WO2010012640A2 - Partikel aus kollagenmaterial und verfahren zur herstellung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to particles of collagen material, which are used in particular in the production of food, and a process for their preparation.
  • the invention further relates to compositions comprising such particles.
  • fat substitutes such as starch, cellulose, modified cellulose, dextrins, carrageenan, xanthan and guar have been described as fat substitutes.
  • An example of this is the fat substitute described in US 5,294,457, which comprises hydrolyzed cereal fibers, carrageenan and / or xanthan gum.
  • proteins both vegetable and animal raw materials are used.
  • WO 2006/058538 A1 describes a process for the production of microparticulate protein, in particular based on wheat protein.
  • WO 2006/076051 discloses aqueous protein dispersions starting from soybean, milk and egg proteins.
  • EP 0 241 896 B1 describes a water-binding and gelling agent which is prepared by drying and grinding defatted pork rind.
  • the present invention has for its object to propose a suitable as a fat substitute in food product, which is simple and inexpensive to produce and nutritionally harmless, and with which the typical texture of fatty food can be simulated as well as possible. Another object is to propose a method of making this product.
  • particles of collagen material which are substantially insoluble in water but swellable, the particles having a mean diameter of less than about 150 ⁇ m in the swollen state.
  • Collagen is an insoluble fibrous protein of vertebrates and is the major component of connective tissue fibers and bone.
  • a collagen material is to be understood as meaning a material which is formed predominantly of collagen.
  • the material may consist essentially entirely of collagen.
  • An essential property of the particles according to the invention is that they are substantially insoluble in water and are present in the form of a dispersion.
  • the particles due to the hydrophilic structure of the collagen, the particles have a high swelling capacity and can therefore absorb and bind relatively large amounts of water.
  • the fat content in food can be quite or be partially replaced by collagen or water, resulting in a significant reduction of the energy content.
  • the inventors have found that the desired effect of a creamy texture with the particles of collagen material according to the invention can already be achieved in a swollen state from an average diameter of less than about 150 ⁇ m.
  • the average diameter is preferably about 20 ⁇ m to about 100 ⁇ m, more preferably about 40 ⁇ m to about 80 ⁇ m.
  • Wheat protein are according to the prior art z.T. significantly smaller particle diameter required.
  • the corresponding particle diameters in the dry state are significantly smaller, generally about 5 to 10 times.
  • Crucial, however, are the properties of the swollen particles as they are in the food.
  • the particles of the present invention are substantially water-insoluble even at elevated temperatures, unlike, for example, gelatin obtained by extraction of collagen-containing materials and which form gel structures at lower temperatures which gradually dissolve upon heating.
  • a further advantage of the particles according to the invention is thus that due to the insolubility of the collagen material, the viscosity or pasty consistency of a corresponding dispersion is maintained even at relatively high temperatures. This high hot viscosity makes you one Use of the particles according to the invention also in such foods possible, which are prepared hot and / or hot and / or consumed.
  • the particles according to the invention preferably have a polydispersity index of at least about 0.3, more preferably of at least about 0.5.
  • the polydispersity index is a measure of the scattering of the particle size, the index assuming the theoretical maximum value of 1, if all particles have the same diameter.
  • the collagenous material of the particles of the invention is derived from vertebrate bone.
  • the use of collagen from bone has several advantages over the use of skin tissue collagen (e.g., cattle split or pigskin).
  • skin tissue collagen e.g., cattle split or pigskin.
  • the inventors have found that particles in the desired order of magnitude can be produced more easily from bone collagen than from skin collagen, since in the latter case rather fibrous structures are obtained. This effect is probably due to different cross-linking structures of the collagen molecules in bone or in skin tissue.
  • bone collagen that are substantially tasteless and odorless than corresponding products from cattle split or, in particular, pork rinds.
  • the latter are used only in meat or sausage products because of their own taste, while largely taste-neutral particles from bone collagen are also used in other areas, e.g. for cheese imitations, dressings or desserts.
  • the collagen material is derived from mammals, particularly pigs, cattle, sheep or goats, as well as from poultry or fish.
  • bone derived collagen material it preferably comprises ossein. This is degreased and demineralized bone material, which is also used to make gelatine.
  • the collagen material preferably has a fat content of less than about 5 wt .-%, in particular less than about 2 wt .-%, each based on the dry matter.
  • the particles of the invention can thus also be used for the preparation of substantially fat-free foods.
  • the low fat content also contributes to the odor and taste neutrality of the particles according to the invention, since the odor problem is often caused by oxidation of fat during the manufacturing process.
  • a further aspect of the present invention relates to a composition, in particular for the production of foods, which comprises the particles according to the invention and a substantially water-soluble material, wherein the particles are dispersed in a matrix of the water-soluble material.
  • composition has the advantageous effect that dried particles according to the invention, when they come into contact again with an aqueous medium during food production, can be redispersed very well.
  • aggregates can form without the addition of a soluble matrix material, which are very difficult to redispersed.
  • the composition according to the invention can be present both in dried form, the water-soluble material acting as a kind of release agent, and in a hydrated state in which the carbonate gene particles are swollen, and the water-soluble material in the form of a true solution, a colloidal solution or a gel is present.
  • the water-soluble material can be calorific usable, but it can also be a soluble fiber.
  • Preferred water-soluble materials are selected from gelatin, collagen hydrolyzate, modified starch, dextrins, locust bean gum, guar, konjac, tare, gum arabic, modified cellulose, and mixtures thereof.
  • the water-soluble material preferably has a high cold water solubility.
  • the proportion of the water-soluble material in the composition is preferably in the range of about 15 to about 75 wt .-%, based on the dry matter.
  • the proportion required to achieve the desired effect will generally depend on the nature of the water-soluble material, which selection in turn will be influenced by the particular application or type of food.
  • this in addition to the collagen particles, further comprises one or more insoluble fibers and / or insoluble proteins.
  • the dietary fibers and / or proteins are preferably present as particles of the same order of magnitude as the particles of collagen material. To do so these components also contribute to the desired creamy texture of the food by mimicking the mouthfeel caused by emulsified fat droplets.
  • Preferred insoluble fibers are selected from cellulose and / or hemicellulose-containing substances.
  • An example of a suitable fiber is wheat fibers.
  • Insoluble proteins which can be used in the composition according to the invention are preferably selected from zein, casein and / or soy protein. In order to make the proteins insoluble, they can be crosslinked, in particular by means of transglutaminase.
  • the object underlying the invention is achieved in that the method for producing the particles of collagen material according to the invention comprises the following steps:
  • comminuting the collagen material in an aqueous slurry is a particularly suitable method for producing particles of collagen material in the size range of the invention, ie, particles having an average diameter of less than about 150 ⁇ m.
  • particles having an average diameter of about 20 ⁇ m to about 100 ⁇ m are obtained, more preferably from about 40 ⁇ m to about 80 ⁇ m.
  • the particles are already present during comminution in the swollen state to which the size data relate.
  • the collagen material used in step a) preferably comprises ossein, which is made by degreasing and demineralizing bone.
  • ossein which is made by degreasing and demineralizing bone.
  • the aqueous slurry is preferably prepared by slurrying coarsely crushed collagen material having an average particle size of about 2 mm or less in an aqueous medium. This coarse comminution is to ensure that the aqueous slurry has sufficient flowability for further processing. For coarse comminution, conventional methods such as e.g. Wolfen are used.
  • the weight ratio of the collagen material to the aqueous medium in the preparation of the slurry is preferably in the range of about 1:10 to about 1: 0.25.
  • the decisive factor in choosing this ratio is that there is sufficient flowability of the slurry for the subsequent mechanical comminution.
  • the mechanical comminution of the collagen material in step b) preferably comprises high-pressure homogenization.
  • high-pressure homogenization which also for Homogenizing the fat content in milk is applied, there is a reduction of the particle size of the collagen material by shear, impact and primarily cavitation forces.
  • the pressures used in this case can be in the range of about 1000 bar, for example.
  • Another preferred method which can be used alternatively or additionally in step b), is a wet milling of the collagen material, for example by a colloid mill.
  • a procedure has proven particularly advantageous in which the collagen material in the slurry is first subjected to wet milling and then to high-pressure homogenization.
  • the pH of the slurry be adjusted to a value of about 4.5 to about 6.5 before or during the performance of step b) to cause acidic or alkaline hydrolysis of the collagen during mechanical comminution largely avoided.
  • the slurry may optionally be added with an oxidizing agent to achieve a bleaching and / or bactericidal effect.
  • composition according to the invention which comprises insoluble fiber and / or insoluble proteins in addition to collagen particles, it is advantageous if they are added to the slurry prior to the performance of step b). These materials, together with the collagen material, are then subjected to comminution into particles of the appropriate order of magnitude.
  • the particles according to the invention are obtained from collagen material as an aqueous dispersion which, depending on the weight ratio of the collagen material to the aqueous medium, has a viscous, creamy to pasty consistency and which can be used in this form for the production of foodstuffs.
  • the particles obtained in step b) can be dried in an additional step c).
  • the drying of the particles or the composition is preferably carried out by means of drum drying, spray drying, freeze drying or vacuum belt drying.
  • hydrolysis of small amounts of collagen may occur, i.
  • water-soluble products such as gelatine or collagen hydrolyzate are also formed.
  • the products formed by hydrolysis as soluble materials can also contribute to a better redispersibility of the particles according to the invention after drying, as has been described in detail above.
  • the proportion of the soluble materials formed in the mechanical comminution is generally insufficient for this purpose, it is preferred according to a further embodiment of the method according to the invention that after carrying out step b), and optionally before carrying out step c ), to the slurry is added a substantially water-soluble material.
  • a composition can be obtained in which the particles of collagen material are dispersed in a matrix of the water-soluble material, whereby the subsequent redispersibility of the dried particles is markedly improved.
  • the present invention further relates to the use of the above-described particles of collagen material or the above-described composition for producing foodstuffs.
  • the particles or compositions according to the invention are suitable as fat substitutes in a wide variety of foods, in particular meat and sausage products, cheese imitations, instant powders for soups and sauces, dressings, mayonnaise, spreads, yoghurts and creams.
  • the particles or compositions can also be used for the production of cosmetic or pharmaceutical products.
  • the properties of the collagen particles can be exploited in particular in order to set the desired consistency of ointments or creams.
  • dry, sterilized collagen particles can also be used as wound powder (or as a basis), with the high water binding capacity also being used.
  • FIG. 1 shows a representation of a typical size distribution of the particles according to the invention.
  • FIG. 2 an electron micrograph of the particles according to the invention.
  • Example 1 Production of particles according to the invention from pig bones
  • the starting material used was ossein from pig bones, i. defatted and demineralized bone material used. This was first coarsely crushed with a standard mincer, using a 5 mm perforated disc in a first pass and a 2 mm perforated disc in a subsequent second pass.
  • an aqueous slurry was prepared from the coarsely crushed material, which was sufficiently flowable to be processed in a colloid mill. It was either a "Comitrol ® Processor Model 1500" (manufactured by Urschel Laboratories Inc.): used or a "PUC colloid mill type 60" with Umpumpvorrich- device (Probst & Class GmbH & Co. KG manufacturer).
  • the mechanical comminution of the collagen material in the slurry was carried out initially at a gap width of the colloid mill of 3 mm and then again at a gap width of 1 mm.
  • the slurry had a pasty, but still very grainy consistency after rubbing between fingers.
  • the pH of the slurry was adjusted to about 5.5 by addition of caustic soda and about 0.5% by weight of hydrogen peroxide was added as a bactericide and bleach.
  • the collagen material was then subjected to further mechanical comminution by means of a high-pressure homogenizer (Model Lab60 / 15 TBSI, manufacturer: APV / Gaulin).
  • the high-pressure homogenization was in two successive passes with a working pressure 1000 bar, a submission and inlet temperature of 50 0 C and a throughput of 120 l / h performed. While after the first round when rubbing between the fingers still a very fine-grained structure was noticeable felt the resulting dispersion after the second round structureless and homogeneous.
  • the determination of the average particle size and the polydispersity index as a measure of the size distribution of the collagen particles according to the invention was carried out by means of light scattering.
  • a scattered light spectrometer S3500 manufactured: Particle Metrix
  • two lasers with the wavelengths 780 and 405 nm and a nominal laser power of 3 mW was used.
  • the dispersion of collagen particles obtained according to Example 1 was diluted with water to a dry mass fraction of about 5% by weight and added dropwise to the dispersion unit of the measuring instrument until a particle concentration sufficient for the measurement was reached. The measurement was carried out and evaluated automatically according to the instructions of the device manufacturer.
  • FIG. 1 shows a representation of a typical size distribution of the particles according to the invention, which was determined by the measuring method described above.
  • the height of the individual columns (y-axis) corresponds to the relative number of particles in the respective size range (x-axis, logarithmic scale).
  • average particle diameters in the range from about 40 ⁇ m to about 80 ⁇ m with a polydispersity index of greater than 0.3 typically resulted.
  • the mean particle diameter in the size distribution shown in FIG. 1 is 68.5 ⁇ m, with a polydispersity index of 0.47.
  • Example 3 Preparation of a composition of collagen particles and wheat fibers
  • Example 2 The preparation was carried out as described in Example 1, wherein immediately before carrying out the high-pressure homogenization, an amount of wheat fibers corresponding to the dry mass of collagen material was added to the slurry. At the same time, an appropriate amount of water was also added so that the total dry matter content in the slurry remained essentially unchanged.
  • Example 2 The two passes of the high-pressure homogenization were then carried out as described in Example 1, whereby a structureless and homogeneous product was also obtained in the rubbing between the fingers.
  • the calorie content of the product can be halved.
  • a spray-drying machine of the type Niro P 6.3 with an externally mixing two-fluid nozzle (diameter 2 mm) was used.
  • the dispersion of collagen particles obtained according to Example 1 was heated to about 64 to 68 0 C and pumped with a peristaltic pump to the two-fluid nozzle of the spray dryer.
  • 10% by weight of collagen hydrolyzate (based on the collagen particles) were previously used as soluble matrix material in the dispersion. terial added to improve the redispersibility of the dried particles.
  • Nozzle / atomizing
  • the dispersion of collagen particles and wheat fibers obtained according to Example 3 was applied to a drum dryer (R. Simon (Dryers) Ltd., 300 mm diameter and 200 mm width) at a material feed of 12 kg / h, a temperature of 130 0 C and a residence time dried for about 25 s.
  • a drum dryer R. Simon (Dryers) Ltd., 300 mm diameter and 200 mm width
  • FIG. 2 shows an electron micrograph of the roll-dried composition.
  • Individual collagen particles according to the invention are identified by the reference numeral 10.
  • the dry particles were readily redispersible in the preparation of the formulations.
  • a first mix of water, cornstarch, lactic acid and saline was prepared, as well as a second mix of the remaining ingredients. Subsequently, both mixtures were mixed in a heatable "Stephan Cutter UMC 5 electronic" at 600 rev / min and a temperature of 80 0 C for about 3 min.
  • the cheese according to the invention contains significantly less fat and a higher proportion of water, which is bound by the collagen particles in comparison to the comparative preparation. Nevertheless, in the sensory evaluation both preparations have a comparable texture.
  • a low-fat mayonnaise and a low-fat dressing with collagen particles according to the invention were prepared according to the composition given in Table 3 (all figures in percent by weight): Table 3
  • a first mix of water, mustard, vinegar and citric acid was made, as well as a second mix of the remaining ingredients except the oil. Subsequently, both mixtures were mixed in a heated "Stephan cutter UMC 5 electronic" at 600 rpm for about 3 minutes (the mayonnaise at a temperature of 60 0 C and the dressing at 25 0 C). Thereafter, the oil was added and mixed for an additional minute under the same conditions.
  • the example preparations contain more water and significantly less fat compared to normal mayonnaise (about 80% fat) and commercial dressings (30-50% fat).
  • normal mayonnaise about 80% fat
  • commercial dressings (30-50% fat).
  • yoghurt 0.75% by weight of collagen particles were dispersed in cow's milk with a fat content of 0.5% and heated to 90 ° C. After cooling to 38 ° C., the yoghurt culture was added and the mixture was incubated at 38 ° C. until the target pH was reached.
  • a control sample was prepared in the same way without the addition of collagen particles.
  • the yogurt with the collagen particles according to the invention has, in contrast to the comparison sample, a smooth, creamy texture. In addition, it shows no syneresis, which is due to the water-binding properties of the collagen particles.
  • a reduced fat chocolate nut spread was prepared with the composition shown in Table 4 (all percentages by weight):
  • a first mixture of water, konjac and instant starch was prepared and a second mixture of collagen particles, sucrose, dextrose, fructose, nutriose and skimmed milk powder. Subsequently, both mixtures were mixed in a heatable "Stephan Cutter UMC 5 electronic" at 600 U / min and a temperature of 25 0 C for about 3 min. Thereafter, a mixture of nut paste, chocolate, cocoa and flavor was added and mixed for an additional minute under the same conditions.
  • the spread contains more water and significantly less fat and carbohydrates.
  • the carbohydrates were in this case z.T. replaced by the sugar substitute Nutriose.

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Abstract

Um ein als Fettersatz in Nahrungsmitteln geeignetes Produkt, welches einfach und kostengünstig herstellbar und ernährungsphysiologisch unbedenklich ist und mit welchem die typische Textur fetthaltiger Lebensmittel möglichst gut simuliert werden kann, zur Verfügung zu stellen, werden Partikel aus Kollagenmaterial vorgeschlagen, die in Wasser im Wesentlichen unlöslich und quellbar sind, wobei die Partikel in gequollenem Zustand einen mittleren Durchmesser von weniger als ca. 150 μm aufweisen. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung dieses Produktes vorgeschlagen.

Description

Partikel aus Kollagenmaterial und Verfahren zur Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft Partikel aus Kollagenmaterial, die insbesondere bei der Herstellung von Nahrungsmitteln zum Einsatz kommen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung betrifft ferner Zusammensetzungen, die derartige Partikel umfassen.
Bei der Herstellung von fettarmen oder fettfreien Nahrungsmitteln stellt sich regelmäßig das Problem, dass bei einer bloßen Reduzierung des Fettanteils auch die geschmacklichen Eigenschaften des Produktes verschlechtert werden. Die Ursache hierfür liegt in dem zumindest teilweisen Verlust des typischen, in diesem Zusammenhang als Textur bezeichneten, Mundgefühls von fetthaltigen Nahrungsmitteln, wobei dieses als cremig und besonders angenehm empfundene Mundgefühl durch eine feine Emulsion des Fettes in der wässrigen Phase (ÖI-in-Wasser-Emulsion) hervorgerufen wird.
Um diese Textur auch bei fettarmen oder fettfreien Nahrungsmitteln zumindest teilweise zu simulieren, werden verschiedene Ersatzstoffe eingesetzt, bei denen es sich in der Regel entweder um Polysaccharide oder um Proteine handelt (siehe z.B. J. Michaelides und K. Cooper, in : Functional Foods and Nutra- ceuticals, Juni 2004). Um dabei den gewünschten Effekt erzielen zu können, ist es in der Regel entscheidend, dass die Ersatzstoffe eine ausreichend geringe Partikelgröße aufweisen, welche im Bereich der Größe von Fetttröpfchen in ÖI-in-Wasser-Emulsionen liegt. Das Einstellen solcher Partikelgrößen bereitet in vielen Fällen Schwierigkeiten.
Unter den Polysacchariden wurden als Fettersatzstoffe insbesondere Stärke, Zellulose, modifizierte Zellulose, Dextrine, Carrageen, Xanthan und Guar beschrieben. Ein Beispiel hierfür ist der in der US 5,294,457 beschriebene Fettersatz, der hydrolysierte Getreidefasern, Carrageen und/oder Xanthan umfasst. Als Proteine kommen sowohl pflanzliche als auch tierische Rohstoffe zum Einsatz. In der WO 2006/058538 Al wird beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von mikropartikulärem Protein, insbesondere auf Basis von Weizenprotein, beschrieben. Die WO 2006/076051 offenbart wässrige Proteindispersionen ausgehend von Soja-, Milch- und Eiprotein. In der EP 0 241 896 Bl wird ein Wasserbinde- und Gelierungsmittel beschrieben, das durch Trocknen und Mahlen von entfetteter Schweineschwarte hergestellt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Fettersatz in Nahrungsmitteln geeignetes Produkt vorzuschlagen, welches einfach und kostengünstig herstellbar und ernährungsphysiologisch unbedenklich ist, und mit dem die typische Textur fetthaltiger Lebensmittel möglichst gut simuliert werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung dieses Produktes vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Partikel aus Kollagenmaterial, die in Wasser im Wesentlichen unlöslich, aber quellbar sind, wobei die Partikel in gequollenem Zustand einen mittleren Durchmesser von weniger als ca. 150 μm aufweisen.
Kollagen ist ein unlösliches Faserprotein der Wirbeltiere und ist der Hauptbestandteil von Bindegewebsfasern und Knochen. Als Kollagenmaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei ein Material zu verstehen, das zu überwiegenden Teilen aus Kollagen gebildet ist. Insbesondere kann das Material im Wesentlichen vollständig aus Kollagen bestehen.
Eine wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäßen Partikel ist, dass diese in Wasser im Wesentlichen unlöslich sind und in Form einer Dispersion vorliegen. Die Partikel weisen aufgrund der hydrophilen Struktur des Kollagens jedoch eine hohe Quellfähigkeit auf und können daher relativ große Mengen an Wasser aufnehmen und binden. Somit kann der Fettanteil in Nahrungsmitteln ganz oder teilweise durch Kollagen bzw. Wasser ersetzt werden, was zu einer deutlichen Reduktion des Energiegehalts führt.
Die Fähigkeit von festen Partikeln, eine cremige, fettähnliche Textur hervorzurufen, ist neben deren Größe unter anderem auch von der Härte der Partikel abhängig. Entscheidend ist dabei, dass die Partikel klein genug und/oder weich genug sind, um im Mund nicht mehr als Partikel wahrgenommen zu werden, was sonst zu einer körnigen oder sandigen Textur führen würde.
Die Erfinder haben festgestellt, dass der gewünschte Effekt einer cremigen Textur mit den erfindungsgemäßen Partikeln aus Kollagenmaterial bereits ab einem mittleren Durchmesser von weniger als ca. 150 μm in gequollenem Zustand erreicht werden kann. Bevorzugt liegt der mittlere Durchmesser bei ca. 20 μm bis ca. 100 μm, weiter bevorzugt bei ca. 40 μm bis ca. 80 μm. Bei Verwendung anderer Ausgangsmaterialien, wie z.B. Weizenprotein, sind gemäß dem Stand der Technik z.T. deutliche geringere Partikeldurchmesser erforderlich.
Aufgrund der hohen Quellfähigkeit der erfindungsgemäßen Partikel sind die entsprechenden Partikeldurchmesser in trockenem Zustand deutlich kleiner, in der Regel um das ca. 5 bis 10-fache. Entscheidend sind jedoch die Eigenschaften der gequollenen Partikel, wie sie in den Nahrungsmitteln vorliegen.
Die erfindungsgemäßen Partikel sind auch bei erhöhten Temperaturen im Wesentlichen wasserunlöslich, im Gegensatz etwa zu Gelatine, die durch Extraktion von kollagenhaltigen Materialien gewonnen wird, und die bei niedrigeren Temperaturen Gelstrukturen ausbildet, welche sich beim Erwärmen nach und nach auflösen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Partikel besteht somit darin, dass aufgrund der Unlöslichkeit des Kollagenmaterials die Viskosität bzw. pastöse Konsistenz einer entsprechenden Dispersion auch bei höheren Temperaturen erhalten bleibt. Diese hohe Heißviskosität macht einen Einsatz der erfindungsgemäßen Partikel auch in solchen Nahrungsmitteln möglich, die warm bzw. heiß zubereitet und/oder verzehrt werden.
Die erfindungsgemäßen Partikel weisen bevorzugt einen Polydispersitätsindex von mindestens ca. 0,3 auf, weiter bevorzugt von mindestens ca. 0,5. Der Polydispersitätsindex ist ein Maß für die Streuung der Partikelgröße, wobei der Index den theoretischen Maximalwert 1 annimmt, wenn sämtliche Partikel denselben Durchmesser aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kollagenmaterial der erfindungsgemäßen Partikel aus Knochen von Wirbeltieren gewonnen. Die Verwendung von Kollagen aus Knochen hat gegenüber der Verwendung von Kollagen aus Hautgewebe (z.B. Rinderspalt oder Schweineschwarten) verschiedene Vorteile. Zum einen haben die Erfinder festgestellt, dass Partikel in der gewünschten Größenordnung aus Knochenkollagen einfacher hergestellt werden können als aus Hautkollagen, da bei letzterem eher faserförmige Strukturen erhalten werden. Dieser Effekt ist vermutlich auf unterschiedliche Vernetzungsstrukturen der Kollagenmoleküle in Knochen bzw. in Hautgewebe zurückzuführen.
Des Weiteren ist hervorzuheben, dass aus Knochenkollagen Partikel hergestellt werden können, die wesentlich geschmacks- und geruchsneutraler sind als entsprechende Produkte aus Rinderspalt oder insbesondere aus Schweineschwarten. Letztere werden aufgrund ihres Eigengeschmacks nur in Fleischoder Wurstwaren eingesetzt, während weitgehend geschmacksneutrale Partikel aus Knochenkollagen auch in anderen Bereichen, z.B. für Käseimitate, Dressings oder auch Süßspeisen, verwendet werden können.
Eine aufwändige Reinigung der Produkte, um Geschmacks- und Geruchsprobleme zu beseitigen, ist zwar möglich, für den Einsatz im Nahrungsmittelbereich jedoch wirtschaftlich nicht sinnvoll. Vorzugsweise ist das Kollagenmaterial aus Säugetieren, insbesondere Schweinen, Rindern, Schafen oder Ziegen, sowie aus Geflügel oder aus Fischen gewonnen. Im Fall von aus Knochen gewonnenem Kollagenmaterial umfasst dieses bevorzugt Ossein. Hierbei handelt es sich um entfettetes und entminerali- siertes Knochenmaterial, welches auch zur Herstellung von Gelatine eingesetzt wird.
Das Kollagenmaterial weist vorzugsweise einen Fettgehalt von weniger als ca. 5 Gew.-% auf, insbesondere weniger als ca. 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse. Die erfindungsgemäßen Partikel können somit auch zur Herstellung von im Wesentlichen fettfreien Nahrungsmitteln verwendet werden. Insbesondere durch die Verwendung von Ossein als Kollagenmaterial können entsprechend geringe Fettanteile problemlos realisiert werden. Der niedrige Fettgehalt trägt dabei auch zur geruchlichen und geschmacklichen Neutralität der erfindungsgemäßen Partikel bei, da das Geruchsproblem häufig durch eine Oxidation von Fett während des Herstellungsprozesses entsteht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, insbesondere zur Herstellung von Nahrungsmitteln, welche die erfindungsgemäßen Partikel und ein im Wesentlichen wasserlösliches Material umfasst, wobei die Partikel in einer Matrix des wasserlöslichen Materials disper- giert sind.
Eine solche Zusammensetzung hat den vorteilhaften Effekt, dass getrocknete erfindungsgemäße Partikel, wenn sie bei der Nahrungsmittelherstellung wieder mit einem wässrigen Medium in Kontakt kommen, sehr gut redispergiert werden können. Bei einer Trocknung der Partikel, die aus Gründen der Lagerstabilität meist erforderlich sein wird, können sich ohne den Zusatz eines löslichen Matrixmaterials Aggregate bilden, die nur sehr schwer redispergiert werden können. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann demnach sowohl in getrockneter Form vorliegen, wobei das wasserlösliche Material als eine Art Trennmittel wirkt, als auch in einem hydratisierten Zustand, in dem die KoIIa- genpartikel gequollen sind, und das wasserlösliche Material in Form einer echten Lösung, einer kolloidalen Lösung oder eines Gels vorliegt.
Unter ernährungsphysiologischen Gesichtspunkten kann das wasserlösliche Material kalorisch verwertbar sein, es kann sich aber auch um einen löslichen Ballaststoff handeln. Bevorzugte wasserlösliche Materialien sind ausgewählt aus Gelatine, Kollagenhydrolysat, modifizierter Stärke, Dextrinen, Johannisbrotkernmehl, Guar, Konjac, Tara, Gummi arabicum, modifizierter Zellulose und Mischungen hiervon.
Sofern eine gute Redispergierbarkeit der erfindungsgemäßen Partikel in kaltem Wasser erwünscht ist, weist das wasserlösliche Material bevorzugt eine hohe Kaltwasserlöslichkeit auf.
Der Anteil des wasserlöslichen Materials an der Zusammensetzung liegt bevorzugt im Bereich von ca. 15 bis ca. 75 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse. Der erforderliche Anteil, um den gewünschten Effekt zu erzielen, wird in der Regel von der Art des wasserlöslichen Materials abhängig sein, wobei diese Auswahl wiederum von der jeweiligen Anwendung bzw. der Art des Nahrungsmittels beeinflusst wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung umfasst diese, neben den Kollagenpartikeln, ferner ein oder mehrere unlösliche Ballaststoffe und/oder unlösliche Proteine. Durch den Ersatz eines Teils der Kollagenpartikel durch kalorisch nicht verwertbare Ballaststoffe kann der Kaloriengehalt der Nahrungsmittel weiter reduziert werden, zusätzlich zu der Reduktion, die bereits durch den teilweisen oder vollständigen Ersatz von Fett durch die Kollagenpartikel bzw. das durch die Partikel gebundene Wasser erreicht wird.
Die Ballaststoffe und/oder Proteine liegen vorzugsweise als Partikel in derselben Größenordnung vor wie die Partikel aus Kollagenmaterial. Dadurch leisten auch diese Komponenten einen Beitrag zu der gewünschten cremigen Textur des Nahrungsmittels, indem sie das durch emulgierte Fetttröpfchen hervorgerufene Mundgefühl imitieren.
Bevorzugte unlösliche Ballaststoffe sind ausgewählt aus Zellulose und/oder Hemizellulose enthaltenden Stoffen. Ein Beispiel für einen geeigneten Ballaststoff sind Weizenfasern.
Unlösliche Proteine, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können, sind bevorzugt ausgewählt aus Zein, Casein und/oder Sojaprotein. Um die Proteine unlöslich zu machen, können diese vernetzt sein, insbesondere mittels Transglutaminase.
Im Hinblick auf das eingangs genannte Verfahren wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Partikel aus Kollagenmaterial folgende Schritte um- fasst:
a) Herstellen einer wässrigen Aufschlämmung eines festen Kollagenmaterials; und
b) mechanisches Zerkleinern des Kollagenmaterials in der Aufschlämmung, sodass Partikel mit einem mittleren Durchmesser von weniger als ca. 150 μm erhalten werden.
Die Erfinder haben festgestellt, dass das Zerkleinern des Kollagenmaterials in einer wässrigen Aufschlämmung ein besonders geeignetes Verfahren darstellt, um Partikel aus Kollagenmaterial in dem erfindungsgemäßen Größenbereich herzustellen, d.h. Partikel mit einem mittleren Durchmesser von weniger als ca. 150 μm. Vorzugsweise werden nach dem mechanischen Zerkleinern Partikel mit einem mittleren Durchmesser von ca. 20 μm bis ca. 100 μm erhalten, weiter bevorzugt von ca. 40 μm bis ca. 80 μm. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen die Partikel bereits während der Zerkleinerung in dem gequollenen Zustand vor, auf den sich die Größenangaben beziehen.
Eine theoretische Alternative zu diesem Verfahren wäre die Trockenvermahlung des Kollagenmaterials. Hierbei entsteht jedoch das Problem, dass bereits durch die Aufnahme von geringen Mengen an Wasser aus der Umgebung durch das trockene Kollagen die Partikel verkleben, und eine weitere Vermahlung bis zu der gewünschten Größe nicht mehr möglich ist, oder dass durch eine zu hohe mechanische Energieeinleitung ein brandiger Geruch bzw. Geschmack entsteht.
Das in Schritt a) eingesetzte Kollagenmaterial umfasst vorzugsweise Ossein, welches durch Entfetten und Entmineralisieren von Knochen hergestellt ist. Die Vorteile der Verwendung von Kollagenmaterial aus Knochen wurden bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Partikeln beschrieben.
Die wässrige Aufschlämmung wird bevorzugt in der Weise hergestellt, dass grob zerkleinertes Kollagenmaterial mit einer mittleren Partikelgröße von ca. 2 mm oder weniger in einem wässrigen Medium aufgeschlämmt wird. Durch diese Grobzerkleinerung soll gewährleistet werden, dass die wässrige Aufschlämmung für die weitere Verarbeitung eine ausreichende Fließfähigkeit aufweist. Für die Grobzerkleinerung können übliche Verfahren wie z.B. Wolfen zum Einsatz kommen.
Das Gewichtsverhältnis des Kollagenmaterials zu dem wässrigen Medium liegt bei der Herstellung der Aufschlämmung bevorzugt im Bereich von ca. 1 : 10 bis ca. 1 :0,25. Entscheidend ist bei der Wahl dieses Verhältnisses, dass eine ausreichende Fließfähigkeit der Aufschlämmung für die nachfolgende mechanische Zerkleinerung vorliegt.
Das mechanische Zerkleinern des Kollagenmaterials in Schritt b) umfasst bevorzugt eine Hochdruckhomogenisation. Bei diesem Verfahren, das auch zum Homogenisieren des Fettanteils in Milch angewendet wird, erfolgt eine Reduktion der Partikelgröße des Kollagenmaterials durch Scher-, Prall- und in erster Linie Kavitationskräfte. Die hierbei angewendeten Drücke können z.B. im Bereich von ca. 1000 bar liegen.
Eine weitere bevorzugte Methode, die in Schritt b) alternativ oder zusätzlich angewendet werden kann, ist eine Nassvermahlung des Kollagenmaterials, beispielsweise durch eine Kolloidmühle. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Verfahrensweise erwiesen, bei der das Kollagenmaterial in der Aufschlämmung zunächst einer Nassvermahlung und anschließend einer Hochdruckhomogeni- sation unterworfen wird.
Es ist bevorzugt, wenn der pH-Wert der Aufschlämmung vor oder während der Durchführung von Schritt b) auf einen Wert von ca. 4,5 bis ca. 6,5 eingestellt wird, um eine saure oder alkalische Hydrolyse des Kollagens während der mechanischen Zerkleinerung weitgehend zu vermeiden. Des Weiteren kann der Aufschlämmung gegebenenfalls ein Oxidationsmittel zugesetzt werden, um eine bleichende und/oder bakterizide Wirkung zu erzielen.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung, die neben Kollagenpartikeln unlösliche Ballaststoffe und/oder unlösliche Proteine umfasst, ist es vorteilhaft, wenn diese der Aufschlämmung vor der Durchführung von Schritt b) zugefügt werden. Diese Materialien werden dann zusammen mit dem Kollagenmaterial einer Zerkleinerung zu Partikeln in der entsprechenden Größenordnung unterworfen.
Als Ergebnis des vorstehend beschriebenen Verfahrens werden die erfindungsgemäßen Partikel aus Kollagenmaterial als wässrige Dispersion erhalten, die je nach Gewichtsverhältnis des Kollagenmaterial zu dem wässrigen Medium eine viskose, cremige bis pastöse Konsistenz aufweist und die in dieser Form zur Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet werden kann. Um ein Produkt mit einer besseren Lager- und Transportfähigkeit zu erhalten, können die in Schritt b) erhaltenen Partikel in einem zusätzlichen Schritt c) getrocknet werden. Das Trocknen der Partikel bzw. der Zusammensetzung erfolgt vorzugsweise mittels Walzentrocknung, Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder Vakuumbandtrocknung.
Durch die hohe mechanische Beanspruchung des Kollagenmaterials bei der Zerkleinerung in Schritt b) und einer damit einhergehenden Temperaturerhöhung kann es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Hydrolyse von geringen Anteilen des Kollagens kommen, d.h. es entstehen neben den erfindungsgemäßen, im Wesentlichen unlöslichen Partikeln auch wasserlösliche Produkte wie Gelatine oder Kollagenhydrolysat. Durch die Wahl eines pH-Wertes im Bereich von ca. 4,5 bis ca. 6,5 lässt sich das Ausmaß der Hydrolyse, wie oben beschrieben, einschränken.
Andererseits können die durch Hydrolyse entstandenen Produkte als lösliche Materialien auch zu einer besseren Redispergierbarkeit der erfindungsgemäßen Partikel nach dem Trocknen beitragen, wie dies weiter oben im Einzelnen ausgeführt wurde. Da der Anteil der bei der mechanischen Zerkleinerung gebildeten löslichen Materialien jedoch in aller Regel für diesen Zweck nicht ausreichend ist, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass nach der Durchführung von Schritt b), und gegebenenfalls vor der Durchführung von Schritt c), der Aufschlämmung ein im Wesentlichen wasserlösliches Material zugefügt wird. Auf diese Weise kann eine Zusammensetzung erhalten werden, bei der die Partikel aus Kollagenmaterial in einer Matrix des wasserlöslichen Materials dispergiert sind, wodurch die spätere Redispergierbarkeit der getrockneten Partikel deutlich verbessert wird.
Es ist auch möglich, durch Hydrolyse entstandene Gelatine und/oder Kollagenhydrolysat von den Kollagenpartikeln abzutrennen, falls dieses bei der weiteren Verarbeitung bzw. dem Einsatz der Partikel in Lebensmitteln nicht erwünscht ist. In diesen Fällen kann stattdessen ein anderes lösliches Material als Matrix zugesetzt werden. In der Regel ist eine solche Abtrennung aber nicht erforderlich, da die Hydrolyseprodukte in den herzustellenden Nahrungsmitteln keine nachteiligen Effekte haben.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung der oben beschriebenen Partikel aus Kollagenmaterial oder der oben beschriebenen Zusammensetzung zur Herstellung von Nahrungsmitteln. Die erfindungsgemäßen Partikel bzw. Zusammensetzungen eignen sich hierbei als Fettersatz in den verschiedensten Arten von Nahrungsmitteln, insbesondere Fleisch- und Wurstwaren, Käseimitate, Instantpulver für Suppen und Soßen, Dressings, Majonäse, Brotaufstriche, Joghurts und Cremes.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Partikel oder Zusammensetzungen auch zur Herstellung von kosmetischen oder pharmazeutischen Produkten eingesetzt werden. Die Eigenschaften der Kollagenpartikel können dabei insbesondere ausgenutzt werden, um die gewünschte Konsistenz von Salben oder Cremes einzustellen. Desweiteren können z.B. trockene, sterilisierte Kollagenpartikel auch als Wundpuder (oder als Grundlage hierfür) verwendet werden, wobei ebenfalls die hohe Wasserbindungskapazität zum Tragen kommt.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen :
Figur 1 : eine Darstellung einer typischen Größenverteilung der erfindungsgemäßen Partikel; und
Figur 2: eine elektronenmikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäßen Partikel. Beispiel 1 : Herstellung erfindungsgemäßer Partikel aus Schweineknochen
Als Ausgangsmaterial wurde Ossein aus Schweineknochen, d.h. entfettetes und entmineralisiertes Knochenmaterial, eingesetzt. Dieses wurde zunächst mit einem Standard-Fleischwolf grob zerkleinert, wobei in einem ersten Durchgang eine 5 mm-Lochscheibe und in einem anschließenden zweiten Durchgang eine 2 mm-Lochscheibe verwendet wurde.
Durch Zufügen von Wasser im Gewichtsverhältnis 1 : 1 wurde aus dem grob zerkleinerten Material eine wässrige Aufschlämmung hergestellt, die ausreichend fließfähig war, um in einer Kolloidmühle weiterverarbeitet zu werden. Es wurde entweder ein "Comitrol® Processor Model 1500" (Hersteller: Urschel Laboratories Inc.) oder eine "PUC Kolloidmühle Typ 60" mit Umpumpvorrich- tung (Hersteller: Probst & Class GmbH & Co. KG) eingesetzt.
Die mechanische Zerkleinerung des Kollagenmaterials in der Aufschlämmung erfolgte zunächst bei einer Spaltbreite der Kolloidmühle von 3 mm und anschließend nochmals bei einer Spaltbreite von 1 mm. Die Aufschlämmung hatte nach diesem Verfahrensschritt beim Verreiben zwischen den Fingern eine pastöse, aber noch deutlich körnige Konsistenz.
Der pH-Wert der Aufschlämmung wurde durch Zugabe von Natronlauge auf einen Wert von ca. 5,5 eingestellt und es wurden ca. 0,5 Gew.-% Wasserstoffperoxid als Bakterizid und Bleichmittel zugegeben.
Das Kollagenmaterial wurde danach einer weiteren mechanischen Zerkleinerung mittels eines Hochdruckhomogenisators unterworfen (Modell Lab60/15 TBSI, Hersteller: APV/Gaulin). Die Hochdruckhomogenisation wurde in zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen mit einem Arbeitsdruck 1000 bar, einer Vorlage- und Einlauftemperatur von 50 0C und einem Durchsatz von 120 l/h durchgeführt. Während nach dem ersten Durchgang beim Verreiben zwischen den Fingern immer noch eine sehr feinkörnige Struktur feststellbar war, fühlte sich die erhaltene Dispersion nach dem zweiten Durchgang strukturlos und homogen an.
Beispiel 2: Bestimmung von Partikelgröße und Polydispersitätsindex
Die Bestimmung der mittleren Partikelgröße und des Polydispersitätsindex als Maß für die Größenverteilung der erfindungsgemäßen Kollagenpartikel erfolgte mittels Lichtstreuung. Es wurde ein Streulichtspektrometer S3500 (Hersteller: Particle Metrix) mit einem Messbereich von 0,01 bis 2000 μm, zwei Lasern mit den Wellenlängen 780 und 405 nm und einer nominalen Laserleistung von 3 mW eingesetzt.
Die gemäß Beispiel 1 erhaltene Dispersion von Kollagenpartikeln wurde mit Wasser bis zu einem Trockenmasseanteil von ca. 5 Gew.-% verdünnt und auf die Dispergiereinheit des Messgerätes aufgetropft, bis eine für die Messung ausreichende Partikelkonzentration erreicht war. Die Messung wurde gemäß den Angaben des Geräteherstellers automatisiert durchgeführt und ausgewertet.
Figur 1 zeigt eine Darstellung einer typischen Größenverteilung der erfindungsgemäßen Partikel, die mit dem oben beschriebenen Messverfahren ermittelt wurde. Die Höhe der einzelnen Säulen (y-Ache) entspricht dabei der relativen Anzahl der Partikel in dem jeweiligen Größenbereich (x-Achse, logarithmische Skala). Für die erfindungsgemäßen Kollagenpartikel, die mittels dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellten wurden, ergaben sich typischerweise mittlere Partikeldurchmesser im Bereich von ca. 40 μm bis ca. 80 μm mit einem Polydispersitätsindex von größer als 0,3. Der mittlere Partikeldurchmesser bei der in Figur 1 dargestellten Größenverteilung beträgt 68,5 μm, bei einem Polydispersitätsindex von 0,47. Beispiel 3: Herstellung einer Zusammensetzung aus Kollagenpartikeln und Weizenfasern
Die Herstellung erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben, wobei unmittelbar vor der Durchführung der Hochdruckhomogenisation eine der Trockenmasse an Kollagenmaterial entsprechende Menge an Weizenfasern zu der Aufschläm- mung hinzugefügt wurde. Gleichzeitig wurde auch eine entsprechende Menge an Wasser zugegeben, sodass der gesamte Trockenmasseanteil in der Auf- schlämmung im Wesentlichen unverändert blieb.
Die zwei Durchgänge der Hochdruckhomogenisation wurden anschließend wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, wobei auch hier ein beim Verreiben zwischen den Fingern strukturloses und homogenes Produkt erhalten wurde.
Durch den Ersatz der Hälfte des Kollagenmaterials durch die nicht verwertbaren Weizenfasern kann der Kaloriengehalt des Produkts halbiert werden.
Beispiel 4: Trocknung der Kollagenpartikel
Im Folgenden wird die Herstellung von trockenen, lagerfähigen Kollagenpartikeln mittels Sprühtrocknung bzw. Walzentrocknung beschrieben. Darüber hinaus können jedoch auch andere Trocknungsverfahren eingesetzt werden.
Sprühtrocknung
Es wurde eine Sprühtrocknungsanlage vom Typ Niro P 6.3 mit einer außen mischenden Zweistoffdüse (Durchmesser 2 mm) eingesetzt. Die gemäß Beispiel 1 erhaltene Dispersion von Kollagenpartikeln wurde auf ca. 64 bis 68 0C erwärmt und mit einer Schlauchpumpe zur Zweistoffdüse des Sprühtrockners gepumpt. Bei einem Teil der Ansätze wurden der Dispersion zuvor 10 Gew.-% Kollagenhydrolysat (bezogen auf die Kollagenpartikel) als lösliches Matrixma- terial zugegeben, um die Redispergierbarkeit der getrockneten Partikel zu verbessern.
Die Verfahrensparameter sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen :
Tabelle 1
Parameter Wert
Trocknungsparameter:
Zulufttemperatur 169 - 181 0C
Ablufttemperatur 105 - 119 0C
Düse/Zerstäubungsluft:
Druck 1,5 bar
Durchsatz 23,8 kg/h
Trocknungsleistung :
Zulauf Dispersion 10,6 - 16, 8 l/h
Trockensubstanz im 13,4%
Zulauf (MA30)
Wasserverdunstung 9,2 - 14,6 kg/h
Walzentrocknunq
Die gemäß Beispiel 3 erhaltene Dispersion von Kollagenpartikeln und Weizenfasern wurde auf einer Walzentrocknungsanlage (R. Simon (Dryers) Ltd., 300 mm Durchmesser und 200 mm Breite) bei einer Materialeinspeisung von 12 kg/h, einer Temperatur von 130 0C und einer Verweilzeit von ca. 25 s getrocknet.
Es wurde ein Gemisch von Kollagenpartikeln und Weizenfasern in Form von dünnen Flocken erhalten, die in Wasser eine gute Benetzbarkeit und eine sehr gute Redispergierbarkeit zeigen. Die Partikelgrößenverteilung des redispergier- ten Partikel ist mit derjenigen vor der Trocknung vergleichbar. Figur 2 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme der walzengetrockneten Zusammensetzung. Einzelnen erfindungsgemäße Kollagenpartikel sind mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
Beispiel 5: Einsatz in Nahrungsmitteln
In diesem Beispiel werden einige Anwendungsbeispiele für den vielfältigen Einsatz von erfindungsgemäßen Partikeln aus Kollagenmaterial in Nahrungsmitteln angegeben. Durch die vorteilhaften Eigenschaften der Partikel kann der Fettgehalt in den Zubereitungen reduziert werden, ohne dass die sensorische Qualität der Nahrungsmittel leidet.
Für die folgenden Rezepturen wurden entweder die gemäß Beispiel 1 hergestellten Kollagenpartikel (in Form der erhaltenen Dispersion) oder das gemäß Beispiel 3 hergestellte Gemisch aus Kollagenpartikeln und Weizenfasern (getrocknet) eingesetzt, wobei sich die Mengenangaben jeweils auf die Trockenmasse beziehen. Die trockenen Partikel ließen sich bei der Herstellung der Zubereitungen gut redispergieren.
Käse
Eine Vergleichszubereitung ohne Kollagenpartikel sowie eine erfindungsgemäße Zubereitung wurden mit der in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung hergestellt (alle Angaben in Gewichtsprozent) :
Tabelle 2
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Es wurde eine erste Mischung aus Wasser, Maisstärke, Milchsäure und Kochsalz hergestellt sowie eine zweite Mischung aus den übrigen Zutaten. Anschließend wurden beide Mischungen in einem beheizbaren "Stephan Cutter UMC 5 electronic" bei 600 U/min und einer Temperatur von 80 0C ca. 3 min gemischt.
Der erfindungsgemäße Käse enthält im Vergleich zur Vergleichszubereitung deutlich weniger Fett sowie einen höheren Wasseranteil, der durch die Kollagenpartikel gebunden wird. Dennoch weisen bei der sensorischen Beurteilung beide Zubereitungen eine vergleichbare Textur auf.
Malonäse und Pressing
Eine fettarme Majonäse und ein fettarmes Dressing mit erfindungsgemäßen Kollagenpartikeln wurden gemäß der in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung hergestellt (alle Angaben in Gewichtsprozent) : Tabelle 3
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Es wurde eine erste Mischung aus Wasser, Senf, Essig und Zitronensäure hergestellt sowie eine zweite Mischung aus den übrigen Zutaten mit Ausnahme des Öls. Anschließend wurden beide Mischungen in einem beheizbaren "Stephan Cutter UMC 5 electronic" bei 600 U/min ca. 3 min gemischt (die Majonäse bei einer Temperatur von 60 0C und das Dressing bei 25 0C). Danach wurde das Öl zugegeben und eine weitere Minute unter denselben Bedingungen gemischt.
Die Beispielzubereitungen enthalten im Vergleich zur normaler Majonäse (ca. 80% Fett) und handelsüblichen Dressings (30-50% Fett) mehr Wasser sowie deutlich weniger Fett. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kollagenpartikel, selbst in dem geringen Anteil von 1,12 bzw. 0,86 Gew.-%, sind Textur und Geschmack mit den herkömmlichen Produkten vergleichbar.
Im Vergleich zu der oben beschriebenen Käsezubereitung ist die geringere Menge an Kollagenpartikeln in diesen Fällen ausreichend, da die Funktion der Wasserbindung nicht im Vordergrund steht. Fettarmer Joghurt
Der Einfluss von erfindungsgemäßen Kollagenpartikeln auf die Textur von fettarmem Joghurt wurde untersucht.
Zur Herstellung des Joghurts wurden 0,75 Gew.-% Kollagenpartikel in Kuhmilch mit einem Fettanteil von 0,5% dispergiert und diese auf 90 0C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf 38 0C wurde die Joghurtkultur zugegeben und die Mischung bei 38 0C inkubiert bis der Ziel-pH-Wert erreicht war.
Eine Vergleichsprobe wurde ohne die Zugabe von Kollagenpartikeln in derselben Weise hergestellt.
Der Joghurt mit den erfindungsgemäßen Kollagenpartikeln weist im Gegensatz zur Vergleichsprobe eine glatte, cremige Textur auf. Darüber hinaus zeigt er keine Synärese, was auf die wasserbindenden Eigenschaften der Kollagenpartikel zurückzuführen ist.
Schoko-Nuss-Brotaufstrich
Ein fettreduzierter Schoko-Nuss-Brotaufstrich wurde mit der in Tabelle 4 angegebenen Zusammensetzung hergestellt (alle Angaben in Gewichtsprozent) :
Tabelle 4
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Es wurde eine erste Mischung aus Wasser, Konjac und Instant-Stärke hergestellt und eine zweite Mischung aus Kollagenpartikeln, Saccharose, Dextrose, Fructose, Nutriose und Magermilchpulver. Anschließend wurden beide Mischungen in einem beheizbaren "Stephan Cutter UMC 5 electronic" bei 600 U/min und einer Temperatur von 25 0C ca. 3 min gemischt. Danach wurde eine Mischung aus Nusspaste, Schokolade, Kakao und Aroma zugegeben und eine weitere Minute unter denselben Bedingungen gemischt.
Der Brotaufstrich enthält im Vergleich handelsüblichen Produkten (ca. 30% Fett, 5-10% Wasser und 55-60% Kohlenhydrate) mehr Wasser sowie deutlich weniger Fett und Kohlenhydrate. Die Kohlenhydrate wurden in diesem Fall z.T. durch den Zuckeraustauschstoff Nutriose ersetzt.
Die cremige Textur und der Geschmack sind auch bei diesem Beispiel wiederum mit dem handelsüblichen Produkt vergleichbar.

Claims

Patentansprüche
1. Partikel aus Kollagenmaterial, die in Wasser im Wesentlichen unlöslich und quellbar sind, wobei die Partikel in gequollenem Zustand einen mittleren Durchmesser von weniger als ca. 150 μm aufweisen.
2. Partikel nach Anspruch 1, wobei die Partikel in gequollenem Zustand einen mittleren Durchmesser von ca. 20 μm bis ca. 100 μm, insbesondere von ca. 40 μm bis ca. 80 μm, aufweisen.
3. Partikel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Partikel einen Polydispersi- tätsindex von mindestens ca. 0,3, insbesondere von mindestens ca. 0,5, aufweisen.
4. Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kollagenmaterial aus Knochen von Wirbeltieren gewonnen ist.
5. Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kollagenmaterial aus Säugetieren, insbesondere Schweinen, Rindern, Schafen oder Ziegen, aus Geflügel oder aus Fischen gewonnen ist.
6. Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kollagenmaterial Ossein umfasst.
7. Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kollagenmaterial einen Fettgehalt von weniger als ca. 5 Gew.-%, insbesondere weniger als ca. 2 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse, aufweist.
8. Zusammensetzung, insbesondere zur Herstellung von Nahrungsmitteln, umfassend Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche und ein im Wesentlichen wasserlösliches Material, wobei die Partikel in einer Matrix des wasserlöslichen Materials dispergiert sind.
9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das wasserlösliche Material ausgewählt ist aus Gelatine, Kollagenhydrolysat, modifizierter Stärke, Dextrinen, Johannisbrotkernmehl, Guar, Konjac, Tara, Gummi arabicum, modifizierter Zellulose und Mischungen hiervon.
10. Zusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Anteil des wasserlöslichen Materials an der Zusammensetzung ca. 15 bis ca.
75 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Trockenmasse.
11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Zusammensetzung ferner ein oder mehrere unlösliche Ballaststoffe und/oder unlösliche Proteine umfasst.
12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die Ballaststoffe und/oder Proteine als Partikel in derselben Größenordnung wie die Partikel aus Kollagenmaterial vorliegen.
13. Zusammensetzung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die unlöslichen Ballaststoffe ausgewählt sind aus Zellulose und/oder Hemizellulose enthaltenden Stoffen, insbesondere Weizenfasern.
14. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die unlöslichen Proteine ausgewählt sind aus Zein, Casein und/oder Sojaprotein.
15. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die unlöslichen Proteine vernetzt sind, insbesondere mittels Transglutaminase.
16. Verfahren zur Herstellung von Partikeln aus Kollagenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die folgenden Schritte:
a) Herstellen einer wässrigen Aufschlämmung eines festen Kollagenmaterials; und
b) mechanisches Zerkleinern des Kollagenmaterials in der Aufschlämmung, so dass Partikel mit einem mittleren Durchmesser von weniger als ca. 150 μm erhalten werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das feste Kollagenmaterial durch Entfetten und Entmineralisieren von Knochen hergestellt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die wässrige Aufschlämmung in Schritt a) hergestellt wird, indem grob zerkleinertes Kollagenmaterial mit einer mittleren Partikelgröße von ca. 2 mm oder weniger in einem wässrigen Medium aufgeschlämmt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Gewichtsverhältnis des Kollagenmaterials zu dem wässrigen Medium ca. 1 : 10 bis ca. 1 :0,25 beträgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das mechanische Zerkleinern in Schritt b) eine Hochdruckhomogenisation umfasst.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das mechanische Zerkleinern in Schritt b) eine Nassvermahlung umfasst.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung vor oder während der Durchführung von Schritt b) auf einen Wert von ca. 4,5 bis ca. 6,5 eingestellt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei der Aufschläm- mung vor der Durchführung von Schritt b) ein oder mehrere unlösliche Ballaststoffe und/oder unlösliche Proteine zugefügt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, umfassend den zusätzlichen Schritt:
c) Trocknen der in Schritt b) erhaltenen Partikel.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Trocknen mittels Walzentrocknung, Sprühtrocknung, Gefriertrocknung oder Vakuumbandtrocknung erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei nach der Durchführung von Schritt b), und gegebenenfalls vor der Durchführung von Schritt c), der Aufschlämmung ein im Wesentlichen wasserlösliches Material zugefügt wird.
27. Verwendung von Partikeln aus Kollagenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15 zur Herstellung von Nahrungsmitteln.
28. Verwendung von Partikeln aus Kollagenmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15 zur Herstellung von kosmetischen oder pharmazeutischen Produkten.
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