vl produktentwicklung bsp. hydrokolloide ... · zugelassen bei demeter für obst und gemüse agar...

08.12.2011

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PRODUKTENTWICKLUNG

Funktionalität der Rohstoffe

1

11.2011

� Gelier- und Verdickungsmittel

� Hydrokolloide

Zusatzstoffe2

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2

E 400 - 405

Alginsäure, Alginate3

Hydrokolloide

alginate is the only hydrocolloid

that can give heat stable gels

made without heating

Vorkommen Rohmaterial4

Aus Braunalgen

Mittels alkalischer Lauge gewonnen

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3

Braunalgen5

Macrocystis pyriferaLaminaria digitataLaminaria Hyperborea

Eigenschaften:

� Verzweigtkettiges saures Polysaccharid

� Bestandteil der Zellwände

� Pflanzlicher Quellstoff

� Wasserunlöslich

� Fettlöslich

� hitzestabil


3 Hauptcharakteristika

• Rapid gelling

• Cold gelling

• Heat stable gels

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Anwendung:� In Lebensmitteln

� Konfitüren, Gelees, Desserts, Speiseeis, Konserven, Suppen, Light-Produkten, 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


� 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

Natriumalginat, Kaliumalginat, Ammoniumalginat, Calciumalginat

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5

E 406

=“chinesische Gelatine“, Algenhydrokolloid

Agar9

Hydrokolloide

Vorkommen:

� Aus Rotalgen (Rhodophyta) gewonnen

� Bestandteil der Zellwände

� gereinigte, getrocknete, in Fäden geschnittene Gel aus Schleimstoffen

Agar10

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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

Agar11

� 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

Agar12

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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

Agar13

Agar14

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E 407

= Galaktansulfat

Carrageen15

Hydrokolloide

Vorkommen:

� Ursprünglich aus Rotalgen

(Chondrus crispus, giartina) gewonnen

� Heute in Meeresfarmen kostengünstiger aus anderen Rotalgen (Euchema)

Carrageen16

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9

Carrageen17

Eigenschaften:

� Geliert

� Gut wasserlöslich

� zählt zu den Ballaststoffen

� erhöht das Sättigungsgefühl,

� verringert die Resorbtion von Cholesterin und Zucker

� positive Wirkung auf die Darmflora

Carrageen18

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10

Carrageen19

O

OOOH

OSO3-

OH

O

OH

O

O

OSO3-

OO

OOOH

OSO3-

OH

X=OH (30%)

X=OSO3- (70%)

O

OOX

OH OH

O

OSO3-

OH

OSO3-

Kappa

Iota

LambdaMolekularmodel

Carrageen20

Kappa and iota hybrids and individuallambda molecules in carrageenan fromGigartina seaweed

mixture of Eucheuma cottonii(kappa type) and Eucheuma spinosum(iota type)

Molekularstruktur

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Gelierungsmechanismus

Carrageen21

CoolCool

Heat Heat

Solution Intermediate

stateGel

� 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

22

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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

Carrageen23

� Pet foods� Toothpaste� Air freshener gels

� Künstlich hergestellt

� Aus Polysacchariden getrockneter Algen

� Mittels GVO

� Chemisch verwandt mit E 407

� Bildet trübe Gele

� Auslöser pseudoallergischer Reaktionen

� ADI Wert: 20 mg/kg

E 407a verarbeitete Euchemaalgen24

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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)

Johannisbrotkernmehl25

Hydrokolloide

Vorkommen:

� Johannisbrotbaum (cerationia siliqua) / Karubenbaum / Karobbaum

� Gehört zur Familie der Hülsenfrüchtler

� Polysaccharid aus 80% Mannose und 20% Galactose


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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


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Eigenschaften – ernährungsphysiologisch

+ Ballaststoff+ vergrößert durch Quellvermögen den Darminhalt

+ glutenfrei+ neben Zucker:+ 6% Eiweiß+wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe (Flavonoide)+ Spuren von Mineralstoffen

▬ kann Eiweißverdauung behindern ▬ Verdacht: Allergienauslöser▬ bei Überdosierung leicht abführend

Johannisbrotkernmehl Weizenmehl

(Type 650 – 1800)

Guarkernmehl

60 kcal/ 100g 330 kcal/ 100g 26 kcal/ 100g

30

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

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31

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� Tierfutter� Kosmetik und Pharmaindustrie

32

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

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E 412

Auch Guarkernmehl, Guargummi, Guargum (engl.)

Guar33

Hydrokolloide

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

Guar34

OO

O

O H O H

O H

O

O

O

O H O H

O H

O H

O H

O H

O

O

O H O H

O H

O

O H

O H

O

O H

O H

O H

O H

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Eigenschaften:

� Handelsübliche Präparate enthalten

� durchschnittlich:

� _ 14% Wasser

� _ 1,5% Asche

� _ 7% Protein

� _ 75% Galaktomannan

� _ Rohfaser

Guar35

� 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

Guar36

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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

Guar37

E 414

Gummi arabicum38

Hydrokolloide

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� 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 arabicum39

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

Gummi arabicum40

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Eigenschaften:

� Gut in kaltem Wasser löslich

� Hochkonzentrierte Lösungen mit verhältnismäßig niedrigerViskosität

� 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 arabicum41

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

Gummi arabicum42

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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

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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

E 415

Langkettiges, weit verzweigtes Kohlenhydrat

Aus verschiedenen charakteristisch verbundenen Einfachzuckern aufgebaut

Xanthan46

Hydrokolloide

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24

Vorkommen:

� Industriell durch Bakterien gebildet

� Xanthomonas camestris

� Einsatz gentechnisch veränderter MO möglich

Xanthan47

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

Xanthan48

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25

� 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

Xanthan49

� Herstellung

Xanthan50

Fermentation by

Xanthomonas

Campestris

30°C/72h aerob

Sterilisation

Precipitation within

Isopropylalcohol

Centrifugation (alcohol)Drying

Cultivation

Milling

Selection

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26

Anwendung:

� Backwaren

� Mayonnaisen, Konserven, Fertigsalate, Dessertaufgüsse, Salatsaucen, Senf

� Kosmetik

� Kann gentechnisch hergestellt sein

Xanthan51

E 416

Karayagummi52

Hydrokolloide

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27

� Langkettiges, weitverzweigtes Kohlenhydrat

� Besteht aus D-Galactose, L-Rhamnose und

D-Galacturonsäure;

� OH-Gruppen teilweise mit Essigsäure verestert

Karayagummi53

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

54

Karayagummi

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28

Eigenschaften:

� Gute Quelleigenschaften

� Wenig stabil gegen Säuren

� Nicht geschmacksneutral

� Leicht säuerlicher Geruch

� Gelierkraft nimmt in Gegenwart von Milcheiweiß zu

� Verdauungsfördernd, abführend

55

Karayagummi

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

56

Karayagummi

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29

� Sehr selten in der Lebensmittelindustrie, häufiger Kosmetik

� Bspw. als Magenfüllmittel zur Gewichtsreduzierung

� Abführmittel

� Ersatz für teureren Traganth

� Kaugummi

57

Karayagummi

Pektine und Pektinsalze58

Hydrokolloide

E 440

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30

� 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


Nomenklatur


60

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

Low ester

amidated pectin

(LA pectin), %DA < 25

Degree of esterification (% DE)

Degree of amidation (% DA)

Degree of free acids (% DFA)

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� 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

61

Pektine und Pektinsalze

� 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

62


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32

� Amidierte Pektine (niederverestert+ 25% Amidgruppen)

� Werden statt mit Säure mit Hilfe von Ammoniak entestert

� Ca Ionen benötigt

� Geliertemperatur von Ca-Dosierung weniger stark beeinflusst

63


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

64


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33

Pektin und Pektinsalze65

Pektingehalte

� Trauben 0,20-0,35%

� Süßkirschen 0,28-0,45%

� Birnen 0,46-0,60%

� Pflaumen 0,57-0,90%

� Äpfel 0,55-0,92%

� Schwarze Johannisbeeren 0,79-1,52%

� Apfeltrester 10-15%

� Rübenschnitzel 10-20%

� Sonnenblumen-15-fruchtstände 25%

� Citrusschalen 20-35%

66


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34

� 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

67


Herstellungsprozess68

CITRUS PEEL

PEEL WASTE

PRECIPITATIONFILTRATION

ALCOHOLACID

EXTRACTION

WATER

STANDARDI-

ZATION

SUGAR

MILLINGDRYING

PECTIN

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� 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

69


� 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

70


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36

� 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

71


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

72


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� Gelbildung durch Assoziation von Pektinketten und somit Ausbildung eines 3D-Netzwerkes

73


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“

74


08.12.2011

38

Cellulose75

Hydrokolloide

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 .

08.12.2011

39

Chemische Eigenschaften

� Zellulose besteht aus Glucosan- oder Glucan-Makromolekülen.

� 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

08.12.2011

40

� 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

79

Cellulose

� 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

80

Cellulose

Cell-ONa + ClCH2COONa Cell-CH2COONa + NaCl

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41

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

81

Cellulose

� 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)

82

Cellulose

08.12.2011

42

Anwendungen

� Kein ADI

� Eiscreme

�Bildung kleiner Eiskristalle

�Verbesserte Stabilität und Haltbarkeit, gute

�Wasserrückhaltung

�Unterdrücken eines sandigen Mundgefühls,

� zarter cremiger Schmelz

�Glatte Textur, verlangsamtes Abschmelzen

83

Cellulose

� Milchprodukte, Milchmischgetränke

�Verringerung von Sedimentationserscheinungen

(Kakaomilch)

�Verhinderung von Synärese (z.B. Desserts,

�Schmelzkäse)

�Wasserbindung in vor allem kaltlöslichen

�Produkten (Dessertpulver, Kaltkreme)

84

Cellulose

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43

� 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

85

Cellulose

� 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)

86

Cellulose

08.12.2011

44

�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)

87

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.

Cellulose

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45

Gemisch aus Polypeptiden

Hat regenerierende, stärkende Wirkung auf Knochen, Knorpel, Fingernägel und Haare

Gelatine89

Hydrokolloide

� Hoher Gehalt an AS Glycin (27%), Prolin/Hydroxyprolin (35%)

� Molekulargewicht der

Gelatinemoleküle hat großen

Einfluss auf physikalische

Eigenschaften wie Gelfestigkeit

und Viskosität

Gelatine90

Amino acid Residues

per 1000

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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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

Gelatine91

�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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� Europäische Gelatineproduktion

� = 120000 Tonnen davon 65% aus Schweineschwarten, 20% aus Knochen, 15% Rinderspalt

Gelatine93

� 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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Gelatine

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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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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)

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Gelatine

Vorkommen im Lebensmittel

� Süßwaren� Weingummi, Kau-

bonbons, Negerküsse

� Backwaren� 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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