DD223355B5 - Process for the treatment of proteins - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Proteinen aus pflanzlichen, tierischen und/oder mikrobiellen Rohstoffen, vorzugsweise von Proteinisolaten, zwecks Strukturierung.The invention relates to a method for the treatment of proteins from plant, animal and / or microbial raw materials, preferably of protein isolates, for the purpose of structuring.
Die strukturierten Proteine sind speziell zur Substitution von Fleisch- und Fischprodukten sowie zur Herstellung von Spezialerzeugnissen, wie küchenfertige Speisenzubereitung, einsetzbar.The structured proteins are especially useful for the substitution of meat and fish products as well as for the production of special products, such as ready-to-eat food preparation.
Verfahren der Wahl zur Strukturierung von Proteinen stellen einmal die Druckverformung (Extrudierung), zum anderen die Faserbildung (Verspinnung) dar, wobei im erstgenannten Falle überwiegend entfettete Mehle und Konzentrate, im letztgenannten Falle hingegen ausschließlich Proteinisolate eingesetzt werden.One of the methods of choice for structuring proteins is compression molding (extrusion) and fiber formation (spinning), in the former case mainly defatted flours and concentrates, in the latter case, however, exclusively protein isolates.
Daneben ist auch die Gewinnung von Strukturaten aus proteinangereicherten Präparaten durch Frostung mit einer nachfolgenden Verfestigung bekannt. Beispielsweise wird in DE-AS 2 211 944 die Herstellung eines muskelgewebeähnlichen Nahrungsmittels aus einer Proteinsuspension durch gelenktes Gefrieren mit nachfolgender Erhitzung beschrieben, und DE-AS 2 211 943 beinhaltet in entsprechenderweise die Herstellung eines Fleischsurrogates, wobei u. a. Fleisch- und Fischprodukte zugesetzt werden. Ähnliche Lösungen liegen weiteren Patentschriften zugrunde; diese unterscheiden sich vor allem voneinander durch die gewählten Gefrier- und Verfestigungsbedingungen (Erhitzung, Gefriertrocknung, Alkoholbehandlung) sowie die Art der eingesetzten Roh- und Zusatzstoffe.In addition, the recovery of proteinates from protein-enriched preparations by freezing with a subsequent solidification is also known. For example, DE-AS 2 211 944 describes the production of a muscle tissue-like food from a protein suspension by controlled freezing with subsequent heating, and DE-AS 2 211 943 correspondingly includes the preparation of a meat surrogate, wherein u. a. Meat and fish products are added. Similar solutions are based on other patents; These differ mainly from each other by the chosen freezing and solidification conditions (heating, freeze-drying, alcohol treatment) and the type of raw materials and additives used.
Als besonderer Nachteil dieser in der Regel in der Nähe des Neutralpunktes, d. h. bei pH-Werten von 6,0 bis 8,0 durchgeführten Strukturierungsprozesse ist einerseits das geringe Adsorptions- und Emulgiervermögen der Endprodukte anzusehen, das sich in hohen Kochverlusten an Wasser und Fett während der thermischen Verfestigung widerspiegelt. Auch sind derartige Produkte von zäher bis harter Textur. Andererseits werden durch Frostung bei pH-Werten oberhalb und unterhalb des Neutralpunktes zwar Endprodukte mit einem hohen Wasser- und Fettbindungsvermögen erhalten, diese sind jedoch von mehr oder weniger amorpher Struktur und nicht formstabil, sondern ergeben puddingartige Endprodukte. Ein weiterer Nachteil letztgenannter Verfahren ist, daß wasserlösliche Proteinfraktionen (Albumine) nicht strukturierbar sind, was gleichermaßen für bestimmte Globuline außerhalb des isoelektrischen Punktes zutrifft.As a particular disadvantage of this usually near the neutral point, d. H. On the one hand the structuring processes carried out at pH values of 6.0 to 8.0 indicate the low adsorption and emulsifying power of the end products, which is reflected in high losses of cooking water and fat during the thermal solidification. Also, such products are from tough to hard texture. On the other hand, although end products with a high water and fat binding capacity are obtained by freezing at pH values above and below the neutral point, these are of more or less amorphous structure and not dimensionally stable, but produce pudding-like end products. Another disadvantage of the latter methods is that water-soluble protein fractions (albumins) are not structurable, which is equally true for certain globulins outside the isoelectric point.
Das Ziel der Erfindung besteht demzufolge in der Entwicklung eines Verfahrens zur Behandlung von Proteinen aus proteinangereicherten, pflanzlichen, tierischen und/oder mikrobiellen Rohstoffen, das die Herstellung strukturierter, formstabiler Produkte mit variabler Struktur sowie hoher Wasser- und Fettbindung bei unterschiedlichen pH-Werten ermöglicht.The aim of the invention is consequently the development of a method for the treatment of proteins from protein-enriched, plant, animal and / or microbial raw materials, which enables the production of structured, dimensionally stable products with variable structure and high water and fat binding at different pH values.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, spezifische Verfahrensbedingungen aufzuzeigen, unter denen proteinangereicherte Produkte in solche geordnete Strukturen transformierbar sind, daß die Endprodukte eine hohe Wasser- und Fettbindung bei gleichzeitig guter Strukturstabilität und Textur aufweisen.The invention is therefore based on the object to show specific process conditions under which protein-enriched products are transformed into such ordered structures that the final products have a high water and fat binding while maintaining good structural stability and texture.
Erfindungsgemäß werden wäßrige Dispersionen proteinangereicherter Produkte aus pflanzlichen, tierischen und/oder mikrobiellen Rohstoffen, vorzugsweise von Proteinisolaten, nach vorausgegangener physiko-chemischer Modifizierung, anschließend, gegebenenfalls in Gegenwart eines anorganischen oder organischen Vernetzungsreagenzes, wie einem mehrwertigen Metallsalz, vorzugsweise Kalziumchlorid oder Oxidationsmitteln und Aldehyden, vorzugsweise Dialdehydstärke, in Konzentrationen von 0,1 bis 1,0 % und/oder polyanionischen Komplexbildnern wie Polyphosphaten, Hexametaphosphaten, Alginaten, Pektinaten und Polycarbonsäuren in Konzentrationen von 1,0 bis 5,0 %, bezogen auf den Proteingehalt der wäßrigen Dispersionen, einer Gefrierstrukturierung bei pH-Werten zwischen 2,0 und 8,0, vorzugsweise im isoelektrischen Bereich der Hauptproteinfraktion von pH 3,0 bis 5,0 und Temperaturen von -5 bis -50 °C mit nachfolgender thermischer Verfestigung durch Erhitzen auf Temperaturen auf mindestens 100 "C, vorzugsweise bei 1 atü Überdruck, unterworfen.According to the invention, aqueous dispersions of protein-enriched products from vegetable, animal and / or microbial raw materials, preferably protein isolates, after prior physico-chemical modification, then, optionally in the presence of an inorganic or organic cross-linking agent, such as a polyvalent metal salt, preferably calcium chloride or oxidizing agents and aldehydes, preferably dialdehyde starch, in concentrations of 0.1 to 1.0% and / or polyanionic complexing agents such as polyphosphates, hexametaphosphates, alginates, pectinates and polycarboxylic acids in concentrations of 1.0 to 5.0%, based on the protein content of the aqueous dispersions, a Freeze structuring at pH values between 2.0 and 8.0, preferably in the isoelectric range of the main protein fraction of pH 3.0 to 5.0 and temperatures of -5 to -50 ° C with subsequent thermal solidification by heating to temperatures of at least 1 00 "C, preferably at 1 atm overpressure.
Wie nämlich gefunden wurde, erweist sich eine Konformationsänderung von Proteinen durch eine physiko-chemische Modifizierung frischpräzipitierter oder getrockneter Proteinisolate in wäßriger Suspension, bei einem Proteingehalt der Proteindispersion von 10 bis 40 %, vorzugsweise 20 bis 30 %, durch 1 bis lOstündige Einwirkung von Säuren oder Laugen bei Raumtemperatur sowie pH-Werten unterhalb des isoelektrischen Punktes oder oberhalb des Neutralpunktes, vorzugsweise bei pH-Werten zwischen 2,0 und 3,0 oder 9,0 bis 10,0 als notwendige Voraussetzung im Hinblick auf die Gewinnung von Strukturaten mit einer hohen Wasser- und Fettbindung, guter Thermostabilität und variabler Textur. Weiterhin wurde gefunden, daß dabei durch den Zusatz von Vernetzungsreagenzien oder Komplexbildnern günstige Randbedingungen für die Erzielung auch in einem breiten pH-Bereich thermisch stabiler Produkte geschaffen werden. Auch wird durch derartige Zusatzstoffe die Ausbeute und biologische Wertigkeit der Strukturate wesentlich verbessert, da infolge intermolekularer Wechselwirkungen zwischen Proteinfraktionen mit unterschiedlichen Molmassen Proteinverluste während des Erhitzungsprozesses hintangehalten und essentielle Aminosäuren angereichert werden.As has been found, a conformational change of proteins by a physico-chemical modification of freshly precipitated or dried protein isolates in aqueous suspension, at a protein content of the protein dispersion of 10 to 40%, preferably 20 to 30%, by 1 to 10 hours exposure to acids or Lyes at room temperature and at pH values below the isoelectric point or above the neutral point, preferably at pH values between 2.0 and 3.0 or 9.0 to 10.0 as a necessary prerequisite with regard to obtaining high-structure structures Water and fat binding, good thermal stability and variable texture. Furthermore, it has been found that by the addition of crosslinking reagents or complexing agents favorable boundary conditions for the achievement even in a wide pH range of thermally stable products are created. Also, by such additives, the yield and biological valence of Strukturate significantly improved because retained due to intermolecular interactions between protein fractions with different molecular weights protein losses during the heating process and enriched essential amino acids.
Die Struktur der Endprodukte hängt wesentlich sowohl vom Ausmaß der Proteindenaturierung während der physikochemischen Modifizierung, als auch den beim Gefrieren gewählten Milieubedingungen ab. Beispielsweise resultieren bei pH-Werten unterhalb des isoelektrischen Punktes der Hauptproteinfraktion körnige, bei pH-Werten des isoelektrischen Punktes schwammartige und bei pH-Werten oberhalb des isoelektrischen Punktes faserartige Strukturate. Die Struktur der Endprodukte wird daneben in bekannter Weise vom Zeit-Temperatur-Regime während des Gefrierens beeinflußt und läßt sich durch gefrierpunkterniedrigende Zusatzstoffe, vorzugsweise 1 bis 10 % Kochsalz oder Glycerol, in gewissem Maße lenken. Das gilt in ähnlicher Weise für den Erhitzungsprozeß, bei dem sich vor allem eine Druckanwendung positiv auf die Festigkeit der Endprodukte auswirkt.The structure of the final products depends essentially on the extent of protein denaturation during the physicochemical modification as well as on the environmental conditions chosen during freezing. For example, at pH values below the isoelectric point of the main protein fraction, granular, at pH values of the isoelectric point spongy and at pH values above the isoelectric point fibrous structure results. The structure of the end products is also affected in a known manner by the time-temperature regime during freezing and can be controlled by freezing point-lowering additives, preferably 1 to 10% saline or glycerol, to some extent. This applies in a similar way to the heating process, in which especially a pressure application has a positive effect on the strength of the end products.
Die erfindungsgemäß strukturierten Proteine sind prädestinierte Zusatzstoffe für die Substitution von Fleischwaren; sie stellen aber auch nach Einarbeiten von zerkleinertem Fleisch oder Fisch und weiteren Ingredenzien, wie Aromen, Gewürzen, Salzen und Fetten, vor oder nach dem Gefrieren eine eigenständige, zum direkten Verzehr geeignete Produktpalette dar, die beispielsweise in Assiettenform für die Gemeinschaftsverpflegung verwendbar ist.The proteins structured according to the invention are predestined additives for the substitution of meat products; but even after the incorporation of minced meat or fish and other ingredients such as aromas, spices, salts and fats, before or after freezing, they represent an independent range of products suitable for direct consumption, which can be used, for example, in the form of an assiette for public catering.
Durch die erfindungsgemäßen Behandlungsoperationen werden somit günstige Voraussetzungen und Bedingungen für eine Gefrierstrukturierung und Thermoverfestigung von Proteinisolaten bei zugleich gezielter Einflußnahme auf gebrauchswertbestimmende anwendungstechnische Eigenschaften, wie die Textur, Saftigkeit und Zartheit, der Endprodukte geschaffenThe treatment operations according to the invention thus create favorable conditions and conditions for freeze structuring and thermobonding of protein isolates, at the same time purposefully influencing utilitarian properties such as the texture, juiciness and delicacy of the end products
Die Erfindung wird anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert, The invention will be explained in more detail with reference to the following exemplary embodiments,
Eine 15%ige Dispersion eines durch Extraktion mit verdünnter Natronlauge bei pH- 8,0 und Präzipitation bei pH 4,0 gewonnenen Proteinisolates von Sojabohnen wird nach 6stündiger Inkubation mit verdünnter Salzsäure bei pH 3,0 unter Zusatz von 0,1 % Kalziumchlorid sowie Rückstellung des pH-Wertes auf 4,5 bei -20 "C gefrostet und durch 15 min Erhitzen bei 1 atü verfestigtA 15% dispersion of a soybean protein isolate obtained by extraction with dilute sodium hydroxide solution at pH 8.0 and precipitation at pH 4.0 is incubated with dilute hydrochloric acid at pH 3.0 for 6 hours with the addition of 0.1% calcium chloride and recovered the pH was 4.5 to -20 "C frozen and solidified by heating at 1 atm for 15 min
Das anfallende Endprodukt weist eine feinfaserige Struktur auf. The resulting end product has a fine-fiber structure.
Eine durch Extraktion mit 5%iger Kochsalzlösung erhaltene, mittels Ultrafiltration auf einen Proteingehalt von 10 % aufkonzentrierte Dispersion von Rapsproteinen wird nach Istündiger Inkubation mit verdünnter Schwefelsäure bei pH 2,5 unter Zusatz von 2 % Natriumalginat sowie Rückstellung des pH-Wertes auf 3,5 bei -40 0C gefrostet und 30 min auf 100 °C erhitzt.A dispersion of rape proteins, obtained by extraction with 5% saline solution, concentrated by ultrafiltration to a protein content of 10%, is incubated with dilute sulfuric acid at pH 2.5 after addition of 2% sodium alginate and the pH is brought back to 3.5 Frosted at -40 0 C and heated to 100 ° C for 30 min.
Das anfallende Endprodukt weist eine schwammige Struktur auf.The resulting end product has a spongy structure.
Ein durch Extraktion mit 0,5%iger Natriumsulfitlösung bei pH 8,0 und Präzipitation bei pH 4,0 gewonnenes Proteinisolat aus entfetteten Sonnenblumensamen wird nach lOstündiger Inkubation mit Milchsäure bei pH 4,0 unter Zusatz von 0,5 % Dialdehydstärke sowie Rückstellung des pH-Wertes auf 5,0 bei -20 °C gefrostet und 20 min auf 1 atü erhitzt. Das anfallende Produkt weist eine grobfaserige Struktur auf.A protein isolate of defatted sunflower seeds obtained by extraction with 0.5% sodium sulfite solution at pH 8.0 and precipitation at pH 4.0 is incubated with lactic acid at pH 4.0 with addition of 0.5% dialdehyde starch and recovery of pH after 10 hours incubation Value was frosted to 5.0 at -20 ° C and heated to 1 atm for 20 min. The resulting product has a coarse-grained structure.
Eine 25 Masseteile säuregefälltes Kasein enthaltende Proteindispersion wird 2 h mit verdünnter Natronlauge bei einem pH-Wert von 9,0 inkubiert sowie nach Rückstellung des pH-Wertes auf 5,5 unter Zusatz von 75 Masseteilen zerkleinertem Rindfleisch, 10 Masseteilen Schmalz sowie 0,5 Masseteilen Hexametaphosphat bei -50 0C gefrostet und danach 40 min auf 100 0C erhitztA protein dispersion containing 25 parts by weight of acid-precipitated casein is incubated for 2 hours with dilute sodium hydroxide solution at pH 9.0 and, after returning the pH to 5.5, with the addition of 75 parts by weight minced beef, 10 parts by weight lard and 0.5 part by weight Frosted hexametaphosphate at -50 0 C and then heated to 100 0 C for 40 min
Das anfallende Endprodukt weist eine schuppig-feinfaserige Struktur auf. The resulting end product has a flaky-fine-fiber structure.
Eine durch 2stündige wäßrige Extraktion von Samenmehl bei pH 9,5 gewonnene Ackerbohnenproteinlösung wird bei pH 4,2 isoelektrisch mittels verdünnter Natronlauge ausgefällt. Das abgetrennte Präzipitat wird mit wenig Wasser aufgeschlämmt, mit verdünnter Salzsäure auf pH 3,5 eingestellt, nach Zugabe von 0,5 % Kalziumchlorid bei -25 0C gefrostet und durch 30 min Erhitzen auf 100 "C verfestigtA field bean protein solution obtained by aqueous extraction of seed flour at pH 9.5 for 2 hours is isoelectrically precipitated at pH 4.2 by means of dilute sodium hydroxide solution. The separated precipitate is slurried with a little water, adjusted to pH 3.5 with dilute hydrochloric acid, frosted after addition of 0.5% calcium chloride at -25 0 C and solidified by heating to 100 "C for 30 min
Das resultierende Produkt besitzt eine feinfaserige Struktur. The resulting product has a fine fiber structure.
Eine durch 4stündige wäßrige Extraktion von Samenmehl bei pH 2,0 gewonnene Ackerbohnenproteinlösung wird einer Präzipitation mit Kalkmilch bei pH 5,0 unterworfen. Das abgetrennte Präzipitat wird bei -30 0C gefrostet und durch 20 min Erhitzen auf 100 °C verfestigtA field bean protein solution obtained by aqueous extraction of seed flour at pH 2.0 for 4 hours is subjected to precipitation with lime milk at pH 5.0. The separated precipitate is frozen at -30 0 C and solidified by heating at 100 ° C for 20 min
Das anfallende Endprodukt weist eine blättrige Struktur auf. The resulting end product has a leafy structure.
Eine 20 Masseteile Sojaproteinisolat enthaltene Proteindispersion wird 1 h mit verdünnter Salzsäure bei einem pH-Wert von 4,0 inkubiert, mit 80 Masseteilen zerkleinertem Fischfleisch sowie weiteren Ingredenzien unter pH-Einstellung auf 6,0 vermischt, bei -10 °C gefrostet und 20 min bei 1 atü erhitztA protein dispersion containing 20 parts by weight of soy protein isolate is incubated for 1 h with dilute hydrochloric acid at pH 4.0, mixed with 80 parts by mass of minced fish meat and other ingredients with pH adjustment to 6.0, frozen at -10 ° C and 20 min heated at 1 atm
Das Endprodukt weist eine schuppig-grobfaserige Struktur auf. The final product has a scaly-coarse-fiber structure.
Eine wäßrige Dispersion von 5 Masseteilen entfettetem Sojamehl wird 1 h mit verdünnter Natronlauge bei einem pH-Wert von 9,0 inkubiert, anschließend mittels Zitronensäure auf pH 6,0 zurückgestellt, mit 74 Masseteilen mechanisch entbeintem Putenfleisch, 10 Masseteilen Gänseschmalz, 10 Masseteilen Wasser, 0,8 Masseteilen Kochsalz und 1 Masseteil Zitronensäure vermischt, bei -35 0C gefrostet und durch 30 min Erhitzen bei 1 atü verfestigt. Das resultierende Produkt weist eine schwammige Struktur auf.An aqueous dispersion of 5 parts by weight degreased soybean meal is incubated for 1 h with dilute sodium hydroxide solution at pH 9.0, then restored to pH 6.0 with citric acid, containing 74 parts by weight of mechanically deboned turkey meat, 10 parts by weight of goose fat, 10 parts by weight of water. 0.8 part by mass of common salt and 1 part by weight of citric acid mixed, at -35 0 C frosted and solidified by heating for 30 min at 1 atü. The resulting product has a spongy structure.
Eine wäßrige Dispersion von 12 Masseteilen Vollmehl aus geschälten Sojabohnen wird mit verdünnter Salzsäure 1 h bei pH 3,0 inkubiert und nach Rückstellung auf pH 6,0 mit 72 Masseteilen mechanisch entbeintem Fischfleisch (gewonnen aus Karpfen und Kabeljau im Verhältnis 1:1), 10 Masseteilen Bauchlappen vom Lachs, 5 Masseteilen Wasser, 0,6 Masseteilen Kochsalz und Gewürzen sowie 0,5 Masseteilen Pektin (Veresterungsgrad 35 %) vermischt, bei -30 "C gefrostet und durch 60 min Erhitzen auf 100 0C verfestigtAn aqueous dispersion of 12 parts by weight whole meal of peeled soybeans is incubated with dilute hydrochloric acid for 1 h at pH 3.0 and returned to pH 6.0 with 72 parts by mass of mechanically deboned fish meat (obtained from carp and cod in the ratio 1: 1), 10 Parts of salmon from the salmon, 5 parts by weight of water, 0.6 parts by weight of cooking salt and spices and 0.5 parts by weight of pectin (degree of esterification 35%) mixed, at -30 "C frosted and solidified by heating to 100 0 C for 60 min
Das resultierende Produkt weist eine schuppig-feinfaserige Struktur auf. The resulting product has a flaky-fine-fiber structure.
Eine wäßrige Dispersion von 15 Masseteilen Laktalbuminkonzentrat wird mit verdünnter Salzsäure 1 h bei pH 3,0 inkubiert und nach Rückstellung auf pH 7,5 mit 36 Masseteilen mechanisch entgrätetem Fischfleisch aus Grenadierfisch, 25 Masseteilen proteolytisch aktivem, entschaltem Krillfleisch, 15 Masseteilen handelsüblichem Fischöl aus Makrelen, 8 Masseteilen Wasser 0,5 Masseteilen Natriumalginat und 0,5 Masseteilen Kochsalz sowie Gewürzen vermischt, bei -15 0C gefrostet und danach 45 min auf 100 °C erhitztAn aqueous dispersion of 15 parts by weight Laktalbuminkonzentrat is incubated with dilute hydrochloric acid for 1 h at pH 3.0 and after returning to pH 7.5 with 36 parts by weight mechanically deboned fish meat from Grenadierfisch, 25 parts by weight of proteolytically active, Kruppfleisch eliminated, 15 parts by weight of commercial fish oil from mackerel , 8 parts by weight of water 0.5 parts by weight of sodium alginate and 0.5 parts by mass of common salt and spices mixed, frosted at -15 0 C and then heated to 100 ° C for 45 min
Das Produkt besitzt eine schuppig-grobfaserige Struktur. The product has a flaky-coarse-grained structure.
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Legal Events
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| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| AUF | Maintained (sect. 12/3 extension act | ||
| B5 | Patent specification, 2nd publ. accord. to extension act | ||
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