DE69012336T2

DE69012336T2 - Nahrungsmittel enthaltend aewx-stärke.

Info

Publication number: DE69012336T2
Application number: DE69012336T
Authority: DE
Inventors: Eugene Faron; Susan Furcsik; David Gottneid; Frances Katz; David Mauro; Frank Pustek
Original assignee: American Maize Products Co
Current assignee: Cerestar USA Inc
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2010-07-18
Also published as: DE69012336D1; DK0487553T3; US5009911A; EP0487553A1; EP0487553B1; EP0487553A4; WO1991002462A1; AU6046090A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stärke, insbesondere ein säurehaltiges Nahrungsmittel, das aus einer Pflanze mit einem homozygoten Amylose-Extender- Paraffin-(aewx)-Genotyp gewonnene Stärke enthält.
Stärke ist ein Anhydroglucosepolymer und wird von verschiedenen Pflanzen gebildet. Die Klassifizierung erfolgt im allgemeinen nach dem pflanzlichen Ursprung. Getreidestärken werden z. B. aus dem Samen von Getreidearten wie Mais, Reis, Weizen, Gerste, Hafer und Sorghum gewonnen; Wurzel- und Knollenstärken werden aus Pflanzen wie Kartoffeln, Süßkartoffeln, Pfeilwurz, Yamswurzeln und Maniok gewonnen; und Paraffin-Stärken werden aus solchen Pflanzen wie Wachsmais, Wachsreis, Wachsgerste und Wachssorghum gewonnen.
Traditionell wurde angenommen, daß es nur zwei Arten von Anhydroglucosepolymeren gibt, nämlich Amylose und Amylopektin. Amylose gilt als lineares Polymer aus Anhydroglucoseeinheiten α(1,4)-Bindungen, während Amylopektin als Polymer, bestehend aus linearen Ketten von Anhydrogluscoseeinheiten mit α(1,4)-Bindungen und vereinzelten α(1,6)- Bindungen gilt. Die von einer α(1,6) abzweigende α(1,4)-Kette wird in der Regel als Verzweigung bezeichnet. In der Pflanze bilden sich durch Agglomeration der Polymere Körner.
Der Amylose- und Amylopektingehalt, die Korngröße und die Masse der Amylose- und der Amylopektinpolymere ist bei jeder stärkehaltigen Pflanze anders. Die Abweichungen führen zu deutlichen Unterschieden in den Eigenschaften der Stärke.
Stärkehaltige Pflanzen enthalten eine Reihe rezessiver mutierter Gene, die Auswirkungen auf die Eigenschaften der Stärke haben. Durch gezielte Züchtung können diese mutierten Gene ausgeformt werden.
Bei einer Kombination dieser mutierten Gene, den Paraffin-Zucker-2 (wxsu2)- Genen, wurde festgestellt, daß sie gegen Ausfrierungsverfahren beständig sind, siehe U.S. Patent Nr. 4,429,972 vom 31. Januar 1984, erteilt an Wurzburg et al.
Es ist bekannt, daß Stärke und bestimmte chemisch modifizierte Stärken als Dickungsmittel in Nahrungsmitteln Verwendung finden.
In der Vergangenheit wurden un modifizierte Stärken nicht als Dickungsmittel für säurehaltige Nahrungsmittel verwendet, weil sie die für säurehaltige Nahrungsmitteln erforderliche Stabilität nicht besaßen. Deshalb waren nach herkömmlicher Ansicht chemisch modifizierte Stärken, im allgemeinen vernetzte Stärken, als Dickungsmittel in säurehaltigen Nahrungsmitteln zu verwenden.
Jetzt wurde entdeckt, daß Stärke, die aus einer stärkehaltigen Pflanze mit einem homozygoten Amylose-Extender-Paraffin (aewx)-Genotyp gewonnen wird, eine mit vernetzten Paraffin-Stärken vergleichbare Säurebeständigkeit aufweist und anstelle chemisch modifizierter Paraffin-Stärken als Dickungsmittel in säurehaltigen Nahrungsmitteln verwendet werden kann. Ferner wurde entdeckt, daß ein säurehaltiges Nahrungsmittel, das mit einer aus einer stärkehaltigen Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnenen Stärke eingedickt wurde, mit einem säurehaltigen Nahrungsmittel vergleichbar ist, das unter Verwendung einer vernetzten Paraffin-Stärke hergestellt wurde. Außerdem wurde entdeckt, daß ein säurehaltiges Nahrungsmittel, das mit einer aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotyp gewonnenen Stärke eingedickt wurde, mit säurehaltigen Nahrungsmitteln vergleichbar ist, die unter Verwendung bestimmter doppelt modifizierter Paraffin-Stärken hergestellt wurden.
Mit dem Begriff "säurehaltige Nahrungsmittel" werden Nahrungsmittel mit einem pH-Wert von unter 5,0 und insbesondere Nahrungsmittel mit einem pH-Wert von 1,0 bis 4,5 bezeichnet. Als typische Beispiele für säurehaltige Nahrungsmittel sind die Füllung einer Zitronentorte, Tomatensoße und Tomatenmark zu nennen.
Ferner wurde entdeckt, daß die aus stärkehaltigen Pflanzen mit einem aewx- Genotyp gewonnene Stärke für das Kochen bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck anstelle von vernetzten Paraffin-Stärken als Dickungsmittel verwendet werden kann. Dieses Kochen bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck kann als Retortenkochen oder Retortenverfahren bezeichnet werden.
Überraschend und zugleich unerwartet ist festgestellt worden, daß die aus einer stärkehaltigen Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnene Stärke einem säurehaltigen Nahrungsmittel eine Viskosität verleiht, die mit der Viskosität vergleichbar ist, die ein säurehaltiges Nahrungsmittel bei Verwendung einer vernetzten Paraffin-Stärke oder einer doppelt modifizierten Paraffin-Stärke aufweist, da der traditionellen Auffassung zufolge eine vernetzte Paraffin-Stärke oder eine doppelt modifizierte Paraffin-Stärke erforderlich ist, um einem säurehaltigen Nahrungsmittel eine solche Viskosität zu verleihen.
Die Entdeckung, daß anstelle chemisch modifizierter Stärke eine Stärke eingesetzt werden kann, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnen wird, kann dem Anwender wirtschaftlichen Nutzen bringen.
Stärke, die aus einer Pflanze mit einem homozygoten Amylose-Extender-Paraffin- Genotyp gewonnen wird, ist bekannt, und die Verwendung dieser Stärke in der Nahrungsmittelindustrie wurde in einem Artikel von T. Yamada et al. mit dem Titel "A Novel Type of Corn Starch from a Strain of Maize", veröffentlicht in "Stärke 30" (1978, Nr. 5, S. 145-147) vorgeschlagen.
Um aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnene Stärke in einem säurehaltigen Nahrungsmittel zu verwenden, wird dem Nahrungsmittel die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnene Stärke in einer Form einer breiartigen Stärkemischung oder einer kolloidalen Stärkelösung auf herkömmliche Weise zugesetzt.
Eine andere Möglichkeit ist das Mischen der aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotyp gewonnenen Stärke mit einem säurehaltigen Nahrungsmittel oder einer breiartigen Mischung aus Stärke und Wasser mit dem säurehaltigen Nahrungsmittel und das Kochen der entstandenen Mischung zwecks Herstellung eines eingedickten Nahrungsmittels.
Ein erfindungsgemäß hergestelltes eingedicktes säurehaltiges Nahrungsmittel besteht aus einem Nahrungsmittel, Wasser und einem wirksamen Anteil einer aewx-Stärke, die aus einer Pflanze mit einem homozygoten aewx-Genotyp gewonnen wird, wobei das besagte säurehaltige Nahrungsmittel einen pH-Wert von 5,0 und darunter hat und das besagte Nahrungsmittel eine Viskosität aufweist, die mit der eines säurehaltigen Nahrungsmittels vergleichbar ist, das mit einer vernetzten Paraffin-Stärke hergestellt wird, die aus dem gleichen Pflanzengrundstoff wie die aewx-Stärke gewonnen wird.
Vorzugsweise umfaßt ein erfindungsgemäß hergestelltes eingedicktes säurehaltiges Nahrungsmittel ein Nahrungsmittel und eine kolloidale Lösung, bestehend aus Wasser und einem wirksamen Anteil einer aewx-Stärke, die aus Mais mit einem homozygoten aewx-Genotyp gewonnen wird, wobei das besagte säurehaltige Nahrungsmittel einen pH-Wert von 5,0 und darunter hat, und die besagte kolloidale Lösung nach einem Brabender-Amylogramm unter sauren Bedingungen ein Viskositätsprofil hat, das größer ist als das mit einem Brabender- Amylogramm ermittelte Viskositätsprofil einer kollodialen Lösung aus einer herkömmlichen Stärke oder einer Paraffin-Maisstärke unter sauren Bedingungen.
Um chemisch modifizierte Paraffin-Stärke in säurehaltigen Nahrungsmitteln durch Stärke zu ersetzen, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnen wird, kann ein Austauschverhältnis von etwa 1:1 herkömmlicher chemisch modifizierter Paraffin-Stärke zu aus einer Pflanze mit einem aexw-Genotyp gewonnener Stärke angewendet werden. Dabei können größere oder kleinere Mengen der aus einer Pflanze mit einem aexw-Genotyp gewonnenen Stärke als Ersatz für herkömmliche chemisch modifizierte Paraffin-Stärke verwendet werden.
Es wurde festgestellt, daß die Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotyp gewonnen wird, bei Hinzugeben zu einem säurehaltigen Nahrungsmittel als Dickungsmittel wirkt. Zwecks Erreichen dieser Wirkung muß dem säurehaltigen Nahrungsmittel eine wirksame Menge Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotype gewonnen wird, beigemischt werden. Üblicherweise werden dem säurehaltigen Nahrungsmittel 1 bis 20 Masse% Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnen wurde, zugesetzt. Die aewx-Stärkemenge beträgt vorzugsweise 5 bis 20% im Verhältnis zur Gesamtmasse des säurehaltigen Nahrungsmittels. Die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnene Stärke wird mit dem Nahrungsmittel vermischt, oder eine breiartige Mischung aus Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnen wurde, und Wasser wird mit dem Nahrungsmittel vermischt; das entstandene Gemisch wird bis zu dem gewünschten Grad gekocht, um ein eingedicktes Nahrungsmittel zu erhalten. Wird die Stärke als solche oder in Form einer breiartigen stärkehaltigen Mischung mit dem Nahrungsmittel vermischt, so muß das entstandene Gemisch gekocht werden, um ein eingedicktes Nahrungsmittel zu erhalten. Das Mischen und auch das Kochen erfolgt auf herkömmliche Weise. Das Kochen erfolgt bei einer Temperatur von 90 ºC und darüber. Die Kochzeit beträgt etwa 10 Minuten, kann jedoch in Abhängigkeit von der Menge des Nahrungsmittels und dem Druck, dem das Gemisch-während des Kochprozesses ausgesetzt ist, variieren.
Die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotype gewonnene Stärke wird in einem Retortenverfahren verwendet, wobei besagte aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotype gewonnene Stärke, eine diese Stärke enthaltende breiartige Mischung oder eine diese Stärke enthaltende kolloidale Lösung mit einem Nahrungsmittel vermischt wird, das für ein Retortenverfahren geeignet ist. Im allgemeinen wird der Mischung Wasser hinzugefügt. Üblicherweise wird der pH-Wert einer solchen Mischung eingestellt, die anschließend in einem luftdicht verschlossenen Behälter einem herkömmlichen Retortenverfahren unterzogen wird. Während dieses Retortenverfahrens erreicht der Behälterinhalt für etwa 5 bis 25 Minuten vorzugsweise eine Temperatur von über 104 ºC, wodurch der Inhalt des luftdicht verschlossenen Behälters sterilisiert wird. Dabei ist eine wirksame Menge die Menge der aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnenen Stärke, die in einem solchen Retortenprozeß verwendet wird. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Stärke in Mengen von 1 - 20 % im Verhältnis zur Gesamtmasse des Behältnerinhalts verwendet. Die kolloidale Lösung, die breiartige Mischung oder die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotype gewonnene Stärke wird auf herkömmliche Weise mit dem Nahrungsmittel vermischt.
Um eine erfindungsgemäße kolloidale Lösung herzustellen, wird eine breiartige Mischung, bestehend aus Wasser und einer wirksamen Menge einer Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotype gewonnen wurde, hergestellt und einem Kochprozeß unterzogen. Die breiartige Mischung wird solange gekocht, bis sie einen eingedickten Zustand erreicht hat, der Eindickungseigenschaften aufweist, die denen der kolloidalen Lösung vergleichbar sind, die aus herkömmlichen chemisch modifizierten Stärken hergestellt wird. Die bevorzugte Menge der für die Herstellung der breiartigen Mischung verwendeten Stärke beträgt 1 - 20 % der Masse der breiartigen Mischung. Im allgemeinen besteht die Kochstufe darin, die breiartige Mischung auf eine Temperatur etwas über der Gelatinierungstemperatur der Stärke zu erhitzen und die Stärke einem Druck auszusetzen, der für das Aufspalten der Körner ausreicht. Es müssen nicht sämtliche Körner aufgespalten werden. Die Kochzeit beträgt bei einer Temperatur von ungefähr 90 ºC ungefähr zehn Minuten.
Ist die Stärke "in kaltem Wasser dispergierbar", kann die Kochstufe entfallen.
Mit dem Begriff "in kaltem Wasser dispergierbar" wird in der Stärkeindustrie ein Stärkeerzeugnis bezeichnet, das mit kaltem Wasser zu einem Brei oder einer kolloidalen Lösung verrührt werden kann. In kaltem Wasser dispergierbare Stärke wird manchmal auch als vorgelatinierte Stärke bezeichnet.
Der Begriff "Stärke" bedeutet im Sinne der Patentbeschreibung und der Patentansprüche nicht nur die im wesentlichen reinen Stärkekörner, so wie sie aus der stärkehaltigen Pflanze gewonnen werden, sondern auch granulierte Erzeugnisse aus Stärkekörnern wie Mehl, Grieß, Grütze und Schrot.
Der Begriff "Amylose-Extender-Paraffin-" oder "aewx"-Genotyp beeinhaltet im Sinne der Patentbeschreibung und der Patentansprüche nicht nur den homozygoten aewx-Genotyp. aeaewxwx, der durch übliche Pflanzenzuchttechniken gewonnen wurde, sondern auch den aewx-Genotyp, der durch Translokation, Inversion oder ein anderes gentechnisches Verfahren in einen anderen Teil des Pflanzengenoms transportiert wurde, um Variationen desselben einzubauen, wodurch die offengelegten Eigenschaften der aewx-Stärke erzielt werden.
Verwendbar ist jeder Pflanzengrundstoff, der Speisestärke bildet und zum Zwecke der Produktion einer Pflanze mit einem homozygoten aewx-Genotyp gekreuzt werden kann. Es wurde festgestellt, daß bestimmte Mais-, Reis-, Gerste- und Sorghumsorten sowohl Amylose-Extender(ae)- als auch Paraffin (wx)mutierte Gene enthalten. Mais ist der bevorzugte pflanzliche Grundstoff. Bei Mais gilt das Chromosom 5 als Träger des Amylose-Extender-Gens, während das Chromosom 9 als Träger des Paraffin-Gens gilt. Über die Position solcher Gene gibt es Veröffentlichungen in der einschlägigen Literatur.
Um eine stärkehaltige Pflanze sowohl mit doppelt rezessiven Mutanten des ae- Genotyps als auch des wx-Genotyps zu züchten, wird im allgemeinen eine Pflanze mit einer ae-Mutante mit einer Pflanze mit einer wx-Mutante gekreuzt, und anschließend werden die verwandten Pflanzen gekreuzt, um eine Planze mit einem homozygote aewx-Genotyp zu erhalten. Nachdem man die Planze mit dem homozygoten aewx-Genotyp gezüchtet hat, werden mit Standardmethoden Hybriden gezüchtet. Hybriden werden wegen ihrer hohen Stärkeausbeute den Inzucht-Linien vorgezogen. Die Methode der Kreuzung von Pflanzen zur Erzeugung spezifischer Genotypen bei ingezüchtetem Material wie auch die Züchtung von Hybriden sind allgemein bekannt.
Das Verfahren der Extraktion von Stärke aus der Pflanze ist bekannt und umfaßt üblicherweise einen Zerkleinerungsprozeß. Erfindungsgemäß wird zweckmäßigerweise ein Naßvermahlungsverfahren angewendet, um die Stärke aus den Maiskörnern herauszulösen. Das Naßvermahlungsverfahren besteht aus den Schritten Quellen und Mahlen der Maiskörner und dem anschließenden Abtrennen der Stärke von den übrigen Bestandteilen der Körner. Vor dem Quellen werden die Maiskörner gereinigt, um eventuell vorhandene Verunreinigungen zu entfernen. Der Reinigungsprozeß erfolgt gewöhnlich in der Naßvermahlungsanlage. Dann werden die Körner in einem Quellbottich eingeweicht, wobei sie mit Wasser, das eine Temperatur von ungefähr 50 ºC hat und Schwefeldioxid in einer Menge von 0,1 - 0,2 Masse% enthält und im Gegenstrom durch den Bottich geführt wird, in Berührung kommen. Die Körner verbleiben etwa 24 bis 48 Stunden im Quellbottich. Dann werden die Körner entwässert und im ersten Mahlblock, einer Art Scheibenmühle, gemahlen.
Im ersten Mahlblock werden die Körner im allgemeinen gemahlen und aufgespalten; dabei wird der Keim freigelegt und von den übrigen Bestandteilen des Korns getrennt. Eine der üblichen Scheibenmühlen, die für das kommerzielle Naßvermahlen eingesetzt wird, ist unter dem Markennamen Bauer erhältlich. Der Keim wird dann dürch Zentrifugieren von den übrigen Bestandteilen des Korns getrennt. In allen Phasen des Naßvermahlens werden die Maiskörner und ihre Bestandteile im Zustand einer breiartigen Mischung gehalten.
Die restlichen Bestandteile der Maiskörner, bestehend aus Stärke, Hülsen, Fasern und Gluten, werden in einem zweiten Mahlblock vom Typ einer Bauer-Mühle feiner vermahlen, wobei die Hülsen und Fasern von der Stärke und dem Gluten getrennt werden. Hülsen und Fasern werden im allgemeinen als Kleie bezeichnet. In Waschsiebanlagen wird die Kleie von der Stärke und dem Gluten separiert. Stärke und Kleber passieren die Siebe, die Kleie dagegen bleibt hängen.
In einem nächsten Schritt wird die Stärke vom Eiweiß getrennt, und zwar entweder durch Zentrifugieren oder durch einen dritten Mahlgang, gefolgt von einem nochmaligen Schleudergang. Für diesen Prozeß eignet sich ein handelsüblicher Zentrifugalabscheider vom Typ Merco.
Dann wird die die Stärkekörner enthaltende breiartige Mischung entwässert, und die abgeschiedenen Körner werden mit Frischwasser gewaschen und auf herkömmliche Weise getrocknet, vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 12 %.
Auf diese Weise erhält man im wesentlichen reine Stärke aus einer stärkehaltigen Pflanze mit einem aewx-Genotyp.
Alternativ zur Trockenstufe kann die Stärke in der Suspension belassen und einer weiteren Modifizierung unterzogen werden.
Um die Säurebeständigkeit einer Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotyp gewonnen wurde, zu erhöhen oder ihr andere Eigenschaften zu verleihen, kann eine weitere Vernetzung, Veresterung und1oder Veretherung der Stärke wünschenswert sein.
Zur Veretherung der aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnenen Stärke wird eine breiartige Mischung mit einem Stärkeanteil von ungefähr 5 - 40 Masse% hergestellt. Der pH-Wert der breiartigen Mischung wird auf ungefähr 10 bis 12 eingestellt, und zwar vorzugsweise mit Natriumhydroxid. Danach wird ein Veretherungsagens wie Ethylenoxid oder Propylenoxid der breiartigen Mischung in Abhängigkeit von dem Veretherungsagens und dem gewünschten Substitutionsgrad in einer Menge von ungefähr 0,5 - 25 % zugesetzt.
Zur Vernetzung der aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnenen Stärke wird eine breiartige Mischung mit einem Stärkeanteil von ungefähr 5 - 40 Masse% im Verhältnis zur Gesamtmasse hergestellt. Der pH-Wert der Schlämme wird auf ungefähr 8 bis 12 eingestellt, und zwar vorzugsweise mit Natriumhydroxid. Um das Quellen der Stärkekörner zu befördern, kann wahlweise auch noch ein Salz zugegeben werden. Dann wird die Schlämme mit einem Vernetzungsagens wie Phosphor(V)-oxidchlorid, Trimetaphosphatsalz oder Epichlorhydrin bei ungefähr 21 - 50 ºC für etwa 0,5 bis 5 Stunden zur Reaktion gebracht. Die Reaktionszeit hängt von der Menge des verwendeten Vernetzungsagens, dem spezifischen ausgewählten Vernetzu ngsagens und den Reaktionsbedingungen ab.
Zur Veresterung der aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnenen Stärke wird eine breiartige Mischung mit einem Stärkeanteil von ungefähr 5 - 40 Masse% hergestellt. Der pH-Wert der Schlämme wird auf ungefähr 8 bis 10 eingestellt und ein Veresterungsagens wie Vinylester, Azetylhalegonide oder solche Säureanhydride wie Essigsäureanhyd rid oder Bernsteinsäureanhydrid hinzugegeben. Das Veresterungsagens wird allmählich zugesetzt, wobei der pH- Wert der breiartigen Mischung konstant gehalten wird. Die Reaktion dauert bei etwa 27 - 50 ºC ungefähr 0,5 bis 5 Stunden. Ist die Reaktion abgeschlossen und der gewünschte Substitutionsgrad erreicht, wird die breiartige Mischung neutralisiert, entwässert, gewaschen und getrocknet.
Bei Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnen wird, kann jede beliebige Kombination dieser Modifikationen angewendet werden,
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sollen durch die nachfolgenden Beispiele besser verdeutlicht werden.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1

Dieses Beispiel veranschaulicht die erfindungsgemäße Extraktion von Stärke aus einem aewx-Maiskorn, das durch herkömmliche Kreuzung erzeugt wurde, und die Analyse der Stärke zur Bestimmung ihrer Eigenschaften. Die Prüfungen und deren Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. Der Extraktionsprozeß wie auch die angewandten Prütverfahren sind im Anschluß an Tabelle 1 beschrieben. Tabelle I Prüfparamenterund methoden Vorliegende Erfindung Probe Eiweißanteil (Trockenmasse) Ölanteil (Trockenmasse) Anteil scheinbare Amvlose (Stärkemasse) Mittels Differentialkalorimetrie (DSK) ermittelte Gelatinierungstemperatur Normale Brabender-Amylogramme Erste Erhöhung Spitze Heizungsphase Ende Heizungsphase Spitze Abkühlungsphase Ende Abkühlungsphase Brabender-Amylogramme unter saueren Bedingungen Brookfield-Viskositäten (U/min) m Pas(cps) Hercules-Viskositäten (U/min)Kreuzung
Zur Durchführung des Kreuzungsverfahrens wurden üblicherweise Maispflanzen mit dem mutierten ae-Gen bestäubt mit Maispflanzen mit dem mutierten wx-Gen über Kreuz bestäubt. Die reifen Kolben einiger dieser Pflanzen wurden benutzt, um Körner mit einem homozygoten aewx-Genotyp zu produzieren. Diese Körner wurden zur Herstellung von erfindungsgemäßer Stärke und als Samen für weitere Maispflanzen mit homozygotem aewx-Genotyp verwendet. Probe A wurde auf einer Zahnmais-Grundlage gezüchtet, bei der es sich um die Kreuzung OHIO 43/W64A handelte.

Extraktionsverfahren

Zur Extraktion der Stärke aus dem Kern wurde folgendes Verfahren angewandt:

Quellen

Zum Quellen wurden die Maiskörner in Wasser mit einem SO&sub2;-Gehalt von 0,2 % gegeben und 48 Stunden bei einer Wassertemperatur von 50 ºC im Quellbottich belassen. Das Quellwasser wurde im Kreislauf durch den Quellbottich geführt. Nach 48 Stunden Quellzeit wurden die Kerne entwässert und mit Frischwasser gewaschen.

Mahlen und Trennen

Es wurde eine Mischung aus Körnern und Wasser im Masseverhältnis 1:1 hergestellt und in einen Waring-Mischer mit stumpfem Messer gegeben, worin die Körner eine Minute lang gemahlen wurden. Das entstandene Gemisch wurde durch ein 40-mesh-Sieb gegossen, und das Material, das durch das 40-mesh-Sieb durchgeflossen war, wurde dann durch ein 200-mesh-Sieb und anschließend durch ein 325-mesh-Sieb gegeben. Das entstandene Filtrat enthielt Stärke und Eiweiß. Das Material, das nicht durch das zuerst benutzte 40-mesh-Sieb ging, wurde in den Waring-Mischer zurückgeführt und im Masseverhältnis 1:1 von Körnern und Wasser erneut gemahlen. Diesmal wurde ein scharfes Messer verwendet und das Mahlgut ungefähr eine Minute gemahlen. Anschließend wurde das entstandene Gemisch durch ein 40-mesh-Sieb gegeben, das entstandene Filtrat danach durch ein 200-mesh-Sieb und anschließend durch ein 325-mesh- Sieb. Die Filtrate aus dem Mahlgang mit dem stumpfen und dem Mahlgang mit dem scharfen Messer wurden danach entwässert; sie enthielten Stärke und Eiweiß. Stärke und Eiweiß wurden erneut aufgeschlämmt und in drei verschiedenen Zentrifugen behandelt, um die Stärke vom Eiweiß zu trennen.
Die letzte Stärke wurde dann gefiltert und in einem Ofen bei 43 ºC auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 10 % getrocknet.
Auf diese Weise wurde im Labor Stärke aus Maiskörnern gewonnen.
Der Eiweißgehalt wurde nach einer Standardmethode der Corn Refiners Association (CRA) bestimmt (Kjeldahl-Methode).
Der Ölgehalt wurde ebenfalls nach einer Standardmethode der CRA bestimmt, indem das Öl mit Hilfe von Tetrachlorkohlenstoff aus den trockenen, gemahlenen Kernen in einem 16stündigen Verfahren extrahiert wurde.
Der scheinbare Amylosegehalt wurde durch standardisierte kalorimetrische Iodverfahren bestimmt, wobei die Stärke zunächst mit Natriumhydroxid gelatiniert und anschließend mit einer Iodlösung zur Reaktion gebracht und die erhaltene Probe mit einem Spektralphotometer in einer 1-cm-Zelle bei 600 nm gegen 0,2 prozentige Idolösung als Vergleichslösung gemessen wird. Hierbei sei angemerkt, daß, obwohl der scheinbare Amylosegehalt bei ungefähr 20 % lag, allgemein angenommen wird, daß aewx-Stärke praktisch zu 100 % aus Amylopektin besteht und daß der scheinbare Amylosegehalt auf die relativ langen Ketten des verzweigten Amylopektins zurückzuführen ist. Im Vergleich zu herkömmlichen nativen Paraffin-Stärkeketten sind diese Ketten lang.
Die DSK-Gelatinierungstemperatur wurde mit einem Mettler-Kalorimeter (Modell Nr. 300) unter Verwendung einer 30%igen Trockenstärke nach dem Verfahren gemessen, das in der Bedienungsanleitung des Herstellers für diesen Gerätetyp beschrieben ist.
Es wurden zwei Brabender-Amylogramme aufgezeichnet, davon eines im nicht sauren Milieu und eines im sauren Milieu. Bei beiden wurden 900 g 5,5%iger Trockenmasse als Probe in einer 125-g-Patrone bei 100 U/min eingesetzt. Das genaue Verfahren ist im Handbuch für Amylographie der Amercian Association of Cereal Chemists, Ausgabe 1982, S. 17 und 18, beschrieben. Dabei wurde das entsprechende Rührblatt für ein 90-g-Gefäß verwendet. Der Unterschied zwischen dem unter sauren Bedingungen und dem unter normalen Bedingungen aufgezeichneten Brabender-Amylogramm bestand darin, daß der Probe 1,65 g Eisessig zugesetzt wurden, um den pH-Wert der Probe vor der Prüfung auf ungefähr 3,0 zu senken. Ein solcher Säuretest soll die Beständigkeit unter sauren Bedingungen nachweisen.
Die erste Erhöhung war die Temperatur, bei der sich der Zeiger von der Ausgangsstellung wegbewegte.
Beide Proben, d.h. die saure und die herkömmliche, wurden gleichen Heizprofilen ausgesetzt. Die Stärkeprobe wurde mit der Schnellheizstufe des Meßgeräts von Raumtemperatur auf 50 ºC erhitzt. Nach Erreichen einer Temperatur von 50 ºC wurde das Gerät auf eine Heizrate von 1,5 ºC/min eingestellt, wobei die Endtemperatur bei 95 ºC lag. Dann wurde die Probe 30 Minuten lang bei 95 ºC gehalten. Die höchste in dieser Heizphase erreichte Viskosität wurde als Spitze der Heizungsphase bezeichnet. Als Ende der Heizungsphase wurde die zuletzt zum Abschluß der Heizphase gemessene Viskosität der Probe bezeichnet. Danach wurde die Probe in Stufen von jeweils 1,5 ºC/min auf 50 ºC abgekühlt. Dann wurde die Probe 30 Minuten bei 50 ºC gehalten. Die höchste während der Abkühlungsphase gemessene Viskosität wurde als Spitze der Abkühlungsphase bezeichnet und die Viskosität bei Abschluß des Kühlzyklus als Ende der Abkühlungsphase.
Brabender-Kurven sind ein bekanntes Mittel zur Bestimmung der Eigenschaften von Stärke.
Die für die erfindungsgemäße Stärke gemessenen Brookfield-Viskositäten, eines weiteren bekannten Verfahrens der Stärkeanalyse, werden in der vorstehenden Tabelle 1 dargestellt. Um diese Analyse durchzuführen, wurde der Stärkebrei (in der für den herkömmlichen, nicht sauren Brabender-Test zubereiteten Form) für den Brookfield-Test verwendet.
Dazu wurde ein Brookfield-Viskosimeter Modell RV verwendet und nach dem Standardverfahren gearbeitet. Die Messungen erfolgten bei 50 ºC, wobei jede Umdrehung ein 20-Sekunden-Intervall bedeutete.
Die Hercules-Viskositäten wurden mit einem Kaltec-Meßgerät Modell Nr. 244RC (hergestellt am 31. August 1975) nach dem in der Bedienungsanleitung des Herstellers beschriebenen Verfahren gemessen. Sämtliche Messungen erfolgten bei 24 ºC mit bob A. Dazu wurde eine Probe von 460 g Stärkebrei mit 5,5 % Trocken masse verwendet. Die gemessenen Hercules-Viskositäten zeigten hohe Druckbeständigkeit der Stärke unter sauren Bedingungen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2

Dieses Beispiel veranschaualicht die Verwendung von Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotype gewonnen wurde, als Alternative handelsüblicher, chemisch modifizierter Stärke in einer ohne Eidotter zubereiteten Zitronentortenfüllung. In Tabelle II A sind die Zutaten für drei Tortenfüllungen spezifiziert. Der einzige Unterschied zwischen den verschiedenen Füllungen bestand in der verwendeten Stärke. Tabelle II A Zutaten Prozentualer Anteil Gramm Dextrose, CPC Wasser Zucker, feinkörnig Fro-Dex 15 Fro-Dex 442 Zitronensäure Zitronenaroma (Int.Bakers Sypply) Natriumbenzoat FD&C Gelb Nr. 5, 5%ige Lösung Backfett, Crisco Stärke
Folgende drei Stärkesorten wurden verwendet: Stärke aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp; 400 Stabilizer und W-11. Die Sorten 400 Stabilizer und W-11 sind vernetzte Paraffin-Stärken, die von der American Maize-Products Company bezogen werden können.
Zur Herstellung der Füllung wurde das Backfett geschmolzen; dann wurden alle übrigen Zutaten hinzugefügt und mit dem geschmolzenen Backfett vermengt. Die drei Mischungen wurden dann auf 90,6º C erhitzt und drei Minuten bei dieser Temperatur gehalten.
Die heiße Füllung wurde in Behälter gefüllt, diese wurden verschlossen und abgekühlt.
Nach 24 Stunden wurden alle drei Füllungen analysiert.
Tabelle IIB zeigt die Ergebnisse: Tabelle IIB Stärke pH-Wert Viskosität mPas(cps) 400 Stabilizer
Wie aus Tabelle IIB ersichtlich, wurden mit der aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotyp gewonnenen Stärke Ergebnisse erzielt, die mit denen der handelsüblicher vernetzter Paraffin-Stärke W-11 vergleichbar sind. Die Viskosität wurde mit einem Brookfield-Viskosimeter gemessen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3

Drei weitere Füllungen mit der gleichen Zusammensetzung wie in Tabelle 11A beschrieben wurden hergestellt, um die aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotyp gewonnene Stärke unter Retortenbedingungen zu testen.
Die Zutaten nach Tabelle 11A wurden mit den folgenden drei Stärkesorten gemischt: einer aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnenen Stärke, 400 Stabilizer und W-11. Dann wurden die Füllungen in Behälter gefüllt, die anschließend verschlossen wurden. Die verschlossenen Behälter wurden 30 Minuten lang bei 121 ºC gekocht. Der Innendruck der Behälter betrug ungefähr 15-18 psi (10,3-12,4 x 10³ Pa). Nach dem Abkühlen wurden die verschlossenen Behälter ungefähr 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen. Dann wurden sie geöffnet und die Viskosität des Inhalts mittels der im Ausführungsbeispiel 2 beschriebenen Methode gemessen. Tabelle Ill zeigt die Meßergebnisse: Tabelle III Stärke pH-Wert Viskosität mPas(cps) 400 Stabilize
Wie aus Tabelle III ersichtlich, wurde mit der aus einer Pflanze mit einem aewx- Genotyp gewonnenen Stärke Ergebnisse erzielt, die mit denen der handelsüblichen vernetzten Paraffin-Stärke W-11 vergleichbar sind.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4

Dieses Beispiel veranschaulicht den Vergleich zwischen einer Stärke, die aus einer Pflanze mit einem aewx-Genotyp gewonnen wurde, und einer handelsüblichen vernetzten Paraffin-Stärke der Sorte W-11. Zwei Zitronentortenfüllungen mit frischem Eigelb wurden aus folgenden Zutaten hergestellt. Tabelle IVA Zutaten Prozentualer Gramm Anteil Wasser Zucker, feinkörnig Fro-Dex 15 Fro-Dex 442 Zitronensäure Zitronenaroma (Int. Bakers Supply) Natriumbenzoat FD&C Gelb Nr. 5, 5%ige Lösung Backfett, Crisco Stärke Frisches Eigelb
Zur Herstellung der beiden Tortenfüllungen wurde das Backfett in einem Tiegel geschmolzen; die Trockenzutaten und das Wasser wurden hinzugeben und vermengt. Die Mischung wurde auf 90,6 ºC erhitzt und drei Minuten bei dieser Temperatur gehalten. Dann wurde die Mischung auf 71 ºC abgekühlt und das Eigelb untergerührt. Danach wurden die Behälter mit der Tortenfüllung verschlossen und 24 Stunden bei Zimmertemperatur stehen gelassen. Nach 24 Stunden wurde die Viskosität der Mischung gemessen. Tabelle IVB Stärke pH-Wert Viskosität m Pas(cps)

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5

Die Viskositätsprofile einer aus Maiskörnern gewonnenen aewx-Stärke unter sauren Bedingungen wurden mit den Viskositätsprofllen einer herkömmlichen Maisstärke und einer Paraffin-Stärke unter sauren Bedingungen verglichen. Die aewx-Stärke zeigte eine erstaunliche Säurebeständigkeit. Die Meßergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle V dargestellt. Tabelle V Viskositätsprofile (Saures Brabender-Amylogramm) Herkömmliche Maisstärke Paraffin-Stärke aewx-Stärke Erste Erhöhung (ºC) Spitze Heizungsphase Ende Heizungsphase SpitzeAbkühlungsphase Ende Abkühlungsphase % scheinbare Amylose
Dabei war die aewx-Stärke Probe B von Beispiel 1. Die für die herkömmliche Stärke angegebenen Werte waren Mittelwerte üblicher herkömmlicher Maisstärken. Die für die Paraffin-Stärke angegebenen Werte waren Mittelwerte üblicher Paraffin-Stärken. Die herkömmliche Stärke und die Paraffin-Stärke waren beides handelsübliche Erzeugnisse der American Maize-Products Company.
Der scheinbare Amylosegehalt wurde wie unter vorstehendem Beispiel 1 beschrieben ermittelt.
Die Viskositätsprofile unter sauren Bedingungen waren saure Brabender- Viskositäten, die wie unter vorstehendem Beispiel 1 beschrieben bestimmt wurden. Überraschend und unerwartet war die Tatsache, das aewx-Stärke unter sauren Bedingungen höhere Viskositäten aufweist als eine Paraffin-Stärke oder eine herkömmliche Stärke unter sauren Bedingungen.
Dieses Beispiel zeigt, daß eine kolloidale Lösung aus aewx-Stärke unter sauren Bedingungen ein höheres Viskositätsprofil hat als eine native herkömmliche Maisstärke oder eine Paraffin-Stärke unter denselben Bedingungen.
Wie im vorstehenden Beispiel 1 angemerkt, wird im allgemeinen angenommen, daß eine aewx-Stärke praktisch zu 100 % aus Amylopektin besteht und der scheinbare Amylosegehalt durch die relativ lange Kette bedingt ist. Es wird angenommen, daß das ae-Gen die Ursache dafür ist, daß die kurze Kette der Paraffin-Stärke länger als bei einer nativen Paraffin-Stärke üblich ist. Bei herkömmlicher Stärke wird üblicherweise eine Zusammensetzung aus ungefähr 30 % Amylose und ungefähr 70 % Amylopektin angenommen, während bei Paraffin- Stärke im allgemeinen gilt, daß sie praktisch zu 100 % aus Amylopektin besteht.
Selbstverständlich sollen die Patentansprüche alle Änderungen und Modifikationen der bevorzugten Ausführungen der Erfindung umfassen, die hierin zum Zweck der Erläuterung ausgewählt wurden und die keine Abweichung vom Schutzumfang und Anwendungsbereich der Erfindung darstellen.

Claims

1. Eingedicktes säurehaltiges Nahrungsmittel, bestehend aus einem Nahrungsmittel, Wasser und einem wirksamen Anteil einer Amylose- Extender-Paraffin-Stärke (aewx) als Dickungsmittel, die aus einer Pflanze mit einem homozygoten aewx-Genotyp gewonnen wird, wobei das besagte säurehaltiges Nahrungsmittel einen pH-Wert von 5,0 und darunter hat und das besagte Nahrungsmittel eine Viskosität aufweist, die mit der eines säurehaltigen Nahrungsmittels vergleichbar ist, das mit einer vernetzten Paraffin- Stärke hergestellt wird, die aus dem gleichen Pflanzengrundstoff wie die aewx-Stärke gewonnen wird.

2. Eingedicktes säurehaltiges Nahrungsmittel nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Nahrungsmittel um die Füllung einer Zitronentorte, Tomatensoße oder Tomatenmark handelt.

3. Eingedicktes säurehaltiges Nahrungsmittel nach Anspruch 1, wobei die Stärke aus Mais gewonnen wird.

4. Eingedicktes säurehaltiges Nahrungsmittel, bestehend aus einem Nahrungsmittel, einer wasserhaltigen kolloidalen Lösung und einem wirksamen Anteil einer Amylose-Extender-Paraffin-Stärke (aewx) als Dickungsmittel, die aus einer Pflanze mit einem homozygoten aewx-Genotyp gewonnen wird, wobei das besagte säurehaltiges Nahrungsmittel einen pH-Wert von 5,0 und darunter hat und die besagte kolloidale Lösung ein Viskositätsprofil unter sauren Bedingungen aufweist, das größer als das Viskositätsprofil unter sauren Bedingungen einer kolloidalen Lösung aus einer herkömmlichen oder Parnffin-Maisstärke ist.

5. Eingedicktes säurehaltiges Nahrungsmittel nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Nahrungsmittel um die Füllung einer Zitrohentorte, Tomatensoße oder Tomatenmark handelt.

6. Verfahren zur Herstellung eines eingedickten säurehaltigen Nahrungsmittels, dessen Schritte die Zusammenstellung eines Nahrungsmittels, Wasser und eines wirksamen Anteils einer Amylose-Extender-Paraffin-Stärke (aewx) als Dickungsmittel, die aus einer Pflanze mit einem homozygoten aewx-Genotyp gewonnen wird, sowie das Kochen der zusammengestellten Mischung zur Erzielung eines eingedickten Nahrungsmittels mit einem pH-Wert unter 5,0 sind, wobei das besagte säurehaltige Nahrungsmittel eine Viskosität aufweist, die mit der eines säurehaltigen Nahrungsmittels vergleichbar ist, das mit einer vernetzten Paraffin-Stärke hergestellt wird, die aus dem gleichen Pflanzengrundstoff wie die aewx-Stärke gewonnen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Stärke aus Mais gewonnen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Kochens bei einer Temperatur erfolgt, die oberhalb von ungefähr 90 ºC liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Kochens für einen Zeitabschnitt von etwa 5 bis etwa 25 Minuten in einem geschlossenen Behälter bei einer Temperatur erfolgt, die oberhalb von ungefähr 104 ºC liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Anteil der aewx-Stärke bei 5 % bis 20 % im Verhältnis zur Gesamtmasse des säurehaltigen Nahrungsmittels liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 7, wobei es sich bei dem Nahrungsmittel um die Füllung einer Zitronentorte, Tomatensoße oder Tomatenmark handelt.

12. Verfahren zur Herstellung eines eingedickten säurehaltigen Nahrungsmittels, dessen Schritte die Zubereitung einer breiartigen Mischung aus Wasser und Amylose-Extender-Paraffin-Stärke (aewx) als Dickungsmittel, die aus einer Pflanze mit einem homozygoten aewx-Genotyp gewonnen wird; das Kochen der zubereiteten breiartigen Mischung zur Erzielung einer kolloidalen Lösung mit einem Viskositätsprofil unter sauren Bedingungen, das größer als das Viskositätsprofil unter sauren Bedingungen einer kolloidalen Lösung aus einer herkömmlichen oder Paraffin-Maisstärke ist; sowie schließlich die Zusammenstellung der besagten kolloidalen Lösung mit einem Nahrungsmittel mit einem pH-Wert von 5,0 und darunter zur Erzielung eines eingedickten säurehaltigen Nahrungsmittels sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kochtemperatur der besagten kolloidalen Lösung für einen Zeitraum von etwa 10 Minuten über ungefähr 90 ºC liegt.