EP2914127A1 - Nahrungsmittelprodukt aus stärkehaltigen pflanzenteilen sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Nahrungsmittelprodukt aus stärkehaltigen pflanzenteilen sowie verfahren zu seiner herstellung

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EP2914127A1
EP2914127A1 EP13817724.1A EP13817724A EP2914127A1 EP 2914127 A1 EP2914127 A1 EP 2914127A1 EP 13817724 A EP13817724 A EP 13817724A EP 2914127 A1 EP2914127 A1 EP 2914127A1
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EP
European Patent Office
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food product
water
food
product according
removable
Prior art date
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Application number
EP13817724.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Ludwig Woll
Mareen VETTE
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Emsland Staerke GmbH
Original Assignee
Emsland Staerke GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Emsland Staerke GmbH filed Critical Emsland Staerke GmbH
Publication of EP2914127A1 publication Critical patent/EP2914127A1/de
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    • A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
    • A23J1/00—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites
    • A23J1/14—Obtaining protein compositions for foodstuffs; Bulk opening of eggs and separation of yolks from whites from leguminous or other vegetable seeds; from press-cake or oil-bearing seeds
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    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B7/00—Preservation or chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/02—Dehydrating; Subsequent reconstitution
    • A23B7/028—Thin layer-, drum- or roller-drying or by contact with a hot surface
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    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
    • A23B7/00—Preservation or chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/02—Dehydrating; Subsequent reconstitution
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    • A23L11/32—Removing undesirable substances, e.g. bitter substances by extraction with solvents
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    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Definitions

  • the invention relates to a plant-dried food product from starch-containing parts of plants and to processes for its production.
  • Vegetable food products from starchy plant parts are common in a variety of forms and commercially available. For example, traditional local kitchens and feeds use: soy flour, soy flakes, cereal flakes, potato flakes, chickpea flour, rice flour, beet pulp, banana chips or dried bananas, tapioca flour and many more. All these products have in common that it is trying to have low-moisture or more durable forms of food available. In some foods, a thermal treatment for deactivation of adverse components is essential, for example. Tapioca. Flakes from other starchy plant parts are known. For example, potato flakes for mashed potatoes and potatoes have long been available in the US and Europe. Like. Produced - s. DE 2428546 or DE 1 119641 B.
  • the EP 144755 B deals with the production of potato flakes.
  • the GB D189522087 deals with the production of cereal flakes by drum drying. But there are also soy flakes, banana flakes, apple flakes, etc. - depending on the cultural area differently.
  • the components of the tuber - such as starch, sugar or proteins - in these so-called potato dehydrates little to no separation, which largely preserves the typical taste, potato flavor and pore-like consistency.
  • the potato flakes so traditionally made from unpeeled (or even peeled) potatoes due to their colloid-chemical nature, have a very rapid and considerable swelling even in cold water and this swelling is characteristic.
  • potato cells burst and free starch, proteins, fibers, alkaloids, etc. enter the intercellular spaces. So you get a volatiles and non-malleable mass.
  • the uninjured cells encase the gelatinized starch substrate (amylopectin and amylose) and, despite strong swelling, prevent the escape of starch into the intercellular spaces and thus the formation of a paste. Flakes made from cooked and conditioned potatoes are therefore readily formable and have no slimy, deliquescent consistency.
  • the production of potato flakes was now carried out with predetermined
  • WO2004005516 A1 WO9720040 A1 and W0921 1376A1 describe genetically modified potatoes which have other types of amylopectin or other ratios of amylopectin / amylose compared to unchanged potatoes, which are expressly suitable for food use.
  • Potato cells remain intact as possible and thus no effective leaching of predominantly intracellular bound components is possible.
  • Potato and other starch plants such as cereals, legume and other tubers are undesirable sugars, glycoalkaloids and certain proteins or amino acids, such as asparagine, which cause a Maillard reaction with carcinogenic products when browned.
  • glycoalkaloids and certain proteins or amino acids, such as asparagine, which cause a Maillard reaction with carcinogenic products when browned.
  • the flakes of the present invention are more durable, more dietary in value but also safer to use in traditional bakery and frying applications. Due to the depletion of perishable or easily digestible substances, such as soluble sugars, free starch or protein, the shelf life increase. Since it has been found that the coexistence of protein and sugar in a foodstuff (eg flour products) on heating leads to a Maillard reaction which can lead to the carcinogenic acrylamide, it is desirable to have the coexistence of these two substance groups in foods, which are heated to avoid or at least reduce - this is achieved according to the invention.
  • a foodstuff eg flour products
  • food products are prepared from starchy plant parts having improved shelf life and less tendency to Maillard reaction. They also have a higher proportion of the health-promoting fibers than non-depleted products and can therefore make a valuable contribution to diets.
  • the foods can be produced more compatible for allergy sufferers.
  • the shredded plant parts retain essentially the original shape and taste of the original plant part - only fast-dissolving and thus rapidly absorbable carbohydrates with high glycemic index as well as many proteins are washed out, thus obtaining a food product with lower glycemic index.
  • the product according to the invention has a reduced total starch content and / or total protein content compared to conventional products from shredded plants - for example conventional oat flakes or potato flakes - but still has flake-like functionality (texture, bite, hydrophilicity). If one compares the production process for the new plant products with the usual production methods for products from comminuted plant parts, such as
  • Cereal flakes or potato flakes a much more energy-saving and environmentally friendly manufacturing process is created to obtain a nutritionally improved product, since the temperature treatment is preferably carried out only at the intermediate product.
  • the plant product according to the invention is characterized i.a. by following
  • Protein content but a functionality comparable to known products.
  • Typical plant parts suitable for this process may be, for example:
  • Root and tuber crops such as: beets, potatoes, cassava; Chicory, dandelion, tapioca, yams, Jerusalem artichoke, cassava;
  • Legumes and their fruits such as: peanuts, cashews, lentils, peas, peas, beans, soya, lupins,
  • Tree fruits such as: acorns, chestnuts, nuts such as acorns, chestnuts, nuts, dates;
  • Perennials and perennials such as: bananas, mango;
  • Sweet grasses in particular starchy marrows and fruits / seeds of the same, such as: sugar cane, wheat, rye, barley, oats, millet, maize and rice, bamboo;
  • Processing aids selected from the group consisting of: binders, emulsifiers, antioxidants, lubricants, flavorings, enzymes, colorants.
  • Typical emulsifiers are approved under food law, such as alginates; Agar-agar, carrageenans, furcelleran, locust bean gum, guar gum, tragacanth, gum arabic, xanthan, sorbitol / sorbitol syrup, karaya gum, tara gum, gellan, mannitol, glycerin and esters thereof, stearates and other salts and esters of fatty acids.
  • alginates such as alginates; Agar-agar, carrageenans, furcelleran, locust bean gum, guar gum, tragacanth, gum arabic, xanthan, sorbitol / sorbitol syrup, karaya gum, tara gum, gellan, mannitol, glycerin and esters thereof, stearates and other salts and esters of fatty acids.
  • Suitable or food approved antioxidants are
  • Tocopherols ascorbates or ascorbic acid, sulfite etc.
  • Typical forms of the vegetable food product are flakes (cereal flakes, "com flakes”, oatmeal, etc.), powders, granules.
  • a production process for the plant products according to the invention comprises the following steps: A process for producing a food product according to any one of the preceding claims, comprising the steps of:
  • Shell parts or foreign matter, such as soil, sand, plant parts, etc. may be advantageous for peeling ("peeling") the potatoes to remove ingredients that preferentially accumulate in the outer layer of the crop, or for the optical quality of the final product by separating the darker shell parts to improve.
  • the separated, fiber-rich shell can be fed to separate use as animal feed or the production of potato fibers and / or starch ("shell processing").
  • shell processing Suitable peeling methods for potatoes, but also for tubers in general, are mechanical, abrasive methods. Roller peeling or drum peeling and knife peeling methods are also possible, and various peeling methods can also be combined with one another or carried out in succession.
  • the plant part is usually cleaned and peeled and optionally blanched or cooked. Most of the food is comminuted before performing the elution steps by a grater, cutting unit, mill, Schlagwerk od. Like., As is known in the art.
  • amniotic fluid is removed from the obtained grater egg for further protein separation and processing ("protein separation 1")
  • the amniotic fluid separation is usually carried out by means of centrifuge technology ("dewatering 1").
  • starch separation After dilution of the previously dewatered grated ice with fresh water, the starch and any remaining troublesome fruit water constituents can now be separated off (“starch separation”) .
  • starch separation The starch is separated, for example, by known washing agents and then further worked up (“starch refining").
  • Preparation of drying increased.
  • the separated amniotic fluid can in turn be removed for further protein separation and work-up ("protein separation 2").
  • the cleaned rubbing yarn is subsequently dried ("drying"). It may be advantageous to add to the rubbing agent prior to drying aids for improving processability, appearance or durability and / or conditioning the rubbing egg, ie to subject it to a heat treatment step with or without subsequent cooling (“Condition").
  • the drying of the vegetable triturate takes place z. B. by contact drying, for example by means of heated rollers, but can also be made contactless by radiation or convection drying.
  • the dried product is then adjusted by grinding and sieving to the desired particle size distribution ("grinding"), bagged (“packaging”) and stored (“storage”).
  • Potato products produced by this process thus have much lower contents of substances which can be separated in the aqueous phase, such as proteins, glycoalkaloids, sugars or asparagine, than conventional potato flakes or granules.
  • substances which can be separated in the aqueous phase such as proteins, glycoalkaloids, sugars or asparagine
  • starch or protein depletion is flexibly adjustable, ie
  • the digestion process can be carried out under oxidation-inhibiting conditions, such as
  • Protective atmosphere be carried out - for example, by the classical ascorbic acid or Sulfitzugabe or tocopherols and inert gas to Browning the
  • the emulsifiers can be selected from the traditional, usual ones for the respective foods, such as lecithins, whey proteins, etc.
  • FIG.1 Schematically a production process for the food product according to the invention.
  • the depleted rubbing egg was again dewatered by centrifuge to further increase the solids content and then charged to a heatable mixing vessel where it was heated to 65 ° C and admixed with 0.5% of a 65 ° C soluble sugar glyceride as emulsifier ,
  • the mixture was then transferred to a roller dryer where it was dried to a residual moisture of 6.0%.
  • the friction cake was removed from the drying drum and transferred to a mill, which shredded the friction cake into particles of size up to 2.0 mm.
  • the analysis of the plant product obtained in this way shows the following results in comparison to the non-depleted vegetable grater (values in each case based on dry substance).
  • Glycoalcaloid content 120 ppm 75 ppm
  • the friction thus treated was dewatered by means of a centrifuge to a solids content of about 40% and the separated amniotic fluid was removed for further protein recovery.
  • the remaining rubbing egg was then repeatedly treated in a centrifugal sieve with fresh water at temperatures between 10 ° C and 30 ° C until the polarimetric Ewers determined residual starch content was about 50%.
  • the depleted Reibsei with a solids content of about 10% was again dewatered by centrifugation to a solids content of about 20% and then filled into a mixing vessel, where the interference of 1, 0% of a fatty acid ester as Processing aids took place. This mixture was then transferred to a roller dryer, where it was dried to a residual moisture content of 8.0%.
  • the Reibseifilm was removed and transferred to a mill, which comminuted the plant product into particles of size 0, 1 mm to 2.0 mm.
  • the analysis of the plant product obtained in this way shows the following results in comparison to the non-depleted vegetable grater (values in each case based on dry substance).
  • Decanter centrifuge passed, where - without losing the free starch grains from the Separate slurried Reibsei - the "amniotic fluid" separated and the further protein extraction was supplied.
  • Glycoalcaloid content 3 120 ppm 100 ppm
  • the total thickness and the leachable was strength after washing the Reibseis ⁇ over a sieve of mesh width 100 determined polarimetrically ⁇ 9).
  • the bound starch content was calculated as the difference between total thickness minus the leachable strength.
  • Reibseis Water content of the Reibseis was checked and readjusted if necessary. After addition of about 100 mg / l of an antioxidant Reibsei was passed with a solids content of about 22% on a Vollmantelschneckenzentrifuge, where - without separating the existing starch grains - separated the amniotic fluid and the further protein recovery was supplied.
  • the protein depleted rubbing egg was then diluted with drinking water to a solids content of between 10-20% and drained again by decanter to about 30- 45% dry matter.
  • Residual moisture of about 5.5% was dried.
  • the Reibseifilm was removed, transferred to a screening machine and sieved over 3 mm.
  • the analysis of the flake-shaped plant product obtained in this way shows the following results in comparison to the non-depleted plant trellis (values in each case based on dry substance).
  • the pea product according to the invention contains substantially less protein, sugar and fat than commercially available dry peas or as a corresponding, represented by grinding the dried peas, pea flour. This can at least delay rancidity and bacterial degradation due to the lower levels of fats and sugars.
  • Wheat flour 20 Emulsifying aids 1, 5 1, 5
  • Roll nip of 0.5 mm rolled out The rolled-out dough is perforated by a spatula and pierced with a round shape (diameter about 30 mm) "chip blanks" from the dough, which dried for 30 minutes at 95 ° C in a convection oven and then to about 20 ° C.
  • the blanks are then fried in frying fat in a fryer for 60 seconds at 170 ° C. After removal from the fryer, the potato snack products are placed on commercial kitchen crepe paper to be cooled to 20 ° C. and gently blotted with paper to remove adhering fat to remove.
  • a sensory evaluation of the color / browning, the taste and the smell is carried out on the deep-fried stacked chips of both formulations.
  • the tanning intensity can be considered as an indicator of the formation of acrylamide in the context of the Maillard reaction.
  • the brightness value L * and the a * value (green (-) or red component (+)) and the b * value (blue (-) or yellow component (+)) of the potato snack products were additionally determined determined (8) .
  • the deep-fried stack chips are comminuted to a particle size ⁇ 1000 ⁇ m in a laboratory impact mill from Ika and the powders are measured by means of a spectrophotometer from the company Minolta. Results
  • the potato snack made with F-10126 shows virtually no browning reaction due to a significantly reduced sugar and asparagine content.
  • Measurements of the acrylamide concentration confirm one compared to the reference formulation 4.1. reduced by about 50% content of harmful acrylamide. It can thus be produced by the use of the described purified plant products less polluted, healthier food.
  • Emulsifying agent 1 1 is a liquid crystal
  • the dry mixture thus prepared is then extruded in a twin-screw extruder and granulated directly after exiting the extruder die.
  • the semi-finished products are dried in a convection oven at 30 ° C and 25% relative humidity to a moisture content of less than 12% and then baked for 40 seconds at 190 ° C in a fryer in frying fat. After removal from the deep fryer, the
  • the bulk densities are calculated by determining the volume of each 30 g of pellets, which were filled into a measuring cylinder and compacted by tapping the cylinder 3 times.
  • the snack pellet produced with the aid of F-10126 shows a significantly higher volume increase after frying with the same bulk density / volume of the semi-finished product compared to the reference.
  • Measurements of the acrylamide concentration after frying also confirm a content reduced by over 80% compared with the reference recipe

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein pflanzliches teilchenförmiges Nahrungsmittelprodukt, hergestellt aus stärkehaltigen Pflanzenteilen, das mindestens ein gegenüber dem nätiven Pflanzenteil um zwischen 20 - 90 Gew% des ursprünglichen Gehalts des Nahrungsmittelprodukts verringerten Gehalt eines mit Wasser entfernbaren Bestandteils aufweist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Description

Nahrungsmittelprodukt aus stärkehaltigen Pflanzenteilen sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein pflanzliches getrocknetes Nahrungsmittelprodukt aus stärkehaltigen Pflanzenteilen sowie Verfahren zu seiner Herstellung.
Pflanzliche Nahrungsmittelprodukte aus stärkehaltigen Pflanzenteilen sind in verschiedensten Formen gebräuchlich und im Handel erhältlich. So werden in den traditionellen lokalen Küchen bzw. Futtermitteln verwendet: Sojamehle, Sojaflocken, Getreideflocken, Kartoffelflocken, Kichererbsenmehl, Reismehl, Rübenschnitzel, Bananenchips oder getrocknete Bananen, Tapiokamehl und viele mehr. Alle diese Produkte haben gemeinsam, dass damit versucht wird, feuchtigkeitsarme oder auch haltbarere Formen der Nahrungsmittel zur Verfügung zu haben. Bei einigen Nahrungsmitteln ist eine thermische Behandlung zur Deaktivierung ungünstiger Bestandteile unabdingbar, bspw. bei Tapioka. Flocken aus weiteren stärkehaltigen Pflanzenteilen sind bekannt. So werden in den USA sowie Europa schon seit langem Kartoffelflocken für Kartoffelpüree u. dgl. hergestellt - s. DE 2428546 oder DE 1 119641 B. Auch die EP 144755 B beschäftigt sich mit der Herstellung von Kartoffelflocken. Ähnlich bekannt sind Getreideflocken - bspw. Haferflocken. So beschäftigt sich bereits 1895 die GB D189522087 mit der Herstellung von Getreideflocken durch Walzentrocknung. Es gibt aber auch Sojaflocken, Bananenflocken, Apfelflocken etc. - je nach Kulturraum unterschiedlich.
Nachfolgend wird die Erfindung im Wesentlichen anhand von Kartoffeln erläutert, die Schritte sind aber genauso auf andere stärkehaltige Pflanzenteile, wie Erbsen, Rüben, Süssgräser (z.B. Zuckerrohr), Mango, Datteln, Feigen, Bananen, anwendbar.
Aus der DE 1 1 19641 B ist ein Verfahren zur Herstellung eines Trockenproduktes aus gekochtem Kartoffelbrei in Form zermahlener Flocken bekannt geworden, wobei geschälte, zu Brei zerstampfte und gekochte Kartoffeln mittels einer oder mehrerer beheizter Walzen zu einem Film getrocknet werden. Ähnliche Verfahren sind aus der AT 5125 sowie Parow, Handbuch der Kartoffeltrocknerei, 1907, S. 84-85 bekannt. Diese Kartoffelflocken können dann als haltbares Kartoffelprodukt weiterverwendet werden. Durch den Wasserentzug und thermische Trocknung sind sie erheblich haltbarer als Kartoffeln selbst. Klassisch werden Kartoffelfocken oder -granulate nach heutigem Stand der Technik durch Trocknung gekochter und/oder roher gemuster Knollen dargestellt und sollen den Eigenschaften frischer Kartoffeln möglichst nahe kommen.
Im Gegensatz zum Stärkeprozess werden die Bestandteile der Knolle - wie Stärke, Zucker oder Proteine - bei diesen sogenannten Kartoffeldehyd raten wenig bis gar nicht abgetrennt, was den typischen Geschmack, kartoffeliges Aroma und püreeartige Konsistenz weitgehend erhält.
Bspw. gilt für Kartoffeln, dass die so traditionell aus ungeschälten (oder auch geschälten) Kartoffeln hergestellten Kartoffelflocken auf Grund ihrer kolloidchemischen Beschaffenheit eine sehr schnelle und beträchtliche Quellung bereits im kalten Wasser besitzen und diese Quellung ist charakteristisch. Bei der Herstellung platzen Kartoffelzellen und freie Stärke, Proteine, Fasern, Alkaloide etc. treten in die interzellularen Räume aus. Man erhält also eine zerfließliche und nicht formbare Masse. In gekochten und konditionierten Kartoffeln umschließen die unverletzten Zellen das verkleisterte Stärkesubstrat (Amylopektin und Amylose) und verhindern trotz starker Quellung den Austritt von Stärkesubstanz in die Interzellularräume und somit die Bildung eines Kleisters. Aus gekochten und konditionierten Kartoffeln hergestellte Flocken sind daher gut formbar und weisen keine schleimige zerfließliche Konsistenz auf. Die Herstellung von Kartoffelflocken erfolgte nun mit vorherbestimmter
Schichtdicke des weichen Kartoffelbreis auf/zwischen geheizten Trockenwalzen.
Abgesehen von den kolloidchemischen Eigenschaften zeigen mikroskopische Bilder von gewöhnlichen gekochten Kartoffelflocken und von ungekochten Kartoffelflocken, dass bei den gekochten Flocken die geplatzten Zellen deutlich erkennbar sind, während bei ungekochten Püreeflocken die Stärke in der Zelle lokalisiert ist. Die mit Jod anfärbbaren intakten Zellen liegen deutlich getrennt nebeneinander, während kaum Stärkesubstanz in die interzellularen Räume ausgetreten ist. (DE 1 1 19641 B).
Weitere Verfahren zur Herstellung von Kartoffelflocken und -granulaten, sind auch bspw. in„Potato Processing, 4. Auflage, Herausgeber: W.S. Talburt und O. Smith, AVI, USA, 1987 umfangreich beschrieben. Auf diese Literatur wird als Wissen des Fachmanns ausdrücklich zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen. Das Flockenherstellungs-Verfahren eignet sich prinzipiell für alle stärkehaltigen Pflanzenteile, insbesondere auch für Pflanzen, die einen erhöhten Gehalt an bestimmten Stärkeformen, wie Amylopektin, aufweisen. Derartige Pflanzen sind als„Waxy"-Pflan- zen oder„Amylopektin-Pflanzen" wie die Kartoffel Amflora® bekannt und erhältlich. So werden in der WO2004005516 A1 , WO9720040 A1 und W0921 1376A1 genetisch veränderte Kartoffeln, welche gegenüber unveränderten Kartoffeln andere Amylopektin- Typen bzw. andere Verhältnisse von Amylopektin/Amylose aufweisen, beschrieben, die sich ausdrücklich für die Nahrungsmittelanwendung eignen.
Es ist auch bekannt, wie bspw. in der EP 0565386 B1 erläutert, dass ein hoher Amylo- pektingehalt in knusprig gebackenen Nahrungsmitteln (Kartoffelchips, Knäckebrot, Plätzchen) erwünscht ist. Dies wird in den jüngeren zusammenfassenden Veröffentlichungen von J.A. de Vries„NIEUWE MOGELIJKHEDEN MET AMYLOPECTINE- AARDAPPELZETMEEL" VOEDINGSMIDDLEN TECHNOLOGIE, NL, NOORDER- VLIET B.V. ZEIST, Vo. 28, Nr. 23, Nov. 1 , 1995, S. 26 27 (ISSN:0042-7934) bestätigt. Bereits GB 1306384 A von 07.02.1973 erläutert, dass das (1 ) Anfeuchten einer Zusammensetzung mit einem Amylopektin-Produkt mit weniger als 5 Gew% Amylose; (2) Erhitzen der feuchten Masse unter Druckeinwirkung in einer Mischeinrichtung zwecks Gelatinierung und Hydratisierung des Amylopektin-Produkts; (3) Formen dieser Zusammensetzung und thermische Behandlung dieses geformten Teiges ein
Nahrungsmittelprodukt besonderer Knusprigkeit und leichter Konsistenz liefert. Da Amylopektin mit seinen verzweigten Ketten gut Wasser bindet, führt dies bei Back- und Bratschritten zum erwünschten Entstehen der Knusprigkeit.
Diese bekannten Flockenprodukte mit Stärke sind in Anbetracht der heutigen Anforderungen verbesserungsfähig. Gleichzeitig verbleiben bei der
Trockenprodukthydratherstellung aber auch unerwünschte Pflanzeninhaltsstoffe im getrockneten Endprodukt, da bei der Flocken- oder Granulatherstellung die
Kartoffelzellen möglichst intakt bleiben und somit keine effektive Auswaschung der überwiegend intrazellulär gebundenen Bestandteile möglich ist.
Unerwünscht sind bei der Kartoffel und anderen Stärkepflanzen, wie Getreide, Leguminosenfrüchten und anderen Knollenfrüchten Zucker, Glycoalkaloide und bestimmte Proteine bzw. Aminosäuren, wie Asparagin, die beim Bräunen zu einer Maillard-Reaktion mit krebserregenden Produkten führen. Bei den bisher etablierten Flocken- bzw. Granulatherstellungsprozessen wird verfahrenstechnisch keine Möglichkeit für eine Fruchtwasserseparation vorgesehen, was aber dazu führt, dass diese nachteiligen Bestandteile im Trockenprodukt verbleiben.
Um die Acrylamide in erhitzten Lebensmitteln zu verhindern, kann eine Optimierung der Nahrungsmittelherstellung durchgeführt werden. Es gibt mehrere Ansätze, der Bildung von Acrylamiden in erhitzten Lebensmitteln entgegenzuwirken. Neben der Optimierung der Prozesse bei der Nahrungsmittelherstellung, beispielsweise durch niedrigere Verarbeitungstemperaturen und möglichst kurze Frittierzeiten, können auch Additive zwecks Abbau oder Blockierung der Acrylamidvorstufen zu den
Nahrungsmitteln bzw. zu einer ihrer Komponenten zugesetzt werden. Spezielle pflanzliche Züchtungen mit niedrigen Gehalten an Acrylamid bildenden Vorstufen sind ebenfalls möglich.
Bei Kartoffelprodukten können nach derzeitigem Stand der Technik zur Minimierung des Acrylamids von Kartoffelflocken spezielle Kartoffelzüchtungen mit niedrigen reduzierenden Zuckergehalten und hoher Lagerstabilität eingesetzt werden. Als weitere Maßnahmen können Erntezeitpunkte optimiert (unreife Kartoffeln enthalten höhere reduzierende Zuckergehalte als ausgereifte) sowie günstige Lagerbedingungen bei Temperaturen nicht unter 6°C geschaffen werden. Dagegen kann in Kartoffeln der Gehalt der für das Pflanzenwachstumshormon wichtigen Aminosäure Asparagin noch nicht kontrolliert werden.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, verbesserte pflanzliche Flocken aus stärkehaltigen Pflanzenteilen herzustellen.
Die Aufgabe wird durch das pflanzliche Nahrungsmittelprodukt gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zu ihrer Herstellung nach Ansprüchen 1 1 bis 14. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäßen Flocken sind haltbarer, diätetisch wertvoller, aber auch sicherer bei Back- und Bratanwendungen bei traditionellen Verarbeitungsweisen zu handhaben. Aufgrund der Abreicherung an leichtverderblichen bzw. leichtverdaulichen Substanzen, wie löslichen Zuckern, freier Stärke oder Protein kann die Haltbarkeit erhöht werden. Da herausgefunden wurde, dass das gemeinsame Vorkommen von Protein und Zucker in einem Nahrungsmittel (bspw. Mehlprodukten) beim Erhitzen zu einer Maillard-Reaktion, die zum kanzerogenen Acrylamid führen kann, führt, ist es erwünscht, das gemeinsame Vorkommen dieser beiden Substanzgruppen in Nahrungsmitteln, die erhitzt werden, zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren - dies wird erfindungsgemäß erzielt.
Somit werden erfindungsgemäß Nahrungsmittelprodukte aus stärkehaltigen Pflanzenteilen mit verbesserter Lagerfähigkeit und geringerer Neigung zur Maillard-Reaktion hergestellt. Sie weisen noch dazu einen höheren Anteil an den gesundheitsfördernden Fasern auf als nicht abgereicherte Produkte und können daher einen wertvollen Beitrag in Diäten liefern.
Dadurch, dass die zerkleinerten Pflanzenteile an Stärke, Protein und löslichen Zuckern im Elutionsprozess gesteuert abgereichert werden, ist der Gehalt an reduzierenden Zuckern und damit u.a. der glykämische Abbau der so hergestellten Flockenprodukte verlangsamt. Proteine bzw. Aminosäuren, die ggf. zu Allergien oder beim Erhitzen zur Maillard-Reaktion und Bildung des kanzerogenen Acrylamids führen können, sind ebenfalls herabgesetzt. Somit kann die Tendenz der Bildung derartiger schädlicher Substanzen beim Nahrungsmittelzubereitungsprozess verringert und die
Anforderungen der Lebensmittelgesetze erfüllt werden. Da Proteine (auch
allergieauslösende) ausgewaschen werden, können die Nahrungsmittel für Allergiker kompatibler produziert werden. Demgegenüber steigt aber der Gehalt an Fasern und Produkten, die langsam oder gar nicht abgebaut werden und als gesundheitsfördernd gelten. Dennoch behalten die zerkleinerten Pflanzenteile im wesentlichen die ursprüngliche Form und auch den Geschmack des ursprünglichen Pflanzenteils - nur schnelllösliche und somit auch schnell resorbierbare Kohlehydrate mit hohem glykämischem Index sowie viele Proteine werden ausgewaschen und somit ein Nahrungsmittelprodukt mit niedrigerem glykämischem Index erhalten.
Das erfindungsgemäße Produkt hat gegenüber herkömmlichen Produkten aus zerkleinerten Pflanzen - bspw. herkömmlichen Haferflocken oder Kartoffelflocken - einen reduzierten Gesamtstärkegehalt und/oder Gesamtproteingehalt, verfügt aber noch über flockenartige Funktionalität (Textur, Biss, Hydrophilie). Vergleicht man das Herstellungsverfahren für die neuen Pflanzenprodukte mit den üblichen Herstellungsverfahren für Produkte aus zerkleinerten Pflanzenteilen, wie
Getreideflocken oder Kartoffelflocken, so ist ein erheblich energiesparenderer und umweltfreundlicherer Herstellungsprozess unter Erhalt eines nutritiv verbesserten Produkts geschaffen, da die Temperaturbehandlung bevorzugt erst am abgereichterten Zwischenprodukt erfolgt.
Dies bedeutet eine Prozessvereinfachung gegenüber der thermischen Behandlung von intakten Pflanzenteilen bei reduzierten Produktionskosten und es ist eine zusätzliche Stärke- und Proteingewinnung gegenüber der bisherigen Verarbeitung zu
Trockenprodukten möglich.
Das erfindungsgemäße Pflanzenprodukt zeichnet sich u.a. durch folgende
Eigenschaften aus:
Es ist quellfähig aufgrund des Wasser aufnehmenden Stärke- und Cellulose(Faser-)- gehalts pro Teilchen.
Es hat einen verringerten Stärke- und Zuckergehalt („kalorienarm") und/oder
Proteingehalt, aber eine Funktionalität vergleichbar mit bekannten Produkten.
Typische, für dieses Verfahren geeignete Pflanzenteile können bspw. sein:
Wurzel- und Knollenfrüchte, wie: Rüben, Kartoffel, Cassava; Zichorie, Löwenzahn, Ta- pioka, Yams, Topinambur, Maniok;
Leguminosen und deren Früchte, wie: Erdnüsse, Cashews, Linsen, Erbsen, Markerbsen, Bohnen, Soja, Lupinen,
Baumfrüchte, wie : Eicheln, Esskastanien, Nüssen wie Eicheln, Esskastanien, Nüsse, Datteln;
Stauden und Staudenfrüchte, wie: Bananen, Mango;
Süßgräser, insbesondere stärkehaltiges Mark und Früchte/Samen derselben, wie: Zuckerrohr, Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Hirse, Mais und Reis, Bambus;
Algen.
Diese Pflanzenteile und -früchte besitzen Stärke sowie eine Struktur und wurden bisher überwiegend meist nur sehr partiell genutzt - bspw. Rüben und Zuckerrohr - hauptsächlich zur Zuckerextraktion. Die nach der Isolation eines Stoffes (Zucker, Stärke, Protein) verbleibenden pflanzlichen Reste waren dann meist nur noch als Tierfutter mit kurzer Lebensdauer geeignet. Dadurch, dass nun erfindungsgemäß viele den biologischen Abbau fördernden Substanzen ausgewaschen werden, ist das verbleibende Nahrungsmittelprodukt länger lagerbar und besser zu verwerten.
Dabei werden u.a. vielseitig verwendbare Stärke, die in vielen technischen und nichttechnischen Anwendungen einsetzbar ist, Zucker, die als Futtermittel oder für den menschlichen Genuss geeignet sind, und mit Wasser entfernbare Fasern, die als Andickungsmittel, Strukturbildner verwendet werden können, als wertvolle Nebenprodukte erhalten.
Es kann sinnvoll sein, zur verbesserten Verarbeitbarkeit - z. B. zu Herabsetzung der Staubentwicklung oder vereinfachten Nahrungsmittelproduktion - übliche
Verarbeitungshilfsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bindemitteln, Emulgatoren, Antioxidantien, Gleitmittel, Aromastoffen, Enzymen, Färbemittel zuzusetzen.
Typische Emulgatoren sind lebensmittelrechtlich zugelassene, wie die Alginate; Agar- Agar, Carrageeen, Furcelleran, Johannisbrotkernmehl, Guarkernmehl, Traganth, Gummi arabicum, Xanthan, Sorbit/Sorbitsirup, Karayagummi, Taragummi, Gellan, Mannit, Glycerin und Ester davon, Stearate und sonstige Salze und Ester von Fettsäuren.
Geeignete bzw. lebensmittelrechtlich zugelassene Antioxidationsmittel sind
Tocopherole, Ascorbate bzw. Ascorbinsäure, Sulfit etc.
Typische Formen des pflanzlichen Nahrungsmittelprodukts sind Flocken (Getreideflocken,„com flakes", Haferflocken etc.), Pulver, Granulate.
Ein Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Pflanzenprodukte weist die nachfolgenden Schritte auf: Verfahren zur Herstellung eines Nahrungsmittelprodukts nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten:
Vorlegen stärkehaltiger Pflanzenteile,
Zerkleinern der Pflanzenteile zu Teilchen mit einer mittleren Teilchengrösse
(statistisches Mittel) von 0,02 bis 10 mm, bevorzugt 0,05 bis 5 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 4 mm, Zugabe von Wasser mit einem pH-Wert zwischen 5,0 und 12,0, bevorzugt einem pH-Wert zwischen 6,5 bis 8,5 unter Erhalt einer wässrigen Aufschlämmung mit zwischen 10 und 50 Gew.%, bevorzugt 15 - 40 Gew.% und ganz besonders bevorzugt 16 - 35 Gew.% Trockensubstanz;
Abtrennen der Flüssigkeit unter Erhalt von Nahrungsmittel-Bestandteilen;
Mindestens einfaches Waschen der gewonnen Nahrungsmittelbestandteile in Wasser bis zum Erhalt einer Abreicherung an mit Wasser entfernbaren Bestandteilen von 20 bis 90 Gew.% weniger mit Wasser entfernbaren Bestandteilen; und
Trocknen der so hergestellten abgereicherten Nahrungsmittelproduktteilchen.
Bei Kartoffeln, die hier stellvertretend für andere stärkehaltige Pflanzenprodukte genannt werden, können Verfahrensschritte, wie folgt, durchgeführt werden:
Nach Waschen der Kartoffeln („Waschen") zur Entfernung lose anhaftender
Schalenteile oder Fremdbestandteile, wie beispielsweise Erde, Sand, Pflanzenteile etc. kann es vorteilhaft sein, die Kartoffeln zu schälen („Schälen"), um Inhaltstoffe, die sich bevorzugt in der Außenschicht der Feldfrucht anreichern, zu entfernen oder um die optische Qualität des Endprodukts durch Separation der dunkleren Schalenteile zu verbessern.
Die abgetrennte, faserreiche Schale kann abhängig vom Schälverfahren der separaten Verwertung als Tierfutter oder der Gewinnung von Kartoffelfasern und/oder Stärke zugeführt werden („Schalenverarbeitung"). Als geeignete Schälverfahren für Kartoffeln, aber auch für Knollenfrüchte allgemein, eignen sich mechanische, abrasive Verfahren, wie Walzen- oder Trommelschälung, und Messerschälverfahren. Eine Dampfschälung ist ebenfalls möglich. Verschiedene Schälverfahren können auch miteinander kombiniert bzw. nacheinander durchgeführt werden.
Auch kann es vorteilhaft sein, bestimmte Pflanzenprodukte vor dem Schälen in Wasser, ggf. nach pH-Einstellung mit Säure oder Lauge, quellen zu lassen.
Nach erfolgter Schalenabtrennung werden die Kartoffeln zerkleinert („Desintegration"), was durch Reiben- oder Mühlentechnik, wie z. B. Ultrareiben, Schneidmühle,
Hammermühle oder auch mittels Hochdruckhomogenisator erfolgen kann. Die Art des eingesetzten Zerkleinerungsverfahrens ist u. a. abhängig von der Konsistenz und des Feststoffgehalts des Pflanzenrohstoffs sowie vom gewünschten Grad des
Zellaufschlusses. Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, vor, während oder kurz nach der Fruchtzerkleinerung Antioxidantien oder weitere Hilfsmittel z. B. zur Kontrolle der Keimbelastung zuzugeben. Ein typischer Verfahrensverlauf ist in Fig.1 dargestellt:
Das Pflanzenteil ist meist gereinigt und geschält und gegebenenfalls blanchiert oder gekocht. Meist wird das Nahrungsmittel vor Durchführung der Elutionsschritte zerkleinert durch eine Reibe, Schneidwerk, Mühle, Schlagwerk od. dgl., wie dem Fachmann bekannt ist.
Nach Abschluss der Desintegration - hier anhand von Kartoffeln erläutert - wird aus dem erhaltenen Reibsei das Fruchtwasser zur weiteren Proteinabtrennung und - aufarbeitung abgeführt („Proteinabtrennung 1 "). Die Fruchtwasserseparation erfolgt hierbei üblicherweise mittels Zentrifugentechnik („Entwässern 1 ").
Nach Verdünnung des zuvor entwässerten Reibseis mit Frischwasser können nun die Stärke und noch verbliebene störende Fruchtwasserbestandteile abgetrennt werden („Stärkeseparation"). Die Stärke wird z. B. durch an sich bekannte Auswascher separiert und anschließend weiter aufgearbeitet („Stärkeraffination").
Verdünnung des an Stärke abgereicherten Reibseis mit Wasser und eine folgende Entwässerung mittels Zentrifugentechnik bilden den zweiten Waschschritt („Entwässern 2"). Hierbei werden erneut noch vorhandene, störende
Fruchtwasserbestandteile abgetrennt und der Feststoffgehalt des Reibseis zur
Vorbereitung der Trocknung erhöht. Das abgetrennte Fruchtwasser kann wiederum zur weiteren Proteinabtrennung und Aufarbeitung abgeführt werden („Proteinabtrennung 2").
Das gereinigte Reibsei wird anschließend getrocknet („Trocknen"). Es kann vorteilhaft sein, dem Reibsei vor dem Trocknen Hilfsmittel zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, Optik oder Haltbarkeit zuzusetzen und/oder das Reibsei zu konditionieren, d. h. einem Wärmebehandlungsschritt mit oder ohne anschließender Kühlung zu unterziehen („Konditionieren").
Die Trocknung des Pflanzenreibsels erfolgt z. B. durch Kontakttrocknung beispielsweise mittels beheizter Walzen, kann aber auch kontaktlos durch Strahlungsoder Konvektionstrocknung erfolgen.
Das getrocknete Produkt wird anschließend durch Mahlen und Sieben auf die gewünschte Korngrößenverteilung eingestellt („Mahlen"), abgesackt („Verpacken") und eingelagert („Lagern").
Mittels dieses Verfahrens hergestellte Kartoffelprodukte verfügen gegenüber konventionellen Kartoffelflocken oder -granulaten somit über weitaus geringere Gehalte an in der wässrigen Phase abtrennbaren Substanzen, wie Proteine, Glykoalkaloide, Zucker oder Asparagin. Darüber hinaus ist die Stärke- bzw. Proteinabreicherung flexibel einstellbar, d. h.
maßgeschneiderte Gehalte dieser Bestandteile können eingestellt und die
teilabgetrennte Stärke bzw. Protein zusätzlich vermarktet werden. Typische
Eigenschaften von Kartoffelflocken, wie Geschmack, Geruch und püreeartige Textur nach Quellung in Wasser, bleiben dabei weitgehend erhalten.
Während in der DE60125772 Kartoffel produkte sowie ein Verfahren zu deren
Herstellung aus Flocken mit ein Anteil an aufgebrochenen Kartoffelzellen von unter 70 % beschrieben werden, sind bei den erfindungsgemäßen Produkte je nach Auslegung des Zerkleinerungsschritts („Desintegration") auch wesentlich höhere
Zellaufschlussgrade einstellbar.
Die Verwendung dieser relativ hoch aufgeschlossenen Produkte kann beispielsweise in extrudierten Snacks aufgrund des höheren„freien" Stärkegehalts zu einer wesentlich stärkeren Volumenzunahme bei der Expansion führen, als dies bei Verwendung herkömmlicher Kartoffelflocken der Fall ist.
Das Aufschlussverfahren kann unter oxidationshindernden Bedingungen, wie
Schutzatmosphäre, durchgeführt werden - bspw. durch die klassische Ascorbinsäure- oder Sulfitzugabe oder Tocopherole sowie Schutzgas, um Braunwerden der
Pflanzenteile zu vermeiden. Es können aber auch Oxidationsverhinderer, wie
Ascorbinsäure, zugesetzt werden. Falls notwendig, können die Emulgatoren aus für die jeweiligen Lebensmittel zugelassenen, traditionell üblichen, ausgewählt werden, wie Lecithine, Molkeproteine etc.
Klassische Anwendungen der pflanzlichen Nahrungsmittelprodukte sind als Lebensmittelausgangsmaterial, diätetische Nahrungsmittel oder Nahrungsmittelzusatz für den menschlichen oder tierischen Genuss, als haltbare formstabile Futtermittel. So eignen sie sich bspw. zum Einsatz in Snacks, Überzugsmassen, Backwaren, Extrudaten, Tiernahrung oder als Mikroorganismus-Nährstoffe.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Zeichnung sowie von Ausführungsbeispielen näher erläutert, auf weiche sie jedoch keinesfalls eingeschränkt ist. Darin zeigt: Fig.1 Schematisch ein Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße Nahrungsmittelprodukt; und
Fig.2 Fotos von mit erfindungsgemäßen Flocken hergestellten Chips im Vergleich mit herkömmlichen Chips
In dieser Beschreibung sind alle Angaben, wenn nicht näher erläutert, auf Gewichtsprozent bezogen; die mittleren Werte sind stets der statistische Mittelwert.
Beispiel 1 :
Abreicherung von Protein, Stärke und Fruchtwasserbestandteilen
10 kg Kartoffeln der Sorte Festin wurden gereinigt, geschält und mittels Reibe zu Reibsei mit einer Teilchengröße zwischen 0,02 - 5 mm gerieben. Nach Einstellung der Reibseikonzentration auf 20% Trockenmasse - ggf. durch Zusatz von Wasser - erfolgte Zugabe von 100 mg/l Natriumhydrogensulfit. Nach Zugabe von 100 mg/l Natriumdisulfit wurde dieser Reibselaufschlämmung mittels Zentrifuge das Fruchtwasser abgetrennt und dieses zur weiteren Proteingewinnung abgeführt. Um die Stärke abzureichern wurde das verbliebene Reibsei nun in einem Zentrifugalsieb der Schlitzweite 1 10 pm mehrfach mit Frischwasser bei Temperaturen zwischen 10 °C und 30 °C behandelt.
Das abgereicherte Reibsei wurde erneut mittels Zentrifuge entwässert, um den Feststoffgehalt weiter zu erhöhen, und anschließend in einen heizbaren Mischbehälter gefüllt, wo es auf 65 °C erwärmt wurde und die Einmischung von 0,5 % eines bei 65 °C löslichen Zuckerglycerids als Emulgator erfolgte.
Das Gemisch wurde nun auf einen Walzentrockner überführt, wo es bis zu einer Restfeuchte von 6,0 % getrocknet wurde.
Der Reibseikuchen wurde von der Trockentrommel abgenommen und in eine Mühle überführt, welche den Reibseikuchen in Partikel der Größe bis 2,0 mm zerkleinerte.
Die Analyse des auf diese Weise gewonnenen Pflanzenprodukts zeigt folgende Ergebnisse im Vergleich zum nicht abgereicherten Pflanzenreibsel (Werte jeweils bezogen auf Trockensubstanz).
Edukt (Reibsei) erfindungsgem. Nahrungsprodukt Stärkegehalt■1) 81 ,0 % 52,8 %
Proteingehalt2' 9,2 % 5,2 %
Zuckergehalt (reduzierend)' 0,32 % 0,06 %
Glycoalcaloidgehalt4) 120 ppm 75 ppm
Die Bestimmungen erfolgten gemäß folgenden Methoden:
1 ) : Polarimetrisches Verfahren nach Ewers, DIN EN ISO 10520
2) : Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl (Nx6,25), DIN EN ISO 3188
3) : Methode nach Luff-Schoorl, NEN 3571
4) : Methode 997.13, Association of Analytical Communities (AOAC) Beispiel 2:
Abreicherung von Protein, Stärke und Fruchtwasserbestandteilen
10 kg Kartoffeln der Sorte Festin wurden gereinigt und mittels Reibe zu Reibsei mit einer Teilchengröße zwischen 0,02 - 5 mm gerieben. Nach Einstellung der
Reibseikonzentration auf 20% Trockenmasse - ggf. durch Zusatz von Wasser - erfolgte die Zugabe von 100 mg/l Natriumhydrogensulfit und von 1 g Ascorbinsäure. Das so behandelte Reibsei wurde mittels Zentrifuge bis auf einen Feststoffgehalt von ca. 40 % entwässert und das abgetrennte Fruchtwasser zur weiteren Proteingewinnung abgeführt.
Um die Stärke abzureichern wurde das verbliebene Reibsei nun in einem Zentrifugalsieb mehrfach mit Frischwasser bei Temperaturen zwischen 10 °C und 30 °C behandelt bis der polarimetrisch nach Ewers bestimmte Reststärkegehalt ca. 50 % betrug.
Das abgereicherte Reibsei mit einem Feststoffgehalt von ca. 10 % wurde erneut mittels Zentrifuge bis auf einen Feststoffgehalt von ca. 20 % entwässert und anschließend in einen Mischbehälter gefüllt, wo die Einmischung von 1 ,0 % eines Fettsäureesters als Verarbeitungshilfsmittel erfolgte. Dieses Gemisch wurde nun auf einen Walzentrockner überführt, wo es bis auf eine Restfeuchte von 8,0 % getrocknet wurde.
Von der Trocknertrommel wurde der Reibseifilm abgenommen und in eine Mühle überführt, welche das Pflanzenprodukt in Partikel der Größe 0, 1 mm bis 2,0 mm zerkleinerte.
Die Analyse des auf diese Weise gewonnenen Pflanzenprodukts zeigt folgende Ergebnisse im Vergleich zum nicht abgereicherten Pflanzenreibsel (Werte jeweils bezogen auf Trockensubstanz).
Edukt (Reibsei) erfindungsgem. Nahrungsprodukt Stärkegehalt1' 81 ,0 % 51 ,4 %
Proteingehalt2) 9,2 % 4,9 %
Reduzierende Zucker3) 0,32 % 0,10 %
Glycoalcaloidgehalt4' 120 ppm 71 ppm
Die Bestimmungen erfolgten gemäß folgenden Methoden:
1 ) : Polarimetrisches Verfahren nach Ewers, DIN EN ISO 10520
2) : Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl (Nx6,25), DIN EN ISO 3188
3) : Methode nach Luff-Schoorl, NEN 3571
4) : HPLC-Methode 997.13, Association of Analytical Communities (AOAC) Beispiel 3:
Abreicherung von Protein und Fruchtwasserbestandteilen
10000 kg Kartoffeln der Sorte Festin wurden gereinigt und mittels Reibe zu einem Reibseibrei mit einer Teilchengröße zwischen 0,02 - 3 mm gerieben. Der Wassergehalt des Reibseis wurde überprüft und ggf. durch Zugabe von Wasser auf etwa 22% Trockenmasse nachgeregelt.
Nach Zugabe von ca. 200 mg/l Ascorbinsäure wurde das Reibsei über eine
Dekanterzentrifuge geleitet, wo - ohne dabei die freien Stärkekörner aus dem aufgeschlämmten Reibsei abzutrennen - das„Fruchtwasser" separiert und der weiteren Proteingewinnung zugeführt wurde.
Das an Protein und löslichen Fruchtwasserbestandteilen gesteuert abgereicherte Reibsei wurde anschließend auf einen Walzentrockner überführt, wo es bis zu einer Restfeuchte von ca. 5,5 % getrocknet wurde. Von der Trockentrommel wurde der Reibseifilm abgenommen, mittels Förderschnecke in eine Siebmaschine überführt und über 5 mm abgesiebt.
Die Analyse eines auf diese Weise gewonnenen flockenförmigen Pflanzenprodukts zeigt folgende Ergebnisse im Vergleich zum nicht abgereicherten Pflanzenreibsel (Werte jeweils bezogen auf Trockensubstanz).
Edukt (Reibsei) erfindungsgem. Nahrungsprodukt
Proteingehalt1 ) 9,2 % 4,3 %
Reduzierende Zucker2' 0,32 % 0,20 %
Glycoalcaloidgehalt3) 120 ppm 100 ppm
Die Bestimmungen erfolgten gemäß folgenden Methoden:
1 ) : Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl (Nx6,25), DIN EN ISO 3188
2) : Methode nach Luff-Schoorl, NEN 3571
3) : HPLC-Methode 997.13, Association of Analytical Communities (AOAC) Beispiel 4:
Aufschlussgrad eines erfindungsgemäßen Kartoffelprodukts nach Desintegration mittels Schneidmühle.
25 kg Kartoffeln der Sorte Ceresta wurden gewaschen, mechanisch geschält und anschließend in einer Schneidmühle der Fa. Hosokawa bei einer Rotationsgeschwindigkeit des Rotors zwischen 10 - 90 m/s und einem Siebblecheinsatz mit einer Lochung vom Durchmesser 0,5 - 5 mm zerkleinert.
Im erhaltenen Kartoffelmus wurde die Gesamtstärke sowie die auswaschbare („freie") Stärke nach Waschen des Reibseis über einem Sieb der Maschenweite 100 pm polarimetrisch bestimmt (9). Der gebundene Stärkeanteil wurde als Differenz der Gesamtstärke minus der auswaschbaren Stärke berechnet. Für das so erhaltene Kartoffelreibsel ergaben sich folgende Ergebnisse:
Gesamtstärke 62,9 %
auswaschbare Stärke 30,1 %
gebundene Stärke'"1 32.8 %
Aufschlussgrad (xx) 47.9 %
(x) berechnet aus der Differenz Gesamtstärke minus auswaschbare Stärke
(xx): berechnet aus dem Quotient auswaschbare Stärke durch Gesamtstärke in Prozent
Beispiel 5:
Aufschlussgrad eines erfindungsgemäßen Kartoffelprodukts nach Desintegration mittels Reibenverfahren.
25 kg Kartoffeln der Sorte Allure wurden gewaschen, mechanisch geschält und anschließend in einer Ultrareibe zu Teilchen bis 6 mm zerkleinert.
Im erhaltenen Kartoffelmus wurde die Gesamtstärke sowie die auswaschbare („freie") Stärke nach Waschen des Reibseis über einem Sieb der Maschenweite 100 μιη polarimetrisch bestimmt <9). Der gebundene Stärkeanteil wurde als Differenz der Gesamtstärke minus der auswaschbaren Stärke berechnet.
Für das so erhaltene Kartoffelreibsel ergaben sich folgende Ergebnisse:
Gesamtstärke 77,5 %
auswaschbare Stärke 68,1 %
gebundene Stärke00 9,4 %
Aufschlussgrad(xx) 87,9 %
(x) berechnet aus der Differenz Gesamtstärke minus auswaschbare Stärke
(xx>: berechnet aus dem Quotient auswaschbare Stärke durch Gesamtstärke in Prozent
Beispiel 6:
Herstellung eines Kartoffel Produkts bei Abreicherung von Protein und Fruchtwasserbestandteilen.
10000 kg Kartoffeln der Sorte Festin wurden gereinigt und mittels Reibe zu einem Reibseibrei mit einer Teilchengröße zwischen 0,05-3 mm gerieben. Der
Wassergehalt des Reibseis wurde überprüft und ggf. nachgeregelt. Nach Zugabe von ca. 100 mg/l eines Antioxidationsmittels wurde das Reibsei mit einem Feststoffgehalt von ca. 22 % über eine Vollmantelschneckenzentrifuge geleitet, wo - ohne dabei die vorhandenen Stärkekörner abzutrennen - das Fruchtwasser separiert und der weiteren Proteingewinnung zugeführt wurde.
Das an Protein abgereicherte Reibsei wurde anschließend mit Trinkwasser auf einen Feststoffgehalt von zwischen 10-20% verdünnt und erneut mittels Dekanter auf ca. 30- 45 % Trockensubstanz entwässert.
Das so an Protein und löslichen Fruchtwasserbestandteilen abgereicherte Reibsei wurde anschließend auf einen Walzentrockner überführt, wo es bis zu einer
Restfeuchte von ca. 5,5 % getrocknet wurde.
Von der Trockentrommel wurde der Reibseifilm abgenommen, in eine Siebmaschine überführt und über 3 mm abgesiebt.
Die Analyse des auf diese Weise gewonnenen flockenförmigen Pflanzenprodukts zeigt folgende Ergebnisse im Vergleich zum nicht abgereicherten Pflanzenreibsel (Werte jeweils bezogen auf Trockensubstanz).
Pflanzenreibsel erfindungsgemäßes
Produkt F-10126
9,1 % 2,6 %
387 ppm 51 ppm
1 ,5 % 0,2 %
0,9 % 0,2 %
Beispiel 7:
Vergleich von typischen Gehalten an Korninhaltstoffen getrockneter Futtererbsen mit denen eines erfindungsgemäß abgereicherten Nahrungsmittelprodukts auf Basis geschälter Erbsen (Werte jeweils bezogen auf Trockensubstanz).
Futtererbse Erbsenflocken C*) erfindungsgem. Produkt getrocknet(xxx) F-10206
Protein 25,3 % 23,7 % 2,9 % ( )
Zucker 3,9 % 4,7 % 0,1 % (2)
Fett 1 ,0 % 1 ,8 % 0,2 % (5) (xxx): Futtererbsen (Pisum arvense), Quelle: Merkblatt Erbse, Bio Austria, A-1040 Wien. C™): Erbsenflocken„Dobrodiya" der Fa Luhanskmlyn LLC, Ukraine.
Das erfindungsgemäße Erbsenprodukt enthält wesentlich weniger Protein, Zucker und Fett als kommerziell erhältliche Trockenerbsen bzw. als ein entsprechendes, durch Vermahlung der getrockneten Erbsen darstellbares, Erbsenmehl. Dadurch kann Ranzigwerden und bakterielle Zersetzung aufgrund des geringeren Anteils an Fetten und Zuckern zumindest verzögert werden.
Folgende Anwendungsbeispiele verdeutlichen den positiven Einfluss der erfindungsgemäßen pflanzlichen Erzeugnisse bei der Optimierung menschlicher
Nahrungsmittel am Beispiel der Senkung des Gehalts an gesundheitsschädlichem Acrylamid in extrudierten und frittierten Snackprodukten.
Beispiel 8:
Herstellung von gebackenen Kartoffelsnacks (Stapelchips) mit reduzierter Bräunung und gesenktem Acrylamidgehalt nach Austausch von 50 % einer konventionellen Kartoffelflocke durch das erfindungsgemäße Kartoffelprodukt F-10126.
Zwei Teige mit folgenden Zusammensetzungen wurden je wie im Folgenden beschrieben hergestellt:
Rezepturen Rezept 8.1. Rezept 8.2.
(Angaben in Gew. % atro)
Kartoffelflocke 50 25
F-10126 0 25 relativer Flockenaustausch in % 0 50 modizierte Stärke 25 25
Weizenmehl 20 20 Emulgierhilfsmittel 1 ,5 1 ,5
Zucker (Saccharose) 1 ,5 1 ,5
Kochsalz 2,0 2,0
Die Kartoffelflocke (=EMFLAKE ® 391 1 ) bzw. F-10126, modifizierte Stärke, Mehl und der Emulgator werden trocken zusammengegeben und 30 Sekunden in einer
Universalküchenmaschine vermischt. Danach löst man Salz und Zucker ca. 8%ig in Wasser der Temperatur 20 °C und gibt diese Lösung zur o. g. Trockenmischung hinzu. Der dabei entstehende Teig wird 5 Minuten mittels Knethaken auf Stufe 1 der
Küchenmaschine geknetet. Anschließend wird der Teig manuell ca. 5 Minuten nachgeknetet und mit einer Teigausrollmaschine der Fa. Rondo durch einen
Walzenspalt von 0,5 mm ausgerollt. Man durchlöchert den ausgerollten Teig mittels Zackenspachtel und sticht mit einer runden Form (Durchmesser ca. 30 mm)„Chips- Rohlinge" aus dem Teig aus, die für 30 Minuten bei 95°C in einem Konvektomat getrocknet und anschließend auf ca. 20 °C abgekühlt werden. Hiernach werden die Rohlinge 60 Sekunden lang bei 170°C in einer Fritteuse in Frittierfett frittiert. Nach dem Herausnehmen aus der Fritteuse werden die Kartoffelsnackprodukte zum Abkühlen auf 20 °C auf handelsübliches Küchenkrepppapier gelegt und mit dem Papier vorsichtig abgetupft, um anhaftendes Fett zu entfernen.
An den frittierten Stapelchips beider Rezepturen erfolgt je eine sensorische Bewertung der Farbe/Bräunung, des Geschmacks und des Geruchs. Die Bräunungsintensität kann als Indikator für die Bildung von Acrylamid im Rahmen der Maillard-Reaktion angesehen werden.
Zur Farbcharakterisierung mittels standardisiertem Farbraum wurden zusätzlich der Helligkeitswert L* sowie der a*-Wert (Grün- (-) oder Rotanteil (+)) bzw. der b*-Wert (Blau- (-) oder Gelbanteil (+)) der Kartoffelsnackprodukte bestimmt (8).
Hierzu werden die frittierten Stapelchips in einer Laborprallmühle der Fa. Ika auf eine Korngröße < 1000 μηη zerkleinert und die Pulver mittels Spektralphotometer der Fa. Minolta vermessen. Ergebnisse
Rezeptur 8.1. Rezeptur 8.2.
Anteil Kartoffelflocke in Rezeptur 50 % 25 %
Anteil F-10126 in Rezeptur 0 % 25 %
Fotos der gebackenen Stapelchips sind in Fig. 2 gezeigt.
Farbempfinden (visuell beurteilt) braun, dunkel beige, hell
L /Vert 68,9 75,5
a*-Wert +27,7 +21 ,4
b*-Wert +8,4 +3,1
Acrylamidgehalt<7) 1590 (pg/kg) 803 (ug/kg)
Bei guter Teigverarbeitbarkeit und vergleichbare sensorischen Eigenschaften, wie kartoffeltypischer Geschmack, angenehmer, kartoffeliger Geruch und knusprige Textur beider Endprodukte zeigt der mit Hilfe von F-10126 hergestellte Kartoffelsnack aufgrund eines wesentlich reduzierten Zucker- und Asparagingehalts nahezu keine Bräunungsreaktion.
Fotos der mit den erfindungsgemäßen (F-10126) und herkömmlichen, im Handel erhältlichen Kartoffelflocken (EMFLAKE® 39 1 ) hergestellten Chips sind in Fig. 2 gezeigt. Deutlich erkennt man, dass die erfindungsmäßen Kartoffelflocken weniger bräunen und somit weniger Acrylamid enthalten.
Messungen der Acrylamidkonzentration bestätigen einen gegenüber der Referenzrezeptur 4.1. um ca. 50 % reduzierten Gehalt an gesundheitsschädlichem Acrylamid. Es können somit durch die Verwendung der beschriebenen gereinigten Pflanzenprodukte geringer belastete, gesündere Lebensmittel produziert werden.
Beispiel 9:
Herstellung eines indirekt extrudierten Kartoffelsnackprodukts mit hohem Expansionsvermögen beim Frittieren, reduzierter Bräunung und gesenktem
Acrylamidgehalt durch Einsatz des erfindungsgemäßen Kartoffelprodukt F-10126.
Zwei Mischungen gemäß Rezepturen 9.1. und 9.2. mit folgenden Zusammensetzungen werden je wie beschrieben hergestellt: Rezepturen Rezeptur 9.1. Rezeptur 9.2.
(Angaben in Gew. % atro)
Kartoffelflocke 50 0
F-10126 0 50 relativer Flockenaustausch in % 0 100 native Kartoffelstärke 48 48
Emulgierhilfsmittel 1 1
Kochsalz 1 1
Die Kartoffelflocke (=EMFLAKE ® 3847) bzw. F-10126, native Kartoffelstärke, Salz und der Emulgator werden trocken zusammengegeben und ca. 600 Sekunden in einem Trommelmischer vermischt.
Die so hergestellte Trockenmischung wird anschließend in einem Doppelwellenextruder extrudiert und nach Austritt aus der Extruderdüse direkt granuliert.
Während der Zufuhr in den Extruder wird der Trockenmischung kontinuierlich 20 Gew. % Wasser zugegeben.
Danach werden die Halbfabrikate in einem Konvektomaten bei 30 °C und 25 % relativer Luftfeuchtigkeit auf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter < 12 % getrocknet und anschließend 40 Sekunden lang bei 190°C in einer Fritteuse in Frittierfett gebacken. Nach dem Herausnehmen aus der Fritteuse werden die
Kartoffelsnackprodukte zum Abkühlen auf 20 °C auf handelsübliches Küchen- krepppapier gelegt und mit dem Papier vorsichtig abgetupft, um anhaftendes Fett zu entfernen. Die Berechnung der Schüttdichten erfolgt über Volumenbestimmung von jeweils 30 g Pellets, die in einen Messzylinder gefüllt und durch 3-maliges Aufklopfen des Zylinders verdichtet wurden.
Ergebnisse
Rezeptur 9.1. Rezeptur 9.2.
Anteil Kartoffelflocke in Rezeptur 50 % 0 %
Anteil F-10126 in Rezeptur 0 % 50 %
Volumen Halbfabrikat 68 ml 68 ml Volumen Endprodukt 128 ml 170 ml Volumenzunahme 188 % 250 %
Schüttdichte vor Expansion (Halbfabrikat) 443 g/l 442 g/l
Schüttdichte nach Expansion (Endprodukt) 243 g/l 188 g/l
Schüttdichteabnahme 182 % 235 %
Farbe Endprodukt (visuell beurteilt) braun-gelb blass-gelb Acrylamid (7) 1710 (Mg/kg) 337 (pg/kg)
Bei guter Verarbeitbarkeit im Extrusionsprozess zeigt der mit Hilfe von F-10126 hergestellte Snack Pellet bei gleicher Schüttdichte/Volumen des Halbfabrikats im Vergleich zur Referenz eine wesentlich höhere Volumenzunahme nach dem Frittieren. Messungen der Acrylamidkonzentration nach dem Frittieren bestätigen auch hier einen gegenüber der Referenzrezeptur um über 80 % reduzierten Gehalt an
gesundheitsschädlichem Acrylamid.
Messmethoden
Die Bestimmungen erfolgten gemäß folgender Methoden:
(1 ) : Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl (Nx6,25), DIN EN ISO 3188
(2) : Methode nach Luff-Schoorl, NEN 3571
(3) : UV-Test der Fa. mt-diagnostics GmbH, Idstein, zur enzymatischen Bestimmung von Asparagin und Asparaginsäure
(4) : Methode 997.13 der Association of Analytical Communities (AOAC) (5) : Fettbestimmung in einer Soxhletapparatur durch Extraktion in Ether
(6) : Methode 991.43 der Association of Analytical Communities (AOAC)
(7) : HPLC-MSMS Hausmethode der LUFA-ITL GmbH
(8) : Farbwerte gemäß DIN EN ISO 1 1664-04
(9) : Polarimetrisches Verfahren nach Ewers, DIN EN ISO 10520
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens und der damit herstellbaren Produkte wird eine hohe Abtrennung sowohl an reduzierenden Zuckern als auch an Asparagin ermöglicht, so dass auf die Verwendung spezieller Kartoffelzüchtungen mit niedrigen Zuckergehalten verzichtet werden kann. Der Zusatz von speziellen Additiven bei der Lebensmittelproduktion zur Senkung der Acrylamidbildung ist ebenfalls nicht mehr notwendig. Folglich werden durch die Verwendung der beschriebenen innovativen Kartoffelprodukte gesündere Nahrungsmittelprodukte mit wesentlich reduzierten Gehalten an kanzerogenen Substanzen erzeugt.

Claims

Ansprüche:
1 . Pflanzliches teilchenförmiges Nahrungsmittelprodukt, hergestellt aus stärkehaltigen Pflanzenteilen, gekennzeichnet durch:
mindestens einen gegenüber dem nativen Pflanzenteil um zwischen 20 - 90 Gew.%, bevorzugt 30 - 70 Gew.% und ganz besonders bevorzugt 35 - 65 Gew.% des ursprünglichen Gehalts des Nahrungsmittelprodukts verringerten Gehalt eines mit Wasser entfernbaren Bestandteils.
2. Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mit Wasser entfernbare, abgereicherte Bestandteil Stärke ist.
3. Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, der mindestens eine mit Wasser entfernbare, abgereicherte Bestandteil Protein und Aminosäuren ist.
4. Nahrungsmittelprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mit Wasser entfernbare, abgereicherte Bestandteil die Zucker sind.
5. Nahrungsmittelprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mit Wasser entfernbare, abgereicherte Bestandteil auswaschbare Fasern sind.
6. Nahrungsmittelprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mit Wasser entfernbare, abgereicherte Bestandteil Alkaloide, Glycoalkaloide, sind.
7. Nahrungsmittelprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stärkehaltigen Pflanzenteile ausgewählt sind aus
Wurzel- und Knollenfrüchten; Leguminosen und deren Früchten; Baumfrüchten;
Stauden und Staudenfrüchten; Süßgräsern und deren Früchten sowie Algen.
8. Nahrungsmittelprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt an mindestens einem Verarbeitungshilfsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bindemitteln, Emulgatoren, Antioxidantien, Aromastoffen, Enzymen, Färbemitteln.
9. Nahrungsmittelprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in Form von getrockneten Flocken, Pulver, Granulat mit einem mittleren Durchmesser (statistisches Mittel) von 0,02 mm bis 10 mm, bevorzugt 0,05 bis 5 mm, besonders bevorzugt von 0,2 bis 4 mm vorliegt.
10. Nahrungsmittelprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass es ein Lebensmittel oder -zusatz, diätetisches Nahrungsmittel oder Nahrungsmittelzusatz für den menschlichen oder tierischen Genuss ist.
1 1 . Verfahren zur Herstellung eines Nahrungsmittelprodukts nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten:
Vorlegen stärkehaltiger Pflanzenteile,
Zerkleinern der Pflanzenteile zu Teilchen mit einer mittleren Teilchengrösse
(statistisches Mittel) von 0,02 bis 10 mm, bevorzugt 0,05 bis 5 mm, besonders bevorzugt 0,2 bis 4 mm, Zugabe von Wasser mit einem pH-Wert zwischen 5,0 und 12,0, bevorzugt einem pH-Wert zwischen 6,5 bis 8,5 unter Erhalt einer wässrigen Aufschlämmung mit zwischen 10 und 50 Gew.%, bevorzugt 15 - 40 Gew.% und ganz besonders bevorzugt 16 - 35 Gew.% Trockensubstanz;
Abtrennen der Flüssigkeit unter Erhalt von Nahrungsmittel-Bestandteilen;
Mindestens einfaches Waschen der gewonnen Nahrungsmittelbestandteile in Wasser bis zum Erhalt einer Abreicherung an mit Wasser entfernbaren Bestandteilen von 20 bis 90 Gew.% weniger mit Wasser entfernbaren Bestandteilen; und
Trocknen der so hergestellten abgereicherten Nahrungsmittelproduktteilchen.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Pflanzenteilchen mindestens einem Temperaturbehandlungsschritt im
Temperaturbereich zwischen 15 bis 100°C, bevorzugt 20 bis 80°C und ganz besonders bevorzugt von 30 bis 70°C vor dem Trocknen unterworfen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das
Pflanzenprodukt vor dem Zerkleinern behandelt wird durch ein oder mehrere der nachfolgenden Schritte: Blanchieren oder Kochen.
14. Verfahren nach Anspruch 1 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass der gewünschte Stärke-/Zucker-/Proteingehalt des getrockneten Reibseis über Analysen der
Prozessprodukte eingestellt wird.
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