Verbesserung der funktionellen Eigenschaften von Molke
Forschungsprojekt „Thermisch induzierte Beeinflussung der Sekundär- und Aggregatstruktur von unfraktionierten Molkenproteinen und ihre Auswirkung auf technofunktionelle Eigenschaften“
Jährlich werden in Deutschland ca. 27 Mio. t. Milch in 246 Molkereien und milchverarbeitenden Betrieben verarbeitet, 30 % davon zu Käse und Käseerzeugnissen. Bei dieser Käseherstellung fallen in hohen Mengen Lab- und Sauermolke an. Da Molke eine von Betrieb zu Betrieb unterschiedliche Zusammensetzung sowie Proteinstruktur aufweist, ist eine Standardisierung und gleichbleibende Qualität von Molkenerzeugnissen erschwert.
Molke ist aufgrund ihrer Proteine ernährungsphysiologisch gesehen sehr wertvoll, darüber hinaus besitzt sie ein hervorragendes Potential zur Schaum- und Gelbildung. Diese sog. technofunktionellen Eigenschaften sind allerdings im unbehandelten Zustand der Molke nicht optimal. Erst eine weitere Wärmebehandlung, durch die die native Struktur der Proteine verändert wird, verbessert diese für die Industrie so wichtigen Eigenschaften. Die genauen Vorgänge bei der Denaturierung einschl. der Zwischenstufen sind jedoch noch nicht in dem Maße systematisch erforscht, als dass die funktionellen Eigenschaften von Molke gezielt eingestellt werden könnten.
Ziel dieses Forschungsprojektes war es, Zusammenhänge zwischen den Proteineigenschaften – genauer: dem vorliegenden Strukturzustand der Molkenproteine (Sekundärstrukturelemente, Aggregate) – und den technofunktionellen Eigenschaften von Molke zu ermitteln. Auf dieser Basis können Empfehlungen für die Industrie erarbeitet werden, wie die jeweils gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Gel- und Schaumbildung von Molkenerzeugnissen erreicht werden können.
Die Ergebnisse der umfangreichen Analyse belegen die Einflüsse von Behandlungszeit, -temperatur und -dauer sowie Minorkomponenten auf die Struktur und technofunktionellen Eigenschaften der Molke. So konnte z.B. ein signifikanter Einfluss von Behandlungstemperatur und -dauer auf die Schaumkapazität festgestellt werden, wobei der Einfluss der Temperatur überwiegt. Auch bedürfen Molkenproteine hinsichtlich ihrer Eignung für Schaum- und Gelbildung sehr unterschiedliche thermische Voraussetzungen. Im Gegensatz zur Gelbildung ist für eine optimale Schaumbildung nur ein relativ geringer thermischer Energieeintrag erforderlich. Daneben beeinflussen Minorkomponenten wie Calcium oder Lactose die Proteinstruktur in hohem Maße. Insgesamt wurden sehr differenzierte Zusammenhänge zwischen den einzelnen Variablen ermittelt.
Mit Hilfe der Untersuchungsergebnisse können die Vorgänge bei der Denaturierung besser verstanden sowie Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Inhaltsstoffen aufgeklärt werden. Es gilt die Ergebnisse spezifisch auf die jeweilige betriebliche Ausgangslage anzuwenden, um so bestehende Produkte und Prozesse zu optimieren bzw. Neuentwicklungen zu gestalten. Da die Erkenntnisse leicht in die Praxis umsetzbar sind, können insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) von ihnen profitieren.
Die gezielte Einstellung der Funktionalität durch Hitzebehandlung leistet einen wichtigen Beitrag, um die Qualität, Standardisierung, Stabilität und Sicherheit von Molkenerzeugnissen zu verbessern. Somit können die Unternehmen eine höhere Wertschöpfung erzielen.
Das vorliegende Projekt wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (via AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI) gefördert. (AiF-Projekt-Nr. 15514 N; Laufzeit 2008 – 2010).
Neben dem DIL als Forschungsstelle war an dem Projekt der Milchindustrie-Verband e.V., Berlin, als Industriegruppe beteiligt.
Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Sie die Forschungsergebnisse für die Optimierung Ihrer Produkte und Prozesse anwenden können, wenden Sie sich bitte an die Ansprechpartner beim DIL:
Dr. Ulf Strijowski
Telefon: +49 (0)54 31.183 – 224
Telefax: +49 (0)54 31.183 – 114
E-Mail: u.strijowski@dil-ev.de
Dr. Ute Bindrich
Leitung Forschungsplattform
Struktur und Funktionalität
Telefon: +49 (0)54 31.183 – 130
Telefax: +49 (0)54 31.183 – 114
E-Mail: u.bindrich@dil-ev.de
Weitere Informationen im Kurzbericht des Projektes:
Bild: Gelstruktur von thermisch unterschiedlich behandelten Molkenproteinen
