DE69400761T3

DE69400761T3 - Verfahren zur Joghurtherstellung

Info

Publication number: DE69400761T3
Application number: DE1994600761
Authority: DE
Inventors: Chiho Ishii; Takahiko Soeda; Katsutoshi Yamazaki
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 1993-01-08
Filing date: 1994-01-04
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2014-01-05
Also published as: JPH06197688A; DE69400761T2; JP3182954B2; EP0610649A1; DE69400761D1; EP0610649B2; EP0610649B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von klumpenfreiem Joghurt, bei dem keine Wasserabscheidung zu beobachten ist.

Diskussion des Standes der Technik

Joghurt ist ein fermentiertes Milchprodukt, das bereits seit sehr langer Zeit konsumiert wird. In einigen Ländern wird sogar die Milch von Bergschafen und Mutterschafen als Ausgangsmaterial verwendet. Joghurt wird im Grunde hergestellt; indem Milch mit einem Milchsäurestarter in Kontakt gebracht wird, diese dann in einen Behälter zur Fermentierung und zum. Vertrieb, wie eine Flasche oder einen Karton, eingegossen wird, wonach man dann schließlich unter Bildung einer puddingartigen Form (harter Typ) aushärten läßt. Dieser Joghurt ist ein Produkt mit einem süßsauren Geschmack.
Anstatt des direkten Eingießens in einen zum Vertrieb bestimmten Behälter und Fermentation wird der Joghurt alternativ oftmals nach der Fermentierung wieder aufgerührt und dann in einen Behälter zum Vertrieb als Produkt (wei cher Typ) eingegeben. Süßstoffe (z. B. Zucker [Saccharose]), Säuerungsmittel, Geschmacksmittel, Oligosaccharide, Emulgatoren oder andere erwünschte Materialien können zu dem Joghurt während seiner Herstellung hinzugefügt werden. Joghurt, der ohne die Zugabe dieser Additive hergestellt worden ist, wird als Joghurt vom "reinen Typ" bezeichnet. Alternativ werden Früchte (Brei oder Saft), Stärke oder Verdickungspolysaccharide, wie Xanthan-Gummi, Johannisbrot- Gummi, Carrageen oder Grilloid zu dem Joghurt während seiner Herstellung (Fruchttyp) hinzugegeben. In der vorliegenden Beschreibung werden alle diese Typen von Joghurt insgesamt mit dem Namen "Joghurt" bezeichnet.
Alle Arten von Joghurt zeigen oftmals nach der Herstellung, z. B. während des Vertriebs, eine Abscheidung von Wasser (Abscheidung der Molke). Joghurt mit einer Wasserabscheidung weist einen geringeren kommerziellen Wert auf, und im schlimmsten Fall muß er verworfen werden. Demzufolge besteht ein Bedarf nach einem Verfahren zur Verhinderung der Wasserabscheidung.
Eine der Maßnahmen, die in der Vergangenheit zur Verhinderung der Wasserabscheidung in Joghurt verwendet wurden, bestand darin, Agar, Gelatine, Peptin oder dergleichen zu den Rohmaterialien hinzuzugeben. Obwohl Agar die Wasserabscheidung verhindert, kommt es dabei zu einer Verschlechterung der Textur des Joghurts. Dies bedeutet, daß der Joghurt die Textur eines Puddings erhält, und die ursprüngliche glatte Textur des Joghurts verlorengeht. Des weiteren ist aus Kostengründen die Verwendung von Agar, Gelatine, Pektin und dergleichen äußerst unvorteilhaft.
Die Verhinderung der Wasserabscheidung wird auch dadurch erreicht, daß entfettetes Milchpulver oder dergleichen zu dem Rohmaterial hinzugegeben wird, um den Gehalt an Milchfeststoffen zu erhöhen. Diese Methode ist ebenfalls kostenaufwendig und verursacht eine unerwünschte Textur des Produkts.
Des weiteren ist der Feuchtigkeitsgehalt eines Joghurts vom weichen Typ typischerweise der gleiche wie bei Milch (beispielsweise 88%). Weicher Joghurt besitzt die Eigenschaften eines opalisierenden, seidengepreßten Bohnenquarks. Andererseits ist durch Säure verklumpte Milch brüchig und wird halbflüssig beim Rühren. Auch wenn zu viel Flüssigkeit über dem Quark steht, schrumpft der Quark und die Azidität erhöht sich während des Vertriebsprozesses oder der Lagerung, was weiterhin den sauren Geschmack verstärkt.
Es sind bereits Versuche unternommen worden, Joghurt unter Verwendung des Enzyms Transglutaminase, das die Gelatinierungsreaktion katalysiert, herzustellen. Die WO-A- 9319610 (ein Dokument nach Art. 54(3)) betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Milchproduktes, bei dem zur Milch Transglutaminase hinzugegeben wird und gleichzeitig der pH- Wert der Milch auf einen Wert zwischen 2,8 und 5,2 eingestellt wird. Die pH-Einstellung wird durchgeführt durch Hinzufügung einer Säure oder durch Fermentation, insbesondere mit einer Joghurtstarterkultur. Die Menge der Transglutaminase liegt innerhalb der Grenzen von 0,01 bis 50 Einheiten pro Gramm Milchprotein. Das endgültige Fermentationsprodukt hat die Konsistenz eines halbfesten Joghurts.
Die EP-A-379606 beschreibt die Herstellung eines joghurtähnlichen fermentierten Milchproduktes durch Fermentation von Milch mit Streptococcus thermophilus in Gegenwart von Transglutaminase. Die Transglutaminase wird in einer Menge von 0,01 bis 2000 Einheiten, bezogen auf 1 g Protein, hinzugefügt. Die Inkubation bei 5 bis 80ºC während 10 Se kunden bis 24 Stunden ergibt Produkte mit hohem Molekulargewicht oder Gelatinierungsprodukte.
Es ist demzufolge wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung von Joghurt zu entwickeln, bei dem die Abscheidung von Wasser verhindert wird und die ursprüngliche Textur des Joghurts erhalten bleibt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Joghurt anzugeben, bei dem die Abscheidung von Wasser in Joghurtprodukten, wie die oben bereits beschriebenen, verhindert wird, während die ursprüngliche Textur des Joghurts erhalten bleibt.
Diese Aufgabe und auch andere, die während der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zutage treten, sind als Ergebnis sehr sorgfältiger wissenschaftlicher Forschung mit dem Ziel, die oben genannten Probleme zu lösen, dadurch gelöst worden, daß die Rohmaterialien für die Herstellung von Joghurt mit einer Transglutaminase vorbehandelt werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Joghurt, welches folgende Schritte umfaßt:
die Vorbehandlung von Milchprotein enthaltenden Ausgangsmaterialien, die zur Herstellung von Joghurt verwendet werden, mit einer Transglutaminase und die Desaktivierung der Transglutaminase nach der Vorbehandlung und Kontaktieren der vorbehandelten Ausgangsmaterialien mit einem Milchsäurestarter, um die Fermentation durchzuführen.
Die Ausgangs- bzw. Rohmaterialien für die Herstellung von Joghurt sind typischerweise Rohmilch- und Molkereiprodukte, wie Magermilch und/oder Milchpulver (z. B. Vollmilchpulver, Magermilchpulver) etc. Diese Rohmaterialien werden durch Zugabe, falls notwendig oder auch erwünscht, der verschiedenen oben genannten Additive verarbeitet. Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, kann das Hauptrohmaterial manchmal Bergschafmilch oder Mutterschafmilch sein. Im allgemeinen werden Rohmaterialien, die Milchproteine enthalten, bei der Herstellung von Joghurt verwendet.
Die Rohmaterialien, die erfindungsgemäß für die Herstellung von Joghurt verwendet werden können, umfassen Rohmaterialien, die herkömmliche bekannte Mittel zur Verhinderung der Wasserabscheidung, wie Agar, Pektin, Gelatine und dergleichen, enthalten, vorausgesetzt, daß sie nicht zu einer unerwünschten Textur des hergestellten Joghurts führen. Die Vorbehandlung mit einer Transglutaminase nach der vorliegenden Erfindung hält den Verlust der Joghurttextur auf einem Minimum und verhindert in ausreichender Weise die Wasserabscheidung bis zu einem für den Handel akzeptablen Grad, auch wenn Rohmaterialien verwendet werden, die geringe Mengen an Agar oder andere(n) Mittel(n) gegen die Abscheidung von Wasser enthalten.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Joghurt (außer dem vorliegenden Vorbehandlungsschritt) können folgen. Die Zusammensetzung der Rohmaterialien umfaßt 8-11 Gew.-% (wobei "Gew.-%" der Einfachheit halber auf "%" abgekürzt wird) von fettfreien Feststoffen, 0-7% Milchfett und 0,01-5%. Zucker und/oder ein Süssungsmittel mit niedrigem Kaloriengehalt, wie Aspartam, Saccharin, Steviosid etc. Des weiteren können die Rohmaterialien auch mit einem Zuckeralkohol, wie Sorbit, Maltit, Inosit und dergleichen, oder mit einem Polysaccharid-Füllstoff, wie "Polydextrose" (Pfizer Co.) oder dergleichen, kombiniert werden.
Des weiteren kann ein Verdickungsstabilisator, wie Guam, Carrageen, Johannisbrotgummi und dergleichen mit den Rohmaterialien in einer Menge von 0,1-1,0 Gew.-% der Rohmaterialien kombiniert werden. Falls erforderlich, dann können auch Früchte oder Geschmacksstoffe hinzugefügt werden. Der verbleibende Anteil des Rohmaterials ist natürlich Wasser.
Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, sind diese Arten von Rohmaterialien für die Herstellung von Joghurt früher, das heißt üblicherweise, sofort mit Milchsäurestartern für die Fermentation in Kontakt gebracht worden. Ein "Milchsäurestarter" ist eine Starterkultur von Bakterien, die herkömmlicherweise für die Produktion von Joghurt verwendet wird:
Erfindungsgemäß ist allerdings eine Vorbehandlung dieser Rohmaterialien mit einer Transglutaminase notwendig. Wie bereits vorstehend beschrieben wurde, können bereits bekannte Reaktionsbedingungen oder Verfahrensschritte zur Herstellung von Joghurt bei dem vorliegenden Verfahren ohne Veränderung übernommen werden, solange das Rohmaterial zunächst mit einer Transglutaminase vorbehandelt wird. Dieses trifft ebenfalls auf das Milchsäurebakterium zu, das als Milchsäurestarter verwendet wird. Jedes Milchsäurebakterium, das bereits verwendet wurde, wie Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus und dergleichen, kann in dem vorliegenden Verfahren verwendet werden.
Nachfolgend wird nun die Behandlung mit einer Transglutaminase beschrieben, welche den wichtigsten Schritt der vorliegenden Erfindung darstellt.
Erfindungsgemäß wird bei der Behandlung mit Transglutaminase speziell eine Transglutaminase zu den Rohmaterialien gegeben, bevor diese mit dem Milchsäurestarter in Kontakt geraten. Die Transglutaminase reagiert dann mit den Proteinen in den Rohmaterialien.
Bekannte Transglutaminasen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind solche, die von Säugetieren stammen (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung HEI 1-50382), solche, die von Fischen stammen (siehe z. B. die europäische Patentveröffentlichung Nr. 0 555 649 A), solche, die aus Mikroorganismen stammen (siehe z. B. die japanische Patentanmeldung SHO 64-27471, die der europäischen Patentveröffentlichung Nr. 0 379 606 A entspricht), etc. Erfindungsgemäß kann eine Transglutaminase, gleich welchen Ursprungs, verwendet werden.
Die hinzuzufügende Menge entspricht der Menge, die die Wirkung gegen die Wasserabscheidung im Produkt hervorruft. Von diesem Standpunkt aus beträgt die Menge in der Regel 0,01-100 Einheiten (nachfolgend werden die "Einheiten" mit "U" abgekürzt), wobei vorzugsweise 0,1-50 U Transglutaminase pro Gramm Milchprotein, das in den Rohmaterialien enthalten ist, bevorzugt sind. Wenn die hinzugefügte Menge weniger als 0,01 U/g beträgt, kann eine Verbesserung der Eigenschaften des Joghurts nicht erreicht werden und die Wirkung gegen die Abscheidung von Wasser ist minimal. Ebenso ist eine Menge von mehr als 100 U/g nicht bevorzugt, da dann das Produkt in die Gelform aushärtet und somit die joghurtartige weiche Konsistenz des Produktes verlorengeht.
Um die enzymatische Wirkung der Transglutaminase entsprechend zu entfalten, werden die Rohmaterialien, die zur Emulgierung nach der Zugabe einer Transglutaminase vermischt werden, während 10-120 Minuten unter Bedingungen gehalten, die für die Transglutaminase optimal sind (das heißt, ein pH-Wert von 6-7 und eine Temperatur von etwa 5- 65ºC, vorzugsweise etwa 40-55ºC). Auf diese Weise kann die Enzymreaktion in ausreichender Weise durchgeführt werden, wobei die Abscheidung des Wassers ausbleibt und die Textur erhalten bleibt.
Die Einheiten für die Aktivität der Transglutaminase nach der vorliegenden Erfindung werden in folgender Weise bestimmt. Es wird eine Reaktion durchgeführt mit Benzyloxycarbonyl-L-glutaminylglycin und Hydroxylamin als Substrate. Die entstandene Hydroxamsäure bildet dann eine Eisenkomplexverbindung in Gegenwart von Trichloressigsäure, wonach dann die Extinktion bei 525 nm gemessen wird. Die Menge der Hydroxamsäure wird zur Berechnung der Aktivität aus einer entsprechenden Eichkurve bestimmt. Wegen Einzelheiten betreffend dieses Verfahrens wird auf die obige japanische Patentanmeldung SHO 64-27471 verwiesen.
Nach der Vorbehandlung mit Transglutaminase in dieser Weise wird die Transglutaminase nach einem herkömmlichen Verfahren desaktiviert (beispielsweise durch Erhitzen der Rohmaterialien bei etwa 70ºC oder höher während eines Zeitraums, der für die Desaktivierung der Transglutaminase ausreicht). Diese Hitze-Desaktivierung dient gleichzeitig als Hitzesterilisation der Rohmaterialien.
Nach der Desaktivierung der Transglutaminase werden die Rohmaterialien nach einem üblichen Verfahren zur Herstellung eines Joghurtprodukts behandelt. Wie bereits vor stehend beschrieben wurde, wird beispielsweise eine Starterkultur hinzugefügt, wonach dann die Mischung in einen Behälter für den Vertrieb eingegossen wird. Die Mischung wird zur Herstellung des Joghurts für eine bestimmte Zeit (z. B. etwa 4 Stunden) fermentiert, bis sie einen geeigneten pH-Wert erreicht (z. B. ein pH-Wert von 3 bis 6, vorzugsweise etwa 4,65). Anstatt des Fermentierens der Mischung nach dem Eingießen in den Vertriebsbehälter kann das Produkt auch alternativ hergestellt werden durch Verrühren des fermentierten Rohmaterials und anschließendes Verbringen des verrührten Materials in einen Behälter für den Vertrieb.
Die Transglutaminase ist ein Enzym, das die Acyltransferreaktion von γ-Carboxamidgruppen von Glutaminresten von Peptidketten katalysiert. Wenn die &epsi;-Aminogruppe eines Lysinrestes eines Proteins als Acylrezeptor fungiert, verursacht diese Transglutaminase die Bildung von &epsi;-(γ-Glu)-Lys- Vernetzungen innerhalb des Proteinmoleküls und zwischen den Proteinmolekülen. Auch wenn Wasser als Acylrezeptor fungiert, fördert das Transglutaminaseenzym die Reaktion, bei der der Glutaminrest unter Bildung eines Glutaminsäurerests desamidiert wird.
Erfindungsgemäß wird angenommen, daß durch die enzymatische Wirkung der Transglutaminase ein Netzwerk (Gel) sowohl (1) zwischen den Milchproteinmolekülen als auch (2) innerhalb der Milchproteinmoleküle (intermolekulares und intramolekulares Netzwerk) ausgebildet wird. Im Ergebnis wird dann die Abscheidung des Wassers beim Joghurt verhindert, wobei eine glatte Textur erhalten wird, was zu einer schnellen Verteilung des durch das vorliegende-Verfahren hergestellten Joghurts im Mund führt.
Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Laufe der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen zutage treten, die lediglich zur Erläuterung der Erfindung angegeben werden, ohne daß sie diese beschränken sollen.

Beispiel 1

Unveränderte Kuhmilch mit einem Gehalt an fettfreien Feststoffen von 8,3% wurde als Rohmaterial verwendet. Die verwendete Transglutaminase stammte von einem Mikroorganismus (Streptoverticillium mobaraense IFO 13819). Die Transglutaminase wurde nach dem Verfahren in Beispiel 1 der vorstehend genannten japanischen Patentanmeldung SHO 64-27471 (spezifische Aktivität 1 U/mg) hergestellt.
Es wurde 1 kg Kuhmilch in einen 2-Liter-Becher gegeben. Es wurde dazu Transglutaminase in einer Menge hinzugegeben, die ausreichend ist, um ein Verhältnis von 10 U Enzym pro Gramm Milchprotein einzustellen. Die Temperatur der Mischung wurde bei 25ºC gehalten und die Mischung wurde während einer Stunde gerührt. Nachdem die Mischung während einer Stunde stehengelassen wurde, wurde sie zur Desaktivierung der Transglutaminase auf 95ºC erhitzt.
Nachdem die Temperatur 95ºC erreicht hatte, wurde die Mischung sofort auf 44ºC abgekühlt. Ein im Handel erhältlicher Milchsäurestarter "JOGHURT V2" (Produkt von Wiesby Co.) wurde hinzugefügt (1,5%, bezogen auf die Milchmenge) und die Fermentation wurde bei 44ºC während etwa 4, 5 Stunden durchgeführt. Der pH-Wert der erhaltenen Joghurtprobe betrug 4,65.
Es wurde eine andere Joghurtprobe in genau der gleichen Weise hergestellt, allerdings mit der Ausnahme, daß 1 U anstatt 10 U Transglutaminase pro Gramm Milchprotein verwendet wurde.
Zu weiteren Vergleichszwecken wurde eine weitere Joghurtprobe in genau der gleichen Weise hergestellt, mit der Ausnahme, daß keine Transglutaminase verwendet wurde.
Die Wasserabscheidungsrate (Gewichtsverhältnis der abgeschiedenen Molke in bezug auf die Gesamtmenge Joghurt), nachdem die Probenprodukte während 3 Wochen unter Kühlung (etwa 15ºC) stehengelassen wurden, erreichte 4, 5% für die Probe, zu der keine Transglutaminase hinzugefügt war (Kontrolle): Demgegenüber betrug die Menge an abgeschiedenem Wasser bei den 1 U- und 10 U-Proben 0,2% bzw. 0,3%, wobei allerdings praktisch keine sichtbare Wasserabscheidung zu beobachten war. Sogar 40 Tage nach der Herstellung zeigte sich eine beträchtliche Wirkung der Transglutaminase. Des weiteren zeigte eine sensorische (organoleptische) Bewertung, die von einem professionellen Team aus 20 Leuten durchgeführt wurde, daß die nicht behandelte Probe einige Klumpen und eine rauhe Textur aufwies, während weder die 1 U- noch die 10 U-Probe Klumpen aufwies und beide die ursprüngliche klumpenfreie glatte Textur des Joghurts aufwiesen.

Beispiel 2

Vollmilchpulver und Magermilchpulver wurden in Kombination als Rohmaterialien verwendet. Es wurde die gleiche Transglutaminase wie in Beispiel 1 verwendet.
78 Gramm Vollmilchpulver, 108 g Magermilchpulver und 1820 g Wasser wurden in einen 5-Liter-Becher gegeben und bis zur Auflösung gerührt. Der Gehalt an nicht fetten Fest stoffen dieser Mischung betrug 8,0%. Es wurde Transglutaminase hinzugefügt in einem Verhältnis von 1 U pro Gramm Milchprotein. Die Mischung wurde auf 25ºC gehalten und während einer Stunde gerührt. Gleich danach wurde mit dem Erhitzen angefangen, welches dann beendet wurde, als die Temperatur der Mischung 95ºC erreichte.
Danach wurde die Mischung auf 45ºC abgekühlt und 30 g des gleichen Starters wie in Beispiel 1 wurde dazugegeben. Die Mischung wurde bei 44ºC während etwa 3 Stunden fermentiert. Als der pH-Wert 4,6 erreicht hatte, wurde sie auf 10ºC unter Bildung eines Joghurt abgekühlt.
Es wurde eine andere Joghurtprobe in genau der gleichen Weise hergestellt, mit der Ausnahme, daß 10 U anstatt von 1 U Transglutaminase pro Gramm Milchprotein verwendet wurden. Zu Vergleichszwecken wurde eine weitere Joghurtprobe in genau der gleichen Weise hergestellt, mit der Ausnahme, daß keine Transglutaminase verwendet wurde.
Die Wasserabscheidungsrate (Gewichtsverhältnis der abgeschiedenen Molke bezogen auf die Gesamtmenge Joghurt), nachdem die Probenprodukte während 3 Wochen unter Kühlung (etwa 15ºC) stehengelassen wurden, betrug 5,8% für die Probe, bei der keine Transglutaminase hinzugefügt war (Kontrolle), während diejenige der 1 U-Probe 0,4% und diejenige der 10 U-Proben 0,2% betrug. Dieses zeigt, daß die Wirkung der Transglutaminase in den nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Joghurtprodukten beträchtlich war.
Des weiteren wurde durch Ergebnisse einer organoleptischen Bewertung durch ein professionelles Team aus 20 Leuten gezeigt, daß die erfindungsgemäßen 1 U- und 10 U-Proben in stärkerem Maß die ursprüngliche klumpenfreie glatte Textur des Joghurts hatten als die Kontrollprobe.
Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, kann erfindungsgemäß in einfacher Weise ein Joghurt hergestellt werden, bei dem keine Wasserabscheidung auftritt und welcher die ursprüngliche klumpenfreie Textur des Joghurts beibehält.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Joghurt, welches umfaßt:

die Vorbehandlung von Milchprotein enthaltenden Ausgangsmaterialien, die zur Herstellung von Joghurt verwendet werden, mit einer Transglutaminase in einem Anteil von 0,01 bis 100 Einheiten pro Gramm Milchprotein, wobei die Ausgangsmaterialien 8 bis 11 Gew.-% fettfreie Feststoffe, 0 bis 7 Gew.-% Milchfett und 0,01 bis 5 Gew.-% Zucker und/oder eines kalorienarmen Süßmittels, Rest Wasser enthalten,

Desaktivieren der Transglutaninase nach der Vorbehandlung und

Kontaktieren der vorbehandelten Ausgangsmaterialien mit einem Milchsäurestarter, um die Fermentation nach dem Desaktivieren der Transglutaninase durchzuführen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Transglutaminase mit Hilfe eines Bakteriums des Genus Streptoverticillium produziert worden ist.