胶原材料颗粒及制备方法

专利名称：胶原材料颗粒及制备方法
技术领域：
本发明涉及特别用于制备食品的胶原材料颗粒以及涉及该胶原材料颗粒的制备 方法。本发明还涉及包括这种颗粒的组合物。
背景技术：
在制备低脂或脱脂食品时，通常存在的问题是，当仅降低脂肪份额时，也会降低产 品的口味特性。对此的原因在于，至少部分失去了含脂肪食品的典型口感(在上下文中被 称作质感)，其中，这种乳脂状且特别宜人的口感通过脂肪在水相中的精细乳剂(水包油乳 剂)来形成。为了也在低脂或脱脂食品中至少部分地模拟这种质感，使用不同的替代品，该替 代品通常为多糖或蛋白质(参见例如J. Michaelides和K. Cooper的Functional Foods and NUtraceUticals，2004年6月)。为了能够获得所需的效果，通常起决定作用的是，替代品 具有足够小的粒径，该粒径处在水包油乳剂中小脂肪滴的尺寸范围内)。对这种粒径的调整 在许多情况下都造成困难。多糖特别是被作为脂肪代替品加以介绍，特别是指淀粉、纤维素、改性纤维素、糊 精、卡拉胶、黄原胶和瓜尔豆。对此的示例为在US5，294, 457中所介绍的脂肪代替品，其包 括水解的谷物纤维、卡拉胶和/或黄原胶。作为蛋白质可使用植物原料还有动物原料。例如，在W02006/058538 Al中介绍了 一种特别是基于麦蛋白的微粒蛋白的制备方法。WO 2006/076051公开了由大豆蛋白、乳蛋 白和卵蛋白形成的水性蛋白质分散体。在EP 0 241 896 Bl中描述了通过干燥和研磨脱脂 猪皮制备的水结合剂和胶凝剂。

发明内容
本发明基于如下任务，S卩，提出适合用作为食品中的脂肪代替品的产品，该产品可 简便而经济地制备，并且在营养生理学上是可接受的，并且通过该产品能够尽可能好地模 拟含脂肪食物的典型质感。另一任务在于，提出用于制造该产品的方法。根据本发明，通过在水中基本不溶的并且可溶胀(膨胀)的胶原材料颗粒来解决 所述任务，其中，该颗粒在已溶胀状态下具有小于约150 μ m的平均直径。胶原是脊椎动物的不溶性的纤维蛋白质，并且是结缔组织纤维和骨骼的主要组 分。在本发明中，胶原材料被理解为是指主要部分由胶原形成的材料。特别可以是该材料 基本完全由胶原组成。根据本发明的颗粒的基本特性是，该颗粒在水中基本是不溶的，并且以分散体的 形式存在。然而，由于胶原的亲水结构，该颗粒具有高溶胀性，并因此能够吸收和结合相对 大量的水。因此，食品中的脂肪份额可以完全或部分通过胶原或水来替代，这导致了能量份 额的显著降低。固态颗粒产生乳脂状类脂质感的能力除了依赖于颗粒的尺寸之外，还依赖于颗粒的硬度。在此，至关重要的是，颗粒应足够小和/或足够软，以便在口中不再感觉到颗粒，否 则将导致粒状或沙状质感。发明人发现，通过根据本发明的在溶胀状态下具有小于约150μπι的平均直径的 胶原材料颗粒，能够达到所需的乳脂状质感的效果。平均直径优选为约20 μ m至约100 μ m, 更优选约40 μ m至约80 μ m。在使用其他起始材料(例如麦蛋白)时，根据现有技术在某种
程度上需要显著更小的颗粒直径。由于根据本发明的颗粒的高溶胀性，在干燥状态下相应的颗粒直径显著更小，通 常小约5至10倍。然而，已溶胀颗粒的特性是至关重要的，正如其存在于食品之中那样。根据本发明的颗粒在高温下也基本不溶于水，这例如与通过提取含胶原材料而获 得的明胶相对照，所述明胶在较低温度下构成凝胶结构，该凝胶结构在加热时逐渐溶解。由 此，根据本发明的颗粒的另一优点在于，由于胶原材料的不溶性，在高温下也能维持相应分 散体的粘度或糊状稠度。高的热粘度使得根据本发明的颗粒也能用于暖的或热的烹调和/ 或食用的食品。根据本发明的颗粒具有优选至少约为0. 3的，更优选至少约为0. 5的多分散指数。 多分散指数是对于粒径的分散的量度，其中，当所有颗粒具有相同直径时，该指数取理论最 大值1。在本发明的一个优选的实施方式中，根据本发明的颗粒的胶原材料由脊椎动物的 骨骼获得。与皮肤组织(例如牛皮或猪皮)胶原的使用相比，骨骼胶原的使用具有不同的 优点。本发明人发现优点之一是，与皮肤胶原相比，由骨骼胶原可更简便制备出具有所需尺 寸量级的颗粒，这是因为在皮肤胶原的情况下更会获得纤维状结构。这种效果有可能是由 于骨骼或皮肤组织中胶原分子的不同的交联结构。另外，突出的是，由骨骼胶原可制备与相应的牛皮产品或特别是猪皮产品相比基 本口味中性和气味中性的颗粒。相应的牛皮产品或特别是猪皮产品由于其特有口味仅用于 肉制品或香肠中，而尽可能口味中性的骨骼胶原颗粒也可用于其它领域，例如用于仿制奶 酪、调料或甜点。虽然为了去除口味问题和气味问题而对产品进行的复杂净化是可行的，但对于食 品领域中的应用，这是不经济的。胶原材料优选由哺乳动物，特别是猪、牛、绵羊或山羊获得，以及由家禽或由鱼类 获得。在由骨骼获得的胶原材料的情况下，其优选包括骨胶原。在此，涉及的是脱脂和脱矿 化的骨骼材料，其也被用于制备明胶。胶原材料具有占干重优选小于约5重量％，特别是小于约2重量％的脂肪含量。根 据本发明的颗粒因此也可用于制备基本脱脂的食品。特别地，通过使用骨胶原作为胶原材 料，可以毫无问题地实现相应低的脂肪含量。在此，低的脂肪含量也有助于根据本发明的颗 粒的气味中性和口味中性，因为气味问题通常通过制备过程期间脂肪的氧化产生。本发明的另一方面涉及特别用于制备食品的组合物，该组合物包括根据本发明的 颗粒和基本水溶性材料，其中，该颗粒分散于该水溶性材料的基质中。这种组合物具有的有利效果是，当根据本发明的干燥颗粒在食品制备过程中再次 与水性介质接触时，干燥颗粒能够良好地分散。在对颗粒进行干燥时(出于储存稳定性的 原因通常需要进行干燥)，不加入可溶基质材料即可形成非常难于再分散的聚集体。因此，根据本发明的组合物不仅能以干燥的形式存在，其中，水溶性材料用作一种分离剂，也能以 水合的状态存在，其中，胶原颗粒溶胀，并且水溶性材料以真实溶液形式、胶体溶液形式或 凝胶形式存在。在营养生理学的视角下，水溶性材料可以是在提供热量方面可用的，其也可以是 可溶性食用纤维(Ballaststoff)。优选的水溶性材料选自明胶、胶原水解物、改性淀粉、糊 精、角豆胶(Joharmisbrotkernmehl，角豆粉)、瓜尔豆、蒴篛、刺芸豆(塔拉，Tara)、阿拉伯 胶、改性纤维素及它们的混合物。如果需要根据本发明的颗粒在冷水中具有良好的再分散性，水溶性材料优选具有 高的冷水溶解度。组合物中水溶性材料的份额优选为占干重的约15重量％至约75重量％。为了达 到所需效果所需要的份额通常依赖于水溶性材料的种类，其中该选择还受相应的应用及食 品种类的影响。在根据本发明的组合物的另一实施方式中，除胶原颗粒之外，组合物还包括一种 或多种不溶性食用纤维和/或不溶性蛋白质。通过应用在提供热量方面不可用的食用纤维 来代替一部分胶原颗粒，可进一步降低食品的热量含量，这种降低除了通过胶原颗粒部分 或完全代替脂肪实现之外，这还通过对颗粒加以结合的水来实现。食用纤维和/或蛋白质优选以与胶原材料颗粒相同尺寸量级的颗粒存在。通过模 仿由乳化的小脂肪滴形成的口感，这些组分也有助于食品所需的乳脂状质感。优选的不溶性食用纤维选自包含纤维素和/或半纤维素的物质。合适食用纤维的 例子为小麦纤维。根据本发明的组合物中可使用的不溶性蛋白质优选选自玉米蛋白、酪蛋白和/或 大豆蛋白。为了使蛋白质不溶，可特别借助转谷氨酰胺酶使其交联。鉴于前述方法，可通过包括如下步骤的根据本发明的胶原材料颗粒的制备方法解 决本发明所基于的任务，所述步骤为a)制备固态胶原材料的水性悬浮体；和
b)机械粉碎悬浮体中的胶原材料，从而获得具有小于约150μπι的平均直径的颗粒。发明人发现，在水性悬浮体中粉碎胶原材料是用于制备具有根据本发明的尺寸范 围的胶原材料颗粒(即，具有小于约150 μ m的平均直径的颗粒)的特别合适的方法。优选 在机械粉碎之后获得具有约20 μ m至约100 μ m,更优选约40 μ m至约80 μ m的平均直径的 颗粒。在根据本发明的方法中，颗粒在粉碎时已经以已溶胀状态存在，所提及的是已溶胀状 态下的尺寸数据。该方法的理论另选方案是对胶原材料进行干燥研磨。然而，在此存在如下问题，干 燥的胶原通过吸收来自周围环境的少量水而使颗粒粘合，因此不再能够进一步研磨直至所 需的尺寸，或者由于过高的机械能量输入产生腐败的气味或口味。步骤a)中使用的胶原材料优选包括通过骨骼的脱脂和脱矿化制备的骨胶原。使 用骨骼胶原材料的优点在根据本发明的颗粒的内容中已有描述。水性悬浮体优选以如下方式制备，使具有约2mm或更小平均粒径的粗粉碎的胶原 材料在水性介质中悬浮。通过粗粉碎，可确保用于进一步加工的水性悬浮体具有足够的流动性。对于粗粉碎来说，可使用常见的方法，例如绞肉(Wolfen)法。在制备悬浮体时，胶原材料与水性介质的重量比优选为约1 10至约1 0.25。 在选择该比例时，悬浮体的足够的流动性对于后续机械粉碎来说是至关重要的。对步骤b)中胶原材料的机械粉碎优选包括高压均质化过程。在该方法(该方法 也用于对牛奶中脂肪份额的均质化)中，通过剪切力、冲击力和首要是空穴力来降低胶原 材料的粒径。在此使用的压力可为例如约1000巴的范围。步骤b)中可另选地使用的或可额外使用的另一优选方法是例如通过胶体磨对 胶原材料进行湿磨。被证实特别有利的是如下的方式，胶原材料在悬浮体中首先被加以湿 磨，然后进行高压均质化。优选的是，在进行步骤b)之前或之时，将悬浮体的pH值调整为约4. 5至约6. 5的 值，以在机械粉碎过程中很大程度上避免胶原的酸性水解或碱性水解。另外，必要时可在悬 浮体中加入氧化剂，以获得漂白效果和/或杀菌效果。为了制备根据本发明的组合物，该组合物除包括胶原颗粒之外还包括不溶性食用 纤维和/或不溶性蛋白质的组合物，有利地在进行步骤b)之前，向悬浮体中加入不溶性食 用纤维和/或不溶性蛋白质。这些材料随后与胶原材料一起被粉碎成具有相应尺寸量级的 颗粒。上述方法的结果是获得呈水性分散体形式的根据本发明的胶原材料颗粒，根据胶 原材料与水性介质的重量比，根据本发明的胶原材料颗粒具有粘性、乳脂状直至糊状稠度， 并且能以该形式用于制备食品。为了获得具有更好的储存稳定性和运输稳定性的产品，可在额外的步骤C)中对 步骤b)中获得的颗粒加以干燥。对颗粒或组合物的干燥优选通过滚筒式干燥、喷雾干燥、 冷冻干燥或真空带式干燥来进行。通过在步骤b)中粉碎时，对胶原材料的高机械应力及伴随而来的温度升高，在根 据本发明的方法中可能导致少量胶原的水解，即，除了根据本发明的基本不溶性颗粒之外， 还产生水溶性产品，例如明胶或胶原水解物。通过选择约4. 5至约6. 5范围内的pH值，可 以限制如上所述的水解的程度。另一方面，通过水解产生的产品作为可溶性材料也有助于根据本发明的颗粒在干 燥之后更好的再分散性，正如上文所详细解释的那样。然而，因为对于该目的来说，机械粉 碎时形成的可溶性材料份额通常不够，根据本发明的方法的另一实施方式，在进行步骤b) 之后，必要时在进行步骤c)之前，向悬浮体中加入基本为水溶性的材料。通过这种方式可 获得胶原材料颗粒分散于水溶性材料的基质中的组合物，由此显著改善已干燥颗粒随后的 再分散性。如果在进一步加工时或在食物中使用颗粒时不需要明胶和/或胶原水解物，也可 以使通过水解产生的明胶和/或胶原水解物与胶原颗粒分离。在这种情况下，可取而代之 地使用另外的可溶性材料作为基质。然而，通常不需要这种分离，因为水解产物在待制备的 食品中不产生不利效果。本发明还涉及上述胶原材料颗粒或上述组合物用于制备食品的用途。在此，根 据本发明的颗粒或组合物适合作为不同种类食品中的脂肪代替品，特别是肉制品和香肠、 仿制奶酪、用于汤和酱汁的速溶粉末、调料、蛋黄酱、面包涂抹料、酸奶和奶油中的脂肪代替品。根据本发明的另一方面，颗粒或组合物还可以用于制备美容产品或药物产品。在 此，可以特别是充分利用胶原颗粒的特性，以便调整出膏或霜(Creme)的所需稠度。此外， 例如已干燥的无菌胶原颗粒也可用作创伤粉末(或者作为创伤粉末的基层)，其中，同样用 到高水合能力。


结合如下实施例并且参考附图详细阐释本发明的所述优点和其他优点。其中分别 为图1示出根据本发明的颗粒的典型尺寸分布的图示。图2示出根据本发明的颗粒的电子显微照片。
具体实施例方式实施例1 由猪骨骼制备根据本发明的颗粒作为起始材料使用猪骨骼的骨胶原，即，脱脂和脱矿化的骨骼材料。首先使用标准 绞肉机对其粗粉碎，其中，在第一通道中使用5mm的孔板，在随后的第二通道中使用2mm的 孔板。通过以1 1的重量比加入水，由粗粉碎的材料制备出具有足够流动性的水性悬 浮体，以便在胶体磨中继续加工。可以要么使用“Comitrol ^^^^^· Model 1500”(制 造商Urschel Laboratorieshc.)，要么使用带循环泵装置的 “PUC Kolloidmuhle Typ 60” (制造商=Probst & Class GmbH & Co. KG)。首先，在胶体磨的缝隙宽度为3mm的情况下，在悬浮体中机械粉碎胶原材料，然后 在Imm的缝隙宽度下再次研磨。该方法步骤之后，悬浮体在指间摩擦时具有糊状的、但还明 显有粒状的稠度。通过添加氢氧化钠，将悬浮体的pH值调整为约5. 5的值，并向其加入约0. 5重 量％的过氧化氢作为杀菌剂和漂白剂。然后，借助高压均化机进一步机械粉碎胶原材料(Modell Lab60/15TBSI，制造商 APV/Gaulin)。高压均质化在具有1000巴的工作压力、50°C的预存温度和入口温度、1201/h 通过量的两个彼此跟随的通道中实施。在第一通道之后，在指间摩擦时仍可察觉到非常细 粒的结构，而在第二通道之后，感觉获得的分散体是无结构的且为均质的。实施例2 确定粒径和多分散指数借助光散射确定平均粒径和多分散指数，以作为根据本发明的胶原颗粒的尺寸分 布的量度。使用测量范围为0. 01至2000 μ m、波长为780和405nm的两个激光器、3mW标称 激光功率的光散射仪S3500(制造商=Particle Metrix)。用水将根据实施例1获得的胶原颗粒分散体稀释至约5重量％的干重份额，并且 滴到测量仪器的分散单元上，直到达到对于测量足够的颗粒浓度。根据仪器生产商的操作 指南自动进行测量和评估。图1示出通过上述测试方法确定的根据本发明的颗粒的典型尺寸分布的图示。 在此，各个柱形(y轴)的高度相应于颗粒在各尺寸范围(χ轴，对数标度)内的相对数(relativen Anzahl)。对于通过实施例1中所述的方法制备的根据本发明的胶原颗粒，通 常产生约40 μ m至约80 μ m的平均颗粒直径和大于0. 3的多分散指数。在图1所示的尺寸 分布中，平均颗粒直径为68. 5 μ m，多分散指数为0. 47。实施例3 由胶原颗粒和小麦纤维制备组合物如实施例1所述那样进行制备，其中，在进行高压均质化之前直接向悬浮体中加 入与胶原材料的干重相应数量的小麦纤维。同时也加入相应量的水，从而悬浮体中的干重 总份额基本保持不变。然后如实施例1所述那样，通过高压均质化的两个通道，其中在此也获得指间摩 擦时无结构的且为均质的产品。通过不可用的小麦纤维代替一半胶原材料可将产品的热量含量减半。实施例4 干燥胶原颗粒下面，通过喷雾干燥或滚筒式干燥来制备干燥的、能储存胶原颗粒。此外，也可使 用其他干燥方法。喷雾干燥使用带有外部混合双组分喷嘴(直径2mm)的Niro P 6. 3型喷雾干燥器。将根据 实施例1获得的胶原颗粒分散体加热至约64至68°C，并用软管泵将该胶原颗粒分散体泵入 喷雾干燥器的双组分喷嘴。在一部分配料中，向分散体中首先加入10重量％的胶原水解物 (以占胶原颗粒计)作为可溶基质材料，以改善干燥颗粒的再分散性。方法参数示于下表1中表 权利要求
1.胶原材料颗粒，所述胶原材料颗粒在水中基本是不溶性的并且是能溶胀的，其中，所 述该颗粒在已溶胀状态下具有小于约150 μ m的平均直径。
2.根据权利要求1所述的颗粒，其中，所述颗粒在已溶胀状态下具有约20μ m至约 100 μ m的平均直径，特别是约40 μ m至约80 μ m的平均直径。
3.根据权利要求1或2所述的颗粒，其中，所述颗粒具有至少约为0.3的多分散指数， 特别是至少约为0. 5的多分散指数。
4.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，所述胶原材料自脊椎动物的骨骼获得。
5.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，所述胶原材料自哺乳动物获得，或者 自家禽或鱼类获得，所述哺乳动物特别是指猪、牛、绵羊或山羊。
6.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，所述胶原材料包括骨胶原。
7.根据上述权利要求中任一项所述的颗粒，其中，所述胶原材料具有占干重小于约5 重量％的脂肪含量，特别是小于约2重量％的脂肪含量。
8.组合物，特别用于制备食品，所述组合物包括根据上述权利要求中任一项所述的颗 粒以及基本水溶性的材料，其中，所述颗粒分散在所述水溶性的材料的基质中。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述水溶性的材料选自明胶、胶原水解物、改 性淀粉、糊精、角豆胶、瓜尔豆、蒴篛、刺芸豆、阿拉伯胶、改性纤维素及其上述物质的混合 物。
10.根据权利要求8或9所述的组合物，其中，在所述组合物中所述水溶性的材料的份 额为占干重约15重量％至约75重量％。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的组合物，其中，所述组合物还包括一种或多种 不溶性食用纤维和/或不溶性蛋白质。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中，所述食用纤维和/或蛋白质作为与胶原材料 颗粒相同尺寸量级的颗粒存在。
13.根据权利要求11或12所述的组合物，其中，所述不溶性食用纤维选自包含纤维素 和/或半纤维素的物质，特别是小麦纤维。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的组合物，其中，所述不溶性蛋白质选自玉米 蛋白、酪蛋白和/或大豆蛋白。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的组合物，其中，所述不溶性蛋白质特别是被 借助转谷氨酰胺酶进行交联的。
16.用于制备根据权利要求1至7中任一项所述的胶原材料颗粒的方法，所述方法包括 如下步骤a)制备固态胶原材料的水性悬浮体；以及b)对所述悬浮体中的胶原材料进行机械粉碎，从而获得具有小于约150μπι的平均直 径的颗粒。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述固态胶原材料通过对骨骼的脱脂和脱矿 化来制备。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述水性悬浮体被在步骤a)中制备，方 法是将具有约2mm或更小的平均粒径的粗粉碎的胶原材料在水性介质中悬浮。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述胶原材料与所述水性介质的重量比为约 1 10 至约 1 0. 25。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，步骤b)中的所述机械粉碎包括 高压均质化。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中步骤b)中的所述机械粉碎包括湿磨。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其中，在实施步骤b)之前或实施步骤 b)期间，将悬浮体的pH值调整为约4.5至约6.5的值。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中，在进行步骤b)之前，向所述悬 浮体中加入一种或多种不溶性食用纤维和/或不溶性蛋白质。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，所述方法包括如下的额外步骤 c)对步骤b)中所得到的颗粒进行干燥。
25.根据权利要求M所述的方法，其中，干燥借助滚筒式干燥、喷雾干燥、冷冻干燥或 真空带式干燥来进行。
26.根据权利要求16至25中任一项所述的方法，其中，在实施步骤b)之后，以及必要 时在实施步骤c)之前，向所述悬浮体中加入基本上水溶性的材料。
27.根据权利要求1至7中任一项所述的胶原材料颗粒或者根据权利要求8至15中任 一项所述的组合物用于制备食品的用途。
28.根据权利要求1至7中任一项所述的胶原材料颗粒或根据权利要求8至15中任一 项所述的组合物用于制备美容产品或药物产品的用途。
全文摘要
为了提供适合用作食品中脂肪代替品的产品，所述产品可被简便而成本低廉地制备，并且营养生理学上是可以接受的，并且通过所述产品能够尽可能好地模拟含脂肪食物的典型质感，而提出如下胶原材料颗粒，该胶原材料颗粒在水中基本是不溶性的并且是可溶胀的，其中，该颗粒在已溶胀状态下具有小于约150μm的平均直径。此外，提出用于制备该产品的方法。
文档编号A23G1/00GK102112008SQ200980130527
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年7月31日
发明者埃伯哈德·迪克, 西蒙·沃尔特 申请人:格利达股份公司