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Verfahren zur Herstellung von Joghurt mit
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reduziertem Lactosegehalt
Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von lactosereduziertem Joghurt aus Milch
und Milchfeststoff, bei welchem die Ausgangsmaterialien gemischt, unter Beigabe
von Lactase und einer Säureweckerkultur bebrütet und anschließend gekühlt werden.
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Joghurt ist ein Erzeugnis, das aus erhitzter und homogenisierter,
in Trockensubstanz und Fettgehalt standardisierter Milch, in der Regel unter Zugabe
von Magermilchpulver und/oder Hydrokolloid erzeugt wird, indem das so erhaltene
Gemisch mit Hilfe einer geeigneten Säureweckerkultur, meist aus Lactobacillus bulgarleus
und Streptococcus thermophilus bestehend, durch biologisches Ansäuern auf einen
pH-Wert von 496 - 491 gebracht wird.
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Es ist allgemein bekannt, daß Joghurtkonsumenten Produkte vorziehen,
die nicht Ubersäuert sind, eine cremige Struktur aufweisen und während der Lagerung
kslne Molke abgeschieden haben. Die Verwendung von Joghurt ist wegen seines Geschmacks
und seines vermutlich regulativen Einflusses auf die Darmbewegung beliebte Um den
Ansprüchen des Verbrauchers gerecht zu werden, sind vom Hersteller besondere technologische
Maßnamen - wie Erhitzen der Milch mit Heißhaltezeit, Verwendung schleimbildender
Kulturen, Bebrüten der Joghurts bei fallender Bebrütungstemperatur, Zusatz von Magermilchpulver
und/oder Hydrokolloiden, Lagerung bei tiefen Temperaturen - erforderlich, um Konsistenz
und Geschmack des Endproduktes positiv zu beeinflussen.
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Ublicherweise wird Joghurt unter Verwendung folgender Zusätze hergestellt.
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Milch mit standardisiertem Fettgehalt bis 100 % Magermilchpulver 0
- 3 % Hydrokolloide O - 1,7 % übliche Säureweckerkultur (s. oben) 1 - 3 % Früchte,
Fruchtzubereitungen O -18 % Aromen, Gewürz Ein übliches Herstellverfahren von Joghurt
wird nachfolgend erläutert, wobei Temperatur und Mengenangabe, sowie die Reihenfolge
der Verfahrensschritte nicht zwingend vorgegeben sind, da sie Je nach Herstellprozeß
und damit nach Art des gewünschten Endproduktes variieren können.
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Die gereinigte Milch wird mittels Separator auf den geforderten Fettgehalt
eingestellt. Durch Zugabe von Magermilchpulver und/oder Hydrokolloiden wird die
Trockensubstanz angereichert, um Konsistenz und Gefüge des Joghurts zu verbessern.
Nach dem sogenannten "Standardisieren" der Milch erfolgt das Homogenisieren (200
bar) und Erhitzen (900C/30 sec). Die so behandelte Joghurtmilch wird auf Bebrütungstemperatur
abkühlt und mit 1 - 3 % der Säureweckerkultur angeimpft. Bei der Herstellung eines
stichfesten Naturjoghurts wird die angeimpfte Milch in Bechern abgefüllt und in
diesen bebrütet; bei der Herstellung von Fruchtoghurt wird die Milch im Tank bebrütet
und nach Erreichen des gewünschen pH-Wertes Früchte bzw. Aromen zugesetzt, das Gemisch
gerührt, thermisiert, in Bechern abgefüllt und gekühlt. Die Bebrütung erfolgt im
allgemeinen bei Temperaturen um 40 - 450C, bis der gewünschte pH-Wert von 4,6 bis
4,1 erreicht wird. Die Bebrütungszeit schwankt Je nach Temperatur und Aktivität
des eingesetzten Säureweckers zwischen 2,5 bis 4 Stunden.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Beschleunigung der Milchzuckervergärung
bei der Joghurtherstellung und der damit verbundenen Herabsetzung des Milchzuckergehaltes
Cactase einzusetzen. Lactase spaltet Lactose in Glucose und Galaktose und nimmt
somit jenen Schritt der Verdauung vorweg, der bei Personen mit Lactose-Intoleranz
nicht möglich ist.
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Die Lactasebehandlung von Milch zum Herstellen von Joghurt ist seit
längerem bekannt und in einigen Veröffentlichungen auch bereits beschrieben. Jedoch
konnten sich die in den publizierten Arbeiten geschilderten Verfahren zur Lactosespaltung
aus Gründen der Unwirtschaftlichkeit sowie zusätzlicher Risikofaktoren in der Praxis
nicht durchsetzen und bleiben daher auch weiterhin nur von wissenschaftlichem Interesse.
Aus den vorliegenden Arbeiten ist zu entnehmen9 daß die Milch vor der eigentlichen
Joghurtherstellung in einer vorgeschalteten Stufe mit Lactase behandelt werden muß.
Diese wird bei Temperaturen von 300C und Behandlungszeiten von 2 - 3,5 h (Thomasow
und Elostermeyert Deutsche Milchwirtschaft 38/1977; Dana M.
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Gyuricsek and Marvin P. Thompson, Cultured Dairy Products Journal5
Aug. 1976) oder bei 40c über Nacht (V.S.O'Leary and I.H. Woychlk, Journal of Food
Science, Vol. 41, 1976, 791) vorgenommen.
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Nach der Lactosespaltung kann die so behandelte Milch dann zur Joghurtherstellung
verwendet werden.
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Diese sogenannte Vorhydrolyse der Milch ist aus folgenden Gründen
nicht praxisgerecht:
- Durch die zusätzlichen Behandlungsstufen
der Milch verzögert sich der Herstellprozeß um die für die Lactosespaltung benötigten
Zeiten (s. oben).
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Einer Zeitersparnis von 30 - 50 min während der Bebrütung, die sich
infolge der Lactasebehandlung der Milch ergibt, steht der reale Zeitaufwand der
"Vorhydrolyse" gegenUber, so daß sich keine echte Verkürzung der Herstellung ergibt.
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- Milch ist ein ideales Nähr-Medium für Mikroorganismen und begünstigt
deren Wachstum besonders bt Temperaturen von 30-400C. Eine Vorbehandlung der Milch
bei den eben genannten Temperaturen für eine Zeit von 3 - 4 Stunden trägt somit
die Gefahr einer Keimzahlvermehrung und des dadurch möglichen mikrobiellen Verderbs.
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- Die (während der Lagerung bei 300C) durchgeführte Lactasebehandlung
der Milch bedarf zusätzlicher Energiekosten, da die Milch für einige Stunden bei
Reaktionstemperatur gehalten werden muß.
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Es wurde nun gefunden, daß eine vorgeschaltete Lactosebehandlung entbehrlich
ist und die Zugabe der Lactase zum Substrat gleichzeitig bzw. nahezu gleichzeitig
mit der Zugabe der Säureweckerkultur erfolgen kann. Insbesondere kann durch die
Zugabe von Lactase erstunmittelbar vor der Bebrütung eine ausreichende Lactosespaltung
erzielt werden. Hierzu wird die Lactase in die fertige, auf Bebrütungstemperatur
vorgewärmte, Joghurtmilch eingebracht. Um dabei Klumpenbildung zu vermeiden (z.B.
beim Eintragen von pulverförmiger Lactase) wird die Lactase zweckmäßigerweise in
einem kleineren Milchvolumen angerührt und dann erst dem Gesamtansatz zugegeben.
Anschließend wird die erforderliche Säureweckermenge mit
untergemischt
und in gewohnter Art und Weise weiter verfahren. Die Wirkung tritt in der Regel
sofort ein, so daß den Milchsäurebakterien bereits in der Anfangsphase genügend
Glucose als Energiequelle zur Verfugung steht.
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Es wurde weiterhin gefunden, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren
der Einsatz von Pilzlactase oder einem Gemisch aus Pilzlactase/Hefelactase variabler
prozentualer Zusammensetzung möglich ist, d.h. die bisher aus schließlich verwendete
Hefelactase kann gewünschtenfalls ganz oder groß teils durch die noch bei niedrigeren
pH-Werten aktive Pilzlactase ersetzt werden. Das Verhältnis Pilzlactase/Hefelactase
hängt dabei vornehmlich vom Grad der erwünschten Lactosespaltung ab. Die hnwendung
erfolgt wie bereits beschrieben.
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Durch die terschiedenen pH-Optima von Hefelactase und Fuhgallactase
unterscheiden sich die Hydrolysegrade nach der Bebrütung beträchtlich. Im Falle
einer reinen Hefelactase werden hohe Glucose- und Galaktosewerte nach der Bebrütung
erhalten; der Milchzucker ist nahezu abgebaut. Bei der Anwendung von Pilzlactase
ist der Glucose und Galaktosegehalt nach der Bebrütung geringer der Restlactosegehalt
höher. Die Lactosespaltung wird hier während der Lagerung bei tiefen Temperaturen
fortgeführt, da Pilzlactase ihr pH-Optimum bei pH 3,5-5,0 besitzen.
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Durch die erfindungsgemäße Lactasezugabe ist es möglich geworden,
den Glucose-Galaktose- und Lactosegehalt im Endprodukt Joghurt zu steuern, da die
Zusammensetzung des zugegebenen Lactasepräparates individuell variiert werden kann.
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Die Aufwandmenge der Lactase liegt normalerweise in der Größenordnung
von etwa 50 - 300 mg/l zu behandelnder Milch. In Abhängigkeit der Aktivität des
Enzympräparates kann die Dosierung jedoch erheblich von diesen Werten abweichen.
Die zur Anwendung gebrachte Hefelactase hatte eine Aktivität von 25.000 LU/g, die
Pilzlactase 10.000 LU/g (LU s Lactaseunit).
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Die Verkürzung der Bebrütungsdauer ist bei Zugabe reiner Hefelactase
innerhalb der angegebenen Dosagerichtlinien dosisunabhängig, d.h. sie ist unabhängig
von der Enzymmenge. Unterschiede werden lediglich im Endhydrolysegrad festgestellt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es die vorstehend aufgezeigten
Nachteile der bisher vorgeschlagenen Lactaseanwendung durch deren praxisgerechten
Einsatz zu beseitigen, und das Herstellungsverfahren von lactosereduziertem Joghurt
wirtschaftlich zu gestalten. Der Produktionsablauf wird durch die Lactasezugabe
unmittelbar vor der Bebrütung weder verzögert, noch gestört, und der durch die Verkürzung
der Bebrütungsdauer erzielte Zeitgewinn kann voll genutzt werden.
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Beispiel 1 (Stand der Technik; Herstellen von stichfestem Naturjoghurt
ohne Lactasezugabe) 1 Liter handelsübliche, homogenisierte Vollmilch mit einem Fettgehalt
von 3,5 % wurde im Wasserbad auf 450C angewärmt und unter Rühren mit 30 g Magermilchpulver
versetzte Nachdem das Magermilchpulver klumpenfrei aufgelöst war, erfolgte die Zugabe
von 30 g einer handelsüblichen Säureweckerkultur. Nach der homogenen Verteilung
des Säureweckers in der Milch wurde diese in 100 g-Portionen in Bechern abgefüllt
und bei einer Temperatur von 43°C bis zu einem pH-Wert von 4,6 gesäuert.
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Die Bebrütungsdauer betrug 200 Minuten Anschließend wurden die Joghurtportionen
mit Hilfe eines Wasserbades auf 5 0C heruntergekühlt . Danach wurden die Joghurtportionen
im Kühlschrank bei 50C aufbewahrt. Nach dem Abkühlen-anschließend an die BebrUtung-und
nach 14 Tagen Lagerdauer ergaben sich bei der analytischen Bestimmung die in Tabelle
1 wiedergegebenen Werte.
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Tabelle 1 nach der nach der Bebrütung Lagerung Lactose [g/100g Jogh.j
3,00 Galaktose [g/l00g Jogh.] 1,25 Glucose [g/100g Jogh.] --- 0,01 OSPg 40 60 Gesamtsäure
[g/100g Jogh.] 0,870 1,23 Die angewandten Analysenmethoden sind im Anschluß an die
Beispiele erläutert.
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Beispiel 2 (Erfindungsgemäße Herstellung von stichfestem Naturjoghurt
unter Zugabe von Hefelactase) 1 Liter handelsübliche, homogenisierte Vollmilch mit
einem Fettgehalt von 3,5 % wurde im Wasserbad auf 450C angewärmt und unter Rühren
mit 30 g Magermilchpulver versetzt. Anschließend erfolgte die Zugabe von 200 mg
pulverförmiger Hefelactase (Hydrolact S 250). Nachdem sich das Magermilchpulver
und die Lactase klumpenfrei aufgelöst hatten, wurden 30 g eines handelsüblichen
Säureweckers zugesetzt. Nach der homogenen Verteilung des Säureweckers in der Milch
wurde diese in 100 g-Portionen in Bechern abgefüllt und bei einer Temperatur von
430C bis zu einem pH-'Vert von 4,6 gesäuert.Die Bebrütungsdauer betrug nur 175 Minuten.
Anschließend erfolgte das Kühlen der Joghurtportionen in einem Wasserbad von 5 0C
für 1 Stunde. Danach wurden die Joghurtportionen im Kühlschrank bei 5°C aufbewahrt.
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Nach dem Abkühlen - anschließend an die Bebrütung -und nach 14 Tagen
Lagerdauer ergaben sich bei der analytischen Bestimmung die in Tabelle 2 wiedergegebenen
Werte.
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Tabelle 2 nach der nach der Bebrütung Lagerung Lactose [g/100 g Jogh.]
0,793 Galaktose [g/100 g Jogh.] 2,17 Glucose [g/100 g Jogh.] 1,74 1,43 0511 40,0
58 Gesamtsäure [g/100 g Jogh.] 0,870 1,23
Beispiel 3 (Erfindungsgemäße
Herstellung von stichfestem Naturjoghurt durch Zugabe eines Gemisches aus Hefe-/Pilzlactase
im Verhältnis 1:1).
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Die Vorbehandlung der Milch und das Herstellen des Joghurts erfolgte
entsprechend Beispiel 2. Anstatt 200 mg Hefelactase wurde ein Gemisch von 100 mg
Hefelactase und 100 mg Pilzlactase (Amano-F) zugesetzt.
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Die analytischen Ergebnisse (erhalten wie bei Beispiel 1) sind in
der folgenden Tabelle zusammengestellt: Tabelle 3 nach der nach der Bebrütung Lagerung
Lactose tg/l00 g Jogh.) 0,750 Galaktose [g/100 g Jogh.) 2952 Glucose [g/100 g Jogh.
] 1,29 1,60 oSH 41,0 59 Gesamtsäure [g/100 g Jogh.) 0,880 1,27 Beispiel 4 (Erfindungsgemäße
Herstellung von stichfestem Natur joghurt durch Zugabe von Pilzlactase) Die Vorbehandlung
der Milch und das Herstellen von Joghurt erfolgte entsprechend Beispiel 2. Anstatt
200 mg Hefelactase wurden 200 mg Pilzlactase zugesetzt.
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Die analytischen Ergebnisse (erhalten wie bei Beispiel 1) sind in
der folgenden Tabelle zusammengestellt: Tabelle 4 nach der nach der Bebrütung Lagerung
Lactose [g/100 g Jogh.] 0,300 Galaktose [g/100 g Jogh.] 2,64 Glucose [g/100 g Jogh.]
0,97 1,74 OSH 40,0 59 Cesamtsäure [g/100 g Jogh.] 0,865 1,22 Folgende Analysenmethoden
wurden angewandt - Zur Vorbereitung der Probe wurden 2 g Joghurt (homogene Durchschnittsprobe)
mit destilliertem Wasser verdünnt und auf ein Volumen von 100 ml aufgefüllt.
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Nach sorgfältigem Durchmischen und anschließendem Abzentrifugieren
wurde der klare Uberstand auf Glucose, Galaktose, Lactose, D-Milchsäure, L-Milchsäure
und Citronensäure untersucht.
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- Die in den Beispielen aufgeführte Gesamtsäure setzt sich mengenmäßig
aus L,Milchsäure + D-Milchsäure + Citronensäure zusammen.
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- Die Untersuchungen der Säuren und Zucker erfolgte auf enzymatischem
Wege (Methodenbuch der enzymatischen Lebensmittelanalytik, Boehringer Mannheim.
Selbstverlag dieser Firma).
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Säuregrad nach Soxhlet-Henkel (°SH) Die Bestimmung des Säuregrades
in Joghurt erfolgte nach der Milchwirtschaftlichen Einheitsmethode Nr. 6, 1963,
siehe Handbuch der Lebensmittelchemie, Band III, 1. Teil, S. 237, Springer-Verlag,
Berlin-Heidelberg-New York, 1968).