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Mikrofiltration Bitterstoffe im Frischkäse reduzieren

| Autor/ Redakteur: Florian Klebs* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Frischkäse gehört zu den Lieblings-Käsesorten der Deutschen: 3,5 Millionen essen täglich den gesunden Brotaufstrich. Eine neue Technologie könnte für eine Extraportion Calcium im Frischkäse sorgen.Wissenschaftler der Universität Hohenheim wollen zusammen mit einer Arbeitsgruppe der Technischen Universität München Grundlagen schaffen, um das neue Verfahren marktreif zu machen.

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Frischkäse gehört zu den beliebsten Käsesorten der Deutschen.
Frischkäse gehört zu den beliebsten Käsesorten der Deutschen.
(Bild: Vladislav Gudovskiy - fotolia.com)

Hohenheim – Hersteller von Hart-, und Schnittkäse verdienen nicht nur am Käse selbst. Auch das „Nebenprodukt“ Süßmolke verzeichnet weltweit steigende Nachfrage. Grund dafür sind wertvolle Inhaltsstoffe wie Molkenproteine, Lactose, wasserlösliche Vitamine und Mineralstoffe. Süßmolke wird unter anderem zu Molkenpulver weiterverarbeitet und in der Herstellung von Babynahrung und Sportlergetränken eingesetzt, sowie in der medizinischen Ernährung.

Diese zusätzliche Einnahmequelle bietet sich bei der Herstellung von Frischkäse bislang hingegen nicht. Denn als Nebenprodukt der Fermentation fällt Sauermolke an, die im Gegensatz zu ihrem hochwertigen Pendant schwierig zu verarbeiten ist und ca. 20% weniger Lactose als Süßmolke enthält.

Mikrofiltration ermöglicht alternatives Herstellungsverfahren

Neuartige Herstellungsverfahren könnten das in Zukunft ändern. Wissenschaftler der Universität Hohenheim setzen dabei auf die Technologie der Konzentrationsfermentation. Mithilfe einer Aluminiumoxid-Membran mit einer Porengröße von 0,1 µm wird die Milch dabei zunächst konzentriert und einem Dialyse-ähnlichen Verfahren (Diafiltration) unterzogen.

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„Anders als beim klassischen Herstellungsverfahren wird zunächst das Nebenprodukt, also die Molke, abgezogen und dann das Milchkonzentrat fermentiert. Damit wird eine so genannte ideale Molke gewonnen, deren biologische Wertigkeit der Süßmolke entspricht“, erklärt Prof. Dr. Hinrichs, Leiter des Fachgebiets Milchwissenschaft und –technologie an der Universität Hohenheim. „Darüber hinaus bleibt durch das Verfahren ein höherer Calcium-Anteil im fertigen Frischkäse erhalten.“

Forschungsbedarf: Calcium-Konzentration und Bitter-Peptide

Der höhere Calcium-Gehalt ist aus ernährungsphysiologischer Sicht ein wünschenswerter Effekt, stellt für die Wissenschaftler jedoch vor eine Herausforderung dar. Erste Versuche Milchkonzentrate zu fermentieren wurden bereits in den 1980er Jahren durchgeführt. Der Durchbruch gelang jedoch nicht, weil Frischekäseprodukte mit erhöhtem Calciumgehalt im Geschmackstest häufig eine bittere Note aufwiesen.

„Wir vermuten, dass der bittere Geschmack im Zusammenhang steht mit dem Verhältnis zwischen gelöstem und gesamtem Calcium, das sich wiederum auf die mikrobielle Fermentation auswirkt. Ziel des Forschungsprojekts ist zu verstehen, wie Bitter-Modulatoren im Herstellungsprozess freigesetzt werden und durch welche Faktoren sich dies reduzieren lässt“, so Prof. Dr. Hinrichs.

Die Arbeitsgruppe an der Universität Hohenheim untersucht dazu einerseits den Filtrationsprozess, um die Zusammensetzung des Konzentrats vor der Fermentation gezielt einzustellen. Andererseits steht im Fokus, wie sich die Zusammensetzung des Milchkonzentrats auf die mikrobiotische Starterkultur, die gebildeten Metabolite und damit auf die sensorische Qualität des Endprodukts auswirkt.

„Insgesamt ermöglicht uns das Projekt grundlegende Erkenntnisse über die Stabilität von Casein-Micellen zu gewinnen, die über die konkrete Anwendung bei der Frischkäseproduktion hinaus helfen können, auch die Herstellungsverfahren anderer Milcherzeugnisse zu optimieren“, erklärt Prof. Dr. Hinrichs.

Fett-, Calcium- und Protein-Anteil variabel steuern

Darüber hinaus wollen die Wissenschaftler der Universität Hohenheim das Verfahren so weiterentwickeln, dass sich Protein- und Fett- sowie Calciumgehalt des fertigen Frischkäses variabel steuern lassen.

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Hintergrund des Projekts

„Nicht bittere Frischkäse-Produkte aus Mikrofiltrations-Vollkonzentraten – Sauermolkefreies Processing“ ist der Titel des am 1. April 2014 gestarteten Projekts unter der Leitung von Prof. Dr. Jörg Hinrichs. Projektträger ist die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF). Für die Laufzeit bis zum 30. November 2016 stellt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) im Rahmen des Förderprogramms „IGF – Industrielle Gemeinschaftsforschung“ insgesamt 507.900 € zur Verfügung. 298.300 Euro davon entfallen auf das Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie an der Universität Hohenheim. Projektpartner ist der Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und Molekulare Sensorik an der Technischen Universität München.

Insbesondere die Steuerung des Fettgehalts könnte die Effizienz der Frischkäseherstellung weiter steigern, so die Einschätzung der Wissenschaftler. Denn mit der herkömmlichen Produktionsmethode können die stark nachgefragten Low-Fat-Sorten nicht direkt erzeugt werden. Stattdessen muss der magere Frischkäse am Ende des Produktionsprozess bislang z. B. mit Sahne gemischt werden, um den gewünschten Fettgehalt einzustellen.

* F. Klebs, Uni Hohenheim, 70599 Stuttgart

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