DE3447715C2 - Faserige Proteinkomplexe - Google Patents
Faserige ProteinkomplexeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eßbare
faserige Proteinzusammensetzungen, die geeignet sind
zur Verwendung als nachgebildete Fleischprodukte und
Verfahren zur Herstellung solcher Zusammensetzungen.
Diese Anmeldung steht in bezug zu der parallel einge
reichte Anmeldung mit dem Titel "Faserige Serummilch-
Protein-Komplexe", die hiermit durch Referenz einbe
zogen wird.
Wesentliche technologische Bemühungen wurden auf die
Herstellung und Verwendung eßbarer synthetischer
Proteinfasern, insbesondere einschließlich syntheti
scher Proteinfasern von pflanzlichem Ursprung wie
Sojaproteinfasern, gerichtet. In dieser Hinsicht
schlossen Bemühungen, synthetische Fleischtexturen zu
schaffen, üblicherweise präparative Methoden einschließ
lich Extrusion oder Spinnverfahren von pflanzlichen
Proteinlösungen oder verschiedenen Protein-Polysaccha
ridkombinationen um fleischähnliche Fasern zu bilden,
ein, wie beschrieben in US-PS 2,682,466, 3,093,483,
3,627,536 und 4,118,520.
Wesentliche Bemühungen wurden auch darauf gerichtet,
die Komplexe von Proteinen mit anderen polymerischen
Komponenten einschließlich verschiedener Polysaccharide
zu studieren. Zum Beispiel wurden Alginate mit Proteinen
einschließlich Kasein, Edestin, Hefeprotein, Gelatine
und Sojaprotein komplexiert. Gelatine, Rinderserumal
bumin, Lysozym und Sojaproteine wurden komplexiert mit
Natriumdextransulfat, Sonnenblumenkeimalbumin wurde
komplexiert mit Alginat oder Pektin und Molkeprotein
wurde aus Molke gewonnen durch die Verwendung verschie
dener Hydrokolloide. Sojabohnenmolke-Gummifasern sind
ebenso bekannt und es ist auch bekannt, daß bestimmte
Proteine Fasern bilden in Anwesenheit spezifischer
Polysaccharide, wie es offenbart ist in US-PS 3,792,175.
Jedoch sind solche konventionellen Verfahren und Faser
systeme begrenzt bei der Protein- oder Gummiverwendung
und Verfahren zur Schaffung neuer Proteinkomplexe, die
in der Herstellung von nachgebildeten Qualitätsfleisch
produkten verwendet werden können, wären wünschenswert.
Wie es in "Filaments From Proteins", M.P. Tombs, Plant
Proteins, G. Norton, Butterworth, Boston (1978), S.
283-288, berichtet wird, wäre der ideale Fadenbildungs
prozeß wahrscheinlich einer, wo eine Lösung des Proteins
nach geringer Bearbeitung spontan sich abtrennt um
Fäden zu erzeugen, vorzugsweise in geordneten Anordnun
gen; aber daß es Schwierigkeiten gab, solche Verfahren
zu schaffen, in denen typische Proteine der Art, wie
sie für die Fadenproduktion erhältlich sind, einen
Selbstaufbau zeigen werden, weil pflanzliche Proteine,
die Selbstaufbaueigenschaften zeigen, dazu neigen,
kugelige Teilchen zu bilden.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
Verfahren für die Herstellung von neuen Proteinkomplex
fasern aus Proteinen wie Sojaprotein zu schaffen, die
wünschenswerte Geschmacks- und Textureigenschaften
haben. Es ist eine weitere Aufgabe, neue fleischnach
bildende Proteinzusammensetzungen zu schaffen. Diese
und andere Aufgaben der Erfindung werden offenbart aus
der folgenden detailierten Beschreibung und den beige
fügten Zeichnungen, bei denen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm ist, das eine Aus
führungsform einer Herstellungsmethode für
Xanthangummi-Sojaproteinisolat-Fasern dar
stellt;
Fig. 2A ein Auswertungselektronen-Mikrograph ist bei
einer Vergrößerung von 500 × einer Ausführungs
form eines faserigen Xanthangummi-Sojaprotein
isolat-Komplexes gemäß der vorliegenden Er
findung, der hergestellt wurde durch ein Ver
fahren wie dem in Fig. 1 dargestellten;
Fig. 2B ein Auswertungselektronen-Mikrograph eines
Anteils des Faserkomplexes von Fig. 2A ist,
bei einer Vergrößerung von 10.000 ×;
Fig. 3 eine Kurve der elektrophoretischen Mobilität
gegen den pH einer Ausführungsform des fase
rigen Xanthan-Sojaproteinkomplexes, ähnlich
dem, der in Fig. 2 dargestellt ist, vor und
nach der Lyophilisierung;
Fig. 4 ein Datendiagramm einer statistischen ver
fahrensvariablen Auswertung im Hinblick auf
Verfahren zur Herstellung von Sojaproteiniso
lat-Xanthangummifasern der Art, die in Fig. 1
dargestellt ist, ist;
Fig. 5 ein Datendiagramm einer weiteren statistischen
verfahrensvariablen Auswertungstestes zu dem
von Fig. 4 im Hinblick auf Verfahren zur Her
stellung von Sojaproteinisolat-Xanthangummi
fasern ist;
Fig. 6 ein Diagramm der isoelektrischen Punkte des Sojapro
teinisolat-Xanthangummikomplexes gegen das Gummi-
Protein-Verhältnis des Komplexes ist; und
Fig. 7 ein elektrophoretisches Mobilitätshistogramm ist von
hitzebehandelten und nicht hitzebehandelten Sojapro
tein-Isolatfasern in Natriumphosphatlösung.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur
Herstellung eßbarer Protein-Xanthangummi-Komplexfasern und von
spezifischen Protein-Xanthangummifaserzusammensetzungen, die einen
fleischähnlichen Körper und eine fleischähnliche Textur haben.
Verschiedene Aspekte der Erfindung sind weiterhin gerichtet auf
Verfahren zur Stabilisierung der Integrität dieser Fasern,
insbesondere in Anwesenheit zugegebener Aromatisierungsmittel, die
die Integrität der Fasern entgegengesetzt beeinflussen. Zusätz
liche Aspekte der Offenbarung sind gerichtet auf Fleisch nachbil
dende Zusammensetzungen einschließlich solcher, die besonders
wünschenswerte Eigenschaften haben wie Weißheits- und/oder
Festigkeitsgrade, die bestimmte Fleischprodukte nachbilden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Patentanspruch
1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstände der Unter
ansprüche. Unter den Proteinkomponenten Sojaprotein, Erdnuß
protein, Baumwollsaatprotein, Sonnenblumenprotein und Erbsen
protein werden auch die entsprechenden Isolate verstanden.
Die solubilisierten Proteinkomponenten sollten mindestens etwa 80
Gew.-% der solubilisierten Proteine, bezogen auf das Gesamtgewicht
des solubilisierten Proteins, enthalten. Sojaproteinisolat und
Mischungen von Sojaproteinisolat und Eialbumin sind insbesondere
bevorzugte eßbare Proteinpolymerkomponenten.
Unter "solubilisiertem Protein" wird ein Protein verstanden, das
hydratisiert ist, indem es entweder in wahrer Lösung besteht (eine
Phase) oder in einer stabilisierten Dispersion, die bei anfäng
licher Dispersion in Wasser als eine Phase erscheinen kann, aber
nach einer Zeitperiode in zwei Phasen sich trennen kann. Die
eßbare Proteinpolymerkomponente wird wünschenswerterweise einen
isoelektrischen Punkt(e) größer als etwa 3, vorzugsweise im
Bereich von etwa 4 bis etwa 10 haben. Insbesondere geeignete
Proteine können einen isoelektrischen Punkt im Bereich von etwa
4 bis etwa 7 haben. In dieser Hinsicht kann typischerweise
Sojaproteinisolat einen isoelektrischen Punkt von etwa 4,5,
Eialbumin von etwa 4,7 und Kasein von etwa 4,5 haben. Es wird
bemerkt, daß verschiedene Konstituenten der solubilisierten
eßbaren Proteinkomponente verschiedene isoelektrische Punkte haben
können. Jedoch ist es
wichtig, daß der isoelektrische Punkt der verschiedenen
Proteinkomponenten, wenn sie mit der Xanthangummikompo
nente komplexiert sind, faserige Niederschläge bei der
Bereitstellung verschiedener Proteinfasern bei einem
vorgewählten Reaktions-pH bilden, der bestimmt wird
durch den isoelektrischen Punkt des faserigen Komplexes.
In dieser Hinsicht schließen insbesondere bevorzugte
Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung ver
schiedene Proteinkomplexfasern ein wie Sojaprotein-
Eialbumin-Xanthanfasern.
Ein Protein ist wünschenswerterweise solubilisiert bei
einem pH von mindestens etwa einer pH-Einheit von
seinem isoelektrischen Punkt und vorzugsweise bei zwei
pH-Einheiten oder mehr von seinem isoelektrischen
Punkt. Unter "Sojaproteinisolat" und "Erdnußprotein
isolat" wird eine Proteinaufbereitung, die mindestens
etwa 90% Protein enthält, verstanden. Unter "Sojamilch"
wird eine weiße oder kremige Emulsion verstanden, die
durch Mahlen ganzer Sojabohnen erhalten wird. Eine
Vielzahl von Bearbeitungsschemen werden üblicherweise
verwendet, um Sojamilch herzustellen. Unter "Xanthan
gummi" wird das Heteropolysaccharid verstanden, das
durch Fermentation des Mikroorganismus des Genus Xantho
monas hergestellt wird. Eine Erörterung der physikali
schen und chemischen Eigenschaften ist zu finden in
Industrial Gums, R. L. Whistler, Ed., Academic Press,
N.Y. (1973), S.473.
Xanthangummi in wäßriger Lösung mit einem geeigneten
Gegenion, wie Natrium, ist stark negativ geladen, weil
seine Seitenketten aus geladener Glucuronsäure, Mannose
und seinem Pyruvatderivat zusammengesetzt sind, wie es
in der folgenden Darstellung gezeigt ist:
Es wird angenommen, daß in wäßriger Lösung die stark
geladenen, sich gegenseitig abstoßenden und relativ
sperrigen Seitenketten, die regelmäßig entlang des
relativ engen Rückgrates angeordnet sind, das Xanthan
mit einer relativ linearen Struktur versehen, von der
weiterhin angenommen wird, daß sie ein wichtiger Faktor
ist in der Bereitstellung von Faserkomplexen gemäß der
vorliegenden Erfindung. In der dreidimensionalen Struk
tur von Xanthangummi zeigen die geladenen Zuckeranteile
der Seitenketten des Gummis von dem Rückgrat des Gummis
im Zentrum weg und sind so nicht nur erreichbar für
Proteine für elektrostatische Wechselwirkung, sondern
halten auch die relative Linearität der Moleküle auf
recht, was ein Faktor in dem faserigen Niederschlag mit
den ausgewählten Proteinpolymeren sein kann. Unter
Xanthangummiaddukt wird ein Komplex aus Xanthangummi
mit einem anderen Hydrokolloid verstanden.
Xanthangummi, bildet Addukte mit anderen Hydrokolloiden
wie Johannisbrotkernmehl, bei dem angenommen wird, daß
die ausgedehnte lineare Natur des Xanthangummis in
Lösung konserviert wird. Wünschenswerterweise sollten
die Xanthangummiaddukte mindestens etwa 60 Gew.-%
Xanthangummi enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Xanthangummis der Adduktkomponente.
Wie es später genauer erörtert wird, kann die Protein
faser erzeugende Lösung in jeder geeigneten Art ge
schaffen werden, wie durch Herstellen und anschließen
des Kombinieren getrennter Proteinkomponenten und Xan
thangummipolymerlösungen und durch anfängliches Her
stellen einer Lösung, die beide Komponenten enthält.
Weiterhin, gemäß der vorliegenden Offenbarung, sollte
die Faser erzeugende Lösung eine solubilisierte Pro
teinkomponente und Xanthankomponente in einem speziel
len Bereich enthalten und in dieser Hinsicht sollten
die gesamten solubilisierten Protein- und Xanthankompo
nenten im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der wäßrigen Faser erzeu
genden Lösung, betragen. Bei niedrigeren Werten fällt
die Xanthangummi-Proteinlösungsmischung aus, während
bei höheren Werten die Mischung eine dicke Aufschläm
mung bildet statt eines Produktes mit einer fleischähn
lichen faserigen Textur.
Die wäßrige faserbildende Lösung kann weiterhin andere
Komponenten einschließen, einschließlich anderer ge
löster oder suspendierter Proteinkomponenten, Aromati
sierungsmittel, Konservierungsmittel und Hydrokolloide.
Jedoch sollte die Menge solcher Komponenten nicht die
Gesamtmenge der speziellen Proteinkomponente und der
Xanthangummi-Komponente überschreiten und in jedem Fall
sollten solche zusätzlichen Materialien nicht in Mengen
enthalten sein, die wesentlich die Faserbildung stören
oder verhindern, wie es später genauer erörtert wird.
Weiterhin, gemäß des Verfahrens, wird der pH der Faser
erzeugenden Lösung eingestellt auf einen pH, bei dem
die Komponenten einen Komplex bilden, der vorzugsweise
innerhalb 2 pH-Einheiten eines optimalen isoelektrischen
pH′s für den gewünschten Komplex liegt, um einen fase
rigen Protein-Polysaccharid-Komplex zu bilden beim
Mischen der faserbildenden Lösung.
Auf diese Art können Hybridproteinkomplexe gebildet
werden, die eine faserige fleischähnliche Textur haben.
Die Faserbildung kann über einen pH-Bereich auftreten,
der sich dem isoelektrischen Punkt des speziellen
Xanthangummi-Proteinkomplexes annähert. In dieser Hin
sicht kann z. B. für eine Sojaproteinisolat-Xanthan
gummi-Faserkomplexbildung die Faserbildung nahe dem
neutralen pH beginnen und sich steigern, wenn der pH
eingestellt wird auf oder nahe auf den isoelektrischen
Punkt des Hybridsojaprotein-Xanthangummi-Komplexes, der
typischerweise im Bereich von etwa 1 bis etwa 5 sein
kann. Die Faserbildung ist spontan und erfordert nicht
die Verwendung einer Spinnausrüstung. Wenn die Fasern
einmal geformt sind, sind sie relativ stabil gegenüber
einem Salzbereich und pH-Bedingungen, mit verschiedenen
Begrenzungen, die später erörtert werden. Darüberhinaus
schwitzt das faserige Netzwerk (scheidet Wasser aus),
was wünschenswert ist bei der Minimierung der energie
intensiven Trocknungsschritte. Die Fasern können unter
manchen Bedingungen weniger dicht sein als die wäßrige
Phase und deshalb an die Oberfläche schwimmen für das
Einbringen durch Abschöpfen der Oberfläche des Reaktions
gefäßes oder Wegtrocknen der wäßrigen Phase von unten,
wie in einem Käsefaß. Die Trennung der faserigen
Hybridproteinkomplexe von der flüssigen Phase, die
lösliche Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht enthal
ten kann, entfernt effektiv Salze aus dem Proteinkomplex,
während zur selben Zeit die Proteinkomponente konzen
triert wird.
Die Einstellung des pH′s, um Fasern aus der Xanthangummi-
Proteinmischung zu formen, kann durchgeführt werden auf
einer Vielzahl von Wegen. In dieser Hinsicht kann die
Proteinfaser erzeugende Lösung auf einen pH, der wesent
lich über dem isoelektrischen Punkt der Proteinkomplex
fasern liegt, gebracht werden und anschließend kann der
pH bis zum isoelektrischen Punkt reduziert werden.
Diese pH-Reduktion kann durchgeführt werden zum Beispiel
durch Entfernung eines kationischen Gegenions (z. B.
Na⁺) der solubilisierten Xanthangummi- und/oder Protein
komponente wie durch Elektrophorese oder durch Zugabe
einer eßbaren Säure oder einer Säure mit Nahrungsmittel
qualität wie Salzsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Zi
tronensäure, Ascorbinsäure, Carbonsäure oder Mischungen
davon. Die Säure scheint sowohl die Carboxylat-, als
auch die Aminogruppen zu protonieren, um das Protein
weniger negativ geladen zu machen, so daß die Polymer
ketten des sehr negativ geladenen Xanthangummis gebun
den werden, um einen Gummiproteinkomplex zu bilden, der
ein faseriges Netzwerk hat. Die Einstellung des pH′s
kann auch durchgeführt werden durch andere geeignete
Techniken wie durch Kombinieren einer wäßrigen Lösung
der Proteinkomponente bei einem vorbestimmten pH, bei
dem die Proteinkomponente solubilisiert ist mit einer
wäßrigen Lösung der Xanthangummi-Komponente bei einem
vorbestimmten pH, bei dem sie solubilisiert ist, so,
daß bei der Kombination die entstehende Lösung einen
vorbestimmten pH hat bei oder nahe bei dem isoelektri
schen Punkt eines gewünschten faserigen Protein-Xan
thangummi-Komplexes. In dieser Hinsicht ist anzunehmen,
daß die Proteinkomponente in wäßriger Lösung in breiten
pH-Bereichen bei höheren oder niedrigerem pH geschaffen
wird, als der isoelektrische Punkt(e) des Proteins und
der Xanthangummi, der im wesentlichen nur anionische
Carbonsäuregruppen hat, kann ebenso in wäßriger Lösung
über einen breiten pH-Bereich geschaffen werden. Es ist
auch zu verstehen, daß der pH eingestellt werden kann
durch selektive Anionenentfernung aus einer kombinier
ten Lösung der solubilisierten Protein- und Xanthan
komponente mit niedrigem pH, um den pH auf einen Wert,
der annähernd der isoelektrische Punkt eines gewünschten
faserigen Proteinkomponente-Xanthangummi-Komplexes ist,
anzuheben oder eine eßbare Nahrungsmittelbase wie
Natriumhydroxid kann zugegeben werden zu der so solubi
lisierten sauren Mischung.
Die Reaktion des faserigen Komplexes wird vervollstän
digt oder maximiert, wenn die Gummi-Protein-Mischung
auf einen pH eingestellt wird, bei dem die elektropho
retische Mobilität einer gewünschten Gummi-Protein-
Mischung im wesentlichen 0 ist. Die elektrophoretische
Mobilität kann gemessen werden unter Verwendung üblicher
analytischer Instrumente wie eines System 3000 elektro
kinetischen Analysators, hergestellt durch PenKem,
Ind., Bedford Hills, New York.
Weil das Salzgleichgewicht die elektrische Ladung des
Protein und Xanthangummis beeinflußt und weil die elek
trische Ladung dieser Polymere ihre Wechselwirkung
miteinander beeinflußt, ist die Manipulation der mole
kularen elektrokinetischen Eigenschaften wichtig für
die Kontrolle der Textur des Komplex-Wechselwirkungs
produktes. Durch Einstellen des pH′s der Faser erzeu
genden Lösung, die 2 oder mehr Protein- und Xanthan
polyelektrolyten mit entgegengesetzter Hauptpolarität
enthält, so, daß der pH unter dem isoelektrischen Punkt
von mindestens einem der Polyelektrolyten liegt, kann
eine Reaktion zwischen den verschiedenen Polyelektro
lyten durchgeführt werden, insbesondere wenn die Netz
ladung des Elektrolyten mit hohen pI positiv ist und
die des anderen Polyelektrolyten negativ ist. Obwohl es
wünschenswert ist, daß entgegengesetzte Netzladungen
erreicht werden, ist es nicht erforderlich. Eine
wünschenswerte Reaktion wird stattfinden, wenn die
reagierenden Arten ähnlich geladen sind, aber die
Ladung reduziert ist in einem Ausmaß, daß elektrosta
tische Abstoßungen überwunden werden, um die Reaktionen
stattfinden zu lassen.
Die isoelektrischen Punkte der speziellen Proteinkompo
nente und der Xanthangummikomponente können weit diffe
rierende Werte haben, z. B. kann der isoelektrische
Punkt einer Sojaproteinisolatkomponente typischerweise
etwa pH 4,4 sein, während Xanthangummi, weil er im
wesentlichen nur anionische Carbonsäureionenarten hat,
eine tatsächliche elektrische Ladung sogar bei pH 1
haben kann. Sojaproteinisolat-Xanthankomplexe werden
dazwischenliegende isoelektrische Punkte haben, abhängig
von den relativen Proportionen von jedem in dem Komplex.
Optimale Punkte für Hybridkomplexbildung können bestimmt
werden durch Messen der isoelektrischen Punkte der
gewünschten Komplexe, die ausgeführt werden kann durch
Messen der isoelektrischen Punktwerte getrennt für die
Reaktanten und Einstellen des Mischungs-pH′s auf einen
Wert, der zwischen den individuellen pI′s liegt, um
eine Probe des gewünschten Komplexes zu bilden. Der pI
des so gebildeten Komplexes kann gemessen werden, um
einen gewünschten pH für die Komplexbildung zu bestimmen,
als Kontrollpunkt für die Reaktion, um die Produktaus
beuten zu maximieren und die gewünschte faserige Nah
rungsmitteltextur zu erreichen. Es ist zu verstehen,
wie es weiter erörtert wird, daß der isoelektrische
Punkt eines Protein-Xanthan-Komplexes variieren kann,
abhängig von den jeweiligen Proportionen der Komponenten
des Komplexes.
Die Form und Größe der Gummi-Protein-Fasern kann kon
trolliert werden durch den Grad der Scherung oder des
Mischens, der auf die faserbildende Lösung während der
pH-Einstellung angewendet wird. Zum Beispiel können
lange, große und nicht geordnete Fasern hergestellt
werden unter den Bedingungen des Mischens mit relativ
niedriger Scherung, während kurze, feine und einheit
liche Fasern erhalten werden unter den Bedingungen
eines Mischens mit relativ hoher Scherung während der
Einstellung des Lösungs-pH′s auf den gewünschten
faserbildenden Wert. Der Grad der pH-Einstellung, wie
durch Säurezugabe, um die Komplexe zu bilden, kann in
einem großen Ausmaß variieren. Zum Beispiel wurden
Fasern gebildet durch Zugabe der Säure zu dem Reaktions
gefäß in einem Satz ebenso wie durch langsames Zudo
sieren der Säure. Die Säurezugabe kann eingestellt
werden, um sich an das Reaktionsschema anzupassen.
Komplexierte Xanthangummi-Proteinfasern gemäß der vor
liegenden Offenbarung sind stabil in sauren und neu
tralen Medien, aber sie können aufgelöst werden in
einer alkalischen Lösung (d. h. pH 9,0 oder höher). Die
Stabilität der Fasern und ihre Textur kann verändert
werden durch Hitzebehandlung, wie es noch genauer
erörtert werden wird.
Die Textur des Gummiproteinkomplexes kann kontrolliert
werden durch Variieren des Verhältnisses von Gummi und
Protein. Wie angegeben, liegt das gewünschte Gewichts
verhältnis von Xanthangummi zu Protein im Bereich
zwischen 1 : 4 und 1 : 10. Wenn das Verhältnis höher ist
als 1 : 4, wird der Komplex zu gummiartig (d. h. zu viele
Gummieigenschaften), während er wenn das Verhältnis
geringer ist als etwa 1 : 10, keine faserige Textur hat.
Die hier gegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozent
und Verhältnisse sind Verhältnisse von Gewicht zu Ge
wicht, wenn es nicht anders angegeben ist.
Wie auch angegeben, ist die Ionenstärke der faserbil
denden Lösung ein wichtiger Parameter im Hinblick auf
die Faserbildung und in dieser Hinsicht sollte sie
weniger als etwa 1 M und vorzugsweise im Bereich von
etwa 0 M bis etwa 0,1 M sein. Unter "Ionenstärke" wird
die Konzentration mobiler Ionen verstanden und sie ist
durch die folgende Gleichung definiert:
worin
µ = Ionenstärke,
Ci = molare Konzentration des Ions i und
Zi = Valenz des Ions i und
n die Zahl der verschiedenen Kationen- und Anionenarten ist. In vielen Fällen ist es schwierig, die Ionenstärke zu berechnen. Die Schwierigkeit würde erleichtert durch Messen der spezifischen Leitfähigkeit der Lösung. Die spezifische Leitfähigkeit der Lösung ist der Kehrwert ihres elektrischen Widerstandes zwischen entgegenge setzten Enden eines Würfels mit 1 cm Kantenlänge. Die Einheit der spezifischen Leitfähigkeit ist mho × cm-1 oder ohm-1 cm-1. Die spezifische Leitfähig keit der Reaktionsmischung kann wünschenswerterweise dann etwa 0,09 Ohm-1 cm-1 sein und vorzugsweise sollte sie in dem Bereich von etwa 0,0004 bis etwa 0,002 Ohm-1 pro Zentimeter liegen.
µ = Ionenstärke,
Ci = molare Konzentration des Ions i und
Zi = Valenz des Ions i und
n die Zahl der verschiedenen Kationen- und Anionenarten ist. In vielen Fällen ist es schwierig, die Ionenstärke zu berechnen. Die Schwierigkeit würde erleichtert durch Messen der spezifischen Leitfähigkeit der Lösung. Die spezifische Leitfähigkeit der Lösung ist der Kehrwert ihres elektrischen Widerstandes zwischen entgegenge setzten Enden eines Würfels mit 1 cm Kantenlänge. Die Einheit der spezifischen Leitfähigkeit ist mho × cm-1 oder ohm-1 cm-1. Die spezifische Leitfähig keit der Reaktionsmischung kann wünschenswerterweise dann etwa 0,09 Ohm-1 cm-1 sein und vorzugsweise sollte sie in dem Bereich von etwa 0,0004 bis etwa 0,002 Ohm-1 pro Zentimeter liegen.
Es ist zu bemerken, daß Salzkomponenten, die zur Ionen
stärke der fasererzeugenden Lösung beitragen, direkt
oder indirekt als Gegenionen eingeführt werden können,
um die Proteinkomponente und die Xanthangummi-Komponente
zu solubilisieren und während der Einstellung des pH′s
der Faser erzeugenden Lösung, wie durch Zugabe einer
Säure oder Base zu der Lösung. Zum Beispiel kann die
Bildung von Xanthangummi-Sojaproteinisolatfasern in
Anwesenheit von 1,0 molarem Natriumchlorid in der Faser
erzeugenden Lösung gehemmt werden. Dies zeigt, daß die
Ionen die elektrostatische Wechselwirkung zwischen dem
Xanthangummi und dem Sojaproteinisolat stören. Im
Gegensatz dazu können bei niedrigen Konzentrationen von
Natriumchlorid wie im Bereich von etwa 5 bis etwa 10
mMol Konzentration in der faserbildenden Lösung, der
Gummi und das Protein festere, weniger gummiartige und
trockenere fleischähnliche Fasern bilden, als solche,
die ohne Zugabe von Natriumchlorid hergestellt wurden.
Ein typisches Verfahren zur Herstellung der Fasern aus
Xanthangummi-Sojaprotein-Komplex kann wie folgt be
schrieben werden: (1) Sojaproteinisolat wird in Wasser
suspendiert, (2) Xanthangummi wird in die Sojaprotein-
Suspension unter Rühren zugegeben, bis aller Gummi dis
pergiert ist, um eine dünne Aufschlämmung, die 2 Gew.-%
Gesamtfeststoffgehalt umfaßt, mit einem gewünschten
Verhältnis von Gummi zu Protein (d. h. 1 : 4 bis 1 : 10
Gummi/Protein Gewichtsverhältnis) zu bilden, (3) die
Gummi-Protein-Mischung wird angesäuert (mit 1 M HCl
oder anderen Säuren) auf den pH, an dem das elektroche
mische Potential der Gummiproteinmischung im wesent
lichen 0 ist, um einen faserigen Gummiproteinkomplex zu
erzeugen, der an die Spitze des Reaktionsgefäßes
schwimmt, (4) die Fasern werden von der Molke abge
trennt und mit Wasser gewaschen, zentrifugiert oder
durch eine Käsepresse gepreßt, um Fasern zu erhalten,
die etwa 80 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten.
Nachdem nun allgemein die Proteinfaserherstellung be
schrieben wurde, sollen nun verschiedene Aspekte der
Erfindung weiter beschrieben werden im Hinblick auf
Verfahren, die in Fig. 1 dargestellt sind. Wie in
Fig. 1 gezeigt, kann eine wäßrige Proteinlösung, wie
eine Sojaproteinisolatlösung 10 hergestellt werden aus
im Handel erhältlichem Sojaproteinisolat wie Soja 270A,
hergestellt durch Kraft Inc. mit einem Gehalt von 3,6
Gew.-% und mit einem Lösungs pH von etwa 7,0. Ebenso
kann eine Xanthangummilösung 12 hergestellt werden
durch Auflösen von Keltrol Xanthangummi, einem Produkt
von Kelcko Inc. mit einem Gehalt von etwa 0,6 Gew.-%.
Die Lösungen 10, 12 können kombiniert werden im
gewünschten Verhältnis, um eine fasererzeugende Lösung
14 zu schaffen mit etwa 2 Gew.-% Gesamtfeststoff und
einem pH von etwa 6,6. Der pH, die Ionenstärke, Gummi/
Proteinverhältnis, Prozent Gesamtfeststoffe, Temperatur,
Art des Mischens und Rührens und Grad der Ansäuerung
sind wichtige Faktoren für die Synthese von Fasern aus
Xanthangummi-Proteinkomplexen unter Verwendung der
Faser erzeugenden Lösung 14. Eine solche pH-Einstellung
kann ausgeführt werden durch Zugabe von Salzsäure, um
teilweise die Carboxylate des Proteins und des Gummis
zu neutralisieren, so daß die Abstoßung zwischen den
zwei Polymeren minimiert werden kann. Dann können die
elektrostatische Wechselwirkung und andere Bindungen
wie Wasserstoffbindung, hydrophobische Bindung und Van
der Waals′sche Kräfte zwischen den zwei Polymeren
stattfinden, um Fasern 16 zu schaffen und eine Molke
phase 18, die durch geeignete Mittel abgetrennt werden
kann.
Jedoch können in Anwesenheit einer relativ hohen Ionen
stärke (d. h. starke Salzlösung) Xanthangummi und Soja
isolat (z. B. 2 Gew.-% Gesamtfeststoffe von einem Ver
hältnis 1 : 4 Gummi zu Protein in 1,0 N NaCl) keine
Fasern bilden, was darauf hinweist, daß die Faserbil
dung durch elektrostatische Anziehung eingeleitet wird
und daß das Salz mit den Ionenbindungsstellen der zwei
Polymere im Wettbewerb steht.
Die Gewichtsprozent an Gesamtfeststoffen der Faser er
zeugenden Gummi/Proteinlösung 14 in Wasser kann vari
iert werden im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 4
Gew.-%. Falls die Gewichtsprozent der gesamten gelösten
Xanthan-Protein-Feststoffe niedriger sind als etwa 0,1
Gew.-%, fällt der Komplex aus ohne richtige Faserbil
dung. Auf der anderen Seite bildet die Gummi-Protein-
Mischung, wenn die Gewichtsprozent der so gelösten
Feststoffe höher als etwa 4% sind, eine dicke Auf
schlämmung wieder ohne richtige Faserbildung. Der Was
sergehalt der Faser erzeugenden Lösung ist kritisch für
die zwei Polymere, um ein vernetztes polymerisches
Netzwerk zu bilden.
Die Temperatur, bei der die Protein-Gummi-Wechselwirkung
durchgeführt wird, ist auch wichtig. Eine hohe Temperatur
ist im allgemeinen nicht erwünscht für die Bildung der
Fasern aus Xanthangummi-Sojaprotein-Komplex. Weichere
und feinere Fasern können erhalten werden, wenn der
Gummi und das Protein erhitzt werden auf oder über
70°C, bevor die zwei Polymere gemischt und angesäuert
werden. Es kann sein, daß höhere Temperaturen zu einer
Änderung der Konformation des Xanthanmoleküls von einer
starren Strebe zu einer zufälligen Spirale führen,
wobei die Faserbildung schädlich beeinflußt wird, aber in
jedem Fall sollte die Faserbildung ausgeführt werden
bei einer Temperatur von etwa 4°C bis etwa 100°C.
Die Art des Mischens oder der Bewegung der Faser bil
denden Lösung beim Ausführen der pH-Einstellung ist
auch ein wichtiger Faktor bei der Bildung der Fasern.
Verschiedene Arten von Blättern und/oder verschiedene
Geschwindigkeiten des Rührens können verwendet werden,
um verschiedene Formen und Größen von Fasern zu schaf
fen. Zum Beispiel können große lange Fasern erhalten
werden unter Verwendung eines Hobart-Mischers mit
geringer Geschwindigkeit (z. B. 90 rpm) während des
Ansäuerns der faserbildenden Lösung. Auf der anderen
Seite können feine kurze Fasern erhalten werden beim
Rühren der Gummiprotein-Mischung in einem Waring-
Mischer bei einer mittleren Geschwindigkeit bei der
Ansäuerung.
Der Grad der Ansäuerung der Faser bildenden Lösung ist
ein weiterer wichtiger Faktor, der die Faserbildung
beeinflußt. In dieser Hinsicht ist ein relativ niedri
ger Grad an Ansäuerung der Mischung von Xanthangummi
und Sojaprotein bevorzugt für das Erzeugen von Fasern.
Die Zugabe der gesamten erforderlichen Menge an Säure
in die Gummiproteinmischung auf einmal kann gummiartige
und leicht schleimige Fasern erzeugen, vielleicht weil
die zu schnelle Zugabe der Säure bewirkt, daß die
Gummimoleküle die Oberfläche des Proteins beschichten.
1 ml pro Minute an 1 M HCl für 3 Liter einer Xanthan
gummisojaisolatmischung mit einem Gewichtsverhältnis
von 1 : 6 Xanthangummi zu Sojaisolat mit 2 Gew.-%iger
Konzentration in Wasser schafft recht gute Fasern.
Diese Faktoren werden als statistische Variable für die
Synthese von Fasern betrachtet und ihre Optimierung und
Wechselwirkung wurde durch statistische Ausführung
geprüft. Die von der Faserzusammensetzung 16 getrennte
Molke 18 kann anorganische Salze enthalten, die von dem
pH-Einstellungsschritt kommen und sie kann einiges
unreagierte Xanthangummi oder andere Komponenten
enthalten. Die anorganischen Salze können entfernt
werden zumindest teilweise, um eine deionisierte Molke
22 zu schaffen, die verwendet werden kann bei der Be
reitstellung des Proteins und der Gummilösungen 10, 12.
Das Faserzusammensetzungsprodukt 20 hat einen deutlichen
faserigen Charakter.
Die Form und Größe einer individuellen Faser des Xan
thangummi-Sojaisolat (1 : 4) Komplexes wurde beobachtet
in den Auswertungsmikroskop-Mikrofotografien, wie es in
den Fig. 2A und 2B gezeigt ist. Die elektrophoretische
Mobilität der Sojaxanthanfaser-Zusammensetzung kann
auch geprüft werden. Die Kurven der elektrophoretischen
Mobilität gegen den pH (Fig. 3) des faserigen Xanthan
gummi-Sojaprotein-Komplexes vor und nach der Lyophili
sierung könnten überlagert sein, was anzeigt, daß die
gefriergetrockneten Fasern ihre Oberflächenladungseigen
schaft wiedergewinnen, nachdem sie hydratisiert worden
sind.
Obwohl das Verfahren von Fig. 1 insbesondere beschrie
ben wurde im Hinblick auf Sojaprotein-Xanthangummi-Kom
plexfasern, können andere wasserlösliche Proteine
ebenso verwendet werden, um fleischähnliche Fasern zu
bilden. In dieser Hinsicht können beispielsweise Kasein,
das durch Magermilchpulver geliefert wird oder als
Natriumkaseinat, andere pflanzliche Proteine wie Erd
nußproteinisolat und Eialbumin, wie es durch Eiweiße
geliefert wird, verwendet werden als solubilisierte
Proteinkomponente, um faserige Hybridproteinkomplexe
gemäß der vorliegenden Offenbarung zu schaffen. Diese
komplexierten Xanthangummi-Proteinfasern sind relativ
mild und sie unterscheiden sich in Farbe und Textur.
Zum Beispiel sind Kasein-Xanthanfasern weiß und hart,
während Erdnußproteinisolat- und Sojaprotein-Xanthan
gummifasern etwas weicher als die Kasein-Xanthanfasern
sind.
Ein besonders wünschenswertes Merkmal der vorliegenden
Offenbarung ist, daß verschiedene Proteine verwendet
werden können mit Xanthangummi, um vielfältige Protein-
Gummikomplexe zu bilden. Zum Beispiel können die fase
rigen Ternärkomplexe aus Kasein-Xanthangummi-Sojapro
teinisolat geschaffen werden, in denen das Verhältnis
der Proteinkomponenten variiert werden kann, um ge
wünschte faserige Produkte mit einer entsprechenden
Vielfalt von Eigenschaften zu schaffen. Wie auch ange
geben, kann die solubilisierte Xanthangummi-Komponente
ein Xanthangummiaddukt enthalten, wie bei faserigen
Hybridproteinkomplexe durch Mischen von Xanthangummi
mit anderen Gummiarten wie Johannisbrotkernmehl.
Wünschenswerterweise werden die verschiedenen Gummiarten
zuerst zusammengemischt und anschließend mit einem
Protein gemischt, um eine faserbildende wäßrige Lösung
zu schaffen. Die vielfältigen Gummiarten können kombi
niert werden mit einer solubilisierten Proteinkomponente
im gewünschten Gewichtsverhältnis, um eine Faser erzeu
gende Lösung der Komponenten zu bilden, die dann ange
säuert werden kann unter gemäßigten Scherbedingungen,
um einen vielfältigen Gummi-Protein-Komplex zu erzeugen
mit fleischähnlicher faseriger Textur. Solche Xanthan-
Polysaccharid-Mischungen können ausgewählt werden nicht
nur aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, um die Kosten
der Xanthangummi-Komponente des resultierenden Produk
tes zu minimieren, sondern auch um die Textur der
Fasern zu variieren. Ähnlich können faserige, vielfäl
tige Proteinkomplexfasern hergestellt werden unter Ver
wendung der geeigneten Ausgangskomponenten.
Die Verwendung verschiedener Proteinkomponenten und
Komponentenmischungen erlaubt die Herstellung synthe
tischer, fleischähnlicher Proteinfasern, die in Farbe,
Festigkeit und Geschmack differieren, abhängig von den
Komponenten und den Verfahrensbedingungen. Zum Beispiel
bilden Natriumkaseinat und Xanthangummi milde, feste
und weiße Fasern, während Sojaprotein weichere und
etwas weniger weiße Fasern bildet. Es ist eine wichtige
und wünschenswerte Eigenschaft, daß die Fasern des
Xanthangummisojaproteinkomplexes relativ mild sind und
kann charakteristisch für das Sojaisolatprotein sein.
Ternär- und höhere Komplexe von Sojaprotein und anderen
Proteinen wie Kasein und/oder Eiprotein mit Xanthangum
mi reduzieren weiterhin den charakteristischen Pflanzen
protein-Geschmack.
Bei der Bildung können die komplexierten Gummi-Protein
fasern sofort getrennt werden von der verbleibenden
wäßrigen Phasenkomponente in jeder geeigneten Art, wie
durch Filtration oder Zentrifugation. Zum Beispiel
können solche Fasern eingebracht werden, indem sie
abgetrennt werden von der wäßrigen Phase, mit Wasser
gewaschen und in einer Käsepresse gepreßt werden, um
fleischähnliche Fasern zu schaffen, die im allgemeinen
etwa 65 bis etwa 80 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten und
typischerweise etwa 65 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten.
Die in der Presse getrockneten Fasern können aromati
siert werden, indem sie in ein geeignetes Aromatisie
rungsmittel eingetaucht werden wie Hummer-, Krabben-,
Hühnchen- oder Rinderextrakt, um gewünschte kaubare
fleischähnliche Produkte mit fleischnachbildendem Ge
schmack und Textur zu erhalten.
Bei saurem pH sind die basischen Gruppen des Proteins,
nämlich Lysin-, Arginin- und Histidinreste protoniert
und positiv geladen. Im Gegensatz dazu ist der Xanthan
gummi noch negativ geladen bei dem Reaktions- oder
Wechselwirkungs-pH. Als Ergebnis wirken der Gummi und
das Protein spontan durch elektrostatische Anziehung
zusammen, die durch den pH, die Ionenstärke, den iso
elektrischen Punkt des Proteins und den pKa des Gummis
kontrolliert wird.
Wie angedeutet, wird angenommen, daß die dreidimensio
nale Struktur des solubilisierten Xanthangummis ein
wichtiger Faktor bei der Faserbildung gemäß der vor
liegenden Offenbarung ist. In dieser Hinsicht wird die
hohe Negativität und Reaktivität zur Bindung von Soja-
und anderen Proteinen durch elektrokinetische Analyse
gezeigt, die in Fig. 3 dargestellt ist. Die Kurven der
elektrophoretischen Mobilität gegen den pH in Fig. 3
zeigen, daß das Sojaproteinisolat negativer geladen
wird in Anwesenheit von Xanthangummi, weil die elektro
chemischen Potentiale des Sojaproteins sich sogar im
neutralen pH-Bereich steigern und sein isoelektrischer
Punkt erniedrigt wird als Funktion von zugegebenem Xan
thangummi. Diese Änderungen in der Oberflächenladung
des Proteins zeigen, daß der Gummi und das Protein
stark zusammenwirken können, um einen Komplex durch
elektrostatische Anziehung zu bilden.
Die Fasern aus Xanthangummi-Sojaproteinkomplex neigen
dazu, zu erweichen und werden leicht schleimig ober
halb eines pH′s von 5,5, vielleicht weil der Gummipro
teinkomplex sehr negativ geladen ist und mehr Ladungs
eigenschaften von Xanthangummi bei oder über einem pH
von 5,5 hat. Ein wichtiges Merkmal im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung ist, daß das Erweichen und
die Schleimigkeit verhindert werden kann, wenn die
Fasern einige Minuten am isoelektrischen Punkt des
Gummiproteinkomplexes in Wasser gekocht werden. Es
scheint, daß die Behandlung das Protein oder den Komplex
als Ganzes denaturiert, so daß die Dissoziation und/oder
Auflösung des Gummiprotein-Komplexes verhindert wird.
Eine derartige Hitzebehandlung kann einige Geschmacks
komponenten freisetzen, die charakteristisch sind für
das Ausgangsprotein, aber dies kann korrigiert werden
oder minimiert werden, indem die Fasern in Anwesenheit
einer thermostabilen Fleischbase (meat base) oder
anderer Aromatisierungsmitteln gekocht werden.
Wie angegeben, können Verfahren im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung verwendet werden, um faserige
Hybridprotein-Komplexe, die eine Vielzahl von verschie
denen Arten von Protein und eine Vielzahl von verschie
denen Arten von Gummi enthalten, zu synthetisieren. Zum
Beispiel können Xanthangummi-Sojaisolat-Molkeprotein-
und Xanthangummi-Sojaisolat-Natriumkaseinat-Ternärkom
plexe hergestellt werden, indem zuerst die zwei Pro
teine gemischt werden, bevor der Xanthangummi zugegeben
wird und dann die Gummiproteinmischung angesäuert wird.
Ebenso kann ein Ternärkomplex aus Xanthangummi-Soja
proteinisolat-Zein hergestellt werden, indem zuerst
Xanthangummi in einer Sojasuspension dispergiert wird
und dann mit einer Suspension von Zein in 85%iger
Isopropanollösung (Zein ist in Wasser unlöslich) ge
mischt wird. Die Gummiproteinmischung kann dann ange
säuert werden wie üblich. Das Protein komplexierende
Mittel kann auch geeignete Hydrokolloide zusätzlich zu
Xanthangummi enthalten. In dieser Hinsicht ist beispiels
weise Johannisbrotkernmehl sehr billig, verglichen mit
Xanthangummi und zeigt eine starke Wechselwirkung mit
Xanthangummi. Faserige Ternärkomplexe von Sojaprotein
isolat, Xanthangummi und Johannisbrotkernmehl können
hergestellt werden durch Mischen der zwei Gummiarten,
um eine wäßrige Suspension zu bilden und anschließendes
Zugeben des gewünschten Proteins.
Wie angegeben, wird die Proteinxanthangummi-Komplexfaser
bildung kontrolliert durch pH, Ionenstärke, Gummi/Pro
teinverhältnis, Prozent Gesamtfeststoffe und Temperatur.
Die Wechselwirkung dieser Variablen wurde durch Experi
mente überprüft auf faktorieller Basis.
Es gibt viele kontrollierende Faktoren für die Erzeugung
von Protein-Xanthangummifasern. Deshalb wurde ein sta
tistisches Experiment mit faktoriellem Aufbau verwendet,
um die Bedingung für die Herstellung von Fasern zu
optimieren.
Das erste statistische Experiment zur Herstellung von
Protein-Xanthangummi-Komplexen wurde durchgeführt unter
Verwendung eines zentral zusammengesetzten Aufbaus mit
32 Durchläufen, basierend auf fünf ausgewählten Variab
len, die mit X1 bis X5 bezeichnet sind, pH (X1), Tempe
ratur (X2), Prozent Gesamtfeststoffe (X3) , Ionenstärke
(X4) und Gummiprotein-Verhältnis (X5). Nur 6 der Durch
läufe in diesem Experiment erzeugten Fasern. Tabelle 1
stellt die aus diesen Durchläufen erhaltenen Daten dar,
während Tabelle IA die statistische Variabilität der
ausgewählten Variablen für die Studie zeigt.
0 sind die Mittelpunkte, 1, 2 und -1, -2 sind die
oberen und unteren Pegel der Variablen X1, X2, X3, X4
bzw. X5.
Diese Ergebnisse zeigen, daß der optimale konditionale
Aufbau von dem Mittelpunkt weg zu dem Aufbau in der
negativen Richtung von Ionenstärke und wahrscheinlich
Temperatur, pH und ebenso Gummiproteinverhältnis hin
ist. Koeffizienten in der quadratischen Gleichung
wurden geschätzt unter Verwendung der Ausbeutewerte für
alle 32 Durchläufe. Die verwendete Gleichung ist:
Ausbeute = -4X₂ - 11X₄ + 9X² + 5X₂X₄ +
4X₂X₅ - 3X₄X₅ - 5 X₁X₃ -
4X₃X₅ + Konstante
wobei die Xi′s in verschlüsselter Form, -2 Xi 2 sind.
Deshalb würden verbesserte Ausbeuten erwartet, wenn
alle Variablen sich von 0 wegbewegen, X3 (% G.S.) in
der positiven Richtung und die anderen vier Variablen
in der negativen Richtung.
Dementsprechend wurde ein zweites statistisches Experi
ment durchgeführt unter Verwendung eines 2³ faktoriel
len Aufbaus unter Verwendung der Werte von pH, Tempera
tur und Ionenstärke unterhalb des Mittelpunkts des
ersten Experiments, das dargestellt ist durch die
Tabellen 1 und 1A, aber bei Fixieren der % Gesamtfest
stoffe und des Gummiproteinverhältnisses bei 2% bzw.
1 : 6. Entsprechende Variable sind die Faserausbeute (%)
und die Faserqualität (fest, weich), wobei eine hohe
Ausbeute fester Fasern erwünscht ist. Die multivariab
len Testergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die Vorhersagegleichung ist:
Ausbeute = 54,8 - 1,1X₁ + 4,1X₂ - 7,9X₄ -
2,3X₁X₂ + 3,2X₁X₄ - 0,6X₂X₄
wobei die Xi′s in verschlüsselter Form -2Xi 1 vorliegen.
Das Ergebnis, bezogen auf die abgeleitete Gleichung
zeigt, daß die Ausbeute ansteigt, wenn sowohl X1 (pH)
als auch X4 (Ionenstärke) in negativer Richtung sich
bewegen und X2 (Temperatur) sich in positiver Richtung
bewegt. Daher ist in dem Datendiagramm von Fig. 4 der
optimale Punkt hinsichtlich der Ausbeute die untere
linke Ecke des Würfels (pH-3, Temperatur = 45°C, Ionen
stärke = 0 mM NaCl zugegeben). Jedoch ist die Faser
qualität, die unter diesen Bedingungen hergestellt
wird, nicht gut. An der rechten Ecke (pH = 5,0, Tempe
ratur = 45°C, Ionenstärke = 0) ist die Faser fest, aber
die Ausbeute ist niedrig.
Um die Verfahrensbedingungen zu bestimmen, die eine
verbesserte Ausbeute zusammen mit einer guten Faser
qualität schaffen, wurden zwei zusätzliche Durchläufe
durchgeführt an den mit X in Fig. 4 (pH 3,5 und 4,5)
bezeichneten Punkten. Feste Fasern wurden erhalten aus
beiden Durchläufen, was anzeigt, daß der pH so niedrig
wie 3,5 sein könnte.
Ein drittes statistisches Experiment wurde durchgeführt
unter Verwendung eines weiteres 2³ faktoriellen Aufbaus
mit drei Wiederholungsläufen im Mittelpunkt, wie in
Fig. 5 gezeigt. Die experimentiellen Variablen und ihre
Pegel waren:
Die Ansprechvariablen waren die Faserausbeute (%) und
die Faserqualität (weich/fest). Die Daten sind in
Tabelle 3 wie folgt aufgelistet:
Die Vorhersagegleichung ist:
Ausbeute: 67,3 - 2,0X₁ - 11,7X₃ + 0,1X₅ +
1,2X₁X₃ + 1,0X₁X₅ + 1,9X₃X₅
wobei die Xi′s in verschlüsselter Form, -1 X1 1 sind.
Die Gleichung zeigt, daß eine Bewegung von X3 (Prozent
Gesamtfeststoffe) in der negativen Richtung die Prozent
Ausbeute verbessern würde und auch eine gute Faserqua
lität liefern würde. Bei den Daten, die in Fig. 5 auf
getragen sind, ist zu beobachten, daß ein höheres
Protein/Gummi-Verhältnis ein Vorteil sein kann im Hin
blick auf Nährwert und Kosten, vorausgesetzt, daß
andere Funktionalitäten wie Geschmack und Zartheit
annehmbar sind und es ist wünschenswert, daß der pH-
Wert relativ hoch ist aus Geschmacksüberlegungen. Daher
wäre ein optimaler Bereich um pH 4,5, die Temperatur
= 45°C, Gesamtfeststoffe = 2%, Ionenstärke = 0 mM NaCl
zugegeben und Gummi/Protein-Verhältnis = 1 : 9.
Die höchste Ausbeute, die bei diesen drei statistischen
Experimenten erreicht wurde, war 83,7%. Dies bedeutet
eine 91%ige Wirksamkeit für die Reaktionen, bezogen auf
die Gewichtsprozent des vorhandenen Proteins. Da die
Art des Mischens, Rührens und der Reihenfolge der
Zugabe auch kritische Faktoren für die Erzeugung von
Fasern sind, könnte eine Optimierung dieser Faktoren zu
einer Verbesserung der Ausbeute und Qualität der Fasern
führen. Zum Beispiel wurde durch Ändern der Reihenfolge
der Zugabe eine Ausbeute von 86,6% Faser erhalten, was
bedeutet, daß die Reaktion zu 96% vollständig war. Die
theoretische maximale Ausbeute der verwendeten Rohmate
rialien ist 90%.
Die Quantität des Xanthangummis, der in der Fasermolke
vorhanden ist, kann geschätzt werden durch Auftragen
des isoelektrischen Punktes der Molke gegen das
Verhältnis von Xanthangummi zu Sojaprotein, wie es in
Fig. 6 gezeigt ist. Da das Gesamtvolumen der Fasermolke
bekannt ist und der Proteingehalt bestimmt werden kann
durch die quantitative Proteinmethode von Lowry′s, SDS
(Natriumdodecylsulfat) Gelelektrophorese oder Kjeldahl
Stickstoffanalyse, kann die Menge an Xanthangummi in
der Fasermolke bestimmt werden. Für ein Xanthangummi-
Sojaisolat-Gewichtsverhältnis von 13 (z. B. ein Ver
hältnis von einem Teil Xanthangummi zu etwa 7,5 Teilen
Sojaisolat) in der fasererzeugenden Lösung, war der
isoelektrische Punkt der Fasermolke im wesentlichen
derselbe wie der des Sojaisolats alleine, was anzeigt,
daß aller Gummi verwendet wurde zum Formen des faseri
gen Komplexes. Für eine Mischung mit 1 : 1 Xanthangummi
zu Sojaisolat Gewichtsverhältnis ist der isoelektrische
Punkt der Fasermolke im wesentlichen derselbe, wie der
des Xanthangummis allein, was vermuten läßt, daß alles
Protein verwendet wurde, um den Komplex zu formen,
wobei ein Überschuß von Xanthangummi in der Fasermolke
zurückbleibt.
Die Art des Rührens ist ein wichtiger Faktor für die
Erzeugung verschiedener Formen und Größen von Fasern
bei der Ansäuerung der Aufschlämmungsmischung der
Xanthangummiarten und Proteine. Lange und dünne Fasern
konnten erhalten werden, wenn die Gummi-Proteinmischung
gerührt wurde unter Verwendung eines Rührstabes oder
anderer Spinnvorrichtungen bei der Ansäuerung. Diese
gleichen den Fasern von Geflügel, Rind und Schwein.
Feine und kurze Fasern werden erhalten in einem Waring
Mischer, wobei bei der niedrigsten Geschwindigkeit nur
wenige Minuten gerührt wird, aber schnell genug, um die
Aufschlämmung in Bewegung zu halten. Verlängertes
Rühren unter hoher Scherung erzeugt Fasern, die zu fein
und zu kurz sind für Fleisch nachbildende Texturen,
offensichtlich weil es die Blätter des Mischers die
Fasern in kleine Stücke zerhacken läßt. Offensichtlich
kontrollieren die Geschwindigkeit und die Zeit des
Rührens die Größe und Form der Faser.
Weil alle geladenen Gummiarten die isoelektrischen
Punkte der Proteine modifizieren, kann die obige
Technik verwendet werden, um den Gummigehalt in der
Komplexmolke für andere Gummiarten, die verwendet
werden, um Komplexe mit den Proteinen zu formen, zu
schätzen.
Wie angegeben, können Fasern aus Xanthangummi-Soja
isolat-Komplex erweichen, wenn sie mit Aromatisierungs
mitteln aromatisiert werden, wie den üblichen Aromati
sierungsmitteln auf Fleischbasis. Da die Faserbildung
von Xanthangummi und Protein hauptsächlich durch
elektrostatische Anziehungskraft gelenkt wird, kann der
pH und die Ionenstärke in Aromatisierungsmitteln ein
Erweichen bewirken und in dieser Hinsicht pflegen Aro
matisierungsmittel größere Mengen Salze zu enthalten
oder haben einen pH, der für die Integrität der Fasern
ungünstig ist.
Weil angenommen wird, daß die anfangs in wäßriger
Lösung geformten Komplexe aus Xanthangummi und den
Proteinen hauptsächlich elektrostatisch sind und
deshalb empfindlich für pH und Ionenstärke, sind Ver
fahren zur Stabilisierung der Bindung zwischen den zwei
Biopolymeren so, daß der Komplex stabil unter verschie
denen Verfahrensbedingungen, die bei der Herstellung
oder Lagerung verschiedener Nahrungsmittelprodukte ver
wendet werden, wichtig für die Entwicklung und kommer
zielle Verwendung der synthetischen Fasern. Fasern, die
gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt werden,
wie Xanthangummi-Sojaprotein-Isolatkomplexe und Soja
proteinisolat-Eialbumin-Xanthanternärkomplexe können
hergestellt werden, die relativ mild, fest, weiß und
kaubar sind. Diese eßbaren Faserzusammensetzungen
können aromatisiert werden, um Fleisch nachbildende
Zusammensetzungen herzustellen, wie nachgebildetes
Hähnchen-, Schweine-, Krabben- und Hummerfleisch, das
wiederum verwendet werden kann, um Nahrungsmittelge
richte unter Verwendung der entsprechenden Fleisch
arten wie Krabben- und Hummersalate herzustellen.
Jedoch können die Fasern dazu neigen, weich und breiig
zu werden und können sogar ihre faserige Struktur ver
lieren, wenn sie aromatisiert werden mit verschiedenen
Aromatisierungsmitteln, insbesondere einschließlich
handelsüblicher Aromatisierungsmittel, die Salz enthal
ten. Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden Verfah
ren geschaffen zur Stabilisierung des Faserkomplexes,
um zu verhindern, daß die Fasern weich werden unter
verschiedenen Verfahrensbedingungen.
Weiterhin, gemäß der Offenbarung, kann die Form, Größe
und Festigkeit der Fasern kontrolliert werden, um die
Textur von Fisch, Muscheln, Geflügel und anderen
Fleischfasern nachzuahmen und Verfahren werden geschaf
fen für das Aromatisieren der Fasern des Protein-Xan
thangummi-Komplexes, um die Produkte zu erhalten.
In dieser Hinsicht sind Daten, die die Wirkungen von
Natriumhydroxyd und Natriumphosphat mit verschiedenen
Pegeln zeigen, aufgelistet in den folgenden Tabellen 4
und 5.
Natriumchloridlösung erweicht die Fasern auch bei Kon
zentrationen über 0,1 M, wie in der folgenden Tabelle 6
gezeigt ist.
Die gekochten Fasern blieben fest, während die nicht
hitzebehandelten weich, gummiartig und schleimig wurden
an der Oberfläche der Fasern in Anwesenheit von 0,5 M
NaH₂PO₄. Der pH der Fasersuspension war 5,6. Obwohl die
vorliegende Erfindung nicht gebunden oder begrenzt ist
dadurch, wird die Theorie aufgestellt, daß die Hitzebe
handlung entweder das Protein oder den Gummiproteinkom
plex als Ganzes denaturiert auf eine solche Weise, daß
diese zwei Biopolymere physikalisch verflochten werden.
Als Ergebnis ist der Komplex stabiler und hat mehr
Resistenz gegen die Dissoziation durch pH und Ionen
stärke.
Unter strengen Bedingungen können die Fasern des Xan
thangummi-Sojaprotein-Komplexes schleimig werden und
ihre Integrität verlieren, was von der Dissoziation
freier Xanthangummi-Moleküle aus dem faserigen Komplex
sich zu ergeben scheint, der in der Pufferlösung gelöst
wird und dann auf die Oberfläche der Fasern readsor
biert wird. Falls diese Annahme richtig ist, dann
sollte die elektrophoretische Mobilität (die der Ober
flächenladung entspricht) der ungekochten Fasern
negativer geladen sein als die der gekochten bei
identischem pH. Fig. 7 zeigt, daß die hauptelektropho
retische Mobilität der ungekochten Fasern zweimal so
negativ war wie die der gekochten Fasern. Weil der
Gummi negativer geladen ist als das Protein, sollten
die Fasern mit höherem Gummiprotein-Verhältnis
negativer geladen sein als die Fasern mit niedrigerem
Gummi-Protein-Verhältnis. Weil die elektrokinetische
Analyse zeigt, daß die gekochten Fasern, die ein höhe
res Gummi-Protein-Verhältnis, bezogen auf die Kohlen
hydrat/Proteinverhältnisse, die in Tabelle 7 gezeigt
sind, niedrigere elektrophoretische Mobilität und
festere Textur hatten als die ungekochten Fasern, ist
der Grund für die Differenz der Oberflächenladung nicht
dem Gummi-Protein-Verhältnis, sondern offensichtlich
den Änderungen der Konfiguration und Orientierung des
Gummis und des Proteins in dem Fasersystem als Ergebnis
der Hitzebehandlung zuzuschreiben. Obwohl sogar die
Gummikonzentration in den gekochten Fasern größer war
als in den ungekochten Fasern, war weniger Gummi an der
Oberfläche der gekochten Fasern, verglichen mit den
ungekochten Fasern. Die Hitzebehandlung der Protein-
Gummi-Komplexfasern führte nicht nur zu einer Stabili
sierung der Fasern, um ihre Festigkeit zu behalten,
sondern sie kann auch verwendet werden, um die Fasern
zu pasteurisieren. Die Hitzebehandlung der Fasern, wie
z. B. durch Kochen, reduziert die Gesamtbakterienzähl
rate von 5×10³ auf weniger als 10, was die pasteuri
sierende Wirkung der Hitzebehandlung zeigt. Mikrowellen
verminderten auch die Gesamtbakterienzählrate, was an
zeigt, daß Mikrowellen bakterizid sind. Die Bakterien
zählrate der ungekochten Fasern und davon abgeleiteter
Nahrungsmittelprodukte ist sehr niedrig und Kochen
macht die Fasern und ihre Produkte fast steril. Zu
sätzlich können durch Variieren der Temperatur und der
Erhitzungszeit verschiedene Grade der Festigkeit und
Stabilität der Fasern erhalten werden, wie es gewünscht
ist.
Die Zusammensetzungen der hitzebehandelten Xanthan-
Sojaproteinisolat-Fasern und Fasern, die nicht hitzebe
handelt wurden, sind in der folgenden Tabelle 7 angege
ben:
Beim Mischen mit 1% (g/g) feinem Salz (kristallines
Natriumchlorid) erweichten die ungekochten Fasern des
Xanthangummi-Sojaisolats- (1 : 6)-Komplexes, während die
entsprechenden gekochten Fasern fest blieben, wie in
der folgenden Tabelle 8 gezeigt ist:
Diese Ergebnisse zeigen weiter, daß die Hitzebehandlung
gemäß der vorliegenden Offenbarung die Protein-Gummi-
Komplexfasern stabilisiert und so die Fasern vor dem
Erweichen gegen Ionenstärke schützt.
Die Tabellen 6 und 8 zeigen auch, daß kristallines
Natriumchlorid, wie es typischerweise in Aromatisie
rungsmaterialien vorhanden ist, die Fasern schneller
erweicht, als es Natriumchloridlösung tut. Dies war
offensichtlich dem Lokalisierungseffekt des Salzes in
dem Fasersystem zuzuschreiben. Mit anderen Worten war
die Salzkonzentration auf der Oberfläche der Fasern
sehr hoch, bevor das Salz gleichmäßig in dem gesamten
Fasersystem dispergiert war.
Wie durch die Daten in Tabelle 9 gezeigt wird, scheint
Saccharose die Xanthangummi-Sojaproteinfasern nicht
wesentlich zu erweichen. Dies zeigt, daß Zucker ver
wendet werden kann, um den Gummi-Protein-Komplex zu
süßen, wenn es erforderlich ist, ohne das Risiko des
Erweichens der Fasern.
Zitronensäure, die weithin verwendet wird als Konser
vierungsmittel in Nahrungsmittelprodukten, hat auch die
Tendenz, die Faser zu erweichen, vielleicht weil sie
die Ionenbindungen, die Xanthangummi und Sojaprotein
verbinden, unterbricht. Die Daten im Hinblick auf den
Erweichungseffekt der Zitronensäure auf die 1 : 6-Xan
thangummi-Sojaisolatfasern sind in der folgenden
Tabelle 10 gezeigt:
Überraschenderweise kann jedoch die Zitronensäure ver
wendet werden, um die Xanthangummi-Proteinmischung
anzusäuern beim Rühren, um feste Fasern zu erzeugen.
Offensichtlich dient im letzteren Fall die Zitronen
säure als ein Protonendonor, um die zwei Biopolymere
zusammenzubringen, um den Gummiprotein-Komplex zu
bilden. Dementsprechend kann, wenn es erwünscht ist,
die Zitronensäure als ein Konservierungsmittel zu ver
wenden, die Zitronensäure verwendet werden, um die
Gummiproteinmischung anzusäuern, um Fasern zu erzeugen,
weil die Zitrationen eingeschlossen und zurückgehalten
werden könnten in dem Fasernetzwerk, um als Konservie
rungsmittel zu dienen. Darüberhinaus wurde gefunden,
daß die Hitzebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung
den Erweichungseffekt der Zitronensäure in den Fasern
minimiert.
Um die Festigkeit der Fasern quantitativ zu erfassen,
wurde eine Methode entwickelt, um die Kraft, die erfor
derlich ist, eine Reihe von Flügeln in einer Standard
Kramer mehrflügeligen Scherzelle mit 10 Flügeln anzu
treiben, von denen jeder 3 mm dick und 7 mm breit ist,
an einer Instron Universal Testvorrichtung, die erhält
lich ist von Instron Corp. of Canton, Ohio zu messen,
durch 5×5 cm Platten der gepreßten Fasern. Diese Kraft
entspricht der Festigkeit der Fasern. Ein Beispiel ist
in Tabelle 11 gezeigt:
Die Daten in Tabelle 11 zeigen, daß die Kraft, die
erforderlich ist für die Instron′s Flügel, um durch die
gekochten und gepreßten Fasern des Sojaisolat-Protein-
Xanthangummikomplexes zu schneiden, annähernd zweimal
so groß ist wie die um durch die entsprechenden unge
kochten und gepreßten Fasern zu schneiden. Dies zeigt,
daß die Hitzebehandlung die Festigkeit der Fasern
wesentlich vergrößern kann (z. B. doppelt).
Der Feuchtigkeitsgehalt der abgetropften Fasern wird im
allgemeinen im Bereich von 75 bis etwa 90% sein, z. B.
etwa 80% und es ist wünschenswert, Aromatisierungsmit
tel zuzugeben, wenn die Fasern diese Menge an Feuchtig
keit enthalten. Jedoch können die Fasern, wenn sie
gefällt sind, oder nach der Hitzestabilisierung, im
wesentlichen im Feuchtigkeitsgehalt reduziert werden,
um ein Faserprodukt mit niedriger Feuchtigkeit zu
schaffen, das seine Faserintegrität behält. Wenn die
Fasern lyophilisiert wurden auf den Zustand, daß ihr
Feuchtigkeitsgehalt nur noch 24% war, blieben die
Fasern fest und stark, auch wenn sie sich trocken
anfühlten. Diese Fasern (mit 24% Feuchtigkeitsgehalt)
konnten rehydratisiert werden, um eine Textur zu erhal
ten, die ähnlich der der abgetropften ist.
Der Feuchtigkeitsgehalt der gepreßten Fasern wird im
allgemeinen im Bereich von 60 bis etwa 75% sein, z. B.
65%. Faserzusammensetzungen mit vermindertem Feuchtig
keitsgehalt können geschaffen werden, die eine längere
Lagerung und eine leichtere Handhabbarkeit für den
Transport und die Lagerung haben. Jedoch können die
Fasern brüchig und spröde werden bei sehr niedrigem
Feuchtigkeitsgehalt, z. B. wenn sie lyophilisiert
werden, so daß sie nur noch 3,7% Feuchtigkeit enthal
ten. Als Ergebnis wird eine geeignete Menge an Feuch
tigkeitsgehalt benötigt, um die Festigkeit aufrechtzu
erhalten und die strukturelle Integrität zu behalten.
Die Zusammensetzung der Protein-Xanthangummifasern bei
verschiedenen Stufen des Trocknens ist in der der
folgenden Tabelle 12 gezeigt:
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Weißheit der
Fasern der Protein-Xanthangummi-Komplexe eine wichtige
Funktionalität für die Herstellung von Nahrungsmittel
produkten auf Basis von Protein-Xanthangummi. Um die
Weißheit bestimmter Fleischarten, einschließlich Geflügel,
Fisch und Muscheln nachzubilden, sollte die Weißheit der
Proteingummifasern überwacht und optimiert werden. Die
Farbdaten hinsichtlich der Messung der Faserweißheit sind
in der folgenden Tabelle 13 gezeigt:
Die Garner XL805 Farbdifferenzwerte zeigen, daß die
Helligkeit der Sojaisolat-Xanthangummifasern verbessert
werden kann durch Einbringen von Eialbumin in das
System, um den Sojaisolat-Xanthangummi-Eialbumin-Ter
närkomplex zu bilden. Dies wird bewiesen durch die
ansteigende Reihe der Weißheit der Fasern dieser Kom
plexe: Xanthangummi-Sojaisolat (1 : 6) Komplex, Xanthan
gummisojaisolat-Eialbumin (1 : 3 : 3) Ternärkomplex, Xan
thangummi-Eialbumin (1 : 6) Komplex.
Wie angegeben, können die Xanthanproteinfaserzusammen
setzungen gemäß der vorliegenden Erfindung aromatisiert
werden, um den Geschmack einer ausgewählten natürlichen
Fleischzusammensetzung nachzubilden, insbesondere nach
Hitzestabilisierung des Faserkomplexes. Zum Beispiel
die Fasern des Protein-Xanthangummi-Komplexes, indem
(a) 2%iges (g/g) Aromatisierungsmittel auf die
abgetropften Fasern gesprüht wird und die Fasern in
einem Hobart Mischer 30 Sekunden gemischt werden oder
bis das Aromatisierungsmittel gleichmäßig in dem Faser
system verteilt ist, (b) getrocknetes Eiweiß, das als
Bindemittel verwendet wird, auf die aromatisierten
Fasern gesprüht wird und dann die Mischung in demselben
Hobart Mischer 30 Sekunden gemischt wird, (c) 5% (g/g)
Henningsen′s Hähnchenfett oder 5% (g/g) Armour Schweine
schmalz zugegeben wird zu (b) und die Mischung 30
Sekunden gemischt wird, um Hühnchen- bzw. Schweineana
loge zu erhalten, (d) die aromatisierten Fasern von
Schritt (c) bei 25°C 30 Minuten stehen gelassen werden,
(e) die aromatisierten und 30 Minuten inkubierten
Fasern auf einer Käsepresse unter einem Druck von 3,4
bar (50 psig) bei 25°C eine Stunde gepreßt werden.
Die Inkubationszeit, die Zeit und der Druck des
Pressens, können variiert werden abhängig von der
Festigkeit und der Wasserhaltungsaktivität der Fasern
und abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt, der im Endpro
dukt erwünscht ist. Wie vorher erörtert, können die
abgetropften Fasern normalerweise eine wesentliche
Menge an Wasser (z. B. etwa 80 Gew.-%) halten, die dazu
dient, die Aromatisierungsmittel zu lösen und die auch
dazu dient, ein Bindemittel zu hydratisieren wie ge
trocknetes Eiweiß, so daß die Fasern anbinden können
beim Pressen und/oder Hitzefixieren. Nichtsdestotrotz
kann ein Teil der Aromatisierungsmittel und/oder des
Bindemittels aus den Fasern beim Pressen gequetscht
werden. Um den Verlust an Aromatisierungsmittel und
Bindemittel zu minimieren, können die Fasern wünschens
werterweise dehydratisiert werden bis zu einem gewissen
Ausmaß, durch Zentrifugation vor dem Aromatisieren. Die
Menge Wasser, die aus den Fasern ausgetrieben wird,
kann reguliert werden durch Variieren der Geschwindigkeit
und Zeit des Zentrifugierens.
Die Fasern aus Protein-Xanthangummi-Komplex können aro
matisiert werden, indem geschmolzener verarbeiteter
Käse mit dem faserigen Komplex gemischt wird. Dies
schafft ein Produkt mit einer fleischähnlichen kaubaren
Textur mit Käsegeschmack. Eine andere Produktart kann
hergestellt werden, indem Würfel oder Scheiben von Käse
mit fleischaromatisierten Fasern gemischt werden, um
eine Cheesburger-artige Frikadelle zu erhalten.
Die aromatisierten und gepreßten Frikadellen können
hitzefixiert werden, indem die Temperatur der gemischten
Faser- und Bindemittelmischung erhöht wird oder bei der
Hauptkochtemperatur des Wassers. Eine solche Erhitzung
kann erreicht werden mit Hilfe von üblichen Heißluft-,
Bestrahlungs-, Übertragungs- oder Mikrowellenöfen. Zum
Beispiel kann eine Frikadelle hitzefixiert werden durch
Kochen in einem 700 Watt Mikrowellenofen eine Minute
pro 200 g Frikadelle. Die Erhitzungstemperatur und Zeit
kann variiert werden, abhängig von physikochemischen
Eigenschaften der Fasern ebenso wie von der gewünschten
Textur und Erscheinung der Frikadelle.
Die Hitzefixierung ist nicht erforderlich für alle
Anwendungen der gepreßten Fasern. Zum Beispiel können
gepreßte Frikadellen paniert und direkt im Fett
schwimmend gebraten werden ohne den Hitzefixierungs
schritt.
Die Fasern aus Sojaprotein-Xanthangummi (z. B. 6 : 1)
Komplex, die aus Sojaisolat und Xanthangummi gemäß der
vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden, können
hergestellt werden, die relativ mild sind. Jedoch kann
eine leichte Säuerlichkeit festgestellt werden in
bestimmten Formulierungen wie einer Hühnchenfrikadellen-
Formulierung unter bestimmten Bedingungen. Variationen
in den Mengen an Säure (einmolare Salzsäure), die zum
Ansäuern der Sojaprotein-Xanthangummi-Mischung verwen
det wird, um Fasern zu erzeugen, ist in der folgenden
Tabelle 14 gezeigt:
Die pH-Werte der Fasern, die hergestellt wurden unter
Verwendung verschiedener Mengen an Säure, um die Faser
erzeugende Lösung einzustellen auf einen Faserausfäl
lungs-pH, waren im wesentlichen die gleichen, was
anzeigt, daß der pH-Wert der Faser bestimmt wurde durch
die Netzladungen des Komplexes, der zusammengesetzt ist
aus Sojaprotein und Xanthangummi. Offensichtlich war
die Netzladung der Faser, die aus Eialbumin und
Xanthangummi hergestellt wurde, leicht verschieden von
der des Soja-Xanthan-Komplexes. Deshalb hatten die
Fasern aus Xanthan-Eialbumin-Komplex oder Xanthan-Soja
eialbumin-Ternärkomplex höhere pH-Werte und schmeckten
nicht sauer. Dies erklärte, warum Eialbumin die Milde
der Fasern verbesserte, wenn es in das Fasersystem
eingebracht wurde, um den Xanthansoja-Eialbumin-Ternär
komplex zu bilden.
Nachdem nun verschiedene spezifische Aspekte der Ver
wendung der Xanthangummi-Proteinfaserzusammensetzungen
in Fleisch nachbildenden Formulierungen beschrieben
wurden, sollten die folgenden spezifischen Beispiele
und Rezepte weiterhin die Nützlichkeit verschiedener
spezifischer fleischnachbildender Formulierungen
zeigen.
Die Fasern aus Protein-Xanthangummi-Komplexen wurden
entweder gekocht oder ungekocht abgetropft und dann
aromatisiert mit 2 bis 5% (g/g) Haarmann und Reimer′s
(H′s) "Krabbengeschmack", L. J. Minor′s Hummergrund
stoff, H′s "Shrimpsgeschmack", H′s "Muschelgeschmack",
H′s "Hähnchengeschmack", L. J. Minor′s "Rindfleisch
grundstoff" und H′s "Schweinegeschmack", um Krabbe,
Hummer, Shrimp, Muschel, Hähnchen, Rindfleisch und
Schweinefleisch auf Basis von Protein-Xanthangummi zu
erhalten. Diese aromatisierten Protein-Xanthangummi
fasern wurden entweder verwendet wie sie waren oder
gepreßt, um Frikadellen zu bilden mit oder ohne Hitze
fixierung, abhängig von den Anwendungen. Einige von
ihnen wurden verwendet, um verschiedene Gerichte her
zustellen wie Krabben- und Hummersalate, Krabben- und
Hummerkroketten, um in Teig getauchte und panierte
Hühnchenfrikadellen, italienisches, knochenloses Hühn
chen, heißen Hähnchensalat, Cashew Hühnchenbrocken und
Moo Goo Gai Pan (ein chinesisches Gericht, das herge
stellt wurde durch Rühren und Braten des Hühnchenana
logen auf Basis von Protein-Xanthan mit chinesischen
Gemüsen) herzustellen. Diese Gummi-Protein- Komplexe
können verwendet werden, um entweder Produkte herzu
stellen, in denen 100% oder teilweise Fleisch, Geflügel
oder Seetiere ersetzt sind. Die Rezepte und Verfahren
zur Herstellung dieser Nahrungsmittelprodukte sind wie
folgt beschrieben und basieren auf Rezepten, die aus
verschiedenen veröffentlichten Kochbüchern und Artikeln
entnommen wurden:
- (a) Sellerie, Zwiebel, Pfeffer und Gurken werden von Hand in einer Schüssel gemischt.
- (b) Die Mischung aus (a) wird zu den mit Krabbe aro matisierten Xanthangummi-Sojaisolat-(1 : 6)-Fasern in einer separaten Schüssel gegeben. Mayonnaise und Zitronensaft wird zugegeben. Es wird gemischt von Hand, bis es einheitlich ist (eine Minute). Der Salat ist fertig zum Servieren.
- (c) Für den Krabbenfleischsalat mit 50% Ersatz, wurden die unaromatisierten Xanthansojafasern und das King-Krabbenfleisch zuerst gründlich zerhackt in einem Hobart Mischer bei niedriger Geschwindigkeit ungefähr eine Minute, bevor die Gewürze zugegeben wurden.
Ein verlängerter Hummerfleischsalat aus Sojaprotein-
Xanthangummifasern kann mit dem selben Rezept und durch
daßelbe Verfahren hergestellt werden, wie für den
Krabbenfleischsalat, mit der Ausnahme, daß die Fasern
mit 2% (g/g) L. J. Minor′s Hummergrundstoff aromati
siert werden.
- (a) Alle Zutaten werden gründlich trocken vermischt.
- (b) Die trockenen Zutaten werden zu der kalten Milch in dem Kochtopf gegeben, während die Milch mit einem Kochlöffel gerührt wird.
- (c) Es wird zum Kochen erhitzt über mittlerer Hitze, während ständig gerührt wird.
- (d) Die Sauce wird eine Minute unter ständigem Rühren kochen gelassen.
- (a) 15 g der weißen Sauce aus dem Kochtopf werden ent fernt, während sie noch sehr heiß ist. Sie wird leicht abkühlen gelassen auf 82°C (180°F) und mit ganzen Eiern gerührt.
- (b) Leicht abgekühlte weiße Sauce-Eigelbmischung wird zu dem Rest der heißen weißen Sauce gegeben und über geringer Hitze gekocht, bis die Sauce eindickt zu einer steifen Konsistenz.
- (c) Die Sauce wird von der Hitze entfernt und abkühlen gelassen auf 66°C (150°F).
- (d) In einer großen Schüssel werden von Hand sorgfältig Xanthangummi-Sojaproteinfasern mit King Krabben fleisch (falls gewünscht), granulierter Zwiebel, Petersilieflocken, Dillkraut und gemahlenem roten Pfeffer gemischt. Leicht abgekühlte weiße Sauce wird zugegeben und gut von Hand gerührt (ungefähr eine Minute).
- (e) Die Mischung wird für 30 Minuten in den Kühlschrank gegeben.
- (f) Die Kroketten werden vorbereitet für das Braten in schwimmendem Fett durch Formen der gekühlten Mischung in Bälle mit ungefähr 2,5 cm (1 inch) Durchmesser. Die Bälle werden dann paniert in einem 3-Schritt-Verfahren; zuerst werden sie in Brotkrumen getaucht, als zweites in Ei und als drittes in Brotkrumen.
- (g) Die panierten Kroketten werden dann gefroren.
- (h) Die gefrorenen panierten Kroketten werden in schwimmendem Fett bei 135°C (275°F) gebacken, bis sie goldbraun sind.
Hummerkroketten auf Basis von Sojaprotein-Xanthangummi
können in der gleichen Art hergestellt werden mit der
Ausnahme, daß der faserige Sojaprotein-Xanthangummi-
Komplex mit 2% (g/g) L. J. Minor′s Hummergrundstoff
aromatisiert wird.
Krabbenfrikadellen auf Basis von Sojaprotein-Xanthan
gummi werden hergestellt durch Mischen von Sojaxanthan-
(6 : 1)-Fasern mit eingemachtem gefrorenem Krabbenfleisch
durch das folgende Verfahren:
- (a) Die gekochten und abgetropften Sojaxanthan-(6 : 1)- Fasern werden mit 5% (g/g) Kraft′s getrockneten Eiweißen gemischt
- (b) 70% Sojaxanthan (6 : 1) Fasern werden gründlich mit 30% eingemachtem gefrorenes Krabbenfleisch in einem Hobartmischer gemischt. Die Brühe in der Büchse wird zu der Fasermischung gegeben, um den Geschmack zu verbessern,
- (c) die aromatisierten Sojaxanthan-(6 : 1)-Fasern werden unter einem Druck von 1,9 bar (28 psi) bei 25°C 30 Minuten gepreßt,
- (d) die aromatisierte und gepreßte Frikadelle wird in einem Mikrowellenofen bei Kocheinstellung zwei Minuten je 150 g Frikadelle erhitzt.
3/4 Tasse Mayonnaise,
2 Eßlöffel Zitronensaft,
1 Teelöffel trockener Senf,
1 Teelöffel Salz,
1 Teelöffel Worcestershire-Sauce,
1 4 Unzen Packung zerschnitzelter Cheddarkäse (1 Tasse),
3 Tassen Hähnchenanaloges auf Basis Sojaprotein- Xanthangummi (Sojaprotein-Xanthangummi = 6 : 1, aroma tisiert mit 2% H′s "Hähnchengeschmack"),
1 1/2 Tassen gehackter Sellerie,
1 1/2 Tassen frische Brotwürfel,
1 Tasse gehackte kalifornische Walnüsse.
2 Eßlöffel Zitronensaft,
1 Teelöffel trockener Senf,
1 Teelöffel Salz,
1 Teelöffel Worcestershire-Sauce,
1 4 Unzen Packung zerschnitzelter Cheddarkäse (1 Tasse),
3 Tassen Hähnchenanaloges auf Basis Sojaprotein- Xanthangummi (Sojaprotein-Xanthangummi = 6 : 1, aroma tisiert mit 2% H′s "Hähnchengeschmack"),
1 1/2 Tassen gehackter Sellerie,
1 1/2 Tassen frische Brotwürfel,
1 Tasse gehackte kalifornische Walnüsse.
Der Ofen wird auf 177°C (350°F) vorgeheizt. In einer
1 1/2 Quart Kasserole werden die ersten fünf Zutaten
gemischt. Die Hälfte des Käse und die übrigen Zutaten
werden eingerührt. Es wird 40 bis 45 Minuten gebacken.
Der übrige Käse wird übergestreut und es wird noch 3
bis 5 Minuten länger gebacken, bis der Käse geschmolzen
ist.
3 Eier, aufgeschlagen,
1 Tasse geriebener Parmesankäse,
1/4 Tasse feine trockene Brotkrümel,
2 Tassen Hühnchenanaloges auf Basis von Sojaprotein- Xanthangummi (6 : 1) (die Proteingummifasern wurden aromatisiert mit 2% (g/g) H′s "Hähnchengeschmack" gepreßt),
1 1/2 Eßlöffel Butter oder Margarine 1/4 Tasse gehackter grüner Pfeffer,
1/4 Tasse gehackte Zwiebeln,
1 1/2 Teelöffel kochendes Öl,
1 466 g Büchse Tomatensoße,
1/2 Teelöffel Zucker,
1/4 Teelöffel italienische Würze,
1/8 Teelöffel getrocknetes Basilikum,
1/8 Teelöffel Knoblauchpulver,
1/8 Teelöffel Pfeffer,
1 Tasse zerschnitzelter Mozzarellakäse.
1 Tasse geriebener Parmesankäse,
1/4 Tasse feine trockene Brotkrümel,
2 Tassen Hühnchenanaloges auf Basis von Sojaprotein- Xanthangummi (6 : 1) (die Proteingummifasern wurden aromatisiert mit 2% (g/g) H′s "Hähnchengeschmack" gepreßt),
1 1/2 Eßlöffel Butter oder Margarine 1/4 Tasse gehackter grüner Pfeffer,
1/4 Tasse gehackte Zwiebeln,
1 1/2 Teelöffel kochendes Öl,
1 466 g Büchse Tomatensoße,
1/2 Teelöffel Zucker,
1/4 Teelöffel italienische Würze,
1/8 Teelöffel getrocknetes Basilikum,
1/8 Teelöffel Knoblauchpulver,
1/8 Teelöffel Pfeffer,
1 Tasse zerschnitzelter Mozzarellakäse.
Eier, Parmesankäse und Brotkrümel werden vermischt. Die
Würfel aus dem Hühnchenanalogen auf Basis von Sojapro
tein-Xanthangummi (6 : 1) werden eingerührt und gut ge
mischt. Die Mischung wird mit den Händen in 8 19 mm
dicke Frikadellen geformt. In einer großen Bratpfanne
werden die Frikadellen in Butter oder Margarine über
mittlerer hoher Hitze 2 bis 3 Minuten pro Seite
gebraten, bis sie gebräunt sind. Die Frikadellen werden
abgetropft und in einer 25×15×5 cm Backschüssel ange
richtet. Grüner Pfeffer und Zwiebel werden in heißem Öl
gebraten, bis sie zart sind. Sie werden von der Hitze
entfernt. Eine halbe Tasse Wasser und alle übrigen Zu
taten, außer dem Mozzarellakäse werden zugegeben. Sauce
wird über die Frikadellen gelöffelt. Der Mozzarellakäse
wird übergestreut. Es wird bei 177°C (350°F) 25 Minuten
gebacken, bis es heiß ist.
Das Hühnchenanaloge wird aufgeschnitten aus den Soja
protein-Eialbumin-Xanthangummi-(3 : 3 : 1)-Fasern (aroma
tisiert mit 2% H′s "Hähnchengeschmack" und 5%
Henningsen′s Hähnchenfett, gepreßt) in 0,6′′ × 3,5′′
Frikadellen.
Es wird ein Tempurateigbrei hergestellt durch:
- (a) zwei Tassen eiskaltes Wasser werden in eine große Mischschüssel abgemessen.
- (b) Zwei Tassen Tempurateigmischung (Hime brand) werden gleichmäßig über das Wasser gesprüht und dann wird gerührt, bis das Mehl feucht ist und große Klumpen verschwinden.
Die Frikadellen werden im Teig getaucht, paniert und in
schwimmendem Fett gebacken:
- (a) Die Frikadellen werden in den Tempurateig getaucht und sie werden herausgenommen, wenn die Frikadel len vollständig mit dem Teig bedeckt sind.
- (b) Die mit Teig bedeckten Frikadellen werden mit Brotkrümeln paniert (Gonnella brand).
- (c) Die in Teig getauchten und panierten Frikadellen werden in schwimmendem Öl gebacken, schwimmendes Öl (190°C; 375°F) bei gelegentlichem Umdrehen, bis sie leicht goldbraun werden.
1/2 Tasse Maisstärke,
2 Teelöffel Salz,
1/4 Teelöffel Mononatriumglutamat, gegebenenfalls,
1 Teelöffel Zucker,
1 1/2 Teelöffel trockener Sherry,
2 Eiweiß,
1 1/2 Tassen fein geriebene Cashewnüsse,
2 Chickenanaloge auf Basis von Sojaprotein-Eialbumin- Xanthangummi-(3 : 3 : 1)-Komplex in der Größe von Hähnchenbrüsten (die Proteinxanthanfasern wurden aromatisiert mit 2% (g/g) H′s "Hähnchengeschmack" und 5% Henningsen′s Hähnchenfett, gepreßt),
2 Tassen Pflanzen- oder Erdnußöl.
2 Teelöffel Salz,
1/4 Teelöffel Mononatriumglutamat, gegebenenfalls,
1 Teelöffel Zucker,
1 1/2 Teelöffel trockener Sherry,
2 Eiweiß,
1 1/2 Tassen fein geriebene Cashewnüsse,
2 Chickenanaloge auf Basis von Sojaprotein-Eialbumin- Xanthangummi-(3 : 3 : 1)-Komplex in der Größe von Hähnchenbrüsten (die Proteinxanthanfasern wurden aromatisiert mit 2% (g/g) H′s "Hähnchengeschmack" und 5% Henningsen′s Hähnchenfett, gepreßt),
2 Tassen Pflanzen- oder Erdnußöl.
- (a) In einer kleinen Schüssel werden Maisstärke, Salz, Natriumglutamat, Zucker und Sherry gemischt.
- (b) In einer kleinen Schüssel werden die Eiweiße leicht aufgeschlagen, aber nicht bis sie schaumig sind. Nach und nach und mäßig werden sie in die Sherry-Mischung gerührt.
- (c) Cashew (gemahlen im Mischer) werden auf eine Platte gebracht. Die Hähnchen werden in die Sherry-Ei-Mischung getaucht und in Cashewnüssen gerollt. Sie werden auf Wachspapier oder ein Blech gebracht.
- (d) Öl wird in einen Wok gegossen und vorerhitzt, unbedeckt auf 190°C (375°F), bis das Kontrollsig nal herabgeht, etwa 4 Minuten. 4 bis 8 eingetauchte Hähnchenseiten etwa 2 Minuten eingetropft. Sie werden mit einem Schlitzlöffel oder einem Sieb entfernt. Sie werden einige Minuten abgetropft und heiß als Appetitanreger oder Hauptgericht serviert. Es werden entweder 32 Appetitanreger oder 6 Hauptgerichte hergestellt.
0,23 kg Hähnchenanaloges aus Sojaisolat-Eialbumin-Xan
thangummi-(3 : 3 : 1)-Komplex (der faserige Komplex wurde
aromatisiert mit 2% (g/g) H′s "Hähnchengeschmack"
und 5% Henningsen′s Hähnchenfett und dann gepreßt).
Eine Prise Salz und eine Prise Pfeffer.
1 Teelöffel Sherry,
1/2 Eiweiß
4 Eßlöffel Öl,
12 Pilze, in Scheiben,
12 Wasserkastanien, in Scheiben,
5 oder 7 cm lange Schalotten,
2 Teelöffel Sojasauce,
1/2 Teelöffel Zucker,
1 Teelöffel Maisstärke,
24 gefrorene Erbsen,
1 Teelöffel Salz,
2 Stengel Sellerie, in Scheiben,
1 Knoblauchzehe, in Scheiben.
1/2 Eiweiß
4 Eßlöffel Öl,
12 Pilze, in Scheiben,
12 Wasserkastanien, in Scheiben,
5 oder 7 cm lange Schalotten,
2 Teelöffel Sojasauce,
1/2 Teelöffel Zucker,
1 Teelöffel Maisstärke,
24 gefrorene Erbsen,
1 Teelöffel Salz,
2 Stengel Sellerie, in Scheiben,
1 Knoblauchzehe, in Scheiben.
- (a) Die gepreßten Fasern des Hühnchen-aromatisierten Komplexes aus Sojaisolat, Eialbumin und Xanthan gummi (3 : 3 : 1) werden geschnitten und mit Sherry gemischt.
- (b) Die gefrorenen Erbsen werden abgezogen.
- (c) 2 Eßlöffel Öl werden erhitzt und es wird Salz zugegeben, die Pilze, Sellerie, Wasserkastanien und Schnee-Erbsen werden 2 Minuten sortiert. Sie werden aus der Pfanne entfernt.
- (d) 2 Eßlöffel Öl werden im Kochtopf erhitzt. Knob lauch, Schalotten und Hähnchenanaloges werden eine Minute über großer Hitze gebraten, Sojasauce wird zugegeben und gut gemischt. Die gekochten Gemüse werden zugegeben und für eine Minute gut gemischt. Es wird auf ein erhitztes Blech entfernt und es ist fertig zum Servieren.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eßbarer Proteinfasern aus Pro
tein und einer Xanthangummikomponente,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine wäßrige Proteinfaser erzeugende Lösung, die eine solubilisierte, eßbare Proteinkomponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sojaprotein, Erdnußprotein, Kasein, Eiprotein, Baumwollsaatprotein, Sonnenblumenpro tein, Erbsenprotein und Mischungen davon
und eine solubilisierte Xanthangummi-Hydrokolloidkomponen te, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Xanthangummi, Xanthangummi/Hydrokolloidaddukten und Mischungen davon enthält, schafft,
wobei Xanthangummi und Protein im Verhältnis 1 : 4 bis 1 : 10 vorliegen,
die Lösung, bezogen auf ihr Gewicht insgesamt 0,1 bis 4 Gew.-% Protein- und Xanthangummikomponente enthält und die Ionenstärke der Lösung auf einen Wert zwischen 0 M und weniger 1 M eingestellt ist,
den pH-Wert der Faser erzeugenden Lösung so einstellt, daß das elektrochemische Potential der Gummiproteinmischung im wesentlichen 0 ist, wobei die pH-Einstellung bei einer Temperatur im Bereich von 4 bis 100°C durchgeführt wird und die Xanthanproteinfasern von der Lösung abtrennt.
daß man eine wäßrige Proteinfaser erzeugende Lösung, die eine solubilisierte, eßbare Proteinkomponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Sojaprotein, Erdnußprotein, Kasein, Eiprotein, Baumwollsaatprotein, Sonnenblumenpro tein, Erbsenprotein und Mischungen davon
und eine solubilisierte Xanthangummi-Hydrokolloidkomponen te, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Xanthangummi, Xanthangummi/Hydrokolloidaddukten und Mischungen davon enthält, schafft,
wobei Xanthangummi und Protein im Verhältnis 1 : 4 bis 1 : 10 vorliegen,
die Lösung, bezogen auf ihr Gewicht insgesamt 0,1 bis 4 Gew.-% Protein- und Xanthangummikomponente enthält und die Ionenstärke der Lösung auf einen Wert zwischen 0 M und weniger 1 M eingestellt ist,
den pH-Wert der Faser erzeugenden Lösung so einstellt, daß das elektrochemische Potential der Gummiproteinmischung im wesentlichen 0 ist, wobei die pH-Einstellung bei einer Temperatur im Bereich von 4 bis 100°C durchgeführt wird und die Xanthanproteinfasern von der Lösung abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern einen pH im Bereich von 3 bis 6 haben.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern stabilisiert werden durch Erhitzen auf eine
Temperatur von mindestens 70°C.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern mit einem Salz enthaltenden Aromatisie
rungsmittel gemischt werden, um eine aromatisierte,
Fleisch nachbildende Zusammensetzung zu erhalten, die
mindestens 1 Gew.-% Natriumchlorid enthält, die die Faser
integrität behält.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern eine Härte von mindestens 100 kg bei einem
Wassergehalt von mindestens 50 Gew.-% haben.
6. Eßbarer Proteinkomplex, herstellbar nach den im Anspruch 1
angegebenen Verfahrensschritten.
7. Verwendung des Proteinkomplexes nach Anspruch 6 für eine
nachgebildete Fleischzusammensetzung, die zusätzlich ein
Bindemittel und ein Aromatisierungsmittel enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/567,096 US4563360A (en) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | Edible xanthan gum-protein fibrous complexes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3447715A1 DE3447715A1 (de) | 1985-07-11 |
DE3447715C2 true DE3447715C2 (de) | 1995-02-02 |
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ID=24265700
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3447715A Expired - Fee Related DE3447715C2 (de) | 1983-12-30 | 1984-12-28 | Faserige Proteinkomplexe |
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JP (1) | JPH0653041B2 (de) |
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FR (1) | FR2557431B1 (de) |
GB (1) | GB2154420B (de) |
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Owner name: KRAFT, INC., GLENVIEW, ILL., US |
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D2 | Grant after examination | ||
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