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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Sauermilchprodukts durch Vergären der Milch mit Hilfe mindestens eines Stamms der
Spezies Streptococcus thermophilus und eines Stamms der Spezies Lactobacillus
delbrueckii, Subspezies bulgaricus, oder Lactobacillus helveticus.
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Sauermilchprodukte dieser Art, wie Joghurt, sind seit geraumer Zeit ein bei den
Verbrauchern beliebtes Lebensmittel. Außerdem wird ihr Verzehr häufig als
gesundheitsfördernd angesehen, insbesondere wenn sie weitere Organismen, wie das
Bfidobacterium bifidum oder den Lactobacillus acidophilus, enthalten. Grundlage für die
Herstellung dieser Produkte ist die Kombination des Mikroorganismus Streptococcus
thermophilus einerseits mit dem Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus,
andererseits. In dieser Kombination kommt es zu einer Protokooperation: Werden diese
Arten zusammen kultiviert, findet eine wechselseitige Wachstumsstimulation statt, wodurch
sich die für die betreffenden Produkte charakteristische Textur und ihr typischer
Geschmack ergeben. Die Kombination von Streptococcus thermophilus und Lactobacillus
delbrueckii, Subspezies bulgaricus, wird häufig als Joghurtkultur bezeichnet. Zu einer
solchen Protokooperation kommt es auch bei der Kombination des Streptococcus
thermophilus mit dem Lactobacillus helveticus.
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Es ist bekannt, daß sich beim Vergären mit solchen kooperativen Kombinationen
ein Problem ergibt: Der Lactobazillus, der unverzichtbar ist, weil er zum Aroma beiträgt
und Verbindungen bildet, die das Wachstum der Streptokokken stimulieren, verursacht
auch die Säurebildung und den Proteinabbau, die oftmals zu weit fortschreiten und dann
während der Lagerung des Sauermilchprodukts zum Auftreten eines andersartigen, strengen
und/oder bitteren Geschmacks führen. Eine zu weit fortschreitende Säuerung zeigt sich
darin, daß sie sich während der letzten Herstellungsphase fortsetzt und daß es während der
Lagerung bei niedrigen Temperaturen zu einer Nachsäuerung kommt. Da diese
Übersäuerung in den Molkereibetrieben weitergeht und große Mengen zu verarbeiten sind,
verlängert sich die Verarbeitungsdauer, was wiederum zu einer Verstärkung der Säuerung
und Nachsäuerung führt. Aus diesem Grund ist dem Problem bereits viel Aufmerksamkeit
gewidmet worden, und es gab verschiedene Ansätze für seine Lösung.
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Ein direkter Ansatz ist das Ausschalten des Lactobazillus. Das Abtöten aller
Bakterien durch Pasteurisieren des fertigen frischen Produkts wurde beschrieben
(Zuivelzicht 38 [1982], 852-854). In diesem Fall geht die Textur verloren, was durch die
Verwendung von Eindickmitteln ausgeglichen werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, daß das Nichtvorhandensein lebender Mikroorganismen (in ausreichender Menge) in
vielen Ländern zu Problemen im Hinblick auf die Lebensmittelgesetze führt.
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Es ist auch möglich, das Vorhandensein lebender Lactobazillus-Mikrporganismen
im Endprodukt zu verhindern, so daß dieses trotzdem noch lebende Streptokokken enthält.
Um jedoch ein gutes Wachstum der Streptokokken in vollkommener Abwesenheit von
Lactobazillen zu bewirken, werden der Milch Wachstumsstimulatoren, wie
Caseinhydrolysat beigegeben oder in der Milch selbst durch enzymatische Hydrolyse
freigesetzt (J. Dairy Res. 49 [1982], 147-152).
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Eine Alternative besteht darin, zumindest einen Teil der Milch mit dem
Lactobazillus zu inkubieren und diesen Organismus abzutöten, bevor die Milch mit dem
Streptokokkus beimpft wird (EP-A-443653).
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Eine weitere Möglichkeit ist in EP-A-322010 beschrieben: Die Lactobazillen und
die Streptokokken werden auf eine solche Weise getrennt voneinander kultiviert, daß der
Austausch ihrer Stoffwechselprodukte durch eine semipermeable Membran erfolgt. Das
Endprodukt wird durch fortgesetzte Inkubation des die Streptokokken enthaltenden
Materials gewonnen.
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Ein vollkommen anderer Ansatz im Hinblick auf das Problem der Übersäuerung
während der Lagerung des Sauermilchprodukts wird in EP-A-8 1705 beschrieben. In
diesem Fall werden spezielle Stämme des Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus,
verwendet, deren proteolytische Aktivität stark verringert ist. An anderer Stelle
(Voedingsmiddelentechnologie 25 [1992] (3), 11 - 13) wurde auch die Herstellung von
"mildsäuerndem" Joghurt mit Hilfe eines schwach proteolytischen Stamms des
Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus, beschrieben. Dieser Ansatz hat den
Vorteil, daß er, im Gegensatz zu den oben beschriebenen Verfahren, dem herkömmlichen
Verfahren der Joghurtherstellung annähernd entspricht. In diesem Fall wird jedoch die
gesamte Säuerung verzögert, es wird weniger Acetaldehyd (Stoff, der für den
charakteristischen Joghurtgeschmack von entscheidender Bedeutung ist) gebildet, und das
Produkt neigt eher zum strukturellen Zerfall als dies bei der Verwendung herkömmlicher
Joghurtkulturen der Fall ist.
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In J. Dairy Science, 74, 389-397 (1991) wird die Wirkung der proteolytischen
Aktivität von Kulturen des Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus, und des
Streptococcus (Subspezies salivarius) thermophilus auf die physischen Eigenschaften von
Mozzarellakäse beschrieben.
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In Le Lait, LX, 458-473 (1980) werden die Eigenschaften von Stämmen des
Streptococcus thermophilus unter verschiedenen Gesichtspunkten analysiert.
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J. Dairy Sciences 73, 894-899 (1990) enthält eine Beschreibung des assoziativen
Wachstums und der Proteolyse des S. thermophilus und des L. bulgaricus in Magermilch.
Es wird berichtet, daß die proteolytische Aktivität des am wenigsten aktiven von neun
Stämmen des L. bulgaricus viermal größer ist als die des aktivsten von neun Stämmen des
S. thermophilus.
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Somit scheinen all die oben beschriebenen Verfahren mit einem oder mehreren
Nachteilen verbunden zu sein: Die Verwendung von Zusatzstoffen wirkt sich
kostensteigernd aus und bringt außerdem die Gefahr geschmacklicher Mängel des
Produkts, eines wenig charakteristischen Geschmacks und einer mangelhaften Textur mit
sich und macht den Einsatz technisch komplizierter Geräte erforderlich, der ebenfalls eine
Erhöhung der Kosten nach sich zieht. Außerdem erfüllen die nach einigen der oben
beschriebenen Verfahren hergestellten Produkte aufgrund ihres unzureichenden Gehalts an
lebenden Mikroorganismen nicht die gesetzlichen Vorgaben.
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Es wurde nunmehr entdeckt, daß die genannten Nachteile vermieden werden
können und daß in Übereinstimmung mit den herkömmlichen Verfahren ein mild
gesäuertes Sauermilchprodukt gewonnen werden kann, wenn während des Vergärens ein
Stamm von der Art des Streptococcus thermophilus verwendet wird, dessen proteolytische
Kapazität mindestens der des normalerweise in der Beimpfungskultur verwendeten
Lactobazillus entspricht. Als Referenzstamm für den herkömmlichen Lactobazillus wird
der Stamm CBS 903.87 (CBS: Centraal Bureau voor Schimmelcultures at Baarn) des
Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus, verwendet. Die proteolytische Kapazität
unterscheidet einen solchen Streptokokkenstamm von den normalerweise in
Joghurtkulturen befindlichen Streptokokkenstämmen. Bei der Kultivierung eines solchen
stark proteolytischen Stamms in Milch zeigt sich diese Eigenschaft in der Freisetzung einer
relativ großen Menge von Proteinfragmenten (Peptide und Aminosäuren) sowie in einer
erhöhten Säuerungsaktivität. Obwohl die letztgenannte Aktivität nur indirekt etwas mit der
proteolytischen Eigenschaft zu tun hat, wird die relativ einfach zu messende
Säuerungsaktivität erfindungsgemäß als Maß für die proteolytische Aktivität genutzt.
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Proteolytische Streptokokken sind in thermophilen Käsestarterkulturen zu finden, in
denen der S. thermophilus einer der wichtigsten Säuerungsorganismen ist, wie sie zur
Herstellung bestimmter italienischer Käsesorten verwendet werden. Das Vorhandensein
eines Streptokokkenstamms der gewünschten Art kann auf die übliche Weise durch den
Fachmann nachgewiesen werden. Dazu ist der Käsestarter in einer bestimmten Verdünnung
auf einem selektiven Nährsubstrat (z.B. ST-Agar: Biotechnol. and Bioeng. XIX [1977],
821-839) auszustreichen und die so isolierten Bakterien sind in Milch zu kultivieren. Jeder
in der Milch schnell wachsende Organismus ist dann ebenfalls auf die übliche Weise
taxonomisch darauffim zu untersuchen, ob es sich tatsächlich um einen Stamm des
S. thermophilus handelt.
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Das erfindungsgemäß herstellbare mild gesäuerte Produkt gleicht im Hinblick auf
seine Viskosität und Textur dem auf herkömmliche Weise hergestellten Produkt; lediglich
die Säuerung und Nachsäuerung sind stark vermindert. Obwohl der Acetaldehydgehalt bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens etwas niedriger sein kann als beim
herkömmlichen Verfahren, werden Werte von mehr als 10 mg CH&sub3; pro kg des Produkts
erzielt, vorausgesetzt, daß das Beimpfungsverhältnis zwischen den proteolytischen
Streptokokken einerseits und den Lactobazillen andererseits nicht zu ungünstig ist. Nur
oberhalb eines Extremwertes wie 1000:1 ist damit zu rechnen, daß der Acetaldehydgehalt
einen organoleptisch unzureichenden Wert annimmt.
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Überraschenderweise kann trotz der stark verringerten Nachsäuerung die Anzahl der
in dem Produkt vorhandenen Lactobazillen einen Wert beibehalten, der mit dem des nach
dem herkömmlichen Verfahren gewonnenen Produkts vergleichbar ist (mehr als 10 %
beträgt).
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Bei der Beimpfung eines stark proteolytischen Streptokokkenstamms zusammen mit
einer herkömmlichen Joghurtkultur ist im Vergleich zur Beimpfung einer herkömmlichen
Joghurtkultur allein zunächst eine mit vergleichbarer Geschwindigkeit ablaufende Säuerung
festzustellen: Ein pH-Wert zwischen 4,8 und 4,6 wird in annähernd der gleichen Zeit
erreicht. Das während der Entwässerung stattfindende weitere Absinken des pH-Werts
(Säuerung) auf einen Wert von ca. 4,3 verläuft jedoch wesentlich langsamer. Während der
Lagerung des Produkts bei relativ niedrigen Temperaturen ist auch die Säuerung merklich
verringert. Somit ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl eine verringerte
Säuerung während der Herstellung als auch eine geringere Nachsäuerung während der
Lagerung zu verzeichnen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl zur Herstellung von gerührtem
Joghurt und damit vergleichbaren Produkten als auch zur Herstellung von Produkten wie
festem Joghurt angewandt werden. Bei der Herstellung von festem Joghurt wird die Milch
im allgemeinen mit einem relativ hohen Anteil von Joghurtkulturen beimpft (z.B. 2,5 %)
und in der Endverpackung bei hoher Temperatur (40-45 ºC), daher aber nur relativ
kurzzeitig inkubiert. Bei der Herstellung von geruhrtem Joghurt wird die mit einem
geringen Anteil von Joghurtkulturen ( z.B. 0,025 %) beimpfte Milch für eine längere Zeit,
jedoch bei einer niedrigeren Temperatur (normalerweise zwischen 30 und 37 ºC) in einem
Tank inkubiert und dann so lange geruhrt, bis das Produkt homogen ist, bevor es in die
Endverpackung gefüllt wird. Es gibt auch Herstellungsmethoden, bei denen die
charakteristischen Merkmale dieser beiden Verfahren miteinander verknüpft sind.
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Unter Milch sind hier alle Rohstoffe zu verstehen, die für die Herstellung von
Sauermilchprodukten geeignet sind: an erster Stelle Kuhmilch, aber auch die Milch anderer
Säugetiere, wie zum Beispiel Pferde, Schafe oder Ziegen. Das Milchfett kann ganz oder
teilweise durch pflanzliches Fett ersetzt werden. In einigen Fällen werden Bestandteile wie
Fett, Wasser oder Casein aus der Milch entfernt, aber es können auch Milchbestandteile
- insbesondere in Form von Ultrafiltrationsretentat - zugesetzt werden.
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In herkömmlichen Joghurtkulturen sind die Streptokokken gewöhnlich sehr schwach
proteolytisch; stark proteolytische Streptokokken müssen in anderen Quellen gesucht
werden, wie z .B. in thermophilen Käsestarterkulturen.
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Die stark proteolytische Kapazität der erfindungsgemäß zu verwendenden Stämme
der Spezies der Streptococcus thermophilus zeigt sich unter anderem in der Stärke der
Säuerungsaktivität.
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¹ Die Säuerungsaktivität wird durch Messung des Säuregrades von Milch ermittelt (gemäß der
NEN-Norm 613 (1963) gemessen und in ºN ausgedrückt), die nach der Beimpfüng mit 2 % der
betreffenden Kultur fünf Stunden lang bei 32 ºC inkubiert wurde.
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Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, daß ST8 und L0 (hinterlegt unter Nr.
CBS 263.92 bzw. Nr. CBS 262.92), die beispielhaft für derartige proteolytische Stämme
des S. thermophilus sind, eine deutlich höhere Säuerungsaktivität aufweisen als andere
Stämme des S. thermophilus, die aus im Handel erhältlichen Joghurtkulturen wie Ist
isoliert wurden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird daher vorzugsweise unter
Verwendung der Stämme ST8 oder L0 durchgeführt, insbesondere unter Verwendung des
Stammes ST8, der sich durch eine bemerkenswerte proteolytische Kapazität auszeichnet.
Tabelle 1
Säuerungsaktivität verschiedener Stämme des S. thermophilus (S), des
L. delbrueckii, Subspezies bulgaricus (L) und herkömmlicher Joghurtkulturen
(S+L).
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1) Erhältlich bei der Coöperatieve Stremsel - en Kleurselfabriek, Leeuwarden
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2) Streptokokkus in RR-Kultur
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3) Lactobazillus in RR-Kultur
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Das Verhältnis zwischen der zu beimpfenden Menge der voll ausgebildeten
Milchkultur des proteolytischen S. thermophilus einerseits und der Menge des anderen
Beimpfungsmaterials andererseits liegt vorzugsweise zwischen 1:1 und 100:1. In den
meisten gerührten Joghurtprodukten wird dieses Verhältnis zwischen 1:1 und 10:1 liegen,
während für festen Joghurt im Hinblick auf die relativ kurze Herstellungszeit gewöhnlich
ein Verhältnis zwischen 10:1 und 100:1 gewählt wird.
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Wenn das vorerwähnte Verhältnis in diesen Fällen unter dem festgelegten
Mindestwert liegt, scheint die Nachsäuerung nicht ausreichend unterbunden zu werden; ein
über dem festgelegten Höchstwert liegender Gehalt kann zur Veränderung der
organoleptischen Merkmale oder zu einer unerwünscht niedrigen Anzahl von Lactobazillen
führen (Fig. 1).
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Bei der herkömmlichen Herstellung von Sauermilchprodukten durch Beimpfung mit
einem Gemisch von Streptokokken und Lactobazillen liegt die Anzahl der in der Milch
vorhandenen Lactobazillen unmittelbar nach der Beimpfung praktisch immer über 10&sup4;
KBE/ml. Obwohl beim vorliegenden Verfahren eine geringere Anzahl ausreichend sein
kann, wird bei der Beimpfung vorzugsweise angestrebt, daß die Anzahl der Lactobazillen
der bei der herkömmlichen Herstellung üblichen Anzahl entspricht.
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Die Säuerungstemperatur und der Beimpfungsanteil der üblichen Joghurtkulturen
entsprechen denen bei der herkömmlichen Herstellung des Produkts. Natürlich können die
voll ausgebildeten Kulturen, wie bei der industriellen Joghurtherstellung üblich, durch
Kulturen in getrockneter oder auf andere Weise konzentrierter Form ersetzt werden.
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Hinzu kommt, daß die praktische Anwendung des neuartigen Verfahrens im
Hinblick auf die Herstellung beliebiger Milchprodukte grundsätzlich nicht komplizierter ist
als das entsprechende herkömmliche Verfahren, da es abgesehen von der Verwendung
einer zusätzlichen Impfkultur keine weiteren Einstellungen erfordert. Die Vorbehandlung
der Milch, wie zum Beispiel die Pasteurisierung und Homogenisierung sowie ihre
Verarbeitung (Säuerung, gegebenenfalls Rühren und Abfüllen in Flaschen) erfolgt genauso
wie beim herkömmlichen Herstellungsverfahren. Hinsichtlich der zu verwendenden Geräte
und der zusätzlich zum proteolytischen Streptokokkus einzusetzenden Kulturen gibt es
keine Unterschiede.
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Das Verfahren kann zur Herstellung von gerührtem Joghurt und festem Joghurt
verwendet werden, wobei der proteolytische Streptokokkus in Kombination mit
Standardjoghurtkulturen eingesetzt wird.
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In einer anderen Anwendungsform des Verfahrens wird der stark proteolytische
Streptokokkus zusammen mit einer Joghurtkultur und einer Kultur des Bifidobacterium
und/oder des L. acidophilus verwendet. Auch hier ist grundsätzlich, abgesehen von der
Verwendung des stark proteolytischen Streptokokkus zusätzlich zum nichtproteolytischen
Streptokokkus im Kulturgemisch, keine Änderung des bekannten Verfahrens erforderlich.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger Beispiele veranschaulicht.
Beispiel 1
Gerührter Joghurt
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Durch Beimpfen von mit zwei Masseprozent Magermilchpulver versetzter
Magermilch mit voll ausgebildeten Joghurtkulturen ISt und RR im Verhältnis 1:1 und
einer voll ausgebildeten Kultur des S. thermophilus, Stamm ST8 (CBS 263.92) wurde
portionsweise unterteilter gerührter Joghurt hergestellt. Der Impfanteil des letztgenannten
Stamms betrug immer 0,1 % (Volumenanteil). Der Impfanteil des Gemischs von ISt und
RR war unterschiedlich, wie in Tabelle 2 dargestellt. Die Gemische wurden bis zum
Erreichen eines pH-Werts von 4,40 bei 32 ºC inkubiert, anschließend glattgerührt und
schließlich auf 7 ºC abgekühlt. Die so gewonnenen Produkte wurden 15 Tage lang auf
einer Temperatur von 7 ºC gehalten. Zusätzlich wurde eine Portion gerührter Joghurt (die
Bezugsprobe) auf herkömmliche Weise hergestellt, indem zum Beimpfen lediglich 0,025 %
(Volumenanteil) der ISt/RR-Mischung verwendet wurden.
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Es wurde die Veränderung des pH-Werts während der Herstellung (Fig. 2), der
Grad der Nachsäuerung während der Dauer von 14 Tagen bei einer Temperatur von 7 ºC
(pH-Werte pH&sub1; und pH&sub2; des frischen bzw. des gelagerten Produkts sowie der Anstieg Δ ºN
des Säuregrades in dem vorgenannten Zeitraum), der Acetaldehydgehalt (in mg/kg) und die
Anzahl der Lactobazillen (L) und Streptokokken (5) (in log[KBE/ml], wobei KBE die
Anzahl der koloniebildenden Einheiten ist) in dem gelagerten Produkt gemessen. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
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Das mit ST8 und der Joghurtkultur im Verhältnis 4:1 hergestellte Produkt wurde von einer
Gruppe erfahrener Verkoster in einem sogenannten Blindversuch mit dem Bezugsprodukt
verglichen. Unmittelbar nach der Herstellung wurden Geschmack und Textur des Produkts
als gleich eingestuft; nach einer vierzehntägigen Lagerung bei 7 ºC wurde das
erfindungsgemäß hergestellte Produkt von den Verkostem aufgrund der verzögerten
Nachsäuerung generell dem nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellten vorgezogen.
Beispiel 2
Fester Joghurt
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Vollmilch (3 % Masseanteil Fett) wurde homogenisiert (20 MPa, 55 ºC),
pasteurisiert (5 min, 85 ºC) und auf 45 ºC abgekühlt. Dann wurden Portionen von je
250 ml der so behandelten Milch mit insgesamt 2,5 % (Volumenanteil) eines Gemischs
voll ausgebildeter Joghurtkulturen ISt und RR (im Verhältnis 1:1) und einer voll
ausgebildeten Kultur des S. thermophilus, Stamm ST8 (CBS 263.92) beimpft, wobei für
das Impfverhältnis zwischen der Joghurtkultur einerseits und der ST8-Kultur andererseits
verschiedene Werte gewählt wurden. Das Gemisch wurde bei 45 ºC bis zur Erreichung
eines pH-Werts von 4,45 inkubiert und dann auf 7 ºC abgekühlt. Es wurde die
Veränderung des pH-Werts während der Herstellung (Fig. 3), der Grad der Nachsäuerung
während der Dauer von 14 Tagen bei einer Temperatur von 7 ºC (pH-Werte pH&sub1; und pH&sub2;
des frischen bzw. des gelagerten Produkts sowie der Anstieg Δ ºN des Säuregrades in dem
vorgenannten Zeitraum), der Acetaldehydgehalt (in mg/kg) und die Anzahl der
Lactobazillen (L) und Streptokokken (S) (in log [KBE/ml], wobei KBE die Anzahl der
koloniebildenden Einheiten ist) in dem gelagerten Produkt gemessen. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3
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Die Textur der ST8 enthaltenden Produkte erwies sich als mit der von nach dem
herkömmlichen Verfahren hergestelltem festen Joghurt vergleichbar; die Säuerung war
verzögert und die Nachsäuerung während der Lagerung war im Vergleich zum nach dem
gleichen Verfahren, jedoch ohne ST8 zubereiteten Bezugsprodukt deutlich verringert.
Beschreibung der Abbildungen
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Fig. 1. Die Anzahl von Lactobazillen in erfindungsgemäß hergestelltem Joghurt in
Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen der Anzahl der Zellen des proteolytischen
Streptokokkus einerseits und der Joghurtkultur andererseits im Impfmaterial. Das
Herstellungsverfahren entsprach dem im Beispiel 2 beschriebenen, wobei jedoch das
Verhältnis zwischen den Bestandteilen des Impfmaterials anders war.
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Fig. 2. Die Änderung des pH-Werts während der Herstellung von gerührtem
Joghurt wie im Beispiel 1 beschrieben, wobei das Verhältnis zwischen der Anzahl der
Zellen des proteolytischen Streptokokkus einerseits und der Joghurtkultur ISt+RR (1:1)
andererseits im Impfmaterial 0:1(a), 4:1(b), 40:1(c) und 400:1(d) betrug. Der pH-Wert
wurde an einer Probe gemessen, die nach dem Glattrühren nicht bei 7 ºC, sondern ständig
auf 32 ºC gehalten wurde.
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Fig. 3. Die Anderung des pH-Werts während der Herstellung von festem Joghurt
wie in Beispiel 2 beschrieben, wobei das Verhältnis zwischen der Anzahl der Zellen des
proteolytischen Streptokokkus einerseits und der Joghurtkultur andererseits im
Impfmaterial 0:1(a), 10:1(b), 25:1(c), 100:1(d) und 1000:1(e) betrug. Der pH-Wert
wurde an einer Probe gemessen, die ständig auf 45 ºC gehalten wurde.