Weiterführende Forschungsergebnisse

die ultraschall-gestütze Herstellung von Emulsionen

Javad Sargolzaei et al. (2011) modifizierten die Anwendung von Hochleistungsultraschall zur Herstellung einer stabilen Öl-in-Wasser-Emulsion. Alle Emulsionsproben wurden mit dem Hielscher Ultraschallprozessor UP200Hbeschallt. Untersucht wurden die Wirkung von pH-Wert, Ionenstärke, Pektin, Guarkernmehl, Lecithin, Eigelb und Xanthangummi sowie der Zeitpunkt der Beschallung, Temperatur und Viskosität der Öl-Wasser-Mischung auf die spezifische Oberfläche und Tröpfchengröße sowie den Aufrahmungs-Index der Emulsionsproben. Die experimentellen Daten wurden mit der Taguchi-Methode analysiert und optimale Bedingungen ermittelt. Darüber hinaus wurde ein adaptives Neuro-Fuzzy-Inferenzsystem (ANFIS) zur Modellierung und Kategorisierung der Eigenschaften der resultierenden Emulsion eingesetzt. Die Ergebnisse zeigten, dass eine zunehmende Beschallungsdauer den Bereich der Tropfengrößenverteilung verengt. Pektin und Xanthan erhöhten die Stabilität der Emulsion. Es konnten unterschiedliche Auswirkungen auf die Stabilität der Emulsion beobachtet werden - abhängig davon, ob sie einzeln oder zusammen verwendet wurden. Guarkernmehl verbesserte die Viskosität der kontinuierlichen Phase. Emulsionen, die durch Eigelb stabilisiert wurden, erwiesen sich bei pH 3 und bei relativ niedrigen Salzkonzentrationen als stabil gegenüber Tropfenflockung.

Ultraschall-gestützter Abbau von Cholesterin in Eigelb

Sun et al. (2011) entwickelte einen ultraschall-gestützten enzymatischen Prozess zum Cholesterin-Abbau in natürlichem Eigelb. Sie nutzten dafür die katalytische Aktivität von Cholesterinoxidase gegenüber Cholesterin in Eigelb mit dem Ziel, ein Cholesterin-reduziertes Eigelb zu erhalten, ohne die grundlegende Nährstoff-Zusammensetzung in Eigelb zu beeinflussen. Cholesterinoxidase wurde verwendet, um den Abbau von Cholesterin in Eigelb zu katalysieren. Zuerst wurden 30g Eigelb für 15 Minuten mittels Ultraschall bei 200W vorbehandelt und dann für 10h mit Cholesterinoxidase in einer Konzentration von 0.6U /g Eigelb bei 37 °C inkubiert. Dadurch wurde der Cholesterinspiegel im Eigelb auf 8,32% seiner ursprünglichen Konzentration verringert, ohne die Qualitätsmerkmale des Eigelbs zu beeinflussen.

Wissenswertes

Was ist Ultraschall-Kavitation?

Hochleistungs-Ultraschall erzeugt Emulsionen, indem intensive Ultraschallwellen in eine Flüssigkeit eingetragen werden. Dadurch wird akustische Kavitationerzeugt. Der Begriff Kavitation beschreibt die Bildung, das Wachstum und die hochenergetische Implosion von Vakuumblasen in einer Flüssigkeit. Ultraschallkavitation bzw. akustische Kavitation erzeugt lokale Gegebenheiten in den Kvitationsblasen von ~5000 K, ca. 1000atm, Heiz- und Kühlraten, welche 10 ¹⁰ K/s überschreiten sowie Flüssigkeitsstrahlen mit Geschwindigkeiten von bis zu 300 m/s. (Suslick et al. 2008) Diese intensiven Kräfte, hohe Scherungen, Strömungen und die Turbulenzen, welche aus der Blasenimplosion resultieren, liefern die notwendige Energie, um Partikel und Tröpfchen aufzubrechen. Diese Ultrascahallkräfte werden dazu eingesetzt, um Flüssigkeiten zu homogenisieren, z.B. für die Dispersion & Emulsion Partikelgrößenreduktion, Zell-Lyseund die Initiierung von chemische Reaktionen.

Mano-Thermo-Ultraschall

Wie Forschungsergebnisse zeigen, ist der statische Druck ein sehr effizientes Mittel zur Erhöhung der Letalität von Ultraschallwellen (UW) bzw. Mano-Sonifizierung (MS). Dieser Anstieg wird größer, wenn die Amplitude des Ultraschalls zunimmt. Zwischen 50 und 58°C kann die Lethalität durch die Kombination von Wärmebehandlungen mit UW unter Druck (MS) erhöht werden. Die Letalität dieser Behandlung (Mano-Thermo-Sonifizierung / MTS) entspricht der additiven letalen Wirkung von Wärme und UW. MS- und MTS-Behandlungen kann als eine Alternative zur Inaktivierung von Y. enterocolitica und möglicherweise anderen Mikroorganismen in wärmeempfindlichen Medien (z.B. Flüssigei) eingesetzt werden. Ultraschall kann auch in Lebensmitteln eingesetzt werden, in denen die hohe Intensität der erforderlichen Wärmebehandlungen (z.B. wasserarme Lebensmittel) die Lebensmittelqualität beeinträchtigen würde. (vgl. Raso et al. 1998)
Forscher haben gezeigt, dass nicht-thermische Haltbarmachungs-Technologien für Lebensmittel vorteilhaft sind. So beeinträchtigt Ultraschall - anders als viele thermische Prozesse - die Nährstoffe und die sensorische Eigenschaften der verarbeiteten Lebensmitteln nicht.
Lesen Sie mehr über die Synergien zwischen Leistungsultraschall, Druck und Wärme!

Entstehung und Implosion von Ultraschallkavitationsblasen

Eier: Zusammensetzung & Eigenschaften

Während Hühnereier die am häufigsten konsumierte Vogelei-Sorte sind, werden auch andere Sorten von Vogeleiern, z.B. Straußen-, Enten-, Wachtel-, Gänseeier usw. als Lebensmittel und Lebensmittelzutaten verwendet.
Eier sind multifuntional und werden deshalb häufig als Zutat in zahlreichen Lebensmittelprodukten verwendet.
zu den funktionelle Eigenschaften von Eiern zählen die Eigenschaften der Koagulation und Bindung, Geschmack, Farbe, Schaumbildung, Emulgierung sowie die Hemmung des Kristallwachstums in Süßwaren. Um diese Funktionalitäten des Eies zu erhalten, ist eine milde Pasteurisierung zur Vermeidung von Proteindenaturierung unerlässlich.
Flüssigei-Produkte reichen von Flüssig-Vollei, Flüssig-Eiweiß und Flüssig-Eigelb bis hin zu fertigen Rührei-Mischungen und anderen speziellen Eiprodukten. Flüssigei-Produkte sind entweder als Ready-To-Use-Produkte oder in gefrorener Form erhältlich. Flüssigei kann desweiteren zu Eipulver weiterverarbeitet werden, z.B. Volleipulver, Eiweißpulver, Eigelbpulver. Eipulver besteht aus vollständig dehydrierten Eiern durch Sprühtrocknung . Dabei werden die Eier auf die gleiche Art und Weise verarbeitet, mit der auch Milchpulver hergestellt werden. Vorteile von Eipulver gegenüber frischen Eiern sind der niedrige Preis, das geringere Gewicht pro Volumen des Volleiäquivalentes, die Haltbarkeit sowie die ungekühlte Lagerung

Wärmeempfindlichkeit von Hühnereiproteinen

Eier enthalten mehrere wärmeempfindliche Proteine, welche ein wichtiger Faktor sind, der berücksichtigt werden muss, wenn Flüssigei verarbeitet und pasteurisiert wird. Insbesondere flüssige Eiklar-Produkte sind empfindlich gegenüber Verarbeitungsbedingungen und insbesondere Wärme. Die Temperatur, bei der Eiklar-Proteine ​​denaturieren, variiert zwischen 61°C (für Ovotransferrin) und 92,5°C (für G2 Globulin). Livetins, Lysozym,
Ovomakroglobulin und Ovoglobulin G3 sind die am wenigsten hitzestabilen Proteine, während Ovotransferrin, Ovoinhibitor und Ovoglobulin G2 zu den hitzestabileren Proteinen in Ei gehören. Die Empfindlichkeit von Proteinen gegenüber Wärme kann durch die Zugabe von Salz und Zucker beeinflusst werden, wodurch die Hitzestabilität der wärmeempfindlichen Proteine ​​erhöht wird.
Nicht nur Zucker und Salz, auch Kohlenhydrate, wie Saccharose, Glucose, Fructose, Arabinose, Mannit und Xylose, schützen Proteine ​​vor Denaturierung während der Wärmebehandlung (Pasteurisierung).
Koagulationstemperatur von Vollei: 73°C

Emulsionsstabilität

Um stabilisierte ein homogenes flüssiges Eiprodukt, das Flüssigei zu erhalten, um mechanisch werden muss Trennung in zwei Phasen zu verhindern.
Eine Emulsion ist ein Gemisch aus zwei oder mehreren nicht-mischbaren Flüssigkeiten. Technisch gesehen sind Emulsionen eine Untergruppe der kolloidalen Systeme mit zwei oder mehr Phasen. In Emulsionen befinden sich sowohl die dispergierte/interne als auch die kontinuierliche/externe Phase in einem flüssigen Zustand. In Emulsionen werden zwei nicht-mischbare Flüssigkeiten gemischt, indem eine Flüssigkeit (die dispergierte Phase) in der anderen (die kontinuierliche Phase) dispergiert wird. Emulgatoren werden verwendet, um eine langfristige mechanische Stabilität des Systems zu erreichen.
Lecithin isteine Komponente in Eigelb und wird häufig als Emulgator in Lebensmittel und industriellen Anwendungen eingesetzt. Neben Lecithin, enthält Eigelb mehrere Aminosäuren, die als Emulgatoren fungieren. Eigelb enthält ca. 5-8g Lecithin, weshalb Eigelb in vielen emulsions-basierten Rezepten wie Mayonnaise, Hollandaise, Dressings und Soßen zum Einsatz kommt.

Schaumbildende Funktionalität

In dem Proteines des Eiklars befinden sich ​​Aminosäuren. Wenn das Protein zusammengerollt sit, sind die hydrophoben Aminosäuren in der Mitte verpackt (entfernt vom Wasser) und die hydrophilen Amninosäuren befinden sich auf der Außenseite (nahe der wasser-basierten Eiklarkomponenten).
Wenn ein Eiprotein an eine Luftblase grenzt, wird ein Teil dieses Proteins der Luft ausgesetzt und der andere Teil befindet sich noch an der Wasser-Phase. Das Protein entrollt sich, so dass sich seine hydrophilen (wasser-liebenden) Teile im Wasser und seine hydrophoben (wasser-abweisenden) Teile in der Luft befinden. Sobald die Proteine ​​sich entfalten - genauso wie es bei Erhitzung geschieht - entsteht ein Netzwerk, in dem die Luftblasen in Position gehalten werden. Dieses Netzwerk bildet einen Schaum.

Eierlikör

Eierlikör ist ein Milch-basiertes alkoholisches Getränk, das aus Milch, Eiern, Zucker und Aromen und Alkohol besteht. Es ist ein süßes, cremiges milch-basiertes Getränk, das traditionell aus Milch, Sahne, Eischnee, Eigelb und Zucker hergestellt wird. Wird Eierlikör als aklkoholisches Getränk produziert, werden destillierte Spirituosen wie Brandy, Rum oder Bourbon eingemischt.