VL Produktentwicklung Bsp. Hydrokolloide [Kompatibilitätsmodus]

08.12.2011
1
PRODUKTENTWICKLUNG
Funktionalität der Rohstoffe
11.2011
2
Zusatzstoffe
Gelier- und Verdickungsmittel
Hydrokolloide
1
08.12.2011
Hydrokolloide
3
Alginsäure, Alginate
E 400 - 405
alginate is the only hydrocolloid
that can give heat stable gels
made without heating
Vorkommen Rohmaterial
4
Aus Braunalgen
Mittels alkalischer Lauge gewonnen
2
08.12.2011
Braunalgen
5
Laminaria Hyperborea
Laminaria digitata
Macrocystis pyrifera
Alginsäure, Alginate
6
Eigenschaften:
Verzweigtkettiges saures Polysaccharid
Bestandteil der Zellwände
Pflanzlicher Quellstoff
3 Hauptcharakteristika
Wasserunlöslich
• Rapid gelling
Fettlöslich
• Cold gelling
hitzestabil
• Heat stable gels
3
08.12.2011
Alginsäure, Alginate
7
Anwendung:
In Lebensmitteln
Konfitüren, Gelees, Desserts, Speiseeis, Konserven, Suppen, LightProdukten, Aspik, Schaumweinen
Aber auch in Kosmetika, Waschmitteln, Zahnmedizin, Chirurgie
Kein ADI Wert
In Säuglingsnahrung verboten
Wirkung:
Wird vom Körper nicht verwertet – unverändert ausgeschieden
In hohen Dosierungen Hemmung der Mineralstoffaufnahme
Natriumalginat, Kaliumalginat, Ammoniumalginat,
Calciumalginat
8
E 401, 402, 403, 404
Künstlich hergestellt
= Geliermittel, Überzugsmittel, Verdickungsmittel
Abkömmling der Alginsäure
Wasserlöslich
Hitze- und Lichtempfindlich
Verleiht gelartige Konsistenz durch Bindung von Calcium
Stabil gegen Einfrieren und Auftauen
Breite Verwendung (Alginsäure)
In Säuglingsnahrung verboten
4
08.12.2011
Hydrokolloide
9
Agar
E 406
=“chinesische Gelatine“, Algenhydrokolloid
Agar
10
Vorkommen:
Aus Rotalgen (Rhodophyta) gewonnen
Bestandteil der Zellwände
gereinigte, getrocknete, in Fäden geschnittene Gel
aus Schleimstoffen
5
08.12.2011
Agar
11
Eigenschaften:
Unbedenklich
geschmacksneutral
in heißen Wasser löslich
geliert beim Abkühlen auf Raumtemperatur
unnachahmliche Hysteräse (schmilzt bei 85°C +/- 5;
geliert wieder bei 35°C +/-5)
Lösungen sind viskos und fließfähig
Gele bei bereits 0 ,04% ohne weitere Chemikalien
Ballaststoff – wird nicht verstoffwechselt
Agar
12
Festere und stärkere Gele als mit Carrageen o. Gelatine
Gele sind klar mit kurzer, brüchiger Struktur
Keine Beeinflussung durch Kationen, pH oder
Trockenmasse einfachere Handhabung
QSA (quick soluble agar) = neue Handelsform
Geht schon bei 80°C in Lösung, dadurch auch in
Milchprodukten einsetzbar
QSA wird in kalte milch dispergiert, Dispersion wird
pasteurisiert
Enthält wertvolle Mineralien wie Magnesium, Natrium,
Eisen, Calcium
6
08.12.2011
Agar
13
Anwendung:
Häufig in Kombination mit anderen Geliermitteln
Marmeladen, Süßwaren, Eiscremes, tiefgefrorenes
Kleingebäck mit Himbeeren
Joghurt
In der Naturheilkunde als Laxans verwendet
Hilfsstoff in Pharmazie und Kosmetik in fettfreien
Produkten
Zugelassen bei Demeter für Obst und Gemüse
Agar
14
7
08.12.2011
Hydrokolloide
15
Carrageen
E 407
= Galaktansulfat
Carrageen
16
Vorkommen:
Ursprünglich aus Rotalgen
(Chondrus crispus, giartina) gewonnen
Heute in Meeresfarmen kostengünstiger aus
anderen Rotalgen (Euchema)
8
08.12.2011
Carrageen
17
Carrageen
18
Eigenschaften:
Geliert
Gut wasserlöslich
zählt zu den Ballaststoffen
erhöht das Sättigungsgefühl,
verringert die Resorbtion von Cholesterin und Zucker
positive Wirkung auf die Darmflora
9
08.12.2011
Carrageen
19
OSO3- OH
X=OH (30%)
X=OSO3- (70%)
O
O
O
O
O
OH
OH
Kappa
OSO3- OH
O
O
O
O
O
OH
Iota
OSO3-
OH
OSO3-
OH
O
O
O
OH
O
X
Molekularmodel
OSO3-
Lambda
Carrageen
20
Molekularstruktur
Kappa and iota hybrids and individual
lambda molecules in carrageenan from
Gigartina seaweed
mixture of Eucheuma cottonii
(kappa type) and Eucheuma spinosum
(iota type)
10
08.12.2011
Carrageen
21
Gelierungsmechanismus
Solution
Cool
Cool
Heat
Heat
Intermediate
state
Gel
22
umstritten
Verdacht auf Unverträglichkeiten bes. bei empfindlichen
Personen, krebsverursachende Eigenschaften
Kann die Aufnahme von Mineralstoffen beeinträchtigen
Beeinflusste im Tierversuch das Immunsystem
Schädigte im Tierversuch die Darmschleimhaut
In höherer Dosierung abführend
11
08.12.2011
Carrageen
23
Anwendung:
Alk. Getränke, Babynahrung, Biskuits, Desserts, Eiscreme,
Instantgeliermischungen, Milchshakes, Sahnespray,
Salatdressing, tiefgefrorenes Kleingebäck, Trocken-,
Dickmilcherzeugnisse
Häufig in Kombination mit anderen Verdickungsm.
ADI: 75 mg/kg
Pet foods
Toothpaste
Air freshener gels
E 407a verarbeitete Euchemaalgen
24
Künstlich hergestellt
Aus Polysacchariden getrockneter Algen
Mittels GVO
Chemisch verwandt mit E 407
Bildet trübe Gele
Auslöser pseudoallergischer Reaktionen
ADI Wert: 20 mg/kg
12
08.12.2011
Hydrokolloide
25
Johannisbrotkernmehl
E 410
Carob
in der Antike Wägeeinheit für Diamenten
= daher die Bezeichnung Karat
(griech. Hörnchen = keration = arab. Qi ra t
= ital. Carato = franz. Le carat)
Johannisbrotkernmehl
26
Vorkommen:
Johannisbrotbaum
(cerationia siliqua) / Karubenbaum /
Karobbaum
Gehört zur Familie der
Hülsenfrüchtler
Polysaccharid aus 80% Mannose und
20% Galactose
13
08.12.2011
27
Johannisbrotkernmehl
28
Eigenschaften:
Kakaopulverähnlich
Ähnliche Eigenschaften wie Guar
Weiß, geschmacksneutal
Natürlicher Zuckergehalt
Spezielles fruchtig-karamelliges Aroma
Fettarm
Frei von anregenden Substanzen
Ballaststoffreich
Enthält Vit. A, B, Ca und Eisen, sek. Pflanzenstoffe
Kann 80-100-faches des Eigengewicht an Wasser binden
14
08.12.2011
Eigenschaften – ernährungsphysiologisch
+ Ballaststoff
+ vergrößert durch Quellvermögen den Darminhalt
+ glutenfrei
+ neben Zucker:
+ 6% Eiweiß
+ wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe (Flavonoide)
+ Spuren von Mineralstoffen
Johannisbrotkernmehl
Weizenmehl
(Type 650 – 1800)
▬ kann Eiweißverdauung behindern
60
100g
330 kcal/ 100g
▬ kcal/
Verdacht:
Allergienauslöser
▬
Guarkernmehl
26 kcal/ 100g
bei Überdosierung leicht abführend
29
Einsatz und Wirkung
Stabilisator
stabilisiert Emulsionen
unterbricht Kristallbildung
Beispiele:
Trübstoffe in Limonaden werden in Schwebe gehalten
Verdickungsmittel
verstärkt Gelierwirkung anderer Hydrokolloide
geringste Mengen führen zu sehr stabilen gelartigen Substanzen
Beispiele:
Zusatz zu Xanthan: Viskositätszunahme
Zusatz zu Agar und Carragen: Verbesserung der Festigkeit und
der Elastizität der Gele
Backhilfsmittel
30
15
08.12.2011
Verwendung als funktionaler Rohstoff
Süßwaren
Soßen
Suppen
Puddings
Backwaren
Konfitüren, Marmeladen, Gelees
Obst- und Gemüsekonserven
Speiseeis und Milchmischgetränke
Feinkostsalate
Traditionell frisch oder getrocknet verzehrt, zu Saft gepresst (Kaftan), als
Sirup oder zu alk. Getränken vergoren
Diabetikerlebensmittel
Diätprodukte
Glutenfreie Lebensmittel
31
Tierfutter
Kosmetik und Pharmaindustrie
Verwendung als funktionaler Rohstoff: Beispiel Eiscreme
Qualitativ sensorische Funktionen:
cremiger Geschmack
leichter Geschmack
geringer Brennwert
Technologische Funktionen:
Stabilisierung der OW- Emulsion
Stabilisierung des thermolabilen Schaums
Tropffestigkeit nach dem Schmelzen
hohe Lagerfähigkeit
32
16
08.12.2011
Hydrokolloide
Guar
33
E 412
Auch Guarkernmehl, Guargummi, Guargum (engl.)
Guar
34
Vorkommen:
Guar wird aus dem Endosperm des Samens des
Guarstrauches (Cyamopsistetrgonolobus) gewonnen
Hauptanbaugebiete sind Indien, Pakistan, Texas
Gewinnung durch müllereitechnisches Verfahren
Charakteristisch aus Mannose + Galaktose zusammengesetzt
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
O
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
O
O
O
OH
OH
OH
17
08.12.2011
Guar
35
Eigenschaften:
Handelsübliche Präparate enthalten
durchschnittlich:
_ 14% Wasser
_ 1,5% Asche
_ 7% Protein
_ 75% Galaktomannan
_ Rohfaser
Guar
36
Aufgrund des hohen Verzweigungsgrades sehr gut in kaltem
Wasser löslich
Schon bei geringen Konzentrationen bilden sich hochviskose
Lösungen
Bereits ab 0,5% pseudoplastisches Verhalten
Mechanische Beanspruchung verringern kurzfristig die
Zähflüssigkeit
Als neutrales Polysaccharid sehr pH stabil
Kaum Einfluss bei Elektrolytzusätzen
Synergistische Steigerung der Viskosität bei Zusatz von Xanthan
und/oder Stärke
Zusatz von Guar zu gelbildenden Polysaccariden (Agar) erhöht
deren Gelfestigkeit
18
08.12.2011
Guar
37
Anwendung:
Uneingeschränkt zugelassen, kein ADI
Breiter Einsatz als Gelier- und Dickungsmittel
Unverdauliches Polysaccharid- Verwendung in diätetischen
Produkten
Oft in energiereduzierten LM für sahnige, cremige Konsistenz
trotz weniger Kalorien
Verhindert in Speiseeisherstellung Kristallbildung und
verbessert so Schmelzeigenschaften
Hinweise auf Kreuzreaktionen bei Sojaallergikern, in großen
Mengen Bauchkrämpfe
Hydrokolloide
38
Gummi arabicum
E 414
19
08.12.2011
Gummi arabicum
39
Ist ein neutrales bis schwach saures Polysaccharid
Bausteine: D-Galactose, L-Arabinose, LRhamnose und
D-Glucoronsäure (molars Verhältnis: 3:3:1:1)
Kette ist stark verzweigt mit einer hauptkette aus
ß(1-6) verknüpfte Galactoseeinheiten
Säuregruppen sind durch Ca-, Mg-, Na- und KIonen
Neutralisiert
Gummi arabicum
40
Vorkommen:
ist das getrocknete Exudat,
das aus Pflanzensaft von Stamm und Zweigen verschiedener
Akazien und Mimosenarten (Acacia senegal und Acacia seyal)
Ausbeute je Baum: 0,4 – 7kg
wichtigste Exportländer:
Sudan, Tschad, Niger
Auch Akaziengummi (selten), arabic gum (engl.)
Für Lebensmittelindustrie speziell gereinigt
Angeboten als Pulver, Flocken, Körner
20
08.12.2011
Gummi arabicum
41
Eigenschaften:
Gut in kaltem Wasser löslich
Hochkonzentrierte Lösungen mit verhältnismäßig niedriger
Viskosität
Keine Änderung der Viskosität bei Änderung der Scherrate
hochkonzentrierte Lösungen bis 50% trotzdem noch fließfähig
durch Wasserentzug Herstellung von Xero- oder Trockengelen
möglich
pH-stabil zwischen pH 4-9
Rascher Abbau bei höherem oder niedrigerem pH Wert
Elektrolyte reduzieren die Viskosität
Coacervat-Bildung mit Gelatine (Ausflockung)
Gummi arabicum
42
Anwendung:
In Aromenemulsionen, Öl-in-Wasser und Wasser-in-Öl
Systemen als Emulgator, Suspensionsmittel und Stabilisator
In sprühgetrockneten Pulveraromen als Emulgator
in der Sprüh-Emulsion und als Schutzkolloid, Filmbildner u/o
Einkapsulierungsmittel um Öltropfen
gegen Oxidation im Endprodukt zu schützen
Für den Einsatz in trüben Getränken als Stabilisator
Als Aromenstabilisator für Milchgetränke und Instantprodukte
Wird in einigen Ländern bestrahlt
21
08.12.2011
Anwendungsbeispiele (I)
Süßwaren:
Perfekte Konsistenz der Kaumasse bei harten
Gummipastillen und weichen Gummibonbons
Langanhaltende Formstabilität auch bei erschwerten
Bedingungen (höhere Temperaturen, lange
Transportwege)
Hohe Transparenz von Gummipastillen
Angenehmes Mundgefühl und perfekte Kaueigenschaft
Kein Kleben (Adhäsion) an Zähnen und Zahnfleisch
Gute Aromafreigabe durch eigene
Geschmacksneutralität
www.bdsi.de/.../zuckerwaren/zw_gummibonbons
/
Anwendungsbeispiele (II)
Snackherstellung:
Ausnutzen der Adhäsionswirkung von Gummi arabicum
Gewürze und Kräuter an die Oberfläche von Brezeln,
Kartoffelchips und -sticks, Corn Chips, Erdnüssen,
Müsliriegeln sowie anderen salzigen und süßen
Knabberartikeln "kleben“
Durch die haftende Eigenschaft von Gummi arabicum
kann man auf die traditionelle Anwendung von Öl
verzichten
www.saurabhflexipack.com/ListOfIndustries.aspx
22
08.12.2011
Anwendungsbeispiele (III)
Rotwein
Verhindert die Ausfällung von Farbbestandteilen
Verstärkt die Wirkung von Metaweinsäure gegen
Kristallbildung
Stabilisiert Metallkomplexe verhindert
Schwermetalltrübung
Rundet den Wein ab, verleiht mehr Körper und Dichte
Umhüllung der Gerbstoffe erscheinen weicher
Vermindert eventuelle Brandigkeit
Erhöht das Mouthfeeling
www.bella-cucina.de/rotwein.php
Hydrokolloide
46
Xanthan
E 415
Langkettiges, weit verzweigtes Kohlenhydrat
Aus verschiedenen charakteristisch verbundenen
Einfachzuckern aufgebaut
23
08.12.2011
Xanthan
47
Vorkommen:
Industriell durch Bakterien gebildet
Xanthomonas camestris
Einsatz gentechnisch veränderter MO möglich
Xanthan
48
Eigenschaften:
Gut in Wasser, Säuren, Basen löslich
Enorme Quell- und Wasserbindungsfähigkeit
Unter Rühren und Schütteln verlieren die Massen
vorübergehend ihre viskose Konsistenz
Entstandene Zähflüssigkeit bleibt auch bei Hitze erhalten
Bei Kombination mit Johannisbrotkernmehl entstehen
gummiartige Gele
24
08.12.2011
Xanthan
49
Erhöht Wasserbindungsfähigkeit von Teigen –
verzögern von Altbackenwerden
Verringerung der Bildung von Eiskristallen bei
Speiseeisherstellung
Hält in Fruchtsäften Schwebstoffe fein verteilt
Kann feste Filme bilden, die an Glas, Metall haften
Wird als wasserlöslicher Ballaststoff nicht verwertet
Gilt als unbedenklich, kein ADI Wert
Xanthan
50
Herstellung
Sterilisation
Selection
Cultivation
Fermentation by
Xanthomonas
Campestris
30°C/72h aerob
Milling
Drying
Precipitation
within
Isopropylalcohol
Centrifugation
(alcohol)
25
08.12.2011
Xanthan
51
Anwendung:
Backwaren
Mayonnaisen, Konserven, Fertigsalate,
Dessertaufgüsse, Salatsaucen, Senf
Kosmetik
Kann gentechnisch hergestellt sein
Hydrokolloide
52
Karayagummi
E 416
26
08.12.2011
Karayagummi
53
Langkettiges, weitverzweigtes Kohlenhydrat
Besteht aus D-Galactose, L-Rhamnose und
D-Galacturonsäure;
OH-Gruppen teilweise mit Essigsäure verestert
Karayagummi
54
Vorkommen:
aus Indien
Exudat stammt aus der Pflanze Sterculia urens
(Stinkbäume)
Stämme werden eingeritzt damit der harzige
Pflanzensaft Karays austritt
Harztropfen werden gesammelt, gemahlen, mit
heißem Wasser filtriert und getrocknet
27
08.12.2011
Karayagummi
55
Eigenschaften:
Gute Quelleigenschaften
Wenig stabil gegen Säuren
Nicht geschmacksneutral
Leicht säuerlicher Geruch
Gelierkraft nimmt in Gegenwart von Milcheiweiß zu
Verdauungsfördernd, abführend
Karayagummi
56
Anwendung:
Unbedenklich
ADI Wert 12,5mg/kg Körpergewicht
Nur für best. LM zugelassen
Knabberartikel aus Kartoffeln oder Getreide max.
5g/kg
Füllungen und Überzüge von Kuchen max. 5g/kg
Desserts max. 6g/kg
Eierlikör max. 10g/kg
NEM
28
08.12.2011
Karayagummi
57
Sehr selten in der Lebensmittelindustrie, häufiger
Kosmetik
Bspw. als Magenfüllmittel zur Gewichtsreduzierung
Abführmittel
Ersatz für teureren Traganth
Kaugummi
Hydrokolloide
58
Pektine und Pektinsalze
E 440
29
08.12.2011
Pektine und Pektinsalze
59
Komplexe Polysaccharide
Grundbaustein ist Galkturonsäure = lange Molekülkette
Rhamnosen unterbrechen dieses Hauptgerüst mit Seitenketten aus
neutalzuckern (Arabinose, Galaktose)
Carboxylgruppen (Säuregruppen) der Galakturonsäure können
verestert oder amidiert sein
In Abhängigkeit der Anzahl Estergruppen verschiedene Pektintypen
Mit dem Veresterungsgrad korrelieren Geliergeschwindigkeit und Textur
der Gele
Pektine und Pektinsalze
60
Nomenklatur
Pectin
High ester pectin
(HE pectin), i.e. %DE > 50
Low ester pectin
(LE pectin), i.e.%DE < 50
Low ester
Conventional pectin
(LC pectin), %DE < 50
Degree of esterification
Degree of amidation
Degree of free acids
(% DE)
(% DA)
(% DFA)
Low ester
amidated pectin
(LA pectin), %DA < 25
60
30
08.12.2011
Pektine und Pektinsalze
61
Hochveresterte Pektine (>50% Estergruppen)
Gelieren schneller
Gelieren durch „Zucker-Säure-Geliermechanismus“, d.h. best.
Menge Säure nötig um Dissoziation der freien
Carboxylgruppen zurückzudrängen, so werden neg. Aufladung
und gegenseitige Abstoßung reduziert
Hohe Zuckerkonzentration setzt Wasseraktivität herab,
Pektinmoleküle werden dehydratisiert, können leichter
zusammenhaften
Kaum Reaktion mit Ca
Pektine und Pektinsalze
62
Niederveresterte Pektine (<50% Estergruppen)
Gelieren auch mit Zucker und Säure
Gelieren hauptsächlich durch Reaktion mit mehrwertigen
Kationen z.B. Calcium
Gelstärke hängt von Pektinmenge, Pektintype, pH Wert im
Produkt, TS Gehalt, Gehalt an Puffersalzen und Ca Ionen ab
Bei Calciumüberdosierung fällt Calciumpektinat aus =
Vorgelierung, das Gelgefüge wird weniger elastisch, mehr
pastös, geringe Bruchfestigkeit
Ausfällen ist nur begrenzt reversibel durch wiederholtes
erhitzen und abkühlen
31
08.12.2011
Pektine und Pektinsalze
63
Amidierte Pektine (niederverestert+ 25%
Amidgruppen)
Werden statt mit Säure mit Hilfe von Ammoniak entestert
Ca Ionen benötigt
Geliertemperatur von Ca-Dosierung weniger stark
beeinflusst
Pektine und Pektinsalze
64
Vorkommen:
Zellwände höherer Pflanzen, aus Mittellamelle
(Kittsubstanz) oder primärer Zellwand (aktiv am
Wasserhaushalt beteiligt)
aus Äpfeln und Zitrusfrüchten
Unterscheiden sich in chemischer Struktur, was die
Funktionalität beeinflusst
32
08.12.2011
Pektin und Pektinsalze
65
Pektine und Pektinsalze
66
Pektingehalte
Trauben
Süßkirschen
Birnen
Pflaumen
Äpfel
Schwarze Johannisbeeren
Apfeltrester
Rübenschnitzel
Sonnenblumen-15-fruchtstände
Citrusschalen
0,20-0,35%
0,28-0,45%
0,46-0,60%
0,57-0,90%
0,55-0,92%
0,79-1,52%
10-15%
10-20%
25%
20-35%
33
08.12.2011
Pektine und Pektinsalze
67
Durch ihren hohen Pektingehalt sind Johannisbeeren
unbehandelt ungeeignet zur Saftherstellung (Pektin
bindet Wasser an Feststoffe)
wirtschaftlich entsaftet man solche Früchte nur mit
Antigeliermittel (enthalten Pektinasen)
Fa. Obipektin hat mehr als 50 kundenspezifische
Pektintypen
Reines Pektin kaum im Handel
Herstellungsprozess
68
WATER
CITRUS PEEL
EXTRACTION
ACID
PEEL WASTE
FILTRATION
SUGAR
PRECIPITATION
ALCOHOL
DRYING
MILLING
STANDARDIZATION
PECTIN
34
08.12.2011
Pektine und Pektinsalze
69
Konventionelle Gewinnung:
Saure Solubilisierung des Pektins mit konzentrierter
Salpetersäure, anschließend Fällung mit Hilfe von
Alkoholen oder Metallkationen
Zitrusschalen mit heißem Wasser und 50%iger
Salpetersäure vermengen
Maische in Extrakionstanks befördern, 8 Stunden
Verweildauer
Pektinbeschaffenheit wird über Standzeit, Temperatur
und Säuregrad gesteuert
Pektine und Pektinsalze
70
Maische waschen und filtieren
Abgefilterte Feststoff ist Futtermittel für Rinder
(enthält noch 50% des Pektins)
Pektinsaft wird eingedampft
Fällung mit Isopropanol
Rohpektin erhalten
Trocknen, mahlen, homogenisieren
35
08.12.2011
Pektine und Pektinsalze
71
Kaltsprütechnik 100% reines Produkt frei von
Trägerstoffen und Antiklumpmitteln
Vakuumtrocknung
Niedertemperatur-Sprühtrocknung
Walzentrocknung
Enzymatische Gewinnung:
Noch in der Entwicklung
Gefördertes Projekt vom BMBF an der FH Lübeck
Pektine und Pektinsalze
72
Eigenschaften:
Rein pflanzlich
Hohe Akzeptanz
Unverdauliche Ballaststoffe
Lösen sich in kaltem Wasser nur langsam
Schnell quellend
Gelstärke wird beeinflusst durch:
Pektinkonzentration
Calciumkonzentration
Trockensubstanz
pH Wert
36
08.12.2011
Pektine und Pektinsalze
73
Gelbildung durch Assoziation von Pektinketten und
somit Ausbildung eines 3D-Netzwerkes
Pektine und Pektinsalze
74
Anwendung:
Herstellung von Konfitüren, Gelees
Joghurtproduktion, Pasteurisierung von Sauermilchprodukten
(HV Pektine)
Koagulation des Caseins in Hitze wird durch Anwesenheit von
Pektin vermieden
Stabilisierung von Getränken
Verbessertes Mundgefühl bei Diätgetränken und Eiscreme
Pektinzusatz hält Kräuter in Dressings in Schwebe
Magensäureresistente Überzug von Tabletten
Pektin innerhalb der Tablette wirkt als „Sprengmittel“
37
08.12.2011
Hydrokolloide
75
Cellulose
E 460
Cellulose
Die Cellulose ist der Hauptbestandteil von pflanzlichen
Zellwänden (Massenanteil 50 %) und damit die häufigste
organische Verbindung der Erde.
…ist deshalb auch das häufigste Polysaccharid
…ist die in der Natur am häufigsten verbreitete organische
Verbindung .
38
08.12.2011
Chemische Eigenschaften
Zellulose besteht aus Glucosan- oder GlucanMakromolekülen.
Die Ketten der Makromoleküle von Zellulose sind
unverzweigt.
Zellulose besteht aus stäbchenförmigen Mikrokristallen,
die längs zur Faserachse angeordnet sind.
Die Faserlänge ist im Lichtmikroskop sichtbar
Chemische Eigenschaften
39
08.12.2011
Cellulose
79
E 460 Mikrokristalline Cellulose
E 461 Methylcellulose
Gemüse mit Rindfleisch, Kartoffelwaren
E 463 Hydroxypropylcellulose,
E 464 Hydroxymethylpropylcellulose HPMC
Zugelassen in LM qs
Synthetisches Cellulosederivat
HPMC ist ein Stoffgemisch aus verschiedenen teilweise
alkylsubstituierten Zellulosen in
verschiedenen Polymerisationsgraden und unterschiedlichen
Substitutionsgraden
Cellulose
80
E 466 Carboxymethylcellulose, CMC
Zugelassen in LM qs
Bezeichnung auch cellulose gum
Synthetisches Cellulosederivat
Hydroxylgruppen sind in unterschiedlicher Sättigung durch
Carboxymethyl substituiert
pH-Stabilität von pH 4-10
Klare (hochtransparente) Gelstruktur
Cell-ONa + ClCH2COONa Cell-CH2COONa + NaCl
40
08.12.2011
Cellulose
81
Vorteile:
der relative geringe Preis im Verhältnis zur
Funktionalität des Produktes
breites Sortiment mit unterschiedlichen Viskositäten
geschmacks- und geruchsneutral
kein Energiewert
Kaltwasserlöslich
konstante hohe Reinheit
Cellulose
82
gefrier-/taustabil
pseudoplastische Rheologie
deklarationsfreundliche (GVO-frei, BSE-frei,
Allergenfrei, Kosher, Halal, Pestizid-frei)
keine ernteabhängigen Preisschwankung
Schaummittel (Verkleinerung und bessere Verteilung
der Luftbläschen = voluminöser Schaum)
41
08.12.2011
Cellulose
83
Anwendungen
Kein ADI
Eiscreme
Bildung kleiner Eiskristalle
Verbesserte Stabilität und Haltbarkeit, gute
Wasserrückhaltung
Unterdrücken eines sandigen Mundgefühls,
zarter cremiger Schmelz
Glatte Textur, verlangsamtes Abschmelzen
Cellulose
84
Milchprodukte, Milchmischgetränke
Verringerung von Sedimentationserscheinungen
(Kakaomilch)
Verhinderung von Synärese (z.B. Desserts,
Schmelzkäse)
Wasserbindung in vor allem kaltlöslichen
Produkten (Dessertpulver, Kaltkreme)
42
08.12.2011
Cellulose
85
Backwaren
Verlängerte Frischhaltung, verzögerte Austrocknung
Hohe Funktionalität durch gute Kaltwasserlöslichkeit
Barrierefunktion (verringerte Ölaufnahme bei fettgebackenen
Produkten, Trennschicht fürFüllungen)
Potential zum Ersatz von Zuckern und Fett
Erhöhte Plastizität und Elastizität (verbesserte
Teigstabilität und Maschinengängigkeit)
Exzellente Gefrier-Tau-Stabilität (Kristallisationskontrolle)
Verzögerte Retrogradation von Amylose
Verbesserung von Textur, Glanz und Mundgefühl
Frei von Kalorien und Gluten
Cellulose
86
Brühwurst
verbesserte Wasseraufnahme / -rückhaltung
Reduzierte Synärese, verzögerter Verlust von
Feuchtigkeit / verminderte Austrocknung
Saftige Textur, verlängerte Frischhaltung
Kein Herauslaufen von Wasser aus dem Produkt in die
Verpackung (MHD)
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Cellulose
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Verbesserte
Schneidbarkeit und Schälbarkeit
Erhöhte ProzessStabilität und Stabilität bei der
Zubereitung im Haushalt
Exzellente Gefrier-Tau-Stabilität
(Kristallisationskontrolle)
Potential zum partiellen Austausch von
verschiedenen Rezepturkomponenten (Emulgatoren,
Salze, Fett, Proteine)
Cellulose
als Grundstoff in der Papierindustrie .
In der Bekleidungsindustrie wird Cellulose als
Regeneratcellulosefaser (Viskose), Baumwollfaser und
Leinen eingesetzt.
Baustoffindustrie, wo Cellulosederivate wie
Methylcellulose als Fließverbesserer etc. eingesetzt
werden.
Im Labor kann es als Füllmaterial für die
Säulenchromatographie verwendet werden.
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Hydrokolloide
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Gelatine
Gemisch aus Polypeptiden
Hat regenerierende, stärkende Wirkung auf
Knochen, Knorpel, Fingernägel und Haare
Gelatine
Amino acid
Residues
per 1000
90
Hoher Gehalt an AS Glycin (27%),
Prolin/Hydroxyprolin (35%)
Molekulargewicht der
Gelatinemoleküle hat großen
Einfluss auf physikalische
Eigenschaften wie Gelfestigkeit
und Viskosität
Alanine
105 - 117
Glycine
325 - 335
Valine
20 - 26
Leucine
22 - 25
Isoleucine
11 - 13
Proline
124 - 132
Phenylanalin
12 - 14
Tyrosine
1-4
Serine
32 - 37
Threonine
17 - 20
Methionine
3-6
Arginine
30 - 50
Histidine
4-6
Lysine
26 - 29
Aspartic acid
44 - 48
Glutamic acid
67 - 73
Hydroxyproline
90 105
Hydroxylysine
4 -7
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Gelatine
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Vorkommen:
Kollagen aus tierischem Bindegewebe
Davon Knochen von Schweinen, Kälbern, Rindern
sowie Schweineschwarten, Kalbs-, Rinderhaut
Wichtigster Rohstoff für LM heute Schweineschwarte
2 unterschiedliche Herstellungsprozesse
Sauer (Schweineschwarte)= Gelatine Typ A
1-tägige Säurebehandlung zum Lösen
Danach neutralisieren und entstandene Salze
durch mehrmaligen Wasserwechsel auswaschen
Gelatine
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Alkalisch
(Rinderhaut/Spalt, Knochen) = Gelatine
Typ B
Mehrwöchiges
Verfahren
Behandlung mit Laugen oder gesättigter Kalkmilch =
„Äscherung“
Neutralisieren durch Säurezugabe
Salze durch intensives Waschen entfernen
Danach
bei beide Extraktion, Reinigung, Eindickung,
Trocknung, Vermahlung
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Gelatine
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Europäische Gelatineproduktion
= 120000 Tonnen davon 65% aus Schweineschwarten,
20% aus Knochen, 15% Rinderspalt
Gelatine
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Bei alkalisch aufgeschlossener im Bereich pH 4,7-5,2
Bei sauer aufgeschlossener im Bereich pH 7,5-9,3
Entscheidend bei Einsatz mit anderen Hydrokolloiden
gemeinsam
Bildung thermoreversibler Gele
Feuchtigkeitsbindung
Synäreseverhinderung
Synärese ist die Aufteilung in Wasser und Festsubstanz, z.
Bsp. bei festen Joghurt sichtbar
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Eigenschaften (1)
Geruchlos, farblos
thermoreversibles Hydrokolloid
schmilzt bei Körpertemperatur (ca. 37°C)
Lebensmittel mit Gelatine schmelzen im Mund und erzeugen
einzigartiges Mundgefühl und intensives Aroma
wird beim Erkalten wieder fest
hochwertiges Protein, kalorienarm, cholesterin- und zuckerfrei und
praktisch keine Fettanteile
leicht verdaulich
wird vom menschlichen Organismus vollständig abgebaut
Eigenschaften (2)
wichtiges Kriterium zur
Qualitätsbestimmung von Gelatine
ist Bloomwert
Bloomwert zwischen 50 und 300
Bloomwert zur Bestimmung von
Gallertfestigkeit und die
Gelierkraft
je höher Bloomwert, desto höher
Gelierkraft
Gelatine ist
multifunktional
gelierend,
ein- bzw. verdickend
stabilisierend
wasserbindend
emulgierend
schaumbildend
filmbildend
und ohne chemische
Zusatzstoffe
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Eigenschaften (3)
Viskosität zwischen 20 und 75 mPa.s
einfach im Gebrauch
geliert innerhalb des normalen pH - Bereichs der meisten
Lebensmittel
pH-Wert zwischen pH 4,5 und pH 6,5 (abhängig vom
Aufschlussverfahren)
erfordert keinen Zusatz von Salz oder Zucker
Eigenschaften (4)
enthält
84 – 90% Eiweiß
1 – 2% Mineralsalze
der Rest ist Wasser (8 – 15%)
eignet sich zum Gelieren, Verdicken, Wasser binden,
Schaumbilden und Stabilisieren und ist hochelastisch
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Gelatine
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Anwendung: Sehr breit
58% der produzierten Gelatine wird im Lebensmittelbereich
eingesetzt
21% Pharmazie in Weich- und Hartkapseln,
biolog. Kleber bei OPs
12% Fotografische Industrie zum Beschichten von Fotopapier
Speisegelatine in Sülzen, Aspikwaren, Geleespeisen,
Süßwaren, Backwaren, Brotaufstrichen, Speiseeis
Als positiv geladenes Kolloid zur Klärung von Weinen,
Fruchtsäften (Ausfällung negativ geladener Trübteilchen,
Gerbstoffen)
Vorkommen im Lebensmittel
Süßwaren
Backwaren
Weingummi, Kaubonbons, Negerküsse
Creme- und Sahnefüllungen
Milchprodukte und Desserts
Joghurt, Quark, Schaumdessert
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Vorkommen im Lebensmittel
Fleisch-, Fisch- und
Wurstwaren
Sülze, Salami, Fisch
Getränke
Wein, Saft, Bier
Light-Produkte
Functional Food
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