DE69112881T2

DE69112881T2 - Weitgehend depolymerisierter Guar als Füllstoff für Nahrungsmittel.

Info

Publication number: DE69112881T2
Application number: DE69112881T
Authority: DE
Inventors: George D Hines
Original assignee: Stein Hall and Co Inc
Current assignee: Stein Hall and Co Inc
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: EP0449594B1; DE69112881D1; AU631732B2; EP0449594A3; JPH04211342A; ATE127662T1; AU7380291A; EP0449594A2; JP2959158B2; GR3018381T3; ES2079564T3; DK0449594T3; CA2018723A1

Description

Gebiet der Erfindung

Das technische Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, umfaßt Nahrungsmittel mit geringem Kaloriengehalt oder eßbare Stoffe. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Ballaststoffe für Nahrungsmittel.

Hintergrund der Erfindung

Gemäß vielen Nahrungsmittelexperten enthält die Nahrung des modernen Menschen zuviele Kalorien und nicht genug Fasern. Aus diesem Grund besteht eine Forderung des Marktes nach Nahrungsmittel-Produkten mit geringen Kaloriengehalt und nach Nahrungsmitteln mit hohem Fasergehalt. In manchen Fällen wird eine Reduzierung der Kalorien pro Portion durch einfache Reduzierung der Größe der eßbaren Portion, z.B. dünn geschnittenem Brot, erhalten. In den meisten Fällen jedoch wird eine Reduzierung der Kalorien durch Einbringen eines nicht-assimilierbaren Materials in das Nahrungsmittel-Produkt erhalten. Zunehmender Fasergehalt wird durch Zugabe von Kleie. z.b. Haferkleie, zur Speise oder durch Verwendung von Fasern in der Formulierung der Nahrungsmittel-Produkte selbst erhalten.
Es besteht eine zunehmende Notwendigkeit für preiswerte Ballaststoffe, die zur Verwendung in Nahrungsmitteln geeignet sind. Z.B. sind hoch-intensive Süßstoffe erhältlich, die den Geschmack von Saccharose ersetzen können. Jedoch verursacht Saccharose mehr als den Nahrungsmittel-Produkten einfach einen süßen Geschmack zu erteilen. Sie erteilt den Nahrungsmittel-Produkten Struktur, feuchtigkeitsrückhaltende Eigenschaften, Dichte und Aussehen. Es werden Wirkstoffe benötigt, die zusammen mit hochintensiven Süßstoffen verwendet werden, um die Hauptmenge der Saccharose zu ersetzen, um so die oben erwähnten, erwünschten Eigenschaften in den Nahrungsmittel-Produkten beizubehalten. Vorzugsweise sollte der Wirkstoff einen geringen Kaloriengehalt haben und nicht-assimilierbar oder unverdaulich sein. Am meisten bevorzugt sollte der Wirkstoff auch einen hohen Fasergehalt haben.
Nahrungsmittel-Technologen verwenden routinemäßig nicht-nutritive Polymere in der Formulierung von Nahrungsmittel-Produkten. Die meisten derartigen nicht-nutritiven Polymere, die direkt dem Nahrungsmittel zugebenen werden, sind hydrophile Kolloide oder Gums. Gebräuchlicherweise sind derartige Gums Polysacccharide. Beispiele derartiger Gums sind Gummiarabikum, Ghatti, Karaya, Guar-Gum, Johannisbrot-Gum, Agar, Alginat und Karragheen.
Nicht-nutritive Gums führen derartige Funktionen aus wie Gelierung, Verdickung, Strukturänderung, Kristallisationsverhinderung, Stabilisierung von Emulsionen und Suspensionen, Steuerung der Oberflächenspannung und Einbau von Geschmacksölen. Diese Funktionen basieren primär auf der Wasserbindung, hohen Viskosität und der filmbildenden Eigenschaften dieser Polymere.
Da die glykosidischen Bindungen natürlicher Gums gegenüber der Verdauung durch den Dünndarm resistent sind, werden Gums als Quellen für wasserlösliche Nahrungsmittelfasern angesehen. Wasserlösliche Nahrungsmittelfasern wurden als Pflanzenmaterial definiert, die nicht durch endogene Sekrete des menschlichen Verdauungstrakts abgebaut werden. Die ideale lösliche Faser für Nahrungsmittel-Additive, insbesondere flüssige Produkte, muß eine äußerst niedrige Viskosität, Geschmacklosigkeit und Geruchslosigkeit haben.
Guar Gum hat umfangreiche Anwendung als ein Nahrungsmitteladditiv gefunden. US-A-3 843 818 offenbart Teigwaren mit geringem Kaloriengehalt, die mit Guar Gum, Getreidematerial, pflanzlichem Protein und Wasser hergestellt wurden. Guar Gum, sowohl allein als auch in Kombination mit anderen Guns, wie in US-A- 3 996 389 beschrieben ist, wird als ein Stabilisator für Eiskrem, Eismilch und Sorbet verwendet. Kulinarische -Mischungen, die Guar Gum enthalten, sind in US-A-3 161 524 beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung von Guar Gums, die wenig Geruch, wenig Geschmack haben und die für Nahrungsmittel brauchbar sind, ist in US-A-3 455 899 beschrieben.
Guar Gum ist ein Polysaccharid mit hohem Molekulargewicht, das, wenn es in Wasser gelöst ist,bei so niedrigen Konzentrationen wie 1%, Lösungen mit sehr hoher Viskosität oder Gele bildet. Aufgrund des hohen Molekulargewichts und der sich daraus ergebenden hochviskosen, wäßrigen Lösungen, hat Guar Gum beschränkte Verwendung als ein Ballaststoff für Nahrungsmittel gefunden.

Kurzbeschreibung der Erfindung

In einem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung von stark depolymerisiertem Guar als einem Nahrungsmittel- Ballaststoff. In einem anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf Nahrungsmittel-Ballaststoffe, die stark depolymerisiertes Guar enthalten.
Die Erfindung stellt ein Nahrungsmittel-Produkt bereit, das eine wirksame Menge von stark depolymerisiertem Guar enthält, wobei das Guar ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von weniger als etwa 50 000 hat, und/oder eine Lösung in Wasser bildet, die bei einer 25 gew.-proz Konzentration eine Viskosität von weniger als etwa 1000 cp (mPa s)bei 25ºC hat.
Ein beispielhaftes Nahrungsmittel-Produkt ist eine Zuckerersatz- Zusammensetzung, die das stark depolymerisierte Guar und einen künstlichen Süßstoff oder Nicht-Zucker-Süßstoff umfaßt, wobei die Menge des Süßstoffs ausgewählt werden kann, um der Zusammensetzung eine Süße zu erteilen, die im wesentlichen derjenigen der Saccharose äquivalent ist.
Ein anderes beispielhaftes Nahrungsmittel-Produkt ist eine Trockenmischung d.h. eine Kuchen- oder Keks-Mischung, die das stark depolymerisierte Guar umfaßt, wobei das Produkt wenigstens einen anderen Bestandteil enthält, der aus Mehl, Backfett, Eifeststoffen, Geschmacksstoffen und künstlichem Süßstoff oder Nicht-Zucker-Süßstoff ausgewählt ist, obwohl natürlich andere Bestandteile nicht ausgeschlossen sind. Die Menge des künstlichen Süßstoffs oder Nicht-Zucker-Süßstoffs, falls vorliegend, kann so ausgewählt werden, daß das Guar und der Süßstoff zusammengenommen eine Süße haben, die im wesentlichen der der Saccharose äquivalent ist.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Der in der Erfindung verwendete Ballaststoff ist stark depolymerisiertes Guar, das durch die saure Hydrolyse von Guar Gum hergestellt wird.
Guar Gum ist ein eßbares Kohlenhydrat-Polymer, das Galactose und Mannose als die strukturbildenden Blöcke enthält. Das Verhältnis der zwei Komponenten kann leicht in Abhängigkeit von dem Ursprung des Guar-Samens variieren, jedoch nimmt man in allgemeinen an, daß das Gun eine Galactose-Struktureinheit pro jeweils zwei Mannose-Struktureinheiten enthält.
Die Herstellung von Guar Gum umfaßt eine Reihe von Zerkleinerungs-, Sieb- und Mahlstufen, um die Samen von den Samenhülsen zu trennen, und dann das Endosperm, das das Gum enthält, von den Samen abzutrennen. Das Endospern wird zu einen feinen Pulver gemahlen und als Guar Gum vermarktet.
Guar Gum hat den Status eines direkten Nahrungsmittelzusatzstoffs. Gum, das die Food Chemical Codex -Spezifizierungen erfüllt, wird als GRAS als ein direkter Nahrungsmittelzusatzstoff unter FDA (United States Food and Drug Administration)- Verordnung 194 1339 bestätigt.
Guar Gum bildet viskose Lösungen in Wasser, die Viskositäten haben, die von etwa 2500 bis etwa 5000 cP (mPa s) als 1 gew.- proz. Lösungen in Wasser bei 25ºC variieren.
Verschiedene Verfahren zur Reduzierung der Viskosität von Guar Gum, Stärke, Cellulose und dergleichen sind in solchen US Patenten wie US-A-2 767 167, US-A-2 086 701, US-A-2 393 095 und US-A-2 553 485 beschrieben.
Das stark depolymerisierte Guar, das in der Erfindung verwendet wird, kann durch die saure Hydrolyse von Guar-Pulver hergestellt werden. Die Hydrolyse kann durch In-Kontakt-Bringen des Guars mit etwa 1 bis 2 Gew.-% Chlorwasserstoff durchgeführt werden, das bei einer Konzentration in Wasser von etwa 30 bis etwa 38 Gew.-% Chlorwasserstoff angewendet wird. Das mit Säure behandelte Pulver wird dann bei etwa 125 bis etwa 160ºF (52-71ºC) während einer Zeitspanne erhitzt, die ausreicht, um ein Produkt mit niedriger Viskosität zu erhalten. Im allgemeinen variiert diese Zeitspanne von etwa 2 bis etwa 12 Stunden.
Das mit Säure behandelte Guar wird dann in Wasser bei einer Konzentration von 25-30 Gew.-% eingerührt. Die sich ergebende Lösung wird mit Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid neutralisiert und zentrifugiert und/oder filtriert, um die Lösung zu klären. Die klare, überstehende Flüssigkeit wird dann getrokknet, um das stark depolymerisierte Guar in Pulverform zu gewinnen.
In einen alternativen Verfahren kann das stark depolymerisierte Guar von der geklärten Lösung durch Alkohol (insbesondere Ethanol oder Isopropanol)-Präzipitation gewonnen werden.
Das stark depolymerisierte Guar bildet Lösungen in Wasser, die Viskositäten von weniger als 1000 cp (mPa s) bei einer Konzentration von 25 Gew.-% Guar in der Lösung, gemessen bei 25ºC, haben. Vorzugsweise sind die Viskositäten geringer als etwa 500 cp(mPa s). Am meisten bevorzugt liegen die Viskositäten zwischen etwa 50 und etwa 200 cP (mPa s). Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts, gemessen durch Größen-Ausschlußchhromatographie unter Verwendung eines Dextrans eines Molekulargewichts von 10 000 als einem Standard, ist geringer als etwa 50 000.
Wie hierin ausgeführt wurde, findet das stark depolymerisierte Guar in Nahrungsmitteln mit geringen Kaloriengehalt als ein Ballaststoff Verwendung. Es findet insbesondere Verwendung als Ersatz für die Hauptmenge des Zuckers, wenn ein Zucker- Ersatzstoff mit geringen Kaloriengehalt verwendet wird. Es gibt eine Vielzahl von Nicht-Zucker-Süßstoffen, die Zucker ersetzen können, um gleichwertige oder nahezu gleichwertige Süßeeigenschaften in verschiedenen Produkten bereitzustellen. Derartige Süßstoffe sind die Dipeptid-Süßstoffe, z.B. Aspartam, Saccharin, Cyclomat Acesulfam-K und dergleichen. Aufgrund der extremen Süßkraft dieser Zucker-Ersatzstoffe, die etwa das 100-fache bis 300-fache oder mehr von Süßstoff wie Saccharose beträgt, beinhaltet jedoch der einfache Ersatz von Zucker in verschiedenen Rezepturen und Formulierungen durch eine Süße-Äquivalenzmenge des Süßstoffs oft die Eliminierung eines beträchtlichen Teils des Zucker-gesüßten Produkts. Das stark depolymerisierte Guar ist als ein Ballaststoff brauchbar, d.h. das Guar dient als ein Ersatz mit niedrigen Kaloriengehalt für die Hauptmenge des Zuckers.
Das stark depolymerisierte Guar kann mit den künstlichen Süßstoff vermischt werden, und diese Mischung kann als ein direkter Ersatz für Zucker verwendet werden. Die Menge an Süßstoff, die in der Mischung verwendet wird, hängt von den besonderen verwendeten Süßstoff ab. Jeder Fachmann, der die Süßkraft des Süßstoffs in bezug auf Saccharose kennt, kann leicht die Süßstoffmenge berechnen, die mit dem stark depolymerisierten Guar vermischt werden muß, um einen direkt einsetzbaren Zucker-Ersatzstoff zu erhalten. Z. B. wird ein Süßstoff, der 100-mal süßer als Saccharose ist, in der Menge von 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Mischung, verwendet.
Der Süßstoff kann natürlich eine Mischung geeigneter Verbindungen sein.
Da stark depolymerisiertes Guar ein feines Pulver und nicht körnig ist, haben die Zucker-Ersatzstoff-Mischungen nicht das Aussehen von Zucker, selbst wenn sie die gleiche Süße haben. Der bevorzugte Weg zur Verwendung des stark depolymerisierten Guars in Nahrungsmittel-Produkten ist der, dasselbe zuzugeben, wenn das Produkt formuliert wird. Das stark depolymerisierte Guar kann zu Kuchen- und Plätzchen (oder Keks)-Mischungen, Pudding- Mischungen, Schlagcreme-Mischungen und Konditorei-Produkten zugegeben werden, um die gesamte Zuckermenge oder einen Teil der Zuckermenge zu ersetzen, die üblicherweise in den Mischungen verwendet wird.
Gemäß der Erfindung kann das stark depolymerisierte Guar verwendet werden, um üblicherweise etwa 10 bis 100% Zucker in der Formulierung von Nahrungsmittel-Produkten zu ersetzen. Vorzugsweise wird das stark depolymerisierte Guar verwendet, um etwa 40 bis etwa 60% des Zuckers in derartigen Produkten zu ersetzen.
Obwohl das stark depolymerisierte Guar als ein direktes Additiv des Nahrungsmittel-Produkts, z.B. Kuchenteig, verwendet werden kann, bevorzugt man es, das stark depolymerisierte Guar bei der Formulierung von Trocken-Mischungen zu verwenden, die dem Verbraucher verkauft werden.
Die folgenden Beispiele illustrieren die Verwendung von stark depolymerisiertem Guar in Kuchen-Mischungen als ein Ersatz für die Zucker-Hauptmenge, was zur Viskosität des Kuchenteigs, zur Struktur und dem Aussehen der gebackenen Waren beiträgt. Es wurde kein Versuch unternommen, die Süße von Zucker durch einen künstlichen Süßstoff zu ersetzen. In diesen Beispielen ist eine Tasse gleich 237 cm³ und ein Teelöfffel gleich 5 cm³.
Das stark depolymerisierte Guar (EDG), das in den Beispielen verwendet wurde, hatte die folgenden Viskositäten in wäßrigen Lösungen.
EDG I - geklärt und durch Ethanol präzipitiert; 35% Feststoffe; 15 cP (mPa s)
EDG II - geklärt und durch Ethanol präzipitiert; 44% Feststoffe; 117 cp (mPa s)

Beispiel A

Ein Rezept eines gelben Kuchens, der als Kontrolle verwendet wird, ist das folgende:
mit Backpulver vermischtes Mehl 2 Tassen
Backfett ½ Tasse
Milch 1 Tasse
Vanille 1 Teelöffel
Eier 3
Zucker 1½ Tassen
Der Kuchenteig hatte eine Viskosität von 9000 cP (mPa s), gemessen durch ein Brookfield-Viskosimeter bei 20 U/min. Der Kuchenteig wird in Metallschalen-Kuchenbleche gegossen und 30 Minuten bei 350ºF (177ºC) gebacken.

Beispiel 1

Ein Kuchenteig wird aus den folgenden Komponenten hergestellt:
mit Backpulver gemischtes Mehl 1 Tasse
Backfett ½ Tasse
Milch 1 Tasse
Vanille 1 Teelöffel
Eier 3
EDG I 3/4 Tassen
Das Kontroll-Rezept wird variiert, indem man den gesamten Zucker und und die Hälfte des Mehls entfernt und stark depolymerisiertes Guar (EDG) in der halben Menge des Volumens des Zuckers in dem Kontroll-Rezept zugibt.
Ein weiterer Kuchenteig wird unter Verwendung des gleichen Rezepts hergestellt, mit der Abänderung, daß EDG II verwendet wird.
Der Kuchenteig hatte die folgende Viskosität:
Kuchenteig mit EDG I 14 000 cP (mPa s)
Kuchenteig mit EDG II 8 000 cP (mPa s)
Jeder Kuchenteig wird in Metallschalen-Kuchenbleche gegossen und 30 Minuten bei 350ºF (177ºC) gebacken. Beide Kuchen haben eine brotartige Konsistenz und sind leicht gummiartig.

Beispiel 2

Es wird das gleiche Rezept wie für die Kontrolle verwendet, mit der Abänderung, daß der gesamte Zucker durch EDG I in einem Fall und EDG II in dem anderen Fall in der halben Menge des Volumens des ersetzten Zuckers ersetzt wird.
mit Backpulver gemischtes Mehl 2 Tassen
Backfett ½ Tasse
Milch 1 Tasse
Vanille 1 Teelöffel
Eier 3
EDG 3/4 Tassen
Der Kuchenteig unter Verwendung von EDG I hat eine Viskosität von 32 000 cP (mPa s). Der Kuchenteig mit EDG II hat eine Viskosität von 21 000 cP (mPa s). Kuchen, die von beiden Kuchenteigen hergestellt wurden, wobei die Verfahrensweise verwendet wurde, die in Beispiel A beschrieben ist, haben eine gute Struktur und sind leicht klebrig.

Beispiel 3

In diesem Beispiel ist der gesamte Zucker und das gesamte Mehl des Kontroll-Rezepts durch EDG in dem gleichen Volumen wie das ersetzte Mehl ersetzt:
EDG 2 Tassen
Backfett ½ Tasse
Milch 1 Tasse
Vanille 1 Teelöffel
Eier 3
Der Kuchenteig unter Verwendung von EDG I hat eine Viskosität von 11 600 cP (mPa s). Der Kuchenteig unter Verwendung von EDG II hat eine Viskosität von 5 000 cP (mPa s). Nach dem Backen unter Verwendung der gleichen Verfahrensweise, die in den Kontrollbeispiel beschrieben ist, hatten die Kuchen äußerst geringe Struktur, sie waren gummiartig und nicht alle waren durchgebacken. Die Kuchen haben einen gummiartigen feuchten Anteil inmitten harter Krusten.

Beispiel 4

In diesem Beispiel ist der gesamte Zucker in dem Kontroll-Rezept durch ein gleiches Volumen EDG I ersetzt. Der Kuchenteig hat eine Viskosität von 18 400 cP (mPa s). Nach dem Backen hat der Kuchen keine "kuchenartige" Struktur und ähnelt eher einem Brot mit vielen Luftlöchern.

Beispiel 5

In diesem Beispiel ist die Hälfte des Zuckers in der Kontroll- Rezeptur durch ein gleiches Volumen von EDG I bzw. EDG II ersetzt.
mit Backpulver genichtes Mehl 2 Tassen
Backfett ½ Tasse
Milch 1 Tasse
Vanille 1 Teelöffel
Eier 3
Zucker 3/4 Tassen
EDG 3/4 Tassen
Der Kuchenteig, der EDG I enthält, hat eine Viskosität von 18 000 cP (mPa s). Der Kuchenteig mit EDG II hat eine Viskosität von 20 000 cP (mPa s). Die Struktur der Kuchen ist fast so wie die der Kontrolle, wobei sie etwas feuchter und etwas klebriger sind als die Kuchen des Beispiels 2.
Es sollte natürlich verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung oben nur beispielhaft beschrieben wurde, und daß Modifikationen der Einzelheiten in Bereich der Erfindung gemacht werden können.

Claims

1. Zuckerersatz, umfassend eine Mischung aus stark depolymerisiertem Guar und eine Süßstoff äquivalente Mange eines künstlichen Süßstoffs, worin das stark depolymerisierte Guar eine Viskosität, gemessen als eine 25 gew.-proz. Lösung in Wasser, von weniger als etwa 1000 mPa s bei 25ºC hat.

2. Zuckerersatz genäß Anspruch 1, worin die Guar-Lösung eine Viskosität von weniger als etwa 500 mPa s hat.

3. Zuckerersatz gemäß Anspruch 1, worin die Guar-Lösung eine Viskosität von etwa 50 bis etwa 200 mPa s hat.

4. Trockenmischung für Kuchen oder Kekse, worin ein Teil der Zuckermenge durch stark depolymerisiertes Guar ersetzt ist, das eine Viskosität, gemessen als eine 25 gew.-proz. Lösung in Wasser bei 25ºC, von weniger als etwa 1000 mPa s hat.

5. Mischung gemäß Anspruch 4, worin die Guar-Lösung eine Viskosität von weniger als etwa 500 mPa s hat.

6. Mischung gemäß Anspruch 4, worin die Guar-Lösung eine Viskosität von etwa 50 bis etwa 200 mPa s hat.

7. Mischung gemäß Anspruch 4, 5 oder 6, worin etwa 10 bis etwa 100% des Zuckers durch Guar ersetzt sind.

8. Mischung gemäß Anspruch 7, worin etwa 40 bis etwa 60% des Zuckers durch Guar ersetzt sind.

9. Anwendung eines stark depolymerisierten Guars als ein Ballaststoff in Nahrungsmitteln, das eine Viskosität, gemessen als eine Lösung von 25 Gew.-% in Wasser, von weniger als etwa 1000 mPa s bei 25ºC hat.

10. Anwendung gemäß Anspruch 9, worin das Guar ein Bestandteil in einer Zuckerersatz-Zusammensetzung oder in einer Trockenmischnung zur Herstellung von Kuchen, Keksen, Puddings, Schlagcremes und Konditoreiprodukten ist.