DE69929770T2 - Produkt zum Dispergieren von Lebensmitteln für analytische Zwecke - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Produkt, um es zu ermöglichen, Nahrungsstoffe verschiedener Arten zu lösen und zu dispergieren, um eine Dispersion bereitzustellen, und die Erfindung befasst sich im Besonderen mit solch einem Produkt, welches geeignet ist zum Dispergieren von Nahrungsstoffen ausschließlich zur Analyse des Inhalts des Nahrungsmittels.
• Mit "Nahrungsmittel" ist in diesem Zusammenhang gemeint, alle Arten von Nahrungsmitteln für Menschen oder für Tiere, wie die Milchprodukte Milch – Butter – Käse – kultivierte Milchprodukte etc., andere Arten von essbaren Fettprodukten, Schokolade, knochenfreies Fleisch, grätenfreier Fisch, Mehl- und Getreideprodukte und die meisten anderen vorkommenden festen Nahrungsmittel, wie vorbereitete Nahrung und Schnellgerichte, Futtermittel für Tiere wie Getreide, Fleisch, Fisch als Futterkonzentrat, Hundefutter und Katzenfutter.
• Einige verschiedene Verfahren sind bekannt durch welche der Inhalt des Nahrungsmittels analysiert werden kann, speziell was den Gehalt an Fetten, Proteinen, Kohlenhydraten, organischen Säuren, Wasser und möglichen anderen fremden Substanzen betrifft.
• Die Analyse der Inhalte der verschiedenen Nahrungsmittel wird üblicherweise über analytische, chemische Verfahren durchgeführt. Für solche Verfahren ist es notwendig eine umfangreiche Probenpräparation durchzuführen bevor die eigentliche Komponente detektiert werden kann. Oft ist es notwendig, dass die eigentliche Komponente von den anderen Komponenten verschiedenen Behandlungsschritten folgend isoliert wird. Normalerweise muss in der Analyse jede Komponente des Produkts separat analysiert werden. Daher kann eine chemische Analyse eines Nahrungsmittelprodukts aus mindestens fünf verschiedenen Analyseschritten bestehen. Solche Verfahren sind zeitaufwendig und sind daher kostspielig durchzuführen.
• In der letzten Zeit sind verschiedene Arten von physikalisch-chemischen Verfahren in die Nahrungsmittelindustrie eingeführt worden. Zum Beispiel werden in der enzymatischen Nahrungsanalyse UV/VIS spektroskopische Verfahren verwendet, bei denen die Reaktionen von spezifischen Enzymen zur Quantifizierung von verschiedenen Substanzen, zum Beipsiel in dem Nahrungsmittel, genutzt werden können. In der enzymatischen Nahrungsanalyse, zum Beispiel in der Boehringer-Mannheim-Analyse, ist es notwendig, dass feste und semi-feste Nahrungsmittelprodukte homogenisiert und in geeigneten Lösungsmitteln dispergiert werden. Zum Beispiel können wasserlösliche Komponenten in Wasser dispergiert werden. Die Lösungsmittel sollten vorzugsweise klar und nahezu farblos sein, und daher müssen trübe und undurchsichtige Lösungen mit verschiedenen Verfahren zum Entfernen der Farben und der Trübungen behandelt werden. Fette werden gefiltert und Proteine werden mittels eines Carrez-Reagenz' oder einer anderen Präzipitationssubstanz präzipitiert. Dieses Verfahren wird hauptsächlich zur Analyse von geringeren Komponenten in Nahrungsmitteln wie Harnstoff, Milchsäure, Glukose etc. verwendet.
• In der Lebensmittelindustrie sind NIR (nahes Infrarot) spektroskopische Verfahren immer beliebter geworden, aus dem Grund, dass diese Verfahren schnelle Analyseantworten liefern, und dass sie zur Analyse von festen Produkten mit einer sehr geringen Vorbehandlung des zu testenden Produkts verwendet werden können. Die Verfahren erfordern vergleichsweise große Bemühungen zur Aufrechterhaltung der Kalibrierungen der Instrumente, und sie bieten keine Möglichkeit der Analyse aller Komponenten in dem Nahrungsmittel mit großer Analysegenauigkeit.
• In der Milchindustrie wurde seit den 1970ern MIR (mittleres Infrarot) Spektroskopie zur Analyse von Milch verwendet. Heutzutage hat dieses Verfahren eine Analysekapazität von 500 Proben pro Stunde und ermöglicht es, die meisten nahrhaften Substanzen in Milch mit sehr großer Analysegenauigkeit zu analysieren. Die handelsüblichen MIR-Instrumente sind lediglich in der Lage Flüssigkeiten zu analysieren. Feste Nahrungsmittel müssen daher gelöst werden, um eine homogene Dispersion bereitzustellen, um ein Analysieren mit diesem Verfahren zu ermöglichen. Die Anwendungen die gegenwärtig für die Analyse von festen und semi-festen Nahrungsmitteln existieren, sind im Allgemeinen kompliziert und erfordern einige manuelle Verfahrensschritte. Als Lösungsmittel wird dabei gemäß der Gebrauchsanleitung des Instrumentenlieferanten (Foss Electric, 1988) 0.2M NaOH verwendet. In einer der neuesten Gebrauchsanweisungen von MilkoScan FT 120, Foss Electric Application Note Nr. 96, September 1996 für Hartkäse, ist das Lösungsmittel 0.2M Natriumhydroxid mit 0.1% Triton X-100. Triton X-100 ist ein nicht-ionisches Detergenz (Tensid) und ist eine Verbindung aus Polyethylenglykol 4-tert-Octophanylether. Natriumhydroxid ist in der Hinsicht unvorteilhaft, dass das Fett zum Ausscheiden neigt, und es schwierig ist, eine repräsentative Probe zu extrahieren.
• In einer anderen Gebrauchsanleitung, ausgegeben von einem anderen Instrumentenlieferanten (Multispec LTD, UK) wird ein Verfahren zur Analyse von Käse beschrieben, in dem 5 Tropfen eines Spülmittelkonzentrats ("Decon 90", UK) zu einem Teil Käse und 5 Teilen von 0.1M NaOH ("Multispec", 1988) zugegeben werden. Das Produkt "Decon 90" enthält 1-4 % Kaliumhydroxid und < 2 % nicht-ionische oder anionische Detergenzien (Tenside).
• Ein Hauptziel der Erfindung ist es, ein Produkt vorzuschlagen, zum Dispergieren von Nahrungsmitteln aller möglicher Arten, um eine dauerhafte Dispersion bereitzustellen, die gut geeignet ist für eine quantitative Analyse des Inhalts der Nahrungsmittel sowohl was die Inhaltsstoffe als auch die prozentualen Anteile davon betrifft, durch verschiedene chemische und physikalische Verfahren. Der Inhalt des dispergierenden Produkts ist derart, dass es so wirkt, dass das Nahrungsmittel dispergiert wird, und dass das Lösungsmittel gleichzeitig damit reinigende Eigenschaften hat. Dabei ist es nicht notwendig, irgendwelche Spül-Prozeduren vorzusehen, selbst dann nicht, wenn die präparierte Lösung zum Beispiel in spektroskopischen Vorrichtungen verwendet wird.
• Es hat sich gezeigt, dass ein Produkt, das ein Gemisch aus einem Komplexbildner und einem Alkali (Alkalisalz) in bestimmten Verhältnissen und gelöst in Wasser, und derart zusammengesetzt, dass ein bestimmter pH-Wert in einer Lösung des erfindungsgemäßen Produkts mit dem zu analysierenden Produkt erreicht wird, ein sehr aktives Lösungsmittel für alle möglichen Arten von Nahrungsmitteln ist.
• Gemäß der Erfindung, die in Anspruch 1 definiert ist, ist das Produkt folglich ein Gemisch aus einem Komplexbildner, besonders emulgierenden Salzen, und einem Alkali (Alkalisalz) in einer Wasserlösung, in welchem der Komplexbildner in einer Menge von 0.1-2.0 % der Lösung vorhanden sein kann, und das Alkali 0.1-1.0 % der Lösung beträgt.
• Als Beispiele für nützliche Komplexbildner in dem erfindungsgemäßen Produkt können Natriumcitrat (Na₃C₆H₅O₇), Natriumdihydrogenphosphat (NaH₂PO₄), Dinatriumhydrogenphosphat (Na₂HPO₄), Natriumdihydrogenpyrophosphat (Na₂H₂P₂O₇), Trinatriummonohydrogenpyrosphosphat (Na₃HP₂O₇), Tetranatriumpyrophosphat (Na₄P₂O₇), Pentanatriumtriphosphat [alter Name: Pentanatriumpolyphosphat] (Na₅P₃O₁₀), Natriumhexametaphosphat (NaPO₃)_n, genannt werden, die getrennt oder in Kombination miteinander verwendet werden können. In der Lebensmittelindustrie werden die obigen Komplexbildner emulgierende Salze genannt, und die Reinheit ist von guter Qualität. Es hat sich als besonders geeignet erwiesen Polyphosphate zu verwenden, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumphosphate wie Pentanatriumtriphosphat.
• Das Alkali (Alkalisalz) im erfindungsgemäßen Produkt ist ein Metasilikat.
• Der Komplexbildner und das Alkali (Alkalisalz) werden in einem Verhältnis von ungefähr 2 Anteilen an Komplexbildner zu 1 Anteil an Alkali (Alkalisalz) gemischt und werden in deionisiertem Wasser gelöst, so dass der pH-Wert zwischen pH 10 und pH 13 beträgt. Der Gehalt an Alkali (Alkalisalz) kann vorzugsweise variiert werden, so dass der angestrebte pH-Wert erreicht wird. Das in der erfindungsgemäßen Produktlösung zu lösende Nahrungsmittel hat einen gewissen puffernden Effekt, und daher sollte der pH-Wert mit einer gewissen dahingehenden Überlegung angepasst werden. Für bestmögliche Ergebnisse sollte der pH-Wert der Lösung aus Komplexbildner und Alkali, in der das Nahrungsmittel gelöst ist, derart sein, dass der pH-Wert in der durch die Lösung und das zu analysierende Nahrungsmittel gebildeten Dispersion ungefähr 7-11 beträgt. Das Wasser kann geringe Mengen oder Ionen enthalten, wenn das Wasser hart ist, zum Beispiel Kalziumionen (Ca²⁺) und/oder Magnesium (Mg²⁺).
• Die Komponenten sind an sich bekannt und üblicherweise in Spülmittel, in Maschinenwasch- und in Reinigungsmitteln aber soweit bekannt ist hat niemand bisher ein ähnliches Produkt beschrieben, das gemäß der Erfindung zur Analyse von Nahrungsmitteln verwendet werden kann. Wie oben erwähnt, ist es bekannt Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid + 5 Tropfen von Decon 90^® oder 0.1 % Triton X-100 zum Lösen von Käse zur späteren Verwendung in der Analyse mittels Spektroskopie zu verwenden. In der MIR-Spektroskopie zum Beispiel war es eine verbreitete Annahme, dass mögliche Zusätze die Analyse nicht stören dürfen. Daher war es geeignet Natriumhydroxid zu verwenden, da das Hydroxid in den meisten analytischen Verfahren, besonders der MIR-Spektroskopie, sehr geringe Störung aufweist. Durch moderne Computertechnologie ist es heutzutage sehr leicht, solche eventuellen Störungen direkt zu korrigieren. Komplexbildner wurden in der Herstellung von Schmelzkäse verwendet, und werden dadurch emulgierende Salze oder Schmelzsalze genannt. Der Zweck dieses Prozesses bestand lediglich darin, dem Schmelzkäse die korrekte Konsistenz zu verleihen und wurde nicht für analytische Zwecke angestrebt.
• Das erfindungsgemäße Produkt, das aus einer Kombination aus einem Komplexbildner und einem Alkali (Alkalisalz) besteht, kann geliefert werden als fertiges Pulvergemisch oder in konzentrierter Form und gemischt in geeigneten Verhältnissen. Bei der Herstellung des Lösungsmittels für das Nahrungsmittel wird das gemischte Pulver in deionisiertem Wasser gelöst, zum Beispiel in einer Menge von kombiniertem Pulver von 0.1-4 %, und der verbleibende Teil ist deionisiertes Wasser, oder Wasser wird zu dem Konzentrat zugegeben, so dass die korrekte Endkonzentration in der zu verwendenden Lösung erreicht wird. Die Temperatur sollte um 40°C betragen sowohl wenn das Produktpulver in Wasser gelöst ist. Zu der präparierten Produktlösung wird das zu analysierende Produkt in einer Menge von 10 Gewichts% an Nahrungsmittel zu 90 Gewichts% der Produktlösung zugegeben. Das Gemisch wird in einer Mühle eines geeigneten Typs fein gemahlen, wobei eine dauerhafte Dispersion im Laufe von 20-300 Sekunden erreicht wird. Die Lösung wird geschüttelt und hat das Aussehen einer milchig-weißen Dispersion, die in Wirklichkeit allgemein eine Kombination aus einer Dispersion und Mikropartikeln darstellt. Der pH-Wert sollte, wie oben erwähnt, ungefähr 7-11 betragen.
• Die Analyse der Dispersion wird, wie an sich bekannt, derart durchgeführt, dass die Dispersion in eine IR-Spektroskopie-Analysevorrichtung eines bekannten Typs eingebracht wird, wobei ein Analyseergebnis direkt erhalten wird, welches die vorliegenden Komponenten des Nahrungsmittels und die prozentualen Mengen davon präsentiert. Für Nahrungsmittel sind die üblicherweise erwünschten Informationen über Fett, Proteine, Kohlenhydrate, organische Säuren wie Milchsäure, Essigsäure, Buttersäure, etc., und den Gehalt an Wasser in dem Produkt.
• BEISPIEL 1
• Zur Analyse eines Nahrungsmittelprodukts, in diesem Fall Käse, wurden eine große Anzahl von Tests durchgeführt.
• Für die Analyse von Käse wurden 6 g eines Pentanatriumtriphosphat (Na₅P₃O₁₀)-Pulvers mit 2.5 g eines Dinatriummetasilikat (Na₂Si₂O₃)-Pulvers zu einer Pulvercharge vermischt, geeignet um in deionisiertem Wasser mit einem Gesamtvolumen von 1 Liter gelöst zu werden.
• Das Produktpulver wurde in deionisiertem Wasser von 40°C mit einem Endvolumen von 1 Liter gelöst. Der pH-Wert der Produktlösung betrug ungefähr 11.7. Zu dieser Produktlösung wurden Teile verschiedener Arten von Hartkäse in einer Gewichtsmenge zugegeben, die 10 Gewichts% und 90 Gewichts% der Produktlösung entspricht. Das Gemisch aus Lösung und Käse wurde in eine Mühle des Typs LOSMIXER (hergestellt von L O Sjaunja AB, Uppsala, Schweden) eingebracht, die nach 40-90 Sekunden eine Milch-ähnliche Flüssigkeit in der Form einer Dispersion präsentierte, mit einem durch den Käse gepufferten pH-Wert von 7-11. Die Dispersion die erhalten wurde, die eigentlich mit irgendeinem chemischen oder physikalischen Verfahren hätte analysiert werden können, wurde in diesem Fall durch Mittlere Infrarot (MIR) Transmissionsspektroskopie des Typs DAIRYLAB (Multispec Ltd, York, UK) analysiert.
• Die Genauigkeit der Analyse, angegeben als eine Standardabweichung (SA) der Differenz zwischen MIR und dem chemischen offiziellen Referenzverfahren gemäß IDF (Internationaler Molkereiverband "International Dairy Federation") war sehr gut. In der folgenden Tabelle ist die Analysegenauigkeit dargestellt. Tabelle 1

  
• 1) RSA = relative Standardabweichung (SA*100)/Mittelwert
• WEITERE BEISPIELE
• Auf die gleiche wie oben beschriebene Art, und mit verschiedenen Verhältnissen von Komplexbildner und Alkali sowie mit einem pH-Wert von zwischen 7 und 11 wurde Beispiel 1 bezogen auf Fisch, Fleisch, Fertignahrung, Mehl- (orig: "flower") und Getreideprodukte wiederholt.
• Vergleichende chemische Analyse wurden zum Verifizieren der Ergebnisse die erhalten wurden durchgeführt.
• Es wurde gezeigt, dass das erfindungsgemäße Produkt, das aus verschiedenen Teilen von Komplexbildner und Alkali besteht, insgesamt ungefähr 0.1-4 Gewichts% des Pulvergemisches, gelöst in Wasser, in der Lage war, die verschiedenen Nahrungsmittel zu lösen, eine gleichförmige und gleichmäßige Dispersion bereitzustellen, gemahlen in einer Mühle von bekanntem Typ im Laufe von 20-300 Sekunden.
• Die Genauigkeit der Analyse war sehr gut und die Analyseergebnisse in Form des Gehalts an Fett, Proteinen, Kohlenhydraten, organischen Säuren, Wasser und eventuell existierenden fremden Komponenten wurden schnell und einfach erhalten, mit einer hohen Genauigkeit der Analyse durch bekanntes Analysequipment.

Claims (5)

1. Ein Produkt, das in der Lage ist eine dauerhafte Dispergierung eines Nahrungsmittels bereitzustellen, wenn das Nahrungsmittel in einer Mühle zusammen mit einer Flüssigkeit und dem Produkt fein gemahlen wird, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Pulvergemisch von einem Komplexbildner und einem Alkali besteht, wobei der Komplexbildner ein Polyphosphat ist, ausgewählt aus Phosphaten von Natrium oder Kalium, geeigneterweise Pentanatriumtriphosphat, und wobei das Alkali ein Metasilikat ist.
2. Ein Produkt wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Verhältnis zwischen Alkali und Komplexbildner etwa 1:2 ist.
3. Ein Produkt wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, dessen Zusammensetzung derart ist, dass eine Nahrungsmittelprobenpräparation, die 0,1 bis 4 % des Produkts, 10 % des Nahrungsmittels, und das Ausgleichswasser, basierend auf dem Gesamtgewicht der Präparation umfasst, einen pH-Wert in dem Intervall 7 bis 11 aufweist.
4. Lösung eines Produkts wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, gelöst in Wasser.
5. Lösung wie in Anspruch 4 beansprucht, deren pH zwischen 10 und 13 liegt.