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Produktbezogene Lebensmitteltechnologie (Subject) / Leguminosen (12) (Lesson)

Uni Bonn WS'16/'17

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  • Wichtige Inhaltstoffe der Sojabohne (Glycine max [L.] Merr.) Besonderes dabei:  1, Eiweiß (30%) Presskuchen besitzt hohen Protein-anteil (Nutzen vor allem als Viehfutter; Soja-extraktions-schrot)  Besitzt alle für den menschlichen Organismus essentiellen Aminosäuren, aber Methionin limitierender Faktor 2. Fett (18,1%)  Weltweit mengenmäßig der wichtigste pflanzliche Öllieferant Öl enthält 60% mehrfach ungesättigte FS
  • Was versteht man unter Protease-inhibitoren in Leguminosen? Protease-inhibitoren = Antinutritive Inhaltsstoffe in Leguminosen: 1. Vorkommen: Sojabohne2. Verbindung:  Bowman-Birk-Inhibitor  Kunitz-Trypsin-Inhibitor  3. Toxizität: Hemmung proteolytischer Enzyme  4. Entfernung bzw. Inaktivierung = durch Hitze & Sulfit   
  • 1.Was versteht man unter Lectine in Leguminosen? 2.Vorkommen 3.Toxizität 4.Entfernung bzw. Inaktivierung: Lectine = Antinutritive Inhaltsstoffe in Leguminosen  Vorkommen: Glycine max (Sojabohne);  Toxizität: Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe, Lectin erkennen spez. Saccharide & Polysaccharide, sich an der binden → können zu einer Zusammenballung (Agglutination) von Epithelzellen &      von roten Blutkörperchen führen. (Blutgerinnung). Bindung an Kohlehydrat-bestandteile der intestinalen Epithelzellen In höheren Dosen = führte zu einer reduzierten Oberfläche der Bürstensaum-membran, im Dünndarm zur Mikrovilli-verkürzung,  sowie zur Veränderung der Membran-permeabilität. Entfernung bzw. Inaktivierung: durch Kochen fast vollständig irreversibel inaktiviert.
  • 1. Was versteht man unter Phytate, Phytinsäure in Leguminosen? 2. Vorkommen 3. Toxizität 4. Entfernung bzw. Inaktivierung  Phytate, Phytinsäure = Anti-nutritive Inhaltsstoffe in Leguminosen  Vorkommen: Sojabohne  Speicher für Phosphat & Kationen (für K+, Mg2+, Ca2+, Mn2+, Ba2+ & Fe2+), die der Keimling zum Wachstum benötigt.  Sehr negative geladen 40-50 % des Phosphors als Phytat gebunden  Toxizität: 1. Inhibierung der Mineralstoff-Resorption  Aufgrund ihrer komplex-bildenden Eigenschaften kann sie Mineralstoffe (Ca2+, Mg2+, Zn2+, Fe3+) in Magen & Darm unlöslich binden, so dass diese dem Körper nicht mehr zur Verfügung stehen.  2. Hemmung von Pepsin, Trypsin, a-Amylase. Starke Wechselwirkung mit basischen Aminosäuren von Proteinen  Entfernung bzw. Inaktivierung:   – Ultrafiltration, Fermentation, Einweichen bei 55°C       = inaktiviert die Phytinsäure - phosphat gruppe abgespalten
  • Was versteht man unter Oligosaccharide in Leguminosen? Vorkommen Aktive Verbindungen Toxizität Entfernung bzw. Inaktivierung: Oligosaccharide = Antinutritive Inhaltsstoffe in Leguminosen Vorkommen: Sojabohnen Aktive Verbindungen: Mehrfachzucker = Raffinose, Stachyose, Verbascose  Toxizität: Flatulenz-erzeugende Wirkung: Keine Hydrolyse von Raffinose & Stachyose im Dünndarm, da Enzym *Alpha-Galacto-sidase bei Menschen fehlt. Fehlt dieses Enzym, gelangen Oligosaccharide unverdaut in den Dickdarm, wo sie von bakteriell vergoren werden = Dabei entstehen CO2, H2, CH4 * Alpha-Galactosidase = das wird von Mikroorganismen im Verdauungstrakt dazu benutzt, um Mehrfachzucker (Oligosaccharide) aus komplexen Kohlenhydraten aufzubrechen & dem Körper zur Verfügung zu stellen.  Entfernung bzw. Inaktivierung:– Entfernung durch Auslaugen, Extraktion mit 80 % Ethanol, Fermentation;   Abbau während der Keimung  
  • 1. Was versteht man unter Lupinenalkaloide in Leguminosen? 2. Aktive Verbindung 3. Toxizität 4.Entfernung bzw. Inaktivierung: Lupinen-alkaloide = Antinutritive Inhaltsstoffe in Leguminosen  Vorkommen:  Bitterlupinen, (In Süßlupinen kommen die Lupinenalkaloide nicht vor.) 􏰀Abwehr von Phyto-pathogenen, Fraßschutz 2. Aktive Verbindung =  Chinolizidin = bedeutendsten ist das Lupinin  3. Toxizität: Effekte: Schläfrigkeit, Schwindel, Kopfschmerz, Tod durch Lähmung der Atemmuskulatur  4. Entfernung bzw. Inaktivierung: 1. Für die Tierernährung können nur die durch Dämpfen, Wässern & Extraktion entgiftet. 2. Die durch Auslesezüchtung gewonnenen alkaloid-armen Süßlupinen genutzt werden.
  • Nennen Sie Biespiele von wichtigen Sojaprodukten Nicht-fermentiert: Sojamilch Tofu Produkte aus texturiertem Sojaprotein  Fermentiert: Sojasauce Tempeh Natto Miso 
  • Allg. Schritte der Herstellung von Sojamilch Sojabhonen      ↓1. Verlesen       ↓   2. Waschen ← Wasser       ↓3. Schälen ← Heißdampf       ↓ 4. Einweichen ← Wasser      ↓5. Mahlen       ↓6. Pasteurisieren       ↓7. Kühlen       ↓8. Separieren → Feststoffe       ↓9. Mischen ← Zucker, Aromen, Fett       ↓Sojamilch 
  • Herstellung von Sojamilch: Wie & Warum.. Sojabohnen gelesen, geschält, gemahlt, pasteurisiert werden? Auslese:  Gewährleistung einer hellen Farbe, des Geschmacks &  einer hohen Ausbeute  Schälen:  Dampfbehandlung → Quellung der Schalen  Trocknung → Schrumpfung der Kotyledonen & Abplatzen der Schalen  􏰁Abtrennung im Luftstrom  Schälen (wird gelegentlich weggelassen)   + Verkürzung der Einweichzeit  + Geringerer Oligosaccharid-Gehalt  - Höhere Kosten, teils Geschmacksprobleme  - Oxidation des Sojaöls (aktive Lipoxygenase) Vermahlen: 􏰁Hoher Ausmahlungsgrad Temperatur bis 55 °C (höhere Temperaturen beeinflussen die Wasserlöslichkeit der Proteine)  􏰁0,25%-ige Natrium-bikarbonat-Lösung anstatt Wasser verbessert die nachfolgenden Prozesse & den Geschmack, benötigt jedoch eine Neutralisation. Pasteurisieren: 15-20 min bei 70-90 °C  Inaktivierung von Lipoxy-genasen & Proteinaseinhibitoren 􏰁Typisches Bohnenaroma wird durch die Dämpfe entfernt (Desodorierung) 
  • Herstellung von Tofu: Wie werden Sojabohnen ausgefällt? 􏰀 Ausfällung: 􏰁Gerinnungsmittel = Calciumsulfat (3 g∙kg-1) bei 65 °C  Japan: Meerwasserauszug (Magnesiumchlorid; Nigari)  􏰃China: gereinigter Gips (Calciumsulfat) 􏰁 ⇒ Zwischenprodukt „Sojaquark“ 
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  • Allg. Schritte der Herstellung von Tofu. Sojamilch        ↓1.Eiweiß-Ausfällung ← Calcium- /Magnesiumsulfat, Glucono-Delta-Lacton, Obstessig,       ↓                                  Essigsäuren 2. Abpressen        ↓3. Waschen       ↓     Tofu 
  • Allg. Schritte der Gewinnung von Sojaprotein. Sojabohnen      ↓ 1.Zerkleinern      ↓2.Sichten → Schalen      ↓ ← Lösungsmittel 3.Extrahieren → Öl      ↓4.Erwärmen  → Lösungsmittel      ↓Ent-fettete Sojaflocken 
  • Ausgangsprodukt von der Gewinnung des Sojaproteins. Als was kann das weiter verarbeitet würde, geben auch die Proteinanteil dazu? Ausgangsprodukt: entfettete Sojaflocken. Weiterverarbeitung: Proteingehalt (%) Entfettete Sojamehlen =  50-60 %  Sojakonzentraten =  65 %  Sojaisolaten = > 90%
  • Was versteht man unter Texturierung? 1. Ausgangsstoffe: zumeist Sojamehle, teils -konzentrate & -isolate 􏰀2. Teig aus Sojamehl & Wasser (ggf. Zusatz von Aroma- & Farbstoffen)     wird durch thermoplastische Extrusion strukturiert 􏰀3. Formen abhängig von der eingesetzten Matrize: Granulate, Flocken, Stücke, Gulasch etc. 􏰀4. Zumeist schließt sich ein Trocknungsprozess an 5. 􏰀Spinnprozess mit Sojaisolaten 􏰂zur muskelfaserähnliche Struktur 
  • Allg. Schritte zur Herstellung von Sojasoße. Sojabohnen          Weizen      ↓                           ↓  1.Einweichen     1.Rösten       ↓                          ↓2.Kochen         2. Vermahlen (grob)       ↘                     ↙        3.Mischen 1:1 ← Aspergillus oryzae + Aspergillus soyae                ↓      4.Inkubation                ↓             Koji                ↓      5. Maische  ← Salzlösung (17 - 19%)                ↓            Brei = Moromi               ↓       6. Beimpfung  ←  Lactobacillus delbrueckii + Stämme der Hefe Hansenula                ↓7. Fermentation (unter Belüftung)               ↓       8.Pressen → Presskuchen → Tierfutter                ↓        9.Filtration                 ↓     10.Pasteurisieren                ↓         Sojasoße 
  • Was versteht man unter Koji? Bei der Herstellung von Sojasoße: 1. Koji = Trockenmaische aus Schimmelpilzkultur (Aspergillus orzyae)               auf gekochten Sojabohnen / Reis / Weizen = Fermentation 2. Während der Inkubation = Ausgangsstoffe vollständig von Pilzmycel durchzogen → Koji 3. Stabilisierung von Koji erfolgt durch den Zusatz von Speisesalz-lösung für den nächste Schritt, die Fermentation.
  • Was versteht man unter Moromi? Bei der Herstellung von Sojasoße: 1. Moromi = Maische (Vor der Fermentation)Während der Fermentation: 􏰁Aerobe Bedingungen zur Vermeidung des Wachstums unerwünschter Anaerobier  􏰁Zunäscht Spontane Milchsäuregärung & später Hefefermentation. 􏰁Industrielle Herstellung = Beimpfung mit Lactobacillus delbrueckii & Stämmen der Hefe Hansenula  􏰁Stufenweise Fermentation über mehrere Monate bei verschiedenen Temperaturen  􏰁Spaltung von Proteinen, Kohlenhydraten & Nucleinsäuren durch extrazelluläre Hydrolasen  􏰁Bildung von Aroma 7 Farbe  Aus der Weizenstärke entsteht Zucker, der teilweise in Alkohol umgewandelt wird =  Diese Inhaltsstoffe bestimmen Farbe, Aroma und Würze der Sojasauce.
  • Unterscheide zwischen Hochwertige Sojasoße & Minderwertige Sojasoße. Reifung:  􏰁1. Hochwertige Produkte zwischen mehreren Monaten bis hin zu 5 Jahren 􏰁2. Minderwertige Qualität: nur wenige Tage gereift􏰂 → Aroma & Farbe erreichen nicht die gewünschte Ausprägung; Verschnitt mit Würzen, die durch Säurehydrolyse aus den Ausgangsstoffen gewonnen wurden 􏰁 3. Anschließende Pasteurisation und Filtration 
  • Erklären Sie die Gewinnung von Sojaprotein. Herstellung von Sojaprotein: 1. –  Zerkleinerung der Bohnen mit Hilfe von Riffel-walz-werken (zwei übereinander angeordnete, geriffelte Walzen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten)  –  Nachgeschaltete Glattwalzen downstream steamroller sind notwendig, da für die anschließende Extraktion dünne Sojaflocken benötigt werden 2. Abtrennung der Ölphase:  -  Extraktionsmittel: Lipophiler Kohlenwasserstoff  -  Optimum pH-Wertes = 6-12    – Zugabe von Lauge führt zu einer Zunahme des extrahierbaren Proteinanteils.       Isoelektrischer Punkt (Löslichkeit hier am hochsten) = pH 4,5 3. Erwärmung („Toasten“) – Verflüchtigung des Extraktionsmittels 􏰃  –  Inaktivierung des Trypsininhibitors