Gelatine, Einfluss von pH und Temperatur auf den Abbau der Gallertfestigkeit

Die Verminderung der ursprünglichen Gallertfestigkeit einer Gelatine, die bei der Verarbeitung durch erhöhte Temperatur ausgelöst wird und zusätzlich vor allem vom pH-Wert der Gelatineboullion abhängt, wurde erstmals von W.M. Ames im Jahre 1947 eingehender untersucht. In der Folgezeit sind mehrere Arbeiten darüber erschienen, von denen vor allem die von P.J. Thimsera erwähnt sei, da auf sie im Folgenden näher eingegangen werden soll. Wenn man von einer sauer aufgeschlossenen Gelatine mit einer hohen Gallertfestigkeit (ca. 300 Bloom) eine Boullion herstellt und Teilmengen dieser Boullion unterschiedlich lang einer Temperatur von z. B.80° C aussetzt und anschließend unter gleichen Bedingungen fest werden lässt, zeigt sich, dass die Gallertfestigkeit der einzelnen Proben ganz unterschiedlich ist, obwohl man von derselben Gelatinequalität ausgegangen ist.

Beim Auftragen der bei den einzelnen Proben mittels eines Gelometers gefundenen Bloomwerte (=Einheit für Gallertfestigkeit) gegen die Zeit, ergibt sich, dass sich die einzelnen Punkte durch eine Gerade miteinander verbinden lassen, wenn man sowohl die Einwirkungszeit als auch die gefundenen Bloomwerte in logarithmischem Maßstab aufträgt. Aufgrund dieser Tatsache lässt sich somit folgende mathematische Gleichung formulieren:

log

G_a
-----
G_e

- Dt

wobei G_a die anfängliche Gelierkraft und G_e die resultierende Gelierkraft nach der Zeit T ist. D bezeichnet die Abbaurate der Gelatine. Bei gegebenem pH und gegebener Temperatur ist also entsprechend dieser Gleichung die Abbaurate D unabhängig von der anfänglichen Gelierkraft der eingesetzten Gelatine. Wenn demnach die Gelierkraft einer 300 Bloom Gelatine unter bestimmten Verarbeitungsbedingungen (Temperatur und pH) um 20% abnimmt, so ist unter gleichen Bedingungen eine 20%ige Abnahme der Gallertfestigkeit auch für eine Gelatine mit höher oder tiefer liegender Anfangsgallertfestigkeit gegeben. Nur sind 20 % bei einer 100 Bloom Gelatine natürlich nur 20 Bloom, bei einer 300 Bloom Gelatine dagegen schon 60 Bloom. Vom Absolutbetrag her besteht also ein Unterschied - wie übrigens bei allen logarithmischen Abhängigkeiten.

Bei der Untersuchung, inwieweit der pH-Wert der Gelatineboullion und die Verarbeitungstemperatur die Abbaurate D beeinflusst, wurde gefunden, dass ein neutraler pH und eine Temperatur unter 40° C einen fast vollständigen Erhalt der ursprünglichen Gallertfestigkeit über lange Zeit gewährleistet. Je mehr der pH der Gelatineboullion von dem Neutralwert (pH 7) abweicht, um so größer wird die Abbaurate. Dabei ist es gleichgültig, ob der pH-Wert der Boullion in saurem (unter 7) oder im alkalischen (über 7)-Bereich liegt. Entscheidend ist nur der Abstand vom Neutralpunkt.So hat eine Boullion mit dem pH-Wert von 4 deshalb bei sonst gleichen Bedingungen etwa die gleiche Abbaurate wie eine Boullion mit einem pH-Wert von 10.

Aufgrund der gefundenen Zusammenhänge lässt sich die Abhängigkeit der Abbaurate D vom pH-Wert und der Temperatur mathematisch wie folgt definieren:

log D = 5 log T + 0,08 (pH -7)² -11,771

Obwohl das Ausrechnen der beiden oben angeführten Gleichungen mit den heutigen Taschenrechnern einfach durchgeführt werden kann, wurde zur Vereinfachung eine Tabelle erstellt, aus der die Abbauraten für die einzelnen Temperaturen und pH-Werte direkt abgelesen werden können.

Die Tabelle kann einmal dazu dienen, auszurechnen, welche Gallertfestigkeit das Endprodukt haben wird, wenn man bei bestimmtem pH und bestimmter Verarbeitungszeit eine Gelatine mit vorgegebener Gallertfestigkeit einsetzt. Andererseits erlaubt diese Tabelle aber auch, zu bestimmen, wie hoch die Gallertfestigkeit der Gelatine sein muss, die man einsetzen muss, wenn man bei bestimmten Verarbeitungsbedingungen eine vorgeschriebene Gallertfestigkeit im Endprodukt erhalten will.

Abbaurate D_log als Funktion des pH-Wertes und der Temperatur für eine sauer aufgeschlossene Gelatine pH
°C	3,0 (11,0)	3,5 (10,5)	4,0 (10,0)	4,5 (9,5)	5,0 (9,0)	5,5 (8,5)	6,0 (8,0)	7,0
120	0,80	0,40	0,22	0,13	0,088	0,064	0,051	0,042
115	0,64	0,33	0,18	0,11	0,071	0,052	0,041	0,034
110	0,52	0,26	0,14	0,086	0,057	0,041	0,033	0,027
105	0,41	0,21	0,11	0,068	0,045	0,033	0,026	0,022
100	0,32	0,16	0,089	0,054	0,035	0,026	0,020	0,017
90	0,19	0.096	0,052	0,032	0,021	0,015	0,012	0,010
80	0,11	0,053	0,029	0,018	0,012	0,0084	0,0064	0,0056
70	0,054	0,027	0,015	0,0090	0,006	0,0043	0,0034	0,0029
60	0,025	0,013	0,0069	0,0042	0,0028	0,0020	0,0016	0,0013
50	0,010	0,0051	0,0028	0,0017	0,001	0,0008	0,00064	0,00053
40	0,0033	0,0017	0,00091	0,00055	0,00036	0,00026	0,00021	0,00017
Beispiel: Eine Gelatine mit einer anfänglichen Galertfestigkeit von 240 Bloom wird bei einem pH-Wert der Lösung von 4 während 2 Stunden auf 70°C gehalten. Um wieviel Bloomgrade baut die Gelatine ab? Man findet D_log = 0,015. Daraus ergibt sich: 240 (Bloom) x 0,015 (D_log) X 2 (h) = 7,2 (Bloom) Ergebnis: Die Gelatine baut um ca. 7 Bloom auf 233 Bloom ab.

Da die Untersuchungen nur mit Gelatine durchgeführt wurden, die sauer aufgeschlossen war, lassen sich die genannten Gleichungen nicht anwenden für alkalisch aufgeschlossene Gelatine. Erfahrungswerte deuten aber darauf hin, dass man im Vergleich zu einer sauer aufgeschlossenen Gelatine bei einer alkalisch aufgeschlossenen normalerweise mit einer etwa 15 bis 20% geringeren Abbaurate bei sonst gleichen Bedingungen rechnen kann.

Sollten Sie in diesem Zusammenhang spezielle Fragen haben, so steht Ihnen das anwendungstechnische Labor der Firma Rousselot^® S. A., Paris selbstverständlich gerne zur Verfügung.

Gelatinestruktur und -eigenschaften

Herstellung von Gelatine

wichtige Kennzahlen von Gelatine

Arzneibuchspezifikationen

Literaturübersicht (bis 1980)

Hydrokolloide in Milcherzeugnissen

Koazervation mit Gelatine