Texturbildung und -optimierung mit Gelatine

Multifunktionswerkzeug für Produktentwickler

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Gelatine wird wegen ihrer großen Funktionalität geschätzt. Und das zu Recht, verfügt sie doch über interessante texturgebende Eigenschaften. Außerdem ist Gelatine fast farblos, hat nahezu keinen Eigengeruch bzw. Eigengeschmack und ihre Verarbeitung harmoniert mit den heutigen industriellen Fertigungsprozessen. Nicht zuletzt weist das hochwertige Eiweiß Gelatine ernährungsphysiologische Merkmale auf, die es als Functional Ingredient immer attraktiver machen. Kurzum: Gelatine ist für den Lebensmittelentwickler ein echtes Multifunktionswerkzeug, um Texturen nicht nur zu bilden, sondern gezielt hinsichtlich der Verbrauchererwartungen zu designen.

Eberhard Dick

Die Textur eines Lebensmittels ist die Kombination aus chemisch-physikalischen Produkteigenschaften und dem sensorischen Eindruck, den der Verbraucher beim Verzehr gewinnt. Charakteristische chemisch-physikalische Kenngrößen sind zum Beispiel die Elastizität, die Plastizität sowie die Viskosität und der innere Zusammenhalt, aber auch die Phasenanzahl und deren Verteilung bei ein- bzw. mehrphasigen Systemen. Ebenfalls charakterisierbare Größen sind Festigkeit, Sprödigkeit, Klebrigkeit und Produkteigenschaften wie sandig, cremig, fettig und letztendlich auch das Schmelzverhalten.
Unterschiedliche Eigenschaften sind relevant
Diese zentralen Texturparameter sind mit den vielschichtigen Funktionalitäten der Gelatine zu beeinflussen, die in zwei große Bereiche eingeteilt werden können: Zum einen sind das ihre hydrodynamischen Eigenschaften wie Wasserbindung, Viskosität, Schmelz- und Erstarrungspunkte sowie Gelbildung. Der zweite Bereich umfasst ihre Grenzflächeneigenschaften wie Emulgier- und Schaumvermögen, Benetzbarkeit, Klebrigkeit und Löslichkeit. Natürlich sind diese technologischen Effekte von Gelatine für die Produktion unterschiedlicher Produkte mehr oder weniger stark relevant. Die thermoreversible Gelbildung von Gelatine steht beispielsweise bei Gummibonbons eindeutig im Vordergrund. Bei Marshmallows nutzt man auch das Schaumbildungs- und Stabilisierungsvermögen, bei Kaubonbons zählen zusätzlich noch die emulgierenden Eigenschaften von Gelatine.
Je komplexer ein Produkt aufgebaut ist, desto schwieriger ist die Korrelation zwischen Gelatineeigenschaften und Texturveränderung eindeutig abzuleiten. Bei Kaubonbons beispielsweise, einer mehr-phasigen, teilkristallinen, belüfteten Emulsion mit relativ vielen Komponenten, die untereinander auch noch in Wechselwirkung treten können, sind die Auswirkungen der Gelatine auf die genannten Texturparameter also schwerer zu quantifizieren – obwohl sie entscheidend für die Produktqualität sind.
Bei weniger komplexen Systemen wie Gummibonbons sind die Wechselwirkungen zwischen Gelatinetyp, Gelatinekonzentration und Textureigenschaften dagegen sehr eindeutig zu beschreiben. Die nachfolgend diskutierte Messreihe untersucht folgerichtig, wie bei einem Gummibonbon unterschiedliche Texturprofile erzeugt werden können. Zur repräsentativen Charakterisierung dieser Texturen lassen sich sowohl einfache mechanische Tests als auch rheologische Analysemethoden verwenden.
Mechanisch und rheologisch messbare Kenngrößen
Gummibonbons haben eine weiche bis feste, sehr elastische, lange, gummiartige Textur. Im Mund wird die Oberfläche sehr schnell benetzt, nimmt Wasser auf, schmilzt langsam ab und setzt die verwendeten Aromen frei. Mit den guten Filmbildungseigenschaften von Gelatine verteilt sich das verflüssigte Produkt im Mundraum und erzeugt ein glattes, fruchtig süßes, angenehmes Mundgefühl.
Analytisch abgebildet werden können diese Eigenschaften durch die mechanisch bzw. rheologisch messbaren Kenngrößen Festigkeit, Elastizität, Plastizität und Abschmelzverhalten. Die Texturprofilanalyse (TPA) liefert bei Gummibonbons jedoch nur Informationen, die mit einem einfachen Deformationstest vergleichbar sind, da aufgrund der guten Elastizität keine bleibende Deformation mit der ersten Verformung erzielt wird und somit kein Unterschied zwischen erster und zweiter Verformung besteht. Das heißt: Es können nur Aussagen zur Festigkeit des Produktes abgeleitet werden. Aussagekräftigere Ergebnisse bietet ein Penetrationstest, da dieser neben der Festigkeit gleichzeitig auch noch Rückschlüsse über die Elastizität zulässt, da die Deformation bis zum Eintreten des Bruches direkt mit der Elastizität korreliert.
Durch Messen von rheologischen Kenngrößen wie der Komplexen Viskosität (eta*) in Abhängigkeit von der Temperatur oder dem Verlust- (G’’) und Speichermodul (G’) können Informationen über die Festigkeit, das Schmelzverhalten und das Verhältnis von elastischen und plastischen Anteilen gewonnen werden. Basis der praxisrelevanten Untersuchung der genannten Parameter waren Gummibonbon-Gießmassen, deren Rezeptur im Kasten zusammengestellt ist. Insgesamt kamen dabei vier verschiedene Gelatinen und die Kombination von Gelatine mit Stärke und Agar zur Anwendung.
Von Konsumenten präferierte Texturen herstellbar
Die Messergebnisse zeigen, dass sich mit Gelatine die vom Konsumenten präferierten festen, gummiartigen Texturen herstellen lassen, deren Schmelzpunkte im Bereich der Körpertemperatur liegen. Durch Variationen des Gelatinetyps bzw. der Dosierung kann der Produzent zudem wichtige und für diese Texturen charakteristische Parameter individuell modifizieren. Die Versuche zeigten, dass sowohl die Dosierung als auch der Typ der Gelatine direkt die Festigkeit beeinflussen. Das Schmelzverhalten und die Elastizität lassen sich hauptsächlich durch den Gelatinetyp einstellen, die Dosierung spielt eine untergeordnete Rolle. Durch Kombinationen von Gelatine mit anderen Hydrokolloiden lassen sich Elastizität und Festigkeit der Produkte so verändern, dass Texturen möglich sind, die weder durch Gelatine noch durch einzelne Hydrokolloide darstellbar wären. Weitere Texturvarianten sind durch Nutzung der Schaum- bzw. Emulsionsbildung und Stabilisierungseigenschaften von Gelatine erzielbar.
Neben verschiedenen Gelatinequalitäten hat Gelita auch Kollagenhydrolysate im Produktportfolio. Aufgrund ihrer sehr guten Kaltwasserlöslichkeit eröffnen sie zusätzliche, interessante Anwendungsmöglichkeiten. Bei der Herstellung von Kollagenhydrolysaten werden die Proteinketten der kollagenen Rohstoffe biochemisch definiert aufgeschlossen. Über den Grad der Hydrolyse lässt sich beispielsweise die Viskosität eines Getränks gezielt beeinflussen. Auf diese Weise können Near-Water-Produkte mit Proteinen angereichert werden, ohne dass ihre Viskosität steigt. Mit höheren Dosierungen oder Kombinationen mit Gelatine sind dagegen beispielsweise fruchtige Proteine-Shakes möglich, bei denen der Verbraucher durch Aufschlagen eine cremig voluminöse Textur erhält. Hierbei wird ausgenutzt, dass Kollagenhydrolysate die Oberflächenspannung senken und so eine Schaumbildung ermöglichen. Gleichzeitig stabilisieren höhermolekulare Kollagenhydrolysate den Schaum durch eine Viskositätserhöhung.
Gelatine und Kollagenhydrolysate geben also auch abseits des Texturdesigns auf viele drängende Fragen des Produktentwicklers zeitgemäße Antworten. Sie bieten damit der Lebensmittelindustrie eine sowohl technologisch als auch ernährungsphysiologisch interessante Vielfalt zur individuellen Entwicklung innovativer Produkte.
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Weitere Informationen zu den Gelita-Produkten

Versuchsrezepturen
Die Gummibonbon-Gießmassen wurden aus den Compounds A und B hergestellt. Compound A bestand aus 29,00 % Saccharose, 45,00 % Glucosesirup 44 DE sowie 6,00 % Wasser. Alle Komponenten wurden bei 87 % RTS gekocht und anschließend auf 90 °C abgekühlt. Compound B enthielt neben 14 % Wasser das Geliermittel in den folgenden sechs Varianten:
  • 280 Bloom (4 %, 6 %, 8 %)
  • 240 Bloom (6 %)
  • 200 Bloom (6 %)
  • 160 Bloom (4 %, 6 %, 8 %)
  • Gelatine und Stärke (4 % und 2 %)
  • Gelatine und Agar (5,4 % und 0,6 %)
Alle Bestandteile des Compounds B wurden bei 60 °C in Wasser gelöst. Abschließend gab man Compound B zu A und verrührte beide homogen.
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