Gesäuerte Milchprodukte und Prot · PDF filePektinefür gesäuerte Milchprodukte 4 5 Pektin ist ein natürlicher Fruchtbestandteil und passt daher hervorragend zum positiven Image

Gesäuerte Milchprodukteund Proteinstabilisierung

Pektine für gesäuerte Milchprodukte

2


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I n h a l t

P E K T I N I N M I L C H P R O D U K T E N 4

Milchprodukte: Gesundheit und Convenience 4

Pektin in Milchprodukten 5

G R U N D L A G E N U N D H I N T E R G R Ü N D E 6

Pektinstruktur 6

Pektinherstellung 8

Funktion der Pektine 8

P E K T I N E I N D E R M I L C H I N D U S T R I E 10

Kleine Warenkunde gesäuerter Milchprodukte 10

S TA B I L I S I E R U N G S M E C H A N I S M E N 11

Joghurtgetränke/Milch-Fruchtsaft-Getränke 11

Einflussparameter bei der Herstellung

von Sauermilchgetränken 14

Beurteilung der Stabilität eines Sauermilchgetränkes 16

Molkegetränke 17

Sojaprodukte 18

Stichfester und gerührter Joghurt 19

Ü B E R S I C H T:

P E K T I N E F Ü R M I L C H P R O D U K T E 21

R E Z E P T U R E N 22


5 4

Pektin ist ein natürlicher

Fruchtbestandteil und

passt daher hervorragend

zum positiven Image ge-

säuerter Joghurt-Frucht-

getränke. Die Stabilisie-

rung mit Pektin ist

effizient und ökonomisch.


bieten diese trink- oder löffelbaren Snacks

das Gefühl, trotz Hektik und Druck zur Zeiter-

sparnis etwas Gutes für sich getan zu haben.

Die zahlreichen Möglichkeiten zur Innovation

geben diesem Lebensmittelsektor zusätzlichen

Antrieb. Das Spektrum der möglichen Zutaten

ist riesig, neben Fruchtbestandteilen kommen

viele auch funktionelle Zutaten in Frage. Über

die Auswahl der Proteinbestandteile hat der

Hersteller fast unbegrenzte Möglichkeiten

Geschmack, Textur und Produktwahrnehmung

zu steuern.

Diese Verbraucher- und Industrietrends sorgen

dafür, dass Joghurt, Milch, Molke und auch an-

dere Proteinquellen wie Soja immer mehr mit

Frucht kombiniert werden. Pektin ist in dieser

Kombination schon seit langem mit gutem

Grund als Stabilisator etabliert. Als natürlicher

Fruchtbestandteil mit allgemein positivem Image

passt Pektin hervorragend zum Produktbild.

Als Stabilisator mit niedriger Einsatzdosierung

erlaubt Pektin eine ökonomische und effiziente

Stabilisierung von Produkten, die unstabilsiert

nicht ansprechend wären, über mehrere

Wochen.

Pektin in Milchprodukten

● Pektin verhindert eine Agglomeration des

Proteins und somit die Phasentrennung

und Molkeabscheidung bei niedrigem

pH-Wert (z. B. bei Joghurt- und Milch-Saft-

Getränken).

● Pektin wird aufgrund seiner verdickenden

Wirkung zur Einstellung eines bestimmten

Mundgefühls eingesetzt (z. B. Smoothie)

● Pektin dient zur Texturgebung und Synä-

reseverhinderung (z. B. bei stichfestem

und gerührtem Joghurt).

Milchprodukte: Gesundheit und Convenience

Der Nahrungsaufnahme und Nahrungszube-

reitung wird immer weniger Zeit gewidmet.

Über Ursachen und Folgen wird viel diskutiert.

Eines jedoch ist klar: Lebensmittel, die direkt

verzehrt werden können, und das auch noch

unterwegs, liegen mitten im Trend von „Con-

venience“. Ein gutes Beispiel ist das mobile

Frühstück in Form von Joghurtgetränken, wel-

che man in der U-Bahn, im Auto oder selbst auf

dem Fahrrad zu sich nehmen kann.

Gerade vom Frühstück wird trotz seiner ab-

nehmenden Bedeutung, vielleicht aber gerade

deswegen, verlangt, dass es einen möglichst

gesunden Start in den Tag bietet und den

Menschen mit dem versorgt, was er für das

Tagwerk braucht. Welche Gruppe von Lebens-

mitteln hat diesbezüglich ein besseres Image

als Produkte auf Milchbasis, wenn sie auch noch

Frucht enthalten? Geschmacklich nah am selbst

zubereiteten Frühstück aus Obst und Joghurt,

Pektin

in Milchprodukten

Poly-D-Galakturonsäure partiell

verestert (Pektin)


7 6

Pektin wird durch saure Extraktion aus der

Zellwand gewonnen und enthält eine Reihe

von Neutralzuckern, hauptsächlich Rhamnose

(in der Hauptkette), Galaktose, Arabinose sowie

geringe Mengen anderer Zucker (als Seiten-

ketten). Die Neutralzucker sind Fragmente der

ursprünglichen Pflanzenzellwandstruktur und

liegen als Seitenketten unterschiedlicher Ver-

zweigung und Länge über das Polygalakturon-

säuremolekül verteilt vor. Hierbei wechseln

sich neutralzuckerreiche Zonen (hairy regions)

mit homogenen Polygalakturonsäure-Abschnit-

ten (smooth regions) ab.

Der Anteil an Neutralzuckerseitenketten am

Gesamtpektinmolekül, d.h. das Verhältnis „hairy

regions“ zu „smooth regions“ ist abhängig vom

Rohstoff und den Herstellungsbedingungen,

da unter heißen, sauren Bedingungen – die

für kommerzielle Pektine üblichen Extraktions-

bedingungen – viele Neutralzuckerseitenketten

abgespalten und die säurestabileren Polygalak-

turonsäureketten als lösliches Pektin extrahiert

Pektinstruktur

Pektin kommt in den Zellwänden der meisten

höheren Landpflanzen vor und trägt dort zu

vielen Zellwandfunktionen bei. Es übernimmt

wichtige Stütz- und Festigungsfunktionen,

regelt durch seine Quellfähigkeit und Kolloid-

natur den Wasserhaushalt der Pflanzen und

schützt die Pflanzen vor mikrobiologischer

Infektion und vor Verletzungen.

Pektin, wie es in Lebensmitteln zum Einsatz

kommt, ist ein hochmolekulares Heteropoly-

saccharid, das als Hauptbestandteil (min. 65%)

aus Galakturonsäureeinheiten aufgebaut ist.

Die Säuregruppen können frei (bzw. als Natri-

um-, Kalium-, Calcium- oder Ammoniumsalz)

oder natürlich mit Methanol verestert vorliegen.

Veresterungsgrad und Ver-

esterungsgradverteilung

sind wichtige Qualitäts-

kriterien bei der Auswahl

der Pektine zur Stabilisie-

rung von gesäuerten

Milchprodukten.


werden. Qualitativ hochwertige Pektine haben

hohe Galakturonsäuregehalte, d. h. ausgeprägte

„smooth regions” und möglichst niedrige Neu-

tralzuckergehalte.

Die Galakturonsäuregruppen in der Pektinkette

sind teilweise mit Methanol verestert. Die Höhe

des Veresterungsgrades bestimmt die funktio-

nellen Eigenschaften. Man unterscheidet hoch-

veresterte Pektine mit einem Veresterungsgrad

von über 50 % und niederveresterte Pektine mit

einem Veresterungsgrad von unter 50 %.

Bei hochveresterten Pektinen hat die Verteilung

der freien Säuregruppen über die Polygalaktu-

ronsäurekette – sie kann statistisch oder block-

weise sein – einen großen Einfluss auf die

funktionellen Eigenschaften, insbesondere auf

die Stabilisierungseigenschaften von gesäuer-

ten, proteinhaltigen Produkten. Bei einer block-

weisen Verteilung der freien Carboxyl- (oder

Säure-) Gruppen ergeben sich am Pektinmolekül

Regionen mit höherer elektrischer Ladungs-

dichte und somit einer stärkeren Affinität zu

dem unter sauren Bedingungen positiv gela-

denen Proteinmolekül.

Pektine werden in der Zellwand völlig ver-

estert synthetisiert. Freie Säuregruppen und

ihre Verteilung über das Molekül sind in hoch-

veresterten Pektinen auf die Wirkung von

Enzymen der Zellwand (wie Pektinmethylester-

asen), und/oder auf Extraktionsbedingungen

bei der Pektinherstellung zurückzuführen.

Eine blockweise Carboxylgruppenverteilung in

hochveresterten Pektinen lässt sich an einer er-

höhten Reaktivität gegenüber Calcium-Ionen,

die sich in einer Viskositätszunahme einer

Pektinlösung bei Zugabe von Calcium-Ionen

ausdrückt, erkennen. Vor allem hochveresterte

Citruspektine zeigen Calciumreaktivität, was

auf die Aktivität von citruseigener Methyl-

esterase zurückzuführen ist.

Verteilung von

smooth und hairy

regions über die

Pektin-Kette

Das Zellwandmodell

von Keegstra (1973) in der

modifizierten Fassung von

Robinson (1977)

Hochveresterte Citruspektine sind zur Sauer-

milchstabilisierung besonders geeignet.

Grundlagen

und Hintergründe

»Smooth region«

»Hairy region«

Cellulose Xyloglucan

Galaktan

Rhamnogalak-turonan (Pektin)

Zellwand-Protein

Arabinan

Arabino-Galaktan


98

Niederveresterte bzw.

niederveresterte, amidierte

Pektine werden zur Er-

höhung der Festigkeit und

zur Verminderung der

Synäreseneigung in stich-

festen Joghurts eingesetzt.


Die Herstellung von niederveresterten Pektinen

erfolgt durch gezielte saure Hydrolyse der

Methylestergruppen des Pektins.

Amidierte Pektine (meist niederverestert)

werden durch Reaktion von geeigneten hoch-

veresterten Pektinen mit Ammoniak herge-

stellt. Während der Amidierung wird ein Teil

der Methylestergruppen in Amidgruppen

überführt. Hierdurch verändern sich die Ge-

liereigenschaften (vor allem die Reaktivität

gegenüber Calcium-Ionen) im Vergleich zu

sauer entesterten Pektinen.

Funktionen der Pektine

Pektine werden in Lebensmitteln zur Gelie-

rung, Verdickung und Stabilisierung einge-

setzt. Die Gelbildung von Pektinen erfolgt

über die Ausbildung eines dreidimensionalen

Netzwerkes über reaktive Zonen zwischen

Pektinketten (Haftzonen).

Pektine als Geliermittel finden Verwendung in

Konfitüren und Gelees, Süßwaren, im Bereich

Backwaren und in Haushaltsgeliermittel. Pek-

tine werden auch als Verdickungsmittel einge-

setzt, z.B. zur Erhöhung des Mundgefühls in

Saftgetränken. Die Verdickungswirkung beruht

auf dem hohen Wasserbindevermögen des

großen Pektinmoleküls.

Als Stabilisatoren fungieren Pektine in gesäu-

erten Milchprodukten, wo sie bei niedrigem

pH-Wert das Casein in Joghurtgetränken

gegenüber Ausflockung und Sedimentation

schützen und in stichfesten Produkten Verfes-

tigung und Synäreseverhinderung bewirken.

Mit Pektinen stabilisiert werden auch aroma-

ölhaltige Getränke. Das Pektin wirkt hier als

Emulgator.

Hochveresterte Pektine gelieren nur in Gegen-

wart eines hohen Gehaltes an gelöster Trocken-

substanz (min. 55 %, z.B. Zucker) und bei

ausreichend niedrigem pH-Wert. Eine hohe

Zuckerkonzentration dehydratisiert die Pektin-

moleküle, die sich dadurch leichter annähern

können. Die Vernetzung der Pektinketten er-

folgt über Wasserstoffbrücken sowie Wechsel-

wirkungen der Methylestergruppen. Säure

drängt die Dissoziation der freien Carboxyl-

gruppen zurück, wodurch die elektrostatische

Abstoßung der sonst negativ geladenen Pek-

tinketten weitgehend verhindert wird und so-

mit ebenfalls die Annäherung der Pektinketten

und Bildung von Haftzonen begünstigt wird.

Niederveresterte Pektine gelieren ebenfalls

nach dem beschriebenen Mechanismus. Nieder-

veresterte Pektine sind darüber hinaus in der

Lage, mit mehrwertigen Kationen (z.B. Calcium-

Ionen) Haftzonen auszubilden d.h. sie gelieren

auch relativ unabhängig von löslicher Trocken-

substanz und pH-Wert. Die Reaktivität gegen-

über Calcium-Ionen nimmt mit abnehmendem

Veresterungsgrad zu. Die zur Gelierung not-

wendige bzw. optimale Menge an Calcium-

Ionen für ein Pektin mit einem bestimmten

Veresterungsgrad hängt von Produkt-pH-Wert,

Trockensubstanzgehalt und von vorhandenen

Pufferstoffen (z.B. Komplexbildnern) ab. Amid-

gruppen haben ebenfalls einen Einfluss auf die

Calciumreaktivität. Niederveresterte, amidierte

Pektine gelieren schon mit geringen Mengen

Calcium-Ionen ausreichend fest und erlauben

einen weiteren Bereich an Calciumkonzentra-

tion, d.h. sie sind Calciumschwankungen

gegenüber toleranter.

Pektinherstellung

Als Rohstoffe für die industrielle Pektinher-

stellung werden hauptsächlich Apfeltrester

und Citrusschalen verwendet. Das im Rohstoff

in wasserunlöslicher Form vorliegende Proto-

pektin wird durch saure Hydrolyse unter

Erwärmung als lösliches Pektin extrahiert.

Der pektinhaltige Extrakt wird mechanisch

gereinigt und schonend aufkonzentriert. Die

Extraktionsparameter sind optimal aufeinander

abgestimmt, um einen Molekülabbau durch

Hydrolyse zu vermeiden, denn Gelierkraft und

Stabilisierungseigenschaften der Pektine wer-

den wesentlich vom Molekulargewicht beein-

flusst.

Pektin ist in Alkohol unlöslich. Durch Mischen

des wässrigen Extraktes mit Alkoholen ge-

winnt man das Pektin als fadenförmigen

Niederschlag, der anschließend abgepresst und

getrocknet wird. Das getrocknete Pektin wird

zu einem Pulver vermahlen, gesiebt, homogen

gemischt und entsprechend der gewünschten

Anwendung standardisiert.

Komplexierung von Calcium-

Ionen bei der Gelierung

niederveresterter Pektine

Wasserstoffbrücken

und hydrophobe

Wechselwirkun-

gen bei der

Gelierung hoch-

veresterter

Pektine

Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+

OH

HO

O–OOC–

HO COO–O–

O

OO

O OOH

HO

OHOH

HO

O

O

OO

OO

Ca2+

O

HO

O–OOC–

HO COO–O–

OO

OOH

HO

OHOH

OH

HO

O

O

OO

OO

Ca2+

O


11 10


Stabilisierungs-

mechanismen

Ladungsverteilung an

Proteinen bei pH-Werten

oberhalb – unterhalb des

iso-elektrischen Punktes (pI)

Joghurtgetränke/Milch-Fruchtsaft-Getränke

Die Stabilisierung von Milchproteinen mit Pek-

tin erfolgt durch Wechselwirkungen zwischen

Pektin und dem Casein und lässt sich wie folgt

erklären:

In der Milch (pH 6,5 – 6,7) besitzen die Milch-

proteine, die Caseine, eine negative Über-

schussladung. Sie stoßen sich gegenseitig ab,

wodurch eine Ausfällung verhindert wird.

Bei der Säuerung verlieren die Caseinmicellen

ihre negative Ladung. Am isoelektrischen

meist einen weit weniger milchbetonten

Charakter, in der Regel liegt der Proteingehalt

niedriger, im Vordergrund steht der Erfri-

schungsgedanke. Vielfach werden solche

Getränke auch in die unscharf definierte

Gruppe der „Smoothies“ eingeordnet.

Molke- und Molke-Fruchtsaftgetränke erfreuen

sich immer größerer Beliebtheit. Der Rohstoff

Molke – ein bei der Käseherstellung anfallen-

des Produkt – ist kostengünstig und auf Grund

seines Gehalts an hochwertigen Proteinen er-

nährungsphysiologisch sehr wertvoll.

Sojaprodukte waren lange Zeit fast nur für Ve-

getarier, Allergiker und Menschen mit Lactose-

Intoleranz interessant. Neue Herstellungstech-

niken zur Verbesserung des Geschmacks der

Sojaprodukte sowie das steigende Wissen der

Verbraucher um die gesundheitlichen Vorzüge

von Sojaprotein lassen Sojagetränke und Soja-

Frucht-Getränke nach Art der Milchprotein-

getränke immer beliebter werden.

Der gerührte oder stichfeste Joghurt ist das

klassische fermentierte Milchprodukt, mit

Frucht in der Regel gerührt, ohne Frucht oft

stichfest geliert – insbesondere bei fettarmen

Produkten oft mit sehr zarter und nicht sehr

belastbarer Textur.

Pektine weisen im pH-Bereich 2,5-4,5 eine sehr

gute Stabilität auf. Bei pH-Werten >5 und be-

schleunigt durch höhere Temperaturen kann

die veresterte Galakturonsäurekette durch

ß-Elimination depolymerisieren, das heißt, das

Pektin wird abgebaut. Die Pektine verlieren

dadurch ihre Gelier- und Stabilisierungseigen-

schaften. In der Milchindustrie finden Pektine

daher hauptsächlich in gesäuerten Produkten,

die in der Regel einen pH-Wert von ca. 4 auf-

weisen, Verwendung.

Kleine Warenkunde gesäuerter Milchprodukte

und verwandter Erzeugnisse

Unter den gesäuerten Milchprodukten, in

denen Pektin eingesetzt wird, unterscheiden

wir fermentierte Sauermilchgetränke, direkt

gesäuerte Milch-Saft-Getränke und gerührten

oder stichfesten Joghurt.

Zu den fermentierten Sauermilchgetränken

gehört der klassische Trinkjoghurt, aber auch

exotischere Produkte wie Kefir, Kumys oder

Ayran. Diese Produkte haben üblicherweise

einen hohen Milchanteil. Vielfach wird Frucht-

konzentrat oder -aroma und Zucker oder

Süßungsmittel, aber auch Salz (z.B. Ayran)

zugesetzt.

Direkt gesäuerte Milch-Saft-Getränke haben

Pektine

in der MilchindustrieH O2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

COOHNH3

+ NH3+

NH2

HOOC

COO–

COO–

NH2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2 H O2

H O2

H O2

NH3+ NH3

+

NH2

HOOC

COO–

COO–

NH2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

NH3+ NH3

+

HOOC

COO–

COO–

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

H O2

COOHNH3

+NH3

+

HOOC

COO–

COO–

COO–

H O2

H O2

H O2

2H+

geschwächteHydrathülle

H O2

NH3+

NH3+

pH › pI(-) › (+)

pH = pI(+) = (-)

pH = pI(+) = (-)

pH ‹ pI(+) › (-)

COO–

2H+

COOH

COOH

COOH

COOH

NH2

NH2

13 12

Mit Pektin lassen sich Ge-

tränke auf unterschiedliche

Viskositäten einstellen. Für

niedrigviskose Getränke

sind Citruspektin und für

höhere Viskosität Apfel-

pektin bevorzugt

einzusetzen.


Proteine verhindert und bei thermisierten

Produkten die Proteine vor Dehydratation und

Sedimentation geschützt.

Die Stabilisierung des Caseins erfolgt über

einen Schutzkolloidmechanismus. Das negativ

geladene Pektin lagert sich um die bei dem

pH-Wert der Joghurtgetränke positiv geladenen

Caseinteilchen. Pektine haben aufgrund ihrer

Estergruppenverteilung im Molekül Zonen mit

unterschiedlicher Affinität zur Bindung an das

Protein. Die Zonen mit hoher Affinität bedecken

die Proteinoberfläche (elektrostatische Stabi-

lisierung), die Zonen mit geringerer Affinität

ragen von der Oberfläche weg in die Flüssig-

keit und tragen zu einer so genannten steri-

schen Stabilisierung bei. Neben der Agglome-

ration der Proteine kann durch den Zusatz von

hochverestertem Pektin die durch Wasserver-

lust bedingte Kontraktion der Proteine bei der

Thermisierung und die dadurch hervorgeru-

fene sandige Struktur der Proteine verhindert

werden. Die Einstellung eines bestimmten

Mundgefühls kann ebenfalls über Pektinzusatz

erfolgen.

Eine Stabilisierung von Protein in Sauermilch-

getränken kann auch durch Viskositätserhö-

hung unterstützt werden. Eine durch Pektin

erhöhte Viskosität wirkt der Sedimentation

von Proteinagglomeraten entgegen. Hoch-

veresterte Apfelpektine sind für diesen Stabi-

lisierungsmechanismus besonders geeignet.

Wird ein niedrigviskoses Endprodukt ge-

wünscht, werden hauptsächlich hochveres-

terte Citruspektine eingesetzt.

Punkt (pH 4,6) haben sie die geringste Ladung,

die schwächste Hydratation. Unterhalb des

isoelektrischen Punktes ist das Casein positiv

geladen.

Dabei kommt es zu einer strukturellen Verän-

derung, das Casein geht in das ausflockende

Säurecasein über, Calcium wird frei, es bildet

sich eine Gallerte. Wird diese mechanisch

zerstört, entsteht eine Suspension, die nach

längerem Stehenlassen wieder agglomeriert.

Beim Erhitzen von gesäuerten Milchprodukten

kommt es zu einer Kontraktion der Proteine

durch Wasserverlust (Dehydratation). Die

Proteine erhalten eine sandige Struktur und

sedimentieren.

Durch den Einsatz hochveresterter Pektine in

Joghurt-, Joghurt/Fruchtsaft- und Milch/Frucht-

saft-Getränken wird die Agglomeration der

Pektine verhindern die Agglo-

meration der Proteine in gesäu-

erten Milchprodukten. Anhand

mikroskopischer Untersuchun-

gen kann die Stabilität über-

prüft werden.

Pektine ändern die Ladungsverteilung auf

der Oberfläche des Caseinmoleküls.

+–

–+

–

––

– –

––

–

–––

+ ++

++

+

+ +

+

++

–

+

Pektin bindet mit den

Brücken freier Carboxyl-

gruppen an die positiv

geladene Proteinoberläche.


15 14


Für die Sauermilchstabilisierung sind nur hoch-

veresterte Pektine in einem begrenzten Ver-

esterungsgradbereich (ca. 68 – 72 %) geeignet.

Für eine optimale Stabilisierung müssen die

Pektine ein hohes Molekulargewicht und eine

definierte Calciumreaktivität aufweisen. Diese

Forderungen werden von hochveresterten

Citruspektinen erfüllt. Ein möglichst niedriger

Calciumgehalt im Pektin (Verwendung von ent-

ionisiertem Pektin) hat einen positiven Einfluss

auf die Stabilisierung und ergibt eine niedrige

Viskosität im Sauermilchgetränk.

Optimale Stabilisierung

erhält man bei pH-Werten

von ca. 4,0 und bei Homo-

genisierung bei mindes-

tens 150 bar. Eine verlän-

gerte Haltbarkeit durch

UHT-Behandlung verlangt

eine höhere Pektindosie-

rung.

Homogenisierung: Bei diesem Vorgang erfolgt

unter Anwendung von hohem Druck eine

gleichmäßige Verteilung des Pektins auf der

Oberfläche der Proteinpartikel. Die Homogeni-

sierung sollte bei einem Druck von 150 – 250 bar

liegen und bei höherer Temperatur (min. 30 –

40 °C) durchgeführt werden. Beim Einsatz von

Pektin als Trockenmischung muss dieses vor

dem Homogenisieren in einem Erhitzungschritt

gelöst werden. Dabei müssen die Bedingungen

so gewählt werden, dass keine Veränderung

am Protein erfolgt wie z. B. Bildung von größe-

ren Agglomeraten, die nur mit einem höheren

Pektineinsatz zu stabilisieren sind.

Hitzebehandlung: Je nach gewünschter Halt-

barkeit werden unterschiedliche Hitzebehand-

lungsmethoden angewandt (Pasteurisierung,

UHT). Je intensiver die Hitzebehandlung, desto

größer ist die Gefahr der thermischen Agglo-

meration der Proteinteilchen. Die Höhe der

Pektindosierung ist also auch von der Art der

Hitzebehandlung abhängig.

Proteinkonzentration und Proteinteilchen-

größe: Je höher der Proteingehalt, umso höher

ist die zur Stabilisierung erforderliche Pektin-

dosierung. Die Proteinteilchengröße wird von

den Bedingungen während der Joghurtfermen-

tation (Temperatur, Zeit, verwendete Bakterien-

kultur) beeinflusst. Eine schnelle Fermentation

(bzw. Säurezugabe bei der direkten Säuerung)

führt zu großen Proteinteilchen, die schwer in

Suspension zu halten sind und höhere Pektin-

dosierungen zur Stabilisierung erfordern.

Sehr kleine Proteinteilchen haben eine relativ

große Oberfläche und benötigen daher eben-

falls mehr Pektin zum Ausgleich der Ladung

des Proteins an der Oberfläche. Die Herstel-

lung des Joghurts als Grundlage für die Her-

stellung der Sauermilchgetränke ist daher

sehr wichtig für eine optimale, gleichmäßige

Proteinteilchengröße.

Joghurt, Molke, Soja und weitere proteinhaltige Milchprodukte

kombiniert mit Fruchtbestandteilen bieten eine Vielfalt an

Möglichkeiten für gesunde und innovative Produkte

Einflussparameter bei der Herstellung

von Sauermilchgetränken

Die für eine optimale Sauermilchstabilisierung

notwendige Pektindosierung hängt von der

Rezeptur und Herstellungstechnologie der zu

stabilisierenden Produkte ab. Wichtige Para-

meter sind:

● pH-Wert der Getränke

● Proteingehalt

● Fermentationsbedingungen

● Bedingungen während der direkten

Säuerung durch Saft bzw. Säure

● Thermisierung während des Herstellungs-

prozesses

● Homogenisierung

● Thermisierung der fertigen Produkte

● Calciumzusatz

pH-Wert: Der optimale Bereich liegt zwischen

3,9 und 4,1, eine Stabilisierung mit Pektin ist

aber in einem Bereich zwischen 3,5 und 4,5

möglich. Ober- und unterhalb des optimalen

Stabilisierungsbereiches ist neben der Auswahl

eines geeigneten Pektins die optimale Dosie-

rung wichtig, die natürlich auch von den jewei-

ligen Prozessparametern abhängt. Bei pH-

Werten unter 3,5 erfolgt keine Stabilisierung

mehr, da die Dissoziation der Carboxylgruppen

zurückgedrängt, Pektin nicht mehr ausreichend

negativ geladen ist und keine Bindung am

Protein mehr erfolgt. Da das Casein bei pH-

Wert > 4,5 nicht bzw. schwach negativ geladen

ist, kann ebenfalls keine Bindung des Pektins

erfolgen.

Rezeptur und Technologie bestimmen die

notwendige Pektindosierung.


17 16


Calciumgehalt: Ein erhöhter Gehalt im Getränk

erfordert ebenfalls eine höhere Pektindosie-

rung. Apfelpektine können hier von Vorteil

sein, weil sie weniger auf Calcium reagieren

als Citruspektine. Um Reaktionen zwischen

Pektin und Calcium zu vermeiden, muss bei der

Herstellung von mit Calcium angereicherten

Getränken die Pektin- und Calciumzugabe ge-

trennt erfolgen.

Beurteilung der Stabilität eines

Sauermilchgetränkes

Die Beurteilung der Stabilität eines Sauermilch-

getränkes erfolgt über die Viskosität, Menge

des Sediments nach definierter Zentrifugation

und über die mikroskopische Betrachtung der

Proteinteilchen. In der Grafik ist die Viskosität

eines Sauermilchgetränkes in Abhängigkeit

von der Pektindosierung aufgezeigt.

Bei zu geringer Pektindosierung haften die

Proteinpartikel auf Grund ungenügender

Stabilisierung aneinander und führen zu einer

hohen Viskosität. Eine Erhöhung der Pektin-

konzentration führt zu einer immer besseren

Stabilisierung, die Proteinpartikel können

immer weniger agglomerieren. Die optimale

Pektindosierung für die Stabilisierung (OSD)

ist erreicht, wenn die Viskosität ihr Minimum

erreicht hat. An diesem Punkt können sich die

Proteinteilchen aufgrund der beschriebenen

Effekte abstoßen und dadurch frei bewegen,

was zu einer niedrigen Viskosität führt.

Calcium angereicherte

Produkte sind leichter

mit Apfelpektinen zu

stabilisieren, da diese

weniger calciumreaktiv

sind.

Diese Dosierung ist von Pektintype, Rezeptur

und Herstellungsparametern abhängig. Bei

einer weiteren Erhöhung der Pektindosierung

kommen neben den stabilisierenden Eigen-

schaften die verdickenden Eigenschaften des

Pektins zum Tragen, woraus eine Viskositäts-

erhöhung im Getränk erfolgt. Je nach Verbrau-

chergewohnheiten kann dies erwünscht oder

unerwünscht sein.

Viskosität und Sediment eines Sauermilch-

getränkes in Abhängigkeit von der Pektin-

dosierung werden zur Beurteilung der Eignung

eines Pektins und zur Standardisierung herange-

zogen. Dabei wird die so genannte „Optimale

Stabilisierungs-Dosierung“ (OSD) bestimmt,

das wichtigste Standardisierungskriterium für

Pektin zur Sauermilchstabilisierung.

Molkegetränke

Die Vielfalt der Molkedrinks hat in den letzten

Jahren stark zugenommen. Molkeprodukte ha-

ben ein gesundes Image, sind kalorienarm und

erfrischend. Die Rohstoffe für diese Getränke

kommen aus der Käseherstellung. Man unter-

scheidet Süßmolke (mit einem pH-Wert > 5,8

– aus der Labkäseherstellung) und Sauermolke

(mit einem pH-Wert < 4,5 – aus der Sauermilch-

käseherstellung). Für den Einsatz in den Molke-

Saftgetränken wird häufig Süßmolkepulver,

aber auch Molkekonzentrate eingesetzt.

Molkeproteine sind säurestabil und liegen

auch im sauren Bereich in gelöster Form vor,

beim Erhitzen werden Molkeproteine dena-

turiert und unlöslich.Sediment mit Viskosität von gesäuerten Milchprodukten

als Indikatoren für den Stabilisierungseffekt durch Pektin

Molkegetränke haben ein gesundes Image

und sind, stabilisiert mit Pektin, lange haltbar.

stabil

Sed

imen

t

Pektinkonzentrationinstabil optimal

stabil (OSD)

stabil mit steigenderViskosität

Vis

kosi

tät

Pektinkonzentrationinstabil optimal

stabil (OSD)

19 18


Stichfester und gerührter Joghurt

In stichfesten Joghurts werden zur Erhöhung

der Festigkeit und zur Verminderung der Synä-

reseneigung niederveresterte bzw. niederver-

esterte, amidierte Pektine eingesetzt. Wirkung

des Stabilisators Pektin: Eine teilweise Bele-

gung der Proteinoberfläche durch das Pektin

führt zu Proteinausflockung, was zu einer

Verstärkung des Caseinnetzwerkes und so zu

einer Verfestigung des Joghurts beiträgt.

Die Pektine als wasserlösliche Hydrokolloide

bilden starke hydratisierte Zonen, was sich

zum einen in einem cremigen Mundgefühl und

zum anderen in einer Verhinderung der Molke-

lässigkeit auswirkt. Wichtig ist die optimale

Pektindosierung. Ein Überschreiten dieser Do-

sierung kann zur Gerinnung der Neutralmilch

und dadurch zu einem grießigen Produkt führen.

Das Pektin wird zu Beginn der Joghurtherstel-

lung zudosiert und während der Pasteurisie-

rung des Ansatzes z.B. zusammen mit anderen

Stoffen zur Trockenmassenanreicherung, wie

Magermilchpulver, gelöst. Eine Dosierung

des Pektins nach der Fermentation würde die

gebildete Caseingallerte durch mechanische

Belastung wieder zerstören.

Die Wirkung des Pektins in Joghurts kann über

die Bestimmung der Festigkeit, d.h. Penetra-

tion, bei stichfestem Joghurt bzw. Viskosität

bei Rührjoghurt und die Bestimmung der

Synärese erfolgen. Die Grafiken zeigen den

Einfluss von Pektin auf Festigkeit und Synärese

in Joghurts.

Pektin erhöht die Viskosität und reduziert die Synärese

von gerührtem Joghurt

Sojagetränke sind gesund und liegen voll im Trend Pektin erhöht die Festigkeit und reduziert die Synärese

von stichfestem Joghurt

Durch Zugabe von Pektin kann die Hitzedena-

turierung der Molkeproteine verhindert oder

verringert werden. Durch teilweise Denatu-

rierung während der Herstellung kann es zu

einer Sedimentation der Molkeproteine kom-

men. Diese rohstoffbedingte Sedimentation

lässt sich durch eine Viskositätserhöhung

mittels Pektinzugabe verhindern.

Auch bei der Herstellung von Molke- und

Molke-Saftgetränken sind die Auswahl der

Rohstoffe und die Herstellungstechnologie

neben dem geeigneten Stabilisator wichtig

für ein stabiles Produkt.

Sojaprodukte

Sojaprotein kann alternativ zu Milchprotein

bei der Herstellung von gesäuerten proteinhal-

tigen Getränken eingesetzt werden – in Form

von Sojamilch, Sojaproteinisolat und Sojapro-

teinkonzentrat. Sojaproteinisolate und Soja-

proteinkonzentrate sind oft schlecht bzw. nicht

vollständig löslich. Bei der Herstellung von

Sojaprodukten ist daher auf eine möglichst

gute Hydratation der Sojaproteine zu achten.

Das Sojaprotein lässt sich unter sauren Bedin-

gungen entsprechend dem Stabilisierungsme-

chanismus von Milchproteinen (ähnlicher iso-

elektrischer Punkt) stabilisieren. Der unlösliche

Anteil an Sojaprotein (abhängig vom verwen-

deten Sojaprodukt und den Herstellungsbedin-

gungen) kann über eine Viskositätserhöhung

stabilisiert werden.

Pektine stabilisieren Molke- und Sojaproteine

in haltbaren Produkten.

Viskosität und Festigkeit

sind Qualitätskriterien von

gerührtem und stichfestem

Joghurt, die durch Pektin

unterstützt werden bei

gleichzeitiger Reduzierung

von Synärese.

Vis

kosi

tät/

Syn

äres

e

Gerührter Joghurt

ohne Pektin mit Pektin

ViskositätSynärese

Pen

etra

tio

n/S

ynär

ese

Stichfester Joghurt

ohne Pektin mit Pektin

PenetrationSynärese


2120


Produkt Pektine Eigenschaften Pektintype Empfohlene Dosierung

Gesäuerte Hochveresterte Proteinstabilisierung Classic CM 201 jeweils 0,2-0,5 %,

Milch- Pektine Viskositätserhöhung Classic CM 202 produkt- und

getränke, Classic CM 203 prozessabhängig

Molke- Instant CM 203

getränke,

Sojagetränke Classic AM 201

Stichfester Niederveresterte Erhöhung der Classic AM 901 0,1-0,2 %

Joghurt oder nieder Festigkeit,

Rührjoghurt veresterte, ami- Synärese- Amid CM 020 0,1-0,2 %

dierte Pektine verhinderung

Übersicht:

Pektine für Milchprodukte

Für die unterschiedlichen Anforderungen, die

gesäuerte Milchgetränke, Joghurt, Molke, Soja-

produkte etc. an Pektine stellen, bietet H&F

mit der CM/AM Reihe eine Vielzahl geeigneter

Pektine. Darüber hinaus entwickelt H&F für

spezielle Kundenanforderungen maßgeschnei-

derte Pektine.

Herbstreith & Fox KG

RezepturProdukt


2322


Joghurt-Saft-Getränk mit hohem Proteingehalt

3 g Pektin (0,3 %)

Pektin Classic CM 203

800 g Magermilchjoghurt

12 g Fruchtsaftkonzentrat, ca. 65 % TS

80 g Saccharose

105 g Wasser

Citronensäurelösung (50%ig)/Natriumcitratlösung (10%ig)

zur Einstellung des pH-Wertes

Einwaage ca. 1000 g

pH-Wert: ca. 3,8 - 4,0

Herstellung:• Pektin und Zucker trocken mischen

• Pektin-Zucker-Mischung mit einem schnelllaufenden Rührwerk in Joghurt einrühren

und zur besseren Löslichkeit ca. 30 min. quellen lassen

• Fruchtsaftkonzentrat und Wasser zugeben

• pH-Wert kontrollieren und ggf. mit Citronensäure-/Natriumcitratlösung einstellen

• Ansatz unter Rühren auf 70° C erhitzen

• Homogenisieren bei 150 bar

• Pasteurisieren, Abfüllen und Abkühlen auf 20° C

Je nach Art der Hitzebehandlung (Pasteurisation,

UHT, etc.) werden Produkte mit einer Haltbarkeit

von einigen Wochen bei Kühllagerung bis hin zu

über sechs Monaten bei Raumtemperatur erhalten.

In Calcium angereicherten Produkten ist die

Calciumzugabe über die Milch bzw. den Joghurt

zu empfehlen. Je nach Calcium-Menge kann eine

höhere Pektindosierung erforderlich sein.


RezepturProdukt Milch-Fruchtsaft-Getränk, direkt gesäuert

120 g Pektinlösung 3%ig (0,4 %)


50 g Magermilchpulver

300 g Fruchtsaft, ca. 12 % TS

40 g Saccharose

450 g Wasser

Citronensäurelösung (50%ig)


Einwaage ca. 1000 g

pH-Wert: ca. 4,0

Herstellung:

• Herstellung einer 3%igen Pektinlösung (siehe anwendungstechnische Information)

• Magermilchpulver in Wasser lösen

• Pektinlösung zur Magermilch geben

• Fruchtsaft und Saccharose mischen und langsam in o.g. Mischung einrühren

• Citronensäurelösung zur Einstellung des pH-Wertes langsam zugeben

• Homogenisieren bei 150 - 200 bar

• Pasteurisieren

• Abfüllen

• Abkühlen

Bei der Herstellung von direkt gesäuerten

Milch-Fruchtsaft-Getränken kann die Pektinzugabe

auch über den Fruchtsaft bzw. im Fruchtsaft-

konzentrat dispergiert als Sirup erfolgen.


2524



RezepturProdukt Molke-Saft-Getränk

120 g Pektinlösung 2,5%ig (0,3 %)


30 g Süßmolkepulver

70 g Orangensaftkonzentrat

50 g Saccharose

1,25 g Citronensäure

730 g Wasser



Einwaage ca. 1000 g

pH-Wert: ca. 3,8 - 4,0

Herstellung::• Molkepulver in einem Teil des Wassers (470 g) lösen und 30 Min. quellen lassen

• Orangensaftkonzentrat, Zucker und Citronensäure in restlicher Wassermenge lösen

• 2,5%ige Pektinlösung herstellen (siehe anwendungstechnische Information)

• Pektinlösung in Molke einrühren (Ultra Turrax®)

• Orangensaftlösung langsam und unter Rühren zugeben (Ultra Turrax®)

• Evtl. pH-Wert auf 3,8 - 4,0 einstellen


• Pasteurisieren 70° C, 10 min

Anstelle von Süßmolkepulver wird häufig Molke-

protein-Konzentrat oder Sauermolke eingesetzt.

Sehr häufig finden sich Molkemischerzeugnisse, bei

denen neben Molke auch Milch und/oder Joghurt

als Rezepturbestandteile auftreten.


RezepturProdukt Sojaproteingetränk

120 g Pektinlösung 2,5%ig (0,3 %)


37 g Sojaproteinisolat (ca. 85 % Proteingehalt)

175 g Fruchtsaft

75 g Saccharose

600 g Wasser



Einwaage ca. 1000 g

pH-Wert: ca. 3,8

Herstellung:• Herstellung der Pektinlösung (siehe anwendungstechnische Information)

• Wasser auf 60° C erhitzen

• Sojaprotein in Wasser lösen und 20 Min. quellen lassen (60° C)

• Homogenisieren 250 bar

• Zucker zugeben

• Pektinlösung zur Sojaproteinlösung zugeben und 10 Min. rühren (Ultra Turrax®)

• Fruchtsaft und Citronensäure unter Rühren zufügen (pH-Wert kontrollieren) und ggf.

mit Citronensäurelösung einstellen.

• Homogenisieren bei 150 - 200 bar

• Pasteurisieren

• Abfüllen

• Abkühlen

Sojaprotein wird meist in Form von Sojaproteinkon-

zentrat oder Sojamilch eingesetzt. Sojaproteinisolate

bzw. –konzentrate sind oft nicht vollständig löslich.

Daher ist auf eine möglichst gute Hydratation zu

achten.


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RezepturProdukt Stichfester und gerührter Joghurt

1,2 g Pektin (0,12 %)

Pektin Amid CM 020

30 g Magermilchpulver

60 g Saccharose

909 g Vollmilch

Joghurtkultur

Einwaage ca. 1000 g

pH-Wert: ca. 4,6

Herstellung:

• Pektin, Magermilchpulver und Zucker trocken mischen

• Mischung in kalte Milch einrühren (Ultra Turrax®)

• 1 Stunde quellen lassen

• Erhitzen 85° C, 20 Min.


• Abkühlen auf 43 – 45° C

• Zugabe von Joghurtkultur, abfüllen

• Säuerung bis pH 4,5 - 4,6

• Abkühlen auf 7° C

Bei der Herstellung von gerührtem Joghurt wird

dieser nach der Säuerung glatt gezogen, auf 20° C

abgekühlt, die Fruchtzubereitung (20 %) unter-

gerührt und danach abgefüllt.

In stichfestem und gerührtem Joghurt dienen Pektine

zur Texturgebung und Synäreseverhinderung.

Neben den vielseitigen Anwendungsgebieten

und technologischen Möglichkeiten haben

Pektine als natürliche Lebensmittelzusatzstoffe

den großen Vorteil einer verbraucherfreund-

lichen Deklaration.

Unternehmensgruppe

Herbstreith & Fox KG · Turnstraße 37 · 75305 Neuenbürg/Württ. · GermanyTelefon: +49 (0)7082 7913-0 · Fax: +49 (0)7082 20281

E-Mail: [email protected] · Internet: www.herbstreith-fox.de ww

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Gesäuerte Milchprodukte und Prot · PDF filePektinefür gesäuerte Milchprodukte 4 5 Pektin ist ein natürlicher Fruchtbestandteil und passt daher hervorragend zum positiven Image