Das Beste aus Maltodextrinen machen

Bei der Beschreibung von Maltodextrinen sagte ein Kollege einmal: „

Aber diese täuschend einfachen Verbindungen entwickeln sich über die Grundlagen hinaus und spielen eine immer wichtigere Rolle bei der Gestaltung von Lebensmitteln. Zusätzlich zu ihrer traditionellen Rolle als Füllstoffe und Trägerstoffe haben Maltodextrine eine Rolle als Fettersatz, Nahrungsergänzungsmittel und High-Tech-Filmbildner in einer Vielzahl von Anwendungen übernommen.

Es ist D’glucose

Die U.S. Food and Drug Administration definiert Maltodextrine als ein „nicht süßes, nahrhaftes Saccharidpolymer, das aus D-Glukoseeinheiten besteht, die hauptsächlich durch (alpha)-1,4-Bindungen verbunden sind, und das ein Dextroseäquivalent (DE) von weniger als 20 hat. Es wird als weißes Pulver oder konzentrierte Lösung durch partielle Hydrolyse von Mais- oder Kartoffelstärke mit sicheren und geeigneten Säuren und Enzymen hergestellt.“ (21 Code of Federal Regulations Sec. 184.1444.)

Die Lebensmittelindustrie bezieht sich in der Regel auf Produkte auf Maisbasis, wenn sie von Maltodextrinen spricht. Neben den gesetzlich definierten Mais- und Kartoffelversionen stellen einige Hersteller von Inhaltsstoffen jedoch auch „Maltodextrine“ aus anderen stärkehaltigen Quellen wie Reis und Tapioka her. Der derzeitige Kennzeichnungsstatus dieser Produkte ist nicht geklärt, so dass sie möglicherweise den Begriff „hydrolysiert … (Stärke/Quelle)“

Auch bei diesen Produkten, die nicht aus Mais oder Kartoffeln stammen, halten die Hersteller den DE-Wert in der Regel unter 20. Je nach Ausgangsmaterial können diese jedoch auch andere Verbindungen als Glukosepolymere enthalten. Ein Reismaltodextrin, das aus hydrolysiertem Reismehl hergestellt wird, enthält beispielsweise zunächst 5 bis 7 % Protein. Ein anderes Unternehmen bietet ein Reismaltodextrin an, das aus mechanisch (und nicht chemisch) gewonnener Reisstärke hydrolysiert wurde und etwa 3 % Eiweiß enthält.

„Ein Reismaltodextrin, das Eiweiß enthält, verhält sich anders als ein Maismaltodextrin oder sogar ein Reisprodukt, das ohne dieses Eiweiß hergestellt wurde“, sagt Mohamed Obanni, Ph.D., Forschungsleiter bei California Natural Products, Lathrop, CA. „

Die chemische Struktur von Maltodextrinen liegt irgendwo zwischen den komplexen Polysaccharidketten von Stärke und den einfacheren Molekülen von Maissirupfeststoffen oder Zucker. Sie bestehen aufgrund des Hydrolyseprozesses aus einer Mischung verschiedener Saccharidpolymere. Ein Stärkemolekül wird einer enzymatischen oder sauren Hydrolyse oder einer Kombination aus beidem unterzogen. Dabei wird das Molekül in kleinere Ketten beliebiger Länge aufgespalten.

Selbst Produkte mit demselben DE können eine unterschiedliche Verteilung der Moleküle enthalten – beispielsweise mehr Moleküle mittlerer Länge und weniger größere Moleküle. Der Prozess, seine Bedingungen und die Art der Stärke, die als Ausgangsmaterial verwendet wird, beeinflussen die genaue Zusammensetzung und Struktur der entstehenden Ketten. Dies wirkt sich wiederum auf die Funktionalität aus.

Die meiste Stärke besteht aus zwei Hauptpolymeren mit unterschiedlichen Strukturen. Amylose weist hauptsächlich eine lineare Struktur auf, die aus Glukose besteht, die durch (1-4)-Bindungen verbunden ist, während Amylopektin stark verzweigt ist. Diese Verzweigungen sind durch (1-6)-Bindungen verbunden. Die Zusammensetzung der Stärke variiert je nach Quelle. Wachsmaisstärke besteht beispielsweise fast vollständig aus Amylopektin, während der Anteil der gelben Delle 72 %, der Kartoffelstärke etwa 79 %, der Weizenstärke etwa 72 % und der Tapiokastärke etwa 17 % beträgt. Neben einigen chemischen Unterschieden wirkt sich das Verhältnis von Amylose zu Amylopektin auf die Eigenschaften der verkleisterten Formen aus.

„Aufgrund dieser Unterschiede in den Eigenschaften der verschiedenen Stärkequellen ist zu erwarten, dass die daraus hergestellten Maltodextrine leicht unterschiedliche Eigenschaften aufweisen“, sagt Henry Nonaka, Manager der technischen Kundenbetreuung, Corn Products, Summit-Argo, IL. „Wenn man ein Maltodextrin aus Wachsmais herstellt, sind die Löslichkeit und die Klarheit der Lösung größer als bei einem Maltodextrin aus Zahnmais, insbesondere bei einem niedrigen DE-Wert von unter 10.

„Würde man Maltodextrin aus Kartoffelstärke gewinnen, hätte es – neben einem höheren Amylopektingehalt – einen höheren Phosphatgehalt als andere Stärkequellen. Diese Eigenschaften verleihen ihr einige einzigartige Attribute, wie zum Beispiel, dass die Stärke nicht zu einem festen Gel wird. In gewisser Weise kann man Kartoffelstärke als derivatisierte Stärke betrachten“, sagt er.

Maltodextrine aus anderen Quellen als Mais können nicht nur funktionelle Unterschiede aufweisen, sondern weisen oft auch andere Unterschiede auf, z. B. im Geschmack. Da sie im Allgemeinen teurer sind als Maismaltodextrine, müssen die Vorteile, die sie bieten, die Kosten aufwiegen. Neben der Funktionalität gibt es aber auch noch andere Überlegungen.

„Reis wird in Fällen verwendet, in denen man aus Gründen von Allergien oder Marketingstrategien etwas anderes verwenden möchte“, sagt Joseph Hall, technischer Verkaufsleiter bei California Natural Products. „Bei einigen Produkten gibt es Probleme mit Sulfiten, und diese werden häufig bei der Verarbeitung von Mais- und Kartoffelprodukten verwendet. Es kann sogar international für Reis verwendet werden, wenn das ein Problem darstellt, muss man also vorsichtig sein.“

Außerdem beeinflusst der Prozess die Art der entstehenden Moleküle. Bei der sauren Hydrolyse beeinflusst die Steuerung des pH-Werts, der Zeit und der Temperatur das Ergebnis.

„Wir führen eine sehr schnelle Hydrolyse durch; sie dauert Minuten statt Tage“, sagt Neil Hammond, Direktor für die Entwicklung neuer Produkte bei Pacific Grain Products, Inc. in Woodland, CA. „Das verschafft uns mehrere Vorteile. Es gibt fast keine Karamellisierung, keine Nebenreaktionen. Da wir einen Reis mit einem gewissen Anteil an Amylopektin verwenden, erhalten wir andere Funktionalitäten als bei Reis, der im Süden angebaut wird.“

Nach Angaben von Obanni widerstehen Reismaltodextrine, die mit nicht-chemischen (mechanischen und enzymatischen) Verfahren hergestellt werden, der Retrogradation in höherem Maße.

Bei der enzymatischen Hydrolyse spielen Prozessfaktoren eine Rolle, aber auch das verwendete Enzym hat Auswirkungen auf das Endergebnis. Alpha-Amylase beispielsweise greift die (1-4)-Bindungen der Stärke an (die Hauptkette von Amylopektin oder Amylose). Andere Enzyme, wie z. B. Isoamylase, katalysieren die Hydrolyse der (1-6)-Bindungen und wirken als „entzweigende“ Enzyme. Im Allgemeinen werden bei der Säurehydrolyse mehr Zucker, wie z. B. Dextrose und Maltose, gebildet, was bedeutet, dass sie die Bräunung fördern. Das Säure-Enzym-Verfahren führt in der Regel zu einem geringeren Traubenzuckergehalt.

Der Umgang mit DE

Durch die Steuerung der verschiedenen Faktoren kontrollieren die Hersteller den Grad der Hydrolyse und erhalten ein einheitliches Produkt. Die meisten handelsüblichen Maltodextrine sind jedoch eine Mischung aus verschiedenen Kohlenhydratpolymeren. Das entstehende Disaccharidprofil beeinflusst die Eigenschaften des Maltodextrins. Maltodextrine werden jedoch in der Regel nach DE klassifiziert. Das DE bietet dem Lebensmittelentwickler einen Anhaltspunkt für die Eigenschaften dieser Inhaltsstoffe.

„Die wahrscheinlich wichtigste Messung, die wir durchführen, ist das Dextroseäquivalent“, sagt Tonya Armstrong, Anwendungswissenschaftlerin bei der Grain Processing Corporation (GPC), Muscatine, IA. „Dabei handelt es sich um eine nasschemische Methode, die den Grad der Hydrolyse eines Stärkemoleküls anzeigt. Die Analyse ist ein Maß für die durchschnittliche Reduktionskraft im Vergleich zu einem Dextrose-Standard.“

DE gibt den Polymerisationsgrad (DP) des Stärkemoleküls an – die Anzahl der Monosaccharideinheiten in den Molekülen. DE ergibt sich aus der Formel DE = 100 ÷ DP. Je höher der DE-Wert, desto höher ist der Anteil an Monosacchariden und kurzkettigen Polymeren. Glukose (Traubenzucker) hat einen DE-Wert von 100; Stärke liegt bei etwa Null. Da Maltodextrine und andere hydrolysierte Stärken aus einem Gemisch von Polymerlängen bestehen, ist der DE ein Durchschnittswert.

„Es gibt das Missverständnis, dass sich DE auf die Menge an Glukose bezieht“, bemerkt Hammond. „Aber DE bezieht sich auf die Glukose am Ende des Moleküls. 5 DE bedeutet also nicht 5 % Glukose. In einem Maltodextrin kann es auch nur ein Zehntel davon sein.“

Da ein Maltodextrin mit einem niedrigen DE einen größeren Anteil an längeren gerad- und verzweigtkettigen Einheiten enthält, weist es tendenziell Eigenschaften auf, die eher denen von Stärke entsprechen, z. B. die Viskosität. Mit steigendem DE und einem höheren Anteil an Produkten mit niedrigerem Molekulargewicht verhält sich das Maltodextrin eher wie ein fester Maissirup. Das bedeutet, dass eine Reihe von Merkmalen von Maltodextrinen mit dem DE zusammenhängen.

„Für jedes Produkt wird es einen Bereich von DE geben“, bemerkt Armstrong. „Ein Maltodextrin mit einem DE von 5 liegt in der Regel zwischen 4 und 7; ein Maltodextrin mit einem DE von 10 kann zwischen 8 und 12 liegen.“

Innerhalb dieser Bereiche weisen die Inhaltsstoffe keine signifikanten Unterschiede in der Funktionalität auf. Armstrong merkt an, dass es zwar schwierig ist, bei einer kleinen Verschiebung des DE irgendwelche Unterschiede zu finden, aber größere Unterschiede deuten auf sehr unterschiedliche Polymerlängen hin. Die Eigenschaften eines 5 DE unterscheiden sich erheblich von denen eines 18 DE. Mit steigendem DE nehmen die folgenden Eigenschaften zu:

• Bräunung (aufgrund des erhöhten Gehalts an reduzierenden Zuckern);
• Hygroskopizität/feuchtigkeitsbindende Eigenschaften;
• Plastizität;
• Süße;
• Löslichkeit;
• Osmolalität.

Mit abnehmendem DE nehmen die folgenden Eigenschaften zu:

• Molekulargewicht;
• Viskosität;
• Kohäsionsvermögen;
• Filmbildende Eigenschaften;
• Verhinderung der Bildung großer Zuckerkristalle.

Funktion folgt Form

Die meisten kommerziellen Maltodextrine werden sprühgetrocknet und als Pulver verkauft, obwohl es auch einige flüssige Maltodextrine gibt.

„Fast alle Maltodextrine werden sprühgetrocknet verkauft – oder sprühgetrocknet und agglomeriert“, bemerkt Nonaka. „Es gibt Gründe dafür, dass dies in gewissem Sinne fast zwingend erforderlich ist; die Instabilität in Lösung gegenüber mikrobiellem Wachstum zum Beispiel. Wenn man es als flüssiges Produkt kauft, ist es in den meisten Fällen teilweise formuliert – damit meine ich, dass die endgültige Verwendung in einem Produkt sein wird, das Konservierungsmittel oder Säure im Endprodukt erfordert. Auf diese Weise können der Maltodextroselösung Konservierungsmittel und/oder Säuren zugesetzt werden, um ihre Stabilität und Haltbarkeit zu erhöhen.“

Das Sprühtrocknungsverfahren und ein weiterer Prozess – die Agglomeration – beeinflussen ebenfalls die Eigenschaften eines bestimmten Maltodextrinprodukts. Die Methode und die Bedingungen der Sprühtrocknung wirken sich auf die Partikelgröße und -form sowie auf die resultierende Oberfläche aus. Typische Schüttdichten von sprühgetrockneten Standard-Maltodextrinen liegen zwischen etwa 0,45 und 0,65 Gramm/cm3.

„Eines der Ergebnisse des Sprühtrocknungsprozesses ist, dass das Produkt ziemlich porös ist; es gibt eine Menge interstitielles Hohlraumvolumen in sprühgetrocknetem Material“, erklärt Nonaka. „Das ist hilfreich für Anwendungen, bei denen es als Träger für Aromen oder andere Inhaltsstoffe verwendet wird, weil es eine große Oberfläche bietet. Und da ein Teil dieser Oberfläche in den Zwischenräumen liegt, sind Farb- und Aromastoffe dort besser geschützt.“

Für die Agglomeration wird die Oberfläche der einzelnen Partikel befeuchtet, um sie klebrig zu machen, und so verarbeitet, dass sie miteinander verschmelzen. Das Verfahren sowie weitere Einzelheiten zur Sprühtrocknung werden in „Spray-Drying – Innovative Use of an Old Process“ (Mai 1997 Food Product Design) erläutert.

Durch die Agglomeration der Partikel verringert sich die Schüttdichte von etwa 0,05 auf 0,30 Gramm/cm3, und die Partikelgröße nimmt zu. Die größere, porösere Struktur vergrößert das Porenvolumen und schafft ein geringeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Dies verbessert die Fließfähigkeit, Dispersion und Benetzbarkeit und verringert die Staubbildung. Die bei GPC durchgeführten Tests zeigen, dass die Fließfähigkeit von agglomerierten Maltodextrinen, gemessen in cm³/Sekunde, mit der von Saccharose vergleichbar ist. Ein herkömmliches Maltodextrin-Produkt würde unter denselben Testbedingungen nicht fließen.

„Jeder verwendet ein anderes Verfahren zur Agglomeration – manche haben kontinuierliche Agglomeratoren, andere haben Batch-Agglomeratoren – und das führt zu unterschiedlichen Schüttdichten“, sagt Armstrong.

Die Agglomeration von Maltodextrinen bietet auch die Möglichkeit, einzigartige Zutaten zu entwickeln.

„Mit Hilfe der Wirbelschichttechnologie – einer Agglomerationsmethode, die erstmals in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt wurde – können auch Aromen, Farben und andere funktionelle Inhaltsstoffe in die Entwicklung der Schüttgutmatrix während des Agglomerationsprozesses im Trockner eingearbeitet werden“, sagt Eugene H. Sander, Präsident der Zumbro Inc, Hayfield, MN. „Farbige und/oder aromatisierte Agglomerate mit geringer Dichte können passend zu den Lebensmitteln, denen sie zugesetzt werden, erzeugt werden. Säuren können während des Wirbelschichtverfahrens aufgesprüht werden, um den pH-Wert der endgültigen Lösung anzupassen oder zu verändern.“

Das Co-Agglomerieren anderer Zutaten mit Maltodextrinen trägt zur gleichmäßigen Verteilung kleiner Mengen von Zutaten in der endgültigen Mischung bei. Es kann auch die Viskosität verändern und die effektive Hydratation von Gummis und anderen Viskositätsmitteln unterstützen.

„Co-Agglomeration ersetzt auch das Trockenmischen des hydrokolloiden Gummis mit einem löslichen Träger“, fährt Sander fort. „Normalerweise dispergiert der Trägerstoff schneller als das Gummi, so dass er zurückbleibt und Fischaugen bildet.

Maltodextrine

Maltodextrine dienen als Dispergierhilfsmittel, Geschmacksträger, Füllstoffe, Feuchthaltemittel, Viskositätsregler und andere funktionelle Inhaltsstoffe. Sie können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden – von Trockenmischungen über Füllungen und Soßen bis hin zu Getränken. Aufgrund ihrer Osmolalität können sie eine wertvolle Quelle für nahrhafte Kohlenhydrate sein.

Die funktionellen Eigenschaften in Bezug auf DE helfen, die Anwendungen zu bestimmen, in denen Maltodextrine verwendet werden.

„Es gibt zwei Möglichkeiten, Maltodextrine zu verwenden“, sagt Nonaka. „Die eine ist in einem flüssigen System und die andere in einem trockenen. In jedem dieser Systeme gibt es unterschiedliche Funktionalitäten, nach denen man sucht.“

Bei einer Trockenmischung ist beispielsweise die Schüttdichte extrem wichtig. Bei einer Flüssigkeit sind Löslichkeit oder Viskosität die wichtigsten Faktoren. Bei einer Getränkemischung in Pulverform werden all diese Faktoren entscheidend. Jede Anwendung hat ihre eigenen Anforderungen.

Da Maltodextrine in den unteren DE-Bereich fallen, liefern sie wenig oder keine Süße. Sie sind ziemlich fade, obwohl sie manchmal ein geringes Maß an Geschmack bieten. Sie sind relativ unempfindlich gegenüber Hitze, pH-Wert und anderen Prozessbedingungen, wie z. B. Scherung.

Maltodextrine helfen bei der Feuchtigkeitskontrolle. Lösliche Zuckermoleküle mit niedrigem Molekulargewicht verringern die Wasseraktivität und senken den Gefrierpunkt erheblich. Die Ketten mit höherem Molekulargewicht – vertreten durch die Maltodextrine mit niedrigem DE – binden Wasser und fügen Feststoffe hinzu, ohne dass diese Effekte auftreten. Darüber hinaus lösen sich einige der langkettigen Polymere nicht auf, sondern können sogar Wasser physikalisch binden, indem sie ein Gel bilden. Da diese nicht in Lösung gehen, erscheinen sie trüb. Wie bereits erwähnt, hängt das Ausmaß dieser Eigenschaften von der DE des Produkts ab. Während der Lagerung werden Maltodextrine jedoch ebenso wie Stärke retrograd und geben Wasser ab, was zu Synärese führt.

Diese Inhaltsstoffe tragen zur Viskosität bei, indem sie Feststoffe hinzufügen, und in einigen Fällen, insbesondere bei Produkten mit niedrigerem DE, indem sie ein Gel bilden. Sie können auch Öle in nicht-wässrigen Systemen absorbieren.

Wie bereits erwähnt, variieren diese Eigenschaften je nach Art des verwendeten Maltodextrins. Ein Reismaltodextrin, das aus amylopektinhaltigem Reismehl gewonnen wird, verleiht beispielsweise eine cremige Textur und ein undurchsichtiges Aussehen.

„Viele Leute sehen ein Reismaltodextrin und denken, dass es sich wie ein Maismaltodextrin verhält, aber das stimmt nicht“, sagt Hammond. „In einem Produkt wie einer Sauce oder einem Pudding erhält man eine viel geschmeidigere, cremigere Textur. Das Protein kann den Maltodextrinen auch zusätzliche Funktionalität verleihen.“

Träger und Füllstoffe

Der fade Geschmack und der träge Charakter von Maltodextrinen haben ihnen in der Vergangenheit eine bedeutende Rolle als wirtschaftliche Träger- oder Füllstoffe eingebracht. Sie dienen als Streckmittel für teurere Zutaten und als Verdünnungsmittel für Kleinstzutaten, so dass diese genauer gehandhabt und verpackt werden können. Die Mischung von Maltodextrinen mit Gummen und anderen Hydrokolloiden hilft bei der Dispersion, der Benetzung ohne Klumpenbildung und der richtigen Hydratation.

Sie sind besonders wertvoll in der Aromenindustrie, wo sie eine Matrix für die Sprühtrocknung oder Beschichtung von Aromen oder Emulsionen auf Ölbasis liefern. Maltodextrine ermöglichen es, diese Flüssigkeiten in ein frei fließendes Pulver umzuwandeln, ohne den Geschmack zu verändern oder zu maskieren.

Bei der Beschichtung werden ölbasierte Inhaltsstoffe mit Hilfe eines feinen Sprays auf die Oberfläche der Maltodextrinpartikel aufgetragen. Dieses Verfahren kann für Aromen oder zur Verteilung kleiner Ölmengen in Produkten wie Kaffeeweißern verwendet werden.

„Wenn Sie Aromen beschichten, möchten Sie vielleicht eine große Partikelgröße“, sagt Armstrong. „Es lässt sich nicht so leicht mischen wie ein sprühgetrocknetes Aroma, und man will so viel Oberfläche wie möglich, damit das Produkt frei fließend bleibt.

Maltodextrine sind ideal für Sprühtrocknungsanwendungen, da sie aufgrund ihrer hohen Löslichkeit in hohem Maße in die Trocknerlösung eingearbeitet werden können, so dass weniger Wasser entfernt werden muss. Außerdem lassen sich die Produkte aufgrund ihrer geringen Hygroskopizität leichter trocknen.

„Der typische DE-Wert, der für Sprühtrocknung und Agglomeration verwendet wird, liegt bei 10 oder 15“, sagt Armstrong. „Es ist weniger hygroskopisch als höhere DEs, weil es eine etwas längere Kettenlänge hat. Seine hohe Glasübergangstemperatur sorgt für eine gute Produktstabilität.“

Oft wird ein Maltodextrin in Kombination mit Gummi arabicum und modifizierter Stärke verwendet, insbesondere für die Sprühtrocknung/Einkapselung von Produkten mit hohem Ölgehalt. Für diese empfiehlt Armstrong eine lipophile Stärke oder ein Gummi arabicum, das eine Affinität sowohl für Öl als auch für Wasser hat. „Sie hilft bei der Emulgierung des Öls, während das Maltodextrin die Verkapselung und Trocknung unterstützt.“

Die Sprühtrocknung von Aromen verwandelt nicht nur Flüssigkeiten in Feststoffe, sondern bietet auch einen gewissen Schutz für die Aromen selbst. Dies geschieht zum Teil bei normalen Sprühtrocknungsvorgängen, wenn das Aroma teilweise von der Maltodextrinmatrix umgeben ist. Maltodextrine werden jedoch häufig in echten Verkapselungssystemen eingesetzt, indem sie ihre filmbildenden Eigenschaften nutzen, um eine Schutzschicht für Aromen und andere empfindliche Inhaltsstoffe zu bilden. In der Titelgeschichte dieses Monats, „Getting a Reaction: Die komplexe Welt der Aromen“ gehen wir näher auf die Verkapselung von Aromen ein. Da es sich bei dem Verkapselungsmaterial um ein Kohlenhydrat handelt, ist der Freisetzungsmechanismus Feuchtigkeit, so dass es die Verkapselung nur in Trockenmischungen schützen würde.

„Der Grund, warum Maltodextrine in dieser Anwendung gut funktionieren, sind ihre filmbildenden Eigenschaften“, sagt Nonaka. „Sie müssen einen zusammenhängenden Film um das zu schützende Material bilden. Außerdem kann die Fähigkeit von Maltodextrinen, ein Material effizient zu verkapseln, manchmal dadurch bestimmt werden, wie gut sie das Produkt emulgieren. In Wirklichkeit wird die Mischung emulgiert und dann sprühgetrocknet.“

Maltodextrine können auch als Füllstoff für eine Vielzahl von Trockenmischungen verwendet werden. Wie bei den Aromen ermöglichen sie eine gleichmäßigere Verteilung von Mikroinhaltsstoffen wie Aromen, Farben und Vitaminen. Die für diese Anwendung verwendeten Produkte müssen bestimmte Eigenschaften aufweisen. In den meisten Fällen muss das Endprodukt ein frei fließendes Pulver sein. Maltodextrine mit niedrigem DE behalten diese Eigenschaft bei, selbst wenn sie bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von fast 70 % ins Gleichgewicht kommen. Ein Maltodextrin mit einem DE-Wert von 20 bildet zu diesem Zeitpunkt einen festen Kuchen.

„Je höher der DE-Wert, desto klebriger ist das Maltodextrin, und dies kann bei Trockenmischungen ein Faktor sein. Auch die Schüttdichte ist in diesem Bereich sehr wichtig“, sagt Armstrong. „Man muss die Schüttdichte des Maltodextrins auf die der anderen Zutaten abstimmen, weil man eine Entmischung der Trockenmischung vermeiden will.“

Kalorienreduzierung

In feuchtigkeits- und fettreduzierten Lebensmittelsystemen – wie Fleisch, Dressings, Saucen, Backwaren und Milchprodukten – bieten Maltodextrine einige der Eigenschaften von Fett. Sie halten die Feuchtigkeit zurück und sorgen für Viskosität und Textur, ohne dabei Süße zu verleihen. Indem sie die Viskosität erhöhen, verbessern sie das Mundgefühl und helfen bei der Belüftung von Backwaren und gefrorenen Desserts. Da sie einen niedrigen Gehalt an reduzierenden Zuckern haben, können sie bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, wo eine übermäßige Bräunung durch Karamellisierung oder die Maillard-Reaktion von Kohlenhydraten mit höherem DE unerwünscht wäre.

Maltodextrine und Fettersatzsysteme auf Maltodextrinbasis können 9 kcal/Gramm Fett in einem wässrigen System ersetzen, indem sie ein Kohlenhydrat- und Wassergel bilden, das auf Gewichtsbasis (je nach dem genauen Kohlenhydrat:Wasser-Verhältnis) nur 1 kcal/Gramm beiträgt. Je nach verwendeter Zutat enthalten diese Gele in der Regel 15 bis 40 % Maltodextrin. Das Maltodextrin kann direkt zu einer Formulierung hinzugefügt oder zunächst mit Wasser gemischt werden, wenn dies für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist. Die Textur des Gels ist tendenziell kurz und cremig. Und in Verbindung mit Gummi können sie die Fadenziehung im Endprodukt verringern.

Einige der gleichen Eigenschaften können in Vollfettprodukten genutzt werden und bieten folgende Vorteile: Kontrolle der Viskosität und der Textur, Einsparung teurerer Stabilisatoren und Verbesserung der Haftfähigkeit und ähnlicher Funktionen.

„Man kann Maltodextrine in Kombination mit anderen Stabilisatoren verwenden, und sie verbessern die Stabilität des Systems“, sagt Armstrong. „Maltodextrine ergänzen andere Stabilisatoren und können oft synergetisch mit Stärken und Gummis wirken.“

Für Produkte mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt, wie Erdnussbutter, Käse oder Füllungen auf Fettbasis, können Maltodextrine ebenfalls verwendet werden, um Feststoffe zu ersetzen, wenn Fett entfernt wird. Die Partikelgröße sollte bei diesen Anwendungen sehr fein sein, da sie sonst ein körniges Mundgefühl verursachen.

Gefrorene Produkte

Maltodextrine dienen als Kälteschutzmittel in Tiefkühlprodukten und Desserts. Aufgrund ihres höheren Molekulargewichts senken sie den Gefrierpunkt nicht so stark wie Zucker auf einer äquivalenten Gewichtsbasis.

Für Speiseeis und andere gefrorene Desserts kann eine Senkung des Gefrierpunkts zu mehreren negativen Auswirkungen führen. Ein niedrigerer Schmelzpunkt führt zu einem unerwünschten eisigen Mundgefühl und erschwert die Entnahme des Produkts; außerdem wirkt er sich negativ auf die Belüftung aus und erfordert mehr Energie, um fest zu gefrieren.

Maltodextrine hemmen auch die Laktose- und Eiskristallbildung und verhindern die daraus resultierende Körnigkeit und Qualitätseinbußen. Sie tragen dazu bei, die Schmelzeigenschaften des Produkts zu verbessern.

Sport und Ernährung

Für Sport-, Säuglings- und medizinische Getränke – wie z.B. orale Rehydratation und rückstandsarme Flüssignahrung – liefern Maltodextrine komplexe Kohlenhydrate und ermöglichen die Formulierung eines Produkts, das der Osmolalität von Körperflüssigkeiten (280 bis 300 mOsm/Kg) entspricht. Dadurch können Krämpfe und andere unerwünschte Nebenwirkungen, die durch die Rehydrierung mit Wasser verursacht werden, vermieden werden.

Um ein Gleichgewicht zwischen Kalorienkonzentration und Osmolalität herzustellen, können Maltodextrine als Teil der Kohlenhydratquelle verwendet werden. Die Produkte mit niedrigerem DE/höherem Molekulargewicht bieten eine niedrigere Osmolalität auf Gewichtsbasis als Zucker wie Dextrose, Fruktose oder Glukose. Wenn das Ziel darin besteht, eine bestimmte Menge an Kalorien zu liefern, können viel höhere Mengen an Maltodextrinen verwendet werden, wobei das osmotische Gleichgewicht des Körpers erhalten bleibt. Da Maltodextrine nicht zur Süße beitragen, werden sie in der Regel mit Zucker für den Geschmack kombiniert.

„In den meisten Sportgetränken werden die Süßungsmittel wie Fruktose, Saccharose und Dextrose mit Maltodextrinen ausgeglichen, um das Kohlenhydratprofil und die Osmolalität zu optimieren“, sagt Armstrong. „Wenn man nur Maltodextrine hinzufügt, selbst ein 18 DE, wäre es nur leicht süß, aber nicht so süß, wie man es sich wünschen würde. Würde man nur andere Süßungsmittel wie Fruktose oder Saccharose in der gleichen Menge wie die Maltodextrine verwenden, wäre es wahrscheinlich zu süß, und die Osmolalität wäre zu hoch.“

Maltodextrine können auch bei der Herstellung helfen. „Bei flüssigen Getränken möchte man normalerweise einige der Gummis und andere schwer dispergierbare Zutaten wie Vitamine mit Maltodextrin vormischen“, empfiehlt Armstrong.

Einiges alt, einiges neu

Neben diesen allgemeinen Verwendungsarten finden Maltodextrine auch in spezifischeren Anwendungen Verwendung. Sie können zum Beispiel für eine Reihe verschiedener Süßwaren verwendet werden: als Bindemittel in Tabletten, als Trocknungsmittel und als Bindemittel in Überzugsmassen. Die Zugabe von Maltodextrinen zu Süßigkeiten kann die Kristallisation von Zucker beeinflussen und das Ausblühen von Zucker verhindern. In weichen Süßwaren, wie z. B. Fruchtrollen, können sie als Feuchthaltemittel wirken und die Flexibilität erhöhen.

Wenn sie extrudierten Snacks zugesetzt werden, tragen sie zur Gleitfähigkeit bei und helfen, die Ausdehnung zu kontrollieren. Sie können als Bindemittel für Gewürze und Beschichtungen für Nüsse, Frühstückscerealien oder Snacks dienen, insbesondere für nicht frittierte Snacks.

„Maltodextrine wirken als sekundäre Filmbildner, wenn sie in Kombination mit Stärken und Gummis verwendet werden“, sagt Armstrong. „Sie werden als Überzug für Süßigkeiten oder auf Pizzakrusten verwendet, wo sie als Feuchtigkeitsbarriere zwischen der Kruste und der Soße fungieren, um die Feuchtigkeitsmigration zu verhindern. Produkte mit einem niedrigeren DE-Wert sind bessere Filmbildner, aber wenn Sie Klarheit und Glanz wünschen, z. B. für eine Getreidebeschichtung, bietet ein Produkt mit einem DE-Wert von 15 oder 18 genau das.“

Maltodextrine wurden vom US-Landwirtschaftsministerium für die Verwendung in Fleischprodukten als Bindemittel zugelassen. Sie absorbieren überschüssiges Wasser und verringern das Ausfließen während der Lagerung.

Die filmbildenden Eigenschaften von Maltodextrinen können die Haftung von Zuckerguss auf Backwaren verbessern, ohne die Süße zu erhöhen.

Während die meisten dieser Inhaltsstoffe nicht unbedingt einer ausgeklügelten Verarbeitung unterzogen werden, um diese Eigenschaften zu verbessern, liegt dies nicht außerhalb des Bereichs des Möglichen. Das in Princeton, NJ, ansässige Unternehmen Avebe America, Inc. bietet Kartoffelmaltodextrine an, die seit langem ein Grundnahrungsmittel für Fettersatzanwendungen sind.

Viele Lebensmittelunternehmen suchen nach Maltodextrinen oder maltodextrinbasierten Zutaten, die eine bestimmte Funktion erfüllen – zum Beispiel Fettersatz in einer bestimmten Anwendung oder Löslichkeit unter bestimmten Bedingungen. Dies wird mit Sicherheit neue Technologien erfordern, um Zutaten zu entwickeln, die diesen Anforderungen gerecht werden.

Andere Hersteller untersuchen verschiedene Rohstoffquellen und versuchen herauszufinden, ob diese Anwendungen oder funktionelle Eigenschaften haben, die anders und wertvoller sind als die Norm. In Zukunft könnten Wissenschaftler die Hydrolyse manipulieren, um bestimmte Kohlenhydratprofile zu erhalten, die den Lebensmitteldesignern spezifische Vorteile bieten.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung anderer Rohstoffe, wie z. B. modifizierte Stärken. Das macht derzeit niemand, weil es die Kosten in die Höhe treibt. „Würden wir dadurch einzigartige Produkte erhalten?“, fragt Nonaka. „Das könnte durchaus sein. Es gibt eine Menge modifizierter Stärken, und es könnte technisch sehr interessant sein, zu sehen, was passiert, aber man müsste in der Lage sein, die zusätzlichen Kosten wieder hereinzuholen.“

Während High-Tech-Maltodextrine zu diesem Zeitpunkt vielleicht nicht praktikabel oder sogar technisch machbar sind, warum nicht in Zukunft? Denn wenn die Raketenwissenschaft Roboter auf den Mars bringen kann, kann die Lebensmittelwissenschaft das einfache Maltodextrin verbessern.