DE69620376T2

DE69620376T2 - Nichtgelierende, wachsartige Stärkehydrolysate zur Verwendung in Lebensmitteln

Info

Publication number: DE69620376T2
Application number: DE69620376T
Authority: DE
Inventors: David P. Huang; Roger Jeffcoat; William R. Mason
Original assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Current assignee: Brunob II BV
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: CA2192220A1; JPH09187234A; ATE215314T1; US5643627A; EP0784935A2; CA2192220C; EP0784935A3; DE69620376D1; AU722950B2; EP0784935B1; AU7403596A

Description

Diese Erfindung betrifft nicht-gelierende, Frost- und Taustabile Stärken zur Verwendung in Lebensmitteln. Insbesondere betrifft die Erfindung ausgewählte, hydrolysierte Wachsstärken, die auch bei niedrigeren Temperaturen gute Eigenschaften hinsichtlich des Mundgefühls aufweisen und nicht-gelierend sind, wodurch sie insbesondere in Lebensmittelprodukten verwendbar sind.
In den zurückliegenden Jahren haben die Lebensmittelhersteller daran gearbeitet, eine Technologie zur Reduktion des Lipid- und Kaloriengehalts von verarbeiteten Lebensmitteln zu entwickeln. Die Entstehung für diese Technologie liegt in dem wachsenden Konsumentenbewusstsein bezüglich des Nährwerts und des Kaloriengehalts von Lebensmitteln und dem stärkeren Wunsch von Konsumenten, den Gesamtfettgehalt der Ernährung zu reduzieren sowie das Körpergewicht zu reduzieren oder zu halten, indem Niedrigfett- oder Niedrigkalorien-Lebensmittel ausgewählt werden.
Da Stärke einen Kaloriengehalt von lediglich 16,75 kJ/g (4 kcal/g) und Lipid einen Kaloriengehalt von 37,68 kJ/g (9 kcal/g) aufweist, sind Forschungsanstrengungen unternommen worden, die auf die Verwendung von Stärke als Lipidmimetikum oder Fettersatzmittel in Lebensmitteln gerichtet sind. Um den zu erfüllenden kritischen Bedürfnissen der Nahrungsmittelindustrie und insbesondere den verschiedenen funktionellen und eigenschaftsbezogenen Erfordernissen genüge zu tun, werden native Stärken oft durch zahlreiche bekannte Techniken modifiziert, um deren Eigenschaftscharakteristika zu verändern und gleichzeitig den kalorischen Wert der nativen (unmodifizierten) Stärke im wesentlichen zu erhalten.
Chemische Behandlung durch Vernetzung (Inhibition) oder durch Einführen von Substituentengruppen stellen die üblichsten Formen der Modifikation dar, die zum Stabilisieren und Bereitstellen von Stärke mit den erwünschten funktionellen Charakteristika verwendet werden. Verschiedene chemische Behandlungen und Modifikationen von Stärke sind in den nachfolgend genannten US-Patenten offenbart.
Das US-Patent Nr. 4 981 709, erteilt am 1. Januar 1991 an Furcsik et al., offenbart Nahrungsmittel mit niedrigem oder reduziertem Fettgehalt, die mit Hydroxypropylether-Derivaten von Hochamylosestärke (mindestens 40% Amylose) hergestellt sind, die nicht vernetzt sind und einen Substitutionsgrad von mindestens 0,04 aufweisen.
Das US-Patent Nr. 4 977 252, erteilt am 11. Dezember 1990 an C. Chiu, involviert einen modifizierten Stärkeemulgator, der in Lebensmitteln und anderen Produkten verwendbar ist, der eine enzymdegradierte Stärke mit einer hydrophoben Gruppe oder sowohl hydrophilen als auch hydrophoben Substituentengruppen umfaßt.
Das US-Patent Nr. 4 562 086, erteilt am 31. Dezember 1985 an Smolka et al., offenbart eine vernetzte veretherte gewöhnliche (Nicht-Wachs-) Stärke, die zur Verwendung in Salatdressings besonders geeignet ist.
Das US-Patent Nr. 3 369 910, erteilt am 20. Februar 1968 an Ganz et al., offenbart nicht vernetzte Hydroxypropylstärkeether-Derivate, die verwendet werden, um in Lebensmitteln, die Frost-Tau-Zyklen und anderen Arten von Temperaturzyklen (z. B. Kochen) unterworfen werden, stabile Vedickungseffekte zu ergeben.
Das US-Patent Nr. 5 110 612, erteilt am 5. Mai 1992 an Quarles et al., offenbart spezifische Hydrolysatprodukte von Hydroxypropylstärke, die beim Ersatz von Sucrose in Niedrigkalorien-Lebensmittelprodukten verwendbar sind.
Das US-Patent Nr. 4 510 166, erteilt am 9. April 1985 an Lenchin et al., involviert die Verwendung von umgewandelten Stärken mit einem DE (Dextrose-Äquivalent) von weniger als 5 und einer bestimmten spezifizierten Heißflußviskosität als Ersatzstoffe für Fett und Öl in gelbildenden Lebensmitteln.
Das US-Patent Nr. 4 536 408, erteilt am 20. August 1985 an Morehouse et al., offenbart einen butterartigen Aufstrich mit niedrigem Fettgehalt, hergestellt aus einem nicht-gelierenden Stärkehydrolysat mit einem DE von 4 bis 25.
Das US-Patente Nr. 3 962 465, erteilt am 8. Juni 1976 und Nr. 3 986 890, erteilt am 19. Oktober 1976 an Richter et al., offenbaren Verfahren zur Herstellung von Stärkehydrolysaten durch Enzymbehandlung. Die Stärkehydrolysate mit niedrigem DE sind als Additive in gelbildenden Lebensmittelprodukten verwendbar.
Das US-Patent Nr. 5 512 311, erteilt am 30. April 1996 an Capitani et al. offenbart nicht-gelierende Stärke-Derivate, wie Hydroxypropyl-Stärkeether, die als Fettersatzstoffe in Lebensmitteln mit reduziertem Fettgehalt, wie Salatdressings, Margarine und Butter-Ersatzstoffen, Aufstriche mit niedrigem Fettgehalt, Puddings, Soßen und Bratensoßen verwendbar sind.
Das US-Patent Nr. 4 428 972, erteilt am 31. Januar 1984 an Wurzburg et al., betrifft Verdickerstärken, die in Lebensmitteln verwendbar sind und eine Hybrid-Wachsstärke von einer Pflanze des wxsu2-Genotyps umfassen. Diese Verdickerstärken verleihen gute Stabilität bei niedrigen Temperaturen und weisen verbesserte funktionale Eigenschaften auf, wenn sie durch Derivatisierung unter Bildung von Ethern oder Estern oder durch Vernetzen modifiziert sind.
Das US-Patent Nr. 3 525 672, erteilt am 25. August 1970 an Wurzburg et al., offenbart die Behandlung einer inhibierten oder vernetzten Stärke mit einem Enzym, wie β-Amyläse, um Frost-Tau-Stabilität zu verleihen.
Trotz der vielen Stärkeprodukte und insbesondere der modifizierten Stärken, die zur Verwendung in Lebensmitteln mit niedrigem oder reduziertem Fettgehalt entwickelt wurden, suchen die Lebensmittelhersteller immer noch nach Stärkeprodukten mit geeignetem öligen oder fettigem Mundgefühl, die bei niedrigen Temperaturen nicht gelieren, insbesondere solche, die nicht modifiziert sind.
Diese Erfindung stellt ein nicht-gelierendes ausgewähltes Wachsstärkehydrolysat bereit, das durch gutes Mundgefühl und Frost-Tau-Stabilität charakterisiert wird, was dieses zur Verwendung in Lebensmitteln als Additiv geeignet macht, z. B. als Verbesserer des Mundgefühls, Lipidmimetikum oder Fettersatzstoff.
Insbesondere involviert diese Erfindung eine nicht-gelierende Stärke, die zur Verwendung als Lebensmitteladditiv geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke eine Wächsstärke mit mehr als 30 Gew.-% kurzen Ketten mit einem DP (Polymerisationsgrad) von weniger als 13 ist, und auf eine Wasserfluidität (WF) von 10 bis 80, vorzugsweise 20 bis 45, konvertiert worden ist.
Die zur Verwendung als Lebensmitteladditiv erfindungsgemäß geeignete Stärke muss eine Anzahl von funktionalen und eigenschaftsbezogenen Erfordernissen erfüllen. Sie muss, außer dass sie nicht-gelierend ist, Frost-Tau-stabil sein und ein gutes Mundgefühl aufweisen. Ausgewählte zur Verwendung hier geeigneter Stärken sind solche mit natürlicher Frost-Tau-Stabilität und insbesondere ausgewählte Wachsstärken mit einem Amylopektingehalt von 90 Gew.-% oder mehr und vorzugsweise 95 % oder mehr. Die ausgewählten Wachsstärken müssen mehr als 30 Gew.-% kurze Ketten mit einem DP (Polymerisationsgrad) von weniger als 13 aufweisen. Verwendbar sind auch Stärken, die konvertiert oder hydrolysiert sind, durch Säure- oder Enzymkonversion oder auch durch Oxidation, um eine Fluidität oder eine WF(Wasserfluiditäts)-Zahl von 10 bis 80, vorzugsweise 20 bis 45 und stärker bevorzugt 25 bis 40 zu ergeben. Die erfindungsgemäß verwendbaren Stärkebasismaterialien schließen auch Stärkemehle ein, in denen die Stärkekomponente des Mehls die gleichen Charakteristika aufweist, wie die hier beschriebenen Wachsstärken. Stärken, die sich als besonders geeignet erwiesen haben, schließen Hybridwachsstärke aus einer Pflanze vom wxsu2-Genotyp, Wachsreis, Wachsgerste und Amaranth ein.
Eine zur erfindungsgemäßen Verwendung bevorzugte Stärke ist eine Hybridwachsstärke aus einer Pflanze vom wxsu2-Genotyp. Diese Stärke wird aus Mais extrahiert, der aus doppelt rezessiven Mutanten des Wachs-zuckerigen-2-Genotyps gezogen ist, der für die Zwecke dieser Anmeldung als wxsu2 bezeichnet wird. Das Wachs-Gen ist auf Position 59 des Chromosoms 9 des Mais lokalisiert, während das zuckerige-2-Gen auf Position 57 von Chromosom 6 lokalisiert ist. (Siehe M. G. Nueffer, L. Jones und M. Zuben, "The Mutants of Maize" (Crop Science Society of America, Madison, WI, 1968), S. 72 und 73).
Innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung liegt auch die aus wxsu2-Mutanten resultierende Stärke, wobei der wx- und/oder su2-Genotyp durch Translokation, Inversion oder irgendwelche anderen Verfahren der Chromosomtechnologie auf eine andere Position des Pflanzengenoms bewegt worden ist. Zusätzlich ist hierbei auch Stärke einsetzbar, extrahiert aus einer Pflanze, die durch künstliche Mutationen und Variationen der obigen genetischen Zusammensetzungen, die nach bekannten Standardverfahren der Mutationszüchtung erzeugt sein können, hergestellt wurde. Die Bezeichnung der Mutante als wxsu2-Genotyp zielt darauf ab, dass die Mutante notwendigerweise die wx- und su2-Gene enthält.
Um die doppelt rezessive Mutante des wxsu2-Genotyps in Mais auf übliche Art zu erhalten, kann man z. B. eine Wachsmutante (wx) mit einer zuckerig-2-Mutante (su2) kreuzen und danach die erste Generation durch Selbstbestäubung einfach kreuzen (Wx wx Su2 su2), um die Doppelmutante theoretisch in einem 15:1-Verhältnis aus einer segregierenden Ähre zu gewinnen. Die erfindungsgemäß verwendete Stärke kann aus Inzuchtlinien erhalten werden, aber es ist wünschenswerter, dass die Stärke aus Hybriden erhalten wird, die aus Inzuchtlinien abgeleitet sind, die wxsu2-doppelt rezessive Mutanten enthalten, für gewöhnlich aufgrund der höheren Ausbeuten und anderer Faktoren. Während Mais die hier als Quelle der Hybridwachsstärke bevorzugte spezifische Pflanze darstellt, ist die Erfindung auch auf andere Pflanzenspezies anwendbar, wie z. B. Wachsreis, Wachsgerste und Wachssorghum, die vom wxsu2-Genotyp sind.
Bei der Herstellung des Wachsstärkehybrids kann die Extraktion der Stärke aus dem Korn des aus dem doppelt rezessiven Mutantensamen gewachsenen Mais in der üblichen Art durch das Naßvermahlungs- oder Trockenvermahlungsverfahren erfolgen, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind. Sie ist jedoch nicht auf solche Verfahren begrenzt. In einem typischen Nassvermahlungsverfahren, das hier bevorzugt ist, aber lediglich als Beispiel für geeignete Verfahren dient, wird das Korn durch starke Luftströme, Siebe und Elektromagnete gereinigt, um unerwünschtes Material zu entfernen. Es wird anschließend in warmem Wasser eingeweicht, das eine geringe Menge Schwefeldioxid enthält. Das Einweichwasser wird abgesaugt und die eingeweichten Körner durchlaufen Zerreibungsmühlen, um sie zu zerteilen. Der Samen wird entfernt und die verbleibende Mischung wird gemahlen, gewaschen und als Aufschlämmung gesiebt. Stärke wird durch Zentrifugation vom Gluten getrennt und die zurückbleibende aufgeschlämmte Stärke wird dann gefiltert, gewaschen, resuspendiert und erneut gefiltert.
Die Extraktion von Mehl oder Varianten davon aus dem Maiskorn wird durch ein Trockenvermahlungsverfahren erreicht. In einem typischen derartigen Verfahren, das hier geeignet ist, aber andere Verfahren nicht ausschließt, wird das Korn zunächst sorgfältig gereinigt und durch eine Getreidereinigungsmaschine geführt und dann getempert oder konditioniert und durch einen Getreideentkeimer geleitet. Das Verarbeitungsgut aus dem Entkeimer wird getrocknet und dann gekühlt, durch einen Hominy-Separator und -Aspirator geleitet, gemahlen und schließlich gesiebt, je nachdem, ob alle oder getrennte Fraktionen erwünscht sind.
Stärken von diesem wxsu2-Typ werden im US-Patent Nr. 4 428 972, erteilt am 31. Januar 1984 an O. Wurzburg et al., näher beschrieben.
Die ausgewählten Wachsstärken mit der gewünschten Menge an kurzen Ketten, wie durch den Polymerisationsgrad (DP) angezeigt, werden durch Konversion entweder unter Verwendung von Säure- oder Enzymbehandlung oder durch oxidative Hydrolyse auf eine geeignete Fluidität konvertiert. Bei der Säurebehandlung wird die Stärkebasis in Gegenwart von einer Säure, wie Schwefel- oder Salzsäure, bei einer Temperatur unter dem Gelatinisierungspunkt der Stärke hydrolysiert. Die Stärke wird in Wasser aufgeschlämmt und die Säure wird dann zugegeben. Typischerweise erfolgt die Reaktion über einen Zeitraum von 8 bis 20 Stunden, wonach die Säure mit Alkali neutralisiert (z. B. auf einen pH von 5,5) und die Stärke durch Filtration gewonnen wird. Die resultierende konvertierte Stärke erfordert Kochen, um die Stärke zu gelatinisieren.
Enzymkonversion involviert die Behandlung mit α-Amylase (α- 1,4-Glucan-4-glucanohydrolasen) oder einer anderen α-1,4-Glucosidase. Bei der Herstellung der konvertierten Stärken durch Enzymbehandlung wird die Stärkebasis in Wasser aufgeschlämmt und der pH wird mit Alkali oder Säure auf 5,6 bis 5,7 eingestellt. Eine kleine Menge α-Amylaseenzym (z. B. 0,02%, bezogen auf die Stärke) wird der Aufschlämmung zugesetzt, die dann oberhalb des Gelatinisierungspunktes der Stärke erhitzt wird. Wenn die erwünschte Konversion erzielt worden ist, wird der pH mit Säure auf etwa 2,0 eingestellt, um das Enzym zu desaktivieren, und dieser pH wird für einen Zeitraum von mindestens 10 Minuten aufrechterhalten. Danach kann der pH auf einen höheren Wert eingestellt werden. Die resultierende Stärkedispersion wird üblicherweise einem Jetkochen unterzogen, um die völlige Solubilisierung der Stärke und Desaktivierung des verbleibenden Enzyms sicherzustellen.
Die oxidative Hydrolyse kann auch bei der Herstellung der konvertierten Stärken verwendet werden. Ein solches Verfahren involviert einen Prozess, der Wasserstoffperoxid und eine katalytische Menge von Manganionen, wie Kaliumpermanganat, in einer alkalischen Aufschlämmungsreaktion einschließt. Dieses Verfahren ist im US-Patent Nr. 4 838 944 näher beschrieben, das am 13. Juni 1989 an L. Kruger erteilt wurde.
Die erfindungsgemäß verwendeten Stärken werden auf eine Wasserfluidität (WF) von 10 bis 80, vorzugsweise 20 bis 45 und am stärksten bevorzugt 25 bis 40, konvertiert. Die Messung auf "Wasserfluidität" (WF), wie hier beschrieben, wird unter Verwendung eines Thomas-Rotational-Shear-Typ- Viskometers (hergestellt von Arthur H. Thomas Co., Philadelphia, PA) gemäß den Standardverfahren durchgeführt, wie in Zwiercan et al., US-Patent Nr. 4 499 116, erteilt am 12. Februar 1985, beschrieben. Eine weitere detaillierte Beschreibung dieser Messung wird später im Teil über Testverfahren dargestellt.
Die in dieser Erfindung verwendeten Wachsstärken weisen eine ausgewählte Kettenlängenverteilung auf, die dergestalt ist, dass mehr als 30 Gew.-% der Ketten einen Polymerisationsgrad (DP) von weniger als 13 aufweisen. Der DP des Stärkeprodukts ist ein Maß für die durchschnittliche Anzahl an Monomeren oder Anhydroglucose-Einheiten im Molekül. Diese Kettenlängenverteilung wurde unter Verwendung von Gelpermeationschromatographie (GPC) mit einem Water-Associates-GPC-150C- Instrument und durch Hochleistungsanionenaustauschchromatographie (HPAEC) mit gepulster amperometrischer Detektion (Dionex Corp., Sunnyvale, CA) bestimmt. Details dieses Verfahren werden im Abschnitt über Testverfahren dargestellt.
Die erfindungsgemäßen nicht-gelierenden Stärken weisen gute Niedertemperatur und Frost-Tau-Stabilitätseigenschaften und verbesserte Textur auf, wodurch sie für verbesserten Fluß oder verbessertes Mundgefühl in Lebensmitteln, insbesondere solchen mit reduziertem Gehalt an Fett, Zucker oder anderen Bestandteilen oder als Lipid- oder Fettersatzstoffe verwendbar sind. Die nicht-gelierenden Stärken, die während der Herstellung oder Verarbeitung der Lebensmittel zugegeben werden können, sind in einer Vielzahl von Lebensmitteln einsetzbar, einschließlich Dressings, Soßen, Bratensoßen, Milchprodukten und Getränken. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Stärken verwendbar in verarbeiteten Lebensmitteln, wie löffelbaren und gießbaren Salatdressings, Soßen, Bratensoßen, Milchprodukten, wie Joghurt, Soft-Serve-Eiscreme, gefrorenen Desserts, Sauerrahm, Hüttenkäse-Dressings, Milchgetränken und aufgeschlagenen Überzügen, Margarinen und Butterersatzstoffen, gebackenen Produkten, Aufstrichen mit niedrigem Fettgehalt, Käsen mit niedrigem Fettgehalt, Getränken, wie Kaffee in Dosen, Kaffee-Cremern und Sojamilch und Konditoreicremefüllungen. Jedes flüssige, fließfähige oder löffelbare Lebensmittel ist eine geeignete Matrix für den Einschluß der nicht-gelierenden Stärke als Additiv, Lipidmimetikum oder Fettersatzstoff. Das Lebensmittel kann auch in fester Form vorliegen, wenn es verbraucht wird, (z. B. werden gebackene Produkte in flüssigen oder fließbaren Formen hergestellt und in trockenen festen Formen konsumiert).
Die Menge an in Lebensmittelprodukten verwendeten Wachsstärkehydrolysaten ist nicht kritisch und hängt vom Typ des Lebensmittelproduktes ab und dem Ausmaß der erwünschten funktionalen Eigenschaft oder des Fettersatzes. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Wachsstärkehydrolysat in Lebensmittelprodukten in einer Menge von 0,01 bis 50 Gew.-% verwendet, bezogen auf das Gewicht des Lebensmittelproduktes und vorzugsweise von etwa 0,1 bis 10 Gew.-%.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Lipid oder Fett enthaltendes Lebensmittel mit der erfindungsgemäßen nichtgelierenden Stärke anstelle des Lipids oder Fettes hergestellt, so dass ein Ersatz von 0,1 bis 100 Gew.-% und stärker bevorzugt 25 bis 100% des Lipids, das traditionell in diesem Lebensmittel enthalten ist, erfolgt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Ausführungsformen dieser Erfindung ausführlicher. In diesen Beispielen sind alle Teile und Prozentsätze auf Gewichtsbasis und alle Temperaturen in ºC angegeben, wenn nicht anders beschrieben.

TESTVERFAHREN

Wasserfluiditätsmessung

Die Wasserfluidität der Stärken wird unter Verwendung eines Viskosimeters vom Thomas-Rotations-Scherungs-Typ (hergestellt von Arthur H. Thomas Co., Philadelphia, PA 19106) gemessen, standardisiert bei 30ºC mit einem Standardöl einer Viskosität von 24,73 mPas (24,73 cps). Dieses Öl benötigt 23,12 + 0,05 Sekunden für 100 Umdrehungen. Akurate und reproduzierbare Messungen der Wasserfluidität werden durch Bestimmung der Zeit erhalten, die für 100 Umdrehungen bei unterschiedlichen Feststoffgehalten vergeht, abhängig von dem Konversionsgrad der Stärke (mit steigender Konversion sinkt die Viskosität). Das verwendete Verfahren involviert das Aufschlämmen der erforderlichen Menge an Stärke (z. B. 6,16 g Trockenbasis) in 100 ml destilliertem Wasser in einer abgedeckten Kupferschale, und das Erhitzen der Aufschlämmung in einem Bad kochenden Wassers für 30 Minuten mit gelegentlichem Rühren. Die Stärkedispersion wird dann mit destilliertem Wasser auf das Endgewicht gebracht (z. B. 107 g). Die für 100 Umdrehungen der resultierenden Dispersion bei 81 bis 83ºC benötigte Zeit wird aufgezeichnet und in eine Wasserfluiditätszeit umgerechnet, wie in der untenstehenden Tabelle definiert. Für 100 Umdrehungen erforderliche Zeit (Sekunden) Menge an verwendeter Stärke (wasserfrei, g):
Für a, b, c und d betragen die Endgewichte der Stärkelösungen 107, 110, 113 bzw. 115 g.

Kettenlängenverteilung (GPC)

Die Kettenlängenverteilung wurde durch Gelpermeationschromatographie (GPC) unter Verwendung eines Water-Associates(Milford, MA)-GPC-150C-Modells mit refraktivem Indexdetektor bestimmt. Zwei PL-Gelsäulen (10&sup5; und 10³), hergestellt aus hochvernetztem sphärischem Polystyrol/Divinylbenzol und erhalten von Polymer Laboratories (Amherst, MA), wurden sequentiell verbunden. Die Säulen wurden unter Verwendung von von Pharmacia Fine Chemicals (Piscataway, NJ) erhaltenen Dextranstandards kalibriert. Andere verwendete Bedingungen waren: Säulentemperatur 80ºC, Flussgeschwindigkeit 1 ml/min. mobile Phase Dimethylsulfoxid mit 0,05 M NaNº&sub3;, Probenkonzentration 0,1%, Injektionsvolumen 150 ul. Die Gewichtsverteilung der Stärken mit ausgewählten Polymerisationsgraden (DP) wurde durch Berechnung oder Integration aus den resultierenden Molekulargewichtsverteilungskurven bestimmt.

Kettenlängenverteilung (HPAEC)

Die Kettenlängenverteilung wurde durch Hochleistungsanionenaustauschchromatographie (HPAEC) mit gepulster amperometrischer Detektion (Dionex Corp., Sunnyvale, CA) bestimmt. Eine Dionex-Carbopac-PA-100-Säule (4 · 250 mm) wurde mit einer Carbopac-PA-Guardsäule (3 · 25 mm) verwendet. Die Potential- und Zeit-Einstellungen an der PAD-Zelle waren E&sub1; = 0,10 (+&sub1; = 480); E&sub2; = 0, 60 (+&sub2; = 120); E&sub3; = 0, 80 V (t&sub3; = 300 ms).
Der Eluent A war eine 150 mM Natriumhydroxidlösung, die durch Verdünnen von carbonatfreiem 50%igem Natriumhydroxid in deionisiertem Wasser hergestellt wurde. Der Eluent B war eine 150 mM Natriumhydroxidlösung, enthaltend 500 mM Natriumacetat. Das verwendete Gradientprogramm wird in der Tabelle gezeigt (Pump-Gradient für Dionex), zu Beginn mit 85% Eluent A und 15% Eluent B und am Ende mit 100% Eluent B. Alle Separationen wurden bei den Umgebungstemperaturen mit einer Flussgeschwindigkeit von 1 ml/min durchgeführt.
Anmerkung: Diese Messung wird für alle Ketten mit einem DP von bis zu 60 durchgeführt, d. h., die gezeigte prozentuale Fläche DP sind die Prozent, bezogen auf die gesamte Fläche aller Ketten bis zu 60. Darüber hinaus ist 6 DP die kürzeste Kette, die zu sehen ist. Pump-Gradient für Dionex
Um die Proben herzustellen, wurde jede Stärkeprobe (20 mg) in ein 10 ml-Gläschen eingewogen, 2 ml 90%iges DMSO (Dimethylsulfoxid) (DMSO. Wasser = 9 : 1, Volumen/Volumen) wurden zugesetzt, es wurde mit einem magnetischen Rührstäbchen gemischt und in einem Bad kochenden Wassers für 5 Minuten erhitzt. Dann wurden 7 ml Wasser zugesetzt und es wurde gemischt. Nach Abkühlen der Mischung auf Raumtemperatur wurde 1 ml 150 mM Natriumhydroxid zugesetzt, gemischt und 1 ml Lösung wurde durch das Dionex geleitet.

BEISPIEL 1

Eine Hybridwachsmaisstärke vom wxsu2-Genotyp wurde durch Gelpermeationschromatographie (GPC) unter Verwendung des Water- Associates-GPC-150C-Modells und dem oben beschriebenen Verfahren auf Gewichtsverteilung der ausgewählten Kettenlängenverteilungen (d. h. DP ≤ 12 oder ≤ 10) analysiert. Aus den resultierenden Molekulargewichtsverteilungskurven wurde die Gewichtsverteilung durch Integration mit den folgenden Resultaten bestimmt. Die gezeigten Resultate schließen auch die Gewichtsverteilung ein, die für Proben von Wachsmais (Amioca) sowie Wachsreis und Amaranth gefunden wurden.
Eine Hybridwachsmaisstärke vom wxsu2-Genotyp wurde hinsichtlich der Kettenlängenverteilung, wie bestimmt durch HPAEC (Dionex), analysiert, und es wurde gefunden, dass 29,53% der Fläche auf Ketten mit einem Polymerisationsgrad von weniger als 13 (Prozent, bezogen auf alle Ketten bis zu 60 DP) entfallen. Die Kettenlängenverteilung wird in der folgenden Tabelle gezeigt, die auch die Verteilung in ähnlich behandeltem Wachsmais (Amioca), Wachsreis und Amaranth zeigt.
Die prozentuale Fläche, wie oben angegeben, zeigt den relativen Teil der Kettenverteilung für die Probenstärken und kann unter Verwendung eines Umrechnungsfaktors, der von der verwendeten spezifischen Ausrüstung abhängt, in Gewichtsprozent umgerechnet werden. Die Flächenresultate zeigen, dass die erfindungsgemäßen spezifischen Stärkematerialien einen signifikant erhöhten Anteil an kurzen Ketten von 6 bis 12 DP aufweisen, im Vergleich zur Wachsmaisstärke.
Die natürliche Frost-Tau-Stabilität der folgenden Stärken wurde unter Verwendung von Differential-Scanning-Kalorimetrie(DSC)-Messungen gezeigt. Während des Kochens, trennen sich granulare Stärkemoleküle und binden Wasser. Retrogradation ist die Reassoziation von vorhergehend hydrierten Stärkepolymeren. Gekochte Stärkepasten retrogradieren, wenn sie für längere Zeiträume bei Raumtemperatur gehalten werden, aber bei niedriger Temperatur wird der Prozess beschleunigt. Retrogradierte Stärken sind durch erhöhte Opazität, Synärese und Änderungen in der Textur charakterisiert. Der Grad, zu dem gekochte Stärke retrogradiert hat, kann durch Messen der zum Separieren der retrogradierten Ketten benötigten Energie abgeschätzt werden (Donovan, John, 1979, "Phase Transition of the Starch Water System", Biopolymers (18:263-275). Dies erfolgt mit einem Differential-Scanning-Kalorimeter (DSC), einer Vorrichtung, die die zum Erhitzen einer Probe mit einheitlicher Geschwindigkeit durch den kritischen Temperaturbereich erforderliche Energie misst. Da die Wärmekapazität der Stärke sich nicht wesentlich ändert, ist die Absorption oder Entwicklung von Wärme den Phasenänderungen zuzurechnen, z. B. dem Schmelzen von retrogradierter Stärke. Das Endotherm (Absorption der Wärme durch DSC) für retrogradiertes Material (Retrogradation) wird mit der Energie verglichen, die ursprünglich zum Kochen (Gelatinisierung) der Probe benötigt wurde. Das Verhältnis des Endotherm der retrogradierten Stärke und der rohen gekochten Stärke drückt die prozentuale Retrogradation aus. Die Resultate sind unten gezeigt.
Die prozentuale Retrogradation ist ein Maß dafür, wie Frost- Tau-stabil eine Stärke ist. Je niedriger die prozentuale Retrogradation ist, desto besser Frost-Tau-stabil ist die Stärke. Die Daten zeigen, dass die hydrolysierte wxsu2-Stärke sowie der Wachsreis eine signifikant bessere Frost-Tau- Stabilität, im Vergleich mit der Wachsmaisprobe aufweisen.

BEISPIEL 2

Ein fettfreier Becherjoghurt wurde unter Verwendung der erfindungsgemäßen säurekonvertierten wxsu2-Wachsmaisstärke als Fettersatzstoff hergestellt. Die konvertierte Stärke wurde durch Aufschlämmen der Wachsmaisstärke in Wasser und Zugabe von 2% Schwefelsäure und Halten der Temperatur auf 40ºC für 20 Stunden hergestellt. Die resultierende konvertierte Stärke wies eine Wasserfluidität (WF) von 38,5 auf. Der fettfreie Joghurt wurde mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt.

Herstellung:

1. Alle Bestandteile werden trocken vermischt.
2. Die trockenen Bestandteile werden mit der Milch in einem Waring-Mischer bei niedriger Temperatur gemischt (Schäumen ist zu vermeiden).
3. Es wird bei 82,2ºC (180ºF) pasteurisiert und für 10 Minuten gehalten.
4. Es wird bei 1.500 psi unter Verwendung eines zweistufigen Gaulin-Homogenisators homogenisiert.
5. Die Mischung wird auf 48,9ºC (120ºF) gekühlt.
6. Joghurt-Starter (enthält aktive Kultur) wird zugegeben, und es wird bei 45ºC (113ºF) inkubiert, bis der pH 4,1 bis 4,3 beträgt.
7. Nach der Inkubation wird gekühlt.
Auf Grundlage der visuellen und senorischen Analyse stellt die konvertierte wxsu2-Stärke einen effektiven Fett-Ersatzstoff dar. Der wxsu2-Stärke enthaltende Joghurt hatte ein verbessertes Mundgefühl, eine weiche und cremige Textur und eine homogene Aufrührbarkeit. Im Vergleich zur Kontrolle war die wxsu2-Stärke signifikant besser. Die Kontrolle war nach Rühren körnig mundtrocken und wies eine starke Serumseparation auf.

BEISPIEL 3

Es wurde eine fettfreie Soft-Serve-Eiscreme, enthaltend die wie in Beispiel 2 hergestellte konvertierte wxsu2-Stärke als Fettersatzstoff, hergestellt und evaluiert. Die Eiscreme wurde mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt.

Herstellung:

1. Stabilisator wird mit Milch vermischt.
2. Zucker, fettfreie Trockenmilch und Stärke werden trocken vermischt und mit Milch in einem Breddo-Likwifier für 5 Minuten gemischt.
3. Es wird chargenweise in einem Dampfmantel-Kessel bei 73,8ºC (165ºF) für 30 Minuten pasteurisiert.
4. Es wird bei 2.500 psi unter Verwendung eines Zweistufen- Gaulin-Homogenisators homogenisiert.
5. Es wird unter Kühlung bei 4, 4ºC (40ºF) gemischt und über Nacht stehengelassen.
6. Man lässt in einer Soft-Serve-Eiscreme-Maschine gefrieren.
Basierend auf der visuellen und sensorischen Analyse ist die konvertierte wxsu2-Stärke ein in diesem Produkt effizienter Fettersatzstoff. Die Testprobe war von schwerem Körper, weichem und schlüpfrigem Mundgefühl und einfach in der Verarbeitung. Die Kontrollprobe wies ein schnelles Abschmelzen, kein Mundgefühl und einen schwachen Körper auf. Insgesamt war die mit der konvertierten wxsu2-Stärke hergestellte Eiscreme signifikant besser, als das Maltodextrin enthaltende Produkt.

BEISPIEL 4

Ein fettfreies löffelbares Dressing wurde unter Verwendung einer säurekonvertierten Wachsmaisstärke vom wxsu2-Genotyp (WF 36) hergestellt. Das Dressing wurde mit folgender Zusammensetzung hergestellt.

Inhaltsstoffe Prozent

A. Wasser 71,67
Mikrokristalline Cellulose 0,30
B. Xanthangummi 1,50
Titandioxid 0,30
Natriumbenzoat 0,01
C. Weißer Essig 6,00
D. Thermoflo (Stärkeverdicker) 6,00
Sucrose 5,00
10 DE Maltodextrin 5,00
wxsu2-Wachsmaisstärke (WF 36) 2,00
Natriumchlorid 1,70
Senfpulver 0,30
Zwiebelpulver 0,10
Knoblauchpulver 0,10
Kaliumsorbat 0,01
EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) 0,01
Gesamt 100,00

Herstellung:

1. Wasser und mikrokristalline Cellulose werden für 10 Minuten unter hoher Scherung gemischt.
2. Es wird B zugesetzt und für 5 Minuten unter hoher Scherung gemischt.
3. Es wird Essig zugegeben.
4. Man mischt D, gibt zum oben genannten zu und mischt bei moderater Geschwindigkeit bis zur Uniformität.
5. Man erhitzt auf 95ºC und hält für 10 Minuten.
6. Es wird auf 40ºC gekühlt.
7. Man führt eine Kolloidmahlung durch und verpackt.
Bezogen auf das Mundgefühl befand ein Testgremium, dass eine den erfindungsgemäßen Stärke-Mundgefühl-Verstärker (wie oben beschrieben) enthaltende Probe reichhaltiger und cremiger ist, wie ein Vollfettprodukt, im Vergleich zu einer Kontrollprobe, die das Stärkeprodukt nicht enthielt.

BEISPIEL 5

Ein leichter Pfannkuchensirup mit der Hälfte der Feststoffe (38%) und weniger Kalorien, im Vergleich zu einem regulären Sirup, wurde unter Verwendung eines Stärkehydrolysates hergestellt, das eine säurekonvertierte Wachsmaisstärke vom wxsu2- Genotyp (WF 10) darstellte. Der Sirup wurde mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt.

Inhaltsstoffe Prozent

Wasser 57,88
15 DE Maltodextrin 33,44
wxsu2 Wachsmaisstärke (WF 10) 5,00
Ahornsirup 3,00
Ahornaroma 0,45
Zitronensäure 0,05
Natriumbenzoat 0,05
Kaliumsorbat 0,05
Aspartam 0,05
Karamelfarbe 0,03
Gesamt 100,00

Herstellung:

1. wxsu2-Stärke wird in Ahornsirup und Wasser dispergiert. 2. Die Aufschlämmung wird auf 90ºC erhitzt und für 10 Minuten gehalten.
3. Man gibt vorher mit einem Teil des Wassers verdünntes Karamel zu der Zusammensetzung.
4. Die verbleibenden Inhaltsstoffe werden zugesetzt und es wird für 2 Minuten bei 90ºC gehalten.
5. Glasflaschen werden mit Sirup heiß gefüllt und verschlossen.
Das resultierende Produkt war sowohl hinsichtlich der Viskosität als auch im Aussehen stabil und wies gute Flusseigenschaften auf. Dies war vorteilhaft im Vergleich zu einem ähnlichen Produkt, das Wachsmais (d. h., nicht der konvertierte wxsu2-Genotyp) verwendete, das nicht stabil war und schlechte Flusseigenschaften aufwies.

BEISPIEL 6

Verschiedene Proben des auf verschiedene Wasserfluiditäten (WF) konvertierten Wachsmais-wxsu2-Genotyps wurden in löffelbare Dressings wie in Beispiel 4 einbezogen. Die Viskositäten der Proben (Brookfield, unter Verwendung von einem DVII-Viskosimeter bei Raumtemperatur) wurden zu verschiedenen Zeitintervallen bestimmt und mit den Proben von Wachsmais und Wachsmais-wxsu2-Genotyp, der nicht konvertiert war, verglichen.
Die Proben des wxsu2-Genotyps, insbesondere WF 36, 42 und 48, waren im Vergleich bezüglich der Viskosität den Kontrollproben ähnlich, wohingegen die Wachsmaisstärkeproben, sowohl konvertiert als auch nicht konvertiert, mit der Zeit eine signifikante Viskositätsänderung zeigten und im Vergleich mit den erfindungsgemäßen wxsu2-Stärken oder dem kommerziellen Kontrollprodukt nicht vorteilhaft waren.

Claims

1. Nicht-gelierendes Stärkehydrolysat, geeignet zur Verwendung als Lebensmittelzusatz, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstärke eine Wachsstärke oder ein Wachsmehl ist, das natürliche Frost- und Tau-Stabilität und mehr als 30 Gewichtsprozent kurze Ketten mit einem Polymerisationsgrad (DP) von weniger als 13 aufweist und auf eine Wasserfluidität (WF) von 10 bis 80 konvertiert ist.

2. Stärke nach Anspruch 1, wobei die Stärke oder das Mehl durch saure Hydrolyse, Enzymbehandlung oder oxidative Hydrolyse auf einen WF von 20 bis 45 konvertiert ist.

3. Stärke nach Anspruch 1, wobei die Basisstärke eine Wachsstärke ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Hybrid-Wachsstärke aus einer Pflanze vom wxsu2 Genotyp, Wachsreis, Wachsgerste und Amaranth besteht und einen WF von 20 bis 45 aufweist.

4. Stärke nach Anspruch 3, wobei die Wachstärke eine Hybrid-Wachsmais-Stärke aus einer Pflanze vom wxsu2 Genotyp darstellt.

5. Nicht-gelierendes Stärkehydrolysat, geeignet zur Verwendung als Lebensmittelzusatz, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke eine Stärke mit natürlicher Frost-und Tauwasser-Stabilität darstellt, und aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Hybrid- Wachsstärke aus einer Pflanze vom wxsu2 Genotyp, Wachsreis, Wachsgerste und Amaranth besteht und auf eine Wasserfluidität (WF) von 10 bis 80 konvertiert ist.

6. Stärke nach Anspruch 5, die durch saure Hydrolyse, Enzymbehandlung oder oxidative Hydrolyse auf einen WF von 20 bis 45 konvertiert ist.

7. Stärke enthaltendes Lebensmittelprodukt mit guter Frost- und Tauwasser-Stabilität und gutem Mundgefühl, umfassend die Zugabe einer wirksamen Menge eines nicht- gelierenden Stärkehydrolysates, das eine Wachsstärke mit natürlicher Frost-und Tauwasser-Stabilität und mehr als 30 Gewichtsprozent kurzen Ketten mit einem Polymerisationsgrad (DP) von weniger als 13 darstellt, und auf eine Wasserfluidität (WF) von 10 bis 80 konvertiert ist.

8. Nahrungsmittelprodukt nach Anspruch 7, wobei 0,01 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Lebensmittelproduktes, der Wachsstärke verwendet werden, die Wachsstärke ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Hybrid-Wachsstärke aus einer Pflanze vom wxsu2 Genotyp, Wachsreis, Wachsgerste, und Amaranth besteht, und einen WF von 20 bis 45 aufweist.

9. Lebensmittelprodukt nach Anspruch 7, wobei das Lebensmittel eine Flüssigkeit, ein fließfähiges oder ein löffelbares Lebensmittel darstellt.

10. Lebensmittelprodukt nach Anspruch 8, wobei das Lebensmittel ein(e) löffelbare(s) oder ein(e) gießbare(s) Salatdressing, Soße, Bratensoße, Milchprodukt oder Getränk darstellt.

11. Verbessertes lipidhaltiges Lebensmittel, wobei die Verbesserung den Ersatz von mindestens einem Teil des Lipids durch eine wirksame Menge eines nicht-gelierenden Stärkehydrolysates nach Anspruch 1 umfaßt.

12. Lipidhaltiges Lebensmittel nach Anspruch 11, wobei die Wachsstärke aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Hybrid-Wachsstärke aus einer Pflanze vom wxsu2 Genotyp, Wachsreis, Wachsgerste und Amaranth besteht, und einen WF von 20 bis 45 aufweist.

13. Lipidhaltiges Lebensmittel nach Anspruch 12, wobei die Stärke durch Säurehydrolyse oder Enzymbehandlung konvertiert ist und das Lebensmittel eine Flüssigkeit, ein fließfähiges oder ein löffelbares Lebensmittel darstellt.