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Dokumentenidentifikation DE102005047899A1 12.04.2007
Titel Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis
Anmelder Seidel, Bernd, Dr., 13053 Berlin, DE;
Fleischer, Lutz-Günther, Prof. Dr., 10369 Berlin, DE;
Idler, Frank, Dr., 14542 Werder, DE;
Mäusling, Diana, 37075 Göttingen, DE;
Socher, Bianka, 15913 Schwielochsee, DE
Erfinder Seidel, Bernd, Dr., 13053 Berlin, DE;
Fleischer, Lutz-Günther, Prof. Dr., 10369 Berlin, DE;
Idler, Frank, Dr., 14542 Werder, DE;
Mäusling, Diana, 37075 Göttingen, DE;
Socher, Bianka, 15913 Schwielochsee, DE
DE-Anmeldedatum 30.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005047899
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse C12C 7/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C12G 3/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Gezeigt wird ein Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis. Die bisher genutzten brauereirelevanten Maischverfahren sind durch eine sehr kurze Maischdauer gekennzeichnet. Die Folge ist jedoch eine unzureichende Herauslösung der funktionellen Inhaltsstoffe aus den Trebern.
Die erfinderische Idee besteht im Einsatz von so genannten Maischeansäuerungsstämmen, die den mit 50 bis 60°C vorliegenden Maischen als Anzuchtsubstrat zugegeben werden. Dabei vermehren sich diese Stämme und setzen eine Vielzahl von Enzymen frei, die mit einem intensiven Herauslösen der funktionellen Inhaltsstoffe aus den Malzbestandteilen verbunden ist. Weitere Vorteile des Einsatzes dieser Ansäuerungsstämme sind z. B. eine geringere Viskosität der Maischen und eine erhöhte Anzahl vitaler probiotischer Keime in entsprechenden funktionellen Getränken. Das intensivere Herauslösen der Inhaltsstoffe steht jedoch mit einer geringeren, als Nachteil dieser erfinderischen Idee zu bewertenden, Sudanzahl in Verbindung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung funktioneller Getränke auf Malzbasis, wie Bier und milchsauer fermentierte Getränke mit oder ohne Alkohol.

Entsprechende funktionelle Lebensmittel sind im Vergleich zu herkömmlichen Getränken dadurch gekennzeichnet, dass sie für den Verbraucher einen Zusatznutzen aus der Sicht der Erhaltung des Wohlgefühls und der Gesundheit haben. Dieser Zusatznutzen kann durch externe Zugabe von entsprechenden Zusatzstoffen oder durch entsprechende neue technologische Verfahren der Produktion der Lebensmittel erfolgen. Die vorliegende Erfindungsbeschreibung unterbreitet einen Vorschlag, wie durch ein neues Verfahren der Herstellung der Würzen z.B. für die Bierproduktion der Anteil an funktionellen Inhaltsstoffen, wie Mengen- und Spurenelementen, Ballaststoffen, Eiweiß- oder sekundären Pflanzenrohstoffen und probiotischen Keime, hierin erhöht werden kann. Damit wird ein entsprechender Anstieg dieser Stoffe in den damit herzustellenden Getränken beabsichtigt.

Das gilt z.B. auch für die Herstellung milchsauer fermentierter funktioneller Getränke auf cerealer Basis mit oder ohne zusätzlichen Alkoholgehalt, die unter Verwendung von Brauereiwürzen mit probiotischen Milchsäurebakterien beimpft und in der erforderlichen Weise in den Handel gebracht werden. Hierüber berichten Annemüller, G. u. a.: Probiotische milchsaure Fermentationsgetränke.

Getränke! Technologie & Marketing, 5/2002 und Fleischer u. a.: Entwicklung funktioneller milchsauer fermentierter Getränke auf cerealer Basis, Brauerei-Forum, 6/7(2004).

Der Stand der Technik für die Gewinnung der Würzen auf Malzbasis ist durch Nutzung entsprechender Maischeverfahren, wie Infusions- oder Dekoktionsverfahren, und Verwendung des Läuter- oder Membranfilterverfahrens zum Abtrennen der flüssigen und als Würze bezeichneten Phase von dem Treber als unlösliche Phase der Maische gekennzeichnet. In Abhängigkeit von den Malzparametern erfolgt das Herauslösen der herkömmlichen Inhaltsstoffe bei entsprechenden Temperaturrasten von 45 bis 55 °C (Optimum der cellulytischen und Eiweiß spaltenden Enzyme), 62 °C (Optimum der &bgr;-Amylasen) und 72 °C (&agr;-Amylasen). Das Abmaischen oder Nachschwänzen geschieht bei Temperaturen von unter 80 °C. Ausführlich werden diese Grundlagen z.B. von Kunze, W.: Technologie Brauer und Mälzer, VLB-Verlag, Berlin, 2004, beschrieben.

Bekannt ist allgemein, dass mit zunehmender Lösungsdauer aus entsprechenden Maische relevanten Stoffgemischen ein zunehmendes Herauslösen entsprechender gewünschter oder unerwünschter Lösungskomponenten erfolgt. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die entsprechenden Enzyme einen optimalen Bereich des pH-Wertes haben. Mit zunehmender Absenkung des pH-Wertes verschlechtert sich im Allgemeinen die Wirkung dieser Enzyme, bis sie schließlich bei einem pH-Wert unter 5,0 zunehmend inaktiviert werden. Die Folge ist dann z.B. eine intensive Abnahme der Ausbeute.

Nach Schöber, J.: Untersuchung zur Produktion eines Malzenzympräparates und dessen Applikation bei der Diätbierherstellung, GCA-Verlag, Berlin, 1998, existieren jedoch z.B. auch Modifikationen der &agr;-Amylasen, die ein Wirkungsoptimum bis zu einem pH-Wert von 4,2 ... 4,5 haben. Er verdeutlicht dabei ein Verfahren zum Herstellen von Diätbier, indem der Anstellwürze entsprechende, die Grenzdextrine usw. spaltenden Enzyme, die beim herkömmlichen Maischen bei höheren Temperaturen inaktiviert werden, zugegeben werden. Diese Enzympräparate werden in dieser Arbeit aus herkömmlichen, unangesäuerten Maischen unter Nutzung der Cross-Flow-Filtration gewonnen.

Dem Fachmann auf dem Gebiet der Würzegewinnung ist bekannt, dass mit zunehmender Maischdauer bei Temperaturen unter 60 °C jedoch in ansteigendem Maße unangenehm riechende und schmeckende Würzen hergestellt werden. Das steht damit im Zusammenhang, dass hierbei die auf dem Malz vorhandenen Mikroorganismen aktiviert werden. Hierbei wird eine Vielzahl von Stämmen beobachtet. Dabei säuern sie in ansteigendem Maße die Maischen an und setzen darin entsprechende Stoffe frei, die die unangenehmen sensorischen Eigenschaften der Würzen und somit der hiermit herstellbaren Getränke zur Folge haben.

Allgemein ist bekannt, dass in Trebern noch sehr viele funktionelle Inhaltsstoffe enthalten sind. Bisher fehlt es an geeigneten Lösungen, diese Inhaltsstoffe zur Erhöhung der Funktionalität der Getränke zu nutzen. Ein längeres Maischen bei der Temperatur von z.B. 55 °C war, wenn von der zunehmenden Senkung der Sudzahl je Zeiteinheit abgesehen wird, bisher nicht zu empfehlen, weil daraus immer sensorisch ungeeignete Anstellwürzen resultierten.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine maximale Herauslösung der funktionellen Inhaltsstoffe beim Maischen aus dem Malz unter Nutzung von so genannten Maischeansäuerungsstämmen zu erzielen, die im Rahmen von Voruntersuchungen aus angesäuerten und unerwartet angenehm riechenden Maischen mit einer Temperatur von etwa 55 °C isoliert wurden. Die durch diese Stämme bei einer Rast von etwa 55 °C nach längerer Maischdauer angesäuerten Maischen werden auf herkömmliche Weise z.B. bei den Temperaturrasten von 62 und 72 °C weiter behandelt und dann von den Trebern getrennt. Bei > 60 °C werden natürlich die Maischeansäuerungsstämme abgetötet. Nach einer Kochung der Würzen mit Hopfung und Kochtrubentfernung liegt z.B. eine funktionelle Anstellwürze für die Bierproduktion vor.

Denkbar ist auch ein Vermengen der nach Brauerei relevantem Maischverfahren hergestellten Würzen mit den entsprechenden Substraten, die durch Nutzung der vorliegenden Erfindung gewinnbar sind. Das gemischte Substrat soll die Grundlage für die Herstellung der funktionellen Getränke bilden.

Auch wird mit dieser Erfindung ein weiteres Reduzieren der noch in den Trebern vorhandenen funktionellen Inhaltsstoffe angestrebt. Natürlich ist damit generell eine zielgerichtete Ausrichtung auf dem Gebiet der Züchtung der cerealen Produkte verbunden, die die Grundlage für die Malzherstellung bilden. Auch ist beabsichtigt, durch Nutzung dieses Verfahrens entsprechende Enzymsubstrate zur technischen Behandlung der Filter zu gewinnen. Damit wird z.B. auch eine einfachere Aufbereitung genutzer Filterhilfsstoffe, wie Kieselgure, für ihren erneuten Einsatz angestrebt. Weiterhin ist beabsichtigt, aus den mit 55 °C vorliegenden angesäuerten Maischen, die z.B. in der logarithmischen Wachstumsphase befindliche vitale Ansäuerungskeime haben, entsprechende aufkonzentrierte Enzympräparate zu gewinnen, womit die Gewinnung funktioneller Würzen ohne Einsatz der Ansäuerungsstämme auf herkömmliche Weise oder ein schnelleres Abfiltern der Würze vom Treber realisierbar ist. Schließlich ist mit der Gewinnung der funktionellen Würzen auch ein wesentlicher Anstieg der Anzahl der probiotischen Keime in den betreffenden funktionellen Getränken beabsichtigt.

Das Wesen der Erfindung besteht, wie bereits erläutert, darin, dass das Malz-Maischen für die Würzegewinnung zur Getränkeherstellung mit so genannten Maischeansäuerungsstämmen erfolgt, die vorher aus entsprechenden Malz-Maischen mit einer Temperatur von etwa 55 °C nach einer längeren Maischdauer isolierbar sind. Insgesamt wurden so bisher fünf Stämme ermittelt. Bei dieser Isolation war zu verzeichnen, dass dabei die Würzen keine unangenehmen sensorischen Eigenschaften zeigten. Die isolierten Stämme werden nach geeigneten standardisierten Anzuchtverfahren für die Beimpfung der entsprechenden Maischen zur Gewinnung der funktionellen Würzen herangezogen. Bei dieser Standardisierung werden die auf einer Schräg-Agar-Röhrchen-Kultur gesicherten Mikroorganismen über mehrere Passagen mit optimierten Temperaturen in entsprechende Substrate überführt. Wenn sich diese Substrate in der logarithmischen Wachstumsphase befinden, erfolgt die Überführung in die nächste Passage. Dadurch erhalten diese Ansäuerungsstämme gegenüber den anderen auf dem Malz vorhandenen Mikroorganismen, die in unangenehmer Weise die Maischen ansäuern können, einen Entwicklungsvorsprung, indem diese bereits durch entsprechende Anzuchtpassagen in angemessener Weise an eine Maischetemperatur von etwa 55 °C gewöhnt wurden.

Die angezeigten 5 isolierten Stämme wurden weiter gescrennt und daraus zwei Stämme, mit B1 und B2 gekennzeichnet, für die weitere Herstellung funktioneller Würzen empfohlen.

Die Gewinnung der funktionellen Würzen geschieht dadurch, dass mit einer Temperatur von etwa 55 °C eingemaischt wird. Je Liter Maische werden etwa 10 ml der in der logarithmischen Phase befindlichen Malzwürze-Anzuchtsuspension auf der Basis eines der Stämme B1 oder B2 zugegeben. Danach säuern die entsprechenden Ansäuerungs-Mikroorganismen die Maischen in zunehmendem Maße an. Diese Ansäuerungsstämme setzen dabei in erhöhtem Maße Enzyme, wie cellulytische oder Gummistoff lösende Enzyme, Proteasen, Phytasen und Amyloglucosidasen frei, so dass in den daraus herstellbaren Würzen in zunehmendem Maße die entsprechenden funktionellen Inhaltsstoffe beobachtet werden sowie die Maischen relativ süß schmecken, weil Maltose zu Glucose hydrolysiert wird. Nach einer angemessenen Maischedauer bei 50 bis 60 °C wird dann, was mit der Abtötung des Ansäuerungsstammes verbunden ist, in gewohnter Weise die 62-°C- und die 72-°C-Rast realisiert, danach die Maischetemperatur auf 78 °C erhöht und letztlich in gewohnter Weise abgemaischt. Bei einer Temperatur von etwa 60 °C sterben dabei die Ansäuerungs-Mikroorganismen ab. Interessant ist, dass bei entsprechenden Malzmaischen mit einer &agr;-Amylase-Modifikation und einem pH-Optimum von 4,2 bis 4,5 der benutzten Cerealien bereits nach 4 bis 6 Stunden bei der mit 55 °C vorliegenden Maische die Jod-Normaltät nachgewiesen werden kann.

Das Neue an diesem Verfahren ist, dass bei

  • • einer optimalen Maischedauer,
  • • einer Maischtemperatur von 50 °C bis im Extremfall von 60 °C und
  • • einer maximalen Ausbeute
die dabei gewinnbaren Würzen
  • • eine minimale Viskosität,
  • • einen maximalen Gehalt an Mengen- und Spurenelementen sowie
  • • einen beachtlich höheren Gehalt an Kjeldahl-Stickstoff
gegenüber nach einem Brauerei relevanten Verfahren herstellbaren Würzen aufweisen.

In entsprechendem Maße sind dann die technologischen und funktionellen Vorteile dieser funktionellen Würzen gegenüber den nach herkömmlichen Maischverfahren herstellbaren Würzen zu bewerten.

Die Untersuchungen zeigen, dass besonders Malzvarianten für dieses Verfahren geeignet sind, die entsprechende &agr;-Amylase mit einem bis zu einem pH-Wert von 4,2 bis 4,5 hinreichenden optimalen Bereich haben.

Damit ist generell der erfinderische Vorschlag verbunden, zukünftig im erforderlichen Maße Getreidesorten anzubauen bzw. Mälzereitechnologien zu nutzen, womit Malze mit entsprechenden Enzymmodifikationen mit einem Optimum der &agr;-Amylasen bei einem pH-Wert von 4, 2 bis 4,5 verbunden sind.

Auch können aus den mit 55 °C vorliegenden Maischen mit aktiven Ansäuerungsstämmen entsprechende Malzenzympräparate für die Lösung anderer Aufgaben, wie z.B. für

  • • die Behandlung von Filterbauteilen oder Filterhilfsmitteln oder
  • • die Vermischung von herkömmlichen Maischen
gewonnen werden.

Das Wesen der Erfindung besteht weiterhin darin, den Jodtest gezielt für die Bewertung der Eignung der Malzvarianten für die Ansäuerung der Maischen einzusetzen. Bei Malzvarianten, bei denen vermutet werden konnte, dass sie derartige &agr;-Amylase-Modifikationen haben, kann nach etwa 4 bis 6 Stunden Maischedauer bei einer Temperatur von etwa 55 °C beobachtet werden, dass hierbei eine Jod-Normalität nachweisbar ist. Hierbei sind die Amylosen so weit hydrolysiert, dass im Wesentlichen keine kompletten Spiralringe mehr auftreten und auch Amylopektin soweit zersetzt ist, dass keine Verfärbung der Maischen mehr auftritt.

Mit dieser Erfindung ist generell beabsichtigt, eine allgemeine Lösungsmethode zum Ermitteln weiterer geeigneter Mikroorganismenstämme anzugeben, womit durch ihre Zugabe beim Maischen die Funktionalität der Würzen verbessert und weitere Vorteile erzielt werden können. Im Rahmen der durchgeführten experimentellen Untersuchungen wurden z.B. aus 5 vorisolierten Stämmen nach entsprechenden Screeninguntersuchungen 2 Stämme für die weiteren Untersuchungen ausgewählt.

Im Prinzip ist das vorliegende Verfahren auch zum Gewinnen von funktionellen Würzen aus Cerealien möglich, die durch entsprechenden Enzymeinsatz aufgeschlossen werden. Hierauf soll ebenfalls eingegangen werden.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele zur Nutzung dieses Verfahrens verdeutlicht werden.

Die Voruntersuchungen zeigten, dass bei Verwendung von offenen Maischebehältern und einer Maischtemperatur von 55 °C in jedem Fall sensorisch schlecht bewertete Würzen beobachtet wurden. Erst bei der Verwendung von verschlossenen Fermenterflaschen konnten sensorisch ansprechbare Würzen gewonnen werden.

Es sind also weitere Untersuchungen erforderlich, womit die folgenden Versuchsergebnisse mit herkömmlichen Labormaischgeräten und vor allem unter Einsatz eines Rührwerks bestätigt werden können. Unter Einsatz eines derartigen Gerätes sind generell größere Ausbeuten erzielbar. Aus der Anschauung heraus sind die analogen, mikrobiologisch geprägten Ergebnisse jedoch mit oder ohne Rührwerk nahezu identisch.

Das Isolieren der Ansäuerungsstämme, die sensorisch gut bewertete Würzen und entsprechende Getränke zur Folge hatten, erfolgte nach einer sehr langen niederschlagsfreien Sommerperiode. Hierbei wurden zu einem bestimmten Zeitpunkt plötzlich angenehm riechende, angesäuerte Würzen beobachtet. Vermutlich erfolgte durch die sehr geringe Luftfeuchtigkeit eine zunehmende Inaktivierung der unerwünschten Mikroorganismenstämme. Bei täglicher Versuchsdurchführung wurde bei Nutzung eines Malzes I, das gerade auch diese &agr;-Amylase-Modifikation mit einem pH-Optimum bei etwa pH von 4,2 bis 4,5 hatte, dieses Phänomen umfassend beobachtet. Zuvor gelang die Isolierung dieser Ansäuerungsstämme nicht, bzw. sind in der vorhandenen Literatur bisher keine entsprechenden Untersuchungen darüber bekannt geworden, dass durch Einsatz von aus Maischen isolierten Mikroorganismenstämme die angeführten Vorteile erzielt werden können.

verdeutlicht den zeitlichen Verlauf des pH-Wertes von einigen angesäuerten Maischen bei der Maischetemperatur von 55 °C. Zum Zeitpunkt Null wurden die mit 55 °C vorliegenden Maischen mit der betreffenden Anzuchtsuspension (10 ml/l Maische) beimpft und dann regelmäßig der pH-Wert der Maischen gemessenen. Bei zwei Passagen mit einer Temperatur von 55 °C, von der in Schräg-Agar-Röhrchen vorliegenden Kultur bis zu einer Kultur, die zum Beimpfen der Maischen zur Herstellung der erwähnten funktionellen Würzen verwendet wird, säuerten die damit beimpften Maischen schneller (Kurven B1/2 und B2/2) als die Maischen bei nur einer Anzuchtpassage mit 55 °C an (Kurven B1/1 und B2/1). Bei Stamm B2 wird die anhand des zeitlichen Verlaufes des pH-Wertes zu vermutende logarithmische Wachstumsphase eher als bei dem Stamm B1 beobachtet. Im Vergleich zu den vorher erwähnten Beispielen säuerte eine herkömmliche Gerstenmalz-Maische, durch den Kurvenverlauf W verdeutlicht, durch die auf dem Malz vorhandenen thermophilen Mikroorganismen erst nach etwa 20 h an. Die Folge war eine unangenehm riechende Maische. Unter Nutzung der erwähnten Ansäuerungsstämme ist der Geruch der Maischen angenehm und die daraus gewinnbaren Würzen schmecken angenehm. Mit zunehmender Säuerungsdauer erhöht sich der süß-saure Geschmackseindruck.

verdeutlicht den Verlauf der einzelnen Mengen- und Spurenelemente, und

zeigt die Summe der Mengen- und Spurenelemente, den Gesamt-Phosphorgehalt und die dynamische Viskosität der gewinnbaren Würzen sowie die Ausbeute nach der 1. und 2. Anzuchtpassage mit einer Temperatur von 55 °C jeweils unter Nutzung des Gerstenmalzes I und als Funktion der Dauer der 55-°C-Rast bis zum Übergang zur 62-°C-Rast. Hierbei war bereits nach etwa 5 bis 7 Stunden die besagte Jodnormalität während der 55-°C-Rast nachweisbar.

Die Ausbeute erhöhte sich bei zwei Anzuchtpassagen mit einer Temperatur von 55 °C gegenüber nur einer solchen Passage.

Aus den und folgt, dass mit zunehmender Dauer der 55-°C-Rast die Mengen- und Spurenelemente in zunehmendem Maße herausgelöst werden. Die einzelnen Ansäuerungsstämme setzen folglich während ihrer Fermentationstätigkeit bei dieser Temperatur Phytase frei, was zu einem intensiven Herauslösen der Mengen- und Spurenelemente aus den Trebern fuhrt. Die Senkung der dynamischen Viskosität der Würzen mit zunehmender Maischdauer bei 55 °C im Beisein der einzelnen Ansäuerungsstämme deutet auf ein Freisetzen von Enzymen hin, die die Gummistoffe der Maischen auflösen. Das deutet hypothetisch auch auf eine entsprechende Hydrolyse der die Filtration entsprechend störenden Stoffe hin. Damit kann geschlussfolgert werden, dass durch Einsatz entsprechender Maischeenzyme die Filter und Filterhilfsmittel in geeigneter Weise von noch vorhandenen Resten der ungelösten Gummistoffe befreit werden können. Natürlich wird hiermit generell eine effektivere, z.B. durch eine geringere Filter- und Läuterdauer gekennzeichnete Filtration beim Einsatz der entsprechenden Filtermethoden zum Abtrennen der Würze von den Trebern erreicht.

Der Stand der Technik zum Behandeln der Filter und Filterhilfsmittel auf der Grundlage von entsprechenden Speicherbehältern, Förderelementen, Weich- und Spüleelementen mit spezifischen Weichflüssigkeiten, die diese Mikroorganismen enthalten, kann als bekannt vorausgesetzt werden.

Die sich mit zunehmender Dauer der 55-°C-Rast zu beobachtende Abnahme der Filterdauer wurde experimentell bestätig (Tabelle 1). Dabei konnte gegenüber dem herkömmlichen Verfahren der Herstellung der Würzen (Tabelle 2, lfd. Nr. 2) die Filtrationsdauer halbiert werden.

Die Ausbeute ist im vorliegenden Beispiel bei etwa 10 bis 15 h am größten. Danach verringerte sich die Ausbeute wieder.

Weitere Versuche wurden mit zwei weiteren Gerstenmalz-Varianten II und III und einem Weizenmalz durchgeführt. Hierbei zeigte sich, dass in allen Fällen bei einer Maischtemperatur von 55 °C und einer Maischdauer von etwa 6 h die Ausbeute beim Einsatz des Maischestammes B2 am größten war. Bei einer weiteren Erhöhung der Maischdauer sank die Ausbeute wieder ab. Nach 6 h Maischedauer bei 55 °C müsste dann die 62-°C-Rast eingestellt werden. Hierbei handelt es sich aber um keine praxisrelevanten Ergebnisse, da die Maischversuche nicht mit einem Rührwerk durchgeführt wurden.

Der Aschegehalt dieser erzeugten Würzen, der mit der Summe ihrer Mengen- und Spurenelemente korreliert, der Kjeldahl-Stickstoff und die Pufferung erhöhten sich mit zunehmender Maischdauer bei 55 °C (Tabelle 3). Hierbei wurde im Gegensatz zu den Versuchen mit dem Malz I keine Jodnormalität beobachtet. Daraus kann hypothetisch geschlussfolgert werden, dass diese Malzvarianten keine &agr;-Amylase-Modifikation mit einem Wirkungsoptimum unterhalb eines pH-Wertes von etwa 5 hatten.

Erwähnt sei, dass der Gehalt an Mengen- und Spurenelementen bzw. an Kjeldahl-Stickstoff sowie die Abnahme der dynamischen Viskosität bei den Maischen, die unangenehm riechende Würzen zur Folge haben, bei vergleichbaren pH-Werten und Maischdauern in der gleichen Größenordnung wie bei den Würzen liegen, die aus mit dem Stamm B1 oder B2 angesäuerten Maischen gewonnen wurden. Tabelle 2 verdeutlicht die Versuchsparameter und Tabelle 4 die entsprechenden Mengen- und Spurenelemente. In der lfd. Nr. 1 in Tabelle 3 sind die Malzparameter verdeutlicht. In der lfd. Nr. 2 sind die Mengen- und Spurenelemente der nach herkömmlichen Verfahren (Tabelle 2, lfd. Nr. 2) hergestellten Würze angegeben. In Tabelle 5 sind die Pufferung, die auf Milchsäure bezogene titrierbare Säure mit dem pH-Wert (in Klammern) und der Kjeldahl-Stickstoff der beiden Proben (lfd. Nr 1: herkömmliche Würze und lfd. Nr. 2: Würze aus der natürlich angesäuerten Maische gewonnen) verdeutlicht.

Die Sequenzierungsuntersuchungen zeigten, dass die Stämme B1 und B2 zur Gattung Bacillus coagulans gehören. Grundlage für das Screenen der fünf isolierten Stämme bildete die sensorische Bewertung der damit erzielbaren Würzen und der hiermit milchsauer fermentierten Getränke. Diese Mikroorganismen, die keine probiotischen Eigenschaften zeigten, bildeten zu etwa 90 % L-Milchsäure. Wie bereits erwähnt, wurde bei den vorgestellten Versuchsergebnissen nach den bis und Tabellen 1 bis 5 als Maischbehälter im Thermostat stehende Fermenterflaschen verwendet, die verschlossen waren. Bei der Verwendung von offenen Behältern wurden ebenfalls sensorisch schlechter bewertete Würzen beobachtet. Die Verwendung von entsprechenden Maischebehältern mit keimfreier Atmosphäre und einem Rührwerk hätte vermutlich höhere Ausbeuten zur Folge gehabt.

Der Nachteil der Ansäuerungsstämme ist die längere Maischdauer im Vergleich zur Herstellung von Würzen nach einem allgemein in Brauereien benutzten Verfahren. Im Vergleich zu diesen Würzen vergrößerte sich bei Nutzung von funktionellen Würzen, die unter Verwendung eines der erwähnten Ansäuerungsstämme in der beschriebenen Weise gewonnen wurden, z.B. die Keimzahl der daraus herstellbaren Getränke um etwa eine Zehnerpotenz (Tabelle 6). Daraus sind dann durch entsprechendes Vermischen mit anderen Substraten Getränke mit einer höheren Anzahl an probiotischen Keimen im Vergleich zu herkömmlichen Brauereiwürzen herstellbar. Hiermit ist eine längere Maischedauer zu befürworten, indem z.B. von fünf für die Getränkeherstellung benötigten Suden nur ein Sud unter Einsatz eines der genannten Ansäuerungsstämme realisiert wird. Wird z.B. in diesem Fall bei dem probiotischen Getränk mit einer herkömmlichen hopfenfreien Brauereiwürze eine vitale Keimzahl von 5·108 je ml Getränk und bei dem Getränk auf der Basis einer funktionellen Würze, die mit einem Ansäuerungsstamm hergestellt wurde, eine Keimzahl von 5·109 beobachtet, so ist im daraus herstellbaren Getränk theoretisch eine Keimzahl von 1,4·109 zu erwarten. D.h., die Keimzahl würde sich in diesem Beispiel um 180 % gegenüber dem herkömmlichen Getränk mit einer entsprechenden Zahl der vitalen Keime von 5·108 erhöhen.

Mit der erhöhten Keimzahl in den aus den funktionellen Würzen herstellbaren Getränken ist gegenüber entsprechenden Produkten auf der Grundlage einer herkömmlichen Würze ein erhöhter Gehalt der titrierbaren Säure verbunden. Diese erhöhte Keimzahl steht mit dem Anstieg der funktionellen Inhaltsstoffe der Würze und der erhöhten Pufferung dieses Substrates im Zusammenhang. Der erhöhte Gehalt der titrierbaren Säure bewirkt eine zunehmend schlechte sensorische Bewertung der aus den funktionellen Würzen herstellbaren Getränke. Unter diesem Gesichtspunkt ist die Vermischung herkömmlicher Würzen oder Getränke mit entsprechenden funktionellen Substraten gerechtfertigt.

Erwähnt sei, dass der Gehalt der Mengen- und Spurenelemente in den funktionellen Würzen in Abhängigkeit von der verzehrten täglichen Menge bereits in der Größenordnung von pharmazeutischen Produkten liegen kann. Aus dieser Sicht ist eine Vermengung der funktionellen Würze mit einer herkömmlichen Würze geboten.

Ein Vorteil des Einsatzes dieser Maischeansäuerungsstämme kann darin bestehen, dass diese in der Lage sind, den Glucosegehalt herkömmlicher Gerstenmalz-Würzen zu erhöhen, indem sie entsprechende Amylo-Glucosidasen frei setzen (Tabelle 7). In der lfd. Nr. 1 ist der Glucose- und Maltosegehalt einer herkömmlichen Würze und in der lfd. Nr. 2 der betreffende Gehalt einer funktionellen Würze unter Nutzung des Stammes B2 verdeutlicht. Die gebildete Menge an Glucose und die damit verbundene Senkung des Maltosegehaltes in den Würzen ist von der Passagenführung der Herzucht der Ansäuerungsstämme abhängig.

Da die Ansäuerungsstämme bei ihrer Fermentationstätigkeit Amylo-Glucosidasen freisetzen und Maltose in Glucose mit einer höheren Süßkraft als der zuerst genannte Zucker umwandeln, kann damit der Süßgrad der Getränke auf cerealer Basis verbessert werden. Wird z.B. die Anstellwürze für die Herstellung von probiotischen milchsauer fermentierten Getränken einmal in der gewohnten Weise nur mit dem betreffenden probiotischen Milchsäurebakterienstamm und im anderen Fall zunächst einmal mit einem Maische-Ansäuerungsstamm beeimpft und 2 Tage danach auch mit dem probiotischen Stamm versetzt, so ist feststellbar, dass das Getränk mit einer vorhergehenden Fermentation mit einem Ansäuerungsstamm sensorisch wesentlich besser als das herkömmlich hergestellte Getränk bewertet wird. Die probiotischen Kennwerte des Getränkes wurden hierdurch nicht beeinflusst. Durchgeführte enzymatische Untersuchungen zeigen, dass in dem mit dem Ansäuerungsstamm vorfermentierten Getränk, das sensorisch besser bewertet wird, ein erhöhter Glucoseanteil gegenüber dem anderen Getränk, aber dabei ein im entsprechenden Maße kleinerer Gehalt an Maltose nachgewiesen wird (Tabelle 6, lfd. Nr. 3 und 4).

Aus den bisher verdeutlichten Beispielen folgt, dass hypothetisch gesehen ein erfolgreiches Behandeln von verschleimten Filterelementen oder Filterhilfsmitteln mit entsprechenden, als Weichmittel wirkenden und mit einem der genannten Ansäuerungsstämme beimpften kohlenstoffhaltigen Substraten geeignet sein kann. Dazu sind diese Teile hypothetisch in einer mit 55 °C vorliegenden cerealen oder ähnlichen kohlenhydrathaltigen Lösung mit aktiven Maischeansäuerungsstämmen zu weichen, wodurch ein Abbau der hier noch vorhandenen Schleimstoffe erfolgt. Damit kann vermutlich eine vollständigere Entfernung der Schleimstoffe erfolgen. Die Stämme B1 und B2 wurden auch im Zusammenhang mit der Herstellung von Würzen aus Cerealien ohne Malzgrundlage unter Nutzung der im Handel vorhandenen Enzyme untersucht. Die Zugabe erfolgte wie im Fall des Einsatzes in Malzmaischen in der 55-°C-Rast, jedoch nach der entsprechenden Einwirkung der betreffenden cellulytischen Enzyme. Die Maischen säuerten bei dieser Rast im unterschiedlichen und nicht reproduzierbaren Maße an, es wurde eine ähnliche Tendenz im Verlauf der Mengen- und Spurenelemente wie im Fall des Einsatzes der Malzmaischen beobachtet. Die Ausbeute war jedoch in einigen Fällen unzureichend. Die aus den Würzen hergestellten Getränke wurden sensorisch schlechter als die Getränke bewertet, deren Substrate mit dem üblichen Enzymeinsatz hergestellt und nicht mit den Maischeansäuerungsstämmen behandelt wurden (bei etwa 55 °C: Celluclast-Rast, bei etwa 85 °C: Termamyl 120 L-Rast und bei ca. 65 °C: Amylo-Glucosidase-Rast, Enzyme von der Firma Novozymes, jeweils 1 ml Enzym/l Maische).

Die Abnahme der Filtrationsdauer der Maischen bei diesen Rohfruchtversuchen unter Nutzung dieser Ansäuerungsstämme konnte nicht in allen Versuchen bestätigt werden. In einigen Fällen erhöhte sie sich sogar gegenüber dem Standardversuch. Wesentlichen Einfluss auf dieses Ergebnis hat vermutlich die fehlende Rührbewegung der Rohfruchtmaischen.

Aus diesen letzten Untersuchungen folgt, dass diese Ansäuerungsstämme im Prinzip auch für den Aufschluss von Rohfrüchten geeignet sind. Jedoch sind hierzu weitere Untersuchungen erforderlich.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis

dadurch gekennzeichnet, dass

• aus, durch längeres Maischen bei 50 bis 60 °C entstandenen, angesäuerten Malzmaischen spezielle Maischeansäuerungsstämmeisoliert und

• anschließend nach geeigneter Herzucht in entsprechenden autoklavierten Malzwürzen über mehrere Anzuchtpassagen bei einer Endtemperaturen von etwa 55 °C damit Malzmaischen für die Herstellung der entsprechenden Getränke, wie Bier oder milchsauer fermentierte Getränke auf cerealer Basis mit oder ohne Alkohol, bei Temperaturen von etwa 50 bis 60 °C beimpft werden,

• die Ansäuerungsbakterien mit zunehmender Maischdauer cellulytische, Phytat spaltende und proteolytische sowie Stärke und insbesondere Maltose spaltende Enzyme unter einer Ansäuerung der Maischen freisetzen und

• dadurch sich nach der Realisierung der üblichen Rasten im Bereich von etwa 62 °C und 72 °C in den daraus gewinnbaren Würzen für die hiermit herzustellenden cerealen Getränke bei sonst vergleichbaren Parametern gegenüber herkömmlichen Brauerei relevanten Malzmaischen der Gehalt an Mengen- und Spurenelementen, Kjeldahl-Stickstoff, Glucose und anderen funktionell wirkenden Inhaltsstoffen beträchtlich erhöht und dabei die Viskosität der Maischen und hiermit verbunden die Filtrationsdauer beim Abtrennen der Treber von den Würzen erheblich verringert.
Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Screening-Verfahren weitere geeignete Ansäuerungsstämme gewinnbar sind, wobei im vorliegenden Fall die gescreenten Keime zur Art Bacillus coagulans gehören. Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus diesen funktionellen Würzen entsprechende milchsauer fermentierte Getränke mit einem sehr hohen, bei etwa 5·109 Keimen je ml Probe liegenden, Keimgehalt herstellbar sind. Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass

• diese Maischeansäuerungsstämme sich zum Beimpfen herkömmlicher brauereirelevanter Würzen zum Herstellen funktioneller Getränke mit angemessener Süße eignen, wobei

• die Anstellwürzen zunächst mit diesen Ansäuerungsstämmen bei geeigneten Temperaturen vorfermentiert werden und dabei durch die hierbei frei gesetzten Amyloglucosidasen die im Substrat befindliche Maltose zu Glucose hydrolysiert wird, und

• nach etwa 2 Tagen mit den entsprechenden probiotischen Keimen beimpft und im erforderlichen Maße fertig fermentiert werden.
Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach einem der genannten Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den mit 50 bis 60 °C vorliegenden Malzmaischen mit den darin in der logarithmischen Wachstumsphase befindlichen Ansäuerungsstämmen entsprechende Malzenzyme gewonnen werden. Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Beaufschlagung der zu reinigenden Filter- und Filterhilfsmittel mit entsprechenden Keim- bzw. Weichsuspensionen, die diese Ansäuerungsstämme enthalten, entsprechende Schichten bildende Gummistoffe in diesen Mitteln gelöst und damit in effektiver Weise von ihren Unterlagen entfernt bzw. damit gereinigt werden können. Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Jodtest überprüfbar ist, ob ein Malz mit entsprechenden Enzymen mit einem Wirkungsoptimum bei einem pH-Wert von 4,2 bis 4,5 vorliegt, und wenn das der Fall ist, somit zur Maximierung der Ausbeute die mit 50 bis 60 °C vorliegenden, vorfermentierten Maischen für die Substratgewinnung zur Getränkeherstellung zunächst bis zu einem pH-Wert von 4,2 bis 4,5 ansäuern können, was einer Rastdauer von 15 bis 20 h entspricht, und wenn das nicht der Fall ist, die Temperaturrast von 50 bis 60 °C bereits nach etwa 5 bis 7 Stunden abzubrechen ist, wobei in beiden Fällen anschließend wie gewöhnlich die nächste Temperaturrast z.B. von 62 °C u. dgl. zu verwirklichen ist. Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass generell Cerealien mit einem derartigen Enzym im daraus herstellbaren Malz mit einem pH-Optimum der &agr;-Amylasen von 4,2 bis 4,5 gezüchtet werden. Verfahren zur Herstellung funktioneller Würzen für entsprechende Getränke auf Malzbasis nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maischeansäuerungsstämme in der analogen Weise zur Würzegewinnung aus Cerealien zum Einsatz kommen, die enzymatisch aufgeschlossen werden.






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