DE2724771A1

DE2724771A1 - Verfahren zur verbesserung der funktionellen eigenschaften von proteinmaterial

Info

Publication number: DE2724771A1
Application number: DE19772724771
Authority: DE
Inventors: Kwei C Chao; Jacqueline H Pearce; Jun John A Ridgway; Philip G Schnell
Original assignee: Standard Oil Co
Current assignee: Standard Oil Co
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1977-06-01
Publication date: 1977-12-15
Also published as: IE45420L; LU77406A1; BE854987A; JPS6326972B2; NL7705936A; IT1079694B; FR2353233A1; ES459386A1; JPS52148643A; IE45420B1; FR2353233B1; CA1091079A; GB1575052A; DK239277A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseiser. - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE TELEFON: SAMMEL-NR. 22534, 8MUNCHEN₂. TELEX 529679 BRAUHAUSSTRASSE 4 TELEGRAMME: ZUMPAT / ... POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 91139-«». BLZ TOOWOSO BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHAUSER KTO.NR. 397997. BLZ 7O03O600

Case USSN 691 770

STANDAKD OIL COMPANY Chicago, Illinois 60601, U.S.A.

Verfahren zur Verbesserung der funktionellen Eigenschaften von

Proteinmaterial

Zusammenfassend werden erfindungsgemäß Protein enthaltende Materialien bei "bestimmten Temperaturen und pH-Bedingungen während einer geeigneten Zeitdauer "behandelt, um Produkte zu ergehen, die ein Material ersetzen, wie Trockenei bzw. Eifeststoffe und fettfreie Trockenmilch.

Allgemein betrifft die Erfindung eine Verbesserung der funktionellen Eigenschaften von Protein enthaltenden Materialien, wie einzellige Proteine, Pflanzenproteine, Molkefeststoffe und deren Mischungen. Genauer gesagt wird erfindungsgemäß das Protein enthaltende Material einem kontrollierten pH, einer kontrollierten Temperatur und Behandlungszeit unterzogen, was zu einer Verbesserung der funktionellen Eigenschaften führt. Zu

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Zwecken der Erfindung werden Hefen getrennt von den Pflanzenproteinen eingeordnet und in die Kategorie der einzelligen Proteine einbezogen.

In den letzten Jahren wurde der Entwicklung von Proteinmaterialien, die in Nahrungsmittel oder Nahrungsmitteladditive, die für den menschlichen Verbrauch geeignet sind, eingearbeitet werden können, viel Beachtung geschenkt. Im Hinblick auf die heute zugänglichen Pflanzenproteine wurde beobachtet, daß diese Materialien bei verschiedenen Nahrungsmittelprodukten zu einem Fehigeschmack, Nachgeschmack, unerwünschter Farbe, unausgewogenen Nährstoffen oder zu einer Unannehmbarkeit führen. Ähnlich wurde bei nicht-behandelten einzelligen Proteinmaterialien beobachtet, daß diese eine nachteilige Wirkung auf die Teigeigenschaften und die Brotqualität ausüben. Erwartungsgemäß besitzen Mischungen von einzelligen und Pflanzenproteinmaterialien unerwünschte funktionelle Eigenschaften aus jeder der getrennten Proteinausgangsmaterialien.

Die Verwendung von einzelligen Materialien als Quelle für Proteine und die hiermit verbundenen Probleme können besser verstanden werden, wenn man ein Glied, ausgewählt aus dieser Materialklasse, wie Hefezellen, näher betrachtet. Hefezellen besitzen den charakteristischen Geschmack und das charakteristische Aroma, die bis zu einem gewissen Ausmaß durch die Wachstumsbedingungen und die Bedingungen nach der Ernte beeinträchtigt werden. Sie besitzen ein kompliziertes organoleptisches Profil, das sowohl aus angenehmen als auch unangenehmen Geschmacksrichtungen besteht. Einer der Gründe, die die Verwendung von Hefematerialien in Nahrungsmittel systemen einschränken, ist die schädliche Wirkung des "Hefe^Geschmacks. Möchte man Hefematerial in hohen Konzentrationen zur Proteinanreicherung verwenden, so wird ein Produkt mit mildem Geschmack bevorzugt. Obgleich der überwiegende Anteil der Hefegeschmackskomponenten leicht aus den Hefe zellen durch eine Heißwasser-

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extraktionsmethode entfernt werden kann, führt die Verwendung eines derartigen Verfahrens zum Verlust von 15 his 20 % in der Produktausbeute. Weiterhin "behalten die extrahierten Zellen einen etwas bitteren, merkwürdigen ("beany) und metallischen Fehlgeschmack hei. Der Ausheuteverlust kann durch den Wert von Extrakt mit Fleischgeschmack als Nebenprodukt kompensiert werden, jedoch bedarf der mangelhafte Geschmack des Zellenprodukts einer eindeutigen Verbesserung. Zusätzlich enthalten die heißwasserextrahierten Hefezellen ca. 0,6 bis 1,0 % Phosphor und 0,01 bis 0,02 % Calcium. Um ein Nährstoffgleichgewicht des Calcium-Phosphor-Verhältnisse für ein Nahrungsmittelsystem, in dem eine derartige Hefe verwendet wird, zu erreichen, kann zusätzliches Calcium erforderlich sein.

Es wurde ein spezielles Augenmerk auf die Verwendung von einzelligen Proteinmaterialien, wie Hefe, als Ersatz für Eifeststoffe bzw. Trockenei und fettarme bzw. nicht fette Trockenmilch (NFDM) gerichtet. Beispielsweise werden in der Backindustrie normalerweise 2 bis 3 % fettfreie Trockenmilch als Additiv verwendet, um die physikalische Qualität und die Fährmittelqualität des Brotes zu verbessern. Jedoch suchen im Hinblick auf die zunehmenden Kosten und die abnehmende Verfügbarkeit von Milch verschiedene Bäcker nach einem Ersatz. Obgleich bestimmte Produkte, die sich von Sojaprotein ableiten, eine gewisse Zustimmung erlangen konnten, wurde die intensive Suche nach einem geeigneten Milchersatz in Nahrungsmittelprodukten von Nahrungsmitteltechnologen fortgesetzt.

In diesem Zusammenhang wurde beobachtet, daß während der Fermentation und des Backens des Brotteigs das Veizenprotein (Gluten) die Struktur bildet, die den kleinen Gasblasen, die gebildet werden, Halt gibt. Diese funktionelle Eigenschaft gestattet es, daß das Brot ansteigt und führt zur Bildung von Brot mit einem guten Volumen und einer feinen Krümelstruktur. Venn jedoch einzellige Materialien, wie getrocknete inaktive Hefe dem Brotteig zugefügt werden, um 2 % nicht fette

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Trockenmilch zu ersetzen, so werden unerwünsclite Änderungen in der Eigenschaft des Brotteigs beobachtet, die die Brotqualität nachteilig beeinträchtigen. Typischerweise ist ein Teig, der nicht-behandelte Hefe enthält, in einem derartigen Ausmaß weich, zäh, klebrig und feucht, daß es schwierig wird, ihn zu handhaben. In der Tat besitzt der Teig mangelhafte Bearbeitungseigenschaften, die vom Mischen bis zur letzten Prüfstufe nachweisbar sind. Die schlechteren Eigenschaften des Teigs sind wahrscheinlich auf die geringe Wasser absorption und die starke Reduktionswirkung der Thiolgruppe in der Hefezelle zurückzuführen, die die Glutenstruktur schädigt. Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß Materialien, wie Hefe-, Pflanzen-, Molkefeststoffe und deren Kombinationen derart behandelt werden können, daß Produkte entstehen, die in hohem Ausmaß zum Ersatz für Eifeststoffe und nicht fette Trockenmilch geeignet sind. Während der erfindungsgemäßen Behandlung der Hefezellen ereignen sich verschiedene Vorgänge, die die funktionellen Eigenschaften der Zelle verbessern. Der Hefefehlgeschmack wird in starkem Ausmaß reduziert und das Zellenmaterial erhält einen sehr milden Geschmack, indem man die Hefezellen unter kontrollierten pH-Reaktionsbedingungen erhitzt. Es wird eine erhebliche Menge an Puffermaterialien durch das Erhitzungsverfahren freigesetzt, die die Pufferkapazität des Nahrungsmittelsystems erhöht, wenn sie als Trockenhefezellenmaterial eingearbeitet werden. Die Verseifung von Lipidmaterial läßt ein Seifenmaterial entstehen, das ein gutes Emulgiermittel ist. Auch erhöht das Erhitzen unter alkalischen pH-Bedingungen die Autoxidation der Thiolgruppen und die Wasserzurückhaltekapazität.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgesehen zur Behandlung von Proteinmaterialien, wie einzelligem Proteinmaterial, Pflanzenproteinmaterial, Molkefeststoffen oder deren Mischungen derart, daß hierdurch die Farbe, der Geschmack, der Nährwert und die funktionellen Eigenschaften dieser Materialien

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für die Nahrungsmittelverwendung verbessert werden. Wenn eine Mischung verwendet wird, so kann die Menge der einzelligen Proteinkomponente von ca. 1 bis ca. 99 % variieren. Überdies kann die wäßrige Aufschlämmung mit einer basischen Verbindung, vorzugsweise einer Calciumverbindung, behandelt und mit einer Aminosäure, wie Methionin oder Cystin, unterstützt werden. Man stellt eine wäßrige Aufschlämmung des Proteinmaterials her und erhitzt sie auf eine Temperatur von ca. 75 bis ca. 100⁰C, wobei der pH des erhitzten Proteinmaterials innerhalb des Bereichs von ca. 6,6 bis ca. 8,0, vorzugsweise ca. 7i2 bis ca. 7»6, durch Zugabe einer den pH regulierenden Verbindung eingestellt wird. Die den pH regulierende Verbindung kann ausgewählt sein unter der Gruppe, bestehend aus wasserfreiem Ammoniak, Ammoniumhydroxid, Calciumhydroxid, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Calciumsulfat, Kaliumcarbonat, Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid, Magnesiumhydroxid und deren Mischungen, insbesondere Mischungen von Calciumhydroxid und Calciumcarbonat oder Calciumsulfat. Zusätzlich kann die pH-Einstellung begleitet sein von einem Rühren und einer Oxidation des einzelligen Proteins. Die hinsichtlich des pH eingestellte Lösung wird während eines Zeitraums von ca. 1 bis 120 Minuten bei der Temperatur gehalten und dann getrocknet. Alternativ wird, wie in Fig. 2 veranschaulicht, die hinsichtlich ihres pH eingestellte Aufschlämmung in (1) einen Proteinextrakt und (2) ein Base behandeltes, insbesondere mit einer basischen Calciumverbindung behandeltes Proteinmaterial getrennt, aus dem das Base behandelte Proteinmaterial entfernt, mit Wasser gewaschen und mit oder ohne Zugabe von Aminosäuren getrocknet wird. Der Proteinextrakt kann unter Erzielung einer erhöhten Konzentration erhitzt und für die Verwendung als Gewürzbestandteil getrocknet werden.

Unter Anwendung der Erfindung kann man somit ein proteinhaltiges Material mit verbesserten funktionellen Eigenschaften herstellen.

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Die Erfindung sieht somit ein Verfahren zur Verbesserung der funktioneilen Eigenschaften von einzelligem Protein, Pflanzenprotein, Molkefeststoffen oder deren Mischungen vor.

Man nimmt an, daß jedes mikrobische Zellenmaterial, Pflanzenprotein, Molkefeststoffe oder deren Mischungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren "behandelt werden können, obgleich die Erfindung insbesondere geeignet ist, für die Behandlung von Hefen, wie Candida utilis. Zweckmässigerweise läßt man in einem voll integrierten kontinuierlichen System mikrobische Zellen in einer ersten Fermentierstufe wachsen, in der Sauerstoff und ein geeignetes Substrat, wie flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe oder oxygenierte Kohlenwasserstoffe, wie Kohlenhydrate oder Alkohole, zusammen mit einer Nährmittellösung, die Mineralstoffe enthält, einem gerührten Reaktor zugeführt werden, der die Mikroorganismen enthalt. In einer kontinuierlichen Fermentation wird bei gleichbleibender Beschaffenheit ein Teil der Reaktionsmischung mit einer konstanten Konzentration der Mikroorganismen abgezogen. Die Konzentration der Zellen wird in typischer Weise durch mechanische Mittel oder durch Verdampfung erhöht. Da die Konzentration der Mikroorganismen zunimmt, wird ein Teil der Reaktionsmischung aus dem gerührten Reaktor abgezogen; die Mikroorganismen werden aus der abgezogenen Reaktionsmischung abgetrennt.

Zur Veranschaulichung sind Bakterien, wie diejenigen,die in Tabelle I angegeben sind, Hefen, wie diejenigen,die in Tabelle II angegeben sind und Fungi, wie diejenigen, die in Tabelle III angegeben sind, geeignete einzellige Proteinmaterialien für die Verwendung als Ausgangsmaterialien zur Durchführung der Erfindung.

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- r-

- Tabelle I - Geeignete Bakterien

Acetobacter sp. Arthrobacter sp. Bacillus subtilis Corynebacterium sp. Micrococcus sp. Pseudomonas sp.

Tabelle II - Geeignete Hefen

Candida curvata

Candida lipolytica

Candida pulcherima

Candida utilis

Hansenula anomala

Pichia farinosa

Oidium lactis

Saccharomyces carlsbergensis

Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces fragilis

Trichosporon cutaneum

Tabelle III - Geeignete Fungi

Aspergillus niger Aspergillus glaucus Aspergillus oryzae Aspergillus terreus Aspergillus itaconicus Penicillium notatum Penicillium chrysogenum Penicillium glaucum Penicllium griseofulyum

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind Candida utilis, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces fragilis oder Saccharomyces carlsbergensis bevorzugte einzellige Ausgangsmaterialkomponenten. 709850/1066

Das Proteinmaterial wird vorteilhafterweise ausgewählt unter ölsamenproteinmaterialien, wie Sojamehl, entfettetem Sojamehl, Sojaflocken, Sojaproteinisolaten und -konzentraten, Baumwollsamenmehl, Baumwollsamenproteinisolaten und -konzentraten, Erdnußmehl, Erdnußproteinisolaten und -konzentraten, Sesamsamenmehl, Sesamsamenproteinisolaten und -konzentraten, Maisschrot, Maisproteinisolaten und -konzentraten, Gluten, Getreideproteinisolaten und -konzentraten, Rapssamenmehl und Rapssamenproteinisolaten und -konzentraten.

Das Molkematerial kann Molkefeststoffe in Form einer wäßrigen Lösung, kondensierten Suspension von Kristallen oder eines getrockneten Pulvers sein. Die Molke kann der Verarbeitung von Cheddar, Brick, Edam, Parmesan, Gouda, Emmentaler (Schweiz) oder anderen Käsereien entstammen.

Die folgenden schematischen Diagramme (Fig. 1 bis 3)» Tabellen TV bis VIII und in Beispiel 1 bis 11 dienen der Veranschaulichung der Erfindung.

Beispiel 1

Die folgenden drei Testproben wurden aus einer 10 %-igen Feststoffaufschlämmung von Hefezellen unter den Bedingungen, ' wie sie in dem in Fig. 1 gezeigten Diagramm beschrieben werden, hergestellt.

(a) unbehandelte sprühgetrocknete Zellen

(b) während 30 Minuten bei einem pH von 5,9 auf 95°C erhitzte Zellen

(c) während 30 Minuten bei einem pH von 7,5 auf 95°C erhitzte Zellen (0,88 g NaOH/100 g trockene Zellen)

Die Proben wurden einem Brotbacktest unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengefaßt. Das beste Ergebnis, das mit demjenigen von NFDM vergleichbar ist, wird mit der

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Probe, die durch Erhitzen bei einem pH von 7,5 hergestellt wurde, erhalten. Die eindeutigste Verbesserung ist diejenige hinsichtlich der Teigeigenschaften. Die Ergebnisse des Backtests zeigen die Bedeutung des pH-Effekts während der Wärmebehandlung.

Vergleich von Verfahren zur Herstellung eines Hefe-, Pflanzenoder Hefe-Pflanzenprodukts,das als Ersatz für nicht fette Trok-

kenmilch verwendet werden kann

Probenherstellung

Sprühtrocknen

unbehandel
te Zellen

10%-ige Hefezellenauf -

r.ryhlämmung

Erhitzen auf 95°C bei einem pH von 5? 9 während 50 Min

Sprühtrocknen

JZ

bei einem pH

von 5,9 behane y.ftllen

Erhitzen während während 30 Min.auf 95°C bei einem pH von 7,5 (0,88 g NaOH/1OOg trockene Zellen)

Sprühtrocknen

Ji.

>ei einem pH ron 7,5 bei

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Tabelle IV Verhalten "bei der Handhabung von Teig

Als Additiv Eigenschaften (2%)

KPDM Gut im Mischer, "beim Abrunden und beim

Formen. Normal im Ofen

unbehandelte Zellen Gegenüber dem Mischer nicht tolerant.

Zäh und klebrig. Im Mischer wiedergewonnen zum Abrunden. Flach im Ofen.

bei einem pH von 5»9 Das gleiche wie bei den nicht-behanbehandelte* Zellen delten Zellen.

bei einem pH von 7,5 _{Das gleiche wie} _he± ^m behandelte* Zellen

* Erhitzen während 30 Minuten auf 95°C an der offenen Luft mit konstantem Rühren.

Wie zuvor erwähnt, besitzen nicht-behandelte Zellen einen hohen Gehalt an Thiolgruppen. Lösliche Verbindungen, wie Glutathion und Cystin, sowie die Thiolgruppe im wasserlöslichen Protein sind aktive Materialien, die die Glutenstruktur durch die Sulfhydryl-Disulfid-Austauschreaktion während des Teigmischens und der Untersuchung schwächen. Die Thiolgruppe wird insbesondere unter Erhitzen bei erhöhtem pH mit Spuren von Metallionen rasch oxidiert. Die Untersuchungsergebnisse in Tabelle V zeigen die Wirkung des Erhitzens bei erhöhtem pH zur Erzielung einer Autoxidation des Thiols in Candida utilis-Zellen. Zwei Dinge gehen hervor: (1) Das Thiol kann über die weniger oxidierte Form des Disulfide hinaus zu verschiedenartigen Verbindungen oxidiert werden, wie sich aus den Daten ergibt, die zeigen, daß 61 % des Gesamtthiols in der Hefe während der Autoxidation durch Erhitzen bei einem pH von 7,5

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verlorengehen, während lediglich 30,5 % hei einem pH von 5,9 verlorengehen und (2) fast sämtliche der verbliebenen Thiolgruppen liegen in der reaktiven Form vor, die offensichtlich die Thiolgruppen vom unlöslichen Protein, die intrazellular und nicht umgesetzt vorliegen, darstellen. Diese verbliebenen Thiolgruppen in der behandelten Hefezelle sind sehr wahrscheinlich während der Brotherstellung, wenn die Zellen in den Teig eingemischt werden, inaktiv. Nur lösliche Thiolverbindungen, wie Glutathion und Cystin, beeinträchtigen die Glut ens truktur.

	Tabelle V	Gesamt-SH (Milli äquiva lente/Gramm)	CU	auf die Aut
Wirkung des		30,7 21,3 12,0 .
	Erhitzens bei erhöhtem pH im Hinblick	SH-Verlust %
Zellen behandlung	oxidation von Thiol in Hefezellen	0 30, 61,
unbehandelt pH 5,-9⁽²⁾ pH 7,5⁽³⁾	Beaktives SH (Milliäquiva- lente/Gramm)	,5 ,0
21,6 12,9 10,4

(1) Candida utilis ATCC 9256. Kontinuierliche Kultur, gewachsen auf Äthanol unter 0£ - eingeschränkten Bedingungen

(2) Erhitzen während 30 Minuten auf 95°C an der offenen Luft mit konstantem Rühren

(3) Analysiert nach der Methode von CC. Tsen und J.A. Anderson ("Determination of Sulfhydryl and Disulfide Groups in Fluor and Their Relation to Wheat Quality" Cereal Chem. 40: 314-323, 1963)

Beispiel 2

Man stellte eine Probe her, indem man eine 10 %-ige Aufschlämmung von Torulahefezellen bei 25°C und einem pH von 7,0 während einer Stunde digerierte. Die nachstehend angegebenen

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Ergebnisse des Backtests zeigen an, daß deren Qualität vergleichbar ist mit derjenigen von KFDM als Additiv für das Brotbacken.

Teigeigenschaft klebrig und feucht

normal normal

Beispiel	Brotkerbe
unbehandelte Zellen	83
behandelte Zellen	97
MPDM	98

Beispiel 3

Man führte eine Untersuchung einer Calciumbehandlung durch, wie in Fig. 2 angegeben.

Es wird ein Aliquot von 200 ml Hefecreme, die 10 Gew.-% Zellen enthält, in jedes der 400 ml-Becher mit oder ohne Zugabe der in Tabelle VI angegebenen verschiedenen Calicumverbindungen eingebracht. Die Menge des zugegebenen Calciums wird unter Zugrundelegung von 2 % Phosphor in dem Aliquot des Zellmaterials und eines Verhältnisses von Calcium zu Phosphor von 1 berechnet.

Die Aufschlämmung wird rasch auf 80⁰C mit Hilfe einer eingetauchten Wasserdampfschlange unter konstantem Rühren erhitzt. Nach einer Kochzeit von 10 Minuten wird das erhitzte Material rasch auf Raumtemperatur abgekühlt, indem man Kühlwasser durch die Schlange zirkulieren läßt. Man bestimmte den pH der behandelten Aufschlämmung und stellte ihn erforderlichenfalls auf einen Wert von 6,7 ein. Man trennte das Zellenmaterial ab, wusch und trocknete es. Der Hefeextrakt wurde direkt ohne weitere Behandlung einem sensorialen Test unterzogen. Die Ergebnisse der Behandlung unter Verwendung verschiedener Calciumverbindungen im Vergleich zur Kontrolle sind in den Tabellen VI, VII und VIII zusammengefaßt.

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Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen folgendes an:

1) Man kann ein im Geschmack mildes Zellenmaterial erhalten, indem man die Hefe mit CaCO^ kocht, wobei der pH nahe dem Neutralpunkt liegt. Fehlgeschmacke werden gebildet, wenn die Zellen mit Ca(0H)p bei einem alkalischen pH oder mit CaCl^ bei einem sauren pH umgesetzt werden.

2) Die nach der Behandlung mit verschiedenen Calciumverbindungen erhaltenen Hefeextrakte sind hinsichtlich ihrer Farbe, ihres Geruchs und ihres Geschmacks von dem Kontrollversuch merklich verschieden. Das beste Ergebnis ist noch dasjenige von der CaCO^-Behandlung.

3) Ein Untersuchen des Geschmacks der nicht-fraktionierten Produkte, die aus den vorstehenden Calciumbehandlungen hergestellt wurden, zeigte an, daß das mit Calciumcarbonat (CaCO^) behandelte Material den besten Geschmack ergab. Dies bedeutet, daß eine Kontrolle des pH nahe eines Werts von 7 für den Geschmack der behandelten Hefeprodukte sehr kritisch ist.

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Figur 2

Ve rf ahr ensfließs chema

Jalciumverbindung Hefecreme Mischen

Wärmeaustauscl

Kochen

Pr akt ioni eruiqg

ITrock-1 nen

Hefeextrakt

aicht fraktioniertes
Base behandeltes Hefeprodukt

Konzentrieren und Trocknen

Gewürzbestandteil

/

behandelte
Hefezellen

J,

Waschen

trocknenj

mildes Zel
lenprodukt

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	r	Ausbeute ^v	^ Farbe	Geschmack^'
	tabelle VI	84,3	weißlich	leicht bitter
Behandlung ^ '		85,0	weißlich	mild
Kontrolle	Calcium-behandelte Hefezellen^v *	80,0	creme farben	ziemlich bitter
5,0 % CaCO₅	_pH(3)	84,4	pink ähnlich	ziemlich bitter und adstringierend
3,7 % Ca(OH)₂	6,2
5,5 % CaCl₂	6,7
9,2
5,6

(1) Bei 80⁰C während 10 Minuten gekocht, gewaschen und getrocknet.

(2) Das Gewicht der zugegebenen Calciumverbindung ist auf das Trockengewicht der Hefezellen, die 2 % P enthalten, bezogen. Das Verhältnis von Ca/P beträgt ca. 1.

(3) Ablesen des nicht-eingestellten pH der gekochten Aufschlämmung.

(4) Nachdem der pH der Aufschlämmung auf 6,7 eingestellt wurde.

(5) Sensoriale Untersuchung einer 5 %-igen Suspension in Wasser.

Tabelle VII Hefeextrakt aus verschiedenen Calciumbehandlungen

Behandlung ^v ' Farbe Farbin- Geruch Fehlgeschmack

tensität

(3)

Kontrolle orange +++

5,0 % CaCO₅ gelblich +

3,7% Ca(OH)₂ gelblich +

5,5 % CaCIp orange- ++ gelblich

hefe- hefeartig und

artig merkwürdig

Hydro- nicht geprüft lysat

butter- etwas merkwürdig artig

hefeartig

etwas merkwürdig

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(1) Während 10 Minuten bei 80⁰C gekocht, abgetrennt vom Zellenmaterial.

(2) Das Gewicht der zugefügten Calciumverbindung ist auf das Trockengewicht der Hefezellen bezogen.

(3) Sämtliche Proben ergeben einen wohlgefälligen fleischartigen Geschmack.

Tabelle VIII

Vergleich der Eiersatzqualität zwischen Calcium behandelten und nicht-behandelten Produktgemischen bei Eierkuchentests bei einem Gehalt von 5>0 % Eiersatz

Zusammensetzung der Proben

80% vollfetes Sojamehl

20% inaktive Trockenhefe (behandelt gem. Beispiel 11)

80% vollfettes Sojamehl .

20% inaktive Trockenhefe
(unbehandelt)

80% entfettetes Sojamehl

20% inaktive Trockenhefe

(behandelt gemäß Beispiel 9)

80% entfettetes Sojamehl

20% inaktive Trockenhefe
(unbehandelt)

80% Weizenmehl (Triticale Flour) 20% inaktive Trockenhefe

(behandelt gemäß Beispiel 10)

80% Weizenmehl 20% inaktive Trockenhefe

gesamte Kerbe* Eierkuchen

90

84

96

90 Beurteilung

helle Farbe,
feinkrümelig
Eierge schmack ausgezeichnete Form bzw. Körper

trockene Textur, ohne Aroma, Sojageschmack, krümelig, brennender Nachge schmack

ausgezeichnete Form, gut definierte Krümelstruktur,
reines Aroma

schlechte Form, gutes Aroma, trockenes Gefühl im Mund, offene Struktur

ausgezeichnete Form, angenehmer Eiergeschmack, gute Struktur

graue Farbe, gummiartig

(unbehandelt)

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* Eierkuchenkerbe. Die maximal mögliche Kerbe beträgt 100 für die beste Gesamtqualität. Die Kerbe für Eierkuchen mit 100% Ei liegt im Bereich von 94 bis 96.

Beispiel 4

Man erhitzte eine Hefecreme (enthaltend 10 bis 19 Gewichtsprozent Zellen) auf 80⁰C. Man stellte den pH des fließenden Stroms innerhalb eines Bereichs von 7,2 bis 7,6 ein, indem man mit einer 1,7 gewichtsprozentigen wäßrigen Suspension vom Calciumhydroxid (Ca(OH)p) und 8,5 Gewichtsprozent CaI-ciumcarbonat (CaCO,) mischte. Der Strom wurde während 2 bis 4 Minuten bei der Temperatur bei einem pH von 2 bis 4 gehalten und anschließend mit einer Geschwindigkeit bis zu 11350 kg/Stunde Trockenprodukt (2500 lb/hr.) sprühgetrocknet.

Beispiel 5

Man mischte Mischungen von Hefecreme (10 bis 19 Gewichtsprozent Zellen) und Käsemolke (5 bis 40 Gewichtsprozent Gesamtfeststoffe) unter Erzielung von Gehalten von 27 bis 47 % Molke (Trockenbasis, auf das Gewicht bezogen). Der gemischte Strom wurde auf 80°C erhitzt und dann mit einer kombinierten wäßrigen Suspension von Calciumcarbonat (CaCO,, 8,5 Gewichtsprozent) und Calciumhydroxid (Ca(OH)₂, 1,7 Gewichtsprozent) unter Erzielung eines pH-Systems im Bereich von 7,0 bis 7,6 behandelt. Der Verfahrensstrom wurde 2 bis 4 Minuten bei 80⁰C und einem pH von 7,0 bis 7,6 gehalten und dann unter Erzielung von bis zu 36,3 kg/Stunde (80 lb/hr.) Trockenprodukt sprühgetrocknet.

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 5 wurde unter Verwendung von Natriumhydroxid (NaOH, 5,6 Gewichtsprozent) zur Einstellung des pH innerhalb eines Bereichs von 6,8 bis 7,0 wiederholt.

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- Iß -

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Figur 3

Herstellung von modifiziertem Pflanzenprotein

Zugabe d. Komponenten
(Methionin, Cystin
etc".)

wäßrige Pflanzenprotein suspension

Zugabe von CaCO, und CaQOH)ρ bis zu einem pH von 675 bis 7,5 und einem Calcium/Phosphor-Verhältnis entspr. 1

Erhitzen auf 90°C während 30-60 Min.

Zugabe der Komponenten (Molke,

Getreidesirup
etc.)

trockenes
Produkt

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Beispiel 7

Fig. 3 zeigt das Verfahren zur Herstellung von modifiziertem Pflanzenprotein.

Man gibt Calciumcarbonat und Calciumhydroxid zn einer wäßrigen Sojaproteinlösung, bis der pH zwischen 6,5 und 7,5 beträgt. Man erhitzt die wäßrige Suspension während 30 bis 60 Hinuten auf 90⁰C und trocknet dann.

Beispiel 8

Vie in Beispiel 7 mit Ausnahme dessen, daß Methionin zugegeben wird, bevor die wäßrige Suspension erhitzt wird.

Beispiel 9

Nan mischte 20 g Torutein (inaktive getrocknete Hefe) mit 80 g entfettetem Sojamehl. Man fügte 800 g Wasser zu, um eine wäßrige Mischung des Toruteins und des entfetteten Sojamehls zu bilden. Man fügte 1,7 g Calciumhydroxid (Ca(OH)₂) und 3_t6 g Calciumcarbonat (CaCO,) zu der wäßrigen Mischung. Die wäßrige Mischung wurde während eines Zeitraums von 40 Minuten auf 88°C (190⁰F) erhitzt, die Temperatur wurde 60 Minuten bei 88⁰C (190⁰F) gehalten und dann ließ man sie während 20 Minuten auf 21⁰C (70⁰F) abkühlen. Das gekühlte Produkt wurde gefriergetrocknet.

Beispiel 10

Bas gleiche wie in Beispiel 9 mit Ausnahme dessen, daß Weizenmehl (triticale flour) anstelle von entfettetem Sojamehl verwendet wurde.

Beispiel 11

Das gleiche wie in Beispiel 9 mit Ausnahme dessen, daß vollfettes Sojamehl anstelle von entfettetem Sojamehl verwendet wurde.

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Die verschiedenartigen Verwendungsmöglichkeiten iuoAeyr erf indungsgemäß hergestellten "behandelten Produkte werden ersichtlich, wenn man bedenkt, daß derartigeLPj^c^jLuiJj.gjEigelb und/oder nicht fette Trockenmilch in einem sehr umfangreichen -i B$<reieh~ an Nahrungsmitteln erse^tZen^konnenuypasbesondere wuribeoba«^tet, daß diepe Produkt« nicht fette Trockenmilch in

ungen ersetzen können, die Backware,», umfassen, wie Schokoladenkuchen mit Süßen, Schokolad,enkuchen, Schokoladenkringel, Schokoladenpudding, Zimtrollen, Zimtstrudel, chemisch gesäuerter Kaffekuchen, mit Hefe zum Aufgehen gebrachterKaffekuchen, Zuckerwerk, Hamburger Kuchen bzw. Korinthenbrotchen, Kuchen mit einem hohen Eidotter gehalt, Bußfinger, Eier- bzw. Pfannenkuchen, Pecannüßlaibe, Pfundkuchen, Butterplätzchen, Waffeln, Weizenmehltortillas, Teignüße, Eierkuchenmischungen und ähnliche Produkte.

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Claims

Patentansprüche

Λη Verfahren zur Verbesserung der funktioneilen Eigenschaften von Protein enthaltenden Materialien, enthaltend die folgenden Stufen:

(a) Herstellung einer wäßrigen Aufschlämmung eines Protein enthaltenden Materials, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) einzelligen Proteinen, (2) Pflanzenproteinen, (3) Molkematerialien bzw. -produkten und (4) Mischungen von einzelligen Proteinen mit Pflanzenproteinen, Molkefeststoffen oder sowohl Pflanzenproteinals Molkefeststoffen, wobei diese Mischungen ca. 1 bis ca. 99 Gewichtsprozent an einzelliger Proteinkomponente enthalten;

(b) Erhitzen der wäßrigen Aufschlämmung auf eine Temperatur von ca. 75 bis ca. 100⁰C;

(c)- Einstellen des pH der erhitzten Aufschlämmung auf einen Bereich von ca. 6,6 bis ca. 8,0 durch Zugabe einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus wasserfreiem Ammoniak, Ammoniumhydroxid, Calciumhydroxid, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Calciumsulfat, Kaliumcarbonat, Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid, Magnesiumhydroxid und deren Mischungen;

(d) Halten der erhitzten, hinsichtlich des pH eingestellten Aufschlämmung bei diesen Bedingungen während eines Zeitraums von ca. 1 bis ca. 120 Minuten und

(e) Trocknen des Materials aus Stufe (d).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein enthaltende Material in der Stufe (a) eine Mischung von Hefe und Molke bzw. eines Molkeprodukts ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

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wäßrige Aufs chi ämmung während ca. 2 bis ca. 4- Minuten bei einem pH von ca. 7,0 bis 7,6 gehalten wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Aufschlämmung bei ca. 80⁰C gehalten wird.
5· Verfahren gemäß Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der pH durch Zugabe von Calciumcarbonat und Calciumhydroxid eingestellt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein enthaltende Material in Stufe (a) eine Mischung von Hefe und Molke bzw. Molkeprodukt ist und die wäßrige Aufschlämmung bei einem pH im Bereich von 6,8 bis 7»0 gehalten wird.
7» Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Aufschlämmung während ca. 2 bis ca. 4- Minuten auf ca. 80⁰C erhitzt wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der pH durch Zugabe von Natriumhydroxid eingestellt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein enthaltende Material in Stufe (a) Pflanzenproteinmaterial ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenproteinmaterial ein Sojabohnenmaterial ist.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Aufschlämmung des Sojabohnenmaterials während ca. 30 bis ca. 60 Minuten bei einem pH von ca. 6,5 bis ca. 7,5 gehalten wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der

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pH durch Zugabe von Calciumcarbonat und Calciumhydroxid eingestellt wird.
13· Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung auf eine Temperatur von ca. 9O°C erhitzt wird.
14-, Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aminosäure, wie Methionin oder Cystin, zu der Aufschlämmung vor dem Erhitzen zugegeben wird.
15· Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein enthaltende Material in Stufe (a) eine Mischung von Hefe und entfettetem Sojamehl ist.
16. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein enthaltende Material in Stufe (a) eine Mischung von Hefe und vollfettem Sojamehl ist.
17· Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein enthaltende Material in Stufe (a) eine Mischung von Hefe und Weizenmehl (triticale flour) ist.
18. Verfahren zur Verbesserung der funktioneilen Eigenschaften von Hefematerial, enthaltend die folgenden Stufen:

a) Herstellung einer wäßrxgen Aufschlämmung des Hefematerials;

b) Erhitzen der Aufschlämmung auf eine Temperatur von ca. 75 Ms ca. 10O⁰C;

c) Einstellen des pH der Aufschlämmung auf ca. 7»2 Ms ca. 7*6;

d) Halten der erhitzten, hinsichtlich des pH eingestellten Aufschlämmung bei dieser Temperatur und diesem pH während ca. 1 Ms ca. 10 Minuten und

e) Trocknen der Aufschlämmung.
19· Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Hefe Candida utilis ist.
20. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung auf ca. 80⁰C erhitzt wird.
21. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der pH durch Zugabe von Calciumhydroxid und Calciumcarbonat eingestellt wird.
22. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung bei dieser Temperatur und bei diesem pH während ca. 2 Minuten gehalten wird.
23. Verfahren zur Verbesserung der funktioneilen Eigenschaften von Candida utilis-Hefe, enthaltend die folgenden Stufen:

(a) Herstellung einer wäßrigen Aufschlämmung des Hefematerials;

(b) Behandlung der Aufschlämmung durch Aufrechterhaltung der Aufschlämmung bei einem pH im Bereich von 7»2 bis 7»6 und einer Temperatur von ca. 80⁰C während ca. 2 Minuten, wobei der pH durch Zugabe von Calciumhydroxid und Calciumcarbonat eingestellt wird und

(c) Trocknen der behandelten Aufschlämmung.
24. Produkt, hergestellt gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1.
25. Produkt, hergestellt gemäß einem Verfahren nach Anspruch 18.
26. Produkt, hergestellt gemäß einem Verfahren nach Anspruch 23-
27· Verfahren zur Verbesserung der funktionellen Eigenschaften von Protein enthaltenden Materialien, enthaltend die folgenden Stufen:

(a) Herstellung einer wäßrigen Aufschlämmung eines Protein enthaltenden Materials, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1) einzelligen Proteinen, (2) Pflanzen-709850/1Ό66

proteinen, (3) Molkematerialien und (4) Mischlingen von einzelligen Proteinen mit Pflanzenproteinen, Molkefeststoffen oder sowohl Pflanzenproteinen als auch Molkefeststoffen, wo "bei diese Mischungen ca. 1 "bis ca. 99 Gewichtsprozent an einzelliger Proteinkomponente enthalten;

(b) Erhitzen der wäßrigen Aufschlämmung auf eine Temperatur von ca. 75 "bis ca. 100⁰C;

(c) Einstellen des pH der erhitzten Aufschlämmung auf einen Bereich von ca. 6,6 Ms ca. 8,0 durch Zugabe einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus wasserfreiem Ammoniak, Ammoniumhydroxid, Calciumhydroxid, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Calciumsulfat, Kaliumcarbonat, Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumhydroxid, Magnesiumhydroxid und deren Mischungen;

(d) Halten der erhitzten, hinsichtlich des pH eingestellten Aufschlämmung unter diesen Bedingungen während eines Zeitraums von ca. 1 bis ca. 120 Minuten;

(e) Trennen der Aufschlämmung in einen Proteinextrakt und in ein verbliebenes, Base-behandeltes Proteinmaterial und

(f) Waschen des verbliebenen Proteinmaterials mit Wasser und Trocknen desselben.
28. Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein enthaltende Material eine Hefe ist.

29· Verfahren gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefe Candida utilis ist.

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