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Neue Technologie für Frischkäse soll hochwertigere Molke liefern

Mikrofiltrationsanlage in der Forschungs- und Lehrmolkerei. Bildquelle: Universität Hohenheim(Universität Hohenheim) Vorwettbewerbliche Forschung: Wissenschaftler der Universität Hohenheim und der TU München arbeiten an neuem Produktionsverfahren für Frischkäse / Bund fördert Teil-Projekt in Hohenheim mit knapp 300.000 €
Doppelt wertvoll: Eine neue Technologie könnte Herstellern von Frischkäse künftig eine zusätzliche Einnahmenquelle erschließen und zugleich für eine Extraportion Calcium im Frischkäse sorgen. Statt der wirtschaftlich kaum verwertbaren Sauermolke fällt bei der sogenannten Konzentrationsfermentation „ideale“ Molke als Nebenprodukt an. Diese ist aufgrund ihrer hohen biologischen Wertigkeit weltweit stark nachgefragt. Wissenschaftler um Prof. Dr. Jörg Hinrichs an der Universität Hohenheim wollen zusammen mit einer Arbeitsgruppe der Technischen Universität München Grundlagen schaffen, um das neue Verfahren marktreif zu machen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) fördert das Projekt der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) mit insgesamt über 500.000 €. Knapp 300.000 € davon entfallen auf die Universität Hohenheim. Damit gehört das Projekt zu den Schwergewichten der Forschung.

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. Mit Hilfe einer Aluminiumoxid-Membran mit einer Porengröße von einem zehntausendstel Millimeter (0,1 µm) wird die Milch dabei zunächst konzentriert und einem Dialyse-ähnlichen Verfahren (Diafiltration) unterzogen.

„Anders als beim klassischen Herstellungsverfahren wird zunächst das Nebenprodukt, also die Molke, abgezogen und dann das Milchkonzentrat fermentiert. Damit wird eine sogenannte 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.

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.

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.

Hintergrund: Schwergewichte der Forschung
31,2 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Wissenschaftler der Universität Hohenheim 2015 für Forschung und Lehre. In loser Folge präsentiert die Reihe „Schwergewichte der Forschung“ herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 250.000 Euro bei den Experimental-Wissenschaften bzw. 125.000 Euro bei den Sozial- und Gesellschaftswissenschaften.
 

Kontakt für Medien:
Prof. Dr. Jörg Hinrichs, Universität Hohenheim, Fachgebiet Milchwissenschaft und -technologie,
T 0711 459 23792, E: eidner@uni-hohenheim.de
Text: Leonhardmair / Klebs

Universität Hohenheim
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