Abb. 1 Produktionsanlage zur Herstellung eines Stärke-Premix
Abb. 2 Strukturformeln von Amylose (oben) und Amylopektin (unten)
Ein seit einigen Jahren anhaltender Trend ist die wachsende Nachfrage nach kalorienarmen Lebensmitteln, den Light-Produkten, und nach Fertigmenüs. Dies hat zum wachsenden Einsatz von Stärke als Fettersatz oder als Stabilisator geführt. Stärke verbessert Mundgefühl und Konsistenz dieser Lebensmittel. Parallel zu diesen Entwicklungen steigen auch die Anforderungen an die begleitenden Produktionsprozesse.
Die wichtigsten Lieferanten natürlicher Stärke für Anwendungen in der Nahrungsmittelindustrie sind Mais, Weizen und Kartoffeln. Stärke unterschiedlichen Ursprungs hat verschiedene Eigenschaften, die durch das unterschiedliche Verhältnis von Amylose und Amylopektin der jeweiligen Stärkeart (Tab.) bestimmt werden. Durch die Bearbeitung einer natürlichen Stärke, die sogenannte Modifikation der Stärke, können die Eigenschaften an die von der Nahrungsmittelindustrie gestellten Anforderungen angepaßt werden. Die Stärke kann auf physikalischem, chemischen oder enzymatischem Wege behandelt werden. Es können auch Kombinationen von Modifikationen gewählt werden, um eine Stärke mit den gewünschten Eigenschaften zu bekommen.
Der wichtigste Grund für die Anwendung der Stärke in der Nahrungsmittelindustrie ist die wasserbindende und verdickende Wirkung der verkleisterten Stärke. Diese wasserbindende und verdickende Wirkung kann einem Produkt die richtige Konsis-tenz (Body) verleihen oder dafür sorgen, daß die richtige Produktstruktur erhalten bleibt. Unter der Konsistenz (Body) eines Produktes werden organoleptische Wahrnehmungen wie klebrig, zäh, dick oder dünn verstanden.
Die wasserbindende und verdickende Wirkung der verkleisterten Stärke wird durch Gelierung verursacht. Gelierung tritt auf bei Erhitzung und nachfolgender Abkühlung der Stärke in Anwesenheit von Wasser. Diese Gelierung ist die Folge der Entstehung von Bindungen zwischen benachbarten Polysaccharid-Ketten. Dadurch entsteht ein Netzwerk, in das Wasser eingelagert wird. Wie bereits erwähnt, spielt das unterschiedliche Verhältnis zwischen Amylose und Amylopektin der verschiedenen Stärkearten eine Rolle für die Gelierung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die linearen Amylose-Ketten sich dicht nebeneinander ordnen und danach Bindungen miteinander bilden können, während dies für die verzweigten Amylopektin-Ketten nicht möglich ist.
Bei den meisten Produktionsprozessen werden die Stärkekörner mittels einer Erhitzungsstufe verkleistert. Im Laufe des Verkleisterungsprozesses tritt zuallererst eine irreversible Schwellung der Stärkekörner auf, und die Viskosität nimmt zu. Bei der weiteren Erhitzung fallen die Stärkekörner dann auseinander, was wiederum zu einer Abnahme der Viskosität führt. Während des Abkühlungsprozesses kommt es dann zur sog. Retrogradation der Stärke. Dabei verketten sich die Stärkemoleküle, wodurch die Viskosität des Produktes zunimmt. Je mehr Bindungen gebildet werden, desto steifer ist das Gel, und desto kleiner sind auch die Zwischenräume zwischen den Stärkemolekülen. Diese Erscheinung führt zur Wasserabscheidung, die als Synärese (Entquellen) bezeichnet wird.
