PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE68924371T2 28.03.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0345885
Titel Gellangum/Gelatine-Mischungen.
Anmelder Monsanto Co., St. Louis, Mo., US
Erfinder Wolf, Carol L., No. 134 Solana Beach California 92074, US;
Lavelle, William M., San Diego California 92126, US;
Clark, Ross C., San Diego California 92124, US
Vertreter TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER & Partner, Patentanwälte, 81679 München
DE-Aktenzeichen 68924371
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 05.06.1989
EP-Aktenzeichen 892014176
EP-Offenlegungsdatum 13.12.1989
EP date of grant 27.09.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.03.1996
IPC-Hauptklasse A23L 1/05

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es sind bereits Kombinationen aus Gellangummi und Gelatine beschrieben worden. Beispielsweise beschreibt das US-Patent 4 517 216 (Shim) Mischungen mit Gewicht/Gewichts-Verhältnissen von 5/1 bis 1/5, die eine synergistische Steigerung der Gelfestigkeit zeigen. In Chilvers et al. "Coacervation of gelatin-gellan gum mixtures and their use in microencapsulation", Carbohydrate Polymers, Vol. 7 (1987), und in dem Kelco Bulletin "Gellan Gum in Microencapsulation", CD-31 (1983) sind Koazervate aus Gellangummi und Gelatine beschrieben.

Patent Abstracts of Japan, Vol. 11, Nr. 371 beschreibt ein Nahrungsmittelgel, das durch Erhitzen eines wäßrigen Systems, das bis zu 2 Gew.-% Gellangummi enthält, Zugabe von bis zu 30 Gew.-% Protein, beispielsweise Gelatine, bezogen auf das Wasser, und Homogenisieren erhalten wird.

Die EP-A-0 275234 beschreibt fotografische Filme, die ein Polysaccharid und Gelatine umfassen.

Der Einfluß von verschiedenen Metallionen auf die Härte von Gellangummi ist in Anderson et al. "Gellan gum. Laboratory-produced microbial polysaccharide has many potential food applications as a gelling, stabilizing and texturizing agent", Food Technology, April 1983, 62-70 beschrieben.

G. Phillips, "Gums and Stabilisers for the Food Industries" (1988), IRL Press, Einsham, Oxford, GB, Seiten 301-309, und G.R Sanderson et al., "Gellan gum in combination with other hydrocolloids" beschreiben Kombinationen von Gellangummi mit Stärke und mit Gelatine.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Trockenmischungszubereitung enthaltend 6,51 bis 30,078 Gew.-% einer Mischung aus Gellangummi und Gelatine in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 20 bis 1 : 50, 10,035 bis 89,518 Gew.-% Zucker, 0,042 bis 8,802 Gew.-% einwertige oder zweiwertige Kationen oder Kombinationen davon (Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium werden dafür empfohlen, Konzentrationen im Bereich von 52,0 bis 262,0 mMol zu ergeben), 2,62 bis 21,894 Gew.-% Sequestrierungsmittel und 1,31 bis 29,192 Gew.-% Säure (zur Erzielung eines End-pH-Werts des Gels von 3,5 bis 5,0).

Unter Gellangummi sind deacylierter und teilweise deacylierter Gellangummi und geklärte Formen davon zu verstehen, wie sie in den US-Patentschriften 4326 052 (Kang etal.) und 4503084 (Baird etal.) beschrieben sind, auf welche Druckschriften hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Somit schließt der hierin verwendete Begriff "Gellangummi" seine native (d. h. vollständig acylierte) Form aus.

Gelatine ist eine Mischung aus von Kollagen abgeleiteten wasserlöslichen Proteinen, die man typischerweise durch Kochen der Haut, der Sehnen, der Bänder und/oder Knochen von Tieren in Wasser erhält.

Für den Fachmann ist klar, daß die hierin verwendeten Hinweise auf Gummigele fürwäßrige Einphasen- oder Zweiphasensysteme stehen, die eine wirksame Menge des Gummis und Wasser enthalten und gegebenenfalls zusätzliche Materialien, wie Zucker, Fette, Hydrokolloide, Proteine, färbende und aromatisierende Bestandteile und zusätzlich organische oder anorganische Lösungsmittel, einschließlich Glykole.

Für viele Anwendungen fordern Gellangummi/Gelatine-Gele keine Kühlung, was einen wesentlichen Vorteil gegenüber Gelatinegelen darstellt, die gekühlt werden müssen.

Mischungen aus Gellangummi und Gelatine können dazu verwendet werden, eine Vielzahl von nützlichen gelförmigen technischen und Nahrungsmittelprodukten zu erzeugen. Typische gelierte Nahrungsmittelprodukte schließen verarbeitete Gemüse, Früchte, Fleisch und Fisch, Aspiks, Tierfutter, Dessertprodukte auf der Grundlage von Wasser und Milch, Sirupe und Soßen ein. Typischerweise werden diese gelierten Produkte dadurch hergestellt, daß man eine wäßrige Zubereitung der Nahrungsmittelbestandteile herstellt und die Gellangummi /Gelatine-Mischung löst. Das Gelieren erfolgt durch Erhitzen während 2 bis 60 Minuten auf mindestens 75ºC und Abkühlenlassen der Zubereitung auf Raumtemperatur.

In Abhängigkeit von dem Verhältnis und den Anwendungsmengen des eingesetzten Gellangummis und der Gelatine, der Art und der Menge der verwendeten Nahrungsmittelbestandteile kann ein nützlicher Bereich von Texturen erreicht werden.

Der angestrebte Endzweck bestimmt die angestrebte optimale Gelfestigkeit, Textur, Gelierart etc. Es liegt im Rahmen des Fachmanns, die Art und die Menge der Bestandteile, wie sie hierin angegeben sind, zu variieren, um etwaige Probleme zu überwinden oder die angestrebten Endprodukte zu erhalten.

Man kann Kombinationen aus Gellangummi und Gelatine dazu verwenden, Gele mit spezifischen Texturanforderungen herzustellen. Eine Vielzahl von Nahrungsmittelprodukten kann die Vielfalt dieser Kolloidkombination ausnützen. Dessertgele oder angesäuerte Gele, Konfekte und viele andere Nahrungsmittelprodukte auf Gelgrundlage können von den Texturen profitieren, die man durch Variation der Bestandteile, die in der Tabelle 1 angegeben sind, erzielen kann.

TABELLE 1 GELLANGUMMI/GELATINE-GELE BESTANDTEIL- UND BEDINGUNGSBEREICHE

BESTANDTEIL BEREICH (Gew.:Gew.)

Gellangummi 0,03-0,25% der gesamten Lösung

Gelatine, Typ A oder B 50-300 Bloom 0,18-4,0% der gesamten Lösung

Zucker 0,0-40,0% der gesamten Lösung

Ionen - einwertige 0,0-250 mM

Ionen - zweiwertige 0,0-16,0 mM

Sequestrierungsmittel 0,50-1,50% der gesamten Lösung

BEDINGUNGEN BEREICH

Hydratationszeit 2-60 Minuten

Aufheizzeit 2-60 Minuten

Hydratationstemperatur 20-100ºC

Aufheiztemperatur 75-100ºC

pH-Wert 3,0-9,0.

Gele mit einem gewünschten Eigenschaftsprofil können dadurch erhalten werden, daß man eine Texturprofilanalyse (TPA) durchführt. Die TPA ist eine Texturbestimmungsmethode, die gleichzeitig verschiedene Textureigenschaften des Gels mißt. Eine Meßvorrichtung (Instron 4201 Universal Testing Instrument) mißt die Texturparameter und überträgt die Daten für die Analyse zu einem Computer (Hewlett-Packard 86B). Die fünf Textureigenschaften, die für die Erfindung von größter Bedeutung sind, werden nachfolgend beschrieben (siehe auch Fig. 1).

Der Modul ist die Anfangssteigung der Kraft-Deformations-Kurve. Er ist ein Maß dafür, wie sich die Probe verhält, wenn sie ein wenig zusammengedrückt wird, und korreliert im allgemeinen sehr gut mit der wahrgenommenen Anfangsfestigkeit eines Gels. Die Einheiten sind Kraft pro Einheitsfläche (Newton pro Quadratmeter oder Pound-Kraft (Ibf) pro square inch).

Die Härte ist die maximale Kraft während des ersten Zyklus des Zusammendrückens und wird am häufigsten mit der Bruchfestigkeit korreliert. Die Härte wird in Einheiten der Kraft (Newton oder Ibf) angegeben.

Die Sprödigkeit definiert den Punkt, wo Brüche oder Risse auftreten und wird als Prozentsatz der Belastung angegeben, die dazu erforderlich ist, das Gel zu brechen. Ein Gel, das sehr leicht früh in dem Verformungszyklus bricht, ist spröder als eines, das später bricht, so daß das Gel um so spröder ist, je kleiner der Sprödigkeitswert ist.

Die Elastizität weist darauf hin, wie "gummiartig" die Probe ist. Sie steht für das Verhältnis von Probenhöhe nach dem ersten Zusammendrückzyklus zu der ursprünglichen Höhe der Probe und ist als Prozentsatz angegeben. Wenn die Probe ihre ursprüngliche Höhe vollständig wieder erlangt, beträgt die Elastizität 100%.

Die Kohäsion oder der Zusammenhalt ist ein Maß dafür, wie die interne Struktur abgebaut wird. Eine Probe mit einer festen internen Struktur besitzt einen hohen Kohäsionswert, der als Prozent angegeben wird.

Die TPA wurde von M.C. Bourne, Texture Profile Analysis, Food Technology, Vol. 32/7) (1978), 62 beschrieben.

Man kann aus einer Trockenmischung (siehe das Protokoll 1) einverbessertes Gelatine-Dessertgel herstellen, das aus spezifischen Mengen von Gellangummi, Gelatine, Zucker, einwertigen und zweiwertigen Ionen, Sequestrierungsmitteln und Säure(n) zusammengesetzt ist (Tabelle 2). Die Zugabe von Gellangummi zu einer Gelatinegel-Formulierung verbessert die Verfestigung, das Schmelzen, das Zähwerden (das Phänomen eines Gels, mit der Zeit einen höheren Modul anzunehmen; ein Alterungseffekt) und die Stabilität bei Raumtemperatur. Spezifische Verbesserungen durch die Zugabe von Gellangummi zu einem Gelatinegel werden nachfolgend beschrieben. Repräsentative Formulierungen dieser Mischung sind in der Tabelle 3 angegeben zusammen mit den Angaben für eine Kontrollmischung aus 100% Gelatine.

a. VERBESSERTE VERFESTIGUNGSEIGENSCHAFTEN

Wenn sie bei 5ºC gehalten werden, verfestigen sich Gellangummi-Gelatine- Gele innerhalb von 10 Minuten im Vergleich zu der Kontrollgelatine, die sich in 40 Minuten verfestigt. Bei der Aufbewahrung bei 20ºC verfestigen sich Gellangummi-Gelatine-Gele im Verlaufe von 15 Minuten, während die Kontrollgelatine sich im Verlaufe von sechs Stunden nicht verfestigt.

b. VERBESSERTE SCHMELZEIGENSCHAFTEN

Gellangummi-Gelatine-Gele schmelzen nicht, wenn sie während 10 Minuten bei Temperaturen von mehr als 75ºC gehalten werden. Die Kontrollgelatine schmilzt bei etwa 51ºC in 2,5 Minuten.

TABELLE 2 GELLANGUMMI-GELATINE-GELE: BEREICHE FÜR TROCKENMISCHUNGSBESTANDTEILE UND -BEDINGUNGEN

BESTANDTEIL BEREICH (Gew.:Gew.)

Gellangummi 0,04-0,06% der gesamte Lösung

Gelatine*, Typ A oder B 150-250 Bloom 1,20-2,00% der gesamten Lösung

Zucker 0,0-20,00% der gesamten Lösung

Einwertige Ionen 50-250 mM

Zweiwertige Ionen 2-12 mM

Sequestrierungsmittel 0,50-1,50% der gesamten Lösung

Leitungswasser 82%

BEDINGUNGEN BEREICH

Hydratationszeit 2-20 Minuten**

Hydratationstemperatur 75-100ºC

pH-Wert 3,5-5,0

* Gellangummi/Gelatine-Verhältnis 1 : 50 bis 1 : 20

** Die Hydratationszeit hängt von der Größe des Ansatzes ab.

TABELLE 3 DESSERTGEL-TROCKENMISCHUNGSZUBEREITUNGEN
Gel mit hoher Klarheit* Gellangummi-Gelatine Gellangummi-Gelatine Kontrollgelatine (Gew.-%) Leitungswasser Zucker Gelatine, 200 Bloom Kaliumcitrat Adipinsäure Citronensäure-Monohydrat Calciumsulfat Aromastoffe Gellangummi Summe *Lichtdurchlaßgrad bei 490 nm > 85%.

c. VERBESSERTE ENTWICKLUNG DER VERFESTIGUNGSFESTIGKEIT

Die Zugabe von Gellangummi zu einem Gelatinegel verbessert die Verfestigungsfestigkeit. Nach einer halbstündigen Kühlung bei 5ºC hat der Modul des Gellangummi-Gelatine-Gels auf 0,56 N/m² zugenommen, was dem 3-fachen des Werts der Kontrollgelatine mit 0,18 N/m² entspricht.

d. VERRINGERTE ALTERUNGSEFFEKTE

Gellangummi verzögert in Kombination mit Gelatine den Effekt des Zähwerdens von Gelatinegelen in Abhängigkeit von der Zeit. Während einer 10-tägigen Lagerungszeit bei 5ºC nimmt die Festigkeit des Gellangummi-Gelatine- Gels um 12% ab, während die des Gelatinegels um 9% zunimmt.

e. VERBESSERTE STABILITÄT BEI RAUMTEMPERATUR

Gellangummi verleiht Gelatinegelen, die bei Raumtemperatur verfestigt worden sind, nach dem vollständigen Verfestigen unter Kühlen eine geringfügige Erhöhung der Stabilität. Während der ersten sechs Stunden ist die Abnahme des Moduls und der Härte geringer bei dem Gellangummi-Gelatine-Gel als bei der Kontrollgelatine.

Somit besitzt ein Gellangummi-Gelatine-Gel die folgenden Vorteile gegenüber einem typischen handelsüblichen Gelatinegel:

a. Schnellere Verfestigungszeit,

b. Verfestigung bei Raumtemperatur,

c. verlängerte Schmelzzeit,

d. schnellere Entwicklung einer Verfestigung zur vollen Stärke,

e. verringertes Zähwerden beim Altern und

f. verbesserte Stabilität bei Raumtemperatur nach der Verfestigung unter Kühlung.

Durch eine Kombination definierter Mengen von Gellangummi, Gelatine, Zucker, einwertigen und zweiwertigen Ionen und einer Säure (Tabelle 2) kann eine Vielzahl von Geltexturen erzeugt werden (siehe Protokoll 2).

Aufgrund der unterschiedlichen Effekte, die durch Verändern der relativen und absoluten Werte von Gellangummi, Gelatine, Zucker, Ionenkonzentration und pH-Wert verursacht werden, kann die empirisch-praktische Methode zur Erzeugung eines gewünschten Profils aufwendig sein. Zur Erleichterung dieser Aufgabe kann ein rechnergestütztes mathematisches Werkzeug verwendet werden. Eine gut bekannte mathematische Gleichung, welche die Wechselwirkung zwischen diesen Variablen berechnet, ist die Taylor Second Order Expansion. Es wird ein Computerprogramm empfohlen, das die Taylor-Gleichung berechnet. Ein solches Programm ist Response Surface Methodology (RSM) (Foremost- McKesson Research & Development Center, 6363 Clark Ave., Dublin, California).

Die folgenden allgemeinen Richtlinien können dazu angewandt werden, die Faktoren zu bestimmen, die zur Erzielung eines gewünschten Effekts variiert werden können.

Wirkungen einzelner Faktoren

Gelatine beeinflußt den Modul, die Härte, die Sprödigkeit und die Elastizität positiv. Daher erhöht die Zugabe von Gelatine zu einem System diese Eigenschaften. Gelatine scheint keine Wirkung auf die Kohäsion zu haben.

Gellangummi besitzt einen positiven Effekt auf den Modul und einen negativen Effekt auf die Sprödigkeit. Je mehr Gellangummi dem System zugesetzt wird, um so mehr nimmt der Modul zu, während das Gel spröder wird. Gellangummi scheint keinen Einfluß auf die Härte, die Elastizität und die Kohäsion auszuüben.

Die Härte wird positiv durch den pH-Wert beeinflußt. Je höher der pH-Wert (bis zu 7,0). um so härter das Gel. Der pH-Wert beeinflußt weiterhin den Modul, die Sprödigkeit und die Elastizität positiv, jedoch nicht so stark wie die Härte. Die Kohäsion wird durch den pH-Wert negativ beeinflußt, d. h. man erzielt eine maximale Kohäsion bei dem minimalen pH-Wert.

Zucker beeinflußt die Härte und die Elastizität positiv und die Sprödigkeit zu einem geringeren Ausmaß. Er beeinflußt die Kohäsion eines Gels negativ.

Kaliumionen beeinflussen die Härte positiv und die Elastizität in einem geringeren Ausmaß. Sie zeigen einen stark negativen Einfluß auf die Kohäsion und einen schwach negativen Einfluß auf den Modul. Die Sprödigkeit scheint durch den Kaliumgehalt nicht beeinflußt zu werden.

Wirkungen der Wechselwirkung der Faktoren

Als ein spezifisches Beispiel der Ergebnisse einer TPA-Analyse wurde ein Gel aus 1,8% Gelatine (Typ A/200 Bloom), 0,04% Gellangummi, pH-Wert = 4,1, 15% Zucker und 65 mM Kalium hergestellt. Die Gehalte an Gelatine und Gellangummi wurden variiert. Die mit dem Programm RSM bestimmten vorhergesagten Ergebnisse können wie folgt zusammengefaßt werden:

1) Der Modul nimmt mit steigenden Gehalten von Gellangummi und Gelatine zu, und zwar sowohl bei getrennter als auch gemeinsamer Anwendung. Wenn Gellangummi und Gelatine gemeinsam zugesetzt werden, scheint sich ein stärkerer Effekt auf den Modul zu ergeben als wenn jeder Bestandteil allein zugesetzt wird.

2) Die Härte wird am stärksten durch den Gelatinegehalt beeinflußt. Gellangummi scheint einen geringen Effekt auf die Härte auszuüben. In dem Maße, in dem der Gehalt an Gellangummi erhöht wird (bis 0,06%) ist zur Aufrechterhaltung eines gegebenen Härtegrads eine größere Gelatinemenge erforderlich.

3) Die Zunahme des Gelatinegehalts verringert die Sprödigkeit eines Gels, wobei jedoch Gellangummi den überwiegenden Einfluß ausübt. Gellangummi besitzt eine starke Neigung dazu, die Sprödigkeit des Gels zu erhöhen. Daher ist das Gel um so spröder, je höher der Gehalt an Gellangummi ist.

4) Durch Erhöhen des Gehalts an Gellangummi verringert sich die Elastizität, während ein steigender Gelatinegehalt die Elastizität erhöht. Je höher der Gelatinegehalt eines Systems ist, um so geringer ist der Gehalt an Gellangummi zur Verringerung der Elastizität. Daher scheinen bei höheren Gehalten Gellangummi und Gelatine einen antagonistischen Effekt auf die Elastizität auszuüben.

5) Die Kohäsion wird durch zwei Bedingungen verbessert: ein hoher Gehalt an Gellangummi in Kombination mit niedrigen Gelatinegehalten und hohe Gelatinegehalte in Kombination mit geringen Gehalten an Gellangummi. Dies scheint eine weitere antagonistische Beziehung zu sein.

Zur Bewertung der Wirkungen von Kalium in diesem System wurde Gelatine in einer Menge von 1,8% eingesetzt, der pH-Wert auf 4,1 eingestellt und 15% Zucker verwendet. Die Beobachtungen der beobachteten Effekte sind die folgenden:

1) Man erzielt die niedrigsten Werte für den Modul (0,80) bei Kaliumgehalten von 20 mM bis 140 mM und Gellangummigehalten von weniger als 0,075%.

2) Man nähert sich den Elastizitätsoptima bei Kaliumgehalten von weniger als 50 mM, jedoch größer als 90 mM, und Gellangummigehalten von 0 bis 0,07% an.

3) Je höher der Kaliumwert, um so niedriger die Kohäsion. Man erzielt einen Wert von 12% bei 0 mM Kalium. Bei weniger als 80 mM Kalium scheint Gellangummi keine Wirkung auf die Kohäsion auszuüben.

Die Zucker/pH-Beziehung kann dadurch analysiert werden, daß man die beiden Faktoren variiert, währenddem man Gelatine bei 1,8%, Gellangummi bei 0,04% und Kalium bei 65 mM hält.

pH-Effekt

1. Man erzielt den niedrigsten Modul bei den beiden Extremen, d. h. pH-Werten von 3 und 7. Bei einem pH-Wert von 5 erzielt man den höchsten Modul.

2. Je niedriger der pH-Wert, um so weicher das Gel. Zucker besitzt einen stärkeren Einfluß auf die Härte.

3. Im allgemeinen ist das Gel bei sämtlichen Zuckergehalten um so weniger spröd, je niedriger der pH-Wert ist.

Bei einem pH-Wert von 4,1 beträgt die Sprödigkeit etwa 70% bei Zuckergehalten von 2 und 15%. Man erhält die sprödesten Gele bei pH-Werten von 6-7 und einem Zuckergehalt von weniger als 10%.

4. Gele sind bei niedrigen Zuckergehalten elastischer, wenn der pH-Wert bei den Extremwerten von 3 und 7 liegt. Bei einem pH-Wert von 5 ist mehr Zucker in dem System erforderlich, um die Elastizität aufrechtzuerhalten.

5. Man findet die Gele mit der geringsten Kohäsion zwischen pH 5 und 7. Zucker scheint die Kohäsion in diesem System nicht zu beeinflussen.

Ein niedriger pH-Wert verbessert den Modul, die Elastizität und die Kohäsion, während er die Härte und die Sprödigkeit beeinträchtigt. Bei einem pH-Wert von 4,1 können die Härte und die Kohäsion durch Veränderung des Zuckergehalts verbessert werden.

15% Zucker

1. Bei 15% Zucker und einem pH-Wert von 4,1 beträgt der Modul 1,0 N/m². Zum Erreichen eines Werts von 0,30 N/m² müßte der pH-Wert auf unter 3,0 abgesenkt werden. Eine Änderung des Zuckergehalts scheint keinen Unterschied in dem Wert des Moduls zu verursachen.

2. Die Härtewerte liegen oberhalb 31,14N (7,0 Ibf). Zur Verringerung der Härte müßte der pH-Wert abgesenkt werden.

3. Bei einem Zuckergehalt von 15% und einem pH-Wert von 4, 1 beträgt die Sprödigkeit etwa 70%. Zur Verbesserung des Sprödigkeitswerts müßte der pH- Wert auf 3,0 abgesenkt werden.

4. Die Elastizitätswerte können durch Verringern des pH-Werts erhöht werden.

5. Die Kohäsionswerte können ebenfalls durch Verringern des pH-Werts gesteigert werden.

2% Zucker

1. Der Modul beträgt 1,0 N/m² bei einem pH-Wert von 4,1 und einem Zuckergehalt von 2%, d. h. er ist nicht verschieden von dem bei einem Zuckergehalt von 15%.

2. Die Änderung des Zuckergehalts von 15% auf 2% verursacht ein Absinken der Härte von 26,69 auf 20.02 N (6,0 auf 4,5 Ibf). Die Zuckerkonzentration ist hier der dominierende Faktor. Bei einem Zuckergehalt von 2% könnte die Härte durch Erhöhen des pH-Werts auf etwa 6,5 gesteigert werden.

3. Ein niedriger Zuckergehalt scheint das Gel bei niedrigem pH-Wert weniger spröd zu machen. Bei niedrigen Zuckergehalten erzielt man eine geringe Sprödigkeit über einen breiteren pH-Bereich (3,0-3,5) als bei höheren Zuckergehalten.

4. Die Elastizität wird beeinträchtigt, wenn der Zuckergehalt abgesenkt wird.

Zur Verbesserung der Elastizität müßte der pH-Wert weniger als 3,0 oder mehr als 7,0 betragen oder der Zuckergehalt erhöht werden.

5. Die Kohäsion wird durch Absenken des Zuckergehalts verbessert. Ein Kohäsionswert von 12% kann erreicht werden durch Absenken des pH-Werts auf etwa 3,5.

Ein solches "zuckerfreies" System ergibt ein weicheres, weniger elastisches, weniger sprödes und besser kohäsives Gel als ein Gel mit einem Zuckergehalt von 15 %. Der Modul wird durch den Zuckergehalt nicht verändert, jedoch durch den pH- Wert stark beeinflußt.

Auf der Grundlage dieser Analysen können die folgenden Schlußfolgerungen gezogen werden:

1. Die Textureigenschaften eines mit Gelatine, Gellangummi, Zucker, Kalium und Säuren und Basen (pH) hergestellten Gels werden in einzigartiger Weise durch jeden Bestandteil beeinflußt. Insgesamt beeinflußt die Gelatine die Geltextur am stärksten, indem sie den Modul, die Härte, die Sprödigkeit und die Elastizität erhöht, in dem Maße, in dem ihr Gehalt gesteigert wird. Die Zugabe von Gellangummi verbessert die Festigkeit (Modul) eines Gels und Erhöhen seiner Sprödigkeit. Der Effekt des Gellangummis auf den Modul und die Sprödigkeit ist stärker als der der Gelatine. Daher ergibt sich ein schwacher synergistischer Effekt zwischen Gellangummi und Gelatine im Hinblick auf den Modul, während die Sprödigkeit das Ergebnis einer antagonistischen Wechselwirkung ist, bei der der Gellangummi dominiert.

2. Der pH-Wert scheint die Härte stark zu beeinflussen. Je höher der pH-Wert, um so härter das Gel. Der pH-Wert beeinflußt die anderen Texturparameter in geringerem Ausmaß. Der Modul und die Kohäsion werden bei niedrigeren pH- Werten (3,0) erhöht; bei höheren pH-Werten (7,0) werden die Gele elastischer und weniger spröd.

3. Zucker übt einen starken Einfluß auf drei Texturparameter aus. Erhöhte Zuckerkonzentrationen erhöhen die Härte und die Elastizität, erniedrigen jedoch die Kohäsion.

4. In geringerem Ausmaß macht die Zugabe von Zucker ein Gel weniger spröd.

5. Höhere Gehalte an Kalium ergeben härtere, jedoch weniger kohäsive Gele. Der Kaliumzusatz bis zu einer schwachen Erhöhung der Werte für den Modul und die Elastizität scheint jedoch einen geringen Einfluß auf die Sprödigkeit auszuüben.

Die Erfindung sei nachfolgend weiter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert, die lediglich der Erläuterung dienen und die Erfindung nicht einschränken sollen.

Wenn nichts anderes vermerkt ist, so sind die Temperaturen in Grad Celsius angegeben.

PROTOKOLL 1

Man vermischt sämtliche trockenen Bestandteile (siehe die Tabelle 3 und Beispiel 1) und gießt sie in 500 ml-Glasbechergläser. Man erhitzt Leitungswasser zum Sieden, mißt ab und gibt es zu den trockenen Bestandteilen. Man rührt die Lösungen mit einem Gummispatel, bis sich die Gelatine aufgelöst hat (etwa 2 Minuten).

BEISPIEL 1 EINSTUFEN-DESSERTGEL

Man bereitet Gele nach Tabelle 3 und dem Protokoll 1 und bewertet sie. Man erhält die folgenden Ergebnisse:

pH-Wert

Die Gele besitzen pH-Werte von 4,5 bis 4,8. Die Klarheit des Gels verbessert sich mit höheren pH-Werten.

Verfestigung

In allen Fällen zeigt das Gellangummi/Gelatine-Gel eine signifikant verbesserte Verfestigung gegenüber der Kontrollgelatine.

Schmelzen

Gellangummi enthaltende Gele sind bei höheren Temperaturen (oberhalb 50ºC) signifikant stabiler als die Kontrollgelatine. Die Gellangummigele besitzen eine durchschnittliche Maximaltemperatur von 79ºC und keines der Gele schmolz nach dem Erhitzen während 10 Minuten. Das Gelatinegel schmolz innerhalb von drei Minuten bei einer durchschnittlichen Temperatur von 45ºC.

Verfestigungsstärke

Die Gellangummi/Gelatine-Gele entwickelten innerhalb einer Stunde Modulwerte, die dreimal so hoch waren als die der Kontrollgelatine und stabilisierten sie dann nach 17 Stunden.

Zähwerden

Im Verlaufe einer 10-tägigen Lagerung nahm die Festigkeit (Modul) der Gellangummigele ab, während ihre Härte zunahm. Dieses Verhalten ist das Gegenteil von dem, was man für die Kontrollgelatine beobachtet.

Stabilität bei Raumtemperatur

Während der 6-stündigen Aufbewahrungsdauer, bei der die Gele Raumtemperatur ausgesetzt wurden, wurden die Gellangummi/Gelatine-Gele mit wesentlich langsamerer Geschwindigkeit erweicht als die Kontrollgelatine.

Verträglichkeit gegenüber Wasserhärte

Die Gelformulierungen scheinen durch die Änderung der Wasserhärte von 50 bis 350 ppm Calciumcarbonat nicht beeinflußt zu werden, wie es durch die TPA-Analyse und die Klarheitsdaten verdeutlicht wird.

Klarheit

Gellangummi-Gelatine-Gele mit hoher Klarheit besitzen eine Klarheit entsprechend einer Lichtdurchlässigkeit von 490 nm von 85,6%. Das normale Gellangummi-Gelatine-Gel zeigt eine Lichtdurchlässigkeit von 72,00% und die Kontrollgelatine eine Lichtdurchlässigkeit von 91,00%.

PROTOKOLL 2

Die in den Beispielen 2-4 angegebenen Gele wurden wie folgt hergestellt und bewertet:

MATERIALIEN

1. KELCOGEL geklärter, deacylierter Gellangummi

2. Gelatine (Atlantic Typ A/200 Bloom)

3. Zucker (granuliert)

4. Gelierende Ionen (KCl, CaCl&sub2;·2H&sub2;O)

5. pH-Wert (mit 0,1N HCl oder 0,1N NaOH eingestellt)

6. Wasser (entionisiertes Leitungswasser).

METHODEN

1. Die angegebenen Mengen von Gellangummi, Gelatine und Zucker werden trocken vermischt.

2. Man gibt 225 g entionisiertes Leitungswasser in einen ausgewogenen heizbaren Becher.

3. Man gibt die trockene Mischung unter Scherwirkung zu dem Wasser und mischt die kalte Lösung während 15 Minuten durch.

4. Man erhitzt die Mischung während 15 Minuten unter Scherwirkung auf 75ºC.

5. Gegen Ende der Aufheizdauer gibt man die angegebene Menge der Ionen zu und stellt den pH-Wert in der erforderlichen Weise ein.

6. Der geheizte Becher wird zurückgewogen und es wird heißes Wasser zugesetzt, um das Gewicht der gesamten Lösung auf 301 g zu bringen.

7. Man mischt die Lösung während 30 Sekunden durch und gießt dann in gut gefettete Formen (wobei man sechs Wiederholungen für jedes Gel ausführt).

8. Man hält die Formen während 30 Minuten bei Raumtemperatur und kühlt sie dann während 22 bis 26 Stunden auf 4ºC.

BEISPIEL 2 (VERGLEICHSBEISPIEL) HERSTELLUNG UND BEWERTUNG EINES FESTEN, ELASTISCHEN GELS

Man bereitet ein sehr festes und hochelastisches Gel durch Vereinigen von 3,85 Gew.-% Gelatine, 0,075 Gew.-% Gellangummi, 10 Gew.-% Zucker und 75 mM Kalium bei einem pH-Wert von 5,0. Diese Kombination ergibt ein Gel mit einem Modul von 2,7 N/m², einer Härte von 165,20 N (37,15 Ibf), einer Sprödigkeit von 78,6, einer Elastizität von 78,88% und einer Kohäsion von 16,18%.

Durch Konstanthalten von drei Bestandteilen (10 Gew.-% Zucker, 75 mM Kalium und pH-Wert von 5) unter Variation der Mengen von Gellangummi von 0 bis 0,15 Gew.-% und von Gelatine von 1,3 bis 3,0 Gew.-% kann man die Texturparameter in signifikanter Weise durch abgestufte Änderungen der Gehalte an Gelatine und Gellangummi verändern. Die auf dem Programm RSM beruhenden vorausgesagten Modelle zeigen an, daß die folgenden Texturbereiche erreichbar sind.

Modulwerte von 1,2 bis 2,6 N/m², Härtewerte von 17,79 bis 88,96 N (4,0 bis 20,0 Ibf). Werte für die Sprödigkeit von 56 bis 72%, für die Elastizität von 24 bis 60% und für die Kohäsion von 5,25 bis 11,25% sind erreichbar (siehe Fig. 2-6).

BEISPIEL 3 HERSTELLUNG UND BEWERTUNG EINES HARTEN, NICHT-SPRÖDEN GELS

Man kombiniert 3,0 Gew.-% Gelatine mit 0,15 Gew.-% Gellangummi, 20 Gew.-% Zucker und 150 mM Kalium bei einem pH-Wert von 7,0 unter Bildung eines sehr harten Gels mit einem hohen Sprödigkeitswert (ein weniger sprödes Gel). Dieses Gel besitzt einen Modul von 2,0 N/m², eine Härte von 134,91 N (30,33 Ibf), eine Sprödigkeit von 79,82%, eine Elastizität von 78,60% und eine Kohäsion von 18,04%.

Wenn man drei Bestandteile (3,0 Gew.-% Gelatine, 0,15 Gew.-% Gellangummi und 20 Gew.-% Zucker) konstant hält und den pH-Wert von 3,0 bis 7,0 mit Kalium von 0 bis 150 mM variiert, so lassen sich mit dem RSM-Modell Gele vorhersagen mit Modulwerten von 2,0 bis 2,8 N/m², Härtewerten von 71,17 bis 133,44 N (16 bis 30 Ibf) und Werten für die Sprödigkeit von 64 bis 78%, die Elastizität von 35 bis 75% und die Kohäsion von 6 bis 18% (siehe Fig. 7-11).

BEISPIEL 4 (VERGLEICHSBEISPIEL) HERSTELLUNG UND BEWERTUNG EINES SCHWACHEN. JEDOCH HOCH- ELASTISCHEN UND KOHÄSIVEN GELS

Man vermischt 1,3 Gew.-% Gelatine mit 0,15 Gew.-% Gellangummi ohne Zucker und ohne Ionen bei einem pH-Wert von 3,0. Das gebildete Gel ist sehr schwach, Jedoch hochkohäsiv und elastisch. Das Gel besitzt einen Modul von 0,16 N/m², eine Härte von 3,34 N (0,75 Ibf), eine Sprödigkeit von 70, 15%, eine Elastizität von 38,85% und eine Kohäsion von 43,40%.

Wenn man die Gehalte an Zucker bzw. Gellangummi von 0 bis 20 Gew.-% bzw. 0 bis 0,15 Gew.-% variiert und die Gehalte an Gelatine, Kalium und den pH-Wert konstant bei den obigen Werten hält, so erzielt man eine Reihe von Geltexturen, wie es durch die Fig. 12-16 verdeutlicht wird. Die Modulwerte variieren von 0 bis 0,45 N/m², die Härte von 3,56 bis 17,79 N (0,8 bis 4,0 Ibf), die Sprödigkeit von 67 bis 77%, die Elastizität von 37 bis 45% und die Kohäsion von 20 bis 40%.

PROTOKOLL 3

Man bereitet Gellangummi-Gelatine-Gele und Kontrollgelatinegele (Beispiele 5-10) wie folgt und bewertet sie wie folgt:

MATERIALIEN ANWENDUNGSMENGE

1. Gellangummi (geklärt) 0,05 Gew.-%

2. Gelatine (Atlantic Typ A/200 Bloom) 1,65 Gew.-%

3. Zucker (granuliert) 15,00 Gew.-%

4. Gellerende Ionen: KCl 37 mM

CaCl&sub2;·2H&sub2;O 8,4 mM

5. pH-Wert (mit 0,5N HCl eingestellt) 4,1

6. Wasser (entionisiertes Leitungswasser) ad 100%

METHODEN

1. Die angegebenen Mengen an Gellangummi, Gelatine und Zucker werden trocken vermischt.

2. Man gibt 225 g entionisiertes Leitungswasser in einen ausgewogenen heizbaren Becher.

3. Man gibt die trockene Mischung unter Scherwirkung zu dem Wasser und rührt die kalte Lösung während 15 Minuten.

4. Man erhitzt die Mischung während 15 Minuten unter Scherwirkung auf 75ºC.

5. Gegen Ende der Aufheizzeit gibt man die angegebenen Mengen der Ionen zu und stellt den pH-Wert in der erforderlichen Weise ein.

6. Der heizbare Becher wird zurückgewogen und man gibt heißes Wasser zu, um das Gewicht der gesamten Lösung auf 301 g zu bringen. Man mischt die Lösung während 30 Sekunden durch.

Bei sämtlichen Beispielen verwendet man als handelsübliches Kontrollprodukt JELL-O*Erdbeergelatinedessert (General Food Corp.) (etwa 1,20 bis 1,75 Gew.-% Gelatine). Das Produkt wurde gemäß den Packungsangaben hergestellt.

BEISPIEL 5 SCHNELLHÄRTENDES GEKÜHLTES GELATINEDESSERTGEL

Man gießt Gellösungen in 16 · 150 mm-Glasreagenzgläser mit verlängerten Klebstreifenrändern. Die Gele erstreckten sich etwa 13 mm (1/2 Inch) über den Glasrand des Reagenzglases hinaus. Die gefüllte Reagenzgläser wurden bei einer angegebenen konstanten Temperatur (0ºC bis 10ºC) in einen Kühlschrank eingebracht. Nach Zeitintervallen von 30 Minuten bis 8 Stunden nach dem Eingießen wurden die Gele bezüglich Ihrer Verfestigung bewertet durch Entfernen des Klebstreifenrandes und Abschneiden des oberen Bereichs des Gels. Aus einem Abstand von 152 mm (6 Inch) wurden drei Bleischrotkügelchen (aus einem Bloom- Gelometer) auf die Oberfläche fallengelassen. Das Gel wird als verfestigt angesehen, wenn das fallengelassene Schrotkügelchen die Geloberfläche nicht durchdringt.

Das Gellangummi-Gelatine-Gel besitzt eine anfängliche Innentemperatur von 63,2ºC, während das Produkt JELL-O aufgrund der unterschiedlichen Herstellungsmethoden anfänglich eine Innentemperatur von 42,4ºC besaß. Das Gellangummi-Gelatine-Gel verfestigte sich in 30 Minuten bei 0ºC und 5ºC und in 40 Minuten bei 10ºC. Das Produkt JELL-O verfestigte sich in 40 Minuten bei 0ºC und 5ºC und in 50 Minuten bei 10ºC.

BEISPIEL 6 NICHT-GEKÜHLTES GELATINEDESSERTGEL

Es wurde ein Dessertgel, das sich ohne Kühlung verfestigt, gemäß Beispiel 4 hergestellt. Das Gellangummi-Gelatine-Gel verfestigte sich innerhalb einer Stunde bei 15ºC im Vergleich zu 1 S Stunden für das Produkt JELL-O. Bei 20ºC und darüber verfestigen sich die JELL-O-Gele im Verlaufe von acht Stunden nicht, während die Gellangummi-Gelatine-Gele sich innerhalb von drei Stunden bei 20ºC und innerhalb von sechs Stunden bei 23ºC verfestigten. Bei 30ºC hat sich keines der Gele auch nach acht Stunden verfestigt.

BEISPIEL 7 LANGSAM SCHMELZENDES. GEKÜHLTES GELATINEDESSERTGEL

Man gießt 20 ml der Gellösungen in 50 ml-Bechergläser, die mit einer Kunststofffolie abgedeckt und auf 5ºC abgekühlt wurden. Nach 24 Stunden wurden die gekühlten Gele in ein Becherglas eingebracht, das 60 ml kaltes Leitungswasser enthielt. Dann wurden drei Bleischrotkügelchen (von dem Bloom-Gelometer) in einem Abstand von etwa 6,4 mm (1/4 inch) voneinander auf die Geloberfläche aufgelegt. Die Doppelbecherglas-Anordnung wurde auf eine bei 200ºC gehaltene Heizplatte aufgebracht. Die Zeit und die Temperatur, bei der zwei der drei Bleischrotkügelchen die Geloberfläche durchdrungen hatten, wurde als der Schmelzpunkt angesehen.

Das JELL-O-Gel benötigte drei Minuten zum Schmelzen bei einer durchschnittlichen Schmelztemperatur von 42ºC. Das Gellangummi- Gelatine-Gel benötigte 6 S Minuten zum Schmelzen bei einer durchschnittlichen Temperatur von 40ºC. Der große Unterschied in der Schmelzzeit weist daraufhin, daß die Zugabe von Gellangummi zu einem Gelatinegel die Gelstabilität bei mäßigen Temperaturbedingungen begünstigt.

BEISPIEL 8 GELATINEDESSERTGEL MIT VERBESSERTER VERFESTIGUNGSSTÄRKE

Man gießt Gellösungen in gut gefettete Ringformen (Acrylharz, 13 mm (1/2 inch) hohe Ringe mit oberen und unteren Abdeckungen aus Kunststoff), welche sofort bei 5ºC in einen Kühlschrank eingebracht wurden. Nach Zeitintervallen von 1, 2, 4, 6, 17, 24, 48 und 72 Stunden wurden die Gele aus dem Kühlschrank entnommen und bezüglich der Verfestigungsstärke mit der TPA-Methode untersucht.

Von den fünf mit der TPA-Methode gemessenen Eigenschaften ist der Modul der stärkste Indikator für die Verfestigungsstärke des Gels. Nach einer Stunde hat das Gellangummi-Gelatine-Gel einen Modul von 0,32 N/m² entwickelt, während die Kontrollgelatine und das Produkt JELL-O einen Modul von lediglich 0,18 bzw. 0,14 N/m² entwickelt hatten.

Nach der Dauer von 72 Stunden zeigte sich eine Erhöhung der Festigkeit des Gellangummi-Gelatine-Gels, des Gelatinegels bzw. des Produkts JELL-O von 44%, 83% bzw. 93%. Das Gellangummi-Gelatine-Gel zeigt eine höhere Anfangsfestigkeit mit einer geringeren Entwicklung der restlichen Festigkeit im Verlaufe der Zeit als die Kontrollgelatine oder das Produkt JELL-O.

BEISPIEL 9 GELATINEDESSERTGEL MIT VERRINGERTER ZÄHIGKEIT BEIM ALTERN

Man gießt Gellösungen in gut gefettete Ringformen und läßt sie während 30 Minuten bei Raumtemperatur stehen und kühlt sie dann während 24 Stunden bei 2ºC. Man untersucht die Änderungen der Textur mit der TPA-Methode im Verlaufe der Zelt bei 24 und 72 Stunden, 7, 14 und 21 Tagen.

Unter Anwendung des Moduls als bestimmender Faktor zeigt das bei 2ºC gehaltene Gellangummi-Gelatine-Gel eine Abnahme der Zähigkeit mit der Zeit entsprechend einer Veränderung des Moduls von 10%, während die Zähigkeit des JEL-O-Gelatinedessert-Kontrollprodukts um 9% zunahm.

BEISPIEL 10 GELATINEDESSERTGEL MIT VERBESSERTER RAUMTEMPERATURSTABILITÄT

Man gießt Gellösungen in gut gefettete Ringformen, läßt sie während 30 Minuten bei Raumtemperatur stehen und kühlt sie dann bei 2ºC. Nach 24 Stunden werden sämtliche Gele aus dem Kühlschrank entnommen und auf die Theke gestellt. Man entnimmt die Gele aus den Ringformen und läßt sie auf der Bodenplatte stehen. Man untersucht die Materialien mit der TPA-Methode unmittelbar nach der Entnahme aus der Form und 1, 2, 6, 8, 24 bzw. 48 Stunden zur Bestimmung der Gelstabilität bei Raumtemperatur.

Die Festigkeit nimmt bei beiden Gelen in der ersten Stunde dramatisch ab, steigt zwischen zwei und acht Stunden schwach an, bleibt während 24 Stunden konstant und kehrt dann nach 48 Stunden etwa wieder auf den Anfangsfestigkeitswert zurück. Die Härte folgt in etwa dem gleichen Muster, mit dem Unterschied, daß die Endhärte wesentlich höher ist als die Anfangshärte.

Das Ausmaß des Nachlassens des Moduls und der Härte ist bei den Gellangummi- Gelatine-Gelen in den ersten sechs Stunden geringer als bei dem JELL-O-Gel. Die Abnahme des Moduls beträgt 37% bei dem Gellangummi-Gelatine-Gel bzw. 42% bei dem Produkt JELL-O. Die Härte nahm bei dem Gellangummi-Gelatine-Gel um 48% ab gegenüber 64% bei dem Produkt JELL-O. Der Gellangummi verleiht der Stabilität des Gelatinegels eine schwach schützende Wirkung.


Anspruch[de]

Trockenmischungszubereitung enthaltend 6,51 bis 30,078 Gew.-% einer Mischung aus Gellangummi und Gelatine in Gewichtsverhältnissen von 1 : 20 bis 1 : 50, 10,035% bis 89,518 Gew.-% Zucker, 0,042 bis 8,802 Gew.-% einwertige oder zweiwertige Kationen oder Kombinationen davon, 2,62 bis 21,894 Gew.-% Sequestrierungsmittel und 1,31 bis 29,192 Gew.-% Säure.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com