5 Anwendung von Inulin als Fettersatzstoff
Das Vorhandensein von Fett in Milchprodukten spielt eine wichtige Rolle für deren physikalische, rheologische und texturelle Eigenschaften (Barclay et al., 2010; Brennan & Tudorica, 2008; Dave, 2012). Abgesehen von seiner ernährungsphysiologischen Bedeutung in Käse trägt Fett zu den sensorischen und funktionellen Eigenschaften von Milchprodukten bei (Miočinović et al., 2011). Die Verbraucher verlangen jedoch zunehmend nach Lebensmitteln mit diätetischen und funktionellen Eigenschaften, wie z. B. solchen mit geringem Kaloriengehalt, niedrigem oder reduziertem Fettgehalt und gesundheitlichen Vorteilen (Gonzalez-Tomás, Coll-Marqués, & Costell, 2008). Außerdem wurden fettarme Ernährungspläne zur Gewichtsabnahme und -erhaltung empfohlen (Carmichael, Swinburn, & Wilson, 1998; Peterson, Sigman-Grant, Eissenstat, & Kris-Etherton, 1999). Andererseits gibt es eine weit verbreitete Ansicht, dass fettarme oder fettreduzierte Lebensmittel weniger wünschenswert sind, weil sie schlechte organoleptische Eigenschaften haben (Hamilton, Knox, Hill, & Parr, 2000; McEwan & Sharp, 2000). Es gibt einige Übersichten über spezifische Anwendungen und potenzielle Auswirkungen von Fettaustauschern (Akoh, 1998; Ognean, Darie, & Ognean, 2006).
Die Herausforderung, Fettaustauschstoffe in Käse zu verwenden und dabei die gleichen funktionellen und organoleptischen Eigenschaften wie bei Vollfettkäse zu erhalten, hat große Aufmerksamkeit erregt (Kebary, Salem, El-Sonbaty, & El-Sissey, 2002). Die Entfernung von Fett aus Käse führt zu rheologischen, texturellen, funktionellen und sensorischen Mängeln wie gummiartige Textur, fehlender Geschmack, Bitterkeit, Fehlgeschmack, schlechte Schmelzbarkeit und unerwünschte Farbe (Mistry, 2001; O’Connor & O’Brien, 2011). Es ist nicht einfach, fettarme oder fettfreie Käsesorten mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen (Fadaei et al., 2012). Wenn der Fettgehalt sinkt, wird die Eiweißmatrix kompakter und die Käsetextur wird zäher. Wenn Fettbestandteile in Lebensmittelformulierungen reduziert werden, sind oft andere Bestandteile erforderlich, um die funktionelle Rolle bei der Erhaltung der organoleptischen Eigenschaften zu erfüllen (Mattes, 1998). Eine vorgeschlagene Strategie zur Verbesserung des Geschmacks und der Textur von fettarmem Käse ist die Verwendung von Fettaustauschstoffen (Sandrou & Arvantoyannis, 2000). Die Codex-Kommission für internationalen Handel hat eine Höchstgrenze von 50 % Fettreduzierung gegenüber einer Referenzsorte festgelegt, damit ein Käse als fettreduziert gekennzeichnet werden kann (FAO/WHO, 2008). In Europa darf Käse als fettreduziert gekennzeichnet werden, wenn der Fettgehalt um mindestens 30 % im Vergleich zu einem ähnlichen Produkt reduziert wurde (EU, 2006). In den Vereinigten Staaten muss der Fettgehalt eines fettreduzierten Käses um mindestens 25 % gegenüber dem traditionellen Fettgehalt der betreffenden Sorte reduziert werden. Inulin ist als Texturgeber in fettarmen Lebensmitteln weit verbreitet, insbesondere in der Europäischen Union und zunehmend auch in den USA und Australien (Devereux et al., 2003).
Inulin scheint besonders geeignet für den Fettersatz in fettarmen Käsesorten, da es zu einem verbesserten Mundgefühl beitragen kann (Meyer et al., 2011). Die Fettersatz-Eigenschaft von Inulin beruht auf seiner Fähigkeit, die Struktur der wässrigen Phase zu stabilisieren, wodurch eine verbesserte Cremigkeit entsteht (Ibrahim, Mehanna, & Gad El-Rab, 2004). Ein cremiges Mundgefühl wird erreicht, wenn Inulin als Fettersatz in Milchprodukten verwendet wird, da es mit Molkenprotein und Kaseinat interagiert (Bot, Erle, Vreeker, & Agterof, 2004; Karaca, Güven, Yasar, Kaya, & Kahyaoglu, 2009). Hochleistungsinulin (HP) mit langer Kette und hohem Molekulargewicht ist als Fettersatzstoff am wünschenswertesten. Längere Kettenlängen verringern die Löslichkeit von Fruktanen des Inulin-Typs und führen zur Bildung von Inulin-Mikrokristallen, wenn sie mit Wasser oder Milch vermischt werden; diese Mikrokristalle sind nicht diskret wahrnehmbar und haben ein glattes, cremiges Mundgefühl. HP-Inulin hat einen durchschnittlichen DP von 25 und eine Molekularverteilung von 11 bis 60. Somit sind sowohl die Restzucker als auch die Oligomere entfernt worden. Die fettmimetische Eigenschaft von HP-Inulin ist doppelt so hoch wie die von Standard-Inulin, während es keine Süße aufweist (Niness, 1999). Die unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften von Inulin und Oligofruktose sind auf die unterschiedlichen Kettenlängen zurückzuführen. Wie bereits erwähnt, ist Inulin aufgrund seiner längeren Kettenlänge weniger löslich als Oligofruktose und hat die Fähigkeit, Inulin-Mikrokristalle zu bilden, wenn es in Wasser oder Milch geschert wird. Inulin wurde daher erfolgreich als Fettersatz in Milchprodukten verwendet (Kaur & Gupta, 2002), insbesondere in Käse (Salvatore et al., 2014). Langkettiges Inulin bildet Mikrokristalle (unlösliche Submikronkristalle), die miteinander interagieren und kleine Aggregate in der Wasserphase bilden (Franck, 2002; Guggisberg et al., 2009). Sie verursachen eine glatte und cremige Textur, indem sie eine große Menge Wasser einkapseln (Bot et al., 2004). Inulin kann auch Teile des strukturellen Proteinnetzwerks bilden, indem es mit Proteinaggregaten einen Komplex bildet (Kip, Meyer, & Jellema, 2006).
Koca und Metin (2004) untersuchten die Möglichkeit, fettarmen Kashar-Frischkäse mit einer 70%igen Fettreduzierung unter Verwendung von langkettigem Inulin zu erhalten. Sie berichteten, dass ihr fettarmer Kontrollkäse aufgrund seines hohen Proteingehalts deutlich härter, elastischer, gummiartiger und kaubarer war als der Vollfett-Kontrollkäse. Fett bricht die Proteinmatrix auf und wirkt als Schmiermittel, das für eine weichere Textur sorgt (Koca & Metin, 2004). Es hat sich gezeigt, dass die Zugabe von 5 % Inulin zu dem fettarmen Käse zu einer deutlich geringeren Härte im Vergleich zu dem fettarmen Kontrollkäse führte, die jedoch etwas höher war als die des vollfetten Kontrollkäses. Dieser Erweichungseffekt könnte sowohl auf das höhere Verhältnis von Feuchtigkeit zu Eiweiß als auch auf die Erhöhung des Füllstoffvolumens zurückzuführen sein, das die Menge der Eiweißmatrix verringert. Im Allgemeinen verbesserte Inulin die Käsetextur bis zum 30. Tag der Lagerung, verringerte aber die Haltbarkeit (Koca & Metin, 2004). Die Fähigkeit von Inulin als Fettersatzstoff hängt nicht nur mit der Veränderung des rheologischen Verhaltens oder der Dicke oder Härte des Produkts zusammen, sondern auch mit der Veränderung anderer Eigenschaften des Mundgefühls, wie Cremigkeit oder Geschmeidigkeit (Meyer et al., 2011). Wird Inulin Lebensmitteln in niedrigen Konzentrationen zugesetzt, werden die rheologischen Eigenschaften und die sensorische Qualität des Produkts aufgrund des neutralen oder leicht süßen Geschmacks von Inulin und seiner begrenzten Auswirkung auf die Viskosität nicht stark beeinträchtigt (Kalyani et al., 2010). Um fettarme Produkte mit einer Rheologie und Dicke zu erhalten, die der von Vollfettprodukten nahekommt, sind höhere Inulinkonzentrationen erforderlich, als es für die bloße Nachahmung ihrer Cremigkeit oder Geschmeidigkeit notwendig ist (Meyer et al., 2011). Fadaei et al. (2012) untersuchten die chemischen Eigenschaften von fettarmem weizenfreiem Frischkäse, der Inulin als Fettersatzstoff enthält. Es wurde kein signifikanter Unterschied bei den pH- und Salzwerten von Frischkäse festgestellt. Sie wiesen darauf hin, dass ein Inulinanteil von 10 % ausreicht, um einen fettarmen Frischkäse mit chemischen Eigenschaften zu erhalten, die denen von fettreichem Frischkäse ohne Inulin nahe kommen. Sie berichteten auch, dass Inulin eine ausgezeichnete Wasserbindungskapazität hat, die die Synärese in Brotaufstrichen und Frischkäse hemmt (Fadaei et al., 2012). Es wird erwartet, dass langkettiges Inulin im Vergleich zu kurzkettigem eine beträchtliche Wasserbindungs-/Retentionskapazität aufweist und in der Lage ist, Synärese zu verhindern. Wadhwani (2011) führte mehrere Vorstudien durch, um aus vier Fasern – Inulin, Low-Methoxy-Pektin, Polydextrose und resistente Stärke – den effizientesten Fasertyp auszuwählen, um die Qualität von fettarmem Mozzarella- und Cheddar-Käse zu verbessern. Die Ergebnisse ihrer vorläufigen Studien zeigten, dass Inulin in Käsesystemen besser wirksam ist als die anderen drei Fasern. Sie fanden auch heraus, dass die Zugabe von Inulin zu einer verbesserten Textur von fettarmem Käse führte, indem sie die Härte und Gummigkeit verringerte und gleichzeitig die Kohäsion, Adhäsion und Elastizität beibehielt (Wadhwani, 2011). Salvatore et al. (2014) bewerteten die Auswirkungen des Fettersatzes durch 2, 3 und 7 % langkettiges Inulin (DP > 23) auf die texturellen und mikrostrukturellen Eigenschaften eines frischen Ziegenmilchkäses. Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie und der Penetrometrie wurde gezeigt, dass Käseproben, die Inulin enthielten, im Vergleich zu Vollfettkäse eine offenere Struktur aufwiesen, was auf die geringere Fettverteilung in der Proteinmatrix zurückzuführen war. Die Positionierung des Inulins im Kaseinnetzwerk erschien als Strukturen, die in das Gelsystem eingebettet waren und deren Größe mit einer höheren Konzentration von Inulin im Käse zunahm. Inulin unterbricht das Kaseinnetzwerk, was zu einem Erweichungseffekt führt, der mit steigendem Inulingehalt als Fettersatz zunimmt. Ihren Ergebnissen zufolge wiesen inulinhaltige Proben niedrigere Werte für Druckkraft, Steifigkeit, Viskosität und Klebefähigkeit auf (Salvatore et al., 2014). Insgesamt haben Studien gezeigt, dass die Wirkung des Fettersatzes auf die Käsetextur von der Art des ersetzten Fetts abhängt (Lobato-Calleros, Vernon-Carter, & Hornelus-Uribe, 1998).