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Generieren prozessstabiler Molkenprotein-Pektin-Komplexe als neue Strukturierungselemente für Lebensmittelsysteme

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: AiF 17876 N
Laufzeit: 01.01.2013 - 31.12.2016
Fördersumme: 422.750 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung

Milchverarbeitende Unternehmen stehen in einem starken internationalen Wettbewerb, so dass die Verwertung der bei der Käseherstellung anfallende Molke (5- bis 10-mal mehr als Käse) ein wesentlicher Faktor für den wirtschaftlichen Erfolg der Unternehmen darstellt. Molke wird inzwischen zu den verschiedensten, möglichst nativen Molkenproteinpräparaten, z.B. Molkepulver, Molkenisolat, veredelt oder direkt in den Unternehmen in Milchprodukten eingesetzt. Eine dazu bereits etablierte Technologie ist die sog. 'Mikro-Partikulierung', mit der die in Molke enthaltenen Proteine durch eine kombinierte thermi-sche und mechanische Behandlung in partikuläre Molkenproteinaggregate (WPP: whey protein particles) von 3 bis 5 μm überführt werden (industrielle Verfahren: ALPMA CreamoProtTM, APV LeanCremeTM , Tetra Therm MicroPartTM). Neben dem Vorteil der guten wirtschaftlichen Verwertung der Molkenproteine hat sich gezeigt, dass die WPP bei 'Low-Fat'-Produkten zur Texturverbesserung in Richtung eines höher fetthaltigen Produkts beitragen. Diese Wirkung der WPP wird einerseits auf ihre Größe, andererseits auf ihre geringe Wechselwirkung ('inert filler') mit der Struktur, z.B. in fettreduziertem Käse, zurückgeführt. Die Zugabe von Polysacchariden, wie Pektin, zu gesäuerten Milchprodukten, z.B. Trinkjoghurt, wird in der Praxis häufig genutzt, um die Viskosität zu erhöhen und um die Lagerstabilität zu verbessern. Genutzt wird die elektrostatische Interaktion gesäuerter caseinbasierter Mikrogelpartikel (pH < IEP, positiv geladen) mit den negativ geladenen Pektinen. Wie grundlegende La-borexperimente zeigten, interagieren auch isolierte Molkenproteine mit Pektinen im sauren Milieu (pH < 4,6) und bilden partikuläre Molkenprotein-Pektin-Komplexe. Solche komplexartigen Strukturen entstehen bereits beim Mischen von Molkenprotein und Pektin. Die Eignung von Komplexen zum Verkapseln von öllöslichen Aromastoffen und wasserlöslichen Vitaminen wurde bereits beschrieben. Ebenso werden für Lebensmittel, denen solche Komplexe zugesetzt werden, verbesserte texturelle Eigenschaften postuliert. Vermutet wird, dass partikuläre β-Lactoglobulin-Pektin-Komplexe als Fatreplacer (= Fettaustauschstoffe) wirken könnten, indem sie ähnlich wie emulgiertes Fett die Viskosität von Produkten erhöhen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einen technologischen Prozess für stabilisierte Molkenprotein-Pektin-Komplexe für den Einsatz in Lebensmittelsystemen zu erarbeiten. Dazu sind Basisarbeiten zu Mischungsdiagrammen bzgl. intrinsischer Faktoren, wie z.B. Veresterungsgrad des Pektins, Biopolymerverhältnis, pH-Wert, durchzuführen, um elektrostatisch stabilisierte Komplexe aus den Biopolymeren Molkenprotein und Pektin gezielt aufbauen zu können. Im nächsten Schritt ist es Ziel, die Komplexe (dWPPC) thermisch zu stabilisieren. Diese Erkenntnisse sollen in den Technikumsmaßstab umgesetzt werden, um stabilisierte Molkenprotein-Pektin-Komplexe (dWPPC) zu generieren. In einer Feasibility-Study sollen anschließend beispielhaft dWPPC in fettreduzierten Milchprodukten, wie Joghurterzeugnisse, Schnittkäse, und Fleischerzeugnissen, wie streichfähige Rohwurst, fettreduzierte Brühwurst, getestet werden.

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