unter Erhitzen gelöst, daß jeweils 100 g Lösung mit 30 Gewichts-% Trockensubstanz entstehen. Nach Eingießen in geeignete Meßgefäße werden die Proben 24 h im Kühlschrank bei 4"C aufbewahrt. Die Konsistenz der Proben wird visuell beurteilt und penetrometrisch in geeigneten Meßgefäßen bestimmt. Hierzu wird mittels eines automatischen Penetrometers unter Verwendung eines genormten Eindringkörpers (Gewicht 10 g) innerhalb einer vorgegebenen Eindringzeit (5 see) die Eindringtiefe in mm bei 20°C gemessen (maximale Eindringtiefe - 20 mm).

Während die Kontrollprobe nicht zu einem Gel irstarrt (die Lösung ist dickflüssig), weisen alle Mischungsproben eine pastöse Beschaffenheit auf. Mit steigendem Anteil an Zulkowski-Stärke werden die

Gele fester, was sich bei der penetrometrischen Messung in abnehmenden Eindringtiefen des Penetrometer-Normkörpers ausdrückt (vgl. die folgende Tdbel-Ie).

Menge an hochmolekularem Stärkeprodukt (2ulkowski-Stärke) in g je 100 g Lösung

Menge an nieder	Gewichtsverhältnis von	Eindringtiefe des
molekularem	hochmolekularem zu	Penetrometer-
Stärkeprodukt	niedermolekularem	Normkörpers
(DE 9,2%)	Siärkeprodukt	in mm
in g je 100 g
Lösung
30	Kontrollprobe	20,0
27	1 :9,0	14,5
26	1 :6,5	12,9
25	1 :5,0	104
24	1 :4,0	7,8

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Alle erhaltenen Gele gehen beim Erhitzen wieder in ein klares Sol über.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten mit einem Dextroseäquivalent unterhalb 25%, die mit Wasser thermoreversible Gele bilden, dadurch gekennzeichnet, daß hoch- und niedermolekulare Stärkeprodukte, die sich im Polymerisationsgrad um mindestens eine Zehnerpotenz unterscheiden, in einem Gewichtsverhältnis von 1 :4 bis 1 :9 miteinander vermischt werden.