DE2305494B2

DE2305494B2 - Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten

Info

Publication number: DE2305494B2
Application number: DE2305494A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Dr. Siegfried DDR 1505 Potsdam-Rehbrücke Augustat; Klaus-Dieter Dipl.-Ing. DDR 1162 Berlin Knoch; Manfred Dr. Richter; Dipl.-Chem. Dr. Friedrich DDR 1500 Potsdam Schierbaum
Original assignee: Berlin Brandenburg Academy of Sciences and Humanities
Current assignee: Berlin Brandenburg Academy of Sciences and Humanities
Priority date: 1972-02-21
Filing date: 1973-02-05
Publication date: 1981-07-23
Also published as: NL168555C; DE2365850B2; CH594053A5; FR2177756A1; CH603795A5; DE2365850A1; FR2177756B1; NL7302260A; DE2365850C3; DE2305494C3; GB1423780A; BE795706A; SE419762B; DE2305494A1; NL168555B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten mit einem durch das Dextroseäquivalent DE ausgedruckten Abbaugrad von 5 bis 8%.

Die Herstellung von Stärkeabbauprodukten mit niedrigem DE (Bereich 5 bis 25%) ist an sich bekannt. Es werden säurehydrolytische und enzymatische Verfahren für die Hydrolyse aller bekannten Stärkearten, vorzugsweise der wachsigen Cerealienstärken, angewandt. In einem Fall der Reaktionsführung zur Herstellung von Stärkehydrolysat-Zusammensetzungen mit niedrigem DE wird eine Stärke, die in einem wäßrigen Medium bei einer oberhalb der Gelatinisierungstemperatur der betreffenden Stärke liegenden Temperatur gelöst wurde, verflüssigt und durch bakterielle alpha-Amylase bei einer Temperatur von weniger als 95⁰C auf DE-Werte zwischen 5% und 25% hydrolysiert. In einem anderen Fall der Reaktionsführung zur Herstellung hochkonzentrierter Dextrinlösungen für die Papierindustrie wird eine Kartoffelstärkesuspciision zunächst bei einer Temperatur, die sich unterhalb der Verkleisterungstemperatur befindet, mit alpha-Amylase bei 59°C so weit abgebaut, daß die Suspension bei der nachfolgenden Temperaturerhöhung über den Verkleisterungspunkt eine solche Viskosität annimmt, daß sie gerührt werden kann. In einer zweiten Abbaustufe wird dann bei etwa 75 bis 80° C die Hydrolyse bis zur gewünschten Endviskosität weitergeführt und das Enzym durch Zugabe von Fermentgiften, Oxydationsmitteln oder Säuren inaktiviert
Die bekannten Verfahren führen zu Stärkeabbauprodukten, die mit Wasser bei Konzentrationen oberhalb etwa 30 Masse-% viskose Lösungen bilden, weiche sich durch hohe Stabilität gegenüber Gefrier-Tau- und Erhitzungsvorgängen, hohe Klarheit, kristallisationshemmende Wirkung und durch die Eigenschaft auszeichnen, daß sie auch in sehr hohen Konzentrationen nicht gelartig erstarren. Auf Grund der fehlenden Formstabilität sind derartige Stärkeabbauprodukte als Konsistenzträger für bestimmte Lebensmittelzubereitungen nicht verwendbar.

Es ist weiterhin bekannt, daß unabgebaute Cerealienstärken nach Verkleisterung in Wasser bei Konzentration von etwa 8 bis 12 Masse-% formbeständige Puddinge ergeben, die gelartige Eigenschaften aufweisen. Die gleichen Eigenschaften wie Ceralienstärken zeigen Kartoffelstärken, die durch geeignete Behandlung mit Chemikalien schwach modifiziert wurden (sog. Kartoffelstärkespeisemehl). Gelartige Zubereitungen können auch aus nichtgelbildenden Stärken, insbesondere wachsartige Cerealienstärken, erhalten werden, nachdem in diese durch einen chemischen Derivatisierungsprozeß funktionell Gruppen eingeführt werden.

Der Hauptnachteil der erwähnten Typen von Stärken besteht darin, daß ihre mit Wasser hergestellten Gele als Träger bzw. Zusatzstoffe in Lebensmitteln und Lebens-

ij mittelzubereitungen dann nicht geeignet sind, wenn diese dem Einfluß von Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes bzw. einer längeren Lagerung bei Zimmer- oder Kühlschranktemperaturen ausgesetzt werden. Derartige Gele und Stärkedispersionen erleiden beim Gefrieren irreversible Umwandlungen, und die Stärke liegt nach dem Auftauen als wasserunlösliche, schwammähnliche Masse vor. Beim Lagern derartiger Stärkegele, z. B. als Puddinge oder Speisepasten, assoziieren sich die hochmolekularen Stärkebestandtei-Ie unter Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen, wobei sich die Konsistenz derart verändert, daß das Gel hart wird und Wasser abstößt. Dabei werden Aussehen und andere sensorische Eigenschaften negativ beeinflußt. Alle genannten Veränderungen lassen sich durch

*>() Erhitzen nicht wieder rückgängig machen.

Weitere Nachteile nativer Stärken bestehen darin, daß ihre gelartigen Zubereitungen sehr oft eine typische, kleistrig-klebrige Beschaffenheit und einen charakteristischen, arteigenen Geschmack aufweisen.

Solche Produkte sind nicht zum Einsatz in solchen Lebensmitteln oder Lebensmittelzubereitungen geeignet, bei denen es darauf ankommt, daß sie nach Streich- und Spritzvorgängen ihre Form beibehalten. Ein zusätzlicher Nachteil der genannten Produkte ergibt

bo sich daraus, daß sich nach der Gelbildung durch Erhitzen keine Phasenumwandlung erzielen läßt und somit die nachträgliche homogene Einarbeitung fester bzw. gelöster Ingredienzien, z. B. von Salzen, Zucker, Farbstoffen, Konservierungsmitteln u. a., weitgehend er-

b5 schwert oder nicht mehr möglich ist.

In der DE-OS 19 55 392 wird ein zweistufiges Abbauverfahren von Stärke beschrieben. Einer Verflüssigungsstufe bei Temperaturen über 90⁰C folgt nach

erneuter Zugabe von Bakterien-alpha-Amylase die Dextrinierungsstufe bei Temperaturen zwischen 65° und 85° C. Die hergestellten Abbauprodukte zeigen in wäßrigem Milieu, entsprechend der Aufgabenstellung, keine Neigung zur Assoziation, Gelbildung oder Trübung. Eine Herstellung von thermoreversiblen Gelen in wäßrigem Milieu ist mit den Abbauprodukten der DE-OS 19 55 392 nicht möglich. Der Gehalt an Abbauprodukten mit hohem Molekulargewicht ist durch die Verfahrensweise zurückgedrängt Die nach diesem bekannten Verfahren herstellbaren Produkte unterscheiden sich auf Grund ihrer Eigenschaften somit grundsätzlich von denen des erfindungsgemäßen Verfahrens, genannt seien z. B. die Bildung thermoreversibler Gele, der Gehalt an Abbauprodukten mit hohem Molekulargewicht die optischen Absorptionsmaxima der Polysaccharid- Jod-Komplexe.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Mangel der bisher bekannten Stärken, Stärkederivate und Stärkehydrolysenprodukte dahingehend zu beseitigen, daß solche Präparate hergestellt werden können, die mit Wasser weißglänzende, thermoreversible, geschmacklich neutrale Gele bilden, die gefrier-tau-stabil sind und deren Konsistenz von pastös bis schnittfest variierbar ist

Der Erfndung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, nach welchem Stärken, einschließlich niedrigsubstituierter Stärkederivate, auf enzymatischem Wege in Produkte unterschiedlichen Abbaugrades übergeführt werden. Diese Abbauprodukte müssen weitgehend frei von D-Glukose und Maltose sowie geruchs- und geschmacksintensiven Stoffen sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur enzymatischen Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten aus Stärke, welche einen durch das Dextroseäquivalent DE ausgedrückten Abbaugrad von 5 bis 8% aufweisen, durch Einwirkung von stärkespaltender Bakterien-alpha-Amylase in Wasser bei einer Feststoffkonzentration der Suspension von 15 bis 50 Masse-% und einem für das Enzym optimalen pH-Wert sowie erhöhter Temperatur mit anschließender Inaktivierung der Bakterien-alpha-Amylase durch weitere Temperaturerhöhung, ist durch die Maßnahmen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 charakterisiert.

Erfindungsgemäß wird die Abbautemperatur demzufolge zunächst auf einem Niveau gehalten, das um 1 bis 4 Celsius-Grade unterhalb des Beginns des Quellungstemperaturbereiches, d. h. des beginnenden Konsistenzanstieges liegt, und der Abbau wird bei steigender Temperatur bis zur oberen Grenze des Quellungsiemperaturbereiches der Stärkekörner kontinuierlich oder unter Einführung einer oder mehrerer Haltestufen bis zum Auflösen aller irreversibler gequollenen Stärkekörner fortgeführt Der Abbau der Stärke erfolgt innerhalb von 5 bis 30 min.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die heterogene enzymatische Hydrolyse so durchgeführt, daß ein Teil der Stärkepolysaccharide, nämlich der in Lösung befindliche Teil, durch das Enzym wesentlich schneller und weitergehend abgebaut wird als der andere Teil der Stärkepolysaccharide, der sich in fester Phase innerhalb der gequollenen Körner befindet. Auf Grund dieser beiden verschiedenen physikalischen Zustandsformen des Substrates führt der enzymatische Abbau zu Hydrolysenprodukten mit gewünschter Molekülgrößenverteilung, wobei beachtet werden muß, daß der Charakter dieser Verteilung nicht nachfolgend durch eine zu lange Inkubationszeit beim eigentlichen Temperaturoptimum der Bakterien-alpha-Amylase, das bei hohen Substratkonzentrationen zwischen etwa 80° C •und 87° C liegt wieder ausgeglichen wird. Deshalb ist es für das erfindungsgemäße Verfahren entscheidend, daß beim Aufheizen zwecks Enzyminaktivierung dieser Temperaturbereich schnell durchschritten wird.

Das Reaktionsgemisch wird daher erfindungsgemäß zur Enzyminaktivierung innerhalb 12 bis 15 min auf 95 bis 100 Grad Celsius erhitzt und in diesem Temperatur-ο bereich 5 bis 20 min gehalten.

Hierbei flocken auch die koagulierbaren Stoffe, vorzugsweise die in den Knollen- und Wurzelstärken als Begleitstoffe vorliegenden Eiweißstoffe sowie das Enzymeiweiß, aus und werden, gegebenenfalls nach Zugabe desodorierender und/oder entfärbender Stoffe, in an sich bekannter Weise vom Hydrolysat abgetrennt Dieses wird entweder durch Abkühlung in ein Gel oder durch Wasserentzug in ein Trockenprodukt übergeführt Der Wasserentzug erfolgt vorzugsweise durch Zerstäubungstrocknung. Auch Walzen- und Gefriertrocknung haben sich als zweckmäßig erwiesen.

Für die erfindungsgemäß herzustellenden Stärkehydrolysenprodukte ist unter den Knollen- und Wurzelstärken die Kartoffelstärke als Ausgangssubstrat bevorzugt geeignet, wobei sich Stärkekonzentrationen von 25 bis 30 Masse-% als besonders günstig erwiesen haben. Darüber hinaus sind auch solche niedrigsubstituierten Stärkederivate, deren funktioneile Gruppen ernährungsphysiologisch unbedenklich sind und die sich durch alpha-Amylasen abbauen lassen, vorzugsweise Phosphat und Acetylstärken, als Ausgangssubstrat verwendungsfähig. Ebenso lassen sich anders vorbehandelte Stärken einsetzen, deren Quellungstemperaturbereich im Vergleich zu unvorbehandelten Stärken durch

j5 bestimmte Vorbehandlungsmaßnahmen, vorzugsweise durch künstliche Alterung mittels Hitze-Feuchtigkeits-Behandlung oder durch Modifizierung des Viskositätsverhaltens mittels Calcium- oder anderen Ionen, verändert wurde.

In die erfindungsgemäß hergestellten Stärkehydrolysenprodukte lassen sich bereits bei der Herstellung Zusätze wie z. B. Nähr- und Zusatzstoffe, Lebensmittel, Lebensmittelzubereitungen und Enzyme einbringen. Dies ist besonders dann wichtig, wenn geringe Substanzmengen bestimmter Stoffe wie Farbstoffe, Konservierungsmittel, Emulgatoren, Stabilisatoren u. a. den Stärkehydrolysenprodukten zuzusetzen sind. Zweckmäßigerweise werden solche Zusätze den Lösungen vor deren weiterer Aufarbeitung zugegeben.

so Die erfindungsgemäß hergestellten Stärkehydrolysenprodukte mit einem DE von 5 bis 8% enthalten Komponenten, die mit Jod gefärbte Komplexe bilden. Im Falle von aus Kartoffelstärke hergestelltem Stärkehydrolysenprodukt besitzen diese Komplexe bei Jodnormalitäten von 4 ■ 10-⁴ N im Wellenlängenbereich 530 bis 550 nm ein Absorptionsmaximum, das sich bei Erhöhung der Jodkonzentration nach kleineren Wellenlängen verschiebt.
Die erfindungsgemäß hergestellten Stärkehydroly-

bo senprodukte mit DE-Werten von 5 bis 8% sind nicht hygroskopisch und ergeben nach dem Lösen in Wasser in Abhängigkeit von der Konzentration beim Abkühlen pastöse bis schnittfeste weißglänzende Gele, wenn eine bestimmte Konzentration von vorzugsweise 15 bis 40

μ Masse-% erreicht wird. Unterhalb etwa 15 bis 18 Masse-% bilden sich breiige Konsistenzen heraus.

Eine besondere Verwendung der hergestellten Stärkehydrolysenprodukte beruht auf der Erzielung von

pastosen, streichfähigen, formbeständigen Massen mit einer den gebräuchlichen Nahrungsfetten wie Butter, Margarine oder Schmalz ähnlichen Konsistenz; dabei wird der Trockensubstanzgehalt wäßriger Zubereitungen auf Werte zwischen 25 und 30 Mass«.-% eingestellt ,

Eine beträchtliche Konsistenzänderung tritt beim Erhitzen der Gele der erfindungsgemäß hergestellten Stärkehydrolysenprodukte ein. Im Temperaturbereich von 50 bis 70⁰C schmelzen die Gele, wobei optisch klare, wäßrige Lösungen (Sole) entstehen. Beim Wiederabkühlen erstarrt die Lösung erneut zu einem Gel.

Die Gele weisen die besondere Eigenschaft auf, daß sie mit den gebräuchlichen Nahrungsfetten wie Butter, Margarine und Schmalz vollständig und mit Pflanzenölen teilweise vermischbar sind und in dieser Form auch bei längerem Aufbewahren bei Zimmer- oder Kühlschranktemperaturen keine Phasentrennung aufweisen.

Auf Grund der aufgeführten Eigenschaften sind die Stärkehydrolysenprodukte in trockener oder mit Wasser zubereiteter Form, vorzugsweise in Gelform, als Träger- oder Zusatzstoffe für Lebensmittel und Lebensmittelzubereitungen verwendbar, gegebenenfalls unter Zusatz von Fetten, Fettsäuren, mittelkettigen Triglyceriden, Eiweiß, Eiweißhydrolysaten, Aminosäuren, Kohlenhydraten, Salzen, Säuren, Farbstoffen, Aromastoffen, Vitaminen, Enzymen, Hormonen, Emulgatoren, Stabilisatoren, Konservierungsmitteln, Äthanol u.a.

Ein Anwendungsgebiet basiert auf der geringen Hygroskopie und der guten Wasserlöslichkeit der Stärkehydrolysenprodukte. Sie lassen sich vorteilhaft als Trocknungshilfsmittel und Trägersubstanz beim Wasserentzug empfindlicher Substanzen anwenden, z. B. bei der Sprühtrocknung von Speisewürzen, Instantgetränken (Kaffee, Tee, Kakao, Fruchtgetränken), Gewürzen, Aromen, Enzymen sowie Obst- und Gemüsehomogenaten bzw. -konzentraten.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich durch Einsatz der Gele oder der Hydrolysenprodukte als Dickungsmittel, Stabilisator, körperverleihender und wasserbindender Zusatzstoffe zu Puddingen, Cremespeisen, Suppen, Saucen, Kaffeeweißern, Eiscrememischungen, Fruchtgetränken, Gemüsekonzentraten, Milchgetränken, Konserven und Fertiggerichten. Hervorzuhebende Vorteile in diesem Anwendungsbereich sind die Gefrier-Tau-Reversibilität der Gele, was bei der Herstellung von Tiefkühlkonserven wichtig ist, sowie ihre Fähigkeit, daß sie auf Grund ihrer Schmelzbarkeit mit wäßrigen Flüssigkeiten in jedem Verhältnis mischbar sind. Dies ist u. a. bei der Anwendung der Stärkehydrolysenprodukte als wesentlicher Saucenbestandteil in Fisch-, Fleisch-, Gemüse- und Obstkonserven von Vorteil, in denen das beim Sterilisieren austretende Gewebewasser von der Sauce ohne Phasentrennung aufgenommen werden muß.

Zusätzliche Einsatzgebiete für die erfindungsgemäß hergestellten Stärkehydrolysenprodukte ergeben sich dadurch, daß ihre wäßrigen Zubereitungen mit Eiweißstoffen mischbar sind, indem in die Gele konzentrierte EiweißlöNungen wie Eigelb und Eiklar durch Mischen eingearbeitet werden können oder indem in verdünnten wäßrige" Eiweißlftsungen, z. B. Milch, Trockenpräparate der (Ji-findungSgemäß hergestellten StärkehydrolysenprodWkte gelöst und die Mischungen zur Gelbildung gebracht werden können.

Bei vielen der genannten Einsatzgebiete ist es von großer anwendungstechnischer Bedeutung, daß die Konsistenz der Gele gegenüber dem Einfluß der bei zahleichen Lebensmittelzubereitungen erforderlichen Zusätze an Salzen und Säuren unempfindlich ist

Die erfindungsgemäß hergestellten Stärkehydrolysenprodukte zeichnen sich durch Geschmacksneutralität und durch ihr den natürlichen Nahrungsfetten nahekommendes Konsistenz- und Schmelzverhalten im Munde aus. Ähnlich den natürlichen Streichfetten sind die erfindungsgemäßen Gele so beschaffen, daß keine

,o weiteren Zusätze zur Erzeugung von Trübungen und Glanz erforderlich sind. Auf Grund dieser besonderen Eigenschaften können die erfindungsgemäßen Gele als Fettaustauschstoffe überall dort eingesetzt werden, wo das Fett in herkömmlicher Weise als Konsistenzbildner fungiert: in Tortencremes und Füllungen, Garnierungen, Mayonnaisen und Remouladen, Käsecremes und anderen Käsezubereitungen, Brotaufstrichen, Speisepasten, Fleich- und Wursterzeugnissen und Schlagcremes. Die Anwendung dieser Gele zum Austausch von Nahrungsfetten oder Proteinen in derartigen Produkten bietet den technologischen Vorteil, daß die Konsistenz an Hand des einzustellenden Trockensubstanzgehaltes dem gewünschten Anwendungszweck angepaßt werden kann. Man erreicht weiterhin eine verbesserte Konsistenz-Stabilität während der Lagerung bei Zimmer-, Kühlschrank- und Tiefkühltemperaturen.

Über diese technologischen Vorteile hinaus besteht ein erheblicher Wert der aus den erfindungsgemäßen Stärkehydrolysenprodukten hergestellten Gele darin.

daß sie umfassende neue Möglichkeiten zur Bereitung fettreduzierter und damit kalorienreduzierter Lebensmittel bieten. Die beträchtliche Kalorienreduzierung wird dadurch erzielt, daß die Gele etwa 75% Wasser enthalten, und daß ihre Trockensubstanz aus einem leichtverdaulichen Kohlenhydrat besteht dessen Kaloriengehalt nur etwa halb so groß wie der des Fettes ist.

Die Erfindung soll an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

In einem 1-1-Dreihalskolben werden 270 g Kartoffelstärke (18,5% Feuchte) in 630 ml Wasser suspendiert und der pH mittels IN Natronlauge auf 7 eingestellt (Trockensubstanzgehalt der Suspension = 24,4 Masse-%). Nach Zugabe von 0,56 ml proteinasefreier Bakterien-alpha-Amylase mit einer Aktivität von 58,6 KNE/g Enzympräparat (1 KNE-Einheit = 1 Kilo-NOVO-Einheit entspricht 0,0189 konventionellen SKB-Eiheiten), was mit einer Konzentration von 0,172

so KNE/g Stärketrockensubstanz im Ansatz gleichbedeutend ist, wird unter mechanischem Rühren das Reaktionsgefäß mit Inhalt mittels einer Glasfaser-Heizpilzhaube (220 V, 400 W, 3 Heizstufen) in zwei Etappen aufgeheizt:

a) Erhitzen des Systems mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 0,9 Celsius-Graden je Minute (Heizstufe 1) auf 62 bis 64° C;

b) weiteres Erhitzen des Systems mit einer Aufheizungsgeschwindigkeit von etwa 4 Celsius-Graden je Minute (Heizstufe 3) von 64°C auf 100°C und Halten dieser Temperatur für 15 min zur vollständigen Inaktivierung des Enzyms und zur Koagulation der Eiweißstoffe.

Bei diesem Programm beträgt die Reaktionszeit des Abbaus in heterogener Phase (Temperaturbereich 59 bis 70⁰C) 8,2 min. Der Temperaturbereich von 70 bis 90° C (homogene Phase) wird in 12 min durchschritten.

Das erhaltene Hydrolysat wird anschließend zur Abtrennung des Proteins zentrifugiert, durch Verdampfung im Vakuum auf einen Trockensubstanzgehalt von etwa 50 Masse-% eingeengt, in Schalen gegossen, in einem Klimaschrank mit Luftumwälzung 24 bis 48 h bei 50°C getrocknet, gemahlen und gesichtet. Das Stärkehydrolysenprodukt hat eine Restfeuchte von 8,2% und einen DE-Wert von 5,2%.

Beispiel 2

In einem 20-l-Hängegefäß aus Glas werden 5,68 kg Kartoffelstärke (12,0% Feuchte) in 10,981 Wasser suspendiert und der pH auf 7 eingestellt (Trockensub- i> stanzgehait der Suspension. = 30 Masse-%). Nach Zugabe von 9,28 ml proteinfreier Bakterien-alpha-Amylase, entsprechend einer Konzentration von 0,125 KN E/g Stärketrockensubstanz im Ansatz, wird die Suspension unter Rühren (Rührer mit einem 120-mm- :<i Blatt, 200 bis 280 U/min) nach folgendem Programm durch direktes Einleiten von Dampf erhitzt:

a) Aufheizen bis 59°C mit einer Geschwindigkeit von 1,5 Celsius-Graden je Minute;

b) Halten dieser Temperatur für 10 min;

c) Aufheizen auf 63,5°C innerhalb 3 min;

d) Halten dieser Temperatur für 10 min;

e) Aufheizen auf 90°C mit einer Geschwindigkeit von 1,4 Celsius-Graden je Minute;

f) Aufheizen in weiteren 10 min auf 100°C und Halten dieser Temperatur für 20 min.

Bei diesem Programm beträgt die Reaktionszeit während des Abbaus in heterogener Phase (Temperaturbereich 59 bis 70° C) 28,4 min. Der Temperaturbereich von 70 bis 9O⁰C (homogene Phase) wird in 15 min durchschritten. Das Volumen des Ansatzes steigt dabei von ursprünglich 14,6 1 auf 18,3 1, entsprechend sinkt der Trockensubstanzgehalt auf 28,2 Masse-% ab. Das Hydrolysat wird heiß durch ein Dederon-Nessel-Filtertuch filtriert, im Vakuum auf eine Trockenmasse von 45 Masse-% eingeengt und auf einem Versuchswalzentrockner (Walzenbeheizung 220 V, 3,3 kW, 3 Heizstufen) bei einer Walzentemperatur von 115 bis 125⁰C mit einer Aufgabegeschwindigkeit von 30 ml/min getrocknet. Das Strärkehydrolysenprodukt weist eine Restfeuchte von 8,2%, einen Rohproteingehalt von 0,1 % und einen DE-Wert von 8,1 % auf.

Die entsprechend den Beispielen 1 und 2 hergestellten Stärkehydrolysenprodukte geben in 0,1N Salzsäure mit Jod-Kaliumjodid-Lösung gefärbte Komplexe mit den in der Tabelle angegebenen Werten der bei zwei verschiedenen Jodnormalitäten gemessenen Parameter für die Wellenlänge des Absorptionsmaximums (A_ma» in nm) und den maximalen Extinktionskoeffizienten (e_mM), ausgedrückt als Extinktion für lmg SHP in 100 ml Jod-Kaliumjodid-Lösung mit einem molaren Jodid/Jod-Verhältnis von 1,5 bei einer Schichtdicke der Lösung von 1 cm:

Stärkehydrolysenprodukt
gemäß

DE

Messung bei der Jodnormalität 4· 10" ³ N

/. max ί max

[nm] Messung bei der Jodnormalität 4·KT⁴ N

/. max f m;

[nm]

Beispiel 1
Beispiel 2

5.2

527 503 0,112
0,095

546

532

0,061
0,043

Beispiel 3

In einem Becherglas werden 170 g Kartoffelstärke (15,6% Feuchte) mit 328 ml Wasser zu einer homogenen Suspension verrührt (Trockensubstanzgehalt der Suspension 28,8 Masse-%), der pH mittels 2N Natriumcarbonatlösung auf 7 eingestellt und in den Meßtopf eines Viskographen übergeführt. Nach Zugabe unterschiedlicher ml-Mengen von Bakterien-alpha-Amylase (vgl. die Tabelle) wird das System mit einer Aufheizungsgeschwindigkeit von 1,5 Celsius-Graden je Minute unter Einführung von Haltestufen nach folgendem Programm erhitzt, wobei die Konsistenz in Abhängigkeit von der Zeit registriert wird:

a) Aufheizen auf 59°C;

b) konstanteTemperaturfürl5min;

c) Aufheizen auf 63,5"C;

d) konstante Temperatur für 5 min;

e) Aufheizen auf 65° C;

f) konstante Temperatur für 5 min;

g) Aufheizen auf 68° C;

h) konstante Temperatur für 5 min;
4i i) Aufheizen auf 90° C;.

Bei diesem Programm beträgt die Reaktionszeit während des Abbaus in heterogener Phase (Temperaturbereich 59 bis 70° C) 37,3 min. Der Temperaturbereich von 70 bis 90⁰C (homogene Phase) wird in 13 min durchschritten.

Der Ansatz wird in ein Becherglas übergeführt, 15 min gekocht und nach Abkühlen zur Gelbildung in einen Kühlschrank gestellt. In der Tabelle sind die bei Anwendung von drei verschiedenen Enzymmengen erzielten Konsistenzmaxima sowie das Aussehen des Sols angegeben, das durch Erhitzen des jeweiligen Gels auf 80° C erhalten wird.

Enzymmenge Viskograph-Einheiten bei den Haltestufen

[ml] 63,5 C 65.0 C 68,0 C

Aussehen des Sols bei 80 C

0,25
0,22
0.20

50
210 100

100 150 490 100 240 260

klar klar trüb

Im angeführten Beispiel sind 0,20 ml Enzymlösung notwendig, damit man Abbauprodukte erhält, die thermoreversible Nebenvalenzgele zu bilden vermögen.

Es folgen Beispiele zur Gelbildung und zur Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Stärkehydrolysenprodukte:

Beispiel 4

Aus dem in Beispiel 2 hergestellten Stärkehydrolysenprodukte werden Gele mit unterschiedlichem Trockensubstanzgehalt bereitet, indem die entsprechende Menge des Trockenproduktes mit einer abgewogenen Menge Wasser unter Rühren und Erhitzen im Wasserbad auf 8O⁰C in eine klare Lösung übergeführt wird. Zur Bestimmung der Gelfestigkeit werden 70 ml der Lösungen in einen mit Silikonfett ausgestrichenen Ridgclimeterbecher gefüllt und 24 h bei 4° C aufbewahrt. Mittels eines automatischen Penetrometers wird unter Verwendung eines genormten Eindringkörpers (Masse 10 g) und einer vorgegebenen Eindringzeit ■' (5 see) die Eindringtiefe in mm gemessen (maximale Eindringtiefe 20 mm).

Zur Bestimmung des Schmelzverhaltens werden ·> 10 ml der Lösungen mit unterschiedlichem Trockensubstanzgehalt in Reagenzgläser gegossen und die Gelbildung im Kühlschrank innerhalb von 24 h vorgenommen. Die Gläser werden einzeln in ein geräumiges, auf 8O⁰C temperiertes Wasserbad gestellt und das Gel κι unter Rühren mit einem Thermometer zum Schmelzen gebracht, wobei die Konsistenzänderung beobachtet wird. Als Schmelzpunkt wird diejenige Temperatur angegeben, bei der sich die flüssige Phase ausgebildet und eine Durchmischung des Gels möglich wird. Als Klarpunkt gibt man diejenige Temperatur an, bei der das Sol optisch als klar erscheint. In der folgenden Tabelle sind einige Geleigenschaften in Abhängigkeit vom Trockensubstanzgehalt angegeben:

Trockensubstanz	Beispiel	Konsistenzi
gehalt
13,8	breiig
18,4	desgl.
23,0	pastös
27,5	desgl.
32,1	desgl.
36,7	schnittfest
41,3	desgl.
45,9	desgl.
5

Eindringtiefe des	Schmelzpunkt	Klar
Normkörpers		punkt
[mm]	m	[C]
20,0	_	59
20,0	-	59
17,7	52	65
5,7	55	66
1,7	58	68
0,5	60	70
0,3	60	70
0	60	70

In 75 ml Wasser werden unter leichtem Erwärmen 25 g des nach Beispiel 1 hergestellten Stärkehydrolysenproduktes, 0,5 g Kochsalz, 0,015 g Natriumbenzoat sowie 0,085 g Benzoesäure gelöst und nach dem Abkühlen 1 g diacetylhalliges Butteraroma hinzugegeben. Sobald sich im Kühlschrank das Gel ausgebildet hat, werden 66 g Margarine bzw. Butter oder ein Gemisch dieser beiden Fette untergerührt. Diese Masse hat die Konsistenz natürlicher Streichfette, ist bei Zimmer- oder Kühlschranktemperatur in gleicher Weise streichfähig und gibt das im Gel gebundene Wasser (etwa 53 Masse-%) auch nicht ab, wenn sie auf Brot gestrichen wird. Der Fettgehalt dieses Produktes beträgt 32 Masse-%, es enthält etwa 360 kcal/100 g. Durch Zugabe von Ei, Zucker, Aroma und Farbstoffe-n kann die Aufstrichmasse zu verschiedenartigen Cremes für Backwaren und Desserts verarbeitet werden.

Beispiel 6

In 63 ml Wasser werden bei 80⁰C 27 g des nach Beispiel 2 hergestellten Stärkehydrolysenproduktes zusammen mit 50 g Zucker gelöst, verschiedene Gewürze (Vanillin, Muskat Zimt Nelken, Kardamom u. a.) dazugegeben und nach dem Abkühlen auf etwa * 40° C mit einem Kakaobrei, bestehend aus 25 g entöltem Kakaopulver, 5 g Butter und 60 ml Milch mit einem Schneebesen verrührt. Im Kühlschrank bildet sich beim

Stehen über Nacht eine breiige, fließende Masse aus, die als Dessert, Konfektfüllung, Creme für Backwaren oder als Brotaufstrich verwendet werden kann. Der Fettgehalt dieser Schokomasse beträgt etwa 4 Masse-%, sie enthält etwa 209 kcal/100 g.

Beispiel 7

In einem Hornogenisator werden 24,8 g Sonnenblumenöl, 15,1 g Eipulver, 4,7 g Gewürzessig, 3,0 g Zucker, 3,0 g Senf, 225 g Salz, 0,15 g Natriumbenzoat und 0,15 g Kaliumsorbat intensiv vermischt und anschließend 100 g des nach Beispiel 1 hergestellten Hydrolysates unter weiterem Homogenisieren hinzugefügt. Nach Ausbildung des Nebenvalenzgeles im Kühlschrank oder bei Zimmertemperatur wird die Mayonnaise schnittfest sie Enthält 17,2 Masse-% Fett und 272 kcal/100 g.

Beispiel 8

25 g Käse (Art Tollenser) mit einem Fettgehalt von 252% und einem Proteinghalt von 29,5% wenden zusammen mit 10 ml Wasser und 0,5 g Schmelzsalz auf 85° C erhitzt und nach dem vollständigen Schmelzen auf 50⁰C abgekühlt Bei dieser Temperatur werden ohne

to weitere Erwärmung 35,5 g eines Gels, bestehend aus 25 g Stärkehydrolysenprodukt (hergestellt nach Beispiel 1), 0,025 g eines Emulgators und 75 g Wasser eingerührt und die anfänglich breiige, fließfähige Masse in einen Kühlschrank gestellt Nach 48 h ist die Masse streichfä-

b5 hig. Sie enthält 83% Fett und 173 kcal/100 g.

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Claims

Patentansprüche:

•ΐ. Verfahren zur enzymischen Herstellung von Stärkehydrolysenprodukten aus Stärke, welche einen durch das Dextroseäquivalent DE ausgedrückten Abbaugrad von 5 bis 8% aufweisen, durch Einwirkung von stärkespaltender Bakterien-alpha-Amylase in Wasser bei einer Feststoffkonzentration der Suspension von 15 bis 50 Masse-% und einem für das Enzym optimalen pH-Wert sowie erhöhter Temperatur mit anschließender Inaktivierung der Bakterien-alpha-Amylase durch weitere Temperaturerhöhung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbau der Stärke innerhalb von 5 bis 30 min bei kontinuierlichem oder stufenweisem Anstieg der Temperatur erfolgt, wobei nach Zusatz der Bakterien-alpha-Amylase zunächst auf eine Temperatur erhitzt wird, die 1 bis 4 Grad Celsius unterhalb des Bereiches der Quellungstemperatur der jeweils verwendeten Stärke liegt, worauf ein Erhitzen bis zur oberen Grenze des Quellungstemperaturbereiches erfolgt, das Reaktionsgemisch zur Fnzyminaktivierung innerhalb 12 bis 15 min auf 95 bis 100 Grad Celsius erhitzt wird, in diesem Temperaturbereich 5 bis 20 min gehalten wird, worauf die dabei koagulierenden Stoffe abgetrennt werden und das erhaltene Hydrolysat entweder durch Kühlung in ein Gel überführt oder getrocknet wird.
2. Änderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß niedrigsubstituierte, ernährungsphysiologisch unbedenkliche, alpha-amylolytisch abbaubare Stärkederivate, vorzugsweise Phosphat- und Acetylstärken, oder anders vorbehandelte Stärken, vorzugsweise künstlich gealterte und/oder mit Calcium- bzw. anderen Ionen modifizierte Stärken, eingesetzt werden.
3. Verwendung der nach den Ansprüchen 1 und 2 hergestellten Stärkehydrolysenprodukte mit Wasser und Fetten vermischt in streich- und spritzfähigen Massen.