DE3447576A1

DE3447576A1 - Faserige serum-milch-protein-komplexe

Info

Publication number: DE3447576A1
Application number: DE19843447576
Authority: DE
Inventors: Wen-Sherng Glenview Ill. Chen; William George Gurnee Ill. Soucie
Original assignee: Kraft Inc
Current assignee: Kraft Inc
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1985-07-11
Anticipated expiration: 2004-12-29
Also published as: JPS60160849A; GB8432781D0; US4559233A; JPH0571215B2; FR2557432A1; GB2153650B; GB2153650A; CA1220072A; FR2557432B1; DE3447576C2

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. H. WEicKMANN^DipC-PHYs.-Dx. K:?in"cke Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Hüber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

H/By/Va

28,

8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22

TELEFON (0 89) 98 03 52

TELEX 522621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN

KELAPI, HfO.
Er aft Court

Glenview, Illinois 60025
V.St.A.

Faserige Serum-Milch-Protein-Komplexe

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eßbare faserige Proteinzusammensetzungen, die geeignet sind zur Verwendung als nachgebildete Fleischprodukte und Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen. Diese Anmeldung steht in Bezug zu der gleichzeitig eingereichten Anmeldung mit dem Titel "Faserige Proteinkomplexe¹¹, die hiermit durch Referenz aufgenommen wird.

Wesentliche technologische Bemühungen wurden auf die Herstellung und Verwendung eßbarer synthetischer Proteinfasern gerichtet, insbesondere einschließlich synthetischer Proteinfasern pflanzlichen Ursprungs wie Sojaproteinfasern. In dieser Hinsicht schlossen Bemühungen, synthetische Fleischtexturen zu schaffen, üblicherweise präparative Verfahren einschließlich Extrusion oder das Spinnen von pflanzlichen Proteinlösungen und verschiedenen Protein-Polysaccharid-Kombinationen ein, um fleischähnliche Fasern zu bilden, wie es beschrieben ist in US-PS 2,682,466, 3,093,483, 3,627,536 und 4,118,520.

Wesentliche Bemühungen wurden ebenso darauf gerichtet, Komplexe von Proteinen mit anderen polymerischen Komponenten einschließlich verschiedener Polysaccharide zu studieren. Zum Beispiel wurden Alginate komplexiert mit Proteinen einschließlich Casein, Edestin, Hefeprotein, Gelatine und Sojaprotein. Gelatine, Rinderserumalbumin, Lysozym und Sojaproteine wurden komplexiert mit Natriumdextransulfat, Sonnenblumenkeimalbumin wurde komplexiert mit Alginat oder Pectin und Molkeprotein wurde aus Molke durch die Verwendung verschiedener Hydrokolloide

gewonnen. Sojabohnen-Molke-Gimmifasern sind auch bekannt und es ist auch bekannt, daß bestimmte Proteine Fasern bilden werden in Anwesenheit spezifischer Polysaccharide, wie es in US-PS 3,792,175 offenbart ist. Jedoch sind solche üblichen Verfahren und Fasersysteme begrenzt in der Protein- oder Gummiverwendung und Verfahren zur Schaffung neuer Proteinkomplexe, die in der Herstellung von qualitativen nachgebildeten Fleischprodukten verwendet werden können, wären wünschenswert.

Wie es in "Filaments From Proteins", M.P. Tombs, Plant Proteins, G. Norton, Butterworth, Boston (1978) , S. 283-288, dargestellt ist, wäre das ideale fadenbildende Verfahren wahrscheinlich eines, wo eine Lösung des Proteins nach geringerer Behandlung sich spontan abtrennt um Fäden zu bilden, vorzugsweise in geordneten Reihen. Jedoch gab es Schwierigkeiten beim Schaffen solcher Verfahren, bei denen bestimmte Proteine, die für die Fadenherstellung erhältlich sind, Selbstaufbauungen verwenden, um Fäden zu bilden.

Milchserumprotein ist eine ernährungsmäßig wünschenswerte Proteinquelle, die während der Käseproduktion in der Käsemolke typischerweise verloren werden kann. Es besteht ein Bedarf für Verfahren, die Milchserumprotein in der Produktion von funktionell und ernährungsmäßig wünschenswerten Proteinfasern, die nützlich sind in nachgebildeten Fleischprodukten, verwenden können.

Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Verfahren für die Herstellung neuer Milchserumpro teinkomplexf a sern zu schaffen, die einen wünschenswerten Geschmack und wünschenswerte Textureigenschaften haben. Es ist eine weitere Aufgabe, neue faserige Fleisch nachbildende Zusammensetzungen zu schaffen.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen offenbart werden, in denen

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Xanthangummi/Molkeproteinfaser-Herstellungsverfahrens ist;

Fig. 2 eine Kurve der elektrophoretischen Mobilität gegen den pH ist, von einer Ausführungsform eines faserigen Xanthan-Molke-Proteinkomplexes zusammen mit entsprechenden Mobilitätskurven für die Faserkomponenten;

Fig. 3 ein Histogramm der elektrophoretischen Mobilität gegen den pH und eine Kurve des spezifischen Leitvermögens gegen den pH eines Xanthan gummi-Sojaproteinisolat-Molkeproteinkonzentrat Ternärkomplexes ist; und

Fig. 4 eine Elektrophoresegel-Auswertung eines Ternärkomplexes von Xanthankautschuk, Sojaisolat und Molkeproteinkonzentrat ist, zusammen mit Gelauswertungen der Sojaproteinisolat- und der Molkeproteinkonzentratkomponenten.

Allgemein ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf Verfahren zur Herstellung eßbarer Molkeprotein-Xanthangummi-Komplexfasern und auf spezifische Molkeprotein-Xanthangummi-Faserzusammensetzungen mit fleischähnlichem Körper und Textur. Verschiedene Aspekte der Erfindung sind weiterhin gerichtet auf Verfahren zur Stabilisierung der Integrität dieser Fasern, insbesondere in Anwesenheit zugegebener Geschmacksmittel, die die

Integrität der Fasern entgegengesetzt beeinflussen. Zusätzliche Aspekte der Offenbarung sind gerichtet auf Fleisch nachbildende Zusammensetzungen einschließlich solcher mit besonders wünschenswerten Eigenschaften wie dem Aussehen und/oder Festigkeitsgraden, die spezielle Fleischprodukte nachbilden.

Gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung werden Verfahren für die Herstellung eßbarer Molkeproteinfasern geschaffen, die bestehen aus den Schritten, daß eine wäßrige Proteinfaser bildende Lösung, enthaltend eine solubilisierte eßbare Milchserumproteinkomponente (hier bezeichnet als "Molkeprotein"), und eine solubilisierte Xanthangummi-Hydrokolloidpolymerkomponente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Xanthangummi, Xanthangummi/Hydrokolloidaddukten und Mischungen davon hergestellt wird. Die Molkeproteinkomponente kann leicht erhalten werden aus Käsemolke, Molkeproteinkonzentrat oder Molkeretentat. Die faserbildende Lösung und die davon hergestellten Fasern können andere geeignete solubilisierte eßbare Proteinkomponenten einschließen wie Eiweiß, und/oder Sojaprotein, wie es später noch genauer diskutiert wird. Das Molkeprotein sollte mindestens 20 Gew.-% ausmachen und vorzugsweise mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der solubilisierten Proteinkomponente. Unter "solubilisiertem Protein" wird verstanden ein Protein, das hydratisiert ist, entweder, indem es in wahrer Lösung (eine Phase) oder in einer stabilisierten Dispersion existiert, die zuerst als eine Phase erscheinen kann, aber nach einem Zeitraum sich in zwei Phasen trennen kann. Die eßbare(n) Protein-Polymer-Komponente(n) hat (haben) wünschenswerterweise einen isoelektrischen

Punkt (Punkte) von mindestens etwa 3 und vorzugsweise im Bereich von etwa 3 bis etwa 6. In dieser Hinsicht kann typisches Molkeprotein einen isoelektrischen Punkt von etwa 4,3 haben und getrocknetes Eiweißprotein kann einen isoelektrischen Punkt von etwa 4,7 haben. Es ist zu bemerken, daß verschiedene Komponenten der solubilisierten eßbaren Proteinkomponente verschiedene isoelektrische Punkte haben können. Es ist jedoch wichtig, daß der isoelektrische Punkt der verschiedenen Proteinkomponenten, wenn sie mit der Xanthangummikomponente komplexiert werden, faserige Niederschläge bilden in der Vorbereitung vielfältiger Proteinfasern bei einem vorgewählten Reaktions pH, der bestimmt wird durch den isoelektrischen Punkt des faserigen Komplexes.

Molkeprotein ist löslich über einen breiten pH-Bereich (z. B. 2 bis 12). Jedoch können andere Proteinkomponenten eine Solubilisierung bei einem pH von mindestens etwa einer pH-Einheit von ihren isoelektrischen Punkten entfernt erfordern und vorzugsweise bei zwei pH-Einheiten oder mehr von ihren isoelektrischen Punkten entfernt. Unter "Xanthangummi" wird das Heteropolysaccharid verstanden, das durch Fermentation des Mikroorganismus des Genus Xanthomonas produziert wird. Eine Diskussion der physikalischen und chemischen Eigenschaften ist zu finden in Industrial Gums, R. L. Whistler, Ed., Academic Press, N.Y. (1973), S. 473.

Xanthangummi in wäßrigen Lösungen mit einem geeigneten Gegenion wie Natrium ist stark negativ geladen, weil seine Seitenketten aus geladener Glucuronsäure, Mannose und dem Pyruvatderivat zusammengesetzt sind, wie es in der folgenden Figur gezeigt ist:

Fig. 1 Struktur von Xanthangummi

OWJH

•WO- Ki K. HC*

Es wird angenommen, daß in wäßriger Lösung die stark geladenen, sich gegenseitig abstoßenden und relativ sperrigen Seitenketten, die regelmäßig entlang des relativ engen Rückgrates angeordnet sind, das Xanthan mit einer relativ linearen Struktur versehen, von der weiterhin angenommen wird, daß sie ein wesentlicher Faktor bei der Bereitstellung von Faserkomplexen gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Bei der dreidimensionalen Struktur von Xanthangummi ragen die geladenen Zuckeranteile der Seitenketten des Gummis aus dem Rückgrat des Gummis im Zentrum heraus und sind so nicht nur zugänglich für Proteine für elektrostatische Wechselwirkung, sondern halten auch die relative Linearität der Moleküle aufrecht, was ein Faktor in der faserigen Fällung mit den ausgewählten Proteinpolymeren sein kann. Unter Xanthangummi-Addukt wird ein Komplex von Xanthangummi mit einem anderen Hydrokolloid verstanden.

Xanthangummi bildet Addukte mit anderen Hydrokolloiden wie Johannisbrotkernmehl, von denen angenommen wird, daß in ihnen die ausgedehnte lineare Natur des Xanthangummis in Lösung erhalten wird. Wünschenswerterweise sollten die Xanthangummiaddukte mindestens etwa 60% Xanthangummi, bezogen auf das Gesamtgewicht des Xanthan gummis und der Adduktkomponente enthalten.

Wie es später genauer diskutiert wird, kann die Proteinfaser erzeugende Lösung in jeder geeigneten Art geschaffen werden wie durch Herstellen und anschließendes Kombinieren eines separaten Molkeproteins und von Xanthangummi-Polymerlösungen und durch anfängliches Herstellen einer Lösung, die beide Komponenten enthält. Weiterhin sollte gemäß der vorliegenden Erfindung die Faser erzeugende Lösung eine solubilisierte Molkeproteinkomponente und eine Xanthankomponente in einem besonderen Bereich enthalten und in dieser Hinsicht sollten die gesamten solubilisierten Protein- und Xanthankomponenten in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wäßrigen Faser erzeugenden Lösung liegen. Bei niedrigeren Werten fällt die Xanthangummi/Molkeprotein-Lösungsmischung aus, während bei höheren Werten die Mischung eine dicke Aufschlämmung bildet, statt einem Produkt mit einer fleischähnlichen faserigen Textur.

Die wäßrige faserbildende Lösung kann weiterhin andere Komponenten einschließen, einschließlich anderer gelöster oder suspendierter Molkeproteinkomponenten, Geschmacksmittel, Konservierungsmittel und Hydrokolloide. Jedoch sollte die Menge dieser Komponenten nicht die Gesamtmenge der spezifischen Proteinkomponente und der Xanthangummi-Komponente überschreiten und in jedem

ΛΑ

Fall sollten solche zusätzlichen Materialien nicht in Mengen eingesetzt werden, die die Faserbildung wesentlich stören oder verhindern, wie es später genauer diskutiert wird.

Weiterhin wird gemäß dem Verfahren der pH der Faser erzeugenden Lösung auf einen pH eingestellt, bei dem die Komponenten einen Komplex bilden, der vorzugsweise innerhalb von 2 pH-Einheiten eines optimalen isoelektrischen pH's für den gewünschten Komplex liegt, um einen faserigen Molkeprotein-Polysaccharidkomplex unter den Bedingungen der Mischung der faserformenden Lösung zu bilden.

Auf diese Weise können Hybridproteinkomplexe gebildet werden, die eine faserige fleischähnliche Textur haben. Die Faserbildung kann über einen weiten pH-Bereich, der sich dem isoelektrischen Punkt des Xanthangummi-Molkeproteinkomplexes annähert, stattfinden. In dieser Hinsicht kann z. B. die Molkeprotein-Xanthanfaserkomplexbildung nahe dem neutralen pH beginnen und zunehmen, wenn der pH auf oder nah auf den isoelektrischen Punkt des Komplexes eingestellt wird, der üblicherweise im Bereich von etwa 3 bis etwa 6 liegt. Die Faserbildung ist spontan und erfordert nicht die Verwendung einer Spinnausrüstung. Wenn die Fasern einmal geformt sind, können sie relativ stabil gehalten werden gegenüber einem Bereich von Salz- und pH-Bedingungen durch Hitzebehandlung, wie es später genauer diskutiert wird. Außerdem schwitzt das faserige Netzwerk aus (scheidet Wasser aus), was wünschenswert ist in der Minimierung der engergieintensiven Trocknungsschritte. Die Fasern können unter einigen Bedingungen weniger dicht sein,

als die wäßrige Phase und deshalb zur Oberfläche hochsteigen, um durch Abschöpfen der Oberfläche des Reaktionsgefäßes oder Ablaufen der wäßrigen Phase von unten wie in einem Standardkäsebottich eingebracht zu werden. Die Trennung der faserigen Proteinkomplexe von der wäßrigen Phase, die aufgelöste Stoffe mit niedrigem Molekulargewicht enthalten kann, entfernt tatsächlich Salze von dem Proteinkomplex, während zur selben Zeit die Molkeproteinkomponente konzentriert wird.

Die Einstellung des pH's, um Fasern aus der Xanthangummi-Molkeproteinmischung zu bilden, kann in einer Vielzahl von Wegen ausgeführt werden. In dieser Hinsicht kann die Molkeproteinfaser erzeugende Lösung bereitgestellt werden bei einem pH, der wesentlich über dem isoelektrischen Punkt der Proteinkomplexfasern liegt und anschließend kann der pH bis zum isoelektrischen Punkt abgesenkt werden. Diese pH-Reduktion kann z. B. durch Entfernung eines kationischen Gegenions (z. B. Na ) des solubilisierten Xanthanguitimis und/oder der Proteinkomponente wie durch Elektrodialyse, oder durch Zugabe einer eßbaren oder einer nahrungsmittelartigen Säure wie Salzsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Zitronen säure, Ascorbinsäure, Carbonsäure oder Mischungen davon erreicht werden. Die Säure scheint sowohl das Carboxylat als auch die Aminogruppen des Molkeproteins zu protonieren, um das Protein weniger negativ geladen zu machen, so daß die Polymerketten des sehr negativ geladenen Xanthangummis gebunden werden, um einen Gummiproteinkomplex zu bilden, der ein faseriges Netzwerk hat. Die Einstellung des pH's kann auch ausgeführt werden durch andere geeignete Techniken wie durch Kombinieren einer wäßrigen Lösung der Proteinkomponente

bei einem vorbestimmten pH, bei dem die Proteinkomponente solubilisiert ist, mit einer wäßrigen Lösung der Xanthangummikomponente bei einem vorbestimmten pH, bei dem sie solubilisiert ist, so daß bei der Kombination die entstehende Lösung einen vorbestimmten pH hat am oder nahe am isoelektrischen Punkt des gewünschten faserigen Molkeprotein-Xanthangummi-Komplexes. In dieser Hinsicht ist es zu verstehen, daß die Molkeproteinkomponente in wäßriger Lösung bei einem weiten pH-Bereich bei niedrigerem oder höherem pH, als ihr isoelektrischer Punkt(e) geschaffen werden kann und der Xanthangummi, der im wesentlichen nur anionische Carbonsäuregruppen hat, auch in wäßriger Lösung über einen breiten pH-Bereich geliefert werden kann. Es ist auch zu verstehen, daß der pH eingestellt werden kann durch selektive Anionenentfernung aus einer kombinierten solubilisierten Protein- und Xanthankomponentenlösung mit niedrigem pH, um den pH auf einen Wert in der Nähe des isoelektrischen Punktes eines gewünschten faserigen Proteinkomponente-Xanthangummikomplexes zu erhöhen oder eine eßbare Base von Nahrungsmittelqualität wie Natriumhydroxyd zu der so solubilisierten sauren Mischung gegeben werden kann.

Die faserige Komplexreaktion wird vervollständigt oder maximiert, wenn die Gummi-Protein-Mischung auf einen pH eingestellt wird, an dem die elektrophoretische Mobilität einer gewünschten Gummi-Proteinmischung im wesentlichen 0 ist. Die elektrophoretische Mobilität kann gemessen werden unter Verwendung üblicher analytischer Instrumente wie eines System 3000 elektrokinetischen Analysators, hergestellt durch PenKem, Inc. Bedford Hills, New York.

Weil das Salzgleichgewicht die elektrische Ladung des Proteins und des Xanthangummis beeinflußt und weil die elektrische Ladung dieser Polymere ihre Wechselwirkung miteinander beeinflußt, ist die Manipulation der MoIekular-elektrokinetischen Eigenschaften wichtig für die Kontrolle der Textur des komplexen Wechselwirkungsproduktes. Durch Einstellen des pH's der Faser erzeugenden Lösung, die zwei oder mehr Protein und Xanthanpolyelektrolyten von entgegengesetzter Hauptpolarität enthält, so daß der pH unterhalb des isoelektrischen Punktes von mindestens einer der Polyelektrolyten ist, kann eine Reaktion zwischen den verschiedenen Polyelektrolyten ausgeführt werden, insbesondere wenn die Netzladung (net-charge) des Elektrolyten mit dem hohen pi positiv ist und die von dem anderen Polyelektrolyten negativ ist. Obwohl es wünschenswert ist, daß entgegengesetzte Netzladungen erreicht werden, ist es nicht erforderlich. Eine wünschenswerte Reaktion wird stattfinden, wenn die reagierenden Arten gleichgeladen sind, aber die Ladung zu einem Ausmaß reduziert ist, daß elektrostatische Abstoßungen überwunden werden, um die Reaktion stattfinden zu lassen.

Die isoelektrischen Punkte der Molkeproteinkomponente (und anderer löslicher Proteinkomponenten, die in das Fasersystem aufgenommen werden) und der Xanthangummi-Komponente können weit verschiedene Werte haben, z. B. kann der isoelektrische Punkt des Molkeproteins etwa pH 4,3 sein, während Xanthangunimi, weil er im wesentlichen nur anionische Carbonsaureionenarten haben kann, eine effektive elektrische Ladung regelmäßig bei pH 1 hat. Molkeproteinisolat-Xanthankomplexe werden zwischenliegende isoelektrische Punkte haben, abhängig von den relativen Proportionen jeder Komponente in dem Komplex.

/ι Γ

Optimale Punkte für Hybridkomplexbildung können bestimmt werden durch Messen der isoelektrischen Punkte von gewünschten Komplexen, die ausgeführt werden kann durch Messen der isoelektrischen Punktwerte separat für die Reaktanten und Einstellung des Mischungs pH's auf einen Wert, der zwischen den individuellen pi's liegt, um eine Probe des gewünschten Komplexes zu bilden. Der pi des so gebildeten Komplexes kann gemessen werden, um einen gewünschten pH für die Komplexbildung zu bestimmen als Kontrollpunkt der Reaktion um die Produktausbeuten zu maximieren und die gewünschte faserige Nahrungsmitteltextur zu erreichen. Es ist zu verstehen, wie es später diskutiert wird, daß der isoelektrische Punkt eines Molkeprotein-Xanthankomplexes variieren kann abhängig von den jeweiligen Proportionen der Komponenten in dem Komplex.

Die Form und Größe der Gummi-Proteinfasern kann kontrolliert werden durch den Grad der Scherung oder Mischung, die für die faserbildende Lösung während der pH-Einstellung angewendet wird. Zum Beispiel können lange, große und nicht geordnete Fasern hergestellt werden unter Bedingungen der relativ niedrigen Schermischung, während kurze, feine und gleichförmige Fasern erhalten werden können unter Bedingungen der relativ hohen Schermischung, während der Einstellung des Lösungs-pH's auf den gewünschten faserbildenden Wert. Die Rate der pH-Einstellung, wie durch Säurezugabe, um die Komplexe zu bilden, kann in einem großen Ausmaß variieren. Zum Beispiel wurden Fasern gebildet durch Zugabe der Säure zu dem Reaktionsgefäß in einem Satz ebenso wie durch langsames Zudosieren der Säure. Die Säurezugabe kann eingestellt werden, um dem Reaktionsschema angepaßt zu sein.

/I C

Komplexierte Xanthanguitimi/Molkeproteinfasern gemäß der vorliegenden Offenbarung sind stabil in sauren und neutralen Medien, aber können aufgelöst werden in einer alkalischen Lösung (d. h. pH 9,0 oder höher).

Die Textur des Gummi-Protein-Komplexes kann kontrolliert werden durch Variieren des Verhältnisses des Gummis gegenüber dem Molkeprotein. Wie angegeben, liegt das gewünschte Gewichtsverhältnis von Xanthangummi zu Protein im Bereich zwischen 1:2 und 1:10. Wenn das Verhältnis höher ist als 1:2, wird der Komplex zu gummiarkicj_J.5L< h. zu viel Gummieigenschaften) , während der Komplex, wenn das Verhältnis niedriger ist als etwa 1:10, keine faserige Textur haben wird.

Wie ebenso angedeutet, ist die Ionenstärke der faserbildenden Lösung ein wichtiger Parameter im Hinblick auf die Paserbildung und in dieser Hinsicht sollte sie weniger als etwa 1 M sein und vorzugsweise sollte sie im Bereich von etwa 0 M bis etwa 0,1 M liegen. Unter "Ionenstärke" ist die Konzentration mobiler Ionen zu verstehen und sie wird durch die folgende Gleichung definiert:

η μ = 1/2 £ CiZi²

i=l

wobei μ = Ionenstärke, Ci = molare Konzentration des Ions i und Zi = Valenz des Ions i und η die Zahl der verschiedenen kationischen und anionischen Arten ist. In vielen Fällen ist es schwierig, die Ionenstärke zu berechnen. Die Schwierigkeit wird gemildert durch das spezifische Leitvermögen der Lösung. Das spezifische Leitvermögen der Lösung ist der Kehrwert ihres elektrischen Widerstandes zwischen entgegengesetzten Seiten

eines Würfels mit 1 cm Kantenlänge in jeder Richtung.

Die Einheit der spezifischen Leitfähigkeit ist mho χ

—1 —1 —1
cm oder ohm χ cm . Die spezifische Leitfähigkeit der Reaktionsmischung sollte geringer sein als etwa

—1 —1

0,09 Ohm χ cm und vorzugsweise sollte sie im Bereich von etwa 0,0004 bis etwa 0,002 Ohm" pro cm liegen. Wünschenswerterweise können die Bereiche für die Leitfähigkeit für die Faserbildung für verschiedene Systeme und Komponentenkonzentrationen variieren und können empirisch bestimmt werden.

Es ist auch zu erkennen, daß die Ionenstärke reduziert werden kann und/oder eine Ansäuerung erreicht werden kann durch Ionenentfernung aus der Faserlösung durch geeignete Mittel wie Elektrodialyse und/oder Ionenaustauschharz. Die Ionenstärke der Ausgangsmaterialien ist wichtig für die Faserentwicklung, insbesondere wo die Zugabe saurer Gegenionen verwendet wird, um die Komplexbildung zu erreichen. In dieser Hinsicht kann unverdünnte frische Molke aus Käseherstellungsverfahren typischerweise einen Gesamtfeststoffgehalt von etwa 6,4 Gew.-% und etwa 0,68 Gew.-% Molkeprotein (bezogen auf das Gesamtgewicht der Molkelösung) haben und kann typischerweise eine Leitfähigkeit von etwa 6000 Mikro Ohm pro cm bei einem pH von 6,3 haben. Es wurde gefunden, daß ohne Verdünnung solche frische Molke nicht Fasern mit der zugegebenen Xanthangummi bildet nach nachfolgender Ansäuerung. Jedoch wird durch Auflösen des Xanthangummis in einem gleichen Volumen Wasser, um eine Lösung mit 0,34 Gew.-% Xanthangummi und einer Leitfähigkeit von etwa 300 Mikro Ohm pro cm bei einem pH von etwa 6 zu bilden und kombinieren gleicher Volumen der Molke und der Xanthangummilösungen, um eine Mischung zu bilden mit 0,34 Gew.-% Molkeprotein, 0,17 Gew.-% Xanthangummi und einer Leitfähigkeit von etwa

_1

3200 Mikro Ohm pro cm, eine Lösung geschaffen, die sogleich Pasern bildet bei der Ansäuerung durch Zugabe von Säure. Ebenso hat unverdünnte Magermilch eine Leitfähigkeit von etwa 5700 Mikro Ohm" pro cm und es wurde gefunden, daß sie nicht gleich Fasern bildet, wenn Xanthangummi direkt dazugegeben wird und die Lösung anschließend angesäuert wird. Jedoch bildet sich, wenn der Xanthangummi in destilliertem Wasser aufgelöst wird und mit Magermilch in gleichen Volumenmengen kombiniert wird, um tatsächlich die Magermilch in einem Verhältnis von 1:1 zu verdünnen, ein Faserkomplex gleich nach der Ansäuerung.

Wie angegeben, können Salzkomponenten, die zur Ionenstärke der fasererzeugenden Lösung beitragen, direkt eingeführt werden oder indirekt als Gegenionen, um die Proteinkomponente und die Xanthangummikomponente zu solubilisieren und während der Einstellung des pH's der Faser erzeugenden Lösung wie durch Zugabe einer Säure oder Base zu der Lösung. Zum Beispiel kann die Bildung von Xanthangummi/Molkeproteinfasern in Anwesenheit von 1,0 molarem Natriumchlorid in der Faser erzeugenden Lösung gehemmt werden. Dies zeigt, daß die Ionen die elektrostatische Wechselwirkung zwischen dem Xanthangummi und dem Molkeprotein stören. Im Gegensatz dazu kann bei niedrigen Konzentrationen von Natriumchlorid wie im Bereich von etwa 5 bis etwa 10 mmol Konzentration in der faserbildenden Lösung der Gummi und das Protein festere, weniger gummiartige und trockenere fleischähnliche Fasern bilden, als die, die ohne Zugabe von Natriumchlorid hergestellt werden.

Ein typisches Verfahren zur Herstellung der Fasern von Xanthangummi/Molkeproteinkomplexen kann wie folgt beschrieben werden:

(1) Es wird eine wäßrige Lösung von Molkeprotein allein oder in Kombination mit anderen löslichen Proteinen hergestellt. Wenn Käsemolke verwendet wird, sollte die Molke am besten verdünnt werden mit Wasser wie z. B. 1:1, bezogen auf das Volumen, oder elektrodialysiert oder diagefiltert werden, um Mineralsalze zu entfernen,

(2) Xanthangummi (in gelöster Form, wenn es angebracht ist) wxrd in die Proteinlösung unter Rühren zugegeben, um eine Faser erzeugende Lösung zu bilden, die drei Gewichtsprozent Gesamtfeststoffgehalt hat und ein gewünschtes Verhältnis von Gummi zu Protein (z. B. 1:2 bis 1:10 Gummi/Protein-Gewichtsverhältnis) ,

(3) die Gummi-Protein-Mischung wird auf den pH angesäuert (mit einmolarer Salzsäure oder einer anderen Säure), wo das elektrochemische Potential der Gummi-Protein-Mischung im wesentlichen 0 ist, um einen faserigen Gummi-Protein-Komplex zu erzeugen,

(4) die Fasern werden von der Molke abgetrennt und mit Wasser gewaschen und zentrifugiert oder gepreßt durch eine Käsepresse, um Fasern zu erhalten, die etwa 80 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten und

(5) die Fasern werden auf eine Temperatur von mindestens etwa 70⁰C erhitzt und vorzugsweise auf die Temperatur des kochenden Wassers (z. B. etwa 100⁰C), um ein stabilisiertes, fleischartiges faseriges Produkt zu schaffen. Die Fasern sollten mindestens etwa 17 Gew.-% und vorzugsweise etwa Gew.-% Milchserum-(Molke)Protein enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Feststoffgehalts (nicht wäßrig) der Fasern.

Nachdem die Proteinfaserherstellüng im allgemeinen beschrieben wurde, sollen verschiedene Aspekte der Erfindung weiter beschrieben werden im Hinblick auf Verfahren, die in Fig. 1 dargestellt sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine wäßrige Molkeproteinlösung wie geeignet verdünnte Käsemolke, Molkeproteinkonzentrat und/oder Molkeultrafiltrations-Retentatlösung 10 mit einer Molkeproteinkonzentration von 0,68 Gew.-% verwendet. Ebenso kann eine Xanthangummilösung 12 hergestellt werden durch Auflösung von Keltrol-Xanthangummi, einem Produkt von Kelco Inc., in Wasser mit einem Pegel von etwa 0,17 Gew.-%. Die Lösungen 10, 12 können im gewünschten Verhältnis kombiniert werden, um eine fasererzeugende Lösung 14 zu schaffen mit etwa 0,34 Gew.-% Molkeprotein und 0,085 Gew.-% Xanthangummi bei einem pH von etwa 5.

Der pH, die Ionenstärke, das Gummi-Protein-Verhältnis, Prozent Gesamtfeststoffe, die Temperatur, die Art des Mischens und Rührens und das Maß der Ansäuerung sind wichtige Faktoren für die Synthese von Fasern aus Xanthangummi-Protein-Komplexen unter Verwendung der fasererzeugenden Lösung 14. Eine pH-Einstellung kann ausgeführt werden durch Zugabe von Salzsäure, um die Proteinkomponente zu protonieren, so daß die Abstoßung zwischen den zwei Polymeren minimiert werden kann und so daß eine elektrostatische Wechselwirkung stattfinden kann, um Fasern 16 zu schaffen und eine Molkephase 18, die abgetrennt werden kann durch geeignete Mittel.

Die Gewichtsprozent Gesamtfeststoffe der fasererzeugenden Gummi/Proteinlösung 14 in Wasser können üblicherweise variiert werden im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht. Wenn die

Gewichtsprozent der gesamten aufgelösten Xanthan-Protein-Feststoffe geringer sind als etwa 0,1 Gew.-%, kann der Komplex ausfallen, ohne eigentliche Faserbildung. Auf der anderen Seite kann, wenn die Gewichtsprozent der so gelösten Feststoffe höher als etwa 4 % sind, die Gummi-Protein-Mischung eine dicke Aufschlämmung bilden wieder ohne eigentliche Faserbildung. Der Wassergehalt der fasererzeugenden Lösung (ebenso wie die Ionenstärke) ist wichtig für die komplexierten Polymere, um ein faseriges Netzwerk zu bilden.

Die Temperatur, bei der die Protein-Gummi-Wechselwirkung ausgeführt wird, ist ebenso wichtig. Eine hohe Temperatur ist im allgemeinen nicht erwünscht für die Bildung der Fasern des Xanthangummi-Molkeprotein-Komplexes. Weichere und feinere Fasern können erhalten werden, wenn der Gummi und das Protein erhitzt werden auf oder über 70⁰C bevor die zwei Polymere gemischt und angesäuert werden. Es könnte sein, daß höhere Temperaturen zur Änderung der Struktur des Xanthan-Moleküls von einer starren Strebe zu einer zufallsverteilten Spirale führen, wobei die Faserbildung entgegengesetzt beeinflußt wird, aber in jedem Fall sollte die Faserbildung bei einer Temperatur von etwa 4⁰C bis etwa 100⁰C ausgeführt werden.

Die Art des Mischens oder der Bewegung der faserbildenden Lösung bei der Einstellung des pH's ist ebenso ein wichtiger Faktor bei der Bildung von Fasern. Verschiedene Arten von Flügeln und/oder verschiedene Geschwindigkeiten beim Rühren können verwendet werden, um verschiedene Formen und Größen der Fasern zu schaffen. Zum Beispiel können große lange Fasern erhalten werden bei

Verwendung eines Hobart-Mischers bei einer geringen Geschwindigkeit (z. B. 90 RPM) während des Ansäuerns der faserbildenden Lösung. Andererseits können feine kurze Fasern erhalten werden beim Rühren der Gummi-Protein-Mischung in einem Waring Mischer bei einer mittleren Geschwindigkeit bei der Ansäuerung.

Die Molke 18, die von der Faserzusammensetzung 16 abgetrennt wird, kann anorganische Salze enthalten, die von dem pH-Einstellungsschritt stammen und kann etwas unreagierten Xanthangummi oder andere Komponenten enthalten. Die anorganischen Salze können entfernt werden, zumindest teilweise durch geeignete Mittel wie durch die Verwendung selektiv permeabler Membranen, Elektrodialyse und/oder Ionenaustauschharze, um eine deionisierte Molke 22 zu schaffen, die verwendet werden kann bei der Bereitstellung der Protein- und Gummilösungen 10, 12. Das Faser-Zusammensetzungsprodukt 20 hat einen ausgeprägten faserigen Charakter.

Die elektrophoretische Mobilität von Molke, Xanthangummi und dem Molkeprotein-Xanthangummi-Komplex wurde bestimmt durch elektrokinetischen Analysator (System 3000 elektrokinetischer Analysator von Pen Kern Inc.) bei 25⁰C durch Verdünnen eines Aliquots der Mischung von Molke, Xanthangummi oder der Mischung davon um das 20fache mit Wasser und Messen der elektrophoretischen Mobilitäten dieser Lösungen als einer Funktion des pH's (eingestellt mit verdünnter Salzsäure oder Natriumhydroxydlösung) .

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die elektrophoretische Mobilität (in Einheiten von 1 χ 10 m²/Volt/sec) für den Molkeprotein-Xanthangummi-Komplex 202 zwischen den ent-

sprechenden Kurven für Käsemolke 204 und Xanthangummi 206. Die entsprechenden isoelektrischen Punkte sind die pH-Werte bei 0 Mobilität.

Ebenso gemessen und dargestellt in Fig. 3 ist eine Kurve von elektrophoretischer Mobilität gegen den pH 302 für einen Xanthangummi-Sojaproteinisolat-Molkeproteinkonzentrat (1:3:3 Gewichtsverhältnis)-Ternärkomplex, zusammen mit einer spezifischen LeitfähigkeitpH-Kurve 304 für den verdünnten Komplex. Die Mobilitätseinheiten sind 1 χ 10 m² pro Volt pro Sekunde und

+2 die spezifischen Leitfähigkeitseinheiten sind 1x10

pro cm.

Obwohl das Verfahren von Fig. 1 insbesondere beschrieben wurde im Hinblick auf Molkeprotein-Xanthangummi-Komplexfasern, können andere wasserlösliche Proteine ebenso in die Molkeproteinkomplexe eingeführt werden, um fleischähnliche Fasern zu bilden. In dieser Hinsicht kann z. B. Kasein, wie es durch Magermilchpulver oder als Natriumkaseinat geliefert wird, Pflanzenproteine wie Erdnußprotexnisolat oder Sojaproteinisolat und Eiprotein, wie es durch Eiweiß geliefert wird, verwendet werden in Kombination mit dem Molkeprotein als der solubilisierten Proteinkomponente, um faserige Hybridprotein-Komplexe zu bilden, die relativ angenehm sind und in Farbe und Textur sich unterscheiden.

Ein wünschenswertes Merkmal der vorliegenden Offenbarung ist, daß verschiedene Proteine verwendet werden können mit Molkeprotein und Xanthangummi, um verschiedene Protein-Gummikomplexe zu bilden. Zum Beispiel können die faserigen Ternärkomplexe von Soja-Xanthangummi-Molkeprotein-Isolat geschaffen werden, in denen

das Verhältnis der Proteinkomponenten variiert wird, um gewünschte faserige Produkte mit einer entsprechenden Varietät der Eigenschaften zu schaffen. Wie auch angegeben, kann die solubilisierte Xanthangummikomponente ein Xanthangummiaddukt enthalten wie durch faserige Hybridproteinkomplexe durch Mischen von Xanthangummi mit anderen Gummiarten wie Johannisbrotkernmehl. Wünschenswerterweise werden die verschiedenen Gummiarten zuerst zusammengemischt und anschließend mit einem Protein gemischt, um eine faserbildende wäßrige Lösung zu erzeugen. Die vielfachen Gummiarten können kombiniert werden mit einer solubilisierten Molkeproteinkomponente in dem gewünschten Gewichtsverhältnis um eine fasererzeugende Lösung der Komponenten zu bilden, die dann unter geeigneten Scherbedingungen angesäuert werden kann, um einen vielfältigen Gummi-Protein-Komplex zu erzeugen mit einer fleischähnlichen faserigen Textur. Solche Xanthan-Polysaccharid-Mischungen können nicht nur aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, um die Kosten der Xanthangummikomponente des resultierenden Produktes zu minimieren, ausgesucht werden, sondern auch um die Textur der Fasern zu variieren. Ebenso können die faserigen verschiedenen Gummiarten - verschiedene Protein-Komplexfasern einschließlich Molkeprotein hergestellt werden unter Verwendung geeigneter Ausgangskomponenten .

Die Verwendung verschiedener Protein-Komponenten und Komponenten-Mischungen erlaubt die Herstellung synthetischer fleischähnlicher Proteinfasern, die in Farbe, Festigkeit und Geschmack abhängig von den Komponenten und den Verfahrensvariationen unterschiedlich sind. Die Faserkomplexe von pflanzlichen Proteinen wie Sojaisolaten mit Molkeprotein sind funktionell nahrhaft und können im wesentlichen vollständig unerwünschte Pflanzenprotein-Geschmackskomponenten unterdrücken.

Bei der Bildung können die komplexierten Xanthangummi-Proteinfasern sogleich von der verbleibenden wäßrigen Phasenkomponente in jeder geeigneten Art abgetrennt werden, wie durch Filtration und Zentrifugation. Zum Beispiel können die Fasern eingebracht werden durch Abtrennen von der wäßrigen Phase, Waschen mit Wasser und Pressen in einer Käsepresse, um fleischähnliche Fasern zu schaffen, die im allgemeinen etwa 60 bis etwa 80 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten und üblicherweise etwa 65 Gew.-% Feuchtigkeit enthalten. Die preßgetrockneten Fasern können aromatisiert werden, indem sie in ein geeignetes Aromatisierungsmittel eingetaucht werden wie Hummer-, Krabben-, Hühnchen- oder Rindfleischextrakt, um gewünschte, kaubare, fleischähnliche Produkte mit fleischnachbildendem Geschmack und Textur zu erhalten.

Bei saurem pH sind die basischen Gruppen des Proteins, nämlich Lysin-, Arginin- und Histidinreste protoniert und positiv geladen. Im Gegensatz dazu ist der Xanthangummi noch negativ geladen bei dem Reaktions- oder Wechselwirkungs pH. Als Ergebnis beeinflussen sich Gummi und Protein gegenseitig spontan durch elektrostatische Anziehung, die durch den pH, die Ionenstärke, den isoelektrischen Punkt des Proteins und den pKa des Gummis kontrolliert wird.

Die Fasern des Xanthangummi-Molkeprotein-Komplexes neigen dazu, zu erweichen und werden leicht schleimig über einem pH von 5,5, vielleicht, weil der Gummiproteinkomplex sehr negativ geladen ist und mehr Ladungseigenschaften des Xanthangummis bei oder überhalb eines pH von 5,5 hat. Eine wichtige Tatsache im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist, daß das Erweichen und die Schleimigkeit verhindert werden kann, wenn die

Fasern erhitzt werden auf erhöhte Temperatur wie durch Kochen in Wasser am isoelektrischen Punkt des Gummiproteinkomplexes für wenige Minuten. Es scheint, daß die Behandlung das Protein oder den Komplex als Ganzes denaturiert, so daß die Dissoziation und/oder Auflösung des Gummiproteinkomplexes verhindert wird. Eine derartige Hitzebehandlung kann einige Geschmackskomponenten, die charakteristisch sind für das Ausgangsprotein, freisetzen, aber dies kann korrigiert werden oder minimiert durch Kochen der Fasern in Anwesenheit eines thermostabilen Fleischgrundstoffs oder anderer Aromatisierungsmittel.

Wie angegeben, können die Fasern des Xanthangummi-Molkeprotein-Komplexes erweichen, wenn sie mit Aromatisierungsmitteln aromatisiert werden wie den üblichen Aromatisierungsmitteln auf Basis von Fleisch. Da die Faserbildung von Xanthangummi und dem Protein hauptsächlich durch elektrostatische Anziehungskraft bestimmt wird, können der pH und die Ionenstärke der Aromatisierungsmittel das Erweichen verursachen und in dieser Hinsicht neigen Aromatisierungsmittel dazu, große Mengen Salze zu enthalten oder sie haben einen pH, der nachteilig für die Integrität der Fasern ist.

Weil angenommen wird, daß die Komplexe von Xanthangummi und der Molkeproteinkomponente, wie sie anfangs in wäßriger Lösung gebildet werden, hauptsächlich elektrostatisch sind und deshalb empfindlich für pH und Ionenstärke, sind Verfahren für die Stabilisierung der Bindung zwischen den zwei Biopolymeren, so daß der Komplex stabil ist unter verschiedenen Verfahrensbedingungen, die bei der Herstellung oder Lagerung verschiedener

Nahrungsmittelprodukte verwendet werden, wichtig für die Entwicklung und die kommerzielle Verwendung der synthetischen Fasern. Fasern, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, können hergestellt werden, die relativ mild, fest, weiß und kaubar sind. Diese eßbaren Faserzusammensetzungen können aromatisiert werden, um Fleisch nachbildende Zusammensetzungen herzustellen, wie nachgebildetes Hühnchen-, Schweine-, Krabben- und Hummerfleisch, das wiederum verwendet werden kann, um Nahrungsmittelgerichte unter Verwendung der jeweiligen Fleischarten herzustellen wie Krabben- und Hummersalate. Jedoch können solche Fasern dazu neigen, weich und breiartig zu werden oder sogar ihre faserige Struktur verlieren, wenn sie mit verschiedenen Aromatisierungsmitteln aromatisiert werden, insbesondere mit den handelsüblichen Aromatisierungsmitteln, die Salz (NaCl) enthalten. Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden Methoden geschaffen zur Stabilisierung der Faserkomplexe, um zu verhindern, daß die Fasern erweichen unter verschiedenen Verfahrensbedingungen.

Die Hitzebehandlung der Protein-Gummikomplexfasern führt nicht nur zur Stabilisierung der Fasern, um ihre Festigkeit zu erhalten, sondern kann auch verwendet werden, um die Fasern zu pasteurisieren. Zusätzlich können durch Variieren der Temperatur und der Zeit des Erhitzens verschiedene Grade der Festigkeit und Stabilität der Fasern erhalten werden, wie es gewünscht ist.

Der Feuchtigkeitsgehalt der abgetropften wird im allgemeinen im Bereich von 75 bis etwa 90 %, z. B. etwa 80 % sein und es ist wünschenswert, Aromatisierungsmittel

zuzugeben, wenn die Fasern diese Menge an Feuchtigkeit enthalten. Jedoch können die Fasern, wenn sie ausgefällt sind oder nach der Hitzestabilisierung im wesentlichen im Feuchtigkeitsgehalt reduziert werden, um ein Faserprodukt mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt (z. B. weniger als etwa 30 Gew.-% Wasser) zu schaffen, das seine FaserIntegrität behält. Diese Fasern können rehydratisiert werden/ um eine Textur zu erhalten, die ähnlich der der abgetropften ist.

Der Feuchtigkeitsgehalt der gepreßten Fasern wird im allgemeinen im Bereich von etwa 60 bis etwa 80 Gew.-%, wie etwa 65 Gew.-% sein. Faserzusammensetzungen mit reduziertem Feuchtigkeitsgehalt, wie weniger als etwa 25 Gew.-%, können geschaffen werden, die eine längere Lagerbeständigkeit haben und leichter zu handhaben sind für den Transport und die Lagerung. Jedoch können die Fasern zerbrechlich und spröde werden bei sehr niedrigem Feuchtigkeitsgehalt, z. B. wenn sie lyophilisiert werden, um weniger als etwa 4 Gew.-% Feuchtigkeit zu enthalten. Als Ergebnis kann eine geeignete Menge des Feuchtigkeitsgehalts zurückgehalten werden, um die Faserfestigkeit und strukturelle Integrität zu erhalten.

Wie angedeutet, können die Xanthan-Protein-Faserzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung aromatisiert werden, um den Geschmack einer ausgewählten natürlichen Fleischzusammensetzung nachzubilden, insbesondere nach der Hitzestabilisierung des Faserkomplexes.

Die Fasern des Protein-Xanthanguinini-Komplexes können auch aromatisiert werden durch Mischen von geschmolzenem verarbeiteten Käse mit dem faserigen Komplex. Dies schafft ein Produkt mit einer fleischähnlichen, kaubaren Textur mit Käsegeschmack. Eine andere Art von Produkt kann hergestellt werden durch Mischen von Würfeln oder Scheiben von Käse mit fleischaromatisierten Fasern, um eine cheesburgerartxge Frikadelle zu erhalten.

Die aromatisierten und gepreßten Frikadellen können heiß fixiert werden durch Erhöhen der Temperatur der Mischung aus gemischter Faser und Bindemittel auf oder nahe auf die Kochtemperatur von Wasser. Ein solches Erhitzen kann erreicht werden mit Hilfe von üblichen Heißluft-, Strahlungs-, Ubertragungs- oder Mikrowellenofen. Zum Beispiel kann eine Frikadelle heißfixiert werden durch Kochen in einem 700 Watt-Mikrowellenofen eine Minute pro jeweils 200 g Frikadelle. Die Erhitzungstemperatur und -zeit kann variiert werden abhängig von den physiochemisehen Eigenschaften der Fasern ebenso wie von der gewünschten Textur und Erscheinung der Frikadelle. Die Hitzefixierung ist nicht erforderlich für alle Anwendungen von gepreßten Fasern. Zum Beispiel können gepreßte Frikadellen paniert werden und direkt im schwimmenden Fett gebraten werden ohne den Hitzefixierungsschritt.

Fasern von Molkeprotein-Xanthangummi-Binär- oder Molke-So japrotein-Xanthangummi-Ternärkomplexen wurden in kochendes Wasser (etwa 3 mal dem Gewicht der Fasern) zugegeben und für 5 Minuten gekocht. Temperatur und Zeit der Hitzebehandlung können variiert werden abhängig davon, wie fest die Faser sein soll. Nach dem

Kochen wurden die Fasern sofort gefiltert unter Verwendung eines 1 χ 1 nun Siebes und mit kaltem Leitungswasser (etwa 4 χ das Gewicht der Fasern) gewaschen. Das Volumen des für das Waschen verwendeten Wassers kann variiert werden abhängig davon, wie viel Fremdstoffe mit den Fasern assoziiert sind und wie fest die Fremdstoffe eingeschlossen und gebunden sind. Die gekochten und gewaschenen Fasern werden entwässert, getrocknet und sind fertig für die Herstellung von Fleischanalogen und eßbaren Seetierprodukten. Die Fasern enthalten normalerweise etwa 80 % Feuchtigkeit, die durch Zentrifugation oder Pressen reduziert werden kann.

Wie angegeben, wurde gefunden, daß Protein in Käsemolke bei geeigneter Einstellung der Ionenstärke sofort einen Komplex mit Xanthangummi (Fig. 2) bildet. Als Ergebnis kann das Molkeprotein gewonnen werden durch die Protein-Polysaccharid-Komplexreaktion unter Verwendung von Xanthangummi. Die Einstellung der Ionenstärke von Käsemolke wie durch Verdünnung mit Wasser vor der Zugabe des Xanthangummis ist notwendig, da ansonsten die Xanthan-Molkemischung ein gelartiges Material statt Fasern bildet. Ohne Verdünnung kann die Xanthan-Molke-Mischung zu konzentriert sein, um die Polysaccharid- und Molkeprotein-Moleküle reorientieren und sich einstellen zu lassen, um Fasern bei der angezeigten Ionenkonzentration zu bilden und/oder daß die Ionenstärke der Mischung zu hoch war, um die ionische Bindung zwischen den zwei biopolymeren stattfinden zu lassen.

Nach der Ansäuerung und dem Rühren können die Fasern abgeschöpft, abgetropft und gepreßt werden, um eine faserige Masse mit einem klaren überstand zu bilden. Das Protein, das im überstand zurückbleibt, kann quan-

titativ bestimmt werden durch die Methode von Lowry, wobei die Prozent Ausbeute berechnet werden aus dem Verhältnis des Proteins, das in dem überstand zurückbleibt zu dem Protein in der Käsemolke. Die Proteinausbeute war am höchsten, wenn 0,68 % (g/v) Xanthangummi in der Käsemolke dispergiert waren bei Ansäuerung und Rühren (Tabelle 1). Obwohl 0,68 % (g/v) Xanthangummi die höchste Ausbeute ergab, ergab 0,34 % (g/v) Xanthan festere und weniger gummiartige Fasern mit ziemlich guter Ausbeute:

Tabelle

Prozent Ausbeute der Molkeproteine durch Komplexierung mit Xanthangummi

überstand

% Xanthangummi Käsemolke

Absorption Proteinkonz 500 nm mg/ml

% Ausbeute

0,68 0,34 0,17

0,624
0,102
0,132
0,192

8,8 1,1 1,5 2,0

87,5 83,0 77,3

Die Bildung von Molkeproteinfasern aus einer Frischkäsemolke wurde erreicht durch Dispergieren von Xanthangummi in der Molke, die dann angesäuert wurde auf den pH 3,0 mit einmolarer Salzsäure. Die Prozentausbeute der Molkeproteine wurde bestimmt durch Messen der

Proteingehalte in den überständen der Molke (behandelt mit und ohne Xanthangumini und dann zentrifugiert) unter Verwendung der quantitativen Proteinmethode von Lowry, die die Genauigkeit des Systems begrenzt.

Bei der Aufarbeitung, die in Tabelle 1 dargestellt ist, waren die Prozent Xanthangummi für die Frischmolke so gewählt durch Vorgabe des Proteingehalts in der frischen Molke mit 0,68 %. Die überstände wurden erhalten durch Zentrifugieren der Käsemolke (behandelt mit und ohne Xanthangummi) bei 10.000 g, pH 3,0 und 15⁰C für 20 Minuten, Die Absorption des Überstandes in dem Lowry's Reagenz, die in Tabelle 1 angegeben ist, wurde gemessen an einem Varian Spektrophotometer bei 500 nm Wellenlänge und 25⁰C und die Proteinkonzentration wurde berechnet aus der entsprechenden Absorption unter Verwendung von Rinderserumalbumin als Proteinreferenz. 0,1 % Xanthangummi in dem Lowry's Reagenz ergaben eine unwesentliche Absorption 0,024. Die % Ausbeute, die in Tabelle 1 angegeben sind, wurden berechnet aus den Verhältnissen der Proteinkonzentrationen der überstände der mit Xanthangummi behandelten Molke zu den nicht behandelten.

Die Farbe der Fasern der Molkeprotein-Xanthangummi- oder Molkeprotein-Soj aisolat-Xanthangummi-Komplexe wurde bestimmt an einem Gardner XL 805 Colorimeter. Der Geschmack und die Textur der Fasern wurden subjektiv ausgewertet.

- 31 -

Tabelle 2

Zusammensetzung der Fasern

Probe

Faseriger Molkeprotein-Xanthangummikomplex

gekochter faseriger Molkeprotein-Xanthangummikomplex

überstand der Xanthan-Molkekomplex-Reaktion

sprühgetrocknete Käsemolke

faseriger Soja-Molkeprotein- Xanthangummi-Ternärkomplex

faseriger Sojaprotein-Xanthan- gummi-Komplex

(χ	Protein Stickstoffwert Umwandlungsfaktor)	Fett	Feuchtigkeit	Asche	,2	Lactose	Kohlehy drate (berechnet)
	56 (8,78 χ 6,38)	4,9	3,2	1		6	35 (/^
	57 (8,87 χ 6,38)				,6	0,1	} t
	6,8 (1,89 x 6,38)	0,19	4,0	9		77	t t > t 1 ' 79 '[,','
	12 (1,89 χ 6,38)	0,5	4,5	8	,2	73	75 :"^:· > ) *
Ö.2,	78 27 χ (6,25+6,38)/2j	5,2	3,8	1			» » * no »* * 12 * * » » * * ϊ » »
						η« ι

81 (12,92 χ 6,25)

2,0

1,2

Bei der Bearbeitung, die in Tabelle 2 berichtet wird, waren alle Proben lyophilisiert mit Ausnahme der sprühgetrockneten Käsemolke und die Proteinzusammensetzung war berechnet, bezogen auf die Kjeldahl Stickstoffanalyse. Die Prozent Kohlenhydrat wurden berechnet durch "Differenz", wenn es nicht anders angegeben ist und die Lactosezusammensetzung wurde bestimmt unter Verwendung von Hochdruckflüssig- und Gaschromatographie.

Der faserige Soja-Molkeprotein-Xanthangummi-Ternärkomplex, der in Tabelle 2 dargestellt ist, wurde hergestellt aus drei Teilen Sojaisolat, drei Teilen Molkeprotein und einem Teil Xanthangummi, bezogen auf das Gewicht. Das Xanthangummi/Gesamtproteinverhältnis, bestimmt durch Lowry's Verfahren und die Phenolschwefelsäuremethode (zur quantitativen Analyse von Protein bzw. Kohlenhydraten) war 1/7. Basierend auf der Gelelektrophorese sind 45,9 % des Gesamtproteins aus der Molke. Die analytischen Werte des lyophilisierten Überstandes waren Feuchtigkeit 8,7%; Protein 48 % (7,66x(6,25+6,38)/2).

Der faserige Sojaprotein-Xanthangummi-Komplex, der in Tabelle 2 dargestellt ist, wurde hergestellt aus 6 Teilen Sojaisolat und einem Teil Xanthangummi, bezogen auf das Gewicht und der faserige Molkeprotein-Xanthangummi-Komplex wurde hergestellt aus 0,34 % (g/v) Xanthangummi, aufgelöst in frischer Käsemolke unter Ansäuerung und Rühren. Da die Lactosezusammensetzung 6% ist, wird der berechnete Xanthangummi (35-6)%=29% sein. Milchsäure ist weniger als 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht, falls sie vorhanden ist. Die gekochten Molkeprotein/Gummifasern wurden fünf Minuten gekocht, gewaschen, abgetropft und lyophilisiert.

In der Bearbeitung, die dargestellt ist in Tabelle 2, wurde der überstand erhalten aus der Komplexreaktion der frischen Molke und des Xanthanguinmis nachdem der faserige Molkeprotein-Xanthangummi-Komplex isoliert worden war. 76,7% der berechneten Kohlenhydrate (79,4%) war Lactose. Die Milchsäure war 0,42% (Prozentangaben sind hier, wenn nicht anders angegeben, Gewichtsprozent) . Gelelektrophorese in Kombination mit Kjeldahl Stickstoffanalyse erwies sich als geeignet für die Identifizierung und Quantifizierung der verschiedenen Proteine in den Fasern. Soja- und Molkeproteine der Ternärkomplexfasern wurden abgetrennt auf SDS (Natriumdodecylsulfat) und das Verhältnis von Soja/Molkeprotein wurde berechnet aus den Gesamtpeakintensitätsdifferenzen der Gelauswertungen (Fig. 4) des Sojaisolats, des Molkeproteinkonzentrats und des Xanthan-Soja-Molkeproteinternärkomplexes. In dieser Hinsicht sind in Fig. 4 Elektrophoresegeiauswertungen einer Faser von Xanthangummi-Sojaproteinisolat-Molkeprotein-(1:3:3)-Ternärkomplex 402, Sojaproteinisolat 404 und Molkeproteinisolat 406 dargestellt. Hauptproteinkomponenten des Molkeproteinkonzentrats waren ß-Lactoglobulin und alpha-Lactalbumin, die Molekulargewichts von 18400 bzw. 13400 hatten, während das Sojaprotein Fraktionen mit größerem Molekulargewicht hatte. Die Banden über 18400 Dalton entsprachen den Sojaproteinfraktionen mit der Ausnahme, daß eine Bande bei 68000 Rinderserumalbumin entsprach. Da das Gesamtprotein in den Fasern bekannt war, basierend auf der Kjeldahl Stickstoffanalyse, wurde die Zusammensetzung jedes Proteins in den Fasern dann berechnet. Zum Beispiel ergaben Fasern, die hergestellt waren aus 1:3:3 Xanthangummi/Molkeproteinkonzentrat/Sojaisolat ein Molke/Sojaproteinverhältnis von 46:54,

bezogen auf die Gesamtpeakintensitätsdifferenzen der Gelauswertungen (Fig. 4). Weil das Gesamtprotein in den Pasern, bezogen auf die Kjeldahl Stickstoffanalyse, 77,5% war, während der Umwandlungsfaktor für das Faserprotein mit (6,25+6 ,38)/2 angenommen wurde, wurden die Zusammensetzungen von Molke und Sojaproteinen in den Fasern berechnet als 35,6 % bzw. 41,9 %.

Proteine, die zur Herstellung des faserigen Protein-Xanthangummikomplexes verwendet wurden, enthalten oft freie Kohlenhydrate oder sind selbst Glycoproteine, in denen die Kohlenhydrate kovalent an die Proteine gebunden sind. Als Ergebnis ist es schwierig, durch die reguläre analytische Differenzmethode oder die übliche Kohlenhydratmethode exakt zu wissen, wie viel Xanthangummi und wie viel Kohlenhydrat in dem Fasersystem enthalten sind .

Wie angegeben, können andere Proteine verwendet werden in Kombination mit Molkeprotein, um geeignete eßbare Produkte zu schaffen. Fasern aus Soja-Molkeprotein-Xanthangummi (3:3:1 Gewichtsverhältnis) Ternärkomplex gaben einen wünschenswerteren Geschmack als solche aus Sojaprotein-Xanthangummi (6:1) Binärkomplex, solche aus Molkeprotein-Xanthangummi (6:1) Binärkomplex oder der Fasermischung der zwei Binärkomplexe, weil der Milch- und Bohnengeschmack in den Xanthan-Molkeprotein bzw. Xanthan-Sojaprotein-Binärkomplexen vorhanden war und in der Fasermischung, aber nicht in dem Ternärkomplex wahrnehmbar war. Der Ternärkomplex war auch fester als der Xanthan-Molkeprotein-Binärkomplex und weißer (Tabelle 3) als der entsprechende Xanthan-Sojaprotein-Binärkomplex:

3?

- ae -

Tabelle Farbparameter

Fasern

Molkeprotein-Xanthangummi-Komplex wpc-Xanthangummi (6:1) Komplex wpc-Soj aprotein-Xanthangummi (3:3:1) Ternärkomplex Soj aprotein-Xanthangummi (6:1) Komplex

L	25	A	80	B	88
85,	44	-ο,	82	+8,	98
86,	65	-ο,	11	+9,	,01
83,	3	+0,	62	+10	71
80,	+0,	+9,

Bei der Arbeit, die in Tabelle 3 wiedergegeben ist, wurden die Molkeprotein-Xanthanfasern hergestellt aus frischer Molke, während die wpc (Molkeproteinkonzentrat) Xanthan-(6:1 Gewichtsverhältnis)-Fasern hergestellt wurden aus einem Molkeproteinkonzentrat, das 84% Protein enthielt. Diese Fasern wurden gekocht und abgetropft. Sie wurden in kleinere Stücke gebrochen und gegen den Boden der Agtronbecher gepreßt und an einem Gardner XL 805 Colorimeter abgelesen.

In Tabelle 3 ist L-Wert = 0 = Reinschwarz, 100 = Reinweiß; A-Wert = positive Werte sind rot, während negative Werte grün sind; B-Wert = positive Werte sind gelb, während negative Werte blau sind.

Fasern aus Molkeprotein-Xanthangummi-Komplex sind weich aber weiß (Tabelle 3). Sie werden sehr fest nach dem Kochen und sind relativ mild mit einem leichten Milchgeschmack. Sie können aromatisiert werden mit verschiedenen Aromatisierungmitteln, um verschiedene Fleischanaloge und Seetierprodukte zu erhalten.

Die Gelelektrophorese läßt vermuten, daß die Ternärkomplexbildung des Milch-, Nichtmilch-Proteins und des Polysaccharids eine synergistische Wirkung auf die Gesamtfunktionalität (z. B. Farbe, Geschmack und Textur) der Proteine (Tabelle 3) zeigt. Eine ähnliche synergistische Wirkung wurde erhalten von dem Ternärkomplex aus Eialbumin, Sojaprotein und Xanthangummi, wie es in der parallelen Anmeldung, auf die oben Bezug genommen wurde, beschrieben ist.

Die Fasern aus Molkeprotein-Xanthangummi oder Molke-So j aprotein-Xanthangummikomplexen waren im wesentlichen fester nach einer Hitzebehandlung wie Kochen. Die Lactosezusammensetzung des Protein-Polysaccharidkomplexes, hergestellt aus Käsemolke und Xanthangummi, war vermindert von 6 % auf weniger als 0,1 % durch Kochen (Tabelle 2). Dies zeigt, daß die Hitzebehandlung nicht nur die Festigkeit der Fasern verbessert, sondern auch wirksam die Lactose von dem Komplex trennt. Das Ergebnis läßt auch vermuten, daß die Lactose physikalisch eingeschlossen wird in das Fasernetzwerk bei der Komplexbildung.

Fasern aus Molkeprotein-Xanthangummi-Komplex und Molke-So japrotein-Xanthangummi-Ternärkomplex können aromatisiert werden mit geeigneten Aromatisierungsmitteln, um verschiedene Fleischanaloge und Seetierprodukte zu erhalten. Die entsprechenden nichtfaserigen Protein-Xanthangummi-Komplexe könnten verwendet werden für andere Nahrungsmittelanwendungen. Xanthangummi in dem nichtfaserigen Komplex muß nicht entfernt werden und könnte als ein Stabilisator für die Milch- und Nichtmilchproteine dienen. Der faserigen Milch-Nichtmilch-Polysaccharid-Ternärkomplexes wurde weiterhin verwendet durch

Aromatisieren der Ternärkomplexfasern mit Haarmann und Reimer's "Hähnchengeschmack¹¹ und Henningsen's "Hähnchenfett" gepreßt und hitzefixiert, um Hühnchenfrikadellen auf Basis Protein-Polysaccharidfaser zu erhalten, die eine gute Fleischtextur und einen annehmbaren Geschmack haben.

Die gekochten, gewaschenen und abgetropften Fasern eines Xanthan-Proteinkomplexes wurden gemischt mit 2 % (g/g, Aromatisierungsmittel, bezogen auf abgetropfte Fasern) Haarmann und Reimer's "Hühnchengeschmack¹¹ (R-6598) in einem Hobart-Mischer bei der geringsten Geschwindigkeit 30 Sekunden lang. Zu den aromatisierten Fasern wurden dann 5 % (g/g) Kraft's getrocknete Eiweiße zugegeben. Die Mischung wurde 30 Sekunden in dem Mischer gerührt. 5 % (g/g) Henningsen's Hühnchenfett wurde mit der Mischung 30 Sekunden in dem Mischer gemischt oder bis alles Fett in dem System dispergiert war. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur 30 Minuten stehengelassen, 30 Minuten gepreßt auf einer Käsepresse bei 1,9 bar (28 psi) und in einem Mikrowellenofen (bei Kocheinstellung) eine Minute für jeweils 200 g Frikadelle gekocht. Die Frikadelle ist fertig zum Servieren wie sie ist oder sie kann in Würfel geschnitten und unter Umrühren gebraten oder mit Gemüse gekocht werden, um verschiedene Gerichte herzustellen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eßbarer Proteinfasern, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Proteinfaser erzeugende Lösung schafft, die eine solubilisierte eßbare Proteinpolymerkomponente, die mindestens etwa 20 Gew.-% Molkeprotein, bezogen auf das Gesamtgewicht an solubilisiertem Protein enthält, und eine solubilisierte Xanthangummi-Hydrokolloidkomponente enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Xanthangummi, Xanthangummi/Hydrokolloid-Addukten und Mischungen davon, daß der pH der Faser erzeugenden Lösung auf den isoelektrischen Punkt eines gewünschten Xanthan-Protein-Komplexes eingestellt wird, um Xanthan-Proteinfasern und eine Molkelösung zu schaffen und daß die Fasern von der Molkelösung abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fasern einen pH von mindestens etwa 3 haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e ichnet, daß die pH-Einstellung ausgeführt wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 4⁰C bis etwa 100⁰C bei einer Ionenstärke von weniger als etwa 1 Molar.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fasern stabilisiert werden durch Erhitzen auf eine Temperatur von mindestens etwa 70⁰C.

3U7576

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Fasern gemischt werden mit einem Salz enthaltenden Aroma tisierungsmittel, um eine aromatisierte Fleisch nachbildende Zusammensetzung zu schaffen, die min destens etwa 1 Gew.-% Natriumchlorid enthält, die ihre FaserIntegrität behält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / daß die Fasern eine Härte von mindestens etwa 100 kg bei einem Wassergehalt von mindestens etwa 50 Gew.-% haben.

7. Eßbarer Proteinkomplex, enthaltend Xanthangummi und Molkeprotein in Faserform.

8. Nachgebildete Fleischzusammensetzung, enthaltend Xanthangummi-Molkeproteinfasern, ein Bindemittel und ein Aromatisierungsmittel.