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Steigerung der Süßkraft von Lactose durch enzymatische Hydrolyse und partielle Isomerisierung der Glucose

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: MRI-MF-08-155 - 1005-686 31-2093Lactosesüßkraft
Laufzeit: 01.07.2016 - 30.06.2018
Forschungszweck: Experimentelle Forschung

Milcherzeugnisse (ME) enthalten bis zu 20% Gesamtzucker. Der Lactoseanteil (4-6%) trägt kaum zur Süße bei. Bei der Lactosehydrolyse (LH) wird die Lactose durch das Enzym β-Galactosidase zu Glucose (Glu) und Galactose gespalten, welches die Süßkraft erhöht. Eigene Untersuchungen zeigten, dass sich die Süßkraft nach LH weiter steigern lässt, wenn Glu mit der Glu-Isomerase zu Fruktose umgesetzt wird. Die relative Süßkraft steigt so um das 2-4 fache. Der Gesamtzuckergehalt von ME kann durch diese enzymatischen Veränderungen bei gleicher Süße verringert werden. Im Projekt wurde untersucht, ob die o.g. Verfahren in der Herstellung von ME eingesetzt werden können. Parameter der enzymtechnologischen Umsetzung wurden erarbeitet und als Beispielprodukte wurden Joghurt und Pudding im Technikum- und im Industriemaßstab hergestellt und sensorisch geprüft. Die Eignung unterschiedlicher Streptococcus, Lactobacillus und Bifidobacterium Stämme zur Fermentation der veränderten Zuckerkombination wurde untersucht. Ein möglicher Einfluss der geänderten Zuckerkombination auf das Wachstum von Lactose negativen, Nicht-Starter Milchsäurebakterien (NSMSB) wurde mittels denaturierender Gradienten Gelelektrophorese und 16s rRNA Hochdurchsatz-Sequenzierung geprüft.

Aus Lactose wurde durch enzymatische Umwandlung Zuckersirup hergestellt, der aus Galactose (50%), Glucose (25%) und Fructose (25%) bestand. Dieser Sirup wies einen rein süßen Geschmack mit leichter Karamellnote auf. Für die ME Produktion wurde die Lactosefraktion mit modernen Membranverfahren aus der Milch abgetrennt und durch den drei bis vier Mal so süßen Zuckersirup ersetzt. Nach Prozessoptimierung wurde das bi-enzymatische Verfahren zur Joghurt- und Puddingherstellung im Technikumsmaßstab eingesetzt und die Produkte wurden sensorisch geprüft. Die mikrobiellen und molekularbiologischen Untersuchungen des Joghurts mit enzym-modifizierter Milch zeigten, dass die Mikroorganismen während der Fermentation und Produktlagerung ähnlich auf die süßkraftverstärkte Milch wie auf die Kontrollmilch reagierten. Es bestand kein Risiko von Kontamination durch Fremdbakterien. Die Diversität aller Mikroorganismen, inklusive der NSMSB, wich nicht von der in der Kontrollmilch ab. Insgesamt wiesen die süßkraftverstärkten Joghurt- und Puddingprodukte im Vergleich zu den Standardprodukten bei gleicher Süße eine größere Cremigkeit sowie eine stärkere Ausprägung der Geruchs- und Geschmacksmerkmale auf. Es sind noch zwingend weitere Entwicklungen im Technikums- und Industriemaßstab erforderlich, bevor eine abschließende Bewertung des Potentials einer bienzymatischen Laktosemodifizierung durchgeführt werden kann.

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