Niederverestertes, hoch-calciumreaktives Pektin und Verfahren zu seiner Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines niederveresterten, hoch-calciumreaktiven Pektins und ein niederverestertes, hoch-calciumreaktives Pektin, das durch dieses Verfahren erhältlich ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen niederveresterten Pektins zur Herstellung von Erzeugnissen im Lebensmittel- und Non-Food-Bereich. Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Erzeugnis oder ein stabilisiertes wässriges System, hergestellt unter Verwendung des erfindungsgemäßen niederveresterten Pektins.

Hintergrund der Erfindung

Pektine sind pflanzliche Polysaccharide, genauer Polyuronide, die im Wesentlichen aus a- 1 ,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure-Einheiten bestehen. Niederveresterte Pektine sind im Stand der Technik bekannt. Sie weisen einen Veresterungsgrad von weniger als 50% auf. Anwendung finden niederveresterte Pektine insbesondere als Gelier- bzw. Verdickungsmittel zur Herstellung von flüssigen oder gelförmigen Nahrungsmittelprodukten. Neben dem Lebensmittelsektor gewinnt unter anderem der pharmazeutische Sektor als Anwendungsfeld für Pektine zunehmend an Bedeutung.

Zur Gelierung benötigen niederveresterte Pektine polyvalente Kationen, die mit den Carboxylgruppen ihrer durch axial-axial-Bindung verknüpften Galacturonsäure-Bausteine Kettenassoziate bilden, was in der Literatur auch als Eierschachtelmodell bekannt ist. Bei Nahrungsmitteln werden hier üblicherweise Calcium-Ionen als polyvalente Kationen verwendet. Die Festigkeit der Gele hängt neben der Struktur des Pektins auch von zahlreichen weiteren Faktoren wie dem Gehalt an niederverestertem Pektin, der Calciumionenkonzentration, dem Gehalt an löslichen Feststoffen und dem pH-Wert ab.

Auf struktureller Seite spielen bei dem Pektin zahlreiche Parameter für die Gelbildung eine Rolle, wie das Molekulargewicht, der Gehalt an Galacturonsäuren, der Veresterungsgrad und auch die Verteilung der Estergruppen (blockweise vs. zufällig).

Im Rahmen der Herstellung einer, insbesondere Frucht enthaltenden, Lebensmittelzubereitung wird dem jeweiligen niederveresterten Pektin - typischerweise ein niederverestertes, amidiertes oder nicht amidiertes Pektin - eine geeignete Menge eines Calciumsalzes hinzugefügt. Alternativ kann ein speziell standardisiertes niederverestertes Pektin vorgesehen sein, d. h. eine Trockenmischung, welche das Pektin und ein Calciumsalz enthalten.

Problematisch ist unter anderem, dass die Dosierung des Calciumsalzes sowohl von dessen Calciumgehalt als auch von der jeweiligen Anwendung abhängt. Bei der Wahl der geeigneten Menge des Calciumsalzes sind insbesondere der lösliche End- Trockensubstanzgehalt und weitere Eigenschaften der herzustellenden, insbesondere fruchthaltigen, Zubereitung sowie des unter Verwendung dieser Zubereitung herzustellenden Lebensmittelmischerzeugnisses von Bedeutung. Zu berücksichtigen sind beispielsweise die Art der eingesetzten Früchte, der Zusatz von Milch oder Milchalternativen und der pH-Wert.

Nachteilig an der Verwendung niederveresterter, amidierter oder nicht amidierter Pektine als Verdickungsmittel unter Zugabe eines Calciumsalzes ist zudem, dass insbesondere bei der Herstellung von Zubereitungen, welche einen relativ geringen löslichen Trockensubstanzgehalt aufweisen, aufgrund der Löslichkeit des jeweils eingesetzten Calciumsalzes verschiedene Probleme auftreten können. So wird bei Anwendung gut löslicher Calciumsalze, z. B. Calciumchlorid oder Calciumlaktat, aufgrund der hohen Calciumreaktivität niederveresterter Pektine in der Regel eine schnell ablaufende Reaktion beobachtet. Dabei kann es zu einer unerwünschten Vorgelierung bis hin zur Ausfällung des Pektins als nicht-gelierendes Calciumpektinat und in der Folge zu unerwünschten Textureigenschaften bis hin zur Synärese der Zubereitung kommen. Demgegenüber besteht ein wesentliches Problem bei Verwendung schlecht löslicher Calciumsalze, z. B. Calciumcitrat oder Calciumphosphat, darin, dass die dosierte Calciumsalzmenge aufgrund der schlechten Löslichkeit häufig nicht für eine zufriedenstellende Gelierung ausreicht.

Weiterhin unvorteilhaft am Einsatz niederveresterter, amidierter und nicht amidierter Pektine ist, dass das jeweils vorgesehene Calciumsalz in der Zutatenliste des jeweiligen Lebensmittelmischerzeugnisses anzugeben ist, wodurch die Zutatenliste verlängert und dadurch weniger verbraucherfreundlich wird. Hinzu kommt, dass die für den Verbraucher zunehmend an Bedeutung gewinnende Bio-Zertifizierung für ein Lebensmittelmischerzeugnis nur dann möglich ist, wenn auch das eingesetzte Calciumsalz biofähig ist. Mithin wird die Auswahl des Calciumsalzes - zusätzlich zu seinen Löslichkeitseigenschaften - durch dieses gegebenenfalls zusätzlich zu erfüllende Kriterium weiter eingeschränkt. Ein wesentlicher Nachteil amidierter Pektine besteht darin, dass sie per se nicht für den Einsatz in Bio-Produkten zugelassen sind. Alternativ können im Stand der Technik als Verdickungsmittel für Joghurtfruchtzubereitungen modifizierte und nicht modifizierte Stärken zum Einsatz kommen. Bei den modifizierten Stärken handelt es sich um Lebensmittelzusatzstoffe, welche der E-Nummern-Pflicht unterliegen. Für nicht modifizierte Stärken gilt diese Kennzeichnungspflicht nicht. Verbraucherseitig wird regelmäßig angenommen, dass mit einer E-Nummer gekennzeichnete Zusatzstoffe nicht natürlichen Ursprungs sind. Daher haben sie eine geringe Verbraucherakzeptanz.

Besonders nachteilig an der Verwendung von Stärke, insbesondere von nicht modifizierter Stärke (kein E-Nummer), als Verdickungsmittel - insbesondere zur Herstellung fruchthaltiger Zubereitungen - ist, dass eine vergleichsweise hohe Dosierung notwendig ist. Dies wirkt sich zum einen negativ auf die Ressourceneffizienz aus. Zum anderen kommt es unvorteilhafterweise zu einem Verlust des Fruchtgeschmacks. Weiterhin ist von Nachteil, dass der Einsatz von Stärke die Aromafreisetzung ungünstig beeinflusst, d. h. mit einer relativ schlechten Aromafreisetzung einhergeht. Infolgedessen ist regelmäßig der Zusatz von Aromastoffen erforderlich, wodurch die Zutatenliste des jeweiligen Lebensmittelmischerzeugnisses verlängert wird und die Verbraucherakzeptanz üblicherweise weiter sinkt. Außerdem weist Stärke als Verdickungsmittel eine relativ hohe Kochviskosität auf, sodass gegebenenfalls vorhandene Fruchtstücke während des Kochprozesses unerwünscht zerkleinert oder zu Püree werden.

Des Weiteren erfolgt bei den im Stand der Technik beschriebenen, insbesondere fruchthaltigen, Zubereitungen, welche für die Verwendung in Milchprodukten vorgesehen sind, üblicherweise eine Angleichung ihres pH-Wertes an den natürlichen pH-Wert des jeweiligen Milchproduktes. Der pH-Wert solcher Fruchtzubereitungen wird in der Regel mittels eines pH-Wert-Regulators, wie z. B. Natriumcitrat, eingestellt. Dazu kann ein weiterer Arbeits- und/oder Messschritt erforderlich sein. Außerdem wird die Zutatenliste um den jeweiligen pH-Wert-Regulator verlängert, welcher zudem gegebenenfalls biofähig sein muss.

Insgesamt sind die im Stand der Technik beschriebenen Gelier- bzw. Verdickungsmittel, welche zur Herstellung pumpfähiger, insbesondere Frucht enthaltender, Zubereitungen mit einem relativ geringen löslichen Trockensubstanzgehalt, d. h. im Bereich von 10 °Brix bis 45 °Brix, verwendet werden, insbesondere aus technologischer, ökonomischer und ökologischer Sicht als unbefriedigend zu bewerten. Die Herstellung qualitativ hochwertiger niederveresterter Pektine ist technisch anspruchsvoll. Die Entesterung des Pektins kann einerseits über eine Behandlung mit Säuren oder Laugen erfolgen. Diese Behandlung führt allerdings auch zu einer hydrolytischen Spaltung der Polygalacturonsäureketten, was sich nachteilig auf die Pektinqualität auswirkt. Zudem sind Entesterungen im sauren Milieu mit einer langen Inkubationsdauer verbunden. Die resultierenden niederveresterten Pektine bekommen zudem oft einen Gelbstich. Im Stand der Technik ist auch die enzymatische Pektinentesterung mit Hilfe einer Pektinmethylesterase geläufig. Als enzymatische Reaktion ist sie besonders sensibel bezüglich der Reaktionsbedingungen, wie der pH-Wert oder die Anwesenheit von Calciumionen.

Die DE 601 22 522 T2 betrifft Pektine mit niedrigem Methoxylgrad und lehrt hierbei im Absatz [0022] ein Niedrig-Methoxylpektin mit einem Veresterungsgrad von ungefähr 20 bis 50%. Gemäß Tabelle A ([0158]) muss bei er Verwendung dieses Pektins eine definierte Menge an Calcium (in Form einer CaCh-Lösung) hinzugegeben werden, um ein synthetisches Getränk anzudicken.

Die WO 99/37685 betrifft ein Pektin für pastöse Materialien und lehrt im Anspruch 1 ein Pektin mit einem Molekulargesicht von ca. 30 bis 40 kDa und einem Veresterungsrad von weniger als 20%. Die Entesterung führt bei den gelehrten alkalischen Bedingungen auch zu einer Pektinhydrolyse (Molekulargewichtsreduzierung; s. Anspruch 7 und Beispiel auf Seite 8, Zeilen 21 bis 23).

Die US 3,622,559 betrifft Pektine mit hoher Bruchfestigkeit lehrt im Anspruch 1 ein Verfahren zur Herstellung eines niederveresterten Pektins mit einem Veresterungsgrad von zwischen 7 bis 8,5 % bei dem die Entesterung im sauren Milieu (0,7 - 1 ,5 N HCl) über einen sehr langen Zeitraum von mindestens 24 Stunden erfolgt (Spalte 3, Zeilen 3 bis 7).

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten und weitere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von niederverestertem Pektin, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines pektinhaltigen Ausgangsbiomassematerials, das eine unlösliche Faserkomponente und eine unlösliche Protopektinkomponente beinhaltet;

(b) Extraktion des pektinhaltigen Ausgangsbiomassematerials mit einem wässrigen Medium bei einem sauren pH-Wert unter Bedingungen, bei denen mindestens ein Teil des Pektingehalts extrahiert wird;

(c) Trennung des Pektins von dem behandelten Ausgangsbiomassematerial und zumindest teilweiser Entfernung zweiwertiger Kationen aus dem Pektinextrakt;

(d) Aufkonzentrierung des Pektinextrakts aus Schritt (c) so dass der Pektinextrakt einen Gehalt an Pektin enthaltendem Material als Trockenmasse aufweist, der im Bereich von 0,5 bis 10 Gew% liegt;

(e) Inkontaktbringen des aufkonzentrierten Pektinextraktes aus Schritt (d) in einer wässrigen Lösung mit einer Pektinmethylesterase (E.C. 3.1.1.11) bei einem pH-Wert von 3,8 bis 4,5;

(f) Zulassen, dass die Pektinmethylesterase das Pektin entestert, um ein entestertes Pektin herzustellen durch Inkubation der wässrigen Suspension aus Schritt (e);

(g) Beenden der Entesterung, wenn das entesterte Pektin einen Veresterungsgrad von 10 bis 34% und vorteilhafterweise von 10 bis 28,0% aufweist, und

(h) Gewinnen von niederverestertem Pektin daraus, wobei im Schritt (f) eine weitere Anpassung des pH-Werts durch Zugabe eines pH-Wert- erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches erfolgt.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren führt zu niederverestertem Pektin mit einer hohen Calciumreaktivität. Dieses niederveresterte, hoch-calciumreaktive Pektin der Erfindung wird im Folgenden auch synonym als „niederverestertes“ Pektin bezeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen niederveresterten Pektin handelt es sich um ein nicht- amidiertes Pektin. Es findet bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren weder einen Ammonolyse von hochverestertem Pektin statt noch eine Umsetzung des niederveresterten Pektins mit Ammoniak. Das niederveresterte nicht-amidierte Pektin gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auch als „niederverestertes Pektin“ bezeichnet.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass das hier beanspruchte niederveresterte Pektin optimale Geliereigenschaften zeigt, und abhängig von dem Anteil an Trockensubstanz auch ohne Zugabe eines typischerweise vorgesehenen Calciumsalzes, wie z. B. Calciumlaktat oder Calciumcitrat. Dieses überraschende Ergebnis ist unmittelbar auf sehr hohe Calciumreaktivität und die sehr gute Löslichkeit des hier beanspruchten niederveresterten Pektins, insbesondere in Wasser, zurückzuführen.

Durch die pH-Wertanpassung im Entesterungsschritt wird ein für die Pektinmethylesterase optimales pH-Wertniveau aufrechterhalten und so können unter Beibehaltung einer pumpfähigen Masse Veresterungsgrade von 34% oder kleiner und vorteilhafterweise von 28,0% oder kleiner erzielt werden.

Zudem wird durch die pH-Wertanpassung das Pektin in schonender Weise entestert. Es erfolgt keine starke Ansäuerung oder Basifizierung. Das Pektin-Rückgrat bewahrt damit seine strukturelle Integrität.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und kostengünstig unter Verwendung bewährter Substanzen durchzuführen und kann daher einfach in bestehende industrielle Prozesse und Vorrichtungen zur Pektin-Aufarbeitung implementiert werden.

Das hiermit hergestellte niederveresterte Pektin ist dadurch in der Lage, auch bei stabilisierten wässrigen Systemen (wie Fruchtzubereitungen), die nur einen geringen löslichen Trockensubstanzgehalt von 30 bis 45 % aufweisen, ohne den Zusatz von Calciumionen eine ausreichende Gelierung zu bewirken. Zudem kann das hiermit hergestellte niederveresterte Pektin auch bei stabilisierten wässrigen Systemen mit einem noch niedrigeren Trockensubstanzgehalt mit 10 bis 30 % (entspricht 10 bis 30°Brix) zur Gelierung eingesetzt werden. Als Produktbeispiel ist hier Fruchtkompott zu nennen.

Vorteilhafterweise kann bei Fruchtzubereitungen damit auf die Zugabe eines typischerweise vorgesehenen Calciumsalzes, wie z. B. Calciumlaktat oder Calciumcitrat, verzichtet werden. Dieses Ergebnis ist auf die hohe Calciumreaktivität des erfindungsgemäßen niederveresterten zurückzuführen. Aufgrund dieser hohen Calciumreaktivität reichen der fruchteigene Gehalt an Calcium-Ionen aus, um die gewünschte Gelierung zu erzielen.

Es zeigte sich, dass die mit dem erfindungsgemäß hergestellten Pektin erzeugten gelierten Lebensmittel eine cremige, streichfähige Textur aufweisen. Zudem weisen sie nur eine sehr geringe Synäreseneigung auf, eine störende Phasentrennung wird nicht beobachtet. Das erfindungsgemäß hergestellte Pektin wird aus Pflanzenbestandteilen wie Früchten gewonnen und stellt so einen natürlichen Inhaltsstoff mit bekannten positiven Eigenschaften dar.

Als Rohstoff können bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren pflanzliche Verarbeitungsrückstände wie Apfel-Trester oder Citrus-Trester eingesetzt werden. Diese Verarbeitungsrückstände sind kostengünstig, liegen in ausreichender Menge vor und bieten eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Quelle für das erfindungsgemäße Pektin.

Niederveresterte Pektine sind in der Lebensmittelindustrie etabliert und akzeptiert, so dass entsprechende Zusammensetzungen ohne langwierige Zulassungsverfahren sofort und auch international zum Einsatz kommen können.

Die Erfindung im Einzelnen

Im ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines niederveresterten hoch-calciumreaktiven Pektins mit den Herstellungsschritten (a) bis (g).

Als Ausgangsmaterial wird in diesem Verfahren ein pektinhaltiges Ausgangsbiomasse- Material verwendet, welches eine unlösliche Faserkomponente und eine unlösliche Protopektinkomponente beinhaltet. Das pektinhaltige Ausgangsbiomassematerial ist ein pflanzliches Material, das primäre Zellwände umfasst. Die Primärwand pflanzlicher Zellen besteht aus Pektinen, Cellulose, Hemicellulose und Proteinen. Entsprechend stellen Pflanzen oder Pflanzenteile, die reich an Primärwänden sind, das typische Ausgangsmaterial für die Pektin-Isolierung dar. Hierzu zählen beispielsweise Apfeltrester, Citrustrester oder Zuckerrübenschnitzel.

Durch die Extraktion in wässriger Suspension im sauren pH-Milieu gemäß Schritt (b) wird das Ausgangsbiomassematerial aufgeschlossen. Durch die Inkubation in der wässrigen Flüssigkeit als Suspension quillt das Ausgangsbiomassematerial auf und wird permeabel. Damit wird die Penetration der Säure in das Pflanzenmaterial ermöglicht, wo es das Protopektin in wasserlösliches Pektin umwandeln kann. Dieses wasserlösliche Pektin kann nun aus dem permeabilisierten Biomassematerial unter Erhalt der Pektinstruktur herausgelöst werden und liegt damit in der wässrigen Flüssigkeit als extrahierbares Pektin vor.

Im Schritt (c) erfolgt dann die Trennung des in der Flüssigkeit gelösten Pektins von dem festen, gemäß Schritt (b) behandelten Ausgangsbiomassematerial. Dies geschieht typischerweise über eine Fest-Flüssigtrennung. Der Schritt (c) umfasst auch die zumindest teilweise Entfernung zweiwertiger Kationen aus dem Extrakt, wie Magnesium und insbesondere Calcium.

Im Schritt (d) wird der Pektinextrakt aufkonzentriert, so dass dieser einen Gehalt an Pektin enthaltendem Material als Trockenmasse aufweist, der im Bereich von 0,5 bis 10 Gew% und bevorzugt im Bereich von 6 bis 8 Gew.% liegt. Es hat sich gezeigt, dass die Pektinmethylesterase nur bei einer derart eingestellten Pektin-Trockenmasse eine zufriedenstellende Entesterung zeigt.

Die Entesterung des Pektins geschieht durch das durch Inkontaktbringen des aufkonzentrierten Pektinextrakts in wässrigen Suspension mit einer Pektinmethylesterase (E.C. 3.1.1.11) bei einen pH-Wert von 3,8 bis 4,5 gemäß Schritt (e) und anschließender Inkubation unter geeigneten Reaktionsbedingungen gemäß Schritt (f).

Die enzymatische Entesterungsreaktion wird gemäß Schritt (g) beendet, sobald der gewünschte Veresterungsgrad erreicht wird. Dies kann beispielsweise durch Fällung des Pektins oder Denaturierung des Enzyms geschehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es entscheidend, dass im Rahmen der Inkubation des Entesterungs-Reaktionsgemisches gemäß Schritt (f) eine Anpassung des pH-Werts erfolgt. Diese geschieht durch Zugabe eines pH-Wert erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine biokatalytische, d.h. enzymatische Entesterung. Aufgrund der Einstellung kontrollierter Reaktionsbedingungen, wie pH-Wert oder Calciumionen-Konzentration kann eine schonende Entesterung mit Veresterungsgraden von 34% oder kleiner und vorteilhafterweise von 28,0% oder kleiner erreicht werden. Eine zusätzliche chemische Entesterung (d.h. durch Einwirkung von Säuren, Basen oder Ammoniak) ist nicht notwendig.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das pektinhaltige Ausgangsbiomassematerial eine Frucht, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Citrusfrucht, Apfel, Zuckerrübe, Fruchtstand der Sonnenblume, Hagebutte, Quitte, Aprikose, Kirsche, Möhre, und Mischungen davon. In bevorzugter Form handelt es sich um ein Fruchtbestandteil einer solchen Frucht oder um den Rückstand einer solchen Frucht als Ergebnis eines Verarbeitungsprozesses. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um den Prozess der Saftgewinnung (wie bei Apfel oder Citrusfrucht) oder den Prozess der Zuckergewinnung (wie bei der Zuckerrübe).

In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von niederverestertem Pektin bereit, bei dem ein Pektinausgangsmaterial als Ausgangsmaterial verwendet wird. Im Gegensatz zu dem pektinhaltigen Ausgangsbiomassematerial aus dem ersten Aspekt der Erfindung liegt das Pektin bei dem Pektinausgangsmaterial bereits als extrahiertes und damit isoliertes Pektin in fester Form vor. Somit kann ein bereits extrahiertes und damit üblicherweise als hochverestertes Pektin vorliegendes Ausgangsmaterial durch das erfindungsgemäße Veresterungsverfahren ebenfalls in vorteilhafter Wiese modifiziert werden, in dem es in ein niederverestertes hochcalciumreaktives Pektin umgewandelt wird.

Das Verfahren zur Herstellung von niederverestertem Pektin gemäß des zweiten Aspektes umfasst die folgenden Schritte:

(b1) Bereitstellen eines Pektinausgangsmaterials in getrocknetem Zustand;

(c1) Herstellen einer wässrigen Lösung des Pektinausgangsmaterials aus Schritt

(b1) so dass die pektinhaltige Lösung einen Gehalt an Pektin enthaltendem Material als Trockenmasse aufweist, der im Bereich von 0,5-10 Gew% liegt;

(e) Inkontaktbringen der wässrigen pektinhaltigen Lösung aus Schritt (c1) in einer wässrigen Suspension mit einer Pektinmethylesterase (E.C. 3.1.1.11) bei einen pH-Wert von 3,8 bis 4,5;

(f) Zulassen, dass die Pektinmethylesterase das Pektin entestert, um ein entestertes Pektin herzustellen durch Inkubation der wässrigen Lösung aus Schritt (e);

(g) Beenden der Entesterung, wenn das entesterte Pektin einen Veresterungsgrad von 10 bis 34% und vorteilhafterweise von 10 bis 28,0% aufweist, und

(h) Gewinnen von niederverestertem Pektin daraus, wobei im Schritt (f) eine Anpassung des pH-Werts durch Zugabe eines pH-Wert- erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches erfolgt.

Wir oben beschreiben wird im Schritt (b1) als Ausgangsmaterial ein Pektinausgangsmaterial in getrockneter und damit fester Form bereitgestellt. Gemäß Schritt (c1) des Verfahrens wird das Pektinausgangsmaterial in einer wässrigen Flüssigkeit zur Herstellung einer wässrigen Lösung gelöst. Hierbei wird das Pektin so in Lösung gebracht, dass es einen Gehalt an Pektin enthaltendem Material als Trockenmasse aufweist, der im Bereich von 0,5-10 Gew% liegt. Es hat sich gezeigt, dass die Pektinmethylesterase nur bei einer derart eingestellten Pektin-Trockenmasse eine zufriedenstellende Entesterung zeigt.

Die Entesterung des Pektins geschieht durch das durch Inkontaktbringen des aufkonzentrierten Pektinextrakts in wässrigen Suspension mit einer Pektinmethylesterase (E.C. 3.1.1.11) bei einen pH-Wert von 3,8 bis 4,5 gemäß Schritt (e) und anschließender Inkubation unter geeigneten Reaktionsbedingungen gemäß Schritt (f).

Die enzymatische Entesterungsreaktion wird gemäß Schritt (g) beendet, sobald der gewünschte Veresterungsgrad erreicht wird. Dies kann beispielsweise durch Fällung des Pektins oder Denaturierung des Enzyms geschehen.

Analog zum ersten Aspekt der Erfindung ist es auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Aspekt 2 entscheidend, dass im Rahmen der Inkubation des Entesterungs- Reaktionsgemisches gemäß Schritt (f) eine Anpassung des pH- Werts erfolgt. Diese geschieht durch Zugabe eines pH-Wert erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Pektinausgangsmaterial erhalten ist aus einer Frucht, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Citrusfrucht, Apfel, Zuckerrübe, Fruchtstand der Sonnenblume, Hagebutte, Quitte, Aprikose, Kirsche, Möhre, und Mischungen davon.

In einer besonderen Ausführungsform wird das Pektinausgangsmaterial aus Citrus- oder Apfel-Rohstoffen gewonnen und ist somit vorteilhafterweise natürlichen Ursprungs. Üblicherweise werden für die Isolierung dieses Pektinausgangsmaterials pflanzliche Verarbeitungsrückstände wie Citrus- oder Apfeltrester eingesetzt. Diese liegen in ausreichender Menge vor und bieten eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Quelle für die benötigten natürlichen Ausgangsstoffe. Aus Citrustrester kann unter anderem Citruspektin mit verschiedenen Veresterungsgraden gewonnen werden. Entsprechend ist die Gewinnung von Apfelpektin mit verschiedenen Veresterungsgraden aus Apfeltrester möglich.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß des ersten Aspekts kann das pektinhaltige Ausgangsbiomassematerial in feuchtem, nicht-getrockneten oder getrockneten Zustand vorliegen. So fällt bei der Saftherstellung der Trester als feuchte Masse an. Dieser feuchte Trester kann zunächst frisch als feuchte Biomasse im Verfahren als pektinhaltiges Ausgangsbiomassematerial eingesetzt werden. Alternativ kann der Trester auch eingefroren werden und das Verfahren dann ausgehend von dem gefrorenen Trester durchgeführt werden, wobei der gefrorene Trester dann in einem ersten Schritt aufgetaut wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das pektinhaltige Ausgangsbiomassematerial ein Citrustrester oder Apfeltrester. Diese Trester liegen in ausreichender Menge vor und bieten eine nachhaltige und ökologisch sinnvolle Quelle für die benötigten natürlichen Ausgangsstoffe. Aus Citrustrester kann unter anderem Citruspektin mit verschiedenen Veresterungsgraden gewonnen werden. Entsprechend ist die Gewinnung von Apfelpektin mit verschiedenen Veresterungsgraden aus Apfeltrester möglich.

Für die Isolierung von Citruspektin ist der Citrustrester einer Vielzahl von Citrusfrüchten verwendbar. In nicht einschränkender Weise seien hier beispielhaft aufgeführt: Mandarine (Citrus reticulata), Clementine (Citrus x aurantium Clementine-Gruppe, Syn.: Citrus Clementina), Satsuma (Citrus x aurantium Satsuma-Gruppe, Syn.: Citrus unshiu), Mangshan (Citrus mangshanensis), Orange (Citrus x aurantium Orangen-Gruppe, Syn.: Citrus sinensis), Bitterorange (Citrus x aurantium Bitterorangen-Gruppe), Bergamotte (Citrus x limon Bergamotte-Gruppe, Syn.: Citrus bergamia), Pampelmuse (Citrus maxima), Grapefruit (Citrus x aurantium Grapefruit-Gruppe, Syn.: Citrus paradisi) Pomelo (Citrus x aurantium Pomelo-Gruppe), echte Limette (Citrus x aurantiifolia), gewöhnliche Limette (Citrus x aurantiifolia, Syn.: Citrus latifolia), Kaffernlimette (Citrus hystrix), Rangpur-Limette (Citrus x jambhiri), Zitrone (Citrus x limon Zitronen-Gruppe), Zitronatzitrone (Citrus medica) und Kumquats (Citrus japonica, Syn.: Fortunella). Bevorzugt sind hierbei Orange (Citrus x aurantium Orangen-Gruppe, Syn.: Citrus sinensis) und Zitrone (Citrus x limon Zitronen- Gruppe).

Saure Extraktion gemäß Schritt (b)

Die Extraktion im Schritt (b) des Verfahrens dient der mindestens teilweisen Entfernung von Pektin aus dem Zellverband durch Überführung einer Teilfraktion des Protopektins in lösliches Pektin. Die Extraktionsbedingungen im Schritt (b) sind so gestaltet, dass das bei der Extraktion extrahierte Pektin ein hochverestertes Pektin mit hoher Gelierkraft und gutem Viskosifizierungsvermögen darstellt. Es wird daher im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch als „hochwertiges Pektin“ bezeichnet.

Bei der Extraktion gemäß Schritt (b) handelt es sich um eine vollwertige Pektin-Extraktion in dem Sinne, dass das in Lösung gebrachte Pektin danach durch eine Fest-Flüssig- Trennung gemäß Schritt (c) von dem Fasermaterial abgetrennt wird.

Bei dem durch die Teilextraktion anfallenden hochwertigen Pektin handelt es sich um hochverestertes Pektin. Unter einem hochveresterten Pektin wird erfindungsgemäß ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19- 2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin oder Apfelpektin ist, einen Veresterungsgrad von 50 bis 80%, bevorzugt von 60 bis 80%, besonders bevorzugt von 70 bis 80% und insbesondere bevorzugt von 72% bis 75% auf. Beispielsweise kann der Veresterungsgrad des hochveresterten löslichen Pektins, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin oder Apfelpektin ist 70%, 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79% oder 80% betragen.

Nach einer Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin ist, eine Viskosität von 400 bis 1000 mPas, bevorzugt von 500 bis 1000 mPas, besonders bevorzugt von 600 bis 1000 mPas und insbesondere bevorzugt von 700 bis 1000 mPas auf. Die Viskosität des hochwertigen Pektins, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin ist, kann beispielsweise 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900 oder 950 mPas betragen.

Nach einer Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin ist, einen Gelierkraft, gemessen in “SAG, von 150 bis 260°SAG, bevorzugt von 200 bis 260°SAG, besonders bevorzugt von 220 bis 250°SAG und insbesondere bevorzugt von 230 bis 245°SAG auf. Beispielsweise kann die Gelierkraft des hochveresterten löslichen Pektins, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Citruspektin ist 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240 oder 250°SAG betragen.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist das hochwertige Pektin, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Apfelpektin ist, einen Gelierkraft, gemessen in “SAG, von 150 bis 250°SAG, bevorzugt von 170 bis 240°SAG, besonders bevorzugt von 180 bis 220°SAG und insbesondere bevorzugt von 190 bis 200°SAG auf. Beispielsweise kann die Gelierkraft des hochveresterten löslichen Pektins, das bevorzugt ein hochverestertes lösliches Apfelpektin ist 160, 170, 180, 190, 191 , 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 210, 220, 230 oder 240°SAG betragen.

Das pektinhaltige Ausgangsbiomassematerial liegt bei dem Aufschluss als wässrige Suspension vor. Eine Suspension ist gemäß der Erfindung ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern (Rohmaterial-Partikel). Da die Suspension zur Sedimentation und Phasentrennung tendiert, werden die Partikel geeignetermaßen durch Krafteintrag, also beispielsweise durch Schütteln oder Rühren in der Schwebe gehalten. Es liegt somit keine Dispersion vor, bei der die Partikel durch mechanische Einwirkung (Scherung) so zerkleinert werden, dass sie feindispers vorliegen.

Zur Erzielung eines sauren pH-Wertes kann der Fachmann auf alle ihm bekannten Säuren oder sauren Pufferlösungen zurückgreifen. So kann beispielsweise eine organische Säure die als Calcium-Chelator wirkt und damit überschüssige Calcium-Ionen binden kann. Beispiele für eine solche chelatbildende Säure sind Citronensäure, Gluconsäure oder Oxalsäure.

Alternativ hierzu oder in Kombination hierzu kann auch eine Mineralsäure eingesetzt werden. Beispielhaft seien erwähnt: Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure oder schweflige Säure. Bevorzugt wird Salpetersäure oder Schwefelsäure eingesetzt.

Bei der Extraktion im Schritt (b) des Verfahrens liegt der pH-Wert der Suspension zwischen pH = 0,5 und pH = 4,0, bevorzugt zwischen pH = 1 ,0 und pH = 3,5 und besonders bevorzugt zwischen pH = 1 ,0 und pH = 3,0. Der optionale saure Aufschluss kann beispielsweise bei einem pH-Wert von 1 ,5, 1 ,6, 1 ,7, 1 ,8, 1 ,9, 2,0, 2,1 , 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8 oder 2,9 durchgeführt werden.

Die Inkubation erfolgt bei der Extraktion bei einer Temperatur zwischen 60°C und 95°C, bevorzugt zwischen 70°C und 90°C und besonders bevorzugt zwischen 75°C und 85°C. Die Extraktion kann beispielsweise bei einer Temperatur von 76°C, 77°C, 78°C, 79°C, 80°C, 81 °C, 82°C, 83°C oder 84°C durchgeführt werden.

Die Inkubation erfolgt bei der Extraktion über eine Zeitdauer zwischen 60 min und 8 Stunden und bevorzugt zwischen 2 h und 6 Stunden. Die Extraktion kann beispielsweise über eine Zeitdauer von 1 ,5 h, 2,0 h, 2,5 h, 3,0 h, 3,5 h, 4,0 h, 4,5 h, 5,0 h, 5,5 h oder 6,0 h durchgeführt werden.

Die wässrige Suspension hat bei der Extraktion geeignetermaßen eine Trockenmasse von zwischen 0,5 Gew% und 5 Gew%, bevorzugt von zwischen 1 Gew% und 4 Gew%, und besonders bevorzugt von zwischen 1 ,5 Gew% und 3 Gew%. Die Trockenmasse kann bei dem optionalen sauren Aufschluss beispielsweise 1 ,6, 1 ,7, 1 ,8, 1 ,9, 2,0, 2,1 , 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8 oder 2,9 Gew% betragen.

Die wässrige Suspension wird während des Aufschlusses geeigneterweise durch Krafteintrag in Bewegung versetzt, also beispielsweise gerührt oder geschüttelt. Dies erfolgt bevorzugt in kontinuierlicher Weise, damit die Partikel in der Suspension in der Schwebe gehalten werden.

Trennung und Kationenentfernung gemäß Schritt (c)

Im Schritt (c) des Verfahrens wird das extrahierte, in der Flüssigkeit gelöste Pektin von der behandelten Biomasse getrennt und damit für die weitere Bearbeitung zur Verfügung gestellt. Diese Trennung erfolgt als einstufige oder mehrstufige Fest-Flüssig-Trennung.

In vorteilhafter Weise wird das aufgeschlossene Material einer mehrstufigen Fest-Flüssig- Trennung unterzogen. Bevorzugt erfolgt die erste Abtrennung von Partikeln mit einem Dekanter und die zweite Abtrennung mit einem Separator. Hierbei wird im Gegensatz zu einem Klassierverfahren ausgehend von der wässrigen Faser-Suspension der Feststoff unabhängig von der Partikelgröße von der Flüssigkeit getrennt.

Optional kann im Schritt (c) auch die Abtrennung größerer Partikel erfolgen. Dies geschieht bevorzugt durch ein Klassierverfahren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Klassierverfahren das Trennen eines dispersen Feststoffgemisches in Fraktionen gemäß der Partikelgröße verstanden. Im einfachsten Falle fallen hier zwei Fraktionen an, es können aber im Rahmen des Klassierverfahrens auch zwei oder drei Partikelfraktionen mit definierter Partikelverteilung erzeugt werden. Klassisches Verfahren ist hier das Sieben. Besonders vorteilhaft ist hier eine Abtrennung von Partikeln mit einer Korngröße von mehr als 500 pm bevorzugter von mehr als 400 pm und am bevorzugtesten von mehr als 350 pm. Die Abtrennung erfolgt vorteilhafterweise mit einer Passiermaschine oder einer Siebtrommel. Dadurch werden sowohl grobpartikuläre Verunreinigungen des Rohmaterials als auch unzureichend aufgeschlossenes Material entfernt. Die Notwendigkeit zur Durchführung dieses optionalen Trennungsschritts hängt von der Festigkeit des aufzuschließenden Fasermaterials ab. Während er bei Citrusfasern regelmäßig notwendig ist, zerfallen die Apfelfasern beim sauren Hydrolyse-Schritt in feine Fasern, so dass dieser Abtrennungsschritt regelmäßig unterbleiben kann.

In einer Ausführungsform wird bei dem Klassierverfahren eine Siebtrommel verwendet, bei der die Maschenweite so eingestellt ist, dass die abzutrennenden größeren Partikel im Siebüberlauf anfallen und die kleineren, weiter zu prozessierenden Partikel im Siebdurchgang anfallen. Der Siebüberlauf kann zur Nachreinigung einem erneuten Siebvorgang zugeführt werden. Hierbei wird der Siebüberlauf bevorzugt durch eine Waschschnecke zu der zweiten Siebtrommel befördert. In einer Ausführungsform wird der Siebüberlauf bei dem T ransport in der Waschschnecke durch Wasser oder einen wässrigen Puffer gewaschen, so dass bspw. anhaftendes Pektin entfernt werden kann.

Alternativ kann als Siebverfahren eine Nasssiebung erfolgen.

Dem Fachmann sind zahlreiche Siebmaschinen zur Durchführung von Klassierverfahren bekannt, die er entsprechend der vorliegenden Faserpartikelgröße und der Tatsache, dass ein feuchtes bzw. nasses Material vorliegt, auswählen wird. Beispiele für Siebmaschinen sind Freischwingersiebmaschinen, Ellipsensiebmaschinen, Exzentersiebmaschinen, Linearsiebmaschinen, Wurfsiebmaschinen, Plansiebmaschinen, Klopfsiebmaschinen, Luftstrahlsiebmaschinen und Wirbelstrommaschinen.

Das Klassierverfahren im Schritt (c) kann während der ein -oder mehrstufigen Trennung des aufgeschlossenen Materials von der wässrigen Flüssigkeit, vor dieser ein -oder mehrstufigen Trennung, oder aber nach der Trennung von der wässrigen Flüssigkeit durchgeführt werden.

Der Schritt (c) beinhaltet neben der Pektinabtrennung auch eine Entfernung zweiwertiger Kationen. Hierbei wird mindestens ein Teil der zweiwertigen Kationen entfernt, bevorzugt erfolgt eine vollständige Entfernung zweiwertiger Kationen. Unter einer Entfernung gemäß der Erfindung ist sowohl die Entfernung der Kationen aus der Lösung zu verstehen, als auch die funktionelle Entfernung wie sie durch einen Chelator geleistet wird. Bei einer funktionellen Entfernung kann das in der Lösung befindliche zweiwertige Kation aufgrund seiner Chelatisierung nicht mehr einen Komplex mit dem Pektin eingehen. Bei diesen Kationen handelt es sich bevorzugt um Magnesium oder Calcium und insbesondere um Calcium. Die Entfernung der zweiwertigen Ionen im Rahmen von Schritt (c) kann auf verschiedene Weise erfolgen.

So kann in einer Ausführungsform ein Kationenaustauschermaterial verwendet wird, das entweder im Batch-Verfahren oder im Säulenverfahren eingesetzt wird.

Als Kationenaustauschermaterial kann beispielsweise eine anorganische Substanz wie Zeolith eingesetzt werden. Bevorzugt wird aber eine organische Substanz und hierbei ein Kunstharz-basierter Kationenaustauscher als Material eingesetzt. Als Kationenaustauschermaterialien sind beispielsweise Kationenaustauscher auf Basis organischer Basen verwendbar. Diese stellen schwache Basen dar und können tertiäre Amingruppen als funktionelle Gruppen tragen. Beispielhaft seien hier die Kationenaustauscherharze Purolite A 100 Plus und Purolite PPC 150 S (Firma Lenntech, Delfgauw, Niederlande) genannt.

In einer alternativen Ausführungsform kann zur Entfernung der zweiwertigen Ionen hier ein Chelator verwendet werden, also eine anorganische oder organische Substanz, die in der Lage ist, die zweiwertige Kationen in stabilen, ringförmigen Komplexen (den sogenannten Chelaten) zu fixieren.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Entfernung der zweiwertigen Ionen unter Ausfällung als schwerlösliches Salz erfolgen. So können Calcium-Ionen durch Zugabe eines löslichen Oxalatsalzes (wie Natriumoxalat) als schwerlösliches Calcium-Oxalat ausgefällt werden.

Die Entfernung der zweiwertigen Kationen kann im Rahmen von Schritt (c) entweder vor der Pektin-Abtrennung, während der Pektin-Abtrennung oder nach der Pektin-Abtrennung durchgeführt werden.

So kann der Kationenaustauscher als partikuläres Material vor der Pektin-Abtrennung hinzugegeben werden, so dass durch die Pektin-Abtrennung als Fest-Flüssigtrennung auch eine Abtrennung vom feststofflichen Kationenaustauscher erfolgt.

Aufkonzentrierung des Pektinextrakts gemäß Schritt (d) lm Schritt (d) wird der im Schritt (c) erhaltene Pektinextrakt aufkonzentriert, so dass als Ergebnis ein Pektinextrakt resultiert, der einen Gehalt an Pektin enthaltendem Material als Trockenmasse aufweist, der im Bereich von 0,5 bis 10 Gew% liegt. Dem Fachmann sind zahlreiche Methoden zur Aufkonzentrierung von wässrigen Lösungen bekannt. Das Aufkonzentrieren kann beispielsweise durch Verdunsten des Wassers als Lösungsmittel geschehen, bevorzugt unter Vakuum zur Reduzierung der Siedetemperatur. Beispielhaft sind weiterhin genannt die Ultrafiltration, die Umkehrosmose an semipermeablen Membranen und die Präzipitation des Pektins durch ein organisches Lösungsmittel mit anschließendem Aufnehmen in einem reduzierten Volumen an Lösungsmittel.

Enzymatische Entesterung gemäß Schritt (f)

Erfindungsgemäß wird bei der Entesterung gemäß Schritt (e) die wässrige Pektinlösung mit mindestens einer Pektinmethylesterase (EC 3.1.1.11) versetzt.

Durch die Pektinmethylesterase werden im Pektin die Methylester der Galacturonsäuregruppen hydrolysiert unter Bildung von Poly-Galacturonsäure und Methanol. Die dadurch entstehenden niederveresterten Pektine können in Anwesenheit von mehrwertigen Kationen auch ohne Zucker ein Gel bilden und sind zudem in einem breiten pH-Bereich einsetzbar.

Eine Pektinmethylesterase (Abkürzung: PME, EC 3.1.1.11 , auch: Pektindemethoxylase, Pektinmethoxylase) ist ein allgemein verbreitetes Enzym in der Zellwand in allen höheren Pflanzen sowie einigen Bakterien und Pilzen, welches die Methylester der Pektine spaltet und dabei Poly-Galacturonsäure bildet und Methanol freisetzt. Die PME wurde in vielen Isoformen isoliert, die gemäß der Erfindung alle für die enzymatische Entesterung eingesetzt werden können. So wurde die PME in vielen Isoformen sowohl aus pflanzenpathogenen Pilzen wie Aspergillus foetidus und Phytophthora infestans als auch aus höheren Pflanzen, z.B. Tomaten, Kartoffeln und Orangen, isoliert. Die pilzlichen PME entfalten die optimale Aktivität zwischen pH 2,5 und 5,5, während die pflanzlichen PME pH- Optima zwischen pH 5 und 8 aufweisen. Die relative Molekülmasse liegt zwischen 33.000 und 45.000. Das Enzym liegt als Monomer vor und ist glykosyliert. Der KM-Wert liegt zwischen 11 und 40 mM Pektin bei pilzlichen PME und bei 4-22 mM Pektin bei pflanzlichen PME. Die kommerziell erhältlichen Präparationen der PME werden entweder aus den Überständen der pilzlichen Mycelkulturen oder bei Pflanzen aus Früchten (Schalen von Orangen und Zitronen, Tomaten) gewonnen. Die bevorzugt eingesetzten Pektinmethylesterasen haben ein pH-Optimum zwischen 2 und 5 und ein Temperaturoptimum bei 30 bis 50°C, wobei je nach Enzym schon ab 15°C eine nennenswerte Enzymaktivität zu beobachten ist.

Die folgende Tabelle gibt einige Beispiele für kommerziell erhältliche PMEs mit ihren Reaktionsoptima:

Bei der enzymatischen Entesterung enthält die wässrige Lösung die Pektinmethylesterase in einer Gesamtaktivität von 100 bis 10.000 Units/L, vorteilhafterweise von 500 bis 5000 Units/L, und besonders vorteilhaft von 1000 bis 2500 Units/L.

Bei der enzymatischen Entesterung erfolgt die Inkubation mit der mindestens einen Pektinmethylesterase in der wässrigen Lösung für eine Zeitdauer von 10 bis 20 Stunden und bevorzugt von 12 bis 18 Stunden. Die Inkubationsdauer kann hierbei beispielsweise 11 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19 Stunden betragen. Dabei ist die Reaktionsdauer für die Entesterungsreaktion insbesondere von der Pektin-Konzentration, der jeweiligen PME- Isoform, den Zugabegeschwindigkeiten, dem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, dem gewählten pH-Wert oder pH-Wert-Verlauf und der Entesterungstemperatur abhängig.

Bei der enzymatische Entesterung erfolgt die Inkubation mit der mindestens einen Pektinmethylesterase in der wässrigen Lösung bei einer Temperatur von zwischen 10°C und 70°C, bevorzugt von zwischen 20°C und 60°C und besonders bevorzugt von zwischen von 30°C und 50°C. Die Inkubationstemperatur kann hierbei beispielsweise 20,5 °C, 21 ,0 °C, 21 ,5 °C, 22,0 °C, 22,5 °C, 23,0 °C, 23,5 °C, 24,0 °C, 24,5 °C, 25,5 °C, 26,0 °C, 26,5 °C, 27,0 °C, 27,5 °C, 28,0 °C, 28,5 °C, 29,0 °C, 29,5 °C, 30,5 °C, 31 ,0 °C, 31 ,5 °C, 32,0 °C,

32,5 °C, 33,0 °C, 33,5 °C, 34,0 °C, 34,5 °C, 35,5 °C, 36,0 °C, 36,5 °C, 37,0 °C, 37,5 °C,

38,0 °C, 38,5 °C, 39,0 °C, 39,5 °C, 40,0 °C, 40,5 °C, 41 ,0 °C, 41 ,5 °C, 42,0 °C, 42,5 °C,

43,0 °C, 43,5 °C, 44,0 °C, 44,5 °C, 45,0 °C, 45,5 °C, 46,0 °C, 46,5 °C, 47,0 °C, 47,5 °C,

48,0 °C, 48,5 °C, 49,0 °C, 49,5 °C, 50,0 °C, 50,5 °C, 51 ,0 °C, 51 ,5 °C, 52,0 °C, 52,5 °C,

53,0 °C, 53,5 °C, 54,0 °C, 54,5 °C, 55,0 °C, 55,5 °C, 56,0 °C, 56,5 °C, 57,0 °C, 57,5 °C,

58,0 °C, 58,5 °C, 59,0 °C oder 59,5 °C betragen. Bei der enzymatischen Entesterungsreaktion ist die Wahl der Temperatur insbesondere vom Aktivitätsbereich der jeweiligen Enzym-Isoform bzw. der Enzymmischung abhängig. Bei der enzymatischen Entesterung erfolgt die Inkubation mit der mindestens einen Pektinmethylesterase in der wässrigen Lösung bei einem Ausgangs-pH-Wert von 3,8 bis 4,5, bevorzugt von 4,0 bis 4,3 und besonders bevorzugt von 4,1 bis 4,2. Der pH-Wert kann hierbei beispielsweise 3,9, 4,0, 4,1 , 4,2, 4,3 oder 4,4 betragen. Dabei ist die Wahl des pH- Wert-Bereichs oder des pH-Wertes insbesondere von dem Aktivitätsbereich des jeweiligen Enzyms oder der Enzymmischung abhängig, wobei der pH-Wert mindestens 3,8, und bevorzugt mindestens 4,0 betragen muss, um eine effiziente Entesterung unter Verhinderung einer in situ-Gelierung des entesterten Pektins zu gewährleisten.

Bei der enzymatischen Entesterung beträgt die Trockenmasse in der wässrigen Suspension von 0,5 Gew% bis 10 Gew%, Bevorzugt 4 Gew% bis 10 Gew%, besonders bevorzugt von 5 Gew% bis 9 Gew%, und insbesondere bevorzugt von 6 Gew% bis 8 Gew%. Die Trockenmasse kann hierbei beispielsweise 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1 ,0, 1 ,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5, 7,0 oder 7,5 Gew% betragen.

Bei der Entesterung wird die wässrige Lösung während der Inkubation zweckmäßigerweise durch Krafteintrag in Bewegung versetzt. Die kann durch ein Schütteln oder Rühren der Lösung geschehen, wobei darauf zu achten ist, dass das Enzym nicht aufschäumt.

Eine weitere optionale Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass das im Schritt (e) vorliegende Pektin eine Calciumionen-Konzentration von weniger als 0, 10 Gew% vorteilhaft von weniger als 0,08 Gew% und insbesondere von weniger als 0,05 Gew% aufweist. Dabei wird die Calciumionen-Konzentration des hochveresterten Pektins vorab beispielsweise unter Verwendung eines Kationenaustauschers auf einen Wert, welcher im vorgenannten Bereich liegt, reduziert. Die Calciumionen-Konzentration des hochveresterten Pektins im Schritt (e) kann beispielsweise als Ergebnis der Kationenaustauscher-Behandlung weniger als 0,09 Gew%, 0,08 Gew%, 0,07 Gew%, 0,06 Gew%, 0,05 Gew%, 0,04 Gew%, 0,03 Gew%, 0,02 Gew% oder 0,01 Gew% betragen.

Der Veresterungsgrad des Pektins im Verlauf der Entesterungsreaktion ist einfach zu kontrollieren und einzustellen.

Zur Erreichung eines vorgegebenen Veresterungsgrades kann der Veresterungsgrad während der Entesterungsreaktion unter Verwendung einer weiter unten beschriebenen Analytikmethode (vgl. Testmethode 1.1) in vordefinierbaren Zeitintervallen bestimmt bzw. kontrolliert werden. Ist der vorgegebene Veresterungsgrad erreicht, kann die Entesterungsreaktion durch Quenchen mittels wenigstens eines Alkohols, d. h. Fällung des niederveresterten Pektins, und/oder Wärmezufuhr und/oder Zugabe wenigstens eines Inhibitors, insbesondere eines Enzym-Inhibitors, gezielt beendet werden.

Anpassung des pH-Werts im Schritt (f)

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, eine Anpassung des pH-Werts durch Zugabe eines pH-Wert-erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches. Diese Zugabe einer pH-erhöhenden Substanz erweist sich als verfahrenstechnisch vorteilhaft, weil dadurch der durch die enzymatische Entesterung sinkende pH-Wert (es werden neutrale Estergruppen in Carbonsäuregruppen umgewandelt) in kontrollierter Weise wieder erhöht wird und ein hinsichtlich Pektinqualität und Enzymaktivität optimaler pH-Bereich aufrechterhalten wird.

In einer Ausführungsform ist diese Anpassung des pH-Werts im Schritt (f) eine stufenweise pH-Werterhöhung, die durch diskrete Zugabe eines pH-Wert-erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches erfolgt. Diese diskrete Zugabe kann im Verlauf der enzymatischen Entesterung als einmalige Zugabe oder als mehrmalige Zugabe, also bspw. als zweimalige, dreimalige, viermalige oder fünfmalige Zugabe erfolgen.

Die diskrete Zugabe des pH-Wert-erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches kann hier in Abhängigkeit von der Inkubationsdauer oder bei Erreichen eines bestimmten pH-Werts erfolgen.

So kann die diskrete Zugabe des pH-Wert-erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches bei einer Inkubationsdauer von 1 bis 6 h, bevorzugt von 1 ,5 bis 4 Stunden und insbesondere bevorzugt von 2 bis 3 h erfolgen.

Entsprechend kann die diskrete Zugabe des pH-Wert-erhöhenden Stoffes oder Stoffgemisches bei dem Erreichen eines pH-Werts von zwischen 3,5 und 4,5 erfolgen, bevorzugt bei einem pH-Wert von 3,7 bis 4,2 und insbesondere bevorzugt bei einem pH- Wert von 3,8 bis 4,1.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Anpassung des pH-Werts im Schritt (f) eine pH-Werterhaltung, die durch kontinuierliche Zugabe eines pH-Wert-erhöhendes Stoffes oder Stoffgemisches erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der pH-Wert-erhöhende Stoff eine Base. Diese kann als Einzelsubstanz oder als Stoffgemisch hinzugegeben werden, wobei das Stoffgemisch bevorzugt eine wässrige Lösung der entsprechenden Base ist. Der Fachmann kann hier auf die ihm bekannten Basen zurückgreifen. In bevorzugter Weise ist die Base hierbei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniak, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid.

In einer alternativen Ausführungsform ist der pH-Wert-erhöhende Stoff ein leicht saures oder basisches Salz. Dieses Salz kann als Einzelsubstanz oder als Stoffgemisch hinzugegeben werden, wobei das Stoffgemisch bevorzugt eine wässrige Lösung des entsprechenden Salzes ist.

Der Fachmann kann hier auf die ihm bekannten Salze zurückgreifen. In bevorzugter Weise ist das leicht saure oder basisches Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat und Kaliumhydrogencarbonat.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist das pH-Wert-erhöhende Stoffgemisch ein leicht saures oder basisches Puffersystem.

Der Fachmann kann hier auf die ihm bekannten Puffersysteme zurückgreifen. In bevorzugter Weise ist das das leicht saure oder basisches Puffersystem ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlensäure/Carbonat-Puffer, Essigsäure/Acetat-Puffer, Phosphatpuffer, Ammoniakpuffer, HEPES-Puffer, PBS-Puffer und MES-Puffer.

Das durch das Verfahren erhaltene niederveresterte Pektin kann dann gemäß Schritt (h) in geeigneter Weise aus der Entesterungslösung isoliert werden. Dies kann zweckmäßigerweise durch eine Präzipitation des Pektins mit einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel geschehen.

Die Entesterungslösung kann hierzu vor dem Präzipitationsschritt aufkonzentriert werden. Dies kann beispielsweise durch eine Membranfiltration oder eine Vakuumverdampfung geschehen. Bei der Pektingewinnung wird zweckmäßigerweise vor der Entesterung aufkonzentriert. In einer alternativen Ausführungsform kann die Aufkonzentrierung aber auch nach der Entesterung stattfinden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Präzipitationsschrittes sind vor allem wassermischbare, thermisch stabile, flüchtige, nur Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthaltende Lösungsmittel wie Alkohole, Ether, Ester, Ketone und Acetale geeignet. Vorzugsweise werden Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, Methylethylketon, 1 ,2-Butandiol- 1 -methylether, 1 ,2-Propandiol-1-n-propylether oder Aceton verwendet. Ein organisches Lösungsmittel wird vorliegend als „wassermischbar“ bezeichnet, wenn sie in einer 1 :20 (v/v) Mischung mit Wasser als einphasige Flüssigkeit vorliegt.

Allgemein verwendet man zweckmäßig solche Lösungsmittel, die mindestens zu 10 % wassermischbar sind, einen Siedepunkt unter 100°C aufweisen und/oder weniger als 10 Kohlenstoffatome haben.

Das wassermischbare organische Lösungsmittel als Bestandteil der Waschflüssigkeit ist bevorzugt ein Alkohol, der vorteilhafterweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Isopropanol. In besonders bevorzugter weise ist es Isopropanol.

Das Pektin kann dehydratisiert, getrocknet und gemahlen werden. Die Dehydratisierung wird durchgeführt, um die Masse von Wasser vor dem Trockenschritt zu entfernen. Während jedes bekannte Verfahren für die Dehydratisierung verwendet werden kann, wird das Pektinpräzipitat vorzugsweise mit Alkohol behandelt. Die bei der Dehydratisierung gebildete Wasser/Alkoholphase wird im Wesentlichen durch Dekantieren, Zentrifugieren oder Filtration unter Verwendung von bekannten Verfahren entfernt.

Das Trocknen wird durch bekannte Techniken bewirkt, z.B. in atmosphärischem Ofen oder Ofen bei reduziertem Druck, auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als ungefähr 50 Gew%, vorzugsweise weniger als ungefähr 25 Gew%. Die Trockentemperatur wird unterhalb der Temperatur gehalten, bei der das Pektin seine Eigenschaften zu verlieren, beginnt (z.B. hinsichtlich Farbe oder Molekulargewicht). Jedes bekannte Mahlverfahren kann verwendet werden, um das Pektinprodukt auf die gewünschte Teilchengröße zu mahlen. Es wird besonders bevorzugt, dass das Endprodukt sich in trockener Pulverform befindet mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 12 Gew% oder weniger. Eine Trockenpulverform soll bedeuten, dass das Produkt ohne substantielles Verbacken gießfähig ist. Das bevorzugte Endprodukt befindet sich für eine einfache Verwendung in Form eines Pulvers.

Das erfindungsgemäße niederveresterte Pektin kann für die Verwendung noch mit einem Standardisierungsmittel versetzt werden, um so ein standardisiertes niederverestertes Pektin zu bilden.

Ein „Standardisierungsmittel“ im Sinne der Erfindung ist als ein organisches ungeladenes Molekül mit guter Wasserlöslichkeit definiert. Das Standardisierungsmittel dient dazu, dass Produkt zu standardisieren. Die kontrollierten identischen Herstellungsverfahren führen zwar zu Pektinen mit vorgegebenen Eigenschaften. Diese besitzen aber aufgrund Rohstoff- bedingter Schwankungen innerhalb der Pektinzusammensetzung eine gewisse Variation z.B. hinsichtlich der Gelfestigkeit oder der Viskosität. Durch die Zugabe eines Standardisierungsmittels wird die Variationsbreite signifikant reduziert und das Pektin damit standardisiert. Damit wird eine konstante Dosierung von Batch zu Batch möglich.

Als Standardisierungsmittel seien beispielhaft erwähnt: Monosaccharide, Oligosaccharide, Polysaccharide oder Zuckeralkohole, oder Kombinationen hiervon.

Bei dem Mono- oder Oligosaccharid kann der Fachmann auf alle in der Lebensmittelindustrie verwendeten Zucker zurückgreifen. Beispielhaft seien als verwendbare Zucker aufgezählt: Dextrose, Saccharose, Fructose, Invertzucker, Isoglucose, Mannose, Melezitose, Maltose, Rhamnose, wobei der Zucker bevorzugt Saccharose oder Dextrose ist.

Ein Standardisierungsmittel wie Dextrose oder Saccharose kann dem erfindungsgemäßen niederverestern Pektin in einem Anteil von 20 bis 50 Gew%, bezogen auf das niederveresterte Pektin hinzugegeben werden.

Das niederveresterte Pektin

In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines niederveresterten Pektins, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist oder erhalten wird und das einen Veresterungsgrad von 10 bis 34% und vorteilhafterweise von 10 bis 28,0% aufweist. Beispielsweise kann der Veresterungsgrad des niederveresterten Pektins 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28,0 %, 29%, 30%, 31%, 32% oder 33% betragen.

In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße niederveresterte Pektin eine Calciumempfindlichkeit von 300 HPE bis 3000 HPE auf. Es weist damit eine sehr hohe Calciumempfindlichkeit auf, die es erlaubt, das erfindungsgemäße Pektin für Zubereitungen einzusetzen, ohne dass eine separate Zugabe eines Calciumsalzes notwendig ist. Hier reichen die in Lebensmitteln (wie Fruchtzubereitungen) enthaltenen Calciummengen für eine Gelierung aus.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Calciumempfindlichkeit“ ein Maß für die Festigkeit eines Gels verstanden, welches mit Saccharose in einer Pufferlösung in Gegenwart einer definierten Calciumionenkonzentration bei pH ca. 3,0 hergestellt wird und sich bei 22 °Brix ausbildet. Die Calciumempfindlichkeit wird nach zweistündigem Abkühlen im Wasserbad bei 20 °C bestimmt. Die Bestimmung der Calciumempfindlichkeit erfolgt mittels des Herbstreith-Pektinometers Mark IV. Die angewandte Methode wird nachfolgend als Calciumempfindlichkeitstest bezeichnet, der Messwert als Calciumempfindlichkeit, die Maßeinheit sind HPE (Herbstreith Pektinometer Einheiten).

Eine andere Ausführungsvariante des niederveresterten Pektins sieht vor, dass es in Pulverform, als Flüssigkeit oder als Suspension oder Lösung in einem Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser und mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln, und Mischungen davon, vorliegt.

„Mischbar“ bedeutet hier, dass zwei Solventien wenigstens während einer Reaktion, insbesondere eines Geliervorgangs, eine Phase bilden, d. h. nicht als zwei Phasen vorliegen.

Der Ausdruck „mit Wasser mischbare Lösungsmittel“ umfasst vorliegend Alkohole, insbesondere Methanol, Ethanol, n-Propanol und /so-Propanol sowie weitere organische Lösungsmittel, wie z. B. Aceton, Acetonitril, Methylacetat, Ethylacetat, und Mischungen davon. Der Begriff „Alkohole“ umfasst auch mehrwertige Alkohole, d. h. Polyole, insbesondere Diole und Triole. Beispiele für ein Diol sind Ethan-1 ,2-diol und Propan-1 ,2- diol; ein Beispiel für ein Triol ist Propan-1 ,2,3-triol.

In einer noch anderen Ausführungsform weist das niederveresterte Pektin einen pH-Wert zwischen 3,0 und 5,5, vorteilhaft zwischen 3,6 und 4,7 und insbesondere zwischen 3,8 und 4,5 auf. In diesem pH-Wert-Bereich weist das niederveresterte Pektin seine größte chemische Stabilität auf. Beispielsweise kann der pH-Wert des niederveresterten Pektins also auch 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1 , 4,2, 4,3, 4,4 oder 4,5 betragen.

Verwendung des Pektins

In einem vierten Aspekt betrifft die die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen niederveresterten Pektins zur Herstellung eines Erzeugnisses, wobei das Erzeugnis ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend Lebensmittel, pharmazeutisches Produkt, Körperpflegeprodukt, Haushaltsprodukt und Bedarfsgegenstand.

Hierbei ist das Lebensmittel bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Marmelade, Konfitüre, Fruchtzubereitung, Gelee, Molkereiprodukt und Getränk. ln einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung ein Erzeugnis aufweisend das erfindungsgemäße Pektin. Hierbei umfasst das Erzeugnis bevorzugt ein polyvalentes Kation, welches besonders bevorzugt Calcium ist.

Dieses Pektin-aufweisende Erzeugnis ist bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lebensmittel, pharmazeutisches Produkt, Körperpflegeprodukt, Haushaltsprodukt und Bedarfsgegenstand.

In einem sechsten Aspekt betrifft die Erfindung ein stabilisiertes wässriges System umfassend:

(i) mindestens ein erfindungsgemäßes niederverestertes Pektin; und

(ii) mindestens ein polyvalentes Kation.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das oben beschriebene Erzeugnis oder das vorab beschriebene stabilisierte wässrige System dadurch gekennzeichnet, dass das polvalente Kation Calcium ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist das oben beschriebene Erzeugnis oder das vorab beschriebene stabilisierte wässrige System dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge des Pektins bei 0,5 bis 1 ,5 Gew% pro Trockengewicht liegt. Bevorzugt liegt die Gesamtmenge des Pektins hier bei 0,8 bis 1 ,4 Gew% pro Trockengewicht und besonders bevorzugt bei 1 ,0 bis 1 ,2 Gew%.

Als Beispiele für pharmazeutische Produkte, in welchen das niederveresterte Pektin der vorliegenden Erfindung vorteilhaft Verwendung finden kann, seien hier Tabletten, Kapseln, Wundversorgungsprodukte und Stomaprodukte, welche Pektine in ihren Formulierungen enthalten, genannt.

Beispiele für kosmetische Produkte, in welchen das niederveresterte Pektin der vorliegenden Erfindung vorteilhaft Verwendung finden kann, umfassen Produkte für die Reinigung, zum Schutz und zur Pflege des menschlichen oder tierischen Körpers, welche Pektine in ihren Formulierungen enthalten. Dazu zählen auch Duftprodukte und dekorative Kosmetik.

Beispiele für Haushaltsprodukte, in welchen das niederveresterte Pektin der vorliegenden Erfindung vorteilhaft Verwendung finden kann, umfassen Lufterfrischungsmittel, Reinigungsprodukte und Waschmittelformulierungen, welche Pektine in ihren Formulierungen enthalten.

Definitionen

Ein „Pektin“ gemäß der Anmeldung ist definiert als ein pflanzliches Polysaccharid, das als Polyuronid im Wesentlichen aus a-1 ,4-glycosidisch verknüpften D-Galacturonsäure- Einheiten besteht. Die Galacturonsäure-Einheiten sind partiell mit Methanol verestert. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z. B. als Methylester.

Ein „niederverestertes Pektin“ gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Veresterungsgrad von weniger als 50% auf. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z. B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.

Unter einem „hochveresterten Pektin“ wird vorliegend ein Pektin verstanden, das einen Veresterungsgrad von mindestens 50% besitzt. Ein niederverestertes Pektin weist hingegen einen Veresterungsgrad von weniger als 50% auf. Der Veresterungsgrad beschreibt den prozentualen Anteil der Carboxylgruppen in den Galacturonsäure-Einheiten des Pektins, welche in veresterter Form vorliegen, z.B. als Methylester. Der Veresterungsgrad kann mittels der Methode nach JECFA (Monograph 19-2016, Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) bestimmt werden.

Unter einem „hoch-calciumreaktivem Pektin“ wird vorliegend ein Pektin verstanden, das eine Calciumempfindlichkeit von größer als 1500 HPE aufweist.

Mit dem Begriff „Frucht“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Gesamtheit der Organe einer Pflanze gemeint, die aus einer Blüte hervorgehen, wobei sowohl die klassischen Obstfrüchte als auch Fruchtgemüse enthalten sind. Der Begriff „Frucht“ in Alleinstellung umfasst auch Mischungen von Früchten zweier oder mehrerer unterschiedlicher Pflanzen, wie z. B. Apfelbaum und Kirschbaum, also Pflanzenarten, und/oder Mischungen zweier oder mehrerer unterschiedlicher Sorten einer Frucht, beispielsweise zweier oder mehrerer Erdbeersorten, wie z. B. Donna®, Daroyal®, Lambada® und Symphony®. Analoges gilt für Ausdrücke, welche den Begriff „Frucht“ umfassen, wie z. B. „fruchthaltig“ und „Fruchtzubereitung“.

Mit „Nahrungsmittel“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Lebensmittel oder ein Futtermittel gemeint.

Ein „Nahrungsmittelprodukt“, welches eine oder mehrere der vorliegend beschriebenen Zusammensetzungen, welche wenigstens ein niederverestertes gelierendes Calciumpektinat und eine Zutat, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Frucht, einem Gemüse, Kakao, Schokolade, einer Nuss und einer nussähnlichen Frucht, und Mischungen davon, umfasst, wird hier als „Nahrungsmittelmischerzeugnis“ bezeichnet. Als Basis für das Nahrungsmittelmischerzeugnis können eine Vielzahl von Nahrungsmittelprodukten tierischen und/oder pflanzlichen Ursprungs dienen. Zu Nahrungsmittelprodukten pflanzlichen Ursprungs zählen unter anderem Milchsubstitutprodukte.

Bei „Milchsubstitutprodukten“ handelt es sich insbesondere um Erzeugnisse, welche Wasser und eine Getreidesorte, eine Pseudogetreidesorte, eine Hülsenfruchtsorte, eine Nusssorte, eine Mandelsorte, eine nussähnliche Frucht, oder eine Mischung davon, enthalten. Mit dem Begriff „Pseudogetreide“ sind alle Körnerfrüchte von Pflanzen gemeint, die nicht zur Gattung der Süßgräser, d. h. Getreide, gehören. Im Einzelnen sind dies Buchweizen, Amarant, Quinoa und Nutzhanf.

Als „pflanzenbasierte Milchsubstitutprodukte“ werden hier Erzeugnisse bezeichnet, die z. B. Erbsen, Soja, Hafer, Dinkel, Hirse, Mandeln, Haselnuss, Kokosnuss, Cashewnuss, Reis, Lupinensamen, Hanfsamen oder eine Mischung davon enthalten. Das in ihnen enthaltene Wasser kann aus den jeweils verwendeten Pflanzenbestandteilen stammen und/oder bei der Herstellung des jeweiligen pflanzenbasierten Milchsubstitutprodukts hinzugefügt worden sein. Des Weiteren können die pflanzenbasierten Milchsubstitutprodukte wenigstens einen zugesetzten Zucker und/oder Zuckeraustauschstoff enthalten.

Der Begriff „Zucker“ umfasst auch Zuckeraustauschstoffe, insbesondere Zuckeralkohole wie Maltit, Sorbit, Mannit, Xylit, Isomalt, Lactit und Erythrit, sowie Inulin, Isomaltulose, Maissirup, Oligofructose, Stärkehydrolysat, Trehalose und Trehalulose.

An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination miteinander gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Es sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein können.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung von Beispielen.

Beispiele

1.1 Testmethode zur Bestimmung des Veresterungsgrads (VE°)

Diese Methode entspricht der JECFA (Joint FAO/WHO Expert Commitee on Food Additives) veröffentlichten Methode. Abweichend von der JECFA-Methode wird das entaschte Pektin nicht im Kalten gelöst, sondern erhitzt. Als Alkohol wird Isopropanol anstelle von Ethanol verwendet.

1.2 Testmethode zur Bestimmung der Calciumempfindlichkeit (CAE)

Materialien:

320,0 g 0,65 M Kaliumacetat-Milchsäure-Pufferlösung (52,50 g Kaliumacetat;

271 ,25 g Milchsäure mit demineralisiertem Wasser auf 5 Liter auffüllen)

60,0 g Zucker (Saccharose)

3,12 g Pektin (entspricht 0,82 Gew% im Endprodukt)

16,0 mL Calciumchloridlösung 5%ig (m/v)

Einwaage: ca. 399 g

Auswaage: 380 g

Abfülltemperatur: ca. 90° C pH-Wert: ca. 3,0 T rockensubstanzgehalt: ca. 22 %

Messmethode:

Pektin und die gesamte Zuckermenge homogen in Glasschale mischen. Elektroheizplatte auf höchster Stufe mindestens 10 Minuten vorheizen. Pufferlösung in einem Edelstahltopf vorlegen.

Pektin-Zucker-Mischung unter Rühren in die Pufferlösung einstreuen, zum Kochen bringen und unter Rühren so lange erhitzen, bis das Calciumpektinat vollständig gelöst ist.

Calciumchloridlösung dosieren und auf Auswaage auskochen.

Bei einer Temperatur von ca. 90 °C werden 90 g der Kochung rasch in drei Prüfbecher mit eingesetzter Zerreißfigur eingewogen und im Wasserbad auf 20 °C temperiert.

Becher unter Vermeidung von Erschütterungen in ein Wasserbad stellen.

Nach genau 2 h wird die Bruchfestigkeit mit einem herkömmlichen Pektinometer (z.B. Mark IV, Fa. Herbstreith & Fox, Neuenbürg) gemessen. Das Ergebnis ist der Mittelwert der drei Einzelwerte angegeben.

1.3 Bestimmung des Calciumgehaltes (komplexometrisch)

Prinzip:

Calciumionen werden mit Titriplex III (EDTA) bei einem pH-Wert zwischen 12 und 13 titriert. Als Indikator wird Calconcarbonsäure verwendet, die mit Calciumionen einen roten Komplex bildet. Während der Titration reagieren zunächst die freien Calciumionen mit EDTA, anschließend die an den Indikator gebundenen; dieser schlägt dabei von Rot nach Blau um.

Empfohlene Einwaage: Pektin: ca.1 - 2 g

Die genau eingewogene Probe (E) wird verascht (2 h bei 550 °C im Muffelofen) und danach in einem geringen Überschuss verdünnter Salpetersäure gelöst (falls notwendig wird erhitzt). Die Lösung wird quantitativ in einen 50 mL Messkolben überführt und mit dem. Wasser aufgefüllt (Temperieren im Wasserbad bei 20 °C). Ein aliquoter Teil dieser Lösung (a), der 3 - 15 mg Calcium enthalten sollte, wird in einem Weithals-Erlenmeyerkolben pipettiert und dieser mit dem. Wasser auf 150 mL ergänzt. Der pH-Wert wird mit 2 n NaOH auf 12 - 13 eingestellt (pH-Wert überprüfen) und ca. 0,1 g Calconcarbonsäure-Indikator zugegeben. Die Lösung wird mit 0,025 m Titriplex II I-Lösung von Rot nach rein Blau titriert. Die Titration ist sofort auszuführen, da sonst in Folge von Absorption von CO2 aus der Luft Calciumcarbonat ausfallen kann. Wenn die Probelösung weniger als 3 mg Calcium enthält, empfiehlt sich zur Titration eine 0,01 m Titriplex Hl-Lösung zu verwenden. Der Verbrauch an 0,025 m bzw. 0,01 m Titriplex II I-Lösung wird notiert (b).

1 mL 0,025 m Titriplex II I-Lösung entspricht 1 ,002 mg Calcium. b * f * 1 ,002 » 50 » 100

% (m/m-g/100 g) Calcium = -

E • a • 1000

Titration mit 0,01 m Titriplex Ill-Lösunq:

1 mL 0,01 m Titriplex 111-Lösung entspricht 0,4008 mg Calcium. b • f • 0,4008 • 50 • 100

% (m/m-g/100 g) Calcium = -

E • a • 1000

E: zur Untersuchung (Veraschung) eingesetzte Probemenge in g a: zur Titration vorgelegte Probelösung in mL b: Verbrauch an 0,025 m bzw. 0,01 m Titriplex II I-Lösung in mL f: Faktor 0,025 m bzw. 0,01 m Titriplex 11 I-Lösung

1.4 Bestimmung der Viskosität einer 2,5 Gew%igen Pektinlösung

Messgerät Physica Rheolab MC 1 / Rheolab QC

Messsystem: Z2 DIN (Einwegmessbecher, Mehrwegmessbecher)

Probevolumen: 100 ml

Probenbehandlung: Die mittels Methode 1 .5 hergestellte Probe wird vor der Messung für

15 Minuten bei 20 °C im Wasserbad temperiert

1. Abschnitt (Bestimmung der Viskosität) mit folgenden Einstellungen:

Vorgabegröße: Scherrate [s ^-1 ]

Profil: Rampe linear

Wert: 0,1 - 500 s' ¹

Messpunkte: 21 Messprofil: konstante Messpunktdauer

Messpunktdauer: ca. 5,71 s

Abschnittsdauer: 120 s

Messwertbildung: automatisch

Temperatur: 20 °C (konstant)

Auswertung:

Die Viskosität (Einheit: [mPas]) wird bei einer Scherrate von T = 250 s ^-1 , abgelesen.

1.5 Herstellung einer 2,5% igen wässrigen Lösung des Pektins (Gew%)

Durchführung:

In einem 250 ml Becherglas kochendes, demineralisiertes Wasser vorlegen und bei laufendem Rührwerk die Probe direkt in den Rührsog einstreuen. Zur vollständigen Lösung Rührwerk ca. 1 Minute auf höchster Stufe laufen lassen.

Die Herstellung einer X Gew%igen Lösung erfolgt gemäß der folgenden Rezeptur:

Menge Probe: x g Probe d.h. 2.5g Pektin

Menge Wasser: 100 - x g Wasser d.h. 97,5 g Wasser

2. Herstellung eines erfindungsgemäßen niederveresterten Pektins

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen niederveresterten Pektins als Fließdiagramm schematisch dargestellt. Ausgehend von dem Citrus-Trockentrester 10 wird der Trester der Hydrolyse 20 durch Inkubation im aciden Milieu unterzogen. Hierbei wird der Trester durch Inkubation in einer wässrigen Lösung bei einem pH-Wert zwischen 1 ,0 und 3,0 für 2 bis 6 Stunden inkubiert, wobei das Protopektin in lösliches Pektin umgewandelt wird. Anschließend das in Lösung vorliegende Pektin von der Trestermasse mittels einer mehrstufigen Fest-Flüssig-Trennung 30 (z.B. durch einen Dekanter im ersten Schritt und einen Separator im zweiten Schritt) abgetrennt. Im Schritt 30 erfolgt zudem eine Entfernung zweiwertiger Ionen durch Inkubation mit einem Kationenaustauscher wie Purolite A 100 Plus. Anschließend folgt eine pH-Wert-Einstellung und eine enzymatische Behandlung der wässrigen Pektinlösung durch Zugabe einer Pektinmethylesterase im Schritt 50 (Gesamtaktivität 1000 bis 2500 Units/L) und Inkubation der Lösung bei 30 bis 50°C für 12 bis 18 Stunden. Im Schritt 60 erfolgt nach Unterschreiten eines kritischen pH-Grenzwerts die Anpassung des pH-Werts, durch pH-Werterhöhung mittels einer Base wie NaOH oder KOH. Bei Erreichen des gewünschten Veresterungsgrades wird im Schritt 70 das entesterte Pektin durch Zugabe von Isopropanol präzipitiert und das präzipitierte Pektin im Schritt 80 von der Reaktionslösung getrennt. Im Schritt 90 erfolgt schließlich das schonende Trocknen des Pektins mittels einer Vakuumtrocknung, um dann das erfindungsgemäße niederveresterte Pektin 100 zu erhalten.

3. Verwendung eines hier beschriebenen niederveresterten Pektins zur Herstellung von Fruchtaufstrichen

In einer Ausführungsform wird ein als Pektin A bezeichnetes erfindungsgemäßes Citruspektin als standardisiertes Pektin unter geringer Zugabe eines hochveresterten Pektins eingesetzt. Die entsprechende Zusammensetzung A ist wie folgt zusammengesetzt:

In einer weiteren Ausführungsform, wird ein als Pektin B bezeichnetes erfindungsgemäßes Apfelpektin als standardisiertes Pektin eingesetzt. Die entsprechende Zusammensetzung B ist wie folgt zusammengesetzt: Produktrezeptur für einen Bio-Fruchtaufstrich mit 30 ° Brix und 55 % Fruchtanteil mit der Pektin A enthaltenden Zusammensetzung A (s. obige Tabelle): Rezeptur:

240 g Pektinlösung 5 %-ig (= 1 ,2 %) mit der vorab beschriebenen Zusammensetzung A

550 g Erdbeeren*, püriert (aus biologischem Anbau)

235 g Saccharose*, kristallin (aus biologischem Anbau)

10 g Zitronensaftkonzentrat* 45 °Brix

Einwaage: ca. 1035 g

Auswaage: ca. 1000 g

TS: ca. 30 % pH-Wert: ca. 3,3 - 3,5

Herstellung:

A: Pektin mit einem schnelllaufenden Rührwerk in 80 °C in heißem demineralisiertem Wasser einrühren und lösen.

B: Pürierte Erdbeeren und Saccharose mischen und auf ca. 90 °C erhitzen.

C: Pektinlösung „A“ zugeben und erneut auf 90 °C erhitzen.

D: Zitronensaftkonzentrat zugeben.

E: Abfülltemperatur ca. 80-85 °C

Produktrezeptur für einen Bio-Fruchtaufstrich mit 30 ° Brix und 55 % Fruchtanteil mit der Pektin B enthaltenden Zusammensetzung B (s. obige Tabelle):

Rezeptur:

240 g Pektinlösung 5 %-ig (= 1,2 %) mit der vorab beschriebenen Zusammensetzung A

550 g Erdbeeren*, püriert (aus biologischem Anbau)

235 g Saccharose*, kristallin (aus biologischem Anbau)

10 g Zitronensaftkonzentrat* 45 °Brix

Einwaage: ca. 1035 g

Auswaage: ca. 1000 g

TS: ca. 30 % pH-Wert: ca. 3,3 - 3,5

Herstellung:

A: Pektin mit einem schnelllaufenden Rührwerk in 80 °C in heißem demineralisiertem Wasser einrühren und lösen.

B: Pürierte Erdbeeren und Saccharose mischen und auf ca. 90 °C erhitzen.

C: Pektinlösung „A“ zugeben und erneut auf 90 °C erhitzen. D: Zitronensaftkonzentrat zugeben.

E: Abfülltemperatur ca. 80-85 °C

4. Bestimmung der Bruchfestigkeit der unter Punkt 3 beschriebenen Produktrezepturen

Testmethode zur Bestimmung der Bruchfestigkeit:

Nach Erreichen der Auswaage werden sofort je 100 ± 1 g der Kochung rasch in drei Lüers- Becher mit eingesetzter Zerreißfigur eingewogen.

Die Becher unter Vermeidung von Erschütterungen in ein unmittelbar neben der Kochstelle platziertes Wasserbad (20 ± 1 °C) stellen und temperieren. Die Lüers-Becher müssen bis zur Füllhöhe des Gels im Wasser stehen. Das Wasserniveau muss reguliert werden, wenn zahlreiche Proben in das Wasserbad gestellt bzw. aus dem Wasserbad genommen werden.

Nach genau 20 Stunden wird die Bruchfestigkeit mit dem Herbstreith Pektinometer Mark III oder Mark IV (Fa. Herbstreith & Fox GmbH & Co. KG Pektin-Fabriken, Neuenbürg, Deutschland) gemessen. Das Ergebnis ist der Mittelwert der drei Einzelwerte.

Ergebnisse:

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

In beiden Fruchtaufstrichen zeigte sich auch ohne Zugabe externer Calciumsalze eine hohe Bruchfestigkeit mit 240 bzw. 320 HPE.

Bezugszeichen

10 Citrus-T rester

20 Hydrolyse (Aufschluss) durch Inkubation im aciden Milieu

30 Fest-Flüssig Trennung und teilweise Entionisierung

40 Aufkonzentrierung und pH-Wert-Einstellung

50 Enzymzugabe

60 Anpassung pH-Wert Präzipitieren in Alkohol

Fest-Flüssig Trennung

Trocknung

Erhaltenes niederverestertes, hoch-calciumreaktives Pektin