VL Produktentwicklung Hilfsstoffe, Enzyme
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1 PRODUKTENTWICKLUNG 11.2011 Funktionalität der Rohstoffe 2 Technische Hilfsstoffe Fraktioniermittel, Transporthilfen, Oberflächenbehandlungsmittel, Reaktionsbeeinflusser Enzyme 3 Technische Hilfsstoffe Grauzone der Zusatzstoffe Bei der Herstellung aus technologischen Gründen verwendet Technische Hilfsstoffe 4 Weitgehend wieder entfernt Nur Reste, die technisch unvermeidbar, unwirksam, gesundheitlich unbedenklich, weder riechen noch schmecken Grenze zw. Hilfsstoffen und Zusatzstoffen fließend Ca. 300 (z.T. nicht genau bekannte) nicht zulassungsbedürftige Stoffe Fachleute schätzen Anwendung höher als mit deklarationspflichtigen Zusatzstoffen Fraktioniermittel 5 Adsorbtionsmittel Trägerstoffe Vereinfachen Einsatz von Zusatzstoffen ohne technologische Funktion zu beeinflussen Bes. bei sehr niedrige Konz. wäre Dosierung ohne fast unmöglich, Süßstoffe durch hohe Süßkraft oft an Träger gebunden Müssen nicht gekennzeichnet werden Fraktioniermittel 6 Detergenzien Entfärber Enzym-Fixiermittel Extraktions-Lösungsmittel Fällmittel Molekularsiebe Reinigungshilfen Schälmittel Waschmittel Transporthilfen 7 Antiklumpmittel (wirkt wie einst das Reiskorn im Salzstreuer) Formtrennmittel Schwemmwasser Transporthilfen 8 Treibgase (um Öle o. Sahneerzeugnisse zu pumpen, abzufüllen; Schutzgasatmosphäre) Kohlendioxid, Argon, Helium Stickstoff, Distockstoffmonooxid, Butan, Isobutan, Propan, Sauerstoff, Wasserstoff Oberflächenbehandlungsmittel 9 Antischaummittel Freifleißmittel Hydrophobiermittel Hydrophiliermittel Instantisiermittel Entfernbare Überzüge Oberflächenbehandlungsmittel 10 Äpfel werden gewachst, Rosinen wird die nat. Wachsschicht der Trauben mit Kaliumcarbonat entfernt, damit sie schneller trocknen, Zitrusfrüchte, Bananen weden mit Diphenyl bzw. Thiabendazol gegen Fäulnis und Schimmel behandelt, Chitosan (aus Krabbenabfällen) zur Klärung von Säften, Abtrennung Milchfett von Molke, Antiklumpmittel, fungizid, Antioxidanz Reaktionsbeeinflusser 11 Entkeimungsmittel Enzyme Katalysatoren Kontakt Geliermittel Mikroben-Kontrollmittel Packgas Reaktionsvermittler Solubisiermittel 12 Enzyme Kommen in allen lebenden Systemen vor, sind jedoch nicht an sie gebunden endogene Enzyme in Lebensmitteln als auch als Food additives Biologische Katalysatoren Charakteristische Endsilbe –ase Enzyme 13 Apoenzym + Cofaktor Wirkspezifität im Apoenzym lokalisiert (Art des Arbeitens) Substratspezifität begrenzte Zahl von Substraten pro Enzym, ist abhängig von der räumlichen Struktur und Ladung Z.B. Esterasen spalten fast alle Ester = geringe Substratspezifität Glycosidasen sind sehr substratspezifisch Enzyme 14 Schlüssel-Schloss-Prinzip besser mit Hand (Substrat) in einem zerknüllten Handschuh (Enzym) vergleichbar Grundgleichung Enzym + Substrat Enzym-Substrat-Komplex Wichtigste nach Aktivität 1. Amylase 2. Xylanase 3. Lipoxygenase Enzym + Produkt Enzyme 15 Enzyme - Eigenschaften 16 Erniedrigung der Aktivierungsenergie Mind. Millionenfache Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit (ist damit anorganischen Katalysatoren weit überlegen) Zusatz von Enzympräperaten beschleunigt die Reifung Oft lang andauernde nat. Reifungsprozesse beruhen immer auf Enzymaktivität Arbeiten hochspezifisch Beeinflussbar durch Inhibitoren = kein Erkennen falscher Substrate Interaktion ohne Erfolg z.B. Schwermetalle wie Quecksilber Aktivatoren = beschleunigte Reaktion z.B. Metallionen wie Magnesium, Calzium Enzyme - Einteilung 17 internationale Klassifizierung IUB (nach Wirkungsweise) Oxidoreduktasen Redoxreaktionen Transferasen Gruppentransfer Hydrolasen hydrolytische Spaltung chem. Bindungen unter Wassereinlagerungen (Proteasen, Lipasen, Phosphatasen, Esterasen, Lysozym) Lyasen hinterlässt Doppelbindungen oder Reaktion an Doppelbindungen Isomerasen Isomerisierungen (Umwandlungen innerhalb des Substratmoleküls) Ligasen Reaktion zweier Moleküle in Verbindung mit Verbrauch energiereicher Bindungen (ATP) Enzyme - Einteilung 18 Jedes Enzym hat eigene Codenummer z.B. Glucoseoxidase E. C. 1. 1. 3. 4. Klasse Gruppe Untergruppe Seriennummer Enzyme - Einsatz 19 Vorteile: Einsatz steigert die Arbeitsproduktivität, da Produktionsprozess verkürzt werden kann Erhöhung der Ausbeuten, Verringerung der Verluste Einsatz oft Voraussetzung für Einführung kontinuierlicher und automatisierter Produktionsverfahren Leicht erfüllbare Anforderungen an Reaktionsbedingungen (PH, Temperatur, …) Physiologische Unbedenklichkeit Leichte Inaktivierbarkeit Enzyme - Vorkommen 20 Pflanzensamen Papaya, Ananas, Malz, Soja tierische Organe Kälbermägen, Krill, Pankreas, Fischreste gezüchtete MO Bakterien, Schimmelpilze, Hefen, Mikroalgen Enzyme - Anwendung 21 Fleischindustrie – Verwendung von Peptidhydrolasen (Papaine) als Fleischmürbesalz Käseherstellung – Lab Enzym zur Fällung des Milcheiweißes Stärkeverarbeitende Industrie – Glykosidhydrolasen zur Spaltung von Stärke in Glukose z.B. „Dextropur“ aus Maisstärke Süßwarenindustrie – Invertase zur Kunsthonigherstellung, Geschmeidighaltung von Pralinen Bierherstellung – Peptidhydrolasen gegen Trübungen Backwaren Enzyme in Backwaren 22 Malzmehle und Malzextrakte schon über 100 Jahre im Einsatz Verbesserung der mehleigenschaften, gärungsfördernde Backmittel enthalten Amylasen und Teigverbessernde Backmittel mit Peptidhydrolase Enzyme aus der Gruppe der Oxidoreduktasen Beeinflussen Rheologie von Teigen und Massen maßgeschneidert Enzyme in Backwaren 23 Reichhaltigste Quelle sind MO Anpassung durch Auswahl an geeigneten Stämmen und Wachstumsbedingungen Gentechnik üblich Mehrere Eintragungswege bei Teigbereitung Direkt als enzymhaltiger Rohstoff z.B. Malzmehl, Malzextrakte, Sojamehle, … Als Bestandteil von Mehlen (in der Mühle) Als Bestandteil von Backmitteln, Backmischungen, Fertigmehlen Enzyme in Backwaren 24 Einsatz bei der Herstellung von Weizenbroten und –brötchen a-Amylase als Malzprodukt und/oder Enzympräperate aus Aspergillus, Bacillusstämmen Xylanase aus Aspergillus, Bacillus (für Hemicellulosen, Pentosane) Lipoxygenasehaltige Leguminosenmehle (für Lipide, Proteine) Sonstige mikrobiellen Enzympräperate wie Glucoseoxidase, peroxidase, Protease, Amyloglucosidase und Lipase Enzyme in Backwaren 25 Wirkung Teigentwicklung Schlüsselenzyme Xylanasen, Glucoseoxidase Trockene, nicht klebende Teige Xylanasen Gärstabilität, Gärtoleranz Xylanasen Gebäckvolumen Xylanasen, Amylasen Gebäckfarbe, Geschmack Amylasen, Proteasen, Peptidasen Frischhaltung Amylasen, Xylanasen, Lipasen 26 Xylanasen / Pentosanasen Seit > 20 Jahren verwendet Beeinflussen die Nicht-Stärke-KH (NRS) = Cellulose, Hemicellulosen (1-3%) wie Arabinoxylane (Hauptfraktion mit Hauptkette = Xylose), Galactomannan, Glucan Sind im Weizenmehl zwar nur gering aber dennoch Einfluss auf die Backfähigkeit Wirkung noch nicht vollständig geklärt z.B. Produktion aus Aspergillusstämmen am besten für Weizengebäcke geeignet 27 Lipoxygenasehaltige Leguminosen Sojamehl hat nat. Lipoxygenase LOX Aktivität = 200x höher als Weizen LOX 28 Amyloglucosidase Produziert während der Teigfermentation Glucose aus den von Amylasen gebildeten Dextrinen Hefe hat so kontinuierlich vergärbare Glukose Bes. bei Gebäcken aus TK Teigen dadurch bessere Erhaltung des Hefetriebes nach Auftauen 29 Oxidoreduktasen Glucoseoxidase, Peroxidase Herstellung mit Hilfe von Aspergillus niger Katalysiert in Weizenteigen die Oxidation von Glukose durch Sauerstoff wobei sich Wasserstoffperoxid bildet = starkes Oxidationsmittel – verfestigt Kleberstruktur durch Vernetzung freier Sulfhydylgruppen zu Disulfidbrücken Gemeinsam mit Xylanase entstehen feste, trockene Teige mit erhöhter Knettoleranz, Gärstabilität (dennoch nicht auf Emulgatoren verzichtbar) aber Ascorbinsäure verzichtbar
