ANETZBERGER, Sascha (Niedersachsenstraße 57, Winsen, 21423, DE)
KLINGENBERG, Andreas (Waldstraße 6, Reinbek, 21465, DE)
ANETZBERGER, Sascha (Niedersachsenstraße 57, Winsen, 21423, DE)
| Ansprüche: 1. Emulsion mit einer wässrigen Phase und eine einen fettlöslichen Farbstoff aufweisende Ölphase sowie mit einer Emulgatorzusammensetzung zur Emulgierung des fettlöslichen Farbstoffes in einem Lebensmittel, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator in der wässrigen Phase ein Quillaya- Extrakt ist und die wässrige Phase mindestens ein Polyol und/oder mindestens ein Zuckeralkohol enthält. 2. Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Quillaya- Extrakt vom Typ 2 ist. 3. Emulsion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emulgator in der Ölphase Lecithin ist. 4. Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol ein Glycerol ist. 5. Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuckeralkohol ein Sorbitol und/oder Glycerol ist. 6. Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion bei einem Druck von 200 bis 900 bar bevorzugterweise mittels eines Hochdruck-Homogenisators hergestellt worden ist. 7. Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion bei Licht einer Wellenlänge, die im für das menschliche Auge sichtbaren Bereich liegt, transparent ist. 8. Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion bei 700 nm einen Absorptionskoeffizienten kleiner 0,1 aufweist. 9. Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff ein Lebensmittelfarbstoff, bevorzugterweise ein Carotinoid oder ein ß-Carotin ist. 10. Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässerige Phase neben in Wasser gelöstem Quillaya- Extrakt zusätzlich aus einem höheren Alkohol wie Glycerol und/oder einem Zuckeralkohol wie Sorbitol besteht. 11. Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quillaya- Extrakt ein 20% in Wasser gelöster Extrakt ist. 12. Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Größe der Öltröpfchen in der Emulsion 50 bis 600 nm, bevorzugt < 200 nm, beträgt. 13. Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lecithin der Emulgatorzusammensetzung Phosphatidyl- cholin ist. 14. Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion ein Carotinoid enthalt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Bixin, Capsanthin, Capsorubin, Lutein, Rhodoxanthin und Kombinationen dieser umfasst oder ein alpha- und beta-Carotin, Ly- copin oder Apocarotinal und/oder weitere fettlösliche Lebensmittelfarbstoffe wie Chlorophylle enthält. 15. Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulgatorzusammensetzung a) zwischen 0,5 und 5% Lecithin; und b) zwischen 15 und 30 % Quillaya- Extrakt umfasst. 16. Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulgatorzusammensetzung zwischen 40 und 80 % Zuckeralkohol, wie Glycerol und/oder Sorbitol, umfasst. 17. Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Trübungskoeffizienten (FNU-Wert) von 40 oder weniger aufweist. 18. Verfahren zur Herstellung einer Emulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion mittels eines Hochdruck-Homogenisators bei einem Druck von 200 bis 900 bar hergestellt wird. 19. Verwendung einer Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Nahrungsmittel. 20. Verwendung nach Anspruch 19, wobei die Emulsion, in einem Getränk, bevorzugt in einem sauren Getränk, insbesondere mit einem pH-Wert < 3,5, verwendet wird, das bevorzugterweise 0,05 bis 2 g/kg der Emulsion pro kg Getränk enthält. 21. Verwendung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Getränk ein Gesamtgehalt an Saponinen, enthalten im zugesetzten Quillaya- Extrakt, im Bereich von > 5 ppm, bevorzugt > 10 ppm, besonders bevorzugt 5 ppm bis 15 ppm, vorliegt. 22. Verwendung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Getränk einen Absorptionskoeffizienten bei 700 nm von 0,1 oder weniger aufweist. 23. Verwendung nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion einen Trübungskoeffizienten (FNU-Wert) von 40 oder weniger aufweist. 24. Verwendung einer Emulgatorzusammensetzung in einer Emulsion nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Emulgierung eines Carotinoids in einem Fruchtgetränk oder einer Fruchtzusammensetzung. 25. Verwendung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Lecithin Phosphatidylcholin ist. 26. Emulsion, insbesondere erhalten unter Verwendung einer Emulgatorzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion folgende Gesamtrezeptur aufweist: a) Ölphase: - Lecithin 0,5% bis 5% - Carotin 1,0 % bis 10% - pflanzliches Öl 2,0 % bis 20 % - Tocopherol 1,0 % bis 3 %, b) Wasserphase: - höherer Alkohol wie Glycerol und/oder Zuckeralkohol wie Sorbitol 40% bis 80% - Quillaya- Extrakt 15% bis 30% wobei bevorzugt das Quillaya- Extrakt, insbesondere 20 %, in Wasser gelöst ist. Getränk, insbesondere Frucht-Getränk, welches vorzugsweise ein saures Getränk mit einenn pH-Wert von < 3,5, insbesondere 2,5 bis 3,5, ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getränk eine Emulsion gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst. |
Die Erfindung betrifft eine Farbstoff-Emulsion gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verfahren zu deren Herstellung und Verwendungen der Farbstoff-Emulsion sowie eine Emulgatorzusammensetzung hierfür.
Eine Emulsion der eingangs genannten Art wird in dem europäischen Patent Nr. 19 722 06 offenbart. Die korrespondierende Anmeldung in den USA ist die US 2008/0260919 AI.
Diese vorbekannte Emulsion weist eine in einer wässrigen Phase dispergierte Ölphase auf, die aus einem fettlöslichen Farbstoff gebildet ist.
Diese besteht zudem aus einer Emulgatorzusammensetzung zur Emulgierung des fettlöslichen Farbstoffes in einem Lebensmittel, die jeweils bezogen auf das Gewicht der Emulgatorzusammensetzung zwischen 10 und 90 Gew.- % oder zwischen 45 und 55 Gew.- % zumindest eines Lecithins, und zwischen 10 und 90 Gew.- % oder zwischen 45 und 55 Gew.- % zumindest eines Saccharoseesters von Fettsäuren umfasst.
Die Fettsäure ist dabei aus der Gruppe ausgewählt, die Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Laurinsäure und Erucasäure umfasst, wobei das Lecithin aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylinosit besteht.
Diese aus der EP 19 722 06 bekannte Emulsion zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass diese eine höhere Transparenz und eine bessere Leuchtkraft als bekannte Emulsionen von Lebensmittelfarbstoffen aufweist.
Die Wahl eines Emulgators hängt von den Eigenschaften des zu lösenden Mittels und des fettlöslichen Farbstoffes ab. Bei der Verwendung von fettlöslichen Lebensmittelfarben zur Färbung von Fruchtsäften ist beispielsweise zu beachten, dass Fruchtsäuren eine Zerstörung des Emulgators bewirken können. Aus die- sem Grunde ist die Verwendung von säurestabilen Emulgatoren wünschenswert.
Neueste Untersuchungen zeigen jedoch, dass der in der EP 19 722 06 verwendete Zuckerester in sehr sauren Getränken, beispielsweise unter pH 3,5 nur eine begrenzte Stabilität aufweist. Zudem hat sich gezeigt, dass die Verwendung des Zuckeresters nicht vollständig zu einer gewünschten annähernd transparenten und stabilen Farbgebung führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Farbstoffemulsion vorgeschlagen werden, die über eine sehr hohe Transparenz sowie eine stabile Farbgebung verfügt. Zudem soll eine Emulgatorzusammensetzung für eine Farbstoffemulsion bereit gestellt werden, die auch eine hohe Säurestabilität in sehr sauren Getränken, beispielsweise unter pH 3,5 aufweist.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen manifestieren sich in den Unteransprüchen.
Die Erfindung sieht vor, dass ein Emulgator in der wässrigen Phase ein Quillaya- Extrakt ist und die wässrige Phase mindestens ein Polyol und/oder mindestens einen Zuckeralkohol enthält.
Kernidee der Erfindung ist es, ein Quillaya- Extrakt in Kombination mit einem Polyol und/oder einem Zuckeralkohol zu verwenden, wobei als Emulgator in der Ölphase vorzugsweise Lecithin dienen kann.
Gemäß der Erfindung ist somit eine Emulgatorzusammensetzung zur Emulgie- rung zumindest eines fettlöslichen Farbstoffes in einem Lebensmittel vorgesehen, die zumindest ein Quillaya- Extrakt umfasst. Im Rahmen der Untersuchungen zur erfindungsgemäßen Emulsion wurde der mittlerweile in Europa für Getränke zugelassene Emulgator„Quillaya- Extrakt E 999" in einer 20% verdünnten wässrigen Lösung erprobt.
Die wirksamen oberflächenaktiven Komponenten in Quillaya- Extrakten sind dabei Saponine, welche mittels wässriger Auszugsverfahren aus dem Quillaya- Baum gewonnen werden. Man unterscheidet hierbei zwischen Quillaya- Extrakten vom Typ 1 und vom Typ 2. Ein Quillaya-Extrakt vom Typ 1 wird durch wässrige Extraktion aus der zerkleinerten Rinde oder aus Holz vom Quillaya- Baum und anschließende Reinigung erhalten. Der Saponin-Gesamtgehalt im Extrakt vom Typ 1 beträgt etwa 20 bis 25 %. Ein Quillaya-Extrakt vom Typ 2 wird zusätzlichen Aufreinigungsschritten unterzogen, wie beispielsweise einer Ultrafiltration, Membranfiltration oder einer Affinitätschromatographie. Der Sapo- ningehalt im Extrakt vom Typ 2 ist höher als bei Typ 1. Typ 1 ist daher weniger aufgereinigt als Typ 2.
In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt ein Quillaya-Extrakt vom Typ 2 verwendet. Der Saponin-Gesamtgehalt des verwendeten Quillaya-Extrakts, bezogen auf die Trockensubstanz, liegt dabei bevorzugt im Bereich von 65 bis 90 %.
Die erfindungsgemäß aufgefundene Zusammensetzung des Emulgators zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Säurestabilität in sehr sauren Getränken mit einem pH-Wert im Bereich von < 3,5, insbesondere im pH-Bereich von 2,5 bis 3,5, aus. Darüber hinaus stellt die erfindungsgemäße Emulgatorzusammenset- zung ein effizientes System zur Emulgierung von fettlöslichen Lebensmittelfarbstoffen insofern dar, als insbesondere in Getränken, vorzugsweise in Softdrinks eine leuchtend gelbe, annähernd transparente und stabile Farbgebung erreicht wird.
Insbesondere führt die erfindungsgemäße Emulsion zu einer besonders feinen Tröpfchengröße in der Ölphase mit gelösten Naturfarbstoffen, die vorzugsweise eine Tröpfchengröße von 50 bis 600 nm, noch bevorzugter < 200 nm, aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass Lecithin die Bildung der Emulsion begünstigt.
Unter dem Begriff "Lecithin" wird hier eine Substanz gemäß EG-Nummer E 322 (siehe Amt für amtliche Veröffentlichungen der Europäischen Gemeinschaften, CONSLEG: 1996L0077 - 20/11/2003) verstanden. Danach ist Lecithin als Mischung oder Fraktion aus Phosphatiden, die mittels physikalischer Verfahren aus tierischen oder pflanzlichen Nahrungsmitteln gewonnen werden, definiert. Lecithine umfassen auch die hydrolisierten Stoffe, die mit ungefährlichen und geeigneten Enzymen gewonnen werden. Das Enderzeugnis darf keinerlei enzyma- tische Restaktivität aufweisen. Als Synonyme für Lecithine werden die Begriffe "Phosphatide" und "Phospholipide" verwendet.
Vorzugsweise ist das Lecithin aus der Gruppe ausgewählt, die Phosphatidylcho- lin, Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylinosit umfasst. Stärker bevorzugt ist das Lecithin Phosphatidylcholin. Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Emulgatorzusammensetzung Lecitine gemäß E 473.
Der fettlösliche Farbstoff ist vorzugsweise ein Lebensmittelfarbstoff, insbesondere ein Farbstoff, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die Carotinoide, Chloro- phylle oder Kombinationen dieser umfasst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der fettlösliche Farbstoff ein Carotinoid. Das Carotinoid kann aus der Gruppe gewählt sein, die Bixin, Capsanthin, Capsorubin, Lutein, Rhodo- xanthin und Kombinationen dieser umfasst.
Die erfindungsgemäße Emulsion besitzt, wie bereits erläutert, aufgrund der geringen Teilchengröße eine hohe Transparenz. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Emulsion transparent. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Emulsion bei Einsatz z. B. in Getränken einen Trübungskoeffizienten (FNU-Wert) von unter 40 erreicht und in der spektralphotometrischen Analyse bei 700 nm ein Absorptionskoeffizient von unter 0,1 erzielt wird. Der FNU-Wert ("Formazine Nephelometrie Unit") ist ein Parameter für die Trübungsmessung. Bei dem Lebensmittelfarbstoff handelt es sich vorzugsweise um ein Carotinoid. Ein besonders bevorzugter Lebensmittelfarbstoff ist ^-Carotin. Die Erfindung ist nicht auf Lebensmittelfarbstoffe beschränkt, sondern kann auch fettlösliche Farbstoffe, die keine Lebensmittelfarbstoffe sind, als Ölphase umfassen.
Die erfindungsgemäße Emulsion wird vorzugsweise einem Getränk, in einer Dosierung von 0,05 bis 2 g/kg Getränk zugesetzt. Dabei wird eine transparente Farbgebung erzielt.
Es hat sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Endprodukt, insbesondere ein Getränk, soviel Quillaya-Extrakt vom Typ 2 zugesetzt wird, dass ein Gesamtgehalt an Saponinen im Bereich von 5 ppm bis 15 ppm vorliegt. Bereits eine derart geringe Menge an Saponinen führt dazu, dass eine stabile Emulsion erhalten wird, d.h. der resultierenden Emulgatorzusam- mensetzung wird eine überraschend hohe Säurestabilität verliehen. Dies ist für den Fachmann völlig unerwartet, da beispielsweise Quillaya-Extrakte vom Typ 1 üblicherweise als Schaumbildner mit Konzentrationen von 100 ppm bis 250 ppm in Softdrinks zum Einsatz kommen. Dies bedeutet bei einem angenommenen Saponin-Anteil von 20% (Quillaya-Extrakt vom Typ 1), dass ein Gesamtgehalt von etwa 20 ppm bis 50 ppm an Quillaya-Saponinen eingesetzt werden muss, um eine Schaumbildung hervorzurufen. Erfindungsgemäß sind demgegenüber deutlich geringere Konzentrationen in einem Getränk bereits ausreichend, um eine stabile Emulsion zu erhalten.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Quillaya-Extrakt vom Typ 2 in einer Konzentration von 5 ppm bis 50 ppm, bevorzugter 7,5 ppm bis 30 ppm, ganz besonders bevorzugt > 10 ppm bis 25 ppm in einem Nahrungsmittel, bevorzugt einem Getränk, ganz besonders bevorzugt einem sauren Getränk, vorhanden.
Ein weiterer Vorteil des Emulgators gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass keine "Ringbildung" bei Lagerung der mit der Emulsion gefärbten Getränke in PET-Kunststoff laschen auftritt. Man bezeichnet dieses Verhalten auch als "bott- le staining" und "neck ringing effect". Im Gegensatz zum erfindungsgemäß be- reitgestellten Ennulgator treten diese nachteiligen Effekte bei Ennulsionen sehr häufig auf, so dass diese Produkte vom Verbraucher dann abgelehnt werden. Auch eine Emulgator-Kombination aus Zuckerestern und Lecithin entsprechend der eingangs erläuterten EP 19 722 06 weist diesen Nachteil der "Ringbildung" auf.
Die Emulgatorzusammensetzung umfasst vorzugsweise (a) zwischen 0,5 und 3 % des zumindest einen Lecithins und (b) zwischen 15 und 30% des zumindest einen Quillaya- Extraktes, wobei sich die prozentualen Angaben auf die Gesamtrezeptur der Farbstoffzubereitung beziehen.
Vorzugsweise ist der Quillaya-Extrakt also ein 20 % in Wasser gelöster Extrakt.
Emulsionen mit einer dispergierten Ölphase, deren durchschnittliche Öltröpf- chengröße kleiner oder gleich 200 nm ist, können mittels an sich bekannter Hochdruck-Homogenisatoren hergestellt werden. Dabei wird eine Rohemulsion oder -Suspension beispielsweise mittels einer Drei-Kolben-Pumpe bei einem Druck von bis zu 900 bar durch ein Düsensystem gefördert. Extreme Scher- und Dehnungskräfte sorgen für eine effiziente Zerkleinerung und eine enge Tröpfchengrößenverteilung. Eine hochturbulente Mischkammer sorgt für eine Stabilisierung der Tropfen und minimiert störende Koaleszenzeffekte. Die erfindungsgemäße Emulsion wird vorzugsweise bei einem Druck von 200 bis 900 bar hergestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert: Herstellung der erfindungsgemäßen Emulsion
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Emulsion wird folgende Rezeptur bereitgestellt und wie im Folgenden beschrieben verarbeitet, die prozentualen Angaben beziehen sich auf die Gesamtrezeptur. Bezeichnung in %
Glycerol
Wasser- Phase (höherer Alkohol) 40,00 - 80,00 %
Sorbitol
(Zuckeralkohol)
Quillaya- Extrakt
15,00 - 30,00 %
20 % in Wasser gelöst
Öl- Phase Pflanzliches Öl 2,00 - 20,00 %
Tocopherol
1 - 3 % (Antioxidanz)
Lecithin
0,5 - 5 % (Co-Emulgator)
Carotin 30%
1 - 10 % (Farbstoff, Wirkstoff)
Vorzugsweise ist der Quillaya-Extrakt also ein 20 % in Wasser gelöster Extrakt.
1. Herstellung Wasserphase
Glycerin und Quillaya- Extrakt werden vermischt und unter ständigenn Rühren mittels Labor-Propellerrührer bei ca. 350rpm (rotation per minutes; Umdrehungen pro Minute; U/min) auf 40°C erwärmt.
2. Herstellung Ölphase
Tocopherol, pflanzliches Öl, Lecithin und Carotin werden vermischt und unter ständigem Rühren auf 140°C erhitzt und für 5 min gehalten. Durch Kontrolle des Mikrobildes (lOOOx) ist abzusichern, dass sämtliche /§-Carotin-Kristalle gelöst sind. 3. Herstellung der Emulsion durch Zugabe von Öl in Wasser
Der Wasserphase wird im Rahmen eines Vermischungsschrittes unter Dispergie- ren mittels Ultra-Turrax bei 500rpm (rotation pro minutes) die Ölphase langsam aber stetig zugeführt. Anschließend erfolgt eine Voremulgierung bei lO.OOOrpm (rotation per minutes) für 5 min. Die Partikelgrößenverteilung und das Mikrobild der Voremulsion werden kontrolliert. Hier sollen 90% der Partikel eine Größe von < 1,5 μηη aufweisen (Zielvorgabe: 90.00% < 1,5μηη).
Direkt im Anschluss erfolgt eine Behandlung mit dem Hochdruck- Homogenisator bei 50/350 bar in 2 Durchgängen. Danach werden erneut die Partikelgrößenverteilung (Zielvorgabe: 90.00% < Ι,Ομηη) und das Mikrobild (blank) sowie der Trübungswert (c=0,02% -> < 40 FNU) der Emulsion kontrolliert. Unter dem Begriff "Mikrobild" ist im vorliegenden Zusammenhang das Bild in der Mikroskop-Vergrößerung, d. h. beim Blick auf den Mikroskopobjektträger, auf den die (Vor-)emulsion aufgetragen wurde, beispielsweise in lOOfacher und/oder 1000facher Vergrößerung, zu verstehen.
4. Bewertung der Stabilität
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Emulsion im Lagertest bei 5° C und 40° C 9 Monate bzw. 5 Wochen stabil war. Zudem belegen die Partikelgrös- senmessungen und die spektralphotometrischen Analysen, dass die erfindungsgemäße Emulsion keine Phasentrennung zeigt und ohne Hinweis auf einen Farbabbau stabil bleibt.