DE69906075T2

DE69906075T2 - Salzbeständige modifizierte stärke

Info

Publication number: DE69906075T2
Application number: DE69906075T
Authority: DE
Inventors: Lykle Pieter BUWALDA; Rolf Heine MEIMA; James Charles BRINE
Original assignee: Cooperative Avebe UA
Current assignee: Cooperative Avebe UA
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2019-07-03
Also published as: DE69906075D1; CN1108757C; CA2336375A1; JP2002519046A; JP5132017B2; EP0981968A1; ID28119A; EP1091658B1; US6821548B1; BR9911808A; ES2195586T3; CA2336375C; ATE234566T1; WO2000001251A1; AU4803999A; EP1091658A1; CN1308494A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Stärke, die in der Nahrungsmittelindustrie verwendet wird.
Ein Nahrungsmittel wird oft durch Einschluss einer bestimmten Menge an Stärke als Bindemittel, Füllstoff oder Verdickungsmittel verdickt, um z. B. einem Nahrungsmittel während der automatischen Füllens (Konservenfabrikation) eine Viskosität zu verleihen.
Z. B. ist beim industriellen Autoklavieren oder Sterilisieren eines Nahrungsmittels, das feste Stücke enthält, eine bestimmte Einfüllviskosität erforderlich, während ein Behälter gefüllt wird, um ein Überschwappen des flüssigen Inhalts über den Rand des Behälters zu verhindern. Auch stellt diese Viskosität eine gleichmäßige Verteilung dieser Feststoffe während der Einfüllphase bereit. Bei der Konservenfabrikation ist nach dem Einfüllen eine Viskositätsabnahme erforderlich, und jegliche verbleibende Viskosität des Nahrungsmittels nach dem Einfüllen wird bei vielen Anwendungen als unerwünscht angesehen. Jedoch wird die Viskosität von Stärken im allgemeinen während oder nach einer ausgedehnten Wärmebehandlung reduziert, wobei diese Reduktion im allgemeinen durch das Vorliegen von Salzen in dem Nahrungsmittel verstärkt wird.
Ein anderer Grund für das Verdicken eines Nahrungsmittels besteht darin, das Nahrungsmittel mit einem besseren Geschmack, einer besseren Textur (Biss) und einem besseren Erscheinungsbild (Aussehen) zu versehen.
Stärke von sich aus hat einen gewissen Geschmack, der im allgemeinen vom Verbraucher geschätzt wird, vorausgesetzt, dass das Nahrungsmittel nicht zu viel Stärke umfasst, wodurch es einen stärkeartigen oder getreideartigen Geschmack erhält, und vorausgesetzt, dass ein Eindruck von gut durchgekochter Stärke vorliegt, gegenüber einer "zu wenig gekochten" Stärke, die einen rohen Eindruck hinterlässt. Der größte Teil der Geschmacksstoffe im Nahrungsmittel leitet sich jedoch von (komplizierten Kombinationen von) Salzen, Proteinen, kurzen Peptiden, Aminosäuren, Fettsäuren und deren Salzen, Zuckern, kurzkettigen Alkoholen und Alkoholen mittlerer Kettenlänge usw. ab.
Die Beschaffenheit eines Stärke umfassenden Nahrungsmittels hängt sehr stark von dem Viskositätsgrad ab, der durch Zugabe variierender Stärkemengen erreicht wird. Aspekte wie Glätte, Festigkeit, Kohäsionsbindekraft, Dichte, Dicke, Wässrigkeit, Schneidbarkeit oder Ausbreitbarkeit, Kaubarkeit und andere können alle von der Viskosität und den Wasserrückhalteeigenschaften abhängen, die durch eine Stärke bereitgestellt werden. Eine zu große Kohäsionsbindekraft ist im allgemeinen nicht erwünscht, Verbraucher bevorzugen oft eine mehr kremige, glatte Beschaffenheit. Die Auswahl des Stärketyps zur Verwendung im Nahrungsmittel wird durch Eigenschaften, wie die Stabilität während des Backens, des Tieffrierens, des Ruftauens und der Lagerung, stark beeinflusst. Es muss ferner daran erinnert werden, dass zu viel Stärke – obwohl sie eine erwünschte Viskosität bereitgestellt – im allgemeinen den Geschmack auf negative Weise verändern kann, so dass im allgemeinen die Notwendigkeit besteht, die Stärkedosierung zu reduzieren, wenn immer dies möglich sein sollte.
Das Aussehen eines Stärke umfassenden Nahrungsmittels bezieht sich u. a. auf die Aspekte, die bei der Beschaffenheit erwähnt wurden, jedoch verleihen Stärken oft dem Nahrungsmittel eine Lichtundurchlässigkeit oder Trübung, wodurch es weniger schmackhaft aussehen kann.
Obiges erläutert, dass in der Nahrungsmittelindustrie die Verwendung von Stärke für jede beliebige oder jede unterschiedliche Anwendung oft das Auffinden des richtigen Gleichgewichts zwischen einer zu geringen und einer zu gro ßen Menge umfasst, wenn man versucht, ein Produkt mit attraktiver Schmackhaftigkeit herauszufinden.
Ein charakteristisches Problem ist hierin die Tatsache, dass Stärken von sich aus eine reduzierte Stabilität gegenüber Auswirkungen bestimmter Salze, Ionen oder Elektrolyte haben, die in dem Nahrungsmittel vorliegen. Z. B. kann eine Stärke anfänglich eine erwünschte Beschaffenheit (wie Glätte, Festigkeit, Kohäsionsbindekraft, Dichte, Dicke, Wässrigkeit, Schneidbarkeit oder Ausbreitbarkeit, Kaubarkeit) einem Nahrungsmittel verleihen, das dann jedoch diese Beschaffenheit, Kohäsionsbindekraft oder Glätte mit der Zeit verliert, weil die Salzbeständigkeit der verwendeten Stärke zu gering oder unzweckmäßig ist. Das Produkt wird wässrig, fällt auseinander und trennt sich in feuchte und weniger feuchte Fraktionen auf, lässt Geschmacksstoffe entweichen, verliert im allgemeinen sein Aussehen und seine Beschaffenheit und verliert seine Anziehungskraft für einen Verbraucher. Dieser Verlust an Beschaffenheit oder Aussehen wird im allgemeinen durch eine zu geringe Beständigkeit gegenüber Salz, Elektrolyten, Kationen oder Anionen oder anderen Nahrungsmittel-Bestandteilen verursacht und erfordert die Zunahme der Stärkedosierung, oft mit schädlichen Auswirkungen auf den Geschmack.
Die Auswirkungen von Salzen auf Stärke wurden seit mehr als einem Jahrhundert untersucht (siehe z.B. Starch: Chemistry and Technology, Herausg. Whistler und Paschall, Academic Press, New York and London).
Die Gelatinierung von Stärke und Stärke-Derivaten in Gegenwart mittlerer bis hoher Konzentrationen an Elektrolyten wurde ausgiebig untersucht (B.J. Oosten, Die Stärke 31, 228–230 (1979); B.J. Oosten, Die Stärke 32, 272–275 (1980); B.J. Oosten, Die Stärke 34, 233–239 (1982); B.J. Oosten, Die Stärke 35, 160–169 (1983); B.J. Oosten, Die Stärke 42, 327–330 (1990)). In Systemen mit niedriger Konzentration können die Eigenschaften von Lösungen von Polymeren in Gegenwart von Elektrolyten zweckmäßigerweise durch die Elektrostatik begründet werden, wobei nur die Größe der Innenstärke, die Kon zentration und das Lösungsmittel berücksichtigt werden. Biologische Systeme sind üblicherweise konzentrierter, und spezielle Ionen-Lösungsmittel-Effekte dominieren die Eigenschaften der Lösung.
Einige Elektrolyte begünstigen die Gelatinierung und einige Elektrolyte hemmen das Verfahren. Die Förderung oder Hemmung folgt hauptsächlich der wohlbekannten Hofmeister-Reihe oder lyotropen Reihe (F. Franks in "Water", Royal Society of Chemistry Paperbacks London 1983). Diese Reihe ist eine Auflistung der Reihenfolge, in der sie die Polymer-Löslichkeit (und damit die Stärke-Löslichkeit) beeinflusst. Ein Beispiel einer solchen Reihe ist:
CNS^- > CO₄ ^- > I^- > NO₃ ^- > Cl^- > F^- > HPO₃ ^2- > 50₄ ^2-
Elektrolyte auf der linken Seite (CNS^-, ClO₄ ^-, I^-, NO₂ ^-) begünstigen die Gelatinierung, und Elektrolyte auf der rechten Seite (Cl^-, F^-, HPO₃ ^2-, SO₄ ^2-) hemmen die Gelatinierung.
Diese Reihe kann natürlich auf andere Anionen ausgeweitet werden, und ähnliche Reihen können für Kationen aufgestellt werden, obwohl im allgemeinen die für Kationen beobachteten Effekte geringer sind als für Anionen. Eine vollständig befriedigende Erklärung für die beobachteten Phänomene dieser Reihe wurde bisher nicht berichtet, aber es wird allgemein angenommen, dass Elektrolyte auf der rechten Seite die Wasserstruktur verstärken, und somit Lösungsmittel-Lösungsmittel-Wechselwirkungen gegenüber Stärke-Lösungsmittel-Wechselwirkungen begünstigen (Franks 1983). Dies induziert eine gehemmte Gelatinierung und ein Fehlen von Stabilität bei Stärken in Wasser.
Neutrale Komponenten, wie Hydrokolloide, Harnstoff, Sorbit, Casein und Zucker wie Saccharose, Fructose, Galactose und andere, haben ähnliche Auswirkungen auf die Stabilität von Stärke wie Salze. Es wurde z. B. gefunden, dass neutrale Komponenten wie Saccharide (Zucker) die Viskosität von Stärke und Stärke-Derivaten bewirken (I.D. Evans, D.R. Haisman, Die Stärke 34, 224–231 (1982)). Die Effekte wurden den gleichen Phänomenen zugeordnet, wie denjenigen, die bei Salzen ersichtlich sind, insbesondere sind die berichteten Auswirkungen auf die Wasserstruktur ähnlich.
Die Anwendung von Stärke-Derivaten in Nahrungsmittelsystemen ist üblicherweise von der Zugabe von Elektrolyten, hauptsächlich Chloriden und Phosphaten, begleitet. Insbesondere Chloride und Phosphate hemmen die Entwicklung oder die Stabilität der Viskosität von Stärke und Stärke-Derivaten.
Ein spezieller Fall ist die Zugabe von Calciumionen zu Kartoffelstärke und Kartoffelstärke-Derivaten. Kartoffelstärke enthält gebundene Monophosphatester-Gruppen. In Wasser verleihen dieser Phosphatgruppen dem Stärkegerüst eine negative Ladung, was – verglichen mit anderen Stärken – eine hohe Viskosität ergibt. Wenn Calciumionen zugegeben werden, bilden sie einen relativ unlöslichen Komplex mit den Phosphatgruppen, was eine deutliche Abnahme der Viskosität ergibt.
Obwohl die Salz-Instabilität von Stärke relativ gut verstanden wird, bleibt somit doch das Problem, dass Stärken, die derzeit in der Nahrungsmittelindustrie verwendet werden im allgemeinen eine geringe Beständigkeit gegenüber Salzen haben, was wenigstens die Schmackhaftigkeit, die Beschaffenheit, das Aussehen und andere verwandte Aspekte von Nahrungsmitteln beeinträchtigt.
US-A-5,192,576 offenbart eine Dick-Dünn-Sterilisationsstärke. Es ist eine oxidierte, hydroxyalkylierte Stärke. Die Basisstärke ist entweder eine wachsartige Stärke oder eine Wurzel-Stärke. Es wird berichtet, dass die Dick-Dünn-Sterilisationsstärke eine Paste mit hoher oder dicker Viskosität vor der Sterilisation bildet und eine niedrige oder dünne Viskosität nach der Sterilisation bildet.
EP-A-0 796 868 offenbart eine stabilisierte oder eine stabilisierte, vernetzte Amylopektin-Kartoffelstärke, die als Verdickungsmittel in Nahrungsmitteln verwendet werden kann.
US-A-5,232,723 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Beschaffenheit von Fleisch mit Molkeproteinen. Es wird eine Marinade verwendet, die auch eine Stärke enthalten kann.
In "Ingredienten & Biotechnologie", Band 28, Nr. 23, Seite 26–27, 1995 gibt De Vries einen Überblick über die Eigenschaften von Amylopektin-Kartoffelstärke und ihre mögliche Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie.
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer vernetzten stabilisierten Amylopectin-Kartoffelstärke, um einem Lebensmittel Salzstabilität zu verleihen. Eine gemäß der Erfindung verwendete Stärke hat eine verbesserte Stabilität gegenüber Salzen und anderen Komponenten, die für die Stabilität eine gebräuchlichen Stärke schädlich sind. Gemäß der Erfindung wird die Beschaffenheit eines Nahrungsmittels, z. B. die Kohäsionsbindekraft relativ fester Nahrungsmittel, wie von Fleischsorten oder Fleischprodukten oder von Puddings, oder die Glätte von relativ flüssigen Produkten, wie Suppen, Saucen, Cremes oder Füllungen, verbessert.
Eine modifizierte Stärke ist eine native Stärke, die auf eine Weise behandelt wurde, dass eine oder mehrere ihrer physikalischen oder chemischen Eigenschaffen geändert wurden. Modifizierte Stärken haben ihren Stärkecharakter beibehalten. Die nativen oder rohen Stärken werden modifiziert, um Stärkeprodukte mit erwünschten Eigenschaften herzustellen. Stärken der gleichen üblichen Sorte, die sowohl Amylose als auch Amylopektin enthalten, die sowohl aus Getreidearten als auch Knollen oder Wurzeln erhalten werden, und der wachsartigen Sorte, die im Wesentlichen nur Amylopektin-Moleküle enthält (z. B. 0 bis 5% Amylose), die aus Getreidearten erhalten werden, werden in Nahrungsmitteln in ausgedehntem Maße verwendet.
Übliche Stärke besteht aus zwei Hauptkomponenten, einem im Wesentlichen linearen α(1-4)D-Glucan-Polymer (eine Verzweigung wird in geringem Maße gefunden) und einem in ausführlichem Maße verzweigten α(1-4- und 1-6)D-Glucan-Polymer, die Amylose bzw. Amylopektin genannt werden. Amylose hat in Lösung eine Helix-Konformation und eine Molmasse von 10⁴ bis 10⁵. Amylopektin besteht aus kurzen Ketten von α-D-Glucopyranose-Einheiten, die primär durch (1–4)- Bindungen mit (1–6) Verzweigungen verbunden sind, und es hat eine Molmasse von bis zu 10⁷.
Amylose/Amylopektin-Verhältnisse in nativen Stärken in Pflanzen liegen im allgemeinen irgendwo bei 10–40 Amylose %/90–60% Amylopektin, wobei dieselben auch von der Sorte der untersuchten Pflanze abhängen. In einer Anzahl von Pflanzenspezies sind Mutanten bekannt, die auf signifikante Weise von den oben genannten Prozentgehalten abweichen. Diese Mutanten sind seit langem in Mais und einigen anderen Getreidesorten bekannt. Wachsartiger Mais wurde seit dem Beginn dieses Jahrhunderts untersucht. Daher wurde der Ausdruck wachsartige Stärke oft mit Amylose-freier Stärke gleichgesetzt, trotz der Tatsache, dass eine solche Stärke im allgemeinen aus anderen Stärkequellen wie Kartoffeln nicht bekannt war, sondern sich hauptsächlich von Mais ableitete. Weiterhin erfolgte die industrielle Verwendung einer Amylose-freien Kartoffelstärke niemals in einem großen Maßstab und mit einem solch großen Anwendungsbereich wie wachsartige Stärke. Die Erfindung stellt ein Verfahren gemäß der Erfindung bereit, in welchem die Stärke eine überlegene Salzstabilität gegenüber üblicher Stärke aufweist. Z. B. hat eine gemäß der Erfindung verwendete Stärke eine überlegene Stabilität gegenüber einer üblichen Stärke, wenn sie in einer Natriumchlorid-Lösung getestet wird oder wenn sie in einer Lösung, die Calciumionen enthält, getestet wird, was die Viskosität einer üblichen Kartoffelstärke stark beeinträchtigt. Weiterhin hat die hierin verwendete Stärke eine überlegene Salzstabilität, selbst bei niedriger Viskosität, und ihre Anwendung ist somit nicht von den hochviskosen Zuständen abhängig, die z. B. in EP 0796868 verwendet werden. Ein anderes Beispiel der Verwendung ge mäß der Erfindung besteht in einer Fleischlake – ein Nahrungsmittel, das zur Herstellung von Fleischprodukten verwendet wird – mit erhöhten und stabileren Wasserbindungseigenschaften als dies bei gewöhnlicher Stärke der Fall ist. Auch die Zugabe eines Milchproteins wie Casein, das viskositätshemmende Eigenschaften hat, oder eines Derivats desselben zu einem Nahrungsmittel beeinträchtigt nicht länger die Beschaffenheit des Nahrungsmittels, wenn eine modifizierte Stärke gemäß der Endung verwendet wird.
Eine gemäß der Erfindung verwendete Stärke stammt vorzugsweise von einer genetisch modifizierten Pflanze. Die Amylose-Produktion in einer Pflanze wird u. a. durch das Enzym Granulat-gebundene Stärke-Synthase (GBSS) reguliert, das in die Bildung des Amylosegehalts der Stärke verwickelt ist, und es wurde gefunden, dass vielen der oben beschriebenen wachsartigen Getreide Mutanten dieses Enzym fehlt oder dessen Aktivität fehlt, wodurch der ausschließliche Amylopektincharakter dieser Mutanten verursacht wird.
Ein Beispiel einer salzstabilen Stärke, die gemäß der Erfindung verwendet wird, ist eine Stärke, die aus einer Amylose-freien Kartoffelpflanze erhalten wird, der z.B. die GBSS-Aktivität fehlt oder der das GBSS-Protein gänzlich fehlt, wodurch Amylose fehlt, und die im Wesentlichen nur Amylopektin-Moleküle aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stammt die Stärke von einer genetisch modifizierten Pflanze. Die genetische Modifizierung von Kartoffelpflanzen ist dem Fachmann bekannt und dieselbe beinhaltet z. B. die Modifizierung (von Teilen) eines Gens, die Deletion (von Teilen) eines Gens oder das Einfügen in ein Gen (in Teile eines Gens) oder die (Antisense)-Reversion eines Gens (von Teilen eines Gens), z. B. ein Gen codierend für Granulatgebundene Stärke-Synthase (GBSS), die in die Erzeugung des Amylosegehalts der Stärke verwickelt ist. Um solche Nutzpflanzen zu manipulieren, sind wirksame Transformationssysteme und isolierte Gene verfügbar, insbesondere der Kartoffel, und andere werden durch Analogie gefunden. Eigenschaften, wie das Fehlen von Amylose, die in eine Sorte einer Nutzpflanze eingefügt sind, können leicht in eine andere Sorte durch Kreuzungszüchtung eingeführt werden.
Im experimentellen Teil dieser Beschreibung wird ein Verfahren bereitgestellt, in dem diese modifizierte Stärke aus einer genetisch modifizierten Kartoffel erhalten wird.
Gemäß der Erfindung ist die Stärke eine vernetzte Stärke. Die Vernetzung von Stärke ist an sich ein Verfahren, das dem Fachmann bekannt ist, und verschiedene Vernetzungsmittel sind bekannt, wobei Beispiele derselben Epichlorhydrin, Natriumtrimetaphosphat, Phosphoroxychlorid, Chloressigsäure, Acrolein, Dichloressigsäure, Adipinsäureanhydrid oder andere Reagenzien mit zwei oder mehreren Anhydrid-, Halogen-, Halohydrin-, Epoxid- oder Glycidylgruppen oder Kombinationen derselben sind, die alle als Vernetzungsmittel verwendet werden können. Ein typisches Beispiel einer solchen vernetzten Stärke ist Stärkemonophosphat.
Gemäß der Erfindung ist die Stärke stabilisiert. Die Stabilisierung durch Hydroxyalkylierung oder Carboxymethylierung von Stärke erhält man z. B. durch Reagenzien, die Halogen-, Halohydrin-, Epoxid- oder Glycidylgruppen als reaktive Stelle enthalten. Chloressigsäure (oder ihr Salz) wird als Carboxymethylierungsreagens verwendet. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Stärke durch Hydroxypropylierung, Hydroxybutylierung, Hydroxyethylierung und/oder Carboxymethylierung stabilisiert.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Stärke eine stabilisierte Stärke, in der einige der Hydroxylgruppen oder alle verfügbaren Hydroxylgruppen der Amylopektin-Moleküle durch Acetylgruppen verestert sind. Die Zugabe von Acetylgruppen erfolgt im allgemeinen in wässrigen Suspensionen von Stärke unter Verwendung von Essigsäureanhydrid oder Vinylacetat als Reagenzien unter alkalischen Bedingungen.
Eine modifizierte Stärke, wie sie durch die Erfindung bereitgestellt wird, stammt von einer von der Kartoffel abgeleiteten, Amylose-freien oder nativen Amylopektin-Stärke. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stammt eine solche Stärke von einer genetisch modifizierten Pflanze. Beispiele einer solchen Kartoffelpflanzen-Sorte sind die Sorte Apriori oder Apropect oder davon abgeleitete Sorten.
Die Verwendung von Stärke aus genetisch veränderten Feldfrüchten wurde allgemein seit dem Zeitpunkt vorgeschlagen, an dem es möglich war, solche Feldfrüchte genetisch zu modifizieren (siehe z. B. Bruinenberg et al., Chemistry and Industry, 6. November 1995, Seite 881–884; de Vries, Foodmarketing and Technology, April 1997, Seite 12–13). Die spezielle Verwendung von Kartoffelstärke vom Amylopektintyp als Füllstoff oder Viskositätsmittel bei der Konservenfabrikation wurde in WO 97/03573 vorgeschlagen, um eine unerwünschte restliche Viskosität zu verhindern, wie sie bei üblicherweise verwendeter Stärke beobachtet wird. Weiterhin wird in EP 0 796 868 die Verwendung einer hydroxypropylierten und stark vernetzten wachsartigen Kartoffelstärke vorgeschlagen, um die Viskosität eines Nahrungsmittel-Produkts zu erhöhen. Jedoch ergibt keine derselben Hinweise darauf, wie man die Verwendung von Stärken in der Nahrungsmittelindustrie vermeiden kann, die im allgemeinen eine geringe Salzstabilität haben und wenigstens die Schmackhaftigkeit, die Beschaffenheit, das Aussehen und andere verwandte Aspekte von Nahrungsmitteln beeinträchtigen. Demgegenüber wird z. B. in WO 97/03573 eine Kartoffelstärke vom Amylopektintyp vorgeschlagen, die ihre Viskosität nur während einer bestimmten Zeitspanne beibehält, wonach keine restliche Viskosität zurückbleibt, und es wird darauf hingewiesen, dass diese Produkttypen statt dessen weniger stabil sind, und in EP 0 796 868 wird die Verwendung der hydroxypropylierten und stark vernetzten, wachsartigen Kartoffelstärke vorgeschlagen, und zwar unter den Bedingungen einer hohen Temperatur, einer niedrigen Temperatur und eines hohen. Scherens, wiederum unter Bedingungen wie einem aseptischen Einfüllen, Sterilisieren oder Gefrieren, wobei eine Einfüll-Viskosität erforderlich sein kann und die Salzstabilität kein strittiger Punkt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine modifizierte Stärke verwendet, wobei die modifizierte Stärke eine sofort lösliche Stärke ist. Im allgemeinen sind Stärke und Stärke-Derivate für die Nahrungsmittelindustrie in kaltem Wasser unlöslich. Die Viskosität und Wasserbindung wird durch Erwärmen oder Kochen erreicht. Diese Stärken werden als Rufkoch- Stärken bezeichnet. Zweckmäßigerweise werden Stärken manchmal vorher gelatiniert, d.h. vorgekocht und getrocknet. Diese Stärken werden als sofort lösliche Stärken bezeichnet und wirken ohne Erwärmen oder Kochen in dem Nahrungsmittel. Die vorherige Gelatinierung kann durch Sprühkochen, Sprühtrocknung, Walzentrocknung, Trommeltrocknung, Extrusion, Erwärmen in wässrigen, mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln oder unter hohem Druck oder gemäß anderen in der Technik bekannten Verfahren erreicht werden.
Weiterhin schließt die Verwendung gemäß der Erfindung ein Nahrungsmittel ein, das folgendes umfasst: wenigstens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 0,5 oder 1 Gew.-% oder sogar wenigstens 2 bis 10 Gew.-% eines Natriumsalzes oder Kombinationen eines Natriumsalzes, wobei das Natriumsalz z. B. Natriumchlorid umfasst, oder wobei das Salz z. B. Natriummonoglutamat (Vetsin) umfasst.
Auch schließt die Verwendung gemäß der Erfindung ein Nahrungsmittel ein, das folgendes umfasst: wenigstens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 1 oder 2 Gew.-% oder sogar wenigstens 10 bis 20 Gew.-% eines Milchproteins oder eines Derivats desselben, wobei das Protein z. B. Casein ist.
Weiterhin schließt die Verwendung gemäß der Erfindung ein Nahrungsmittel ein, das folgendes umfasst: wenigstens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 1 Gew.-% oder sogar wenigstens 3 bis 5 Gew.-% eines Calciumsalzes, wobei das Salz z. B. Calciumchlorid ist.
Weiterhin schließt die Verwendung gemäß der Erfindung ein Nahrungsmittel ein, das folgendes umfasst: wenigstens 5 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 10 Gew.-%, mehr bevorzugt wenigstens 20 Gew.-% oder sogar wenigstens 30 bis 70 Gew.-% eines Zuckers, wobei der Zucker z. B. Saccharose ist.
Im experimentellen Teil der Beschreibung werden Beispiele von verbesserten Nahrungsmitteln angegeben, wobei verschiedene Salze und andere Komponenten, wie Milchprotein oder Zucker oder Kombinationen derselben in verschiedenen Konzentrationen in Kombination mit einer Stärke verwendet werden, die dem Nahrungsmittel die erwünschte Beschaffenheit verleiht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Verwendung, bei der das Nahrungsmittel eine Fleischlake ist, die von sich aus ein Nahrungsmittel ist (das jedoch im allgemeinen primär nicht zum Verzehr gedacht ist), und dieselbe wird z. B. zur Herstellung eines Fleischprodukts verwendet. Eine solche Fleischlake wird im allgemeinen verwendet, um die Beschaffenheit eines Fleischprodukts zu verbessern.
Die Erfindung wird weiterhin im experimentellen Teil der Beschreibung erläutert, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist.
Experimenteller Teil
Beispiel 1
Die Stabilität von querverbundener oder vernetzter, acetylierter, regulärer Kartoffelstärke (PS) wird beeinträchtigt, wenn sie in salzhaltigen Nahrungsmittel-Formulierungen verwendet wird, jedoch stellt die Erfindung Produkte bereit, die auf Amylopektin-Kartoffelstärke (APS) basieren, die viskositätsstabiler und wasserretentionsstabiler sind als reguläre Kartoffelstärke-Derivate. Insbesondere wurden Produkte entwickelt, die für Fleisch- oder Fleischprodukt-Anwendungen, wie Injektions-Fleischlake, die z. B. zur Herstellung oder Injektion von Fleischarten wie Schinken oder Geflügelprodukte wie "Truthahn zum Erntedankfest" geeignet sind. Mögliche Produkte sind reguläre Kartoffel stärke-Derivate, die z. B. mit Natriumtrimetaphosphat vernetzt sind und mit Essigsäureanhydrid acetyliert sind, und die hierin mit Amylopektin-Kartoffelstärke (APS)-Derivaten verglichen werden. APS wurde mit der glei chen Menge an NaTMP wie PS quervernetzt und mit Essigsäureanhydrid stabilisiert. Die Produkte wurden durch die Brabender-Gelatinierung in demineralisiertem Wasser (ohne Zusatz) und in 1% NaCl-Lösung gekennzeichnet.
Materialien

A – reguläres Kartoffelstärke-Derivat
B – Amylopektin-Kartoffelstärke-Derivat
C – reguläres Kartoffelstärke-Derivat
D – Amylopektin-Kartoffelstärke-Derivat

Die Vernetzung von A, B, C und D mit NaTMP und die Veresterung mit Essigsäureanhydrid erfolgten gemäß Routine-Arbeitsweisen.

E – reguläres Kartoffelstärke-Derivat
F – Amylopektin-Kartoffelstärke-Derivat

Die Vernetzung von E und F mit POCl₃ erfolgte gemäß Routine-Arbeitsweisen.
Die Produkte wurden durch Brabender-Gelatinierung gekennzeichnet. Die Gelatinierung wurde in einer 3%igen (Trockensubstanz) Suspension mit einem Grabender-Viscograph, Typ E bei 250 cmg in demineralisiertem Wasser gemessen. Das Gelatinierungsverhalten wurde auch in 1%iger NaCl-Lösung gemessen.
Tabelle 1 Grabender-Gelatinierung ohne Zusatz und in 1%iger NaCl-Lösung, Brabender-Typ E, 250 cmg, 75 U/min, 3% (Trockensubstanz)
Die Viskositätsgrade in demineralisiertem Wasser der Produkte auf der Basis von regulärer Kartoffelstärke unterscheiden sich nicht sehr. Auch ist ersichtlich, dass das auf APS basierende Produkt D die gleiche Endviskosität hat wie das Kartoffelstärke-Gegenstück, aber die Temperatur der Gelatinierung ist sehr viel höher. Das Auf APS basierende Produkt B hat noch eine Spitzenviskosität. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die auf APS basierenden Produkte salzbeständiger sind als die regulären auf PS basierenden Produkte. Die Endviskositätsgrade der Proben, die mit Kartoffelstärke und den APS-Gegenstücken hergestellt wurden, unterscheiden sich nicht nach der Gelatinierung in demineralisiertem Wasser. Die Produkte B und D, die auf Amylopektin-Kartoffelstärke basieren, ergeben eine bessere Stabilität in Salzlösung als die Proben, die mit regulärer Kartoffelstärke hergestellt wurden, und sie können daher bei niedrigeren Konzentrationen verwendet werden.
In der Tabelle 2 sind ähnliche Effekte von mit POCl₃ vernetzten Stärkeethern aufgeführt.
Tabelle 2 Brookfield-Viskosität der Produkte E und F ohne Zusatz und in 1%iger NaCl-Lösung, Brookfield: RVDV II + Nr. 5, 50 U/min
Reduktion der Viskosität von regulärem Kartoffelstärke-Derivat: 70%
Reduktion der Viskosität von Amylopektin-Kartoffelstärke : 40%
Die Viskosität des regulären Kartoffelstärke-Derivats in Wasser (ohne Zusatz) ist höher als diejenige des APS-Derivats. In Salzlösung wird das Umgekehrte beobachtet.
Beispiel 2
Viskositätsmessung von vernetzten, sofort löslichen Stärke-Derivaten in deionisiertem Wasser, 5 Gew.-% Natriumcasein-Lösung und 1 Gew.-% CaCl₂-Lösung
10 g des Produkts werden abgewogen. Man fügt 212 ml der erwünschten Lösung zu, während die Mischung mit der Hand gerührt wird. Dann wird die Mischung 1 Minute lang unter Verwendung eines Ultra-Turrax mit einer Geschwindigkeit von 4000 U/min gerührt. Nach 29 Minuten wird die Dispersion wieder 2 Minute per Hand gerührt, und dann wird die Viskosität unter Verwendung eines Brookfield LVF bei 6 U/min mit der Spindel Nr. 4 gemessen. Die Viskosität wird für einen zunehmenden Vernetzungsgrad bestimmt. Bezüglich der Ergebnisse vergleiche die 1, 3 und 4.
Beispiel 3
Viskositätsmessung von sofort löslichen Stärke-Derivaten in Gegenwart von Milchpulver
Man wiegt 10 9 Produkt und 28 9 Milchpulver ab. Man fügt 212 ml deionisiertes Wasser zu, während die Mischung mit der Hand gerührt wird. Dann wird die Mischung 1 Minute lang unter Verwendung eines Ultra-Turrax mit einer Geschwindigkeit von 4000 U/min gerührt. Nach 29 Minuten wird die Dispersion wieder 2 Minute per Hand gerührt, und dann wird die Viskosität unter Verwendung eines Brookfield LVF bei 6 U/min mit der Spindel Nr. 4 gemessen. Die Viskosität wird für einen zunehmenden Vernetzungsgrad bestimmt. Bezüglich der Ergebnisse vergleiche die 1 und 2.
Beispiel 4
Wasserbindung
Injektions-Fleischlaken werden in vollkommen aus Muskeln bestehende Fleischsorten eingespritzt. Sie verleihen dem Fleisch eine erwünschte Beschaffenheit, indem sie Fleischproteine lösen, die beim Erwärmen koagulieren. Stärke wird zum Binden von Wasser verwendet, um den "Pumpgrad" (die Menge an Wasser, die in das Fleischprodukt eingefügt wird) zu erhöhen und die Beschaffenheit des Produkts zu verbessern. Sie spielen auch ein konservierende Rolle aufgrund des Salzgehalts der Lake. In diesen Versuchen wird Wasser verwendet, um Fleisch zu ersetzen, damit man eine realistische Annäherung des Gehalts der unterschiedlichen Inhaltsstoffe erhält. Die Inhaltsstoffe der Injektions-Fleischlake sind wie folgt:

demineralisiertes Wasser 480 g

Salz 8 g

Stärke 5,5 g

Dextrose 4 g

Natriumphosphat 2,5 g
Die Wasserbindungskapazität der Lake wird wie folgt gemessen. Die Inhaltsstoffe werden vermischt und in einen Brabender-Viscograph gegeben. Die anfängliche Temperatur des Brabender wird auf 30°C eingestellt, die Mischung wird mit einer Steigerung von 1,5°C/min auf 75°C erwärmt. Nach dem fünfminütigen Stehen lassen bei 75°C wird die Temperatur mit einer Abnahme von 3°C/min auf 25°C abgesenkt. Die Mischung wird aus dem Grabender entfernt, und 400 ml werden in 2 transparente Zentrifugengläser überführt und 15 Minuten lang bei 894 g und 25°C zentrifugiert. Die Trennungslinie zwischen dem Pellet oder Sediment und dem Überstand wird markiert, und danach werden die Gläser geleert und getrocknet. Dann werden die Gläser mit Wasser bis zur Markierung gefüllt; das Gewicht des Wassers ist das Sedimentvolumen. Die Wasserbindungskapazität kann in ml Sediment pro g Stärke ausgedrückt werden.
Wenigstens zwei Wiederholungen jeder Stärkeprobe werden durchgeführt. Die Standardabweichung ist durchschnittlich 5 ml Sediment/500 ml, was verglichen mit einem Mittelwert von 78 ml Sediment/500 ml vernünftig ist.
In der 5 wird die Wasserbindung von drei vernetzten, hydroxypropylierten Derivaten gezeigt. Die Wasserbindung wird in ml pro g Stärke ausgedrückt. Farinex VA 15 ist ein Produkt, das auf regulärer Kartoffelstärke basiert, HW 3294 ist ein Produkt, das auf Amylopektin-Kartoffelstärke basiert, und B 990 ist ein Produkt, das auf Maisstärke basiert. Die grauen Balken links sind die Wasserbindungskapazitäten in demineralisiertem Wasser, die schwarzen Balken rechts sind die Kapazitäten in Lake.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die Bindungskapazitäten der Produkte, die auf Kartoffelstärke und Amylopektin-Kartoffelstärke basieren, in demineralisiertem Wasser in etwa gleich. Die Wasserbindungskapazität des auf Maisstärke basierenden Produkte ist sehr viel geringer.
In der Lake ist die Bindungskapazität des auf Amylopektin basierenden Derivats im Wesentlichen derjenigen in Wasser gleich. Nur ein Abfall von weniger als 9% der Bindungskapazität wird beobachtet. Die Produkt auf Kartoffelbasis (30%) und Maisbasis (23%) zeigen einen sehr viel stärkeren Abfall der Wasserbindungskapazität.
Beispiel 6
Viskositätsmessungen bei Stärke-Derivaten in Gegenwart von Zucker
Es wurde gefunden, dass neutrale Komponenten wie Saccharide (Zucker) die Viskosität von Stärke und dessen Derivaten beeinflussen (I. D. Evans, D. R. Haisman, Die Stärke 34, 224–231 (1982)). Die Effekte wurden auf die gleichen Phänomene wie bei Salzen zurückgeführt (Wasserstruktur).
Beispiel 6 stellt die Auswirkungen auf die Viskosität bei der Verwendung von APS-abgeleiteter Stärke in Zuckerlösungen bereit.
Die Zugabe relativ großer Mengen von Saccharose zu üblicher Stärke bewirkt eine Viskositätsabnahme. Ziemlich überraschend zeigen Amylopektin-Kartoffelstärke-Derivate den gegenteiligen Effekt, wie sich aus der Tabelle 3 ergibt.
Tabelle 3
Beispiel 7
Feuchtigkeitsverlust von Würsten nach Tiefkühllagerung
Mortadella-Würste wurden 1 Woche lang unter Tiefkühlung bei –5,5°C aufbewahrt. Die Würste wurde vor und nach der Lagerung gewogen, daraus wurde der Feuchtigkeitsverlust berechnet.
In der Rezeptur für Würste wurden 4 Typen von Stärken verwendet:

– Farinex VA15, eine vernetzte, acetylierte Kartoffelstärke (Natriumtrimetaphosphat, Essigsäureanhydrid),
– Amylo VA15, eine vernetzte, acetylierte Amylopektin-Kartoffelstärke (Natriumtrimetaphosphat, Essigsäureanhydrid),
– Perfectabind M10, eine vernetzte, hydroxypropylierte Kartoffelstärke (POCl₃, Propylenoxid),
– Amylo M10, eine vernetzte, hydroxypropylierte Amylopektin-Kartoffelstärke (POCl₃, Propylenoxid).

Rezeptur der Mortadella-Wurst

mageres Fleisch 44,7%

fettes Fleisch 11,2%

Wasser 34,4%

Salz 2,0%

Natriumtripolyphosphat 0,3%

Zucker 1,7

Milwaukee-Gewürz 579608 2,3%

Mitrit (150 mg) 0,14%

Stärke 3,3 %
Herstellung der Mortadella-Wurst
Das Fleisch wurde gemahlen und mit Wasser vermischt, die Bestandteile – außer der Stärke – wurden zugegeben, und es wurde wieder vermischt, Stärke wurde zugefügt, es wurde wieder vermischt, bis eine homogene Masse erhalten wurde. Diese wurde emulgiert und in Mortadellawurst-Behälter gelegt. Anschließend wurden die Würste in einem Räucherhaus geräuchert.
Tabelle 4 Feuchtigkeitsverlust von Mortadella-Würsten nach dem einwöchigen Tiefkühlen

Typ der Stärke Feuchtigkeitsverlust*

Farinex VA15 2,0%

Amylo VA15 1,5%

Perfectabind M10 3,8%

Amylo M10 1,8%
Beispiele von verbesserten Nahrungsmitteln gemäß der Erfindung gebrauchsfertige Fruchtfüllung
Herstellungsweise:

– die trockenen Inhaltsstoffe werden vermischt,
– die pulverförmige Mischung (45 g) wird zu 200 ml Fruchtsaft gegeben und 1 Minute lang gerührt (niedrige Geschwindigkeit).

Gebrauchsfertiges, mit Citrone schaumig geschlagenes Dessert

Inhaltsstoffe	%
Pulverzucker	32,0
sofort lösliches, entrahmtes Milchpulver	22,2
schaumig schlagbares Fettpulver	22,0
Stärke-Derivat	22,0
Citronengeschmack	1,0
Citronensäure	0,5
Farbstoff	0,3

Man verwendet 50 g Trockenmischung auf 150 ml kaltes Wasser.

Fettfreie Mortadella Rezeptur für fettfreie Mortadella

Inhaltsstoffe	%
mageres Schweinefleisch (1,2–1,5 % Fett)	28,55
mageres Truthahnfleisch (0,7% Fett)	24,37
Wasser	27,30
modifizierte Stärke	7,62
Dextrose	3,13
Salz	2,12
Milchprotein-Hydrolysat	2,06
Mortadella-Geschmacksstoff/Gewürz	1,79
Natriumlactat	1,25
Truthahn-Vorrat (trocken)	0,38
Natriumtripolyphosphat	0,25
Gesamt-Härtungsmittel (6,25% NaNO₂)	0,12

Hot Doas mit geringem Fettgehalt

Inhaltsstoffe	%
B90 mageres Fleisch	39,17
B65 fettes Fleisch	9,36
Wasser	1,27
Salz	2,05
Natriumtripolyphosphat (TSP)	0,243
Saccharose	1,69
Frankfurter-Fleichgewürz	2,20
Härtungssalz (enthält 6,25% Natriumnitrit)	0,121
Natriumerythorbat	0,022
gemahlener Senf	0,58
modifizierte Stärke	3,38
Gesamte Rohfleisch-Mischung	100,0

"Vending"-Suppe
Herstellungsweise:

– die trockenen Komponenten werden in einem 250 ml Becherglas abgewogen,
– heißes Wasser wird zugegeben, und es wird gerührt

Instant-Pudding
Herstellungsweise:

– die trockenen Inhaltsstoffe werden vermischt,
– die pulverförmige Mischung (80 g) wird zu 500 ml kalter Milch gegeben und 1 Minute lang gerührt, wobei man einen elektrischen Handmischer (hohe Geschwindigkeit) verwendete,
– man gießt den Pudding in Dessertschalen und stellt sie 30 Minuten lang in einen Kühlschrank.

Heidelbeertortenfüllung
Herstellungsweise:

– die trockenen Komponenten werden vermischt (Mischung A),
– der Heidelbeersaft und Wasser werden in einer Schale vermischt (Mischung B),
– Mischung A wird zu Mischung B gegeben und mit einem Schneebesen suspendiert,
– es wird bis zu Kochen erhitzt, während mit einem Schneebesen umgerührt wird,
– das Kochen wird 1 Minute lang beibehalten.

UHT-Hummersuppe

Inhaltsstoffe %

Milch 12,1

Creme 6,0

Hummergemisch** 5,1

Lecimulthin 100* 0,02

sofort lösliche, modifizierte Stärke 4,3

Wasser 72,48
Herstellungsschritte der Hummersuppe:

– es wird in einem PHE vorher auf 70°C erwärmt,
– es wird bei 50 bar homogenisiert,
- die Sterilisation erfolgt bei 135°C,
– es werden 28 Sekunden eingehalten,
– man kühlt auf 20°C in Gläsern
– Einfüllen bei einer Temperatur von 20°C

Rezeptur von UHT-Gewürzsuppe

Inhaltsstoffe %

Salz (NaCl) 0,8

Butter 0,6

Tomatenpaste 12,5

sofort lösliche, modifizierte Stärke 2,0

Gewürzmischung 0,8

Hühnerboullion 0,2

Lecimulthin 100* 0,03

Wasser 83,07
Verarbeitungsschritte für Tomatensuppe.

– es wird vorher in einem PHE auf 70°C erwärmt
– es wird bei 50 bar homogenisiert,
– die Sterilisation erfolgt bei 135°C,
– es werden 28 Sekunden eingehalten,
– man kühlt auf 20°C in Gläsern
– Einfüllen bei einer Temperatur von 20°C

Gebrauchsfertige Bäckereicreme
Herstellungsweise:

– die trockenen Inhaltsstoffe werden vermischt,
– die pulverförmige Mischung (400 g) wird zu 1000 ml Leitungswasser gegeben und 3 Minuten lang unter Verwendung einer Hobart-Mischers (hohe Geschwindigkeit) gerührt.

Hot Dogs und Mortadella Formulierung mit geringem Fettgehalt, 15 %)

Fleischformulierung für	50 lbs
Inhaltsstoffe	%
B85 mageres Fleisch	44,740
B50 fettes Fleisch	11,180
Wasser	34,380
Salz	2,030
Natriumtripolyphosphat	0,280
Saccharose	1,692
Gewürz Milwaukee*	2,280
Nitrit (150 ppm)	0,140
Natriumerythorbat (550 ppm)	0,000
Stärke	3,388
Insgesamt	99997

Figuren
1: Viskositätsmessung von vernetzten, sofort löslichen Stärke-Derivaten in deionisiertem Wasser.
2: Viskositätsmessung von vernetzten, sofort löslichen Stärke-Derivaten in einer Milch-Lösung, die hier durch Zugabe von Milchpulver hergestellt wurde.
3: Viskositätsmessung von vernetzten, sofort löslichen Stärke-Derivaten in einer 1 gewichtsprozentigen Calciumchlorid-Lösung.
4: Viskositätsmessung von vernetzten, sofort löslichen Stärke-Derivaten in einer 5 gewichtsprozentigen Natriumcasein-Lösung.
5: Wasserbindungseigenschaften von vernetzten hydroxypropylierten Stärke-Derivaten in Wasser und Lake.

Claims

Verwendung einer vernetzten stabilisierten Amylopectin-Kartoffelstärke, um einem Lebensmittel Salzstabilität zu verleihen.
Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei das Lebensmittel eine Fleischlake ist.
Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Stärke von einer genetisch modifizierten Pflanze stammt.
Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Stärke eine sofort lösliche Stärke ist.
Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lebensmittel wenigstens 0,1 Gew.-% eines Natriumsalzes umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 5, wobei es sich bei dem Salz um Natriumchlorid oder Natriummonoglutamat handelt.
Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lebensmittel wenigstens 0,5 Gew.-% eines Milchproteins oder Derivats davon umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 7, wobei es sich bei dem Protein um Casein handelt.
Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lebensmittel wenigstens 0,5 Gew.-% eines Calciumsalzes umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 9, wobei es sich bei dem Salz um Calciumchlorid handelt.
Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lebensmittel wenigstens 5 Gew.-% eines Zuckers umfasst.
Verwendung gemäß Anspruch 11, wobei es sich bei dem Zucker um Saccharose handelt.