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Verfahren zum Weichmachen von Fleisch Enzyme sind Komplexe organischer
Katalysatoren, welche bestimmte organische Reaktionen fördern. Ihre katalytische
Wirkung wird jedoch durch eine Vielzahl von Faktoren beeinträchtigt, wobei diese
Faktoren zum Teil die gleichen sind, welche die Wirksamkeit des Enzyms beschleunigen.
Deswegen ist lange Zeit nach Wegen gesucht worden, um die Wirksamkeit des Enzyms
auf der optimalen Höhe für das zu behandelnde Substrat zu erhalten. Arten und Mengen
der hierfür vorgeschlagenen Zusätze waren weitgehend verschieden in Anbetracht des
spezifischen Charakters der Enzyme und der Bedingungen, unter welchen sie ihre Wirksamkeit
entfalten sollen. Man hat dabei nur ziemlich sporadische Ergebnisse erzielt, weil
jedes einzelne Problem eine spezifische Lösung erforderte, die keine oder nur sehr
wenig Aufschlüsse allgemeinerer Anwendbarkeit bot, Bei der Herstellung von Brot
hat man Protease-und Diataseenzyme mit Glucose oder Glycerin in dicke Sirupmassen
gebracht. Glucose. und Glycerin drücken durch ihre entwässernde Wirkung die Hydrolyse
der Enzyme auf ein Mindestmaß herab, während ihre nährenden Eigenschaften den Hefewuchs
begünstigen. In trockenen und körnigen Massen, die eiweißspaltende Enzyme enthalten,
wurde als Trägerstoff Kochsalz angewendet, welches, indem es die Enzyme körperlich
einhüllte und absorbierte, den Abbau zurückdrängte, den das Enzym üblicherweise
durch die bloße Berührung mit der atmosphärischen Luft erleidet. Auch andere isolierte
und unsystematische Versuche zur Bewahrung der wertvollen Aktivität der Enzyme finden
sich in der Fachliteratur.
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Wenn man die Technik der eiweißspaltenden Enzyme in wässeriger Lösung
kritischer betrachtet, so zeichnet sich die Tendenz ab, jeweils immer nur einen
stabilisierenden Zusatz anzuwenden. Wenn nämlich ein unter bestimmten Bedingungen
angewendeter Zusatz günstig wirken kann, so wird durch Hinzufügen eines weiteren
Zusatzes das ganze sorgfältig ausgewogene System stark und oft sogar so , weit gestört,
daß die Wirksamkeit jedes einzelnen Zusatzes weitgehend verschwindet und unter Umständen
die Enzymwirksamkeit sogar völlig blockiert wird. Es war also bisher aus der Wirksamkeit
eines einzelnen Zusatzes innerhalb eines spezifischen En- , zymsystems niemals eine
Voraussage über den kombinierten Effekt zweier Zusätze auf Lösungen von eiweißspaltenden
Enzymen möglich.
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Dies war der Stand der Technik, als mit der in jüngster Zeit eingetretenen
plötzlichen Ausweitung ; von in Form von Aerosolen anzuwendenden Produkten das Bedürfnis
auftrat, ein flüssiges eiweißspaltendes Enzympräparat herzustellen, das aus einem
üblichen Druckbehälter mit gutem Erfolg auf Fleisch gesprüht werden kann. Ein solches
Präparat muß hygienisch und gastronomisch qualifiziert sein, was bedeutet, daß die
Bestandteile scharf auf bestimmte Stofftypen beschränkt sind. Das Präparat muß flüssig
sein und seine eiweißspaltende Wirksamkeit unter sehr verschiedenen Bedingungen
und während langer Lagerperioden ohne Kühlung bewähren. Außerdem muß ein solches
Präparat weitgehend stabil gegen Wärme sein. Obwohl es nicht sterilisiert werden
kann, weil eine solche Behandlung das Enzym wirkungslos machen würde, muß das Präparat
die Entwicklung von mikrobiologischen Verunreinigungen blockieren. Außerdem muß
es aus dem Aerosolbehälter als feiner Nebel leicht versprüht werden können, wodurch
wiederum Art und Mengen der Bestandteile weiter beschränkt werden. Schließlich muß
das Präparat mit den Treibmitteln verträglich sein, mit denen der Sprühbehälter
unter Druck gesetzt wird. Es liegt auf der Hand, daß diese vielen verschiedenen
Eigenschaften nur sehr schwierig in einem Präparat zu vereinigen sind.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Weichmachen von Fleisch,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Fleisch mit einer proteolytischen
Flüssigkeit behandelt, welche 1 bis 15 Gewichtsprozent Protease, 5 bis 20 Gewichtsprozent
Propylenglykol, 3 bis 17 Gewichtsprozent Kochsalz und 1 bis 44 Gewichtsprozent Dextrose
in Wasser enthält und einen p$ Wert von 5 bis 6 aufweist. Vorzugsweise
werden
dabei als Proteasen solche mikrobiologischen Ursprungs benutzt. Gegebenenfalls können
als weitere Zusätze zu dieser Rezeptur noch weitere bekannte Stoffe, wie Mononatriumglutamat,
Aromastoffe, ätherische Öle, beispielsweise von Knoblauch oder Pfeffer, und ähnliche
Stoffe zugesetzt werden.
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Die Fortschrittlichkeit des Verfahrens ist darin begründet, daß die
Anwendung eines flüssigen Präparats zum Weichmachen von Fleisch einen wesentlich
gleichmäßigeren Auftrag und eine viel besser dosierbare Wirksamkeit des proteolytischen
Enzyms gewährleistet, als es bei den bisher für diesen Zweck allein bekannten trockenen
festen Enzympräparaten jemals möglich war. Das Arbeiten mit flüssigen proteolytischen
Präparaten erschien aber nach dem bisherigen Stand der Technik praktisch ausgeschlossen,
weil flüssige proteolytische Präparate erfahrungsgemäß außerordentlich unstabil
waren und ihre Wirksamkeit so rasch veränderten, daß ein nur einigermaßen voraussehbarer
und auf einen gewünschten Grad einstellbarer Weichmachungseffekt nicht erwartet
werden konnte. Das Verfahren der Erfindung ist daher durch die Anwendung eines neuen
flüssigen wässerigen proteolytischen Präparates gekennzeichnet, welches mehrere
bestimmte Stoffe in ganz bestimmten gegenseitigen Mengenverhältnissen enthält und
nur in dieser Zusammensetzung und diesen Mengenverhältnissen sich überraschend durch
hohe Stabilität auszeichnet und außerdem sich hervorragend zur Anwendung nach den
modernen Methoden der Aerosolzerstäubung eignet.
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Die stabilisierende Wirkung des Propylenglykols in dem flüssigen wässerigen
proteolytischen Präparat als bakterizides Stabilisierungsmittel ist durchaus spezifisch.
Zahlreiche andere und viel häufiger als Bakterizide angewendete Stoffe sind im Rahmen
des Verfahrens der Erfindung ungeeignet.
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Selbstverständlich kann das Verfahren auch in der Weise ausgeübt werden,
daß man das Fleisch mit dem flüssigen proteolytischen Präparat bestreicht oder es
in dasselbe eintaucht. Auch bei dieser. Anwendungsweise bewährt sich die überraschende
Stabilität des neuen Präparats. Die Behandlung mit dem proteolytischen Präparat
wird solange fortgesetzt, bis der jeweils gewünschte Weichheitsgrad des Fleisches
erreicht ist.
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Dies wird beispielsweise dadurch bestätigt, daß nur in den angegebenen
Mengen das Propylenglykol günstig und stabilisierend wirkt, während höhere Mengen
; dieses Bestandteils die Wirksamkeit der Enzyme herabsetzen. In ähnlicher Weise
führt eine Erhöhung des Kochsalzgehalts über die angegebene Grenze hinaus zu einem
plötzlichen und überraschenden Abfall der Stabilität, während ein völliges Fehlen
des Kochsalzes ebenfalls verhängnisvoll ist. Auch die Wirksamkeit der Glucose gilt
nur für die scharfen angegebenen Grenzen der Mengenverhältnisse der Bestandteile.
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Die nach der Erfindung anzuwendenden eiweißspaltenden Enzyme werden
allgemein als proteolytische Enzyme bezeichnet. Zahlreiche Methoden zu ihrer Gewinnung
sind bekannt, einschließlich der Tauch- und Schalenkulturen. Es wird beispielsweise
verwiesen auf die USA.-Patentschrift 2 530 210. Ferner sind Angaben über die Herstellung
von Proteasen und die dafür geeigneten Mikroorganismen zu finden in H. Tauber, »The
Chemisiry and Technology of Enzymes«, Kapitel 22, S. 398 bis 402, und in einem Aufsatz
»Microbiological Production of Enzymes and Their Industrial Applications«, in Economic
Botany, Bd. 5, Heft 2 von 1951. Von den verschiedenen verfügbaren Proteasen sind
diejenigen, die sich von Pilzen oder Bakterien ableiten, im Rahmen der .vorliegenden
Erfindung vorzuziehen, weil damit hergestellte Präparate die zäheren Teile von Fleisch
weichmachen ohne Schwammigwerden und ohne Nebengerüche zu verursachen; sondern vielmehr
das gewünschte Gefüge und die Festigkeit des Fleisches erhalten bleibt.
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Bekanntlich kann Protease erhalten werden, indem man einen diese erzeugenden
Mikroorganismus in Gegenwart eines geeigneten Nährmediums, wie zerquetschte Körner
von Weizen, Mais od. dgl. züchtet. Gegebenenfalls können dabei zusätzlich eiweißhaltige
Stoffe, wie Sojabohnen-, Baumwollsaat- oder Erdnußmehl zugesetzt werden. Durch das
Nährmedium werden Wasser und Sauerstoff in ausreichender Menge für das Wachstum
des Mikroorganismus zugeführt. In Tauchkulturen kann das Nährmedium in Wasser dispergiert
und gasförmiger Sauerstoff zugeführt werden, wenn das Medium bewegt wird. In Schalenkulturen
beträgt der Wassergehalt annähernd 40 bis 60% und der Sauerstoff wird von der Luft
geliefert. Im allgemeinen wird das kalte sterile Nährmittelmedium dann mit einer
schweren Sporenkultur eines geeigneten Mikroorganismus geimpft, z. B. mit einer
Aspergilluskultur, wie Aspergillus oryzae, Aspergillus luchuensis, Aspergillus tamarii,
Aspergillus flavus, Aspergillus ochraceous oder mit einer Bakterienkultur, z. B.
von Bacillus subtilis. Man hält das geimpfte Nährmittelmedium auf einer Temperatur
von 20 bis 40° C, bis das Maximum der Entwicklung von Proteaseaktivität erreicht
ist. Die gebildeten Enzyme können nach jeder geeigneten Isoliermethode geerntet
werden. Im Fall der Tauchkulturen werden die unlöslichen Stoffe von dem flüssigen
Teil getrennt, der die aktiven enzymatischen Komponenten enthält. Von Schalenkulturen
werden Enzymextrakte mit Wasser von dem Wuchsmedium erhalten. Man kann den Extrakt
als solchen als Quelle für die Protease benutzen oder mit Alkohol die Protease aus
der Lösung ausfällen, zentrifugieren und trocknen. Das Pulver ist zur Herstellung
des Proteasepräparats, wie weiter unten beschrieben, verwendbar. Pulverige Proteasepräparate
sind auch im Handel erhältlich.
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Bei der Herstellung der Präparate nach der Erfindung werden die Bestandteile
in den angegebenen Mengenverhältnissen unter Einstellung des PH-Wertes miteinander
vereinigt.
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Eine günstige Methode besteht darin, daß man die Dextrose in Wasser
löst und dann das Kochsalz, das Enzym und das Propylenglykol zumischt. Das endgültige
Präparat hat die folgende Zusammensetzung, berechnet auf Gewicht@'Volumen: Dextrose
1 bis 44%, vorzugsweise 16 bis 32%; Kochsalz 3 bis 17%, vorzugsweise 3 bis 5010;
Propylenglykol 5 bis 200/9, vorzugsweise 5 bis 15019; Enzym 1 bis 1511/o,
vorzugsweise 2 bis 8%. Der pH-Wert wird am Schluß auf 5 bis 6 eingestellt mit Hilfe
eines saueren Stoffes, vorzugsweise einer organischen Säure, wie Milchsäure, Essigsäure,
Weinsäure, Zitronensäure u. dgl.
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Das so hergestellte flüssige Präparat der Erfindung ist für zahlreiche
Anwendungen wertvoll, wo Eiweißstoffe gespalten werden sollen. Besonders wirksam
ist es zum Weichmachen von Fleisch, mit dem es in
jeder -.geeigneten
Weise; z.-B..durch Aufsprühen, Aufpinseln oder Eintauchen in Berührung gebracht
werden kann.
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Die stärkste enzymatische Wirksamkeit wird entfaltet bei Temperaturen
von 10 bis 50° C und die Präparate der Erfindung zeigen eine ungewöhnliche enzymatische
Stabilität im oberen Teil dieses Temperaturbereiches, bei etwa 30 bis 40,5° C, mit
gleichzeitiger rascher und wirksamer enzymatischer Einwirkung auf das Substrat.
Eine bevorzugte Anwendungsform der Präparate der Erfindung sind gastronomisch geeignete
flüssige Sprühmittel, die die angegebenen Bestandteile in den angegebenen Mengenverhältnissen
enthalten und durch ein unter Druck stehendes Treibmittel aus Behältern versprüht
werden. In dieser Aerosolform sind die Präparate hervorragend zum Weichmachen von
Fleisch sowohl in Gaststättenbetrieben wie im Haushalt geeignet. Sie werden als
gastronomisch geeignet - bezeichnet, weil die mit den Präparaten behandelten Fleischstücke
nichts von ihrer Eßbarkeit einbüßen. Gegebenenfalls können sie nach irgendeiner
geeigneten Methode inaktiviert oder gehemmt werden. Die Behälter für die Sprühmittel
der Erfindung können aus Glas, Kunststoff oder Metall, das gegebenenfalls emallie.rt
oder mit Harz, z. B. Polyvinylkunststoffen, überzogen ist, bestehen. Die Büchsen
werden mit der gewünschten Menge des flüssigen Enzympräparats der Erfindung gefüllt,
worauf ein Sprühventil aufgesetzt und mit der Büchse dicht und fest verbunden wird.
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Die Büchsen werden mit einem gegeigneten Treibmittel, das gegenüber
dem Enzympräparat der Erfindung inert ist, unter dem gewünschten Druck, beispielsweise
im Bereich von 31,5 bis 48,5 kg je 6,25 qcm, geladen. Als geeignete Treibgase werden
beispielsweise genannt Stickoxyd, Kohlendioxyd, Stickstoff und Fluorkohlenwasserstoffe,
wie Trifluorchlormethan oder Octafluorcyclobutan.
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Die Treibgase der letztgenannten Gruppe sind unter den Handelsnamen
Freon und Genetron auf dem Markt. Auch Gemische mehrerer verschiedener Treibgase
sind geeignet. Die Aerosolpräparate der Erfindung sind für ausgedehnte Lagerzeiten
ohne Kühlung stabil, obwohl bei ihrer Herstellung keine Wärmestabilisierung an-,
gewandt wird. Dies macht die Präparate der Erfindung besonders geeignet für den
Vertrieb auf den üblichen Handelswegen. Die Aerosolenzympräparate hemmen den Mikrobenwuchs.
Sie können als Aerosole leicht und einfach auf Fleischsorten aller. Art angewendet
werden.
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Die nachstehenden beispielsmäßigen Angaben veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung. Man stellt ein flüssiges proteolytisches Enzympräparat her, indem
man in 63,2 ccm Wasser 32 g Dextrose, 10 g Kochsalz, 5 g aus Pilzen gewonnenes Proteaseenzympulver
und 10 g Propylenglykol einmischt.
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Man streicht dieses Gemisch großzügig auf Fleisch auf. Nach 2,5 Stunden
bei 28,3° C hat das Fleisch sein ursprüngliches anziehendes Aussehen bewahrt, und
störende Gerüche sind nicht wahrzunehmen. Nach dem Kochen ist das behandelte Fleisch
zart und schmackhaft.
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Die proteolytische Wirksampeit der Proteasepräparate der Erfindung
kann nach der Methode von R. B. K o c h und C. J. F e r r a r i (Cereal Chemistry,
Bd. 32, S. 254 bis 269, von 1955) bestimmt werden.
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Man mischt 20 ccm einer 69/cigen Lösung von Gelatine (225-bloom) in
einer aus Natriumacetat und Essigsäure bestehenden 0,2molaren Pufferlösung vom p,1-Wert
4,7 mit 2 ccm einer in geeigneter Weise verdünnten Lösung von Proteaseenzym und
läßt 30 Minuten bei 40° C stehen. Man bestimmt die Viskosität des behandelten Gelatinesubstrats
in einer Viskositätspipette und vergleicht mit der Viskosität des gleichen Substrats,
das nur mit 2 ccm Wasser behandelt ist. Die Enzymlösung, welche in einer Menge von
2 ccm bei,; 40° C und pii-Wert 4,7 in 30 Minuten eine 50°/öige Abnahme der Gelatineviskosität
ergibt, wird als die Wertzahl von 36 Proteaseeinheiten bezeichnet.
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Die Wirksamkeit jeder proteolytischen Enzymlösung wird bestimmt nach
der Formel
Die Stabilität von verschiedenen Präparaten der Erfindung ist aus den nachstehenden
Tabellen 1 und 1I ersichtlich.
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Flüssige Präparate der angegebenen Zusammensetzung werden in Glasrohren
bei der gewünschten Inkubationstemperatur stehen gelassen. Die Wirksamkeit wird
während der Versuchsdauer mehrfach wiederholt, um den Grad der Wirksamkeit zu ,bestimmen,
der nach Anwendung der höheren Temperatur noch vorhanden ist.
| Tabelle I |
| Wärmestabilität der Enzympräparate |
| Bestandteile |
| Prozent Gewicht je Volumen Enzym Wirksamkeit |
| Präparat Propylen o |
| Enzym NaCI I Glykol I Dextrose stunden bei 40 C |
| 1 5 6,9 10 32 1070 |
| 2 5 10 0 0 173 |
| 3 5 10 5 32 864 |
| 4 5 3,85 10 32 1220 |
| 5 5 3,85 10 24 624 |
| 6 5 3,85 1.0 0 274 |
| 7 5 3,85 25 0 48 |
| 8 5 0 25 0 72 |
| 9 5 0 0 0 72 |
Die Stabilität der Enzympräparate wird gemessen, indem man die
Zahl der Stunden bestimmt, die benötigt werden, damit das Präparat 50°/o seiner
ursprünglichen enzymatischen Wirksamkeit verliert. Sämtliche Präparate haben das
pH 5,5.
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Die Präparate 8 und 9 zeigen zunehmende Entwicklung von Bakterien.
Die enzymatische Wirksamkeit fällt nach 72 Stunden rasch weiter ab. Aus der Tabelle
geht hervor, daß die Präparate 1, 3, 4, 5 nach der Erfindung mehrere Wochen stabil
sind, während die Präparate 2, 6, 7, 8, 9, die in einem oder mehreren Punkten nicht
der Erfindung entsprechen, ihre Wirksamkeit rasch verlieren.
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Durch Abwandlung der Enzymmengen von 1 bis 15% wird eine entsprechende
Stabilisierung erreicht. Die Glucose kann ganz oder teilweise durch andere Kohlenhydrate,
wie Lactose, Saccharose und/oder Maissirup, d. h. ein hydrolytisches Gemisch von
Dextrose, Maltose und Dextrinen mit gleichwertigen Ergebnissen ersetzt werden.
| Tabelle 11 |
| Wärmestabilität bei höheren Temperaturen |
| Bestandteile |
| Prozent Gewicht je Volumen Enzym |
| Wirksamkeit |
| Propylen |
| Präparat Enzym Nacl Glykol Dex- Stundn |
| trose bei 42,50 C |
| 10 5 10 0 0 125 |
| 11 5 10 10 0 118 |
| 12 5 10 5 16 300 |
| 13 5 3,85 10 16 420 |
| 14 5 6,9 5 32 706 |
| 15 5 23 0 0 38 |
Man sieht, daß die Präparate 12, 13, 14, die der Erfindung entsprechen, eine wesentlich
bessere Stabilität besitzen als die anderen Präparate, die in dem einen oder anderen
Punkt nicht der Erfindung entsprechen.
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Wenn man in Mengen von 0,1 bis 211/o Mononatriumglutamat den Präparaten
12, 13, 14 zumischt, so werden die gleichen Stabilitätswerte erhalten. Man kann
hiernach die Präparate der Erfindung dadurch definieren, daß sie, auch wenn sie
5 Tage lang einer Temperatur von 42,5° C ausgesetzt werden, mindestens 5011/o ihrer
ursprünglichen enzymatischen Wirksamkeit behalten. Zur Herstellung von Aerosolpräparaten
nach der Erfindung werden 50 mit Vinylharz lackierte Metallbüchsen von 208 ccm Inhalt
mit 140g eines Präparats folgender Zusammensetzung gefüllt.
| Proteaseenzym ....... 5 0/0 (Gewicht/Volumen) |
| Kochsalz . . . . . . . . . . . . . 3,850/0 |
| Propylenglykol ....... 13% |
| Dextrose . . . . . . . . . . . . . 321)4 |
| Mononatriumglutamat 10/0 |
| Wasser . . . . . . . . . . . . . . 55,15 % |
Mit 0,5 ccm Eisessig wird der pH-Wert auf 5,5 eingestellt. Die Spritzventile werden
auf den Büchsen befestigt und die Büchsen mit Stickstoffoxyd bei 36 kg Druck je
6,25 qcm gefüllt.
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Das Präparat wird gründlich auf Fleisch gesprüht, es tritt leicht
und ohne klumpig zu werden durch das Ventil aus.
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Das damit besprühte und gekochte Fleisch hat eine verbesserte Zartheit
und einen besseren Geschmack. Die Aerosolpräparate sind für mehr als 6 Wochen stabil,
der größere Teil ihrer enzymatischen Wirksamkeit bleibt dabei erhalten, obwohl sie
nicht unter Kühlung gelagert sind.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, soweit das danach
hergestellte Erzeugnis nicht zur Lieferung in Gebiete außerhalb des Geltungsbereiches
des Lebensmittelgesetzes bestimmt ist, ist zur Zeit auf Grund der »Verordnung über
Fleisch und Fleischerzeugnisse (Fleischverordnung)« vom 19. Dezember 1959 (Bundesgesetzblatt,
Teil 1, Nr. 52, vom 22. Dezember 1959, S. 726), besonders § 1 und 3, nicht zugelassen.