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DE19911001A1 - Verfahren zur Herstellung resistenter Stärke - Google Patents

Verfahren zur Herstellung resistenter Stärke

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DE19911001A1
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DE
Germany
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starch
resistant starch
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resistant
product
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DE19911001A
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English (en)
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DE19911001C2 (de
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Detlef Schmiedl
Baerbel Johanna Koenig
Gisela Jacobasch
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Bayer CropScience AG
Original Assignee
Aventis CropScience GmbH
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Publication date
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Priority to EP00912581A priority patent/EP1161457A1/de
Priority to CNB008048142A priority patent/CN1139601C/zh
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Priority to CA002365462A priority patent/CA2365462A1/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke, die aus diesem Verfahren erhältliche resistente Stärke sowie deren Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke, die aus diesem Verfahren erhältliche resistente Stärke sowie deren Verwendung.
Der Einsatz resistenter Stärke (RS) gewinnt in der Lebensmittelindustrie zunehmend an Bedeutung. Aus dem Abbau von RS-haltigen Produkten bezieht der Organismus nur in geringem Umfang Energie. Diese Energiezufuhr betrifft ausschließlich den oxidativen Abbau resorbierter kurzkettiger Fettsäuren aus dem Dickdarm. Diese kurzkettigen Fettsäuren sind Endprodukte des Kohlenhydratstoffwechsels der intestinalen Mikroflora. Mit der Aufnahme RS-haltiger Lebensmittel werden Substrate für den Energiestoffwechsel der intestinalen Mikroflora und der Dickdarmepithelzellen bereitgestellt. Letztere sind zur Aufrechterhaltung ihrer Struktur und Funktion auf die luminale Zufuhr der kurzkettigen Fettsäuren und insbesondere von Butyrat angewiesen.
Aus US 3,729,380 ist bekannt, daß der Anteil an hochverzweigtem Amylopektin durch enzymatische Behandlung mit Entzweigungsenzymen reduziert werden kann und derartig entzweigte Stärke eine starke Tendenz zur Retrogradation als native Stärke besitzt.
Bei der Retrogradation (auch: Kristallisation) bilden sich sogenannte α-Amylase­ resistente Stärkestrukturen aus, die als "resistente Stärke" (RS) bezeichnet werden, d. h. sie werden durch α-Amylasen nicht abgebaut. RS stellen in Lebensmitteln oder Lebensmittelzusammensetzungen aufgrund ihrer verminderten Metabolisierbarkeit eine energiereduzierte, körpergebende Komponente im Sinne eines Ballaststoffes oder eines sogenannten "fat-replacers" (Fettersatzstoffes) dar.
EP-A-0 564 893 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines RS-haltigen Produkts, indem eine etwa 15%ige wässrige Suspension einer Stärke, die zu mindestens 40% aus Amylose besteht, verkleistert, mit einem Entzweigungsenzym behandelt und das entstandene Zwischenprodukt anschließend retrogradiert wird. Das Produkt enthält mindestens 15% RS. Wird in diesem Verfahren eine Stärke mit einem Amyloseanteil von 100% eingesetzt, so enthält das Produkt etwa 50% RS.
EP-A-0 688 872 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines 25 bis 50%igen RS- haltigen Produktes aus einer ca. 20%igen wäßrigen Suspension einer sog. "partiell abgebauten", verkleisterten Stärke bzw. eines Maltodextrins, welche enzymatisch entzweigt und anschließend retrogradiert werden. In dem Verfahren wird als Ausgangsmaterial eine Stärke mit einem Amyloseanteil von weniger als 40% eingesetzt.
Als "partiell abgebaute" Stärke wird in der EP-A-0 688 872 eine Stärke bezeichnet, die durch geeignete physikalische oder chemische Behandlung in ihrem Molekulargewicht reduziert wurde, wobei die Verkürzung der Kettenlänge sowohl die Amylose als auch das Amylopektin betrifft. Die Degradation schließt sowohl Hydrolyseprozesse (säure- oder enzymkatalysierte), als auch Extrusion, Oxidation oder Pyrrolyse ein.
Die in der EP-A-0 688 872 genutzten Entzweigungsenzyme sind Pullulanasen und Isoamylasen. Nach der enzymatischen Behandlung erfolgt die Retrogradation in einem Temperaturbereich von 0 bis 30°C und einem Zeitintervall von 1 bis 3 Tagen, indem das wässrige Reaktionsprodukt stehen gelassen wird. Anschließend wird das Verfahrensprodukt durch Sprühtrocknung getrocknet. Das pulverförmige Produkt enthält einen RS-Anteil von bis zu 60% (w/w).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Herstellungsverfahren für RS oder RS-Produkte bereitzustellen, das die Vorteile einer ökonomischen Verfahrensführung bietet, oder die Herstellung von RS-haltigen Produkten in verbesserter Qualität und Quantität ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt hierfür als Ausgangsmaterial neben herkömmlich erhältlichen Stärken aus Kartoffel, Mais, Weizen, Erbse, Soja und/oder Süßkartoffel, vorzugsweise Kartoffel, Mais und/oder Weizen, insbesondere auch pflanzliche Stärken, die mittels gentechnologischer Verfahren modifiziert wurden, vorzugsweise bezüglich ihrer Seitenkettenverteilung und insbesondere solche aus Kartoffel, Mais und/oder Weizen. Solche gentechnologisch modifizierten Stärken sind z. B. aus den nachfolgenden Patentanmeldungen oder Patentschriften bekannt:
WO 90/12876, WO 91/19806, WO 92/11375, WO 92/11376, WO 92/11382, WO 92/14827, WO 94/09144, WO 94/11520, WO 95/04826, WO 95/07355, WO 95/26407, WO 95/34660, WO 95/35026, WO 96/15248, WO 96/19581, WO 96/27674, WO 96/34968, WO 97/04112, WO 97/04113, WO 97/11188, WO 97/16554, WO 97/20040, WO 97/22703, WO 97/45545, WO 98/11181, WO 98/15621, WO 98/37213, WO 98/37214, sowie CA 2,061,443, DE 19 13 20 607.0, DE 198 20 608.9, DE 198 36 097.5, DE 198 36 098.3, DE 198 36 099.1, EP 0 521 621, EP 0 703 314, EP 0 737 777, EP 0 779 363 oder US 5,300,145.
Durch die vorliegende Erfindung wird überraschenderweise die Herstellung von resistenter Stärke (RS) oder RS-Produkten in höherer Quantität, Qualität und/oder Thermostabilität ermöglicht, die in vielfältiger Weise vorteilhaft zur Herstellung von Lebensmitteln, Lebensmittelzusammensetzungen und Lebensmittelvorprodukten eingesetzt werden können und auch thermischer Belastung standhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke, worin
  • a) eine Suspension aus Stärke und Wasser in einem Konzentrationsbereich von etwa 5-50% hergestellt wird;
  • b) die besagte Suspension durch Erwärmen verkleistert und anschließend abgekühlt wird;
  • c) der pH-Wert der aus b) erhaltenen Suspension auf etwa 3-7,5 und der Feststoffanteil auf etwa 5-50% eingestellt wird;
  • d) die Suspension erneut auf maximal 150°C erwärmt wird und schließlich
  • e) stufenweise oder graduell mit einer Geschwindigkeit von 0,1-10 K/min, vorzugsweise 0,5-5 K/min, vorzugsweise unter Einwirkung von Scherkräften abgekühlt wird.
Gegebenenfalls kann die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Stärke enzymatisch mittels Entzweigungsenzymen (z. B. Isoamylasen, Pullulanasen oder anderen "debranching enzymes") entzweigt und anschließend das oder die Entzweigungsenzyme inaktiviert oder entfernt werden, vorzugsweise nach dem Einstellen des pH-Wertes wie in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt.
Sofern gewünscht, kann das erhaltene RS-Produkt getrocknet werden, z. B. durch Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder andere, dem Fachmann bekannte geeignete Trocknungsverfahren.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung versteht man unter einem RS- Anteil den Anteil an α-Amylase-resistenten Stärkepolysacchariden, wie er nach der Methode von Englyst et al. (Classification and measurement of nutritionally important starch fractions, Europ. J. Clin. Nutr. (1992) 46 (Suppl. 2), S. 33-S. 50) bestimmt werden kann.
Vorzugsweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren pflanzliche Stärke als Ausgangsmaterial eingesetzt, insbesondere Stärke aus Mais, Weizen und Kartoffel. Weiterhin bevorzugte Ausgangsstärken sind Stärken aus gentechnologisch modifizierten Pflanzen, vorzugsweise aus Mais, Weizen und Kartoffel und ganz besonders solche Stärken, die chemisch oder physikalisch modifiziert sind und besonders in bezug auf ihre Seitenkettenverteilung modifiziert wurden.
Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß einzusetzenden Stärken in ihrem Seitenkettenanteil einen Polymerisationsgrad (DP) von etwa 9-100 DP, vorzugsweise etwa 12-60 DP in den A-Ketten, B-Ketten und/oder C-Ketten auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Abkühlen gemäß Verfahrensschritt e) stufenweise (d. h. indem zwischenzeitlich die Temperatur konstant gehalten wird) oder graduell, vorzugsweise in Gegenwart von Scherkräften (z. B. unter Rühren oder Fluß), um starke Temperaturgradienten in der Suspension zu vermeiden.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit, die in Verfahrensschritt e) während der Abkühlphasen eingehalten werden soll, beträgt 0,1-10 K/min, vorzugsweise 0,5-5 K/min.
Optional kann sich an Schritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens eine weitere Haltephase der Temperatur anschließen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Verfahrensschritt e) stufenweise, indem zunächst mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 0,1-10 K/min, vorzugsweise 0,5-5 K/min, auf eine Temperatur im Bereich von etwa 70-30°C abgekühlt wird, diese Temperatur dann für einen Zeitraum von etwa 10 min bis 10 h gehalten wird, erneutes Abkühlen mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 0,1-10 K/min, vorzugsweise 0,5-5 K/min, auf eine Temperatur im Bereich von etwa 30-4°C abgekühlt wird und die Temperatur schließlich für einen Zeitraum von 1-100 h gehalten wird, vorzugsweise unter der Einwirkung von Scherkräften.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht u. a. darin, daß aus den beschriebenen Ausgangsstärken ein wässriger heißer Kleister herstellbar ist, der bis zu 30 Gew.-% oder mehr Feststoffanteil enthält, ohne daß ein partieller Abbau wie z. B. säure- oder enzymkatalysierte Hydrolyse, Extrusion, Oxidation oder Pyrolyse vorangestellt werden muß. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Prozeßführung und Reduzierung des Zeit- und Kostenaufwandes.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können für den Entzweigungsprozeß entzweigende Enzyme wie Pullulanase und Isoamylase oder Gemische von ihnen eingesetzt werden. Abhängig von der Natur des spezifischen Enzyms, wird der Entzweigungsprozeß in einem Temperaturbereich von 25 bis 75°C, vorzugsweise 35 bis 65°C insbesondere 40 bis 60°C und bei einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 7,5, vorzugsweise 3,5 bis 6 durchgeführt.
Aufgrund der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen höheren Anteile an retrogradationsfähigen Polymeren sowie niedrigeren Anteile an niedermolekulare, nicht-retrogradierenden Oligosacchariden, wie Glukose, Maltose, Maltotriose, Maltotetraose, Maltopentaose, Maltohexaose, Maltoheptaose, Maltoocatose sowie iso-Formen dieser Oligosaccharide wird die Retrogradation begünstigt und führt zu einer Erhöhung des RS-Anteils. Der Anteil an schnellverdaulichen Oligosacchariden ist gegenüber herkömmlichen Maltodextrinpräparaten deutlich reduziert, so daß ein niederkalorisches RS-Produkt resultiert.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein heißer Kleister (Suspension) mit einem Gehalt der oben beschriebenen Ausgangsstoffe von mindestens etwa 5, bevorzugt bis zu etwa 30, 35, 40, 45 oder 50 Gew.-% hergestellt.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, das man den heißen Kleister (Suspension) auf eine Temperatur im Bereich um 35 bis 75°C abkühlt und anschließend oder gleichzeitig unter Zugabe einer Pufferlösung einen pH-Wert zwischen 3 und 7,5 einstellt und eine definierte Menge eines Enzyms und/oder Enzymgemisches (z. B. Pullulanase und/oder Isoamylose) zusetzt, das in der Lage ist, α-1,6-glycosidische Bindungen der Stärke zu hydrolysieren, sowie dieses Enzym(gemisch) bis zu 72 h auf den Stärkekleister ggf. unter Rühren einwirken läßt.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß man ggf. nach dem Waschen des entzweigten Produktes eine Suspension herstellt diese erwärmt und/oder bis 120°C erhitzt und anschließend bei einer Temperatur im Bereich von 60°C bis 0°C, vorzugsweise 35 bis 15°C, insbesondere 27 bis 22°C, 16 bis 0°C oder 6 bis 2°C und/oder für ein Zeitintervall von 1 bis 72 h, vorzugsweise 1 bis 36 h und insbesondere 15 bis 30 h retrogradiert.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren des weiteren dadurch gekennzeichnet sein, daß man nach einem Temperaturstufenprogramm in einem Temperaturbereich von 100 bis 0°C und vorzugsweise 90 bis 4°C für ein Gesamt- Zeitintervall von 8 bis 36 h, vorzugsweise 20 bis 28 h und insbesondere 22 bis 26 h gemäß dem folgenden Temperatur-Zeit-Programm (Tabelle 1) stufenweise bzw. graduell, linear oder nicht-linear (Tabelle 2 u. 3) und ggf. unter Einwirkung von Scherkräften (z. B. Rühren oder Durchfluß) abkühlt und retrogradiert, wobei sich die gewählten Zeitintervalle zu einem vorstehend angegebenen Gesamt-Zeitintervall ergänzen:
Tab. 1 Kühlprogramm 1 (Stufenprogramm mit 6 Haltetemperaturen)
Temperatur (°C)
Haltezeit
90 5 min
80 10 min
70 10 min
60 30 min
40 1 h
25 22 h
Tab. 2 Kühlprogramm 2 (graduelle Abkühlung mit einer Kühlrate von 1,5 K/min)
Temperatur (°C)
Temperaturführung
100 konst. 20 min
↓ 1,5 K/min
50 konst. 5 h
↓ 1,5 K/min
25 konst. 17,83 h
Tab. 3 Kühlprogramm 3 (graduelle Abkühlung mit einer Kühlrate von 3 K/min)
Temperatur (°C)
Temperaturführung
100 konst. 20 min
↓ 3 K/min
50 konst. 5 h
↓ 3 K/min
25 konst. 18,58 h
Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist auch die resistente Stärke oder das resistente Stärkeprodukt, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist und vorzugsweise eine hohe Thermostabilität aufweist, die durch einen TC-Wert von mindestens 90°C, vorzugsweise von mindestens 120°C, insbesondere von mindestens 150°C und ganz besonders bevorzugt von mindestens 170°C gekennzeichnet ist.
Das erfindungsgemäße resistente Stärkeprodukt weist einen RS-Anteil von mindestens 25%, vorzugsweise mindestens 50%, bevorzugt von mindestens 75% und insbesondere von etwa 90% auf.
Alle %-Werte der vorliegenden Anmeldung sind Angaben in Gewichts-% (% w/w), sofern nichts anderes angegeben ist.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist auch die Verwendung von pflanzliche Stärke, insbesondere von Stärke aus Mais, Weizen und Kartoffel, speziell von Stärken aus gentechnologisch modifizierten Pflanzen, vorzugsweise aus Mais, Weizen und Kartoffel und ganz besonders solche Stärken, die chemisch oder physikalisch modifiziert sind und insbesondere in bezug auf ihre Seitenkettenverteilung modifiziert wurden in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung resistenter Stärke. Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß zu verwendenden Stärken in ihrem Seitenkettenanteil einen Polymerisationsgrad (DP) von etwa 9-100 DP, vorzugsweise etwa 12-60 DP in den A-Ketten, B-Ketten und/oder C-Ketten auf.
Noch ein weiterer Erfindungsgegenstand ist auch die Verwendung von resistenter Stärke oder eines resistenten Stärkeprodukts, die aus einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung resistenter Stärke erhältlich ist, a) zur Herstellung von Lebensmitteln, Lebensmittelzusammensetzungen oder Lebensmittelvorprodukten, b) als Fettersatzstoff.
Und schließlich ist auch eine Gegenstand der Erfindung ein Lebensmittelvorprodukt, ein Lebensmittel, eine Lebensmittelzusammensetzung oder ein Fettersatzstoff enthaltend eine erfindungsgemäße resistente Stärke oder ein erfindungsgemäßes resistentes Stärkeprodukt.
Die nachfolgend in den Beispielen aufgeführten Kartoffelstärketypen bedeuten:
herkömmlich = Stärke aus Kartoffeln der Sorte Désireé (Wildtyp)
waxy (P-arm) = Stärke aus gentechnologisch modifizierter Kartoffeln erhältlich gemäß Beispiel 11 der WO 97/11188
waxy (P-∅) = Stärke aus gentechnologisch modifizierten Kartoffeln transformiert mit dem in Beispiel 11 der WO 97/11188 beschriebenen Plasmid pB33-anti-GBSSI
Amylose-reich = Stärke aus gentechnologisch modifizierten Kartoffeln erhältlich gemäß Beispiel 10 der WO 97/11188
Beispiel 1 Bestimmung des RS-Gehaltes
200 mg (Trockengewicht) eines auf seinen RS-Gehalt zu analysierenden pulverförmigen Produktes wurden nach der Methode von Englyst et al. zur Bestimmung des RS-Gehaltes mit der beschriebenen Enzymmischung bei pH 5,2 120 min inkubiert. Nach Beendigung des enzymatischen Abbaus wurde die Aktivität der Enzyme durch Erniedrigung des pH-Wertes auf einen Wert von 3 und eine Temperatur von 20°C gestoppt. Anschließend erfolgte durch Zugabe der 4-fachen Menge an Ethanol die Einteilung einer 80-proz. (v/v) ethanolischen Lösung. Die 80-proz. ethanolische Lösung wurde für 1 h bei Raumtemperatur stehengelassen. Das Präzipitat wurde zentrifugiert (2500 × g, 10 min) und der Überstand verworfen. Der Rückstand wurde dreimal mit 80-proz. (v/v) Ethanol und einmal mit absolutem Ethanol gewaschen und zentrifugiert. Der Rückstand wurde lyophilisiert und gewogen. Die Trockenmasse des Rückstandes wurde bestimmt und der RS-Anteil nach folgender Gleichung berechnet:
RS [%] = 100 × Gewicht des Rückstandes (Trockengewicht)/Einwaage (Trockengewicht)
Beispiele 2-9 Einfluß der Retrogradationstemperatur und des Ausgangsmaterials auf den RS-Gehalt im Produkt
Aus Entzweigungsprodukten herkömmlicher und gentechnisch modifizierter Kartoffelstärken wurden heiße Kleister hergestellt. Diese Kleister wurden auf 10 Gew.-% Feststoffanteil eingestellt und im Wasserbad bei 4 oder 25°C 24 h lang retrogradiert. Die retrogradierten Muster wurden getrocknet und die Bestimmung des RS-Gehaltes wie oben beschrieben durchgeführt.
Tabelle 4 illustriert den Einfluß der Retrogradationstemperatur und des Ausgangsmaterials auf den RS-Gehalt im Produkt, hergestellt aus 10%igen Kleistern (Suspensionen) der verwendeten Entzweigungsprodukte durch 24- stündige Retrogradation.
Tabelle 4
Einfluß der Temperatur und des Ausgangsmaterials auf den RS-Gehalt
Die Beispiele 2 bis 9 in Tabelle 4 verdeutlichen, daß die Retrogradationstemperatur nur eine geringen Einfluß auf den RS-Anteil in den Produkten ausübt. Entscheidend für die Höhe des RS-Anteils im Produkt ist vielmehr das Ausgangsmaterial.
Entzweigungsprodukte herkömmlicher und Amylose-reicher Kartoffelstärken neigen weniger zur RS-Bildung durch Retrogradation 10%iger Kleister als entsprechender Entzweigungsprodukte von Kartoffelstärke wachsiger Varietät. Unter den wachsigen Varietäten ist die mit durchschnittlichem Phosphatanteil (P-∅) verglichen mit denen Phosphat-armer (P-arm) für die Herstellung von RS besser geeignet, wenn der Feststoffanteil im retrogradierten Kleister 10% beträgt.
Beispiele 10-17 Einfluß des Feststoffanteils und des Ausgangsmaterials auf den RS-Gehalt
Tabelle 5 illustriert den Einfluß des Feststoffanteils und des Ausgangsmaterials auf den RS-Anteil im Produkt, hergestellt aus 10- und 30%igen Kleistern der bereits oben genannten Entzweigungsprodukte durch 24-stündige Retrogradation.
Tabelle 5
Einfluß des Feststoffanteils im Kleister und des Ausgangsmaterials auf den RS-Gehalt
Tabelle 5 zeigt, daß durch Erhöhung des Feststoffanteils von 10 auf 30 Gew.-% im Kleister entzweigter Phosphat-armer Wachskartoffelstärke der RS-Anteil im Produkt von 59 auf ca. 80% erhöht werden kann, während bei gleichen Retrogradationsbedingungen der RS-Anteil im Produkt, hergestellt aus entzweigter Wachskartoffelstärke mit einem durchschnittlichen Gehalt an gebundenem Phosphat, von ca. 79% auf ca. 62% abnimmt.
Beispiele 18-26 Einfluß verschiedener Kühlprogramme auf den RS-Anteil
Tabelle 6
Einfluß verschiedener Retrogradationsregime (Kühlprogramme) in Kombination mit variierenden Ausgangsstoffen auf den RS-Anteil
Die Ergebnisse in Tabelle 6 illustrieren, daß durch Veränderung der Abkühlgeschwindigkeit in Kombination mit dem Feststoffanteil der RS-Anteil im Produkt variierbar ist.
Beispiele 27-41 Charakterisierung der thermischen Stabilität der RS-Produkte
DSC-Messungen an Stärken und Stärkepolymeren unter den Bedingungen des Wasserüberschusses durchgeführt, ergeben Endothermen, die in der Regel einen Peak aufweisen. Die Bedingung des Wasserüberschusses ist für alle durchgeführten Messungen erfüllt.
Diese endothermen Peaks sind durch verschiedene Parameter (TO, TP, TC und dH) näher charakterisiert. Die onset-Temperatur TO kennzeichnet den Beginn der thermischen Umwandlung. Am Wert für TP ist die Temperatur ablesbar, bei der die maximale thermische Umsetzung des kristallinen Materials erfolgt, während TC die Temperatur darstellt, bei der der Umwandlungsprozeß abgeschlossen ist (Endtemperatur).
Die Umwandlungsenergie dH wird durch Berechnung der Peakfläche ermittelt. Sie stellt die Gesamtenergie dar, für die für Transformation notwendig ist. Ergebnisse von DSC-Messungen wurden zur Charakterisierung der thermischen Stabilität der RS-Produkte genutzt.
Die Ergebnisse in Tabelle 7 illustrieren den Einfluß der Retrogradationsbedingungen (konst. Temperatur, Feststoffanteil im Kleister) auf die thermische Stabilität der Endprodukte hergestellt aus Kartoffelstärke wachsiger Varietät. In Tabelle 8 sind die Ergebnisse zum Einfluß der thermischen Stabilität derjenigen RS-Produkte zusammengefaßt, die durch verschiedene Kühlprogramme in Kleistern entzweigter Amylopektinkartoffelstärken erzeugt wurden.
Tabelle 7
Einfluß der Retrogradationsbedingungen auf die thermische Stabilität
Aus Tabelle 7 wird deutlich, daß nahezu alle entzweigten retrogradierten Proben mindestens 2 zum Teil sogar 3 isotherme Umsetzungen unter den Bedingungen des Wasserüberschusses zeigen. Die onset-Temperaturen der zweiten und dritten isothermischen Transformationen weisen alle einen Wert von ≧ 110 bzw. ≧ 130°C auf. Für die thermische Stabilität der entzweigten retrogradierten Wachskartoffelstärkeproben läßt sich ein Trend ableiten. So wird aus den Ergebnissen in Tabelle 7 deutlich, daß eine Steigerung des Feststoffanteils von 10 auf 30% im Kleister zu einer Erhöhung der thermischen Stabilität der Endprodukte führt.
Der Einfluß der Retrogradationstemperatur auf die thermische Stabilität ist hingegen wesentlich komplexer und nur im Zusammenhang mit dem Feststoffanteil zu bewerten. So führt die Retrogradation 10%iger Kleister entzweigter Wachskartoffelstärke bei einer Temperatur von 4°C zu thermisch stabileren Strukturen als bei einer Retrogradationstemperatur von 25°C. Erhöht sich jedoch zusätzlich der Feststoffanteil im Kleister auf 30%, zeigen die bei Raumtemperatur retrogradierten Muster der Phosphat-armen entzweigten Wachskartoffelstärke eine höhere thermische Stabilität. Dagegen sind die unter diesen Bedingungen retrogradierten Muster der Wachskartoffelstärke (waxy [P-∅]) instabiler als die bei 4°C rekristallisierten Proben.
Tabelle 8
Einfluß des Kühlprogramms und des Feststoffanteils auf die thermische Stabilität der RS-Produkte
Aus den Beispielen in Tabelle 8 wird deutlich, daß mit Hilfe der Kühlprogramme 2 und 3 thermisch sehr stabile Produkte, die erste DSC-onset-Temperaturen (TO) von ≧ 105°C aufweisen, hergestellt werden können. Proben, die mit Hilfe des Kühlprogramms 1 retrogradiert wurden, zeigen hingegen erste DSC-onset- Temperaturen zwischen 78 und 82°C. Die zweiten DSC-onset-Temperaturen zeigen alle Werte ≧ 125°C.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstelllung von resistenter Stärke, worin
  • a) eine Suspension aus Stärke und Wasser in einem Konzentrationsbereich von etwa 5-50% hergestellt wird;
  • b) besagte Suspension durch Erwärmen verkleistert und anschließend abgekühlt wird;
  • c) der pH-Wert der Suspension auf etwa 3-7,5 und der Feststoffanteil auf etwa 5-50% eingestellt wird;
  • d) die Suspension erneut auf maximal 150°C erwärmt wird und schließlich
  • e) stufenweise oder graduell mit einer Geschwindigkeit von 0,1-10 K/min, vorzugsweise 0,5-5 K/min, vorzugsweise unter Einwirkung von Scherkräften abgekühlt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke nach Anspruch 1, worin die Stärke enzymatisch entzweigt wird und das oder die Entzweigungsenzyme gegebenenfalls inaktiviert oder entfernt werden.
3. Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 oder 2, worin das erhaltene Produkt anschließend getrocknet wird.
4. Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine pflanzliche Stärke eingesetzt wird, vorzugsweise aus Mais, Weizen und Kartoffel.
5. Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stärke aus gentechnologisch modifizierten Pflanzen eingesetzt, wird, vorzugsweise aus Mais, Weizen und Kartoffel.
6. Verfahren zur Herstellung von resistenter Stärke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stärke aus gentechnologisch modifizierten Pflanzen eingesetzt wird, vorzugsweise aus Mais, Weizen und Kartoffel, die eine chemisch oder physikalisch modifizierte Stärke produzieren.
7. Resistente Stärke oder resistentes Stärkeprodukt erhältlich nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.
8. Resistente Stärke oder resistentes Stärkeprodukt mit hoher Thermostabilität, gekennzeichnet durch einen TC-Wert von mindestens 90°C, vorzugsweise von mindestens 120°C, insbesondere von mindestens 150°C und ganz besonders bevorzugt von mindestens 170°C.
9. Verwendung von Stärke in einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4.
10. Verwendung von Stärke, die aus gentechnologisch modifizierten Pflanzen erhalten wurde, in einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6.
11. Verwendung von resistenter Stärke oder eines resistenten Stärkeprodukts gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 und 8 zur Herstellung von Lebensmitteln, Lebensmittelzusammensetzungen oder Lebensmittelvorprodukten.
12. Verwendung von resistenter Stärke oder eines resistenten Stärkeprodukts gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 und 8 als Fettersatzstoff.
13. Lebensmittelvorprodukt, Lebensmittel oder Lebensmittelzusammensetzung enthaltend eine resistente Stärke oder ein resistentes Stärkeprodukt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 und 8.
14. Fettersatzstoff enthaltend eine resistente Stärke oder ein resistentes Stärkeprodukt gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 7 und 8.
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