DE2741406B2

DE2741406B2 - Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrats

Info

Publication number: DE2741406B2
Application number: DE2741406A
Authority: DE
Inventors: Anthony H. Columbus Chen; Richard E. Westerville Mcdonald; Michael Haifa Shemer (Israel)
Original assignee: Miles Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2741406A1; JPS5352652A; IT1126756B; AU2661077A; NL169952B; ES460995A2; FR2368226A2; NL7709148A; AU502992B2; GB1554480A; BE859999R; ZA774181B; FR2368226B2; DE2741406C3; US4230738A; NL169952C; JPS551782B2

Description

Gegenstand der Hauptanmeldung P 26 41 333.2, Zusatz zu Hauptanmeldung P 26 41 333.2, ist ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrates mit weitgehend fleischähnlichem Gefüge und mildem, neutralem Geschmack und Geruch aus Proteinextrudaten mit einem Gehalt an wasserlöslichen Bestandteilen, durch Extraktion der wasserlöslichen Bestandteile bei einem pH-Wert von etwa 5,5 bis 6,0 und Temperaturen über 65°C mit Hilfe eines wäßrigen Lösungsmittels bei einem Lösungsmittel-Feststoff-Verhältnis von mindestens 8:1, wobei man ein Proteinextrudat mit einer Dichte von etwa 85 bis !50 g/l auf Trockengewichtsbasis verwendet.

Während der letzten Jahre haben Lebensmittelchemiker viel Zeit der Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von annehmbaren fleischartigen Produkten wie Rindfleisch, Schweinefleisch-, Geflügel-, Fisch- und Schalentieranalogen und Streckmitteln aus einer großen Vielzahl von sekundären pflanzlichen und tierischen Quellen gewidmet. Um annehmbar zu sein, muß ein Nahrungsmittel sowohl mild sein als auch eine fleischartige Struktur besitzen. Ein derartiges Verfahren besteht darin, daß man ein feuchtes Proteinmaterial in Form einer plastischen Masse unter erhöhter Temperatur und Druck durch eine Öffnung in einen Bereich niederen Drucks extrudiert unter Bildung eines expandierten porösen proteinhaltigen Produktes. Dieses allgemeine Verfahren ist z. B. angegeben in den US-PS 31 02 031, 34 80 442. 34 88 770 und 38 12 267. So erhaltene Proteinextrudate sind gekennzeichnet durch ihre zähe, elastische, expandierte, offenzellige, bandartige Struktur, die aus ineinanderübergehenden bzw. miteinander verbundenen Poren und Kanälen verschiedener Größe und Dicke besteht und die eine scheinbare Dichte bzw. Dichte der Masse von ungefähr 220 bis 1500 g/l, bezogen auf das Gewicht bei einem Trocknungsgrad von weniger als 10% Feuchtigkeit besitzen. Wenn diese Proteinextrudate in entsprechender Weise hyclratisicrt sind. /. B. in siedendem Wasser, absorbieren sie ein Vielfaches ihres Trockengewichtes an Flüssigkeit und entwickeln eine kaubarc Textur, die gekochtem, mageren Fleisch ähnlich ist. Derartige hydratisierte Produkte wurden verbreitet als teilweiscr F.rsatz für Fleisch in Nahrungsmitteln wie Chilifleisch, Gulasch, F.intopf und ähnlichem angewandt.

Obwohl diese Extrusionsproclukte einen deutlichen Fortschritt bedeuteten, besitzen sie verschiedene inhärente Eigenschaften wie eine ungleichmäßige Struktur und ungünstige organoleptische Eigenschaften, die ihre allgemeine Anwendung zum vollständigen Ersatz von echten Fleischproteinen begrenzen, beson ders wenn es erwünscht ist, die Textur von natürlichem, mageren Fleisch wie Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel, Fisch oder Schalentieren nachzuahmen. So ist es bekannt, daß ein wünschenswertes fleischartiges Gefüge von dem Grad der Proteinexpansion und von

in der Wassermenge abhängt, die beim Hydratisieren von dem Extrudat absorbiert wird. Proteinextrudate, die übermäßig expandiert sind, d. h. eine Dichte in der Masse von wesentlich weniger als etwa 220 g je Liter auf Trockengewichtsbasis haben, weisen im allgemeinen

ι Ί nach der Wasseraufnahme ein schwammipes oder doch stark poröses Gefüge auf, das zu weich ist, um wirklichem Fleisch zu ähneln. Umgekehrt ist ein nicht ausreichend expandiertes Produkt zu hart und zu dicht, um als fleischähnüch bezeichnet zu werden. Aufgrund

:n ihres porösen expandierten Gefüges haben die Extrudate die Fähigkeit, große Wassermengen zu absorbieren und ihr Wassergehalt ist daher schwer zu steuern. Ein Proteinextrudat, das zu viel Wasser enthält, ist normalerweise zu schwammig bzw. blasig und wenn es zu wenig Wasser enthält, ist es normalerweise zu zäh, um Fleisch zu ähneln. Leider ist es jedoch schwierig, den Feuchtigkeitsgehalt der hydratisieren Extrudate zu steuern, und die resultierenden Produkte sind hinsichtlich ihres fleichartigen Gefüges nicht recht befriedigend. Außer den erwähnten Gefügefehlern enthalten die aus eiweißhaltigen Rohstoffen erzeugten Extrudate unweigerlich eine größere Menge an wasserlöslichen Bestandteilen, wie Kohlehydraten, Salzen und Geschmacks- und Geruchsstoffen, die bei gekochten Fleischprodukt!.: normalerweise nicht vorhanden sind. Man kann zwar diese störenden Begleitstoffe dadurch entfernen, daß man die eiweißhaltigen Ausgangsstoffe vor ihrer Verarbeitung zu Proteinextrudaten weitgehend vorreinigt, jedoch erfordert diese Vorbehandlung einen größeren Aufwand an Kosten und Zeit und es gehen wertvolle Proteine verloren.

Einige dieser Geschmacksprobleme können vermieden werden durch die Wasserextraktionsverfahren, die in den US-PS 31 42 571 und 38 70 805 beschrieben sind und darauf beruhen, daß das Protein nach einer Kochstufe, z. B. durch Kochen unter Druck oder durch Extrusion, denaturiert wird und dann verhältnismäßig wasserunlöslich ist. Die erwähnten störenden wasserlöslichen Stoffe, die innerhalb der ineinandergreifenden Poren des Extrudates eingeschlossen sind, können auf diese Weise ohne ernsthaften Verlust an Protein durch Wasserextraktion entfernt werden. Durch den Entzug der wasserlöslichen Anteile kann man den relativen Proteingehalt der Extrudate auf mindestens 70%, berechnet auf das Trockengewicht, erhöhen, so daß man es als strukturiertes Proteinkonzentrat einordnen kann. Allerdings war es bisher aufgrund der relativ dichten Beschaffenheit, welche die porösen Proteinextrudate beim Entwickeln eines Heischartigen Gefüges angenommen hatten, nicht möglich, sämtliche unerwünschten wasserlöslichen Bestandteile zu entfernen, so daß man Produkte erhielt, die weder im Geschmack noch im Gefiige wirklich befriedigten. Außerdem läßt sich der Wassergehalt dieser hydratisiertcn, mit Wasser extrahierten Proteinextrudate nur schwierig und unter hohem Kosten- und Zeitaufwand steuern und sie sind daher entweder zu zäh oder zu weich, um echtem Fleisch wirklich zu entsprechen.

Aus der US-PS 38 70 805 in Verbindung mit der dort erwähnten 'JS-PS 34 88 770 geht hervor, daß zur Herstellung fleischartiger Produkte Extrudate mit einer Dichte von 250 bis 1500 g/l, vorzugsweise 500 bis 1300 g/l geeignet sind. In der US-PS 39 04 769 wird gezeigt, daß die Struktur des entstehenden Produktes bei einer Abnahme der Dichte des Extrudats von 1425 g/l auf ungefähr 496 g/l deutlich schlechter wird. Daraus mußte der Fachmann jedoch den Schluß ziehen, daß zu stark expandierte Extrudate mit einer Dichte, die wesentlich unter 250 bis 500 g/l liegt, zu Produkten führen, die keinesfalls die gewünschten fleischartigen strukturellen Eigenschaften besitzen.

Es hat sich gemäß der Hauptanmeldung P 26 41 333.2 überraschenderweise gezeigt, daß das nicht der Fall ist, sondern daß ein Proteinkonzentrat mit einer ganz besonders guten fleischartigen Struktur und einem angenehmen neuralen Geschmack erhalten werden kann, wenn man von einem Proteinextrudat mit einer Dichte von etwa 85 bis 150 g/l auf Trockengewichtsbasis ausgeht.

Es hat sich nun gezeigt, daß ebenfalls ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden, wenn man bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 4,4 und 6,0 bzw. 5,9 arbeitet Wenn die wäßrige Extraktion bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 5,0 und 6,0 durchgeführt wird, besitzt das texturierte bzw. strukturierte Proteinkonzentrat eine Struktur, die derjenigen, von zartem mageren Rindfleir.~ii, Schweinefleisch, Geflügelfleisch oder Schalentieren ähnlich ist. Bei einem ExtraktionspH-Wert zwischen ungefänr 4,4 und 5,0 besitzt das texturierte Proteinkonzentrat eirve Struktur, die derjenigen von Fisch ähnlich ist.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Proteinextrudate können in Form von Stücken oder Brocken vorliegen, die, allgemein gesprochen, als vollständig expandierte Produkte angesehen werden können, deren scheinbare Dichte nach dem Trocknen auf weniger als 8% Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 85 und 150 g/l, vorzugsweise zwischen etwa 90 und 115 g/l, berechnet auf das Trockengewicht, liegt. Bei einer Dichte von wesentlich mehr als 150 g/l sind die hydratisierten, mit Wasser extrahierten Proteinextrudate an und für sich zu dicht und die wasserlöslichen Bestandteile können nicht wirksam entfernt werden. Bei Dichten von weniger als 85 g/l weisen die Extrudate, wenn überhaupt, ein ungenügendes fleischähnliches Gefüge auf.

Für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbare Proteinextrudate können hergestellt werden aus proteinhaltigen Rohstoffen, die in der Trockenmasse etwa 35 bis 80 Gew.-% Protein und etwa 15 bis 50 Gew.-°/o andere, wasserlösliche Bestandteile, wie Kohlehydrate, Salze und Geschmacks- und Geruchskomponenten enthaften. Solche proteinhaltigen Stoffe können sowohl pflanzlicher wie tierischer Herkunft sein und z. B. aus ölsamen, Mikroben- und Hefefermenten, Getreide u.dgl. oder entsprechenden Gemischen stammen. Mit Lösungsmitteln extrahierte Pflanzensamen, wie zerkleinerte und mit Hexan enffeiieie Sojabohnen sind besonders geeignet.

Aus dem eiweißhaltigen Material stellt man durch Zugabe von etwa 9 bis 18, vor/ugsweise etwa 11 bis 16% Wasser, ein feuchtes, eiweißhaltiges Gemisch her. Das feuchte Gemisch wird dann mit einer Durchsat/.rate von etwa 90 bis 180, vorzugsweise 113 bis 159 kg/h, einem durch einen 50-PS-Motor angetriebenen Kocher Extruder zugeführt, worin es erhöhter Temperatur und Druck ausgesetzt wird und aus dem es über eine Düse in eine Umgebung ausgepreßt wird, in welcher im wesentlichen Normaltemperatur und Atmosphärendruck herrscht. Die Temperatur im Extruder schwankt gewöhnlich an der Düse zwischen etwa 100 und 165°C und liegt dort

ί vorzugsweise bei etwa 115 bis 140⁰C. Der angewandte Druck liegt im Gebiet von ca. 7 bis 21,1 kg/cm² Beim Austreten des Extrudates aus der Extruderdüse in die Umgebung mit niedrigerem Druck verflüchtigt sich das darin enthaltene Wasser schnell, so daß das Extrudat

κι sich im Querschnitt um 20 bis 300% ausdehnt und teilweise entwässert wird. Der extrudierte Strang wird dann mit Hilfe eines unmittelbar an der Düse angeordneten rotierenden Messers in Stücke von etwa 2,5 bis 6,4 cm Länge zerschnitten.

ι; Um aus den wie oben erzeugten Stücken von Proteinextrudat den Hauptanteil an wasserlöslichen Bestandteilen zu entfernen, werden sie erfindungsgemäß mit einem wäßrigen Lösungsmittel behandelt, dessen pH-Wert zwischen etwa 4,4 und 6,0 liegt Bei diesen pH-Werten führt die Behandlung des Proteinextrudates mit einem wäßrigen Lösungsmittel dazu, daß es nach der Extraktion etwa 85 bis 87% Feuchtigkeit und mindestens etwa 70 Gew.-% Protein in der Trockenmasse aufweist so daß man ein strukturiertes Protein-

r, konzentrat mit verbessertem fleischähnlichem Gefüge und mildem Geschmack erhält Als Proteinkonzentrat wird allgemein ein Proteinprodukt bezeichnet, dessen Proteingehalt mindestens 60 bis 70 Gew.-% auf Trockenbasis beträgt. Bei einem pH-Wert von wesent-

)o lieh mehr als 6,0 weist das Proteinextrudal ein weiches, breiartiges Gefüge und einen zu großen Feuchtigkeitsgehalt vor. etwa 88 bis 90% auf. Bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 5,0 und 6,0, vorzugsweise einem pH-Wert zwischen 5.4 und 5,9, entwickelt das

r> Proteinextrudat eine günstige Struktur, die derjenigen von magerem Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel oder Schalentieren ähnlich ist. Bei einem pH-Wert zwischen ungefähr 4,4 und 5,0, vorzugsweise bei einem pH-Wert von ungefähr 4,4 bis 4,8, ergibt das

in Proteinextrudat eine Struktur, die derjenigen von Fisch ähnlich ist. Liegt der pH-Wert wesentlich unter 4,4, so besitzt das Proteinextrudat eine unerwünscht gummiartige, zähe, kaugummiartige Struktur und fühlt sich im Mund trocken und holzig an.

■r. In dem wäßrigen Lösungsmittel wird der saure pH-Wert aufrecht erhalten durch Zugabe einer geeigneten Säure, wie Zitronensäure, Salzsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure od. dgl. Auch geeignete saure Puffer oder saure Salze können verwendet werden,

,ο soweit sie den Geschmack oder das Gefügs des Proteins nicht ungünstig beeinflussen.

Um die besonders störenden wasserlöslichen Bestandteile, wie Kohlehydrate und Geschmacks- und Geruchsstoffe wirksam zu entfernen, muß die Tempera-

r, tür des zur Behandlung der Proteinextrudatstücke verwendeten wäßrigen Lösungsmittels höher sein als etwa 65°C; vorzugsweise liegt sie sogar über 85°C.

Die Extraktion mit dem sauren wäßrigen Lösungsmittel kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt

mi werden, wobei die Konzentration und die Kontakt/.eit von der gewählten Methode abhängen. So hat sich beispielsweise beim chargenweisen Arbeiten ein Konzentrationsverhältnis von etwa 20 Gew.-Teilen Lösungsmittel je Gew.-Teil Extrudat in der Praxis bewährt.

h-, Vorzugsweise wird das Proteinextrudat beim chargenweisen Arbeiten in mindestens zwei Stufen mit frischem wäßrigen Lösungsmittel behandelt, wobei in der einen Stufe auf einen Teil Proteinextrudat-Feststoffe mincle-

stens etwa 8 Teile wäßriges Lösungsmittel, in der zweiten Stufe auf ein Teil Extrudat 15 Teile Lösungsmittel treffen. Beim kontinuierlichen Arbeiten, z. B. bei der mehrstufigen Extraktion im kontinuierlichen Gegenstromverfahren, kann man das Verhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Proteinextrudat verringern und man erhält mit einem Gewichtsverhältnis von zumindestens 8 :1 immer noch einen guten Extraktionswirkungsgrad.

Unter den obigen Temperatur- und Konzentrationsbedingungen haben sich beim chargenweisen Arbeiten in so niedrige Kontaktzeiten, wie 20 min, als erfolgreich erwiesen. Längere Kontaktzeiten können wünschenswert sein, um die Extraktion von besonders störenden wasserlöslichen Bestandteilen zu verbessern. Sowohl beim chargenweisen wie beim kontinuierlichen Arbeiten können die Kontaktzeiten in den einzelnen Stufen dadurch verkürzt werden, daß man die Anzahl der Kontaktstufen erhöht.

Bei den bekannten, relativ dichten Proteinextrudaten wurde stets beobachtet, daß diese mit einem wäßrigen Lösungsmittel von einem pH-Wert von mehr als 6,0 behandelt werden mußten, wenn man Produkte mit einigermaßen annehmbarem Gefüge erhalten wollte. Bei pH-Werten unterhalb 6,0 entwickeln diese Extrudate ein unannehmbar gummiartiges zähes Gefüge und fühlen sich beim Kauen ausgesprochen trocken an. Aber selbst wenn der pH-Wert des Extraktionsmittels 6,0 übersteigt, kann man den Wassergehalt der Produkte nur mit aufwendigen und zeitraubenden Maßnahmen steuern. Wie aus dem Stand der Technik und aus Erfahrungen mit relativ dichten Proteinextrudaten hervorgeht, ist es tatsächlich überraschend, daß man bei Verwendung der erfindungsgemäßen, voll expandierten und relativ leichten Proteinextrudate Produkte erhält, die eine verbesserte fleischähnliche Struktur aufweisen und im Geschmack außerordentlich mild sind. Bringt man die erfindungsgemäßen Proteinextrudate mit einem wäßrigen Lösungsmittel bei einem pH von mehr als 6,0 in Kontakt, so sind die Produkte zu weich und breiartig, um noch als fleischähnlich bezeichnet werden -10 zu können. Im pH-Bereich von etwa 5,0 bis 6,0 zeigen die erfindungsgemäßen Produkte jedoch eine wesentlich verringerte Wasserzurückhaltung und angenehme Struktur, die an Rindfleisch. Schweinefleisch, Geflügel oder Schalentiere erinnert uno sie können auf diese Weise leicht auf einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 85 bis 87 Gew.-°/o gehalten werden, ohne aufwendige Einrichtungen zur Steuerung des Wassergehalts. Im pH-Bereicr, von ungefähr 4,4 bis 5 besitzen die erfindungsgemäßen Produkte eine gute Textur, die an -,» Fisch, besonders Thunfisch erinnert und sie können bequem auf einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 82 bis 86 Gew.-% gehalten werden, ohne daß aufwendige Vorrichtungen zur Steuerung des Wassergehalts erforderlich sind.

Infolgedessen lassen sich diese neuartigen Produkte als solche mit den verschiedensten Geruchs- und Geschmackszusätzen, Bindemitteln, Farbstoffen und anderen Zusätzen kombinieren, so daß man in vielen Fällen einen vollwertigen Flei'schersatz erhält. Aufgrund mi der beim normalen Vermischen auf die Produkte ausgeübten Beanspruchungen werden die erfindungsgeinäßen strukturierten Proteinkonzentrate schon an sich so weit zerrissen oder zerkleinert, daß man eine Mehrzahl von faserartigen Massen erhält, welche dis tr. wünschenswerte, ec'tem Fleisch entsprechendes Gefüge aufweisen. Solche Produkte eignen sich dann zur Herstellung von Frikadellen oder Hackbraten. Wurst.

Pasteten, mageren Lendenschnitten, Hühnchen, r.iageren Schweinebraten, Thunfisch- und Muscheltiergerichten u.dgl.

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Das Beispiel zeigt die Gewinnung eines Proteinextrudates aus Sojabohnen und die erfindungsgemäße Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrates hieraus.

Handelsübliches entfettetes Sojabohnenmehl, aus dem das öl mit Hexan extrahiert worden war und das etwa 50 Gew.-% Protein und etwa 35 Gew.-% wasserlösliche Bestandteile enthielt, wurde mit etwa 16 Gew.-% Wasser zu einem feuchten proteinhaltigen Gemisch vermischt. Das feuchte Gemisch wurde dann kontinuierlich bei einem Durchsatz von etwa 132 kg entfettetem Sojabohnenmehl .,.■·· Stunde, durch einen Wenger X-25-Kocher-Extruder geführt, der mit einem 50-PS-Motor und einer Düse mit Dreifachbohrung ausgerüstet war, bei der jede Bohrung einen Durchmesser von etwa 1 cm hatte und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser 4,0 war. In der Nähe des Düsenendes wurde das Material auf etwa 115°C erwärmt und einem Druck von 12,7 bis 17,6 kg/cm² ausgesetzt, worauf es in die Normalatmosphäre austrat. Das Extrudat war ein kontinuierlich expandierter Strang von proteinhaltigem Material mit sehr porösem, offenzelligem Gefüge. Das austretende Extrudat wurde durch ein unmittelbar am Düsenende angeordnetes Messer in Stücke von etwa 3,8 cm zerschni tten, die einen Durchmesser von etwa 1,5 bis 1,8 cm und bei einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 8 Gew.-% eine scheinbare Dichte von etwa 104 bis 123 g/Liter aufwiesen.

6,8 kg der obigen Proteinextrudatstücke wurden in ein großes, oben offenes Gefäß eingebracht und darin mit einem wäßrigen Lösungsmittel behandelt, indem man dem Proteinextrudat 54,4 1 Wasser (was einem Gewichtsverhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen von etwa 8 :1 entsprach) und 550 ml I0gew.-⁰/oige Phosphorsäure zufügte. Der pH-Wert des Gemisches betrug etwa 5,7. Das Gemisch wurde nun 20 min bei 85°C leicht gerührt, worauf das Wasser vom Extrudat abgezogen wurde. Nach Zugabe von 77,7 I frischem Wasser zu dem zurückbleibenden Extrudat (was einem Gewichtsverhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen von etwa 15:1 entspricht) wurde das Gemisch bei einem pH-Wert von 5,7 (gegebenenfalls erreicht durch Zusatz von weiterer Säure) unter leichtem Rühren 45 min auf 85°C gehalten, worauf das W3sser wiederum abgezogen wurde. Um die Temperatur des Extrudates zu senken, wurden nochmals 77,7 1 kaltes Wasser von 113°C zugegeben, die nach etwa 5 min wieder abgezogen wurden. Man erhielt auf diese Weise ein strukturiertes Proteinprodukt, das etwa 85 bis 86 Gew.-% Feuchtigkeit und etwa 70%, berechnet auf das Trockengewicht, Protein enthielt. Das Konzentrat entsprach strukturell im Umfang und Form dem Ausgangsproteincxtrudat vor dessen Extraktion mit Wasser, hatte jedoch ein elastischer., faltbares, mehr offenzelliges faseriges Gefüge.

Beim Kauen hatte das auf diese Weise erhaltene strukturierte Prw'.einkcn/cntrat eine sehr gut kaubare, fleischähnliche Beschaffenheit ähnlich zarten, mageren Stücken von Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel oder Schalcnticrcn und einen milden Geschmack.

Aus diesem strukturierten Proteinkonzentrat wurde

ein ζ. B. zur Herstellung von Frikadellen geeignetes Pastetengemisch bereitcl, indem man die folgenden Bestandteile kombinierte:

1000 g strukturiertes Proteinkonzentrat.
60 g eiweißhaltiges Bindemittel (z. B.

Hühnereiweiß),
180 g Aroma, Gewürz, Fett und Farbstoffe.

Die Bestandteile wurden gut vermischt, in entsprechende Form gebracht und bei etwa 176"C gebraten. Beim Vergleich mit Frikadellen aus echtem Fleisch erwies es sich, daß die erfindungsgemiißen Produkte im (iefiige einem Hackfleisch natürlicher Herkunft weitgehend entsprachen.

l'mhe	Durch-	Wasser-	1'rel.l-	l'reH-	Scheinb.
Nr.	SiIl/-	/usat/	tenip.	(I ruck	Dichte*)
	geschw.
	in kg/h	in ■■	in (	in kg/cm	in g/l
I	ILl	15.4	119	11.2	114
2	113	12,4	118	9.14	110
3	141	12.8	140	14.1	96
4	141	12.4	116	1.1.4	92
	159	11.8	138	19.(1	112
fi	159	9.1	135	10.5	102
•!Scheinbare Dichte (D.i.	(I. M;issci	ti er !"xtrudate nacl

Das Beispiel zeigt die Herstellung von Proteinextrudaten verschiedener scheinbarer Dichte und die Auswirkung der Dichte auf den Feuchtigkeitsgehalt, auf die Scherfestigkeit und auf die Eßbarkeit des strukturierten Proteinkonzentrates.

Aus entfettetem .Sojabohnenmehl, das etwa 50 Gew.-% nicht denaturiertes Protein, etwa 20% wasserlösliche Bestandteile und etwa 7% Feuchtigkeit enthielt, wurden gemäß Beispiel ! Proteinextrudate verschiedener scheinbarer Dichte hergestellt. Die Herstellungsbedingungen trehen aus folgender Aufstellung hervor.

Dann wurden 0,23 kg von jeder der obigen Proben mit 6,8 Liter Wasser, das 15 ml 10%iger Phosphorsäure enthielt, versetzt und 25 min auf 85^rC gehalten, worauf das überschüssige Wasser abgegossen wurde. Der pH-Wert des Gemisches betrug etwa 5.8 bis 5,9. Die so behandelten Proben wurden dann mit handelsüblichen Proteincxtrudaten verglichen, die vorher auf gleiche Weise mit dem wäßrigen Lösungsmittel behandelt worden waren. Die Vergleichswerte gehen aus Tabelle I hervor, bei eier die Scherfestigkeit auf dem Allo-Kramer-Schertester gemessen wurde und ein Maß ist für den maximalen Scherwiderstand des Materials bei Einwirkung von Scherkräften.

Tabelle 1

Probe Nr.	Scheinb. Dichte	Abgezogenes	Sclicrl ostigkeit	Verhalten beim Kauen und
	in	Wiisser in	in	!!ssen
	Ρ"	Gew.-":·	kg
1	52.0	83.8	144.5	sämtliche Proben
2	49.9	85.9	137.5	I bis 6 hatten ausge
3	43.5	85.6	141	zeichnete Kaueigen
4	41.7	87.4	109	schaften, waren faserig und
	51.0	87.4	155	saftig mit gutem Biß und
6	46.0	84.7		entsprechender Elastizität:
Λ	112.9	82,8		sehr grob, trocken
B	121.9	80.6		zäh, flockig, trocken
C	167:0	76.2		zäh, flockig, trocken
141
213
240
240

Zum Vergleich dienten die folgenden im Handel erhältlichen Produkte:

A: Supro 50A, ein handelsübliches Sojabohnen-Pro-

teinextrudat, Hersteller Purina Co..
B: Vita Pro A-6, ein handelsübliches Sojabohncn-Pro-

teinextrudat, Hersteller Lauhoff Co-C: ADM U-UO, ein handelsübliches Sojabohnen-Proteinextrudat. Hersteller Archer Daniels Midland Co.

Aus der obigen Tabelle ist klar ersichtlich, daß bei Erhöhung der scheinbaren Dichte auf wesentlich mehr als 200 g/Liter ein Produkt erhalten wird, das ein unerwünschtes Gefüge hat und sich im Mund trocken anfühlt, wozu noch eine erhöhte Scherfestigkeit (also Zähigkeit) und ein niedrigerer Feuchtigkeitsgehalt kommt. Die rechte Spalte der Tabelle wäre noch dahin zu ergänzen, daß die Handelsprodukte beim Kauen einen unerwünschten Geschmack nach Sojabohnen entwickelten. Dagegen hatten die erfindungsgemäß erhältlichen Produkte insbesondere im Bereich von 90 bis 115 g/Liter scheinbarer Dichte eine ausgezeichnete faserige Beschaffenheit und einen milden Geschmack und Geruch und fühlten sich beim Kauen saftig und fleischähnlich an.

Beispiel 3

Das Beispiel zeigt die Auswirkungen des pH-Wertes während des Kontaktes zwischen dem wäßrigen Lösungsmittel und dem Proteinextnidat auf das Gefühl im Mund und die Zähigkeit der Proteinextrudate.

11 getrennte Chargen von je 4,54 kg Proteinextruclat wurden analog Beispiel 1 mit dem Lösungsmittel in Kontakt gebracht. Zu jeder Ch arge aus Proteinextrudal und wäßrigem Lösungsmittel wurde so viel 10%ige Phosphorsäure zugefügt, daß das wäßrige Gemisch »■'.len bestimmten pH-Wert zwischen 3,7 und 6,4

10

annahm. Nach dem Behandeln mit dem wäßrigen Lösungsmittel ließ man die Proteinextrudate lediglich abtropfen ohne zu pressen, worauf ihr Verhalten im Mund und Essen und die Zähigkeit von einem unparteiischen Gremium beurteilt wurde. Die Resultate gehen aus Tabelle Il hervor.

Tabelle II	Zahigkeits
pH-Wal des	werte*!
»klingen
Gemisches	9.0
.1.7	8.5
4.0	8.5
4.2	(O
4.4	6.5
4/.	ftf»
4M

6.0

5.0

3.0

2.5

2.0

Gefühl im Mund. d. h. Verhalten heim Kauen und Issen

Proben bei pH .1,7 bis 4.2: hart, trocken, rauhe Oberfläche, sehr trocken und astringierend. stark zusammenhängend, beim Kauen fester werdend, sehr zäh

lind t'nmmuirliw^ sehr hoh.Cf HciüwidersLifid.

Proben boi pH 4,4 bis 4,8: trockene, rauhe Oberfläche, trockenes Gefühl im Mund, zusammenhängend, werden beim Kauen fester, hoher Beißwiderstand, /äh.

Leicht rauhe Oberfläche, trockenes Gefühl im Mund, zusammenhängend, werden beim Kauen fester, zäh, schwammartig, guter Beißwiderstand.

Leicht rauhe Oberfläche, trockenes Gefühl im Mund, zusammenhängend, werden beim Kauen fester, leicht zäh, körnig, guter BeiHwiderstand.

Leicht rauhe Oberfläche, leicht saftig, guter Zusammenhalt, guter Beißwiderstand, faserig.

Sehr gering rauhe Oberfläche, saftig, guter Zusammenhalt, zart, fest beim Kauen, guter Beißwiderstand, faserig.

(ilatte Oberfläche, saftig, leichter Zusammenhalt, schwammartig, guter Beifiwiderstand, faserig.

6.1 0,5 Proben bei pH 6,1 und 6,3: glatte schlüpfrige Oberfläche, blasig, kein

6.1 0,5 Zusammenhalt, sehr geringer Beißwiderstand.

' ι Zähigkeitswerte werden durch das unparteiische Gremium folgendermaßen bestimmt: Die ein/einen Personen wurden aulge-Inrdert, die Proben nach zunehmender Zähigkeit /u ordnen. Das wurde durchgeführt, indem der I'm he mit dergröUten Zähigkeit die Nummer 9 und derjenigen mit der geringsten / ihigkeil und keinem HeiLiwjderstand die Nummer (I gegehen wurde. Ziffern /w istIkη >'( und ') wurden entsprechend der relativen Zähigkeit erteilt.

Aus den in der obigen Tabelle angegebenen Werten geht hervor, daß das erfindungsgemäße hydratisierte Proteinextrudat bei einem pH-Wert oberhalb von etwa 6,0, Zähigkeitswerte ergibt, die deutlich herabgesetzt sind und die nicht linear in Beziehung auf die pH-Änderung drastisch abfallen. Oberhalb eines pH-Wertes von ungefähr 6,0 war das Gefüge der Proteinextrudate zu weich und schwammig, um an Fleisch zu erinnern. Bei einem pH-Wert wesentlich unter 4,4 waren die Proteinextrudate zu trocken und zu zäh und gummiartig, um an Fleisch zu erinnern. Innerhalb des pH-Bereiches von ungefähr 4,4 bis 6,0 führten die Produkte zu dem erwünschten Gefühl im Mund und besaßen eine Textur, die derjenigen von echtem Fleisch sehr ähnlich war. Das günstigste Gleichgewicht zwischen dem Gefühl im Mund und der Zähigkeit entsprechend einer Textur, die derjenigen von Rindfleisch, Schweinefleisch, Geflügel oder Schalentieren ähnlich war, wurde bei einem pH-Wert von ungefähr 5.4 bis 5,9 beobachtet. Das günstigste Gleichgewicht zwischen dem Gefühl und der Zähigkeit für eine Textur, die derjenigen von Fisch ähnlich war, wurde bei einem pH-Wert von ungefähr 4,4 bis 4,8 beobachtet.

Ein Thunfischanaloges wurde aus dem oben angegebenen texturierten Proteinkonzentrat erhalten, das bei pH 4,4 bis 4.8 extrahiert worden war, durch Kombination der folgenden Bestandteile:

1700 g texturiertes Proteinkonzentrat und
250 g Aromastoffe. Gewürze und Fett

Die Bestandteile wurden gut vermischt, in eine Dose gefüllt und 60 min bei 85'C pasteurisiert. Diese Produkte wurden dann mit Thunfisch in Dosen verglichen. Die erfindungsgemäßen Produkte besaßen eine Textur, die natürlichem Thunfisch in Dosen sehr ähnlich war.

Beispiel 4

Das Beispiel zeigt die Auswirkung der Temperatur auf die Extraktion von besonders störenden wasserlöslichen Bestandteilen, wie Geruchs- und Geschmackskomponenten, aus dem Proteinextrudat.

Drei getrennt bereiieie Chargen Proteinextrudat wurden wie oben mit dem wäßrigen Lösungsmittel in Kontakt gebracht, worauf die einzelnen Chargen bei verschiedenen Temperaturen von 20 bis 85°C extrahiert wurden. Die Resultate gehen aus Tabelle III hervor.

Tabelle ill

letup.

(icschmackscntwickliing

strenger Sojabohnengeschmack milder Sojabohnengeschmack
neutral, kein Beigeschmack

Wie aus der Tabelle hervorgeht, benötigt man eine Temperatur von mehr als 65°C, um ein akzeptables Produkt herzustellen. Eine optimale Extraktion erreicht man bei Temperaturen von mindestens etwa 85'C.

Beispiel 5
Das Beispiel zeigt die Extraktion von wasserlöslichen

verfahren.

Vier gemäß Beispiel I bereitete Sojabohnen-Proteinextrudate wurden einer simulierten Extraktion im Gegenstrom unterworfen, wobei das Verhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen 10:1 betrug. Die einzelnen Chargen wurden jeweils viermal je 20 min bei 85°C mit einem wäßrigen Lösungsmittel in Kontakt gehalten, dessen pH-Wert etwa 5,6 bis 5,7 betrug. Um eine Gegenstromextraktion zu simulieren, wurde jeweils für den folgenden Extraktionsansatz die Extraktionsflüssigkeit aus dem vorhergehenden Ansatz verwendet, bis jeder Ansatz viermal mit der Flüssigkeit in Kontakt gekommen war. Bei der letzten Kontaktstufe für jede Charge wurde Frischwasser verwendet, das auf einen pH von 5,6 bis 5,7 eingestellt worden war. Eine echte Gegenstromextraktion wurde in der letzten Charge, die mit dem Lösungsmittel in Berührung kam erreicht. Die nach der letzten Extraktion übrig gebliebenen Proteinextrudatstücke waren im Geschmack neutral und enthielten bei 86% Feuchtigkeit nach dem Ablaufen 70% Protein, berechnet auf das Trockengewicht.

Aus dem Beispiel geht kl;.: hervor, daß man mit Hilfe einer Gegenstromextraktion bei einem niedrigen Verhältnis von wäßrigem Lösungsmittel zu Feststoffen dem Proteinextrudat die unerwünschten Geruchs- und Geschmackskomponenten in völlig ausreichendem Umfang entziehen kann.

Beispiel 6

Dieses Beispiel zeigt einen Vergleich /wischen den erfindungsgemäß hergestellten und bekannten Produkten, die nach dem in der US-PS 31 42 571 und 38 70 805 beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind.

Es wurde ein Proteinprodukt im wesentlichen entsprechend der US-PS 3142 571 folgendermaßen hergestellt:

550 g Sojabohnenmehl (0.23 mm, 65 mesh) wurden 3 min in einem Mischer mit 450 g Wasser vermischt. Der entstehende Teig wurde durch einen Fleischwolf mit einer 6,4 mm (1/4 inch) Platte gepreßt, wobei sich Stränge bildeten. Die entstehenden Stränge wurden auf ein Sieb in einem Autoklaven gelegt. Die Temperatur in dem Autoklaven wurde mit Frischdampf auf 121°C erhöht. Diese Temperatur wurde 5 min aufrecht erhalten. Nach dieser Zeit wurde der Druck innerhalb von i,0 bis i,5 min abgelassen. Die so gekochten Stränge wurden in einer Schneidevorrichtung für Lebensmittel η kleine Stücke geschnitten. Ungefähr 100 g der gekochten zerschnittenen Stränge wurden in ein Becherglas, enthaltend 900 g Wasser von 82⁰C gegeben.

Ρ"' Inhalt des Becherglases wurde 15 min lang gcegentlich gerührt und das Wasser abgegossen und durch ein gleiches Voiumen frisches Wasser von 82'C ersetzt. Wieder wurde der Inhalt des Becherglases 15 min lang gelegentlich gerührt und das Wasser anschließend abgegossen und erneut durch ein gleiches Volumen frisches Wasser von 82°C ersetzt. Dieses Wasser wurde mit den gekochten Stücken des Produktes 3 min in Berührung gelassen. Nach dieser Zeit wurde das Wasser abgegossen und man ließ das Produkt ohne zu Pressen abtropfen.

Ein zweites Proteinprodukt wurde im wesentlichen entsprechend der US-PS 38 70 805 mit Hilfe eines Extruders mit einem einzigen Spritzkopf auf folgende Weise hergestellt:

90,7 kg (200 pounds) entfettetes Sojamehl mit einer P'uiemkonzeniraiiori von ungefähr 5ö% und 27.2 kg (bü pounds) Wasser wurden in einen Mischer gegeben. 290 g Natriumchlorid. 830 g Natriumhydroxid und 83Og Calciumchlorid wurden in 3,8 I (I gallon) Wasser gelöst und ebenfalls in den Mischer gegeben. Der Inhalt wurde auf 49⁰C (120' F) erhitzt und 20 min vermischt. Das entstehende Gemisch wurde dann in einen Extruder (»Wenger X-25 Modell«) gegeben. Der urhitzungsteil des Extruders war folgendermaßen ausgebildet: Es wurde ein Spritzkopf angewandt mit sechs kreisförmigen öffnungen von 11,11 mm (7/16 inch) Durchmesser, die sich am äußeren Rand des Spritzkopfes befanden und jeweils ein Verhältnis Länge : Durchmesser von ungefähr 1 besaßen.

Das Gemisch wurde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 159 kg (300 pounds) pro Stunde eingespeist. Zusätzliches Wasser wurde mit einer Geschwindigkeit von 27,2 kg (60 pounds) pro Stunde zu dem Gemisch zugegeben. Die Verweildauer in dem Kolben des Extruders betrug ungefähr 10 see. Die sich in dem Kolben des Extruders befindende Schraube wurde mit ungefähr 320UpM bewegt. Die Temperatur und der Druck unmittelbar oberhalb des Spritzkopfes b trugen 135'C b/w. 14 kg/cm- (200 psi). Nach Durchgang des Gemisches durch den Spritzkopf wurde das Gemisch in die Atmosphäre geführt.

Das entstehende Extrudat (300 g) wurde in 6 1 Wasser aufgeschlämmt und 5 min auf 82°C gehalten. Die Aufschlämmung wurde dann mit 2000 g zentrifugiert, um überschüssiges Wasser zu entfernen. Das zentrifugierte Produkt wurde erneut, wie oben angegeben, in Wasser aufgeschlämmt und zentrifugiert.

Das erfindungsgemäße Proteinprodukt wurde im wesentlichen entsprechend Beispiel 1 hergestellt und ist im folgenden als TPC bezeichnet.

Die scheinbaren Dichten der Produkte vor dem Auslaugen mit Wasser wurden gemessen. Die gemessenen Dichten sind in tier folgenden Tabelle IV angegeben.

Tabelle IV

Produkt

Scheinbare Dichte
bei einem Feuchtigkeitsgehalt 0

(Gram m/Liter)

US-PS 31 42 571
US-PS 38 70 805
TPC

447,2

364.0

92,0

ί3 14

Die oben angegebenen Daten /eigen deutlich, daß die duktc wurden auf das Gefühl, das sie im Mund ergaben,

bekannten Produkte eine wesentlich hiihere scheinbare durch ein unparteiisches Gremium untersucht und

Dichte besitzen als die erfindungsgemäLSen Produkte. sowohl die Zähigkeit als auch die Härte gemessen.

Die wie oben hergestellten hydratisierten Proteinpro- Die Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben.

Tabelle V

Produkt Härte*) Zähigkeit**) Ciclühl im Mund

kg Χ cm

kg (IKl (lbs > ι lieh ι

US-PS 51 42 571 50.3 1323 sehr weich, breiig, brotartig, kein Ucißwidcr-

(111) (1148) stand, feucht und wäßrig:

US-PS 3X 70 805 255 3O7(, nicht homogene Textur, einige Stücke/äh

(562) (2(>7O) und gummiartig, einige Stücke breiig, und

T!'C iiiemig.

IW)I /art. faserig, guter Heißwiderstand und

(1390) Plastizität, feinkörnig,
porös, saftig.

*) Die Härte wurde auf einem Inslrontexturonieteran einer KXIg Probe als Mali für die maximale W iderstandskr.il I. die die Probe hervorrief, gemessen.

**) Die Zähigkeit wurde ρ Ie ic b 'eilig auf dem Instron te χ tu rom eter zusammen mit der Härte gemessen als der integrierte Bereich unter der Härtekurve Die / ■ gkeit ist damit ein MaU für die gesamte von der Probe verursachte Arbeit.

Aus den in der obigen Tabeile angegebenen Werten nach der US-PS 38 70 «05 war nicht homogen, einige

geht deutlich hervor, daß das erfindungsgemäße in Stücke waren zu zäh und zu gummiartig und andere

hydratisierte Proteinextrudat sich sehr deutlich von den Stücke waren zu weich und blasig, um an die zarten

bekannten Produkten bezüglich des Gefühls im Mund, mageren Fleischstücke zu erinnern. Das erfindungsge-

der Härte und Zähigkeit unterscheidet. Das Produkt mäße Produkt ergab ein sehr angenehmes homogenes

nach der US-PS 3142 571 war zu weich und zu Gefühl im Mund und die Textur war sehr ähnlich

schwammig, um an Fleisch zu erinnern. Das Produkt π derjenigen von zarten mageren Fleischstücken.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Proteinkonzentrates mit weitgehend fleischähnlichem Gefüge und mildem, neutralem Geschmack und Geruch aus Proteine*·, trudaten mit einem Gehalt an wasserlöslichen Bestandteilen, durch Extraktion der wasserlöslichen Bestandteile bei einem pH-Wert etwa 5,5—6,0 und Temperaturen über 65°C mit Hilfe eines wäßrigen Lösungsmittels bei einem Lösungsmittel-Feststoff-Verhältnis von mindestens 8:1, wobei man ein Proteinextrudat mit einer Dichte von etwa 85 bis 150 g/Liter auf Trockengewichtsbasis verwendet, nach Hauptanmeldung P 26 41 333.2 dadurch gekennzeichnet, daß man bei einem pH-Wert von ungefähr 4,4 bis 6 arbeitet.