Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kollagenmaterials in Partikelform.

Die Erfindung betrifft ferner ein nach diesem Verfahren hergestelltes Kollagenmaterial in Partikelform.

Bei der Herstellung von verschiedenen Lebensmitteln, insbesondere von industriellen Lebensmittelprodukten, ist es seit Längerem bekannt, dass durch bestimmte Zusatzstoffe auf Proteinbasis die Eigenschaften des Lebensmittels, z. B. die Konsistenz und Textur, gezielt verbessert werden können. Ein Beispiel für diese Anwendung sind Materialien auf Kollagenbasis, die in der Lage sind, sowohl Wasser zu binden als auch die Funktion eines Emulgators zu übernehmen. Diese Zusätze werden als Functional Proteins bezeichnet, da sie wegen dieser lebensmitteltechnischen Wirkungen (und nicht in erster Linie wegen ihres Nährwertes) in den Lebensmitteln eingesetzt werden.

Solche Kollagenmaterialien in Partikelform, die als Functional Proteins in Lebensmitteln eingesetzt werden, werden bisher direkt aus einem kollagenhalti- gen tierischen Rohmaterial hergestellt, indem dieses mit einem geeigneten Verfahren bis zur gewünschten Partikelgröße zerkleinert wird (z. B. durch eine Nass- oder Trockenvermahlung). Als Rohmaterialien kommen dabei in erster Linie Haut und Knochen von Tieren zum Einsatz. In der Offenlegungsschrift DE 10 2008 036 576 AI wird z.B. ein Verfahren zur Herstellung von Kollagenpartikeln aus einem festen Kollagenmaterial, insbesondere aus Ossein, beschrieben. Solche Kollagenpartikel können insbesondere in fettreduzierten Fleisch- und Wurstwaren eingesetzt werden, um als Fettersatz zu der typischen Textur von fetthaltigen Lebensmitteln beizutragen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effektives Herstellungsverfahren für ein Kollagenmaterial in Partikelform vorzuschlagen .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Extrahieren eines kollagen- und fetthaltigen tierischen Rohmaterials mit einer wässrigen Extraktionslösung;

optional Abtrennen mindestens eines Teils der wässrigen Phase von dem Extraktionsrückstand ;

Auftrennen des Extraktionsrückstandes in eine kollagenhaltige feste

Phase, eine wässrige Phase und eine Fettphase;

Mischen mindestens eines Teils der kollagenhaltigen festen Phase mit mindestens einem Teil der wässrigen Phase;

mindestens teilweises Trocknen der gemischten Phasen; und

Zerkleinern der getrockneten Phasen, um das Kollagenmaterial in

Partikelform zu erhalten.

Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt den wesentlichen Vorgang bei der bekannten Herstellung von Gelatine dar. Dabei wird der lösliche Anteil des Kollagens bzw. der unter den Extraktionsbedingungen in eine lösliche Form überführbare Anteil aus dem Rohmaterial abgetrennt und die Extraktionslösung anschließend konzentriert und getrocknet. Mit anderen Worten zielt die Erfindung darauf ab, auch den Extraktionsrückstand bei der Gelatineproduktion (ganz oder teilweise) für die Herstellung des Kollagenmaterials in Partikelform einzusetzen.

Durch diese Vorgehensweise ermöglicht die Erfindung eine deutlich höhere Wertschöpfung aus dem eingesetzten tierischen Rohmaterial, welches auf diese Weise nahezu vollständig zu hochwertigen, im Lebensmittelbereich einsetzbaren Produkten (Gelatine und Kollagenpartikel) verarbeitet wird . Im Gegensatz hierzu wird bei der Herstellung von Gelatine gemäß dem Stand der Technik der Extraktionsrückstand nur noch als Zusatz in Düngemitteln oder in Tierfutter (für Nutz- und Haustiere) verwendet.

Auf der anderen Seite wurde festgestellt, dass das gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellte Kollagenmaterial trotz seiner unterschiedlichen Zusammensetzung im Wesentlichen dieselben vorteilhaften Eigenschaften als Functional Protein aufweist wie ein Kollagenmaterial gemäß dem Stand der Technik, welches durch Zerkleinerung des nichtextrahierten Rohmaterial hergestellt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Extraktionsrückstand nach dem Abtrennen der wässrigen Phase wiederholt mit einer wässrigen Extraktionslösung extrahiert, wobei mindestens ein Teil der kolla- genhaltige feste Phase des letzten Extraktionsrückstandes mit mindestens einem Teil der wässrigen Phase des letzten Extraktionsschrittes gemischt wird . Die wässrigen Phasen der vorhergehenden Extraktionsschritte können dann in die normale Gelatineproduktion einfließen. Die mehrfache Extraktion ist eine übliche Vorgehensweise bei der Gelatineherstellung, wobei in den einzelnen Extraktionsschritten zum Teil Gelatinen mit unterschiedlicher Qualität (insbesondere mit unterschiedlichen Gelfestigkeiten) gewonnen werden.

Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens wird die Extraktion bevorzugt zwei- bis achtmal durchgeführt. Durch die Anzahl der Extraktionsschritte können die Eigenschaften des hergestellten Kollagenmaterials wesentlich beeinflusst werden, da mit zunehmender Anzahl der Extraktionen der Anteil an löslichem bzw. extrahierbarem Kollagen im Endprodukt kleiner wird.

Die wässrige Extraktionslösung ist entweder eine saure Lösung, die insbesondere Schwefelsäure oder Salzsäure enthält, oder eine alkalische Lösung, die insbesondere Calciumhydroxid enthält. Sowohl die saure als auch die alkalische Extraktion sind bei der Herstellung von Gelatine seit Langem bekannt, wobei Ersteres zu Gelatine vom Typ A führt und Letzteres zu Gelatine vom Typ B. Die Entscheidung für eines der beiden Verfahren hängt insbesondere auch von der Art des eingesetzten Rohmaterials ab.

Die Eigenschaften des hergestellten Kollagenmaterials können im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auch durch die konkreten Extraktionsbedingungen beeinflusst werden, also vor allem die Temperatur, den pH-Wert und die Extraktionsdauer. Wie sich diese Parameter im Einzelnen auswirken können, ist weiter unten im Rahmen von Ausführungsbeispielen dargestellt.

Das kollagen- und fetthaltige tierische Rohmaterial ist bevorzugt ausgewählt aus dem Haut- und Unterhautgewebe von Säugetieren, Vögeln und Fischen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Schweineschwarten oder von Rinderspalt, die bei der Gelatineherstellung in großem Maßstab eingesetzt werden. Typischerweise wird bei diesen Rohmaterialien eine saure Extraktion durchgeführt, wobei die wässrige Extraktionslösung bevorzugt einen pH-Wert von 3,5 bis 5,5 aufweist, weiter bevorzugt von 4 bis 5.

Die Extraktionszeit beträgt vorzugsweise bis zu 30 Stunden, weiter bevorzugt bis zu 25 Stunden, insbesondere 15 bis 25 Stunden.

Bevorzugt wird das Rohmaterial wird vor der Extraktion in der üblichen Weise zerkleinert, z.B. auf eine Größe im Bereich von etwa 5 x 5 cm.

Nach dem Auftrennen des (letzten) Extraktionsrückstandes in eine Fettphase, eine kollagenhaltige feste Phase und eine flüssige Phase werden die beiden letzteren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren miteinander gemischt, wobei ggf. nur ein Teil der anfallenden Phasen eingesetzt wird, d .h. das Mischungsverhältnis wird gezielt eingestellt. Dabei liegt das Gewichtsverhältnis der kolla- genhaltigen festen Phase zu der wässrigen Phase bevorzugt im Bereich von 1 :99 bis 1 : 1, weiter bevorzugt von 1 :9 bis 1 : 2. Auch durch die Wahl dieses Mischungsverhältnisses können die Eigenschaften des hergestellten Kollagenmaterials beeinflusst werden, insbesondere kann durch einen höheren Anteil der wässrigen Phase die Viskosität des Produkts verringert werden (siehe die Ausführungsbeispiele unten).

Das Trocknen der gemischten Phasen wird bevorzugt bis zu einem Restwassergehalt von 2 bis 20 Gew.%, bevorzugt von 5 bis 15 Gew.%, durchgeführt. Ein geringer Wasseranteil erhöht die Lagerstabilität des Materials und beein- flusst auch dessen Funktionalität, insbesondere die Wasseraufnahmekapazität

Das Trocknen wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 bis 150 °C durchgeführt. Es können die üblichen Verfahren zum Einsatz kommen.

Geeignete Trocknungsverfahren sind insbesondere die Walzentrocknung, Sprühtrocknung und Scheibentrocknung .

Das Zerkleinern der getrockneten Phase umfasst günstigerweise eine Vermahlung. Bevorzugt wird das Kollagenmaterial bis zu einer mittleren Partikelgröße von 20 bis 250 pm vermählen, weiter bevorzugt von 50 bis 150 pm. Dieser Größenbereich ist besonders geeignet, um bei einer Verwendung in Lebensmitteln deren Textur positiv zu beeinflussen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kollagenmaterial in Partikelform, das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Besondere Vorteile des Kollagenmaterials wurden bereits im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren beschrieben.

Die mittlere Partikelgröße des erfindungsgemäßen Kollagenmaterials beträgt vorzugsweise 20 bis 250 pm, weiter bevorzugt von 50 bis 150 pm.

Das erfindungsgemäße Kollagenmaterial weist bevorzugt eine Wasseraufnahmekapazität von 1 : 1 bis 50 : 1, bezogen auf sein Eigengewicht, auf.

Ferner weist das Material bevorzugt eine Emulgationskapazität für Fett und Wasser von jeweils 1 : 1 bis 20 : 1, bezogen auf sein Eigengewicht, auf. Die Erfindung betrifft schließlich auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Kollagenmaterials in Partikelform bei der Herstellung von Lebensmitteln, insbesondere von Fleisch- und Wurstwaren. Daneben kann das Kollagenmaterial auch bei der Herstellung von Futtermitteln für Nutz- und Haustiere eingesetzt werden.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert.

Beispiele

Herstellung des Kollagenmaterials

Zur Herstellung der im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Kollagenmaterialien in Partikelform wurden Schweineschwarten unter den jeweils angegebenen Bedingungen mit einer schwefelsauren Extraktionslösung sechsmal extrahiert. Der letzte Extraktionsrückstand wurde in eine kollagenhaltige feste Phase, eine wässrige Phase und eine Fettphase aufgetrennt, und die feste Phase wurde mit der wässrigen Phase im jeweils angegebenen Verhältnis gemischt. Nach einer Walzentrocknung wurde das Material bis zu einer mittleren Partikelgröße von 150 pm zerkleinert.

Einfluss des pH-Wertes bei der Extraktion

Bei den Beispielen gemäß der Tabelle 1 wurde die Extraktion jeweils bei einer Temperatur von 65 °C für eine Dauer von 18 Stunden durchgeführt, jedoch mit unterschiedlichen pH-Werten. Die feste und die wässrige Phase wurden in einem Verhältnis von 3 : 7 gemischt.

Die Ergebnisse zeigen, dass der pH-Wert einen deutlichen Einfluss auf die Wasserbindungskapazität und die Emulgationskapazität des Kollagenmaterials hat: Tabelle 1

Als Maß für die Wasserbindungskapazität dient die Gelstärke einer 20 Gew. böigen Suspension des Kollagenmaterials. Die Suspension wurde auf 60 °C erhitzt und die Gelstärke nach dem Abkühlen auf 10 °C nach 20 Stunden gemessen.

Als Maß für die Bestimmung der Emulgationskapazität dient die Gelstärke einer Emulsion im Verhältnis 1 : 6: 6 (Kollagenmaterial : Fett: Wasser). Die Emulsion wurde bei 20 °C angesetzt und die Gelstärke nach dem Abkühlen auf 10 °C nach 20 Stunden gemessen.

Die Messung Gelstärke erfolgte jeweils mit einem Texture Analyser TA.XTplus, Ball SMS P / 0.75, bei einer Eindringtiefe von 1 cm.

Einfluss der Extraktionszeit

Bei den Beispielen gemäß der Tabelle 2 wurde die Extraktion jeweils bei einer Temperatur von 65 °C und einem pH-Wert von 4,8 durchgeführt, jedoch mit unterschiedlichen Extraktionszeiten. Die feste und die wässrige Phase wurden in einem Verhältnis von 3 : 7 gemischt.

Die Ergebnisse zeigen, dass auch die Extraktionszeit einen Einfluss auf die Wasserbindungskapazität und die Emulgationskapazität des Kollagenmaterials hat: Tabelle 2

Die Bestimmung der Wasserbindungskapazität und der Emulgationskapazität erfolgten wie oben beschrieben.

Einfluss des Mischungsverhältnisses

Bei den Beispielen gemäß der Tabelle 3 wurde die Extraktion jeweils bei einer Temperatur von 65 °C und einem pH-Wert von 4,8 durchgeführt, bei einer Extraktionszeit von 18 Stunden. Die Phasen wurden in unterschiedlichen Verhältnissen gemischt.

Die Ergebnisse zeigen, dass auf diese Weise die Viskosität einer Emulsion des Materials eingestellt werden kann :

Tabelle 3

Die Bestimmung der Viskosität erfolgte bei einer 30 Gew.%igen Suspension des Kollagenmaterials bei 60 °C, gemessen mit einem Rheometer Anton Paar MCR 102.