DE69425497T2 - Verfahren zum anreichern von löslichen ballaststoffen - Google Patents

Description

• Der Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Konzentraten von löslichen Ballaststoffen wie β- Glucan und/oder Pentosanen aus Rohmaterial, das sich von Getreidekörnern ableitet. Insbesondere werden erfindungsgemäß an β- Glucan reiche Zubereitungen, wobei der Ausdruck für (1 → 3)(1 → 4)- β-D-Glucan oder Pentosane verwendet wird, aus Hafer-, Gersten- oder Roggenkörnern hergestellt, wobei sich die Zubereitungen rasch in Wasser auflösen und die Viskosität der Lösungen erhöhen und als Wasserbindemittel im Verdauungstrakt oder in Nahrungszubereitungen wirken.
• β-Glucan wirkt im menschlichen Verdauungstrakt als lösliche Faserkomponente und wirkt insbesondere als Senkungsmittel für den Cholesteringehalt des Blutes und durch Abschwächung von Schwankungen der nach der Mahlzeit vorhandenen Glukosekonzentration im Blut. Beide dieser Wirkungen basieren auf dem Anstieg der Viskosität des Inhalts von Magen und Verdauungsorganen. Zudem können die viskositätserhöhenden und bindenden Eigenschaften von β-Glucan potentiell in etlichen technologischen Anwendungsbereichen eingesetzt werden.
• β-Glucan kommt in reichlichen Mengen in den Körnern von Gerste, Hafer und Roggen vor. Die Herstellung von reinem oder nahezu reinem β-Glucan aus Getreidekörnern im Labormaßstab ist aus etlichen Patent- und wissenschaftlichen Veröffentlichungen bekannt und ist z. B. in dem finnischen Patent Nr. 84 775 und der entsprechenden europäischen Patentanmeldung Nr. 379 499 der Erfinder der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Verfahren zur Herstellung von Produkten mit angereichertem β-Glucangehalt sind von Paton und Lenz 1993 in dem Buch "Oat Bran" (Haferkleie), veröffentlicht von der American Association of Cereal Chemists, beschrieben worden. Es gibt auch mehrere Kultivarvarietäten der Gerste, bei denen der β-Glucangehalt bereits in den Körnern so hoch wie in den Haferkleiekonzentraten ist, das heißt, 14 bis 17%.
• Ein Problem bei der Verwendung von sowohl reinem oder nahezu reinem isoliertem β-Glucan, von Zubereitungen mit angerei chertem β-Glucangehalt und von β-glucanreicher Gerste ist die langsame, unvollständige und nicht leicht steuerbare Löslichkeit des β-Glucans. Eine rasche Auflösung und Viskositätssteigerung sind unter anderem wichtig, wenn physiologische Wirkungen angestrebt werden. In einigen von diesen ist eine Löslichkeit innerhalb von weniger als 15 Minuten notwendig. Von dem in den Körnern vorhandenem β-Glucan ist üblicherweise weniger als die Hälfte in heißem Wasser löslich. Eine schlechte Löslichkeit resultiert teilweise aus der Molekulargewichtsverteilung, wobei nur die Fraktionen mit einem niedrigeren Molekulargewicht wasserlöslich sind. Zusätzlich sind in β-Glucan aus sowohl Gerste (Forrester und Wainwright, Journal of the Institute of Brewing 83 (1977), Seiten 279 bis 286) als auch Hafer (Vårum und Smidsrød, Carbohydrate Polymers 9 (1988), Seiten 103 bis 117) fest gebundenes Protein oder Peptid gefunden worden, das vermutlich Moleküle an die Zellwand bindet und wahrscheinlich auch aneinander bindet, wodurch das scheinbare Molekulargewicht erhöht wird. Die Löslichkeit wird sowohl durch andere Komponenten des Korns, die die Diffusion von Wasser begrenzen, als auch durch die starke Neigung zum Zusammenbacken von β-Glucan, wenn es mit Wasser zusammenkommt, verzögert.
• Die Löslichkeit wird während der Verarbeitung erhöht und beschleunigt, was sowohl durch Wärme als auch durch mechanische Kräfte und durch β-Glucanase oder Pentosanaseenzyme bewirkt wird. Viskositätssteigernde Eigenschaften werden jedoch gleichzeitig in einem Ausmaß verringert, bei dem die physiologisch vorteilhaften Wirkungen und die Möglichkeiten für technologische Anwendungsbereiche wesentlich vermindert werden oder gänzlich verloren gehen. Beispielsweise hat der Teil des β-Glucans der Gerste, der wasserlöslich gemacht werden kann, üblicherweise eine Molekülgröße von der Hälfte oder einem Drittel von dem des löslichen β-Glucans aus Hafer, und seine Viskositätseigenschaften sind entsprechend schwächer. Die allgegenwärtige Anwesenheit von β-Glucanasen in vielen Nahrungsmittelrohmaterialien und deren Herstellung durch etliche mikrobielle Spezies und die hohe Wärmebeständigkeit dieser Enzyme bilden auch einen Unsicher heitsfaktor in der Konservierung von β-Glucan in wasserhaltigen Nahrungsmitteln. Demzufolge kann eine reproduzierbare Dosis nur unter Verwendung von Trockenzubereitungen erreicht werden, wobei die Löslichkeit der aktuellen Zubereitungen zu langsam und unvollständig ist, um eine effektive Wirkung zu erhalten.
• Die Hauptkomponente der löslichen Ballaststoffe in Roggen sind Pentosane und zusätzlich kommt β-Glucan vor. In der Backindustrie besteht technologisch das bedeutendste Interesse an diesen Pentosanen aufgrund ihrer Wasserbindefähigkeit, die den Erhalt der Frische bei Brot verbessert. Medizinische Wirkung haben die Ballaststoffe von Roggen und die begleitenden polyphenolischen Verbindungen, indem sie krebsvorbeugend wirken, insbesondere für Brust- und Enddarmkrebs.
• Die Schwierigkeit der vorbeugenden Verwendung von Ballaststoffen aus all diesen Getreidekörnern liegt in dem niedrigen Gehalt der Getreidekörner an effektiven Komponenten, was zu Bemühungen hinsichtlich ihrer Anreicherung geführt hat.
• Ein Verfahren zur enzymatischen Veränderung von β-Glucan enthaltenden Materialien ist von Inglett in der US-A-4 996 063 und der US-A-5 082 673 vorgestellt worden. Bei diesen Verfahren wird Stärke durch α-Amylase zu Maltodextrin hydrolysiert, wodurch auch β-Glucan in einem solchen Ausmaß abgebaut wird, daß keine physiologische Wirkung mehr erwartet werden kann. Bei einem von Wilhelm und Mitarbeitern (Stärke 41 (1989), Seiten 372 bis 376) veröffentlichten Verfahren wird Haferrohmaterial mit cellulolytischen Enzymen behandelt, um Stärke und Protein zu trennen. Der Gehalt an β-Glucan der erhaltenen Produkte wird nicht angegeben, es ist jedoch wahrscheinlich, daß eine technische cellulolytische Enzymzubereitung immer die Fähigkeit zum Abbau von β-Glucan aufweist, und somit ist der Gehalt an viskositätserhöhendem β-Glucan in den Fraktionen wahrscheinlich klein.
• Enzymatische Solubillisierung von β-Glucan aus Gerste ist von Yin und Mitarbeitern (Journal of the Institute of Brewing 95 (1989), Seiten 195 bis 198) untersucht worden. Diese Gruppe hat gefunden, daß etliche auf Gerstenkörnern vorhandene Pilzspezies Enzyme bilden können, die β-Glucan solubilisieren. Diese Enzyme haben jedoch die Viskosität verringert und können somit nicht zur Herstellung hochviskoser β-Glucanzubereitungen ausgenutzt werden.
• Forrest und Wainwright haben in ihrer oben genannten Veröffentlichung auch den Effekt von proteolytischen Enzymen auf das Molekulargewicht und die Viskosität von β-Glucan der Gerste untersucht. Die Experimente zeigten eine Verringerung von sowohl Molekulargewicht als auch Viskosität, wobei Thermolysin die größte Wirkung hatte und Papain, Chymotrypsin und Trypsin eine schwächere Wirkung hatten. Mälkki und Partner (Cereal Chemistry 69 (1992), Seiten 647 bis 653) haben gefunden, daß Trypsin die Viskosität von β-Glucan des Hafers verringert, und Autio und Partner (Food Hydrocolloids 5 (1992), Seiten 513 bis 522) haben gefunden, daß dieser Effekt bei unterschiedlichen Kultivarvarietäten des Hafers von unterschiedlicher Größenordnung ist. Weil in Trypsin keine β-Glucanaseaktivität gefunden wurde, ist die Verringerung der Viskosität offenbar durch Abbau der Bindungen hervorgerufen worden, die durch ein Protein oder Peptid zwischen den β-Glucanmolekülen gebildet sind.
• In einer weiteren Untersuchung der Eigenschaften von Kultivarvarietäten des Hafers ist nun überraschenderweise gefunden worden, daß milde Behandlung mit proteolytischem Enzym im Unterschied zu zuvor veröffentlichten Beobachtungen zu einer Steigerung der Viskosität von β-Glucan von bestimmten Varietäten führt. Dieser Effekt ist durch nachfolgende thermische, Lösungsmittel- und mechanische Behandlungen betont worden. In diesem Zusammenhang ist weiter beobachtet worden, daß eine Anreicherung von Ballaststoffen und die Steigerung ihrer Viskositätseigenschaften auch mit thermischer und nachfolgender Lösungsmittelbehandlung ohne vorhergehende Enzymbehandlung erreicht werden kann. Auf Grundlage dieser Beobachtungen wurde ein Verfahren zur Anreicherung von Ballaststoffen und zur Herstellung rasch löslicher Konzentrate von β-Glucan und Pentosanen entwickelt worden. Wesentliche Charakteristika des Verfahrens sind in den angefügten Patentansprüchen wiedergegeben.
• In dem erfindungsgemäßen Verfahren können Körner von Getreiden, die lösliche Ballaststoffe enthalten, wie Hafer, Gerste oder Roggen, oder von diesen abgetrennte Fraktionen als Rohmaterial verwendet werden. Als Vorbehandlung des Rohmaterial wird es geschält, gemahlen und die β-Glucanase- und Pentosanaseaktivitäten werden inaktiviert, wenn dies nicht bereits in den vorhergehenden Behandlungen erreicht wurde. Das vorbehandelte, fein gemahlene Material wird in Wasser suspendiert, wobei vorzugsweise eine Menge an Wasser verwendet wird, die kleiner als diejenige ist, die für eine Gelatinisierung der Stärke in dem Rohmaterial bei Temperaturen unter 100ºC benötigt wird. Mit dem Suspendieren kann bei Umgebungstemperatur begonnen werden, indem Wasser mit beispielsweise 20ºC zu dem Rohmaterial gegeben wird, welches Wasser zu absorbieren beginnt und das Aufquellen des Rohmaterials verursacht. Bei Spezies und Kultivarvarietäten, bei denen eine proteolytische Behandlung benötigt wird, um die Löslichkeit und Viskosität der Faser zu verbessern, wird diese in dieser Stufe bei dem optimalen pH-Wert und der optimalen Temperatur des Enzyms durchgeführt. Die Temperatur der Mischung wird auf 60 bis 85ºC erhöht, wobei gleichzeitig die Aufnahme von Wasser in das Rohmaterial und Extrahieren der löslichen Faser bei diesen höheren Temperaturen fortgesetzt wird. Polares organisches Lösungsmittel, das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe von aliphatischen C&sub1;- bis C&sub6;-Alkoholen und Aceton, wird in einer Menge von 80 bis 140% des Gewichts der Suspension zu der heißen Suspension gegeben, um die lösliche Faser auf unlöslichen Trägerteilchen niederzuschlagen, die aus dem Getreiderohmaterial abgeleitet sein können oder der aus dem Rohmaterial erhaltenen Suspension zugesetzt werden können. Als zugesetztes Material können beispielsweise Cellulose oder Kieselerde verwendet werden. Die Suspension wird durch Schlag- und Scherwirkungen homogenisiert, indem die Suspension beispielsweise mit einem Blattrührer oder in einer Kolloidmühle behandelt wird, und das feste Material wird in Bezug auf die lösliche Faser mit Verfahrensschritten, die auf Teilchengröße und Dichte basieren, wie Sedimentierung, Naßsieben, Zentrifugieren oder durch Hydrozyklone aufkonzen triert, wodurch ein Teil der Stärke als fein granulierte Fraktion abgetrennt werden kann. Die festen Fraktionen werden getrocknet, wodurch der Hauptteil des absorbierten Lösungsmittels zurückgewonnen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Anreicherung des festen Materials in Bezug auf die lösliche Faser nach dem Trocknen durch Verfahrensschritte wie Sieben oder Luftklassifizierung durchgeführt werden. Wenn fettreiche Materialien verarbeitet werden, kann der restliche Fettgehalt durch ein konzentriertes polares Lösungsmittel vor dem Trocknen extrahiert werden. Stark polare Lipide können aus der Lösungsmittel- Wasser-Mischung nach der Niederschlagungsstufe zurückgewonnen werden, wobei die weniger polaren und unpolaren Lipide aus dem Extrakt mit dem konzentrierten organischen Lösungsmittel erhalten werden. Die Lösungsmittel können rezirkuliert werden.
• Bei Verwendung von Proteolyse in der Hydratisierungsstufe muß ein Enzym gewählt werden, das bei dem während des Verfahrens verwendeten pH-Bereich keine nennenswerte β-Glucanase- oder Pentosanaseaktivität hat. Als Beispiel für geeignete Enzyme kann Trypsin genannt werden. Das Ziel der proteolytischen Stufe besteht in der Abtrennung von β-Glucan von der Zellwand und dem Abbau von Protein- und Pentidbindungen zwischen den Molekülketten von β-Glucan und somit in der Verbesserung der Löslichkeits- und Viskositätseigenschaften. Das Fortsetzen der Proteolyse über ein optimales Stadium hinaus führt jedoch zu einer Viskositätsminderung, die der Grund für die Beobachtungen gewesen ist, die in früheren Untersuchungen des Effekts von Proteolyse auf β-Glucan oder dieses enthaltende Materialien gemacht wurden. Da selbst innerhalb derselben Getreidepflanzenspezies der Gehalt an β-Glucan, dessen Lokalisierung in dem Korn, dessen Viskositätseigenschaften und dessen Proteolyseempfindlichkeit unter den Kultivarvarietäten variieren, wie aus der früheren Literatur bekannt ist, müssen die Dosierung und die Behandlungsdauer für jede Getreidespezies und Kultivarvarietät und für jedes Enzym separat bestimmt werden.
• β-Glucanaseaktivität oder Nebenaktivität ist unter den Enzymen, die mit Hilfe mikrobieller Spezies hergestellt werden, relativ weit verbreitet. Aus diesem Grund sollte die Auswahl des Enzyms aus Quellen erfolgen, von denen bekannt ist, daß sie bei dem gewünschten pH-Wert keine β-Glucanaseaktivität enthalten, oder aus Zubereitungen, die gereinigt oder hinsichtlich jener Aktivität inaktiviert sind.
• Der Zweck der Wärmebehandlung nach der proteolytischen Stufe ist einerseits die Wasseraufnahme in das Rohmaterial hinein bei hoher Temperatur, um β-Glucan und Pentosane von den anderen Komponenten der Zellwand zu trennen, und andererseits die Inaktivierung der Protease so vollständig wie möglich. Bei der Auswahl der Temperatur- und Zeitdauerkombination und der Menge an in der Wärmebehandlung zugesetztem Wasser ist der limitierende Faktor die Vermeidung einer übermäßigen Gelatinisierung der Stärke. Als Richtlinie für die Bedingungen können solche Kombinationen angesehen werden, bei der die Doppelbrechung der Stärkekörner verloren gehen kann, aber die Körner bei mikroskopischer Beobachtung intakt bleiben. Aufgrund dieser Begrenzung ist eine vollständige Inaktivierung der wärmetolerantesten Proteasen nicht möglich.
• In den Stufen der Wasseraufnahme und des Erwärmens tritt ein Aufquellen der Gewebe und ihrer Teile, die lösliche Faser enthalten, ein, aber ein stärkerer Zerfall von Stärkekörnern beginnt erst nach Erreichen der Gelatinisierungstemperatur. Die Hydratation von Stärke kann außer durch die Temperatur auch durch Begrenzen der Menge an vorhandenem Wasser und der mechanischen Schäden der Körner begrenzt werden. Somit müssen Mischen, Masse- und Wärmeübertragungsoperationen vor der Niederschlagungsstufe unter Verwendung von schwachen Scherkräften durchgeführt werden.
• Eine Niederschlagung der Faser in Anwesenheit von unlöslichem Träger verursacht das Niederschlagen eines Teils des β-Glucans auf der Oberfläche von festen Teilchen und so wird eine größere effektive Oberfläche der löslichen Faser erreicht. Dies beeinflußt die Wiederauflösungseigenschaften günstig.
• Die Volumenänderungen beim Aufquellen sowie in den Niederschlagungsstufen sind bei den Geweben und Teilchen, die lösliche Faser enthalten, verglichen mit Stärkekörnern und Geweben, die unlösliche Faser enthalten, größer. Es ist wahrscheinlich, daß in dem beschriebenen Verfahren andere Trenneffekte außer denen, die durch proteolytisches Enzym verursacht sind, größtenteils durch diese Änderungen des Volumens verursacht werden.
• Das Verfahren und die Eigenschaften der Produkte sind in den folgenden Beispielen beschrieben. Beispiele 1 bis 3 beschreiben Effekte von Trypsin auf die Viskositätseigenschaften und Beispiele 3 bis 6 das erfindungsgemäße Verfahren.
Beispiel 1
• Aus den Hafervarietäten Sang, kultiviert in Schweden, und Yty, kultiviert in Finnland, wurden Faserkonzentrate durch Abtrennen der Kleie durch trockenes Mahlen, Entfernen des Fetts mit Ethanolextraktion und durch Abtrennen von Stärke durch Luftsieben nach Feinmahlen hergestellt. Der β-Glucangehalt dieser Konzentrate betrug für die Varietät Sang 20,8% beziehungsweise für die Varietät Yty 26,1%.
• Zur Bestätigung der Viskositätseigenschaften wurden 2,5 g der Konzentrate in 95 ml Natriumphosphatpuffer, pH-Wert 2,5, suspendiert. Dies ergab eine berechnete Konzentration an β-Glucan von 0,505% für die Varietät Sang und 0,67% für die Varietät Yty in der Suspension. Die Suspensionen wurden durch Schütteln bei 37ºC, wodurch die Bedingungen im Magen simuliert wurden, bebrütet. Die gleichen Konzentrate wurden auch in einem pH- 7,0 Puffer in Gegenwart von 0,63 g/l Trypsin, dessen Aktivität 2000 EU/g betrug, extrahiert. Die Viskositäten der Suspensionen wurden mit einem Bohlin-Visco 88 Rheometer bei 32ºC und mehreren Scherraten gemessen. Dies Gerät läßt keine Messung von niedrigen Viskositäten bei niedrigen Scherraten zu. Die Resultate waren wie folgt (n. m. = nicht meßbar):
Beispiel 2
• 40 g Konzentrate, die wie in Beispiel 1 beschrieben aus den Varietäten Sang und Yty hergestellt wurden, wurden in 200 g Phosphatpuffer pH 7 suspendiert und über Nacht bei 40ºC mit unterschiedlichen Trypsinmengen bebrütet. Zu der Mischung, die nun eine pastenartige Konsistenz hatte, wurden 400 ml Ethanol gegeben, der Niederschlag wurde durch Filtration entfernt, mit einer kleinen Menge Ethanol gewaschen und getrocknet. Proben der Faserzubereitungen wurden in Phosphatpuffer mit einem pH-Wert von 2,5 in einer Konzentration von 2,5 g/95 ml suspendiert, wie in Beispiel 1 bebrütet und die Viskositäten wurden wie in Beispiel 1 bei 32ºC bestimmt. Die folgenden Resultate zeigen eine Notwendigkeit, die Trypsinbehandlung auf ein optimales Ausmaß zu begrenzen:
Beispiel 3
• Wie im ersten Absatz von Beispiel 1 beschrieben aus der Varietät Yty hergestelltes Faserkonzentrat wurde in Gegenwart von unterschiedlichen Mengen Trypsin bei 40ºC im Natriumphosphatpuffer mit einem pH-Wert von 7,5 für 2 Stunden bebrütet. Nach der Behandlung wurde die Temperatur der Suspension auf 80ºC erhöht und das Bebrüten wurde bei dieser Temperatur eine Stunde fortgesetzt. Nachfolgend wurde 94% Ethanol in einer Menge von 133% des Gewichts der Suspension zugesetzt, die Mischung wurde durch einen Scherhomogenisator homogenisiert, die Feststoffe abgetrennt und getrocknet. Die Ausbeute der trockenen Zubereitung betrug 90% des Ausgangsmaterials und der β-Glucangehalt der Proben, bestimmt mittels eines Analysators, der auf der Farbe von Calcofluor basierte, variierte zwischen 27,5 und 30,5%, während der Gehalt in dem Ausgangsmaterial, bestimmt nach dem selben Verfahren, 16,5% betrug, und gemäß dem enzymatischen Verfahren 26,1% betrug. Der höhere Gehalt an β-Glucan nach dem Calcofluor-Verfahren zeigt einen Anstieg des Anteils des lösli chen β-Glucans an. Von den erhaltenen Trockenzubereitungen wurden Suspensionen in Natriumphosphatpuffer mit einem pH-Wert von 2,5 in den in den Beispielen 1 und 2 angegebenen Konzentrationen hergestellt. Die Suspensionen wurden bei 37ºC extrahiert. Die Viskosität wurde wie in den Beispielen 1 und 2 bei 32ºC gemessen. Die Resultate der Messungen waren wie folgt:
Beispiel 4
• Eine Trypsin- und Niederschlagungsbehandlung ähnlich der in Beispiel 3 beschriebenen wurde mit einer Gruppe von Kleinen oder Konzentraten durchgeführt, die aus bekannten Varietäten hergestellt waren. Der Gehalt an β-Glucan wurde enzymatisch aus sowohl der ursprünglichen Probe als auch fertigen Trockenzubereitungen bestimmt. Die folgenden Resultate wurden in dem Experiment erhalten:
Beispiel 5
• Ein wie in Beispiel 1 beschrieben aus der Varietät Yty hergestelltes Konzentrat wurde wie in Beispiel 2 beschrieben bebrütet, wobei Trypsin jedoch durch handelsübliche Enzyme mikrobieller Herkunft ersetzt wurden und pH-Wert und Bruttemperatur auf Optimalwerte für jedes verwendete Enzym eingestellt wurden. Bei der Verwendung der meisten Enzyme stieg die Viskosität der Suspension nicht, was anzeigt, daß β-Glucan hydrolysiert wurde. Durch Hydrolyse unter Verwendung von Esperaseenzym von Novo A/S. Braband, Dänemark, wobei die zugesetzte Menge 0,30 ml/l betrug, bei einem pH-Wert von 7,6 und 58ºC für 2 h wurde ein Anstieg der Viskosität erreicht. Zur Inaktivierung der Protease und weiteren Solubilisierung von β-Glucan wurde die Mischung auf 80ºC erwärmt und bei dieser Temperatur eine Stunde lang bebrütet. Lösliche Faser wurde durch Zugabe von 94% Ethanol, 133% des Gewichts der Mischung, niedergeschlagen und die Feststoffe wurden abgetrennt und getrocknet. Nach dem Trocknen wurde die abgetrennte Stärke durch Sieben entfernt. Die Ausbeute an trockener Faser nach dem Sieben betrug 90% der Menge des als Ausgangsmaterial verwendeten Konzentrats. Die gleiche Behandlung wurde mit einer anderen Charge ohne enzymatische Hydrolyseestufe wiederholt. Die Viskositäten von 2,5% Suspensionen in Phosphatpuffer mit einem pH-Wert von 2,5 des Ausgangsmaterials und beiden behandelten Chargen wurde als Funktion der Extraktionszeit bei 37ºC bestimmt und waren wie folgt (n. m. = nicht meßbar):
Beispiel 6
• Haferkörner der Kultivarvarietät Yty wurden geschält und ohne vorhergehende Wärmebehandlung unter Verwendung von nicht geriffelten Walzen gemahlen. Nachfolgend wurden die Flocken in einer Hammermühle gemahlen und die Kleie wurde als die grobe Fraktion unter Verwendung eines Siebs mit Öffnungen von 125 um abgetrennt. Der β- Glucangehalt der Kleie betrug 9,5%.
• 250 g der erhaltenen Kleie wurden extrahiert und durch Wärme in Bezug auf die Enzymaktivität durch Behandlung in einer 85 Gew.-% Mischung aus Ethanol und Wasser an deren Siedepunkt zwei Stunden lang inaktiviert. Nachfolgend wurde die Mischung mit einem Sieb mit Öffnungen von 71 um gesiebt, die grobe Fraktion wurde in Ethanol resuspendiert und das Naßsieben wurde drei Mal wiederholt. Die Ausbeute der groben Fraktion nach den Waschstufen und dem Trocknen betrug 77 g. 70 g des so erhaltenen Kleiekonzentrats wurden in 190 ml 0,02 M Natriumphosphatpuffer mit einem pH-Wert von 7,5 suspendiert, auf 40ºC vorgeheizt, und es wurden 0,175 g Trypsin zugesetzt. Die Mischung wurde zwei Stunden auf 40ºC gehalten, wobei es in dieser Zeit zu einer hochviskosen Paste wurde. Die Paste wurde in einem Mikrowellenofen auf 80ºC erwärmt und eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten. In die heiße Mischung wurden 420 ml 92 Gew.-% Ethanol gegeben und die Mischung wurde mit einem Schermischer gemischt, bis sie homogen war. Sie wurde durch ein Sieb mit Öffnungen von 71 um gesiebt und drei Mal auf dem Sieb gewaschen. Die Ausbeute der groben Fraktion nach dem Trocknen betrug 49,7 g, ihr β-Glucangehalt betrug 35,9%. Der β-Glucangehalt der feinen Fraktion betrug 6,9%. In Zentrifugenbehandlungen konnte sie in Stärke und Ballaststofffraktion getrennt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines Konzentrats von löslichen Ballaststoffen, wie beispielsweise β-Glucan und/oder Pentosanen, aus gemahlenem Rohmaterial, das sich von Getreidekörnern ableitet, wobei das Verfahren die Behandlung des Rohmaterials mit Wasser und einem organischen Lösungsmittel, die Homogenisierung der resultierenden Suspension und die Trennung von feiner granulierten Feststoffen auf der Basis ihrer Teilchengröße und/oder Dichte von groberen Teilchen, die Ballaststoffe enthalten, und die Trennung der letzteren von der verbleibenden flüssigen Phase sowie die Trocknung des Endprodukts umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser zu einem feingemahlenen Rohmaterial gegeben wird, das in Bezug auf β-Glucanase- und Pentosanaseenzyme inaktiviert ist, die Mischung aus Rohmaterial und Wasser, so wie sie erhalten worden ist, auf eine Temperatur von 60-85ºC erhitzt wird, so daß eine Suspension von Feststoffteilchen und hydratisierten Ballaststoffen erhalten wird, daß ein polares organisches Lösungsmittel zu der heißen Suspension gegeben wird, so daß die Ballaststoffe auf die festen Teilchen niedergeschlagen werden, und daß die Suspension homogenisiert wird, so daß die feiner granulierten Feststoffe wie beispielsweise Stärke von den Teilchen, die die niedergeschlagenen Ballaststoffe enthalten, gelöst werden, die abgetrennt und zu dem Endprodukt getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial sich von Körnern von Hafer, Gerste oder Roggen ableitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in einer Menge zugesetzt wird, die kleiner ist als diejenige, die für eine Gelatinisierung der Stärke bei Temperaturen unter 100ºC benötigt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Rohmaterial und Wasser vor dem Erhitzen der Mischung ein proteolytisches Enzym zugesetzt wird, das keine β-Glucan oder Pentosan abbauende Aktivität bei dem pH-Wert der Mischung aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym Trypsin ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohmaterial eine Kultivarvarietät verwendet wird, wobei die Viskosität seines β-Glucans durch eine milde Hydrolyse durch Trypsin erhöht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel, das die Ballaststoffe niederschlägt, Ethanol ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Suspension feste Trägerteilchen gegeben werden, auf die die Niederschlagung der Ballaststoffe erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den Teilchen, die die Ballaststoffe enthalten, Lipide extrahiert werden, bevor getrocknet wird.