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Wassergehalt

Lufttrockene Gelatine enthält gewöhnlich zwischen 8 und 12 % Wasser. Je nach Luftfeuchtigkeit nimmt Gelatine Wasser auf bzw. gibt es ab, und zwar solange, bis sie sich mit der Umgebung wieder im Gleichgewichtszustand befindet. Durch 17stündiges Trocknen bei 105°C lässt sich der Gewichtsverlust und damit die Restfeuchte der Gelatine bestimmen. Bei Wassergehalten, die über 16% hinausgehen, besteht stets die Gefahr einer mikrobiologischen Verderbnis.

pH-Wert

Der pH-Wert ist vom Gehalt an (freier) Säure bzw. deren Salzen abhängig. Ganz reine Gelatine besitzt den pH-Wert des sogenannten Isoelektrischen Punktes (s. weiter unten). So hat der pH-Wert, d.h. der Salzgehalt z. B. Auswirkungen auf die Schaumfähigkeit einer Gelatinelösung. Besondere Auswirkungen auf die Qualität des Fertigproduktes hat dies jedoch nicht. Die Messung des pH-Wertes erfolgt in 10%iger Gelatinelösung bei 50 bis 60°C mit der Glaselektrode. pH-Messungen mit pH-Papier sind zwar möglich, doch müssen dann Abweichungen von einigen Zehntel pH-Einheiten in Kauf genommen werden. Der pH-Wert der Gelatine liegt je nach Aufschlussverfahren des Rohmaterials überwiegend zwischen pH 4,5 und pH 6,5.

SO2-Gehalt

Gelatine enthält heute entsprechend den Bestimmungen des Europäischen Arzneibuches 4.05 max. 50 ppm SO2. Da es als Allergen gilt und Gehalte über 10 ppm entsprechend zu kennzeichnen sind, ist die Genauigkeit der Bestimmung des SO2-Gehaltes heute besonders wichtig. Die früher übliche Methode, SO2 durch Titration gegen Jodlösung zu bestimmen, sollte der Vergangenheit angehören, da sie sehr ungenaue Werte ergibt. Sehr exakte und gut reproduzierbare Ergebnisse können mit der Methode nach Reith-Willems erzielt werden, wobei Schwefeldioxid durch Kochen mit Salzsäure ausgetrieben und durch Wasserstoffperoxid zu Schwefelsäure oxydiert wird. Die äquivalente Menge wird alkalimetrisch oder komplexometrisch nach einer Bariumsulfat-Fällung titriert (4).

Aschegehalt

Der nachweisbare Aschegehalt in Gelatine stammt zum größten Teil aus dem Herstellungsprozess. Da zur Produktion von Gelatine erhebliche Wassermengen erforderlich sind, die später wieder abgedampft werden, bleiben Mineralsalze in der Gelatine zurück. Da Gelatine sich beim Veraschen stark aufbläht, ist es ratsam, auf einem Brenner bei kleiner Flamme kurz vorzuveraschen und die Probe erst dann zur völligen Veraschung in den Muffelofen zu stellen. Ermittelt wird gewöhnlich die Oxidasche bei einer Veraschungstemperatur von 800°C gemäß USP 23.

Schwermetalle

Die Metalle Kupfer, Blei, Zink, Eisen und Arsen können sowohl nach den klassischen Methoden, die beispielsweise im "Laboratoriumsbuch für den Lebensmittelchemiker" von Beythien-Diemair (4) beschrieben sind, als auch mit modernen Geräten durch Atomabsorption bestimmt werden. Diesen Schwermetallen muss vor allem in der Fleischwirtschaft besondere Beachtung geschenkt werden, da in einzelnen Fällen zu hohe Metallgehalte der Gelatine zu Verfärbungen von Fleischprodukten geführt haben.

H202-Gehalt

Gelatine darf nach dem Europäischen Arzneibuch 4.05 höchstens 10 ppm Peroxyde enthalten. Der Nachweis erfolgt unter Verwendung von Peroxyd-Teststreifen. Wirkungsweise der Teststreifen: Peroxidase überträgt Sauerstoff von Peroxiden auf einen organischen Redoxindikator, welcher dabei in sein blaues Oxidationsprodukt umgewandelt wird. Die Intensität der erhaltenen Färbung ist proportional zur Peroxidmenge und kann mit einer den Teststreifen beigegebenen Farbskala verglichen werden, um die Peroxidkonzentration zu bestimmen.

Bakteriologische Untersuchungen
Nach dem deutschen Lebensmittelrecht muss Gelatine auch bestimmten bakteriologischen Anforderungen entsprechen. Zudem stellt Gelatine als Eiweiß einen ausgezeichneten Nährboden für Bakterien dar. Daher ist es unerlässlich, dass bei einer Qualitätsbeurteilung von Gelatine auch deren bakteriologische Beschaffenheit überprüft wird. Die wichtigsten Untersuchungen sind:

Aerobe Gesamtkeimzahl
Die Bestimmung der aeroben Gesamtkeimzahl erfolgt nach der amerikanischen Pharmakopöe - Ausgabe XXVIII -. Als Nährboden dient Sojabohnenextrakt-Agar. Es wird 2 Tage bei 37°C bebrütet (6). Gelatine darf lt. Mitteilung III (2) nicht mehr als 10 000 Keime pro g enthalten.

Coliforme Keime
Zur Prüfung auf Coliforme Keime wird Gelatinelösung mit Traubenzuckerbouillon und mit Milchzuckerbouillon 2 Tage bei 37°C bebrütet. Gasbildung deutet auf coliforme Keime hin. Gelatine sollte grundsätzlich in 10 g frei von coliformen Keimen sein.

E-coli
Escherichia Coli dürfen in Gelatine nicht nachweisbar sein. Es werden durch Überimpfen die beim Test auf coliforme Keime positiv ausgefallenen Proben geprüft. Als Nährboden eignet sich Fuchsin-Lactose-Agar nach Endo. Die Bebrütung bei 37°C dauert 24 Stunden.

Sporenbildner
Auf Clostridien wird nach der AFNOR-Methode geprüft. Es handelt sich hierbei um ein französisches Verfahren, das zur Bestimmung von Clostridien allgemein in der Gelatineindustrie Eingang gefunden hat (7). Diese Untersuchungsmethode basiert darauf, dass anaerobe Sporenbildner bestimmte chemische Verbindungen zu reduzieren vermögen. Man gibt daher dem Nährboden ein Eisensalz in Gegenwart von Sulfit als Indikator zu. Sind Clostridien vorhanden, so wird das ursprünglich nahezu farblose Eisensalz zu tiefschwarzem Eisensulfid reduziert. Die Auswertung erfolgt nach einer Bebrütung von 5 Tagen bei 37°C durch Auszählen der gut erkennbaren schwarzen Kolonien. Über die Grenzwerte der Reinheitsvorschriften hinaus stellt die Fleischwarenindustrie erheblich höhere Anforderungen an die bakteriologische Qualität, da besonders diese Sporenbildner in Fleischkonserven zu Bombagen führen können.

Nachweis von Hemmstoffen
Auf die Abwesenheit von Hemmstoffen sollte besonders geachtet werden, da diese einerseits eine Verfälschung des Lebensmittels darstellen und andererseits z.B. eine Störung bei der Herstellung fermentierter Milcherzeugnisse hervorrufen können (8). Mit dem Hemmstofftest nach Coretti (9) bietet sich ein bakteriologisches Verfahren an, das geeignet ist, auch Stoffe mit konservierender Wirkung zu erfassen, die chemisch nur sehr schwer nachweisbar sind.


Messung der Gallertfestigkeit

Da bei der industriellen Anwendung an erster Stelle der Geliereffekt einer Gelatine ausschlaggebend ist, und sich außerdem der Preis für die Gelatine nach der Gallertfestigkeit richtet, ist die Bestimmung der Gelierkraft das wichtigste Merkmal bei Gelatine. Während in früheren Jahren die verschiedensten Prüfgeräte und -methoden eingesetzt wurden, hat sich seit etwa 1935 ein Verfahren des Amerikaners Bloom international durchgesetzt. Er entwickelte das nach ihm benannte "Bloomgelometer".

Obwohl seit dieser Zeit Gerät und Methode verfeinert wurden, wird das gleiche Prinzip weltweit von der Gelatineindustrie angewandt. Es beruht darauf, dass ein Stempel von 1/2 Zoll Durchmesser durch zunehmende Belastung die Oberfläche einer Gelatinegallerte 4 mm tief verformt. Diese Gallerte enthält 6,67 % Gelatine und wurde vor der Messung über 17 Stunden bei exakt - 10°C gealtert. Die Masse in Gramm, die zu dieser Oberflächenverformung nötig ist, wird in sogenannten "Bloomgramm" als "Bloomwert" oder einfach als "Bloom" angegeben. Gut reproduzierbare Werte können nur erreicht werden, wenn auch die Vorbehandlung der Proben unter exakter Einhaltung der Analysenvorschriften erfolgt. Einige Hinweise auf das Verhalten von Gelatinegallerten sollen dies verdeutlichen. Wie nebenstehende Abbildung zeigt, ist die Gallertfestigkeit stark konzentrationsabhängig. Daher können schon kleine Ungenauigkeiten in der Einwaage das Messresultat deutlich beeinflussen. Mit der exakten Einwaage wird jedoch nur eine Voraussetzung für genaue Messergebnisse geschaffen. Beim Lösen steht die Probe einige Zeit bei Temperaturen bis 60°C. Die dabei auftretende Wasserverdunstung würde zum Aufkonzentrieren und damit zu Bloomverfälschungen führen. Deshalb müssen die Gläser während des Lösens mit Uhrgläsern abgedeckt werden. Das Kondenswasser muss ebenfalls wieder eingerührt werden. Beim Schmelzen in einem thermostatisch geregelten Wasserbad mit 65°C erreichen die Gelatinelösungen nach 30 Minuten ziemlich genau 60°C. Bevor die Gläser vom Lösebad in das Erstarrungsbad gestellt werden, ist auf Schlierenfreiheit zu achten. Es muss weiterhin vermieden werden, dass durch das Aufrühren Schaum gebildet wird. Keinesfalls dürfen Schaumbläschen im Prüfbereich liegen. Ebenso spielt die vollständige und jeweils unter genormten Bedingungen ablaufende Ausbildung eines festen Gelees durch Vernetzung der Eiweißmoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen eine ausschlag- gebende Rolle. Dieser Vorgang ist eine langsam ablaufende Zeitreaktion (siehe Abbildung).

Extrem rasche Unterkühlung kann bis zu 30 Bloompunkte zu niedrig gefundene Bloomwerte bringen, während bei sehr langsamer Gelierung bis zu 20 Bloompunkte zu hohe Werte gefunden werden. Nach etwa 16 bis 18 Stunden hat die Gallertfestigkeit ihren Endwert erreicht, der sich während der nächsten Stunden kaum mehr ändert. Neben der Alterungszeit spielt auch die Alterungstemperatur eine sehr wesentliche Rolle. Daher muss der Reifeprozess im Kryostaten bei einer Temperatur von exakt 10°C ausgeführt werden. Die Temperaturabweichungen dürfen ± 0,1°C nicht überschreiten. Größere Abweichungen in der Messtemperatur würden ebenfalls starke Abweichungen im Messergebnis bringen. Als Bloomgelometer darf nur ein Präzisionsgerät verwendet werden. Zusätzlich ist es notwendig, bei jeder Messung eine oder mehrere Vergleichsgelatinen mitlaufen zu lassen, um dadurch evtl. auftretende Ungenauigkeiten bei der Messung oder Vorbereitung sofort erkennen zu können.

Bestimmung des Erstarrungspunkt

Der Erstarrungspunkt (EP) gibt an, bei welcher Temperatur eine 10%ige wässrige Gelatinelösung geliert. Der EP selbst wird jedoch in der Regel nicht gemessen, sondern über den exakter zu ermittelnden Schmelzpunkt errechnet. Bei 10%iger Gelatinegallerte liegt der Schmelzpunkt um genau 5°C höher als der EP. Bei diesem Messverfahren werden beiderseits offene Schmelzpunktsröhrchen in eine 10%ige Gelatinelösung gestellt. Nach 2 Stunden bei 10°C ist die Lösung erstarrt und die Röhrchen können so aus der Gallerte gedreht werden, dass die Kapillaren einen etwa 1 cm hohen Gelatinepfropfen enthalten. Anschließend werden die Röhrchen in einem offenen Wasserbad langsam um 0,5°C pro Minute erwärmt. Durch den hydrostatischen Druck rutschen schließlich die Pfropfen beim Erreichen der Schmelztemperatur nach oben. Dieser Wert wird als Schmelzpunkt registriert. Der so gemessene Schmelzpunkt für 10%ige Gelatinegallerten liegt je nach Qualität zwischen 21°C und 34°C. Mit steigender Gallertfestigkeit steigt der Schmelzpunkt sehr stark an. Daher widerstehen Milchprodukte, die mit hochbloomigen Gelatinen stabilisiert sind, den sommerlichen Verzehrtemperaturen am besten (Abbildung). Analog des Fingertests für die Gallertfestigkeit kann man auch den Erstarrungspunkt mit großer Annäherung und auf einfache Art kontrollieren, indem eine 10%ige Gelatinelösung gegen eine Vergleichslösung getestet wird. Nach dem Auflösen der Gelatine werden die Bechergläser bei Raumtemperatur oder im Kühlschrank abgekühlt und etwa alle 10 Minuten wird durch Neigen des Glases die Erstarrung der Gelatinelösung geprüft, wobei Abweichungen der Gelierzeit bis etwa 3 Minuten durchaus noch tragbar sind, da diese praktisch nur einige Zehntel Grad beim Schmelzpunkt auseinander liegen. Es ist relativ einfach, diese Methode durchzuführen, da man nach einiger Übung ziemlich exakt den Zeitpunkt kennt, an dem die Vergleichslösung erstarrt.

Messung der Viskosität

Die Viskosität, d. h., die Zähflüssigkeit einer Gelatinelösung, kann je nach Anwendungsgebiet eine wichtige Eigenschaft der Gelatine sein. Z. B. wird bei der Herstellung von Gießartikeln der Süßwarenindustrie - um Schwanzbildung bei Gummibärchen zu vermeiden - eine niedrigviskose Gelatine bevorzugt, während bei der Stabilisierung von Pralinenfüllungen oder beim Dragieren auf eine hohe Viskosität geachtet wird. Für den Verarbeiter in der Milchwirtschaft ist die Viskosität ebenfalls von Bedeutung, da sich der Zustand der Gelatine in Milchprodukten bisweilen bei höheren Temperaturen im Grenzbereich zwischen Gelee und hochviskoser Lösung bewegt.

Gemessen wird die Viskosität mit der Bloompipette. Obwohl Viskositätsmessungen mit der Pipette mit kleinen Fehlern behaftet sind, eignet sich diese Methode vorzüglich für die routinemäßigen Viskositätsmessungen von Gelatine. Das Messprinzip - nach DIN 53 260 - beruht darauf, dass man die Auslaufzeit einer 10%igen Gelatinelösung bei 60°C aus einer Pipette mit geeichter Kapillare bestimmt. Aber auch alle anderen Messverfahren und -apparaturen sind erfolgreich anzuwenden. Je nach Anwendungszweck können auch Änderungen der Prüfbedingungen sinnvoll sein. Die Grenze der Auslaufpipette ist gewöhnlich dann erreicht, wenn man die Gelatinekonzentration erhöht, bzw. die Prüftemperatur absenkt. Die hierdurch auftretenden extrem langen Auslaufzeiten lassen keine vernünftige Messung mehr zu.

Farbe und Klarheit

Farbe und Klarheit werden in den Laboratorien der meisten Gelatinefabriken - um jeden subjektiven visuellen Einfluss auszuschalten - photometrisch und nephelometrisch gemessen. Doch genügt dem Gelatineverbraucher die visuelle Beurteilung. Diese kann - ebenso wie Erstarrungspunkt und Gallertfestigkeit - aus dem Ansatz für den Fingertest bestimmt werden, wobei verständlich ist, dass Farbe und Klarheit bei der Herstellung von vielen Süßwaren, für die Feinkost-, Fleisch- und Fischindustrie durchaus sehr wichtig sind, während für die Fertigung von Milchprodukten diese kaum als Qualitätskriterium anzusehen sind. Da die Einsatzmengen in den Milchprodukten gewöhnlich recht gering und diese von Natur aus nicht klar durchsichtig sind, sollte in diesem Fall die Lieferung besonders teurer, glasklarer Gelatinen nicht gefordert werden.

Geruch und Geschmack

Da es objektive Prüfmethoden für Geruch und Geschmack noch nicht gibt, ist jeder Verbraucher auf das Ergebnis der eigenen subjektiven Prüfung angewiesen. Der geringe Eigengeschmack der Gelatine wird praktisch auf allen Anwendungsgebieten durch die anderen Geschmackskomponenten und Aromen dieser Produkte überdeckt.

Isoelektrischer Punkt

Eine weitere Eigenschaft der Gelatine, die beispielsweise ihre Anwendung zur Stabilisierung von Emulsionen und insbesondere ihre Vermischbarkeit mit anderen Hydrokolloiden beeinflusst, ist der isoelektrische Punkt (IEP). Entfernt man aus einer Gelatinelösung durch Austauscherharze sämtliche Salz-Ionen, so fällt die Leitfähigkeit der Gelatinelösung etwa auf die von destilliertem Wasser. Der sich hierbei einstellende pH-Wert wird gemessen und stellt den IEP dieser Gelatine-Type dar. Der isoelektrische Punkt von Gelatine ist durch ihr Herstellungsverfahren festgelegt und liegt bei sauer aufgeschlossener Gelatine zwischen pH 8,0 und 9,0. Bei alkalisch aufgeschlossener Gelatine liegt der isoelektrische Punkt nahe bei pH 5,0. Bei der Stabilisierung von Emulsionen durch Gelatine sollte man berücksichtigen, dass die Gelatinemoleküle oberhalb ihres IEP negativ, unterhalb des IEP positiv geladen sind (11). In Lösungen mit einem pH-Wert unter pH 5 sind somit alle Gelatinen positiv, über pH 9 alle negativ geladen. Sind Emulsionen im pH-Bereich zwischen pH 5 und pH 9 zu stabilisieren, so sollte man besonders auf den IEP der Gelatine achten. Denn in diesem Bereich zeigen alkalisch und sauer aufgeschlossene Gelatinen erhebliche Unterschiede in ihrer Stabilitätswirkung auf Emulsionen.

Literatur
(1) Amtliche Begründung zu § 4 Abs. 2 Nr. 4 der Fassung der Fleisch-Verordnung vom 19.12.1959
(2) Deutsche Forschungsgemeinschaft, Fremdstoffkommission, Mitteilung III vom 1. November 1967
(3) Schmied, R.: Das richtige Auflösen von Gelatine, Kakao und Zucker, S. 488 (1964)
(4) Beythien-Diemair, Laboratoriumsbuch für den Lebensmittelchemiker
(5) Wunderlich, H. E.: Wenn es um Gelatine geht, Werksausgabe der DGF-Stoess, Eberbach (1972)
(6) The Pharmacopeia of the United States of America, Ausgabe XVlll, S. 846
(7) Norme Francaise PNV 59-010 und NFV 59-001 (1962)
(8) Rebmann, H.: In Milch vorkommende Hemmstoffe, Deutsche Molkerei-Zeitung, S. 620 (1972)
(9) Coretti, K.: Mikrobiologischer Nachweis von Hemmstoffen in Gelatine, Die Fleischwirtschaft, S. 737 (1959)
(10) Wunderlich, H. E. und Schrieber, R.: Qualitätsmerkmale von Gelatine: Ist der Bloomwert immer seinen Preis wert? Lebensmitteltechnik, 5, S. 422 (1973)
(11) Schrieber, R.: Die Stabilisierung von Emulsionen, Gordian, S, 282 (1973)




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