Die Nahrung 24,4/5, 1980, 373--379

Chemisch-Technologische Fakultat der Slowakischen Technischen Hochschule, Bratislava, CSSR

Vitaminveranderungen der H-Milch wahrend der Lagerung'

F. GOKNER und R. UHEROVA

Es wurde die Dynamik der Verluste an den Vitaminen B,, B,, B6, Nicotinsaure und Pantothensaure in H-Milch bei 6 "C, 20-25 "C und 37 "C wahrend 10 Wochen untersucht. Die Beobachtungen wurden im Laufe von 2 Jahren viermal durchgefiihrt. Die H-Milch wurde mittels des Gerates ALFA-LAVAL-VTIS-C mit direkter Dampfinjektion bei 140 "C binnen 3 bis 4 s erhitzt. Der Vitamingehalt der H-Milch nahm wahrend der 6wochigen Lagerung bei Raumtemperatur je nach den untersuchten Vitaminen unterschiedlich ab (Vit- amin B, lo%, Vitamin B, lo%, Nicotinsaure 20%. Pantothensaure 30%, Vitamin B, 35%).

Bei gemeinsamer Betrachtung der Vitaminverluste wahrend der eigentlichen Ultrahocherhitzung [7] und der Lagerung (6 Wochen bei Raumtemperatur) ergaben sich folgende Gesamtverluste: Vitamin B, lO-lS~/, , Nicotinsaure 20-25%, Vitamin B, 25 -30:/,, Pantothensaure 30-35% und Vitamin B, 40 bis 45%.

Die offizielle Haltbarkeit der H-Milch ist in der CSSR mit 8 Wochen bemessen. Von dieser Zeit an wird aus mikrobiologischen Grunden die H-Milch im Werk mindestens 5 Tage gelagert. Obwohl dieses Produkt weitgehend mikrobiologisch stabilisiert ist, sind chemische und dadurch bedingte physikalische Veranderungen der H-Milch nicht ausge- schlossen. Die Bestandteile der Milch reagieren miteinander und die Reaktionsprodukte konnen z. B. zu kontinuierlichen Geschmacksveranderungen fiihren [5, 61. Oxidative Veranderungen, die durch Vorhandensein von freiem Sauerstoff hervorgerufen sein konnten, sind hier wenig wahrscheinlich, da bei der Ultrahocherhitzung der Milch (140 "C, 4 s) und ihrer anschliebenden Expansion in einem Behalter mit verringertem Druck (0,08 MPa) das Kondenswasser abgedampft und zugleich der in der Milch geloste Sauerstoff mit- gerissen wird. Der EinfluB von Licht und die sekundare Eindringung von Luftsauerstoff in die H-Milch bei ihrer Lagerung werden durch die Verpackung, in der eine Schicht Alu- folie enthalten ist, ausgeschlossen. Bei der Milchabfullung wird die Packung bei richtiger Funktionsweise des Gerltes unter der Milch verschlossen. Das verhindert die Ausbildung eines sog. Luftkopfes uber der verpackten Milch [4, 121.

Die eigentliche Ultrahocherhitzung der Milch sol1 auf die biologische Wertigkeit der H-Milch nur einen geringen EinfluB ausuben. LEMBKE u. a. [ 131 fanden, da13 der biologische Wert der MilcheiweiDe sich wahrend der Ultrahocherhitzung nur um 3 bis 474 verringerte und sich wahrend einer vierwochigen Lagerung nicht mehr veranderte. Die Retention der Vitamine bei der eigentlichen Ultrahocherhitzung der Milch ist ebenfalls gut. In einer fruheren Arbeit [7] haben wir bei der Ultrahocherhitzung der vorpasteurisierten Milch in vier Serien binnen zwei Jahren folgende durchschnittliche Verluste an Vitaminen fest-

' Herrn Prof. Dr. R. E N ~ S T zum 60. Geburtstag gewidmet.

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gestellt: Vitamin A 2,8%, B-Karotin 6,1 %, Vitamin B, 18,0%, Vitamin B, 2,4%, Nico- tinsaure 4,O %, Pantothensaure 3,6 % und Vitamin B, 7,3 %.

Die chemische Wechselwirkung von Makro- und Mikrobestandteilen der H-Milch wah- rend der Lagerung [5] kann je nach der chemischen Beschaffenheit des jeweiligen Vitamins auf seine Stabilitat positiv oder negativ einwirken. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Stabilitat der Vitamine B,, B,, B,, Nicotinsaure und Pantothensaure bei 6 "C, bei Raum- temperatur (20 bis 25 "C) und bei 37 "C wahrend einer zehnwochigen Lagerung der H-Milch zu untersuchen.

Untersuchungsmaterial und Methodik

Die Milch wurde mit Hilfe des technischen Gerates ALFA-LAVAL-VTIS-C [4] rnit direkter Dampf- injektion erhitzt, homogenisiert und anschliehnd in 1 I-Packungen aus speziellem Verpackungsmaterial (Hartpapier, Alu- und Polyathylenfolie) verpackt.

In einer von 4 Serien wurden zur Untersuchung 40 Packungen H-Milch unmittelbar nach dem Abfiillen entnommen und zur Vitaminuntersuchung weitergeleitet. 2 Proben der entnommenen H-Milch wurden noch am selben Tag untersucht. Weitere 12 Proben wurden im Kiihlschrank bei 6 "C, 12 Proben bei Raum- temperatur und 12 Proben im Thermostat bei 37 "C gelagert. Einmal wiichentlich wurden die H-Milchproben in der Originalverpackung griindlich durchgeriittelt und anschlieDend umgekehrt auf das andere Ende gestellt. Von den so gelagerten und homogenisierten Proben wurden nach 1, 2, 4, 6, 8 und 10 Wochen je 2 entnommen und auf den jeweiligen Vitamingehalt in 2 parallelen Reihen untersucht. Von den 4 Resultaten wurde der arithmetische Mittelwert errechnet.

Fur die Herstellung der H-Milch wurde eine Sammelmilch, die wahrend der zweiten Tdgeshalfte gesam- melt, in der Molkerei angeliefert und nach Pasteurisation bei 85 "C und Einstellung des Fettgehaltes auf 3,s % am folgenden Tag ultrahocherhitzt und verpackt wurde, verwendet.

Die Untersuchungen wurden im Mai und September eines Jahres und im Marz und Juli des darauffol- genden Jahres durchgefiihrt. Die jeweiligen Monate wurden wegen der Erfassung der wichtigsten Jahres- zeiten gewahlt.

Zur Untersuchung der Vitamingehalte in der H-Milch wurden folgende analytische Methoden verwen- det : Vitamin B, : Thiochrommethode nach JMM 5 [ I I]; Vitamin 8,: Lumiflavinmethode nach JMM 4 (91; Nikotinsaure: Mikrobiologische Methode mit Lacrobucillus plunturum nach &N 560051 [2]; Pantothensaure: Mikrobiologische Methode rnit Saccharomyces uvarum nach Hydrolyse in schwachsauerem Milieu nach JMM 3 (81; Vitamin B6: Mikrobiologische Methode mit Succhuromyces uvurum nach Hydrolyse in starksaurem Milieu nach JMM 2 [I I].

Ergebnisse

In den Abb. 1-5 sind die Mittelwerte der prozentualen Abweichungen der Vitamin- gehalte in den betreffenden Zeitintervallen von den jeweiligen urspriinglichen Gehalten aufgezeichnet.

Vitamin B,. Aus Abb. 1 ist ersichtlich, daD der Vitamin-B,-Gehalt bei 6 "C wahrend der ersten 6 Wochen um die Nullinie schwankt. Dies ist auf die Schwankungsbreite des Bestimmungsverfahrens zuriickzufiihren. Vom weiteren Verlauf der Temperaturkurven ist einwandfrei festzustellen, daD der Vitamin-B, -Gehalt wahrend der Lagerung zwar langsam, jedoch eindeutig abnahm. Bei 6 "C und bei Raumtemperatur waren die Verluste nach 6wochiger Lagerung geringer als 10 %. Eine deutliche Abnahme des Vitamin-B,- Gehaltes wurde zwischen der 6. und 8. Woche festgestellt und bewegte sich bei Raum-

Vitaminveranderungen der H-Milch

%

70

-70-

-20.

-30.

375

L

- Wochen

8 10 --&-, 9 .._.-. 2,. o+ L

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--. -=--.- -. Abb. I .

*.-. 0 a-zr Durchschnittliche Veranderungen des

Vitamin-B, -Gehaltes der H-Milch wahrend 10 Wochen (urspriinglicher Gehalt :

'\\\\\

.. -. u..

% 70

temperatur zwischen 15 und 20%. Der Verlust bei 37 "C war am intensivsten; am Ende der offiziellen Lagerfrist von 8 Wochen betrug er ca. 30%.

Vitamin B2. Abb. 2 zeigt, daf3 der Vitamin-B2-Gehalt wahrend einer einwochigen Lagerung bei allen 3 Temperaturen gesunken ist, jedoch nicht unter 10%. Die Griinde sind wahr- scheinlich in Wechselwirkungen dieses Vitamins und anderen Milchbestandteilen, die wahrend der Ultrahocherhitzung abgelaufen sind, zu suchen. Danach verlief der Vitamin- B,-Gehalt bei den niederen Temperaturen bis zur 6. Woche gleichmaDig weiter und iiber- schritt nicht die 10 %-Grenze. Auch in diesem Fall ist deutlicher Abfall bei Raumtemperatur zwischen der 6. und 8. Woche zu beobachten, der die 107;-Grenze iiberschritt. Bei 37 "C sank der Vitamin-B,-Gehalt nach 8 Wochen auf Werte um 15 bis 20%.

Nicotinsaure. Aus Abb. 3 ist sofort zu sehen, daf3 dieses Vitamin in der H-Milch weitaus weniger stabil ist als die Vitamine B, und B,. Daran andert auch die Tatsache nichts, daD nach 2wochentlicher Lagerung der Gehalt dieses Vitamins um 3,4 bis 6 % hoher lag als der urspriingliche. Bis zur 8. Woche sank der Gehalt an Nicotinsaure bei Raumtemperatur um 20 bis 30%. Ahnliche Tendenzen in geringerem bzw. hoherem MaDe wurden auch bei den Temperaturen 6 "C und 37 "C beobachtet.

Pantothensaure. Aus Abb. 4 ist ersichtlich, daD der Pantothensauregehalt schon nach einer Woche um etwa 10% gesunken ist. Die Verluste an Pantothensaure erfolgten noch rascher als die der Nicotinsaure. Nach clwochiger Lagerung sank der Gehalt an Pantothen- saure bei Raumtemperatur um 20 bis 30 %. Die hohere Temperatur (37 "C) beschleunigte die Verluste wesentlich; sie lagen nach 4wochiger Lagerung zwischen 30 und 40%. Ahnlich wie bei den bisher diskutierten Vitaminen blieb der Gehalt der Pantothensaure zwischen der 4. und 6. Woche ziemlich ausgeglichen, wonach weitere Verluste verzeichnet wurden. Bei Raumtemperatur betrugen die Verluste nach 8wochiger Lagerung (offizielle Haltbar- keit) 20 bis 30%.

Vitamin B,. Die hochsten Verluste bei den untersuchten Vitaminen wurden beim Vit- amin B6 beobachtet (Abb. 5). Aus der Abb. ist ersichtlich, daf3 die Verluste bei allen 3 Tem-

- Wochefl

2 4 6 8 M

376

m - Wochen

Abb. 4. Durchschnittliche Veranderungen des Pantothensauregehaltes der H-Milch wlhrend 10 Wochen (urspriinglicher Gehalt : 1418 pg I - ' )

-so

-60

J

- ---_ Vitamin-B,-Gehaltes der H-Milch wahrend -*------- cA37'c 10 Wochen (urspriinglicher Gehalt:

/' -., /' 464 pg I- ') .. *.. -

b-'

peraturen schon nach 2wochiger Lagerung wesentlich waren. Bei 6 "C und bei Raumtem- peratur betrugen die Verluste etwa 30u/", bei 37 "C sogar fast 50)'.;;. Nach 2 Wochen war eine Stabilisierung des Vitamin-B,-Gehaltes festzustellen. Nach 6 Wochen wurde wieder eine Beschleunigung der Verluste beobachtet. Nach 8 bis [Owochiger Lagerung bei Raum- temperatur lagen die Vitamin-B,-Verluste zwischen 40 und 50 "6.

Diskussion der Ergebnisse

Bei der Beurteilung der biologischen Wertigkeit der H-Milch miissen neben den Lager- verlusten auch die Verluste bei ihrer Erhitzung in Betracht gezogen werden. N u r zusammen

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konnen sie ein Gesamtbild des Vitamingehaltes der H-Milch darstellen. Wenn wir die Zahlen der vorherigen Arbeit [7] in Betracht ziehen, so ist ersichtlich, daD bei den Vitaminen B, und B6 zwei Maximalverluste beobachtet wurden. Der durchschnittliche Verlust des Vit- amins B, bei der eigentlichen Ultrahocherhitzung lag mit 18 :/; am hochsten. Die Vitamin- B, -Verluste wahrend der 6wochigen Lagerung bei Raumtemperatur waren befriedigend und uberschritten nicht lo:,>;. Der Verlust des Vitamin B, war bei der Ultrahocherhitzung mit 7,3 y/u nicht hoch, er betrug jedoch bei der Lagerung nach 6 Wochen bei Raumtemperatur 35 :/u. Die Gesamtverluste lagen bei Vitamin B, zwischen 25 und 30 yh und bei Vitamin B, zwischen 40 bis 45 "/;. Vom Standpunkt der Sauglingsernahrung sind die Vitamin-B,- Verluste ernst zu nehmen, worauf schon vor liingerer Zeit bei der Trockenmilch hingewiesen wurde [ I , 141.

Von den wasserloslichen Vitaminen in der Milch wird das Vitamin B, als das wichtigste betrachtet. Die Milch ist sein bedeutender Trager. Es ist allgemein bekannt, da13 die Vit- amin-B,-Versorgung bestimmter Bevolkerungsgruppen, vor allem im Kindesalter, mit dem Milchverbrauch korreliert. Es ist aus diesem Grunde erfreulich, daD bei diesem Vit- amin die geringsten Verluste auftraten (bei der Ultrahocherhitzung 2,4 % und wahrend der Lagerung bis zu 6 Wochen nicht hoher als lo:/;). Danach ist festzustellen, daI3 das Vitamin B, wahrend der Herstellung und Lagerung der H-Milch am wenigsten geschadigt wird.

Nicotinsiiure und Pantothensaure zeigten bei der Milcherhitzung eine gute Stabilitiit. Die durchschnittlichen Verluste betrugen 3.6 y(, bzw. 4,O y4. Somit kann wahrend der Her- stellung und 6wochiger Lagerung der H-Milch mit Verlusten bei Nicotinsaure zwischen 20 und 25 und bei Pantothensaure zwischen 30 und 35 % gerechnet werden.

Die Vitaminverluste bei der Erhitzung und bei der Lagerung sowohl allein als auch zusammen sind in Tab. 1 zusammengefal3t.

Beim Vergleich unserer Resultate mit denen anderer Autoren ist ersichtlich, daD sie in manchen Fallen konform, in anderen Fallen jedoch unterschiedlich sind. LEMBKE u. a. 1131 haben z. B. bei 4wochiger Lagerung einer H-Milch bei 25 "C Verluste an Vitamin B, von 26,3 :/; und an Vitamin B, von 4,O "4 verzeichnet. FORD u. a. [3] fanden nach 12wochiger Lagerung bei 15 bis 19 "C einen Vitamin-B,-Verlust von 15,304; bei Vitamin B, stellten sie keinen Verlust fest.

Tabelle 1 EinfluD der Ultrahocherhitzung und der anschlieDenden Lagerung von H-Milch auf ihren Vitamingehalt

Ultrahocherhitzung (140 "C; 4 s)

Vitamin Verlust ["/,I

B* 2.4 PS 3,6 NS 4.0 B6 7,3 Bl 18,O

Lagerung (20 bis 25 "C; 6 Wochen Maximalwerte)

Vitamin Verlust [ 7 3 -.

Bl 10 B2 10 NS 20

B6 35 PS 30

Ultrahocherhitzung und Lagerung

Vitamin Verlust [ "4

B2 10-15 NS 20-25 B, 25-30 PS 30-35 B6 40-45

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Beim Vitamin B6 fanden LEMBKE u. a. [I31 bei der eigentlichen Hocherhitzung einen Verlust von 10,2%. FORD u. a. [3] beobachteten wahrend der Lagerung von H-Milch bei 15 bis 19 "C folgende Verluste: nach 2 Wochen 7,9%, nach 4 Wochen 27,7%, nach 8 Wochen 36,8 % und nach 12 Wochen 44,7 %. In beiden Fallen wurde die Milch mit direkter Dampfinjektion hocherhitzt.

Fur Nicotin- und Pantothensaure standen uns nur Angaben von FORD u. a. [3] zur Ver- fugung. Die Autoren beobachteten wahrend einer 12wochigen Lagerung unter den oben erwahnten Bedingungen keine Verluste an diesen Vitaminen.

Summary

F. GORNER and R. UHEROV~ : Vitamin changes in ultra high-temperature sterilized milk during storage

The authors studied the dynamics of the losses of vitamin B,, vitamin B,, vitamin &, nicotinic acid and pantothenic acid in UHT-milk at 6 "C, 20-25 "C and 37 "C during 10 weeks. The observations were taken four times in the course of two years. The UHT-milk had been heated at 140 "C for 3-4 s, using the Alfa- Laval-VTIS-C apparatus with direct steam injection. After 6 weeks' storage at room temperature, the milk showed vitamin losses which differed in degree, depending on the type of vitamin (vitamin B,, 10%; vit- amin B,, 10%; nicotinic acid, 20%; pantothenic acid, 30%; vitamin B,, 35%).

On summing up the vitamin losses produced by the ultra-high-temperature sterilization proper [7] and the vitamin losses due to storage (for 6 weeks at room temperature), the following total losses are stated: vitamin B,, lO-IS%; nicotinic acid, 20-25%; vitamin B1 25-30%; pantothenic acid, 30-35%; and vitamin B,, 40-45%.

Literatur

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Prof. Dr. F. G ~ R N E R und Dr. sc. R. UHEROV~, Chemisch-Technologishe Fakultat der Slowakischen Tech- nischen Hochschule, Institut fur technische Mikrobiologie und Biochemie, 880 37 Bratislava, JBnska uliya 1, CSSR

Eingegangen 16. 7. 1979