Gelierungseigenschaften Von Polysacchariden

7/18/2019 Gelierungseigenschaften Von Polysacchariden

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Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in

Getränken

Seminararbeit 5. Semester Getränketechnologie

Felix Scholten

Matrikelnummer: 266579

1 Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



InhaltsverzeichnisAbstract.................................................................................................................................................3Polysaccharide......................................................................................................................................3Physikalische egriffe..........................................................................................................................!

"heologie.........................................................................................................................................!#e$tonsche Fl%ssigkeiten...............................................................................................................!

&iskosität.........................................................................................................................................!#icht'ne$tonsche Fl%ssigkeiten......................................................................................................!Gele..................................................................................................................................................(&iskoelasti)ität.................................................................................................................................*

"heologie von Polysaccharidl+sungen.................................................................................................*&iskoelasti)ität und Gelbildung von Polysacchariden.........................................................................#at%rlich vorko--ende Polysaccharide in Getränken......................................................................1

β'Glucan in /%r)e und ier..........................................................................................................1Pektin in Fruchtsäften....................................................................................................................1(

A00likation von gelierenden Polysacchariden in Getränken.............................................................

2arrageen.......................................................................................................................................anthan..........................................................................................................................................14ohannisbrotkern-ehl....................................................................................................................!Gu--iarabicu-............................................................................................................................(Pektine...........................................................................................................................................(Pro0ylen Glycol Alginat5PGA6......................................................................................................*β'Glucan........................................................................................................................................

Schlussfolgerung................................................................................................................................

Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



Abstract

7ie folgende Se-inararbeit beschäftigt sich -it de- 8he-a Gelierungseigenschaften von

Polysacchariden in Getränken. 9u eginn der Ausarbeitung $ird beschrieben $as Polysaccharide

sind und $as sie aus-acht. Als nächstes $ird auf 0hysikalische egriffe eingegangen, die das

bilden von Gelen aus Polysacchariden erklären. 7anach $ird der s0e)ifische :influss von

gelierenden Polysacchariden auf $ässrige ;+sungen erklärt. <- folgenden geht es u-

Polysaccharide in Getränken. =ierbei $ird )unächst auf nat%rlich in Getränken vorliegende

Polysaccharide eingegangen und $elche &or' und #achteile sich dadurch ergeben. <- let)ten 8eil

geht es u- die &er$endung von verschiedenen gelierenden Polysacchariden in Getränken und die

sich >e$eils ergebenden A00likationen und &orteile.

Polysaccharide

?- Gelierungseigenschaften verstehen )u k+nnen ist es not$endig )unächst den Aufbau von

Polysacchariden )u kennen. <hr s0e)ifischer Aufbau gibt schon =in$eis auf das &erständnis ihrer

:igenschaften. Polysaccharide sind &erbindungen die aus @onosacchariden bestehen. 7iese sind

%ber glycosidische indungen verbunden. @an s0richt erst von eine- Polysaccharid sobald die

&erbindung aus -indestens )ehn @onosacchariden besteht.1B

7iese 7efinition nach <?PA2 beschreibt schon, dass es sich u- ein sehr groCe @enge von

-+glichen &erbindungen handelt. 7iese hohe &ariabilität ist vor alle- bedingt durchD

• die unterschiedlichen @ono-ere

• die Art der &erkn%0fung der austeine

• die &er)$eigtheit der Eette

• aktive Gru00en an den @ono-eren $ie ).. 2arboxyl' oder Sulfatgru00en

• die Seuen)reihenfolge der @ono-ere

All diese :influssgr+Cen besti--en die Struktur eines Polysaccharids.

7iese Struktur kann ähnlich $ie bei Proteinen als Pri-är', Sekundär' und 8ertiärstruktur erklärt

$erden. 4edoch sind die berlegungen hier)u $esentlich ko-0lexer.

=andelt es sich bei der Pri-ärstruktur von Proteinen u- eine definierte Abfolge von A-inosäuren,

hin )u einer langen Eette, ist dies bei Polysacchariden nicht so einfach )u beschreiben. 7ie




&ariabilität der ein)elnen estandteile $urde oben schon ein-al beschrieben.

7ie Sekundärstruktur von Proteinen u-fasst nur drei -+gliche Anordnungen der EetteD α'=elix, β'

Faltblatt und eine unsortierte Struktur. 7ie Sekundärstrukturen von Polysacchariden k+nnen

angelehnt an diese Strukturen gesehen $erden. :s gibt ebenfalls =elixstrukturen. 7iese k+nnen

allerdings als :infach', 7o00el' oder sogar 8ri0lehelix vorliegen. :s gibt andstrukturen, die in

verschiedenen &ariationen vorliegen k+nnen. 7iese ähneln i- Aufbau der β'Faltblatt Struktur.

AuCerde- gibt es noch viele $eitere "äu-liche Strukturierungen, auch unter :inbe)ug von

Eationen. 7as bekannteste eis0iel ist die H:ierkartonstrukturI die ).. bei Pektin häufig vorliegt.

7ie 8ertiärstruktur ist f%r >edes ein)elne entstandene Polysaccharid unterschiedlich, auch abhängig

von der Eettenlänge und nie-als s0e)ifisch $ie bei Proteinen.

7ies beschreibt schon den enor-en ?nterschied i- -olaren Ge$icht von Polysacchariden.blicher$eise bestehen sie aus -ehr als @ono-eren bis hin )u 1. 5A-ylo0ektin,

Glycogen6B3B

Warum Organismen Polysaccharide bilden

Polysaccharide sind einer der Grundbausteine von 9ellen. :benfalls dienen sie den 9ellen als

:nergiereserve.

ei Polysacchariden als :nergies0eicher geht es den Jrganis-en $eniger u- den strukturellen

Aufbau der Polysaccharide als viel-ehr u- den Aufbau aus f%r den Jrganis-us ver$ertbaren

:infach)ucker. 7urch die Polysaccharidbildung $ird es ihnen un-+glich de- Js-otischen 7ruck

)u folgen und %berall hin )u diffundieren. Sie k+nnen so ges0eichert $erden. /ird die :nergie

ben+tigt kann die :nergie freigeset)t $erden 5Stärke, Glycogen6.

Als strukturbildende Stoffe geht es $ie der #a-e schon sagt viel-ehr u- die Struktur der

ein)elnen Polysaccharide. Sehr regel-äCige Strukturen aus nur $enigen verschiedenen @ono-eren

ergeben eine hohe Steifigkeit f%r die 9ell$ände52ellulose, Arabinoxylan6. ?-so -ehr ver)$eigt

die Polysaccharide sind und u-so -ehr @ono-ere )u- :insat) ko--en u-so $eniger Sekundäre

Strukturen k+nnen sich in den Polysacchariden bilden. Sie sind in ihrer Struktur $eicher und

-achen 9ellen so-it flexibler5Pektin, 2arrageen6.

9u- :insat) in ;ebens-itteln )ur Gelierung k+nnen 0rin)i0iell alle genannten Polysaccharide

ko--en. ei vielen von ihnen bedarf es >edoch einer Aufbereitung.KB

K Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



Physikalische Begriffe

<- folgenden $ird ausschlieClich von Fl%ssigkeiten ges0rochen. :s ist bekannt das auch Gase

analoge &erhaltens$eisen haben. Auf diese eschreibung $ird der :infachheit halber ver)ichtet.

Rheologie

"heologie beschäftigt sich -it de- &erfor-ungs' und FlieCverhalten von Stoffen. Sie $ird

traditionell der Physik )ugeordnet. 7er :influss von Polysacchariden auf die "heologie von

Fl%ssigkeiten geht >edoch auch auf die Struktur der Polysaccharide )ur%ck,. 7iese ist eher in der

ioche-ie )u finden. =ier)u >edoch s0äter -ehr. 9unächst sollen die 0hysikalischen Gr+Cen und

deren :ffekte aufeinander näher gebracht $erden.

<- Gebiet der "heologie gibt es viele ereiche die f%r uns nicht relevant sind. 7ie relevanten sindne$tonsche und nicht'ne$tonsche Fl%ssigkeiten, so$ie Gele.

Newtonsche Flüssigkeiten

#e$tonsche Fl%ssigkeiten sind Fl%ssigkeiten auf die nur die 7ichte und die &iskosität :influss

ni--t. 7ie &iskosität ist f%r #e$tonsche Fl%ssigkeiten linear und so-it genau besti--bar.

#e$tonsche Fl%ssigkeiten )eigen ein gleich-äCiges FlieCverhalten bei egal $elcher

eans0ruchungen.

Viskosität

@it der &iskosität $ird die 9ähfl%ssigkeit einer Fl%ssigkeit beschrieben. 4e h+her die &iskosität

einer Fl%ssigkeit ist desto )ähfl%ssiger ist sie. 4e niedriger die &iskosität einer Fl%ssigkeit ist desto

leichter flieCt sie. 7ie dyna-ische &iskosität einer ;+sung set)t sich )usa--en aus der 7ichte und

der kine-atischen &iskosität. 7ie kine-atische &iskosität beschreibt ausschlieClich den :influss

der Eräfte, die sich durch <nteraktion der <nhaltsstoffe einer ;+sung untereinander ergeben. 7ie

dyna-ische &iskosität von /asser bei L2 beträgt 1 -Pas.

Nicht-newtonsche Flüssigkeiten

<n nicht'ne$tonschen Fl%ssigkeiten neh-en ebenfalls die <nteraktionen von @olek%len in der

;+sung untereinander :influss auf die FlieCeigenschaften. #eben diesen neh-en >edoch noch

andere Gr+Cen :influss darauf. 7ie $ichtigste unter ihnen sind Scherkräfte die auf die ;+sung

! Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



$irken. 7ie FlieCeigenschaften sind daher f%r nicht'ne$tonsche Fl%ssigkeiten nicht linear. Sie

k+nnen >e nach :influssfaktoren in anderen :inheiten festgehalten $erden. ;ässt sich eine #icht'

ne$tonsche Fl%ssigkeit )u- eis0iel durch Scherkräfte beeinflussen kann -an die

FlieCeigenschaften in der Strukturviskosität beschreiben. 7ies ist auch der f%r das 8he-a $ichtigste

:influss auf die A00likationen von Polysacchariden in Getränken.!B

Gele

<n eine- Gel ist ein Feststoff kolloidal in einer Fl%ssigkeit gel+st. <n dieser ;+sung ist der Feststoff

an sich dreidi-ensional aneinander gebunden. :r durchdringt die ko-0lette Fl%ssigkeit.

59$eidi-ensionales @odelD Abb.16 7urch diese &erbindung in sich $ird die Fl%ssigkeit in ihrer

e$egung gehindert. :in Gel )eigt i--er nicht'ne$tonsche FlieCeigenschaften $ie eine

Fl%ssigkeit, >edoch auch )uneh-end elasti)itäre :igenschaften $ie ein Feststoff. 7as heiCt er

reagiert auf eine eans0ruchung von auCen )unächst -it 7efor-ation, begibt sich nach Abnah-e

der Eraft >edoch $ieder in "ichtung seiner Ausgangs0osition )ur%ck. 4e nach 9usa--enset)ung

des Gels, der Stärke der indung des Feststoffsyste-s, der @enge des Feststoffs i- Syste-, de-

strukturellen Aufbau des Feststoffs und der indungseigenschaften des Feststoffs an die Fl%ssigkeit

variiert dessen äuCerliche :rscheinung. Sie reicht von $eich und flexibel bis hin )u fest und

br%chig. Gele stehen 0hysikalisch den Solen gegen%ber. 7iese beschreiben eine kolloidale ;+sung

von 8eilchen in Fl%ssigkeiten, die keine &erbindungen untereinander eingehen.(B

( Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten

Abbildung 1: Zweidimensionales Modell einesGels(Linien: Feststoff, Zwischenraum:

Flüssigkeit



Viskoelastizität

&iskoelasti)ität ist eine 0hysikalische Gr+Ce die -eist -it eine- Js)illo-eter ge-essen $ird. 7ie

&iskoelasti)ität verbindet die )$ei :igenschaften der &iskosität f%r ne$tonsche Fl%ssigkeiten und

die :lasti)ität f%r Festk+r0er. viskoelastische Stoffe $erden durch GM und GMM besti--t.

• GM ist der :influss der elastischen :igenschaften auf die &iskoelasti)ität eines Stoffes

• GMM ist der :influss der viskosen :igenschaften auf die &iskoelasti)ität eines Stoffes

<st also G! <G ! ! ist der viskoelastische Stoff eher noch &iskos als :lastisch.

<st G! >G! ! ist der viskoelastische Stoff eher :lastisch als &iskos.*B

Rheologie von Polysaccharidlsungen

Sind in einer ;+sung Polysaccharide gel+st, >edoch in einer Eon)entration, dass sie keine

/echsel$irkungen )u anderen Polysacchariden oder <nhaltsstoffen ausbilden hat -an eine nicht'

ne$tonsche Fl%ssigkeit. 7ie &iskosität dieser ;+sung besti--t sich nachD

[η]= " ! M w

α

=ierbei ist η die dyna-ische &iskosität der ;+sung. EM und α sind Eonstanten. @$ ist das -ittlere

@olekularge$icht der Polysaccharide. α ist stark abhängig von den :igenschaften desPolysaccharids.

F%r lineare, flexible @olek%le bei eine- -+glichst neutralen 0= der ;+sung ist α eher groC.

F%r ver)$eigte @olek%le bei eine- geladenen 0= der ;+sung ist α eher klein.

7as heiCtD 4e ver)$eigter die @olek%le sind, u-so $eniger $ird die &iskosität erh+ht und >e

neutraler der 0=, u-so h+her die &iskosität.

<n dieser For- der $ässrigen ;+sung von Polysacchariden gibt es keine signifikanten <nteraktionen

)$ischen den ein)elnen @olek%len.

@it steigender Eon)entration des Polysaccharids erreicht -an >edoch eine Eon)entration an de-

sich das verändert. 7iese Eon)entration $ird als c* be)eichnet. <st die Eon)entration c≥c*

hat

-an eine nicht'ne$tonsche ;+sung erhalten.

<n dieser For- der ;+sung ist die ;+sung )$ar i--er noch gleich, $enn -an nur die ein)elnen

@ono-ere des Polysaccharids betrachtet. etrachtet -an >edoch die Poly-ere an sich erkennt -an

* Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten





bei den niedrigen Scherkräften die auf die Produkte ein$irken nicht von $esentliche- :influss. GMM

ist in diese- Falle noch gr+Cer als GM. :benfalls sind die Scherkräfte )ur esti--ung von cN

gering. <n Abb. 3 habe ich die ein)elnen )usa--enhänge noch ein-al in eine- Schaubild

veranschaulicht.

Generell kann -an in Abb. 3 sehen das es die in den 0hysikalischen :ffekten gesuchten scharfen

Abgren)ungen i- @olek%laufbau in der ;+sung so nicht gibt. :s ist ein schleifender &organg.

Ab $ann ein Gel entsteht hängt von vielen Faktoren abDOB

• 7e- Aufbau des Polysaccharids

• ;änge der Polysaccharidketten

• &er)$eigtheit der Polysaccharidketten

•&erschiedenheit der @ono-ere

O Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten

Abbildung *: Zusammenh$nge Molekularer Aufbau, 'hsikalischer Zustand, Messbare Gr+e c-

newtonsche Flüssigkeit →nichtnewtonsche Flüssikkeit →Gel

viskos viskoelastisch viskoelastisch

[η] G'' > G' G'>G''

NewtonscheFlüssigkeit NichtnewtonscheFlüssigkeit Gel

newtonsche Flüssigkeit →nichtnewtonsche Flüssikkeit →Gel

viskos viskoelastisch viskoelastisch

[η] G'' > G' G'>G''

NewtonscheFlüssigkeit NichtnewtonscheFlüssigkeit Gel

c<c* c<c* c=c* c>c* c>c*



• aktive Gru00en an den @ono-eren 5Sulfatgru00en, Säuregru00en,...6

• 7en äuCeren egebenheiten

• 8e-0eratur und 8e-0eraturveränderung

• 0='/ert

• Sal)kon)entration

Gele entstehen $ie -an hier schon sehen kann auf verschiedenste /eise. ei -anchen Stoffen

bleibt die viskose Solstellung länger bestehen, bei anderen entsteht ein Gel fr%her.

7ie Gelierungseigenschaften der ein)elnen Polysaccharide k+nnen durch @odifikation ihrer

che-ischen Struktur verändert $erden. :benfalls durch :influssnah-e auf die äuCeren

egebenheiten i- Produkt. ei -anchen Polysacchariden entstehen dadurch irreversible Gele.7iese bleiben auch erhalten $enn sich die äuCeren egebenheiten )ur%ck verändern. So kann -an

bei -anchen Polysacchariden durch 8e-0eraturerh+hung Strukturen bilden die auch nach einer

8e-0eraturabsenkung erhalten bleiben 5Abb. K6.

:benfalls k+nnen sich durch Sal) b)$. @ineralienein$irkung 5 -eistens 2a6 sogenannte

Q:ierkartonsI aus den @olek%len bilden und diese sich so-it verbinden.5Abb. !6


Abbildung .: /o00elhelibildung &on "a00a23arrageen

durch 4it)eeinwirkung



7ies sind nur )$ei einfache eis0iele f%r <nteraktionen )$ischen )$ei oder -ehreren

Polysaccharid-olek%len. #eben diese- 9usa--ens0iel k+nnen sich die Polysaccharide in vielen

anderen /eisen aneinander binden. 7iese @echanis-en sind teil$eise noch viel ko-0lexer und

unerforscht. AuCerde- s0ielen )$ischen den Polysacchariden auch i--er gan) klassische

che-ische Gr+Cen eine "olle $ie )..D

• /asserstoffbr%cken

• &an'der'/aals'Eräfte

• hydro0hobe Asso)iation

/as generell gesagt $ird ist das >e -ehr <nteraktionen )$ischen den @olek%len stattfinden, u-so

stabiler sind sie auch bei &eränderungen des Syste-s. /as >edoch auch klar ist, >e -ehr

<nteraktionen sich ausbilden, u-so fester $ird ein Stoff und desto anfälliger f%r Scherkräfte.

:s k+nnen bei- 9usa--ens0iel )$ischen Polysacchariden und anderen =ydrocolloiden 5unter

andere- Polysacchariden6 auch synergistische :ffekte ausgebildet $erden. 7ie oben beschriebenen

<nteraktionen $erden durch diese verstärkt.1BOB

<- folgenden $erden ein)elne Polysaccharide in Getränken vorgestellt. 9unächst gehe ich auf

Polysaccharide ein, die nat%rlich in den Getränken vorliegen. <- nächsten Schritt geht es u-


Abbildung 5: 6ilden einer

7ierkartonstruktur eines Alginats unter 7influss &on 3a#8



A00likationen bei $elchen Getränken ge)ielt Polysaccharide )ugegeben $erden u- besti--te

:ffekte durch deren Gelierung )u erhalten. Auf die Gelierung der darin ver$endeten Polysaccharide

$ird dann ein)eln eingegangen.

"at#rlich vorkommende Polysaccharide in Getränken

-Glucan in Würze und Bier

β'Glucan ist ein 8eil des :ndos0er-s von Gerste. :s ko--t ebenfalls in einigen anderen 9erealien

vor, hau0tsächlich aber in Gerste und =afer. :s bildet i- :ndos0er- einen 8eil der 9ell$ände

)$ischen der Stärke. :s ist eingeschlossen von Arabinoxylan als eine Schicht. 9$ei dieser

Schichten schlieCen %ber organische Säuren Protein ein. 7ieser 9usa--enschluss ist die gesa-te

9ell$and des :ndos0er-s von Gerste.5Abb. (611B

β'Glucan ist ähnlich aufgebaut $ie 2ellulose. :s besteht ausschlieClich aus β'51'36,51'K6

Gluco0yranosyl. ber die iosynthese des Stoff ist so gut $ie nichts bekannt. 7er genaue Aufbau

ist >edoch relativ bekannt. 7as Ger%st besteht aus β'51'K6verkn%0ften @ono-eren, die in

unregel-äCigen Abständen β'51'36verkn%0ft sind. 7ie ;änge der Eetten die ausschlieClich β'51'

K6verkn%0ft sind liegt )$ischen 3 und ca. O @ono-eren, $obei Abstände von 3'K @ono-eren a-

häufigsten vorliegen.5Abb. *6


Abbildung 9: β 2Glucan in der Zellwand des 7ndos0erm &on Gerste



β'Glucan kann $enn es in ;+sung ist Gele ausbilden. 7iese Gele sind >e nach Eettenlänge sehr

unterschiedlich stabil. GroCe Poly-ere brauchen hohe Aktivierungsenergien )ur Gelierung, bilden

dann >edoch sehr feste Gele aus. Eur)e Poly-ere bilden ohne hohe :nergien relativ sch$ache

viskoelastische Gele aus.

7iese Gele $erden durch )$ei verschiedene intra-olekulare &erbindungen gebildet. Sie $erden i-

folgenden Schaubild dargestelltD

<n en)y-atischen &ersuchen konnte herausgestellt $erden das die celluloseähnlichen &erbindungen

$eniger :influss auf die Gelstabilität neh-en als die sogenannten 2ellotriosyl'Abschnitte. :s

$urde gefunden das β'Glucan Gele bei 0='/erten )$ischen und stabil sind. 7er Gehalt von

Saccharose und Sal) in der ;+sung ni--t keinen :influss auf die Gele. 1B


Abbildung : %erbindungen in β 2Glucan Gelen

Abbildung ;: <ückgrad &on β 2Glucan



β'Glucan $ird $ährend der &er-äl)ung )u groCen 8eilen abgebaut. 7ies geschieht vor alle- durch

β'51'36'Glucanasen und β'51'K6'Glucanasen. 7er Anteil von β'Glucan und Arabinoxylan i-

fertigen @al) besti--t die cytolytische ;+sung. 4e geringer der β'Glucangehalt und der

Arabinoxylangehalt i- fertigen @al), u-so besser ist dessen cytolytische ;+sung. 4e besser ein

@al) cytolytisch gel+st ist, u-so einfacher und besser lässt sich :xtrakt aus ih- l+sen. 7as ist

inso$eit logisch da, $enn ein @al) gut cytolytisch gel+st ist $eniger 9ell$ände )$ischen den

Stärkek+rnern i- @al) sind. So k+nnen diese leichter abgebaut $erden. Aus diese- Grund

be)eichnet /. Eun)e die 2ytholytische ;+sung des @al)es $ährend der Eei-ung als alleinige

Aufgabe des @äl)ers.11B13B

7urch einen i--er h+heren Preisdruck auf internationale rauereikon)erne $erden seit vielen

4ahren verstärkt auch nicht so hervorragend cytolytische gel+ste @al)e eingeset)t. AuCerde- $ird

@aischen auCerhalb von 7eutschland "ohfrucht 5unver-äl)te Gerste6 -it eine- i--er $eiter

steigende- Anteil )ugegeben. 7iese schlecht cytolytisch gel+sten @al)e und "ohfrucht liefern )$ar

$eniger :xtrakt, dieser :xtraktverlust $ird >edoch durch den $esentlich niedrigeren Preis -ehrfach

ausgeglichen. 7er der)eitige /elt-arkt0reis f%r @al) liegt bei ca. !Rt, der f%r Gerste bei ca.

1Rt.

ei rauereien die schlechter cytolytisch gel+ste @al)e und "ohfrucht eingeset)t haben )eigten

sich >edoch schon bald ;äutersch$ierigkeiten und es traten auch Filtrations0roble-e bei- fertigen

ier auf. 7ieser Proble-e f%hrten da)u das viel an diesen Proble-en geforscht $urde. Als

Schuldiger $urde )unächst der $esentlich h+here β'Glucangehalt festge-acht5gut gel+Ctes @al)

TT1(-gl, schlecht gel+stes @al) und "ohfruchteinsat) U!6. <n diesen Eon)entrationen bildet

β'Glucan Gele die erheblich :influss auf diese Faktoren neh-en. :benfalls ist -ittler$eile der

:influss des erh+hten Arabinoxylangehalts anerkannt. Jb dieses >edoch in Gel oder Solfor-

vorliegt ist nicht belegt, $eshalb es aus dieser etrachtung herausgehalten $ird.13B

/ährend des @aischvorgangs -it solchen "ohstoffen geht hoch-olekulares β'Glucan in ;+sung.

7ieses gel+ste hoch-olekulare β'Glucan bildet in der /%r)e Gele die, die &iskosität erh+hen, sie

beeinflussen >edoch auch auf die 0er-eabilität der 8reber. 7iesen 9usa--enhang habe ich in

folgender 8abelle )usa--engefasst5Abb 6. 7ie /erte sta--en aus -eine- PS. :s $urde -it

eine- nor-alen <nfusionsverfahren ge-aischt. :inge-aischt $urden (V@al) und KV"ohfrucht.

Analysiert $urde der :xtrakt -it einer S0indel. 7ie viskosität $urde -it eine- =aake

Eugelfallviskosi-eter ge-essen. 7ie Filtration der @aische geschah durch Faltenfilter, das

Filtrationsvolu-en nach 1! @inuten notiert. 7en @aischen $urden verschiedene :n)y-e

1K Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



)ugegeben. @aische 1 diente als Eontrolle. @aische $urde eine ylanase )ugegeben u- die

&iskosität )u senken ohne den b'Glucangehalt an)ugreifen. @aische 3 $urde eine β'Glucanase

)ugegeben u- den b'Glucangehalt )u senken. @aische 1 und hatten einen β'Glucangehalt von

U!-gl. @aische 3 von ca. K-gl. 7ie Filtrationsleistung $ird linear besti--t durch die

Per-eabilität des Filterkuchens und der &iskosität der @aische.

7as der b'Glucan Gehalt :influss auf die viscosität der @aische hat lässt sich aus de- &ergleich

der &iskosität von @aische 1 -it @aische schlieCen. @aische hat bei nahe)u gleiche- :xtrakt

eine deutlich niedrigere &iskosität, dies kann nur aus de- niedrigeren β'Glucangehalt schlieCen.

:benfalls kann -an bei- &ergleich von @aische und 3 feststellen das bei gleicher &iskosität der

@aische ein deutlich h+heres &olu-en @aische geläutert $erden kann. esti--t -an einen

Wuotienten aus Filtrationsleistung und &iskosität erhält -an eine undefinierte :inheit f%r die

Per-eabilität.5Abb 16

7er 7eutlich h+her Per-eabilitätsuotient von @aische 3 gegen%ber @aische hängt also a-

deutlich niedrigeren β'Glucan Gehalt der ;+sung. 7ies lässt darauf schlieCen das sich schon in der

@aische Gele aus β'Glucan entstehen die deutlichen :influss auf die Per-eabilität des

Filterkuchens $irken.1KB

/ährend der Gährung und der ;agerung der /%r)e auf de- $eg neh-en einige Faktoren einfluss

auf die 9usa--enset)ung dieser Gele. :influss haben ).. der @altosegehalt des ieres, der 0=

des ieres, der Alkoholgehalt und die @enge der kur))eitigen Schärkräfte die auf das ier

einge$irkt haben. 7urch all diese :infl%sse entstehen und stabilisieren sich Gele die dann :influss

auf die An$endungstechnik )ur ierbereitung haben. 7ie :infl%sse auf das Pu-0en sind noch

1! Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten

Abbildung =: /aten aus dem 6'>, β 2Glucangehalt Maische 1 und # ?5@@mgl, Maische * caB.@mgl

Enzym

Sacchaossel!s"ng #$%&$ #%'&

(aische # )ontolle #$%& %&+ #$,

(aische -ylanase #$%+. %' #$&

(aische + #$%#' %/ /0

E1takt 23

4iskosit5t m3a*s

Filtationsleist"ng nach #& min in ml

β6Gl"canase

Abbildung 1@: 'ermeabilit$tsCuotient aus Maische # und *

4iskosit5t Filtationsmenge 3emea7ilit5ts8"otientm3a*s Nach #& min in ml F ilta t nach #& min in ml9m3as

(aische %' #$& ,%#(aische + %/ /0 #0%$



relativ gering.1!B

7ie entstandenen Gele neh-en >edoch enor-en :influss auf die Filtration des ieres. Sie bilden

eine Gelschicht auf der Filteroberfläche da sie diese als Gel nicht durchflieCen k+nnen. 7iese

Gelschicht ver-ag es @e-bran und Eieselgurfilter beschleunigt )u)uset)en. 7ie Stand)eit einer

ein)elnen @e-bran b)$. Eieselgurf%llung $ird enor- redu)iert. 7ie vorher ges0arten Eosten

-%ssten hier $ieder ausgegeben $erden.1(B

?- all de- entgegen)u$irken e-0fiehlt es sich eine :n)y-ierung -it β'Glucanasen schon in der

@aische. :ine $eitere :n)y-ierung $ährend des ;agerns des ieres kann ebenfalls sinnvoll sein.

7ie :n)y-0rä0arate bauen bei- @aischen gel+stes hoch-olekulares β'Glucan schon in der

@aische )u ruchst%cken ab, die keine Gele -ehr bilden k+nnen. 7ie -eisten erhältlichen

:n)y-0rä0arate bauen gleich)eitig auch Arabinoxylan ab, u- die &iskosität der /%r)e $eiter )u

senken. Gehandelte Produkte sind ).. ?ltraflo ; und ?ltraflo @A von #ovo)y-es und ;a-inex

Su0er und ;a-inex G von 7anisco.1*B

Pektin in Fruchtsäften

Pektin ist 8eil der 9ell$and von allen Fr%chten und Ge-%sen. :s ist ein Polysaccharid. Pektin klebt

die 9ell$ände der Fr%chte )usa--en. :s liegt in den 9ell$änden als Gel vor. :s sorgt in den

9ell$änden nicht nur f%r )usa--enhalt sondern durch seine Gelfor- auch f%r eine ge$isse

Flexibilität f%r die 9ellen, da die 9ell$and durch die 2ellulose sehr Stabil ist.5Abb. 116

:inige ty0ische Pektingehalte sind in der Folgenden 8abelle )usa--engefasst.5Abb. 16

1( Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten

Abbildung 11: Zellwand &on 'flan)en



7er Aufbau von Pektin ist nicht ty0isch, da es sich bei Pektin u- ein sehr ver)$eigtes @olek%l

handelt. 7ie Pektinstruktur f%r eine besti--te Jbstsorte ist ähnlich. &ariiert aber von 9%chtung )u

9%chtung, au- )u au- und sogar in einer Frucht. /esentliche ?nterschiede in den

:igenschaften ergeben sich >edoch nur bei verschiedenen Arten. Pektin besteht ty0ischer$eise

groCteils aus Galakturonsäure. :s $ird fälschlicher$eise häufig als Polygalakturonsäure be)eichnet.

7ies ist falsch da Galakturonsäure in allen Pektin-olek%len in et$a nur eine- Anteil von (!'OV

vorko--t. 7as "%ckgrat von Pektin bilden ty0ischer$eise Galagturonsäure und "ha-nose. #eben

diesen eiden sind in den Seitenketten einige $eitere @onosaccharide verbaut. :in Schaubild %ber

Grundstrukturen und die enthaltenen 9ucker ist Abb. 13.

7as Pektin aus den 9ell$änden geht bei der &erarbeitung der Fr%chte )u Saft bei- 9ellaufschluss

-it @%hlen und bei- Pressen groCteils in die fl%ssige Phase %ber. 7ort kann es -ehr oder $eniger

starke Gele bilden, die dann :influss auf die "heologie und Stabilität der Säfte neh-en.

1* Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten

Abbildung 1#: 'ektingehalte &on Früchten undGemüsen in D(wwE@



Gelierung von Pektin

Pektin geliert i--er an den Stellen an denen ausschlieClich Galakturonsäure aneinander gegliedert

ist. 7iese Abschnitte $erden @onogalakturonsäuren genannt5 Abb. 136. 7en Aufbau eines solchen

Gels kann -an sich $ie folgt darstellen.5Abb. 1K6

/ie diese <nteraktion entsteht hängt von einigen Faktoren ab ).. 8e-0eratur, 0=, An)ahl

redu)ierender 9ucker i- @olek%l, @olek%lgr+Ce, 2a.


Abbildung 1*: Aufbau &on 'ektin

Abbildung 1.:Gelierung &on

'ektin



7iese :influssgr+Cen $irken auf die @ethylveresterung der Säuregru00en der Galakturonsäure ein.

Sind viele Säuregru00en verestert besteht die indung der Pektine aneinander vor alle- aus

/asserstoffbr%cken und =ydro0hoben Eräften )$ischen den @ethylgru00en. Sind die

Säuregru00en $eniger verestert, sind die Pektine %ber die 2arboxylgru00en vernet)t, die

$echselseitig an 2a

binden.1B

Pektinabbau in $ruchtsäften

:in Pektinabbau ist f%r die Produktion von klaren Säften nicht -ehr $eg)udenken. 7ie

theoretischen Grundlagen %ber den groben Aufbau von Pektin und dessen Abbau $urden schon

1O3 gelegt. =ier)u $erden die "ohfr%chte )unächst in einer @%hle aufgeschlossen, hier $erden

schon Pektinasen )ugegeben. Pektinase ist ein Sa--elbegriff f%r viel verschiedene

0ektinabbauenden :n)y-e, da)u )ählen vor alle- :ndo und :xo Polygalacturonasen, Pektinlyasen

und Pektatlyasen. #eben diesen sind >e nach =ersteller und der ge$%nschten "eich$eite der

Pektinaufl+sung noch $eitere :n)y-e in den :n)y-blends.

Pektinasen -achen es -+glich bei- Pressen einen schnellen Saftablauf )u erhalten. Grade bei

schon länger gelagerte- Jbst, bei de- die 9ell$ände schon 8eil$eise aufgel+st sind gibt es sonst

Proble-e. GroCe 8eile des Pektins $erden gel+st. Sie binden viel /asser und binden durch ihre

)ahlreichen aktiven Gru00en aneinander und an andere <nhaltsstoffe und verhindern einen guten

Ablauf. /ird auf den Pektinabbau ver)ichtet, bleiben auch gel+ste Feststoffe besser in ;+sung, da

durch <nteraktion vo- Pektin die &iskosität erh+ht $ird und die Feststoffe schlechter sedi-entieren

k+nnen. Auch bei einer Sch+nung $erden ausgefällte Stoffe deutlich länger in ;+sung gehalten.

S0ätestens bei einer Filtration -acht das Pektin aber Proble-e. Gr+Cere aneinander gekettete

Pektin-olek%le k+nnen die @e-bran be)iehungs$eise den Filterkuchen nicht 0assieren. Auf der

Filterschicht entsteht eine Gelschicht, die die Filtration einschränkt und -it der 9eit den Filter

verblockt.

@+chte -an naturtr%be Säfte herstellen ist Pektin >edoch als 0ositiv )u sehen, da es den gel+sten

8rub ohne :influss von auCen eine sehr lange 9eit in ;+sung halten kann.1OBB

1O Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



A%%likation von gelierenden Polysacchariden in Getränken

Carrageen

2arrageen ist ein aus "otalgen ge$onnenes Polysaccharid. :s hat eine =istorie als

;ebens-ittel)usat)stoff von ca. 1 4ahren.

2arrageen hat in der :? die :'#u--er :K* b)$. :K*a f%r &erarbeitete :uche-a Algen 5P:S6.

7er Aufbau von P:S ist de- von 2arrageen sehr ähnlich. :ine -axi-ale 9ugabe-enge ist in der

:? nicht festgeschrieben. Sie beträgt Cuantum satis 5so viel $ie n+tig6.

2arrageen ist ein eher strukturelles Polysaccharid. :s ist aus Galactose und 3,( Anhydrogalactose

aufgebaut. 7ie beiden 9ucker k+nnen Sulfatreste enthalten. :inige verschiedene

2arrageenstrukturen sind i- folgenden Schaubild dargestellt.5Abb. 1!6

7ie f%r A00likationen in Getränken a- häufigsten ver$endeten 2arrageene sind ι5iota6'und

κ(ka00a6'2arrageen.

κ '2arrageen bildet Gele durch /echsel$irkungen der @olek%le unter :influss von E,ι'2arrageen

bildet Gele -it 2a. eide bilden Gele erst ab 8e-0eraturen UKL2. 4e h+her die 8e-0eratur

gehalten $ird und >e länger die 8e-0eratur gehalten $ir, u-so stabiler sind die Gele. 7ie Gele

bleiben auch bei- Abk%hlen erhalten und l+sen sich erst $ieder durch erneutes Aufhit)en.

<n Getränken findet fast ausschlieClich κ '2arrageen An$endung. ?nd das vor alle- in

@ilch0rodukten $ie )u- eis0ielD 2hoclat', &anilla', 2offe' and Fruit'@ilk'7rinks. Sie $erden


Abbildung 15: &erschiedene 3arrageenstukturen



)ugegeben u- die Sus0ension )u verbessern inde- sie die &iskosität erh+hen und so ein

Hcrea-ingI der Fetttr+0fchen verhindern. AuCerde- verändern sie die "heologie so, dass sie auch

die =a0tik des @enschen beeinflusst. 7as Produkt sch-eckt voll-undiger und cre-iger.

F%r solche A00likationen $erden Eon)entrationen von ,1!',3V5$$6 )ugegeben.1B

Xanthan

anthan ist das $ichtigste aus akterien ge$onnen Polysaccharid. :s $ird aus akterien vo-

Sta-- anthomonas ge$onnen. 8echnologisch ausschlieClich vo- akteriu- anthomonas

cam0estris. :s gibt aber auch Studien )u anderen akterien.

anthan ist in der :? unter der :'#u--er :K1! )ugelassen. :in A7< ist nicht festgelegt. 7ie

)ugelassene =+chst-enge ist Cuantum satisB

7er Aufbau von anthan ist 8y0isch. 7as "%ckgrat ist aufgebaut $ie 2ellulose aus 51'K6

verkn%0fter β'7'Glucose. :s bilden sich verschiedene Seitenketten die ty0ischer$eise i--er

@annose enthalten, aber auch einige andere funktionelle Gru00en.B

ber die genauen Gelierungseigenschaften von anthan ist noch nicht viel bekannt. :s gibt eine

7iskussion ob die Gelierung %ber eine :infach' oder 7o00elhelix )ustandeko--t. Sicher ist, dass

von den akterien sekretiertes anthan aus nur einer =elix besteht. Sicher ist auch, dass sich diese

Struktur bei der &erarbeitung von anthan )u eine- einsat)fähigen Pulver verändert. <n $elcher

$eise anthan dann als =elix i- Produkt Geliert ist nicht sicher bekannt. :s $urde >edoch

festgestellt das die Acetyl und Pyruvatgru00en die anthan hat keinen :influss auf die

Gelierungseigenschaften haben. :benfalls nicht die @olek%llänge.3B

evor anthan ver$endet $erden kann -uss es f%r den :insat) vorbereitet $erden. 7ie @olek%le

-%ssen )unächst hydratisiert $erden. /%rde anthan direkt de- Produkt )ugegeben $%rde es

verklu-0en und sogenannte Fischaugen bilden. 9ur =ydratisierung $ird das anthan in eine

$ässrige ;+sung ge-ischt in eine- &erhältnis >e nach =ersteller von 1! bis 11. 7ann $ird das

Ge-isch unter hohen Scherkräften gel+st. =ierbei verliert das anthan vor%bergehend seine

gelierenden :igenschaften und kann so besser hydratisiert $erden. ei der =ydration sollte der

Sal)gehalt der ;+sung kleiner 1V sein. <n der A00likation ist der Sal)gehalt nicht relevant.

<st das anthan hydratisiert kann es de- Produkt )ugegeben $erden, u- in diese- Gele )u bilden

und die &iskosität )u erh+hen und auf die "heologie ein)u$irken.

7adurch das anthan ko-0lexe 9usa--enschl%sse bildet die untereinander nur $enig




intra-olekulare Eräfte haben bildet sich auch schon bei niedrigen 7osagen eine relativ hohe

&iskosität aus. :s )eigt ein #icht'ne$tonsches FlieCverhalten.

anthan bildet starre =elices aus, die regel-äCig angeordnet sind. 7ie Gelko-0lexe bilden sich

fast ausschlieClich %ber stabile /asserstoffbr%ckenbindungen. 7ie Seitenketten sind Anionisch

geladen und besch%t)en das Grundger%st sehr gut vor :infl%ssen von auCen, da sie stark

%berla00en. 7adurch ergeben sich viele &orteile die da)u f%hren dass anthan f%r den :insat) in

Getränken und in anderen ;ebens-itteln i--er beliebter $ird. Gele gebildet durch

anthana00likation sind dadurch vor alle-D

• unsensibel gegen 8e-0eratursch$ankungen

• haben eine hohe Sal)ak)e0tan)

• stabil gegen hohe Säure und niedrigen 0=

• stabil auch i- alkalischen ereich

• sch$ierig angreifbar f%r :n)y-e

• tolerant gegen%ber Alkohol

anthan )eigt neben de- gute synergistische :ffekte -it Galacto-annanen insbesondere

4ohannisbrotkern-ehl.

anthan ist durch seine guten A00likationen heute häufig das @ittel der /ahl trot) der relativ

hohen Eosten von ca. 1Rkg.

7ie oben beschriebenen :igenschaften -achen anthan lukrativ f%r viele A00likationen in

Getränken. :inige $erden i- folgenden beschrieben.

Xanthanapplikationen in Getränken

In Milch und Milchmischprodukten

ei 9ugabe von anthan )u @ilch und @ilch-isch0rodukten $irkt dieses vor alle- auf die

Strukturviskosität der ;+sung und die Stabilität der Sus0ension. :s ist f%r eine A00likation

besonders geeignet, da es auch die in der Produktion f%r @ilch0rodukte hohe 8e-0eraturen

$ährend der Pasteurisation gut %bersteht. AuCerde- ko--t anthan gut -it hohen Säuren klar die

in @ilch-ischgetränken ).. -it Fruchtsaft häufig herrschen. :s $ird in @ilch0rodukten vor alle-

ein :influss auf die "heologie geno--en, u- einer Phasentrennung durch Hcrea-ingI entgegen )u




$irken und u- die 8extur des Getränks )u verändern. So kann eine bessere =a0tik i- Sinne von

&oll-undigkeit erreicht $erden. 4e nach ge$%nschter F%lle des Getränks kann anthan )$ischen

,! und ,1V )ugegeben $erden.

n nstantgetränken

<n <nstantgetränken $ird anthan vor alle- )ugegeben u- auf &iskosität und Strukturviskosität des

:nd0rodukts ein)u$irken. :s ist aufgrund seiner Säuretoleran) beliebt. AuCerde- $eil es sich auch

gut in kalten Fl%ssigkeiten l+st. :s $ird eingeset)t u- die 8extur der Getränke )u verbessern und

ihnen @undf%lle )u verleihen. :s $erden 7osagen von ,!',1V i- r%ckverd%nnten Fertig0rodukt

e-0fohlen.KB

n !"ulsionsgetränken

Fakten )u :-ulsionsgetränkenD

• :rfrischungsgetränke -it Aro-a+len oder S0eise+len )u- hervorrufen einer 8r%bung b)$.

einer 8r%bung und Aro-atisierung

• :in 8r%bungseindruck $ird geschaffen u- de- :indruck eines Saftes -+glichst nahe )u

ko--en

• :in 7urch-esser der Xltr+0fchen von ,!'1 µ- $ird angestrebt, da sie bei dieserEon)entration besonders gute 8r%bungseigenschaften auf$eisen

• :-ulsion -uss Stabilisiert $erden da Flokkulation, Eoales)en) und 2rea-ing )u einer

0hysikalisch stabileren Phasentrennung f%hren

• o0ti-ale Xlkon)entrationen )$ischen ,!! und 3gkg Xl in der :-ulsion

• 7urch &iskositätserh+hung kann Phasentrennung verlangsa-t $erden

• den Getränken $ird des $eiteren Fruchtsaft, Fruchtsaftkon)entrat, S%Cungs-ittel,

Säuerungs-ittel, Farbstoff, &erdickungs-ittel 5)ur &iskositätserh+hung6,

Eonservierungs-ittel, HfunktionelleI 9usat)stoffe 5&ita-in, Eoffein, @ineralien, Alkohol...6

)ugegeben.

• :-ulsionsgetränke $erden aus Getränkegrundstoffen ausge-ischt. 7iese Grundstoffe

enthalten o0ti-aler $eisen einen Xlgehalt von O'1(V

•

anthan sollte als &erdickungs-ittel -it ca. ,3',!1 gegen%ber der Xlkon)entration




einge-ischt $erden.

• <- ausge-ischten Produkt beträgt die anthankon)entration dann )$ischen ,!',V

5$$6

• 7ie ausge-ischten Produkte $erden ho-ogenisiert und sind dann f%r -indestens K /ochen

2rea-ingstabil1(B

• :-ulsionsgetränke sind vor alle- in :nt$icklungsländern als g%nstige aro-atische

Alternative )u Fruchtsäften beliebt

#eben de- :insat) von anthan k+nnen auch andere Polysaccharide )ugegeben $erden. Auch

@ischungen von diesen. &or alle- @ischungen von anthan -it Gu--iarabicu- und

4ohannisbrotkern-ehl sind beliebt. anthan $ird in :-ulsionsgetränken gerne als Stabilisierungs'

und &erdickungs-ittel )ugegeben, da es sich auch kalt gut ;+sen lässt und sehr säurestabil ist.KB

n #ow-Car$-!rfrischungsgetränken

:in :insat) von anthan in :rfrischungsgetränken bei denen der 9ucker durch S%Cstoffe erset)t

$urde $ird i--er beliebter. 7urch den 9usat) von anthan $ird angestrebt die gleiche &iskosität

und &oll-undigkeit )u erreichen $ie das Getränk bei de- der 9ucker nicht ausgetauscht $urde.

7iese haben eine h+here dyna-ische &iskosität durch ihre h+here 7ichte. A00likationen von nur

,V anthan i- fertigen Produkt sind hier schon ausreichend. anthan ist aufgrund seiner hohen

Säurestabilität hier sehr beliebt.!B

n Pul%e enthaltenden !rfrischungsgetränken

Pul0e enthaltende :rfrischungsgetränke $erden in :nt$icklungsländern v.a. Asien i--er beliebter.

:s handelt sich u- :rfrischungsgetränke die -eistens nicht carbonisiert sind und denen ein Anteil

Frucht0ul0e )ugeset)t $urde. 7ieser Pul0eanteil sedi-entiert in diesen Getränken >edoch nicht

sondern soll in ;+sung gehalten $erden. anthan ist $egen seinen sy-biothischen :ffekten -itanderen =ydrocolloiden $ieder sehr beliebt. AuCerde- $egen der Säurestabilität. 7ie

Eon)entrationen liegen gegen%ber anderen Getränkea00likationen relativ hoch, sodass ein sehr

viskoses, cre-iges Getränk entsteht.(B

n &lkohol enthaltenden Getränken

anthan ist aufgrund seiner hohen Alkoholak)e0tan) ein sehr beliebtes &erdickungs-ittel f%r

Alkohol enthaltende Getränke $ie ;ik+re, Alko0o0s, Frucht$eincocktails, us$. <--er $enn f%r

K Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



solche Getränke eine &iskositätserh+hung f%r -eht @undf%lle oder eine Stabilisierung gegen

2rea-ing ge$%nscht ist findet anthan :insat). (B

'ohannis$rotkern"ehl

4ohannisbrotkern-ehl ist ein Galacto-annan neben $eiteren Gu-s $ie Guargu--i und

8aragu--i. 4ohannisbrotkern-ehl $ird beis0ielhaft auch f%r die anderen Galacto-annane

beschrieben. Sie haben ähnliche A00likationen und &erhaltens$eisen.

4ohannisbrotkern-ehl $ird aus den Eernen des 4ohannisbrotbau-es ge$onnen. 4ohannisbrotbäu-e

$achsen besonders gut in aride- Eli-a. <n :uro0a vor alle- in Portugal und S0anien. 7ie Schoten

des 4ohannisbrotbau-es $erden durch abschlagen geerntet. Sie $erden getrocknet und dann

$erden in eine- Pro)ess, der HkibblingI genannt $ird, die Eerne ausgebrochen.

7ie getrockneten Eerne -%ssen aufgeschlossen $erden, da sich das gesuchte Galacto-annan i-

:ndos0er- der Sa-en befindet. 7ie Eerne sind sehr stabil und -%ssen geknackt $erden. =ier)u

gibt es &erfahrenD

• 2he-ischer Aufschluss -it Säure

• 8her-o-echanischer Aufschluss -it !!L2 und -echanische- Aufschlagen

7er che-ische Aufschluss hat den &orteil das er reineres $eiCes Galacto-annan liefert. 7er

-echanische Aufschluss ist dagegen einfacher )u handhaben und g%nstiger, liefert aber $eniger

reines gelbes Galacto-annan, das noch 8eile der Eerne enthält.

Galacto-annan ist relativ einfach aufgebaut. :s besteht aus eine- "%ckgrat aus @annose und

einigen Seitenketten aus Galactose. Guargu--i und 8aragu--i unterscheiden sich nur in der

-ittleren /iederholungsrate der Galactosegru00en.

7er Galactose Gehalt $ird nach der Produktion durch einen :insat) von Galaktasen häufig noch

ange0asst.

Galacto-annane bilden sehr stabile =eliceverbindungen untereinander in /asser aus. 4e nach

Galactosegehalt ist die Aktivierungsenergie hierf%r >edoch sehr hoch. F%r unaufgearbeitetes

4ohannisbrotkern-ehl bei (L2. /urde es >edoch en)y-atisch aufbearbeitet kann es einfacher

ange$endet $erden und ist schon bei !L2 /asserl+slich. 7a Galacto-annane nicht ionisch

geladen sind, sind sie gegen%ber organischen und anorganischen Säuren sehr stabil. 7as gibt die

@+glichkeit der A00likation ähnlich denen von anthan. 8y0ische Eon)entrationen von

4ohannisbrotkern-ehl in A00likationen in Getränken liegen )$ischen , bis ,!V5$$6

! Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten



4ohannisbrotkern-ehl ist in der :? unter der :'#u--er :K1 ohne eschränkungen )ugelassen.

*B

Gerne $erden anthan und Galacto-annane auch in Eo-bination eingeset)t. Sie $irken

sy-biotisch, da anthan =elices sehr gut an das @annoser%ckgrat von Galacto-annane binden

kann. So k+nnen sehr starke Gele entstehen, auch schon bei sehr niedrigen Eon)entrationen.5Abb.

1(6B

Gu""iara$icu"

Gu--iarabicu- $ird aus dieser eschreibung herausgehalten. :s hat $eitreichende A00likationen

in der Getränkeindustrie. 7iese beruhen >edoch vor alle- darauf das Gu--iarabicu- sehr gut als

:-ulsifier geeignet ist. 7as Polysaccharid $irkt durch seine e-ulsirenden :igenschaften auf

Flokkulation und Eoales)en) von Xltr+0fchen in ;+sungen. 7ie gelierenden :igenschaften als

Stabilisator sind dagegen )u vernachlässigen. :ine genaue eschreibung der &orgänge befindet sich

in der "eferen)D B

Pektine

7ie Gelierungseigenschaften von Pektin $urden in Ea0itelD Pektin in Fruchtsäften schon

dargestellt. =ier soll nur noch ein-al auf die A00likationen von Pektin als 9usat)stoff eingegangen

$erden.

Pektin ist vor alle- bekannt f%r @ilch'Fruchtgetränke da es gut geeignet ist f%r A00likationen -it

0='/erten U3,. 7iese edingung ist in @ilch'Fruchtgetränken gegeben. :s $ird ebenfalls in

$eiteren @ilcha00likationen ver$endet u- de- Produkt @undf%lle )u verleihen. :benfalls ist

( Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten

Abbildung 19: Hnteraktionen )wische anthan und

Galactomannan



Pektin als ein)iges @ittel )ur Schaffung von trubstabilen Produkten in der Fruchtsaftverordnung f%r

Ananas und Granata0felsäfte )ugelassen5gl6.

Pektin gilt als sicherstes Gelierungs-ittel und hat deshalb auch noch viele $eitere :insat)gebiete in

;ebens-itteln. :s $ird -eistens aus 8restern der A0fel und 9itronensaft0roduktion ge$onnen.

7iese $erden getrocknet, das Pektin -it Säure ausgel+st und das Produkt $iederu- getrocknet.

Pektin gilt generell als sicher und hat so-it keinen festgelegten A7<. 7ie :'#u--er in der :? ist

:KK.OB

Pro%(len Gl(col &lginat)PG&*

Pro0ylen Glycol Alginat ist ein aufgearbeitetes Alginat. Alginat ist ein Polysaccharid das aus der

raunalge ge$onnen $ird. :s besteht aus einer linearen Eette aus 51'K6 verkn%0fter β'7'

@annuronsäure und α';'Glucuronsäure. 5Abb. 1*6

PGA $urde aus Alginat )u- ersten -al von Steiner und @cEinley 1O! hergestellt. =ierbei $erden

0artiell die 2arboxylgru00en der ?ronsäure -it Pro0ylen verestert. 7as entstandene Produkt ist i-

Gegensat) )u reinen Alginaten auch bei niedrigeren 0='/erten stabil. :s verliert seine gelierenden

:igenschaften $enn )u viele ?ronsäuregru00en verestert $erden.3B

PGA )eigt in Getränken keine nennens$erten An$endungen $enn -an sich nur die Gelierung des

* Gelierungseigenschaften von Polysacchariden in Getränken, Felix Scholten

Abbildung 1;: >truktur &on 'ro0len Glcol Alginat



ein)elnen @olek%ls ansieht. PGA bildet >edoch -it Proteinen ge-einsa- stabile Gele. 7iese

Gelbildung )$ischen Polysacchariden und Proteinen $ird in den let)ten 4ahren verstärkt erforscht.

7er eigentliche &orteil den diese Gele auf die A00likation haben ist >edoch nicht $ie bei den

-eisten anderen Polysacchariden die &iskositätserh+hung. ei- Aufschäu-en des Produkts

-ithilfe eines Gases $ird das Protein in die Schau-0hase gerissen. 7as an das Protein gebundenePGA folgt diese- in die Schau-0hase und $irkt dort 0ositiv gegen Eoales)en), Flokkulation und

Js$ald "i0ening der Schau-blasen. 7er Schau- bleibt länger stabil.31B

All dies legt PGA in einer An$endung i- ier nahe. PGA schafft es auch bei An$esenheit von

;i0iden stabile Schäu-e in ieren entstehen )u lassen. ?- eine o0ti-ale ierschau-stabilität )u

erreichen sollte der &eresterungsgrad von PGA bei '!V liegen. PGA als

Schau-stabilisierungs-ittel ist vor alle- auf de- gesa-ten a-erikanischen Eontinent beliebt3B

-Glucan

β'Glucan hat noch keine ko--er)ielle edeutung in A00likationen in Getränken. Sein struktureller

Aufbau, seine Gelierungseigenschaften und die :influssnah-e auf diese $urde bereits i- Ea0itel

β'Glucan in /%r)e und ier beschrieben.

<n den let)ten 4ahren gab es einige :nt$icklungen und in den ?SA sind β'Glucan Produkte die aus

9erealien ge$onnen $urden als G"AS 5Allge-ein als sicher e-0funden6 eingestuft und so-it von

der F7A5Food and 7rug Ad-inistration6 )ugelassen. Auch aufgearbeitetes β'Glucan darf seit 3

ver$endet $erden. :inige β'Glukan0rodukte sind f%r die A-erikanische health clai- &erordnung

)ugelassen. Auf ;ebens-itteln die eines dieser Produkte enthalten darf unter andere- eine

cholesterinsenkende und ge$ichtskontrollierende /irkung der ;ebens-ittel ausgelobt $erden.

Aus diese- Grund $ird in den ?SA i--er -ehr versucht andere =ydrocolloide durch β'Glucan

aus)utauschen, sodass eine ko--er)ielle edeutung bald )u er$arten ist.1B

&chlussfolgerung

:s $urde herausgestellt das gelierende Polysaccharide häufig 0ositive :igenschaften auf Getränke

haben k+nnen. &or alle- als Stabilisierungs-ittel gegen crea-ing von enthaltenden Xlen. Auch der

:insat) u- eine h+here @undf%lle )u erhalten ist beliebt. Sie k+nnen $enn sie in Getränken

nat%rlich vorko--en aber auch negative :infl%sse haben. &or alle- schränken sie die

Filtrierbarkeit der Produkte ein. F%r gelierende Polysaccharide gibt es noch viel

:nt$icklungss0ielrau-, da noch lange nicht alle ihre @+glichkeiten ersch+0ft sind. 7urch




&eränderung ihrer 9usa--enset)ung 5che-isch, en)y-atisch, gentechnisch6 lassen sich -it

Sicherheit noch viele $eitere An$endungsgebiete finden.

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Gelierungseigenschaften Von Polysacchariden