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Mehr aus Molkenpermeat: Nutzung des intrinsischen Karamellisierungspotenzials zur Herstellung eigensüßer Zutaten mit definierten Farb- und Aromaeigenschaften
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18038 BR
Laufzeit: 01.01.2014
- 31.12.2016
Fördersumme: 261.650 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Molkenpermeate fallen in der Deutschen Milchwirtschaft in großen Mengen als Neben-produkt der Käserei bzw. der Gewinnung von Molkenproteinen aus ca. 2,5 Mio t Molke an. Nur ein geringer Teil davon wird bisher einer weiteren wertschöpfenden Prozessierung unter-zogen. Ein Möglichkeit für konzentrierte Molkenpermeate (MPK) ist die Aktivierung der „latenten“ Süßkraft durch enzymatische Hydrolyse (LH-MPK: lactosehydrolysiertes Mol-kenpermeatkonzentrat) der Lactose in die süßeren Monosaccharide Galactose und Glucose. Bei einigen Rezepturen kann so durch Austausch enthaltener Molkeprodukte durch Trockenmasse-Äquivalente des LH-MPK eine Einsparung von bis zu 20 % des zugegebenen Kristallzuckers erzielt werden. Diese erreicht jedoch nicht immer wirtschaftlich relevante Größenordnungen. Kostenvorteile entstehen deshalb nur bedingt und in Abhängigkeit der Rohstoffpreise bzw. verschiedenster innerbe-trieblicher Faktoren. Die wirtschaftliche Moti-vation für das vorliegende Projekt besteht daher in der Gewinnung neuer Produkte aus LH-MPK mit höherer Wertschöpfung. Diese sollen über die Veredelung zur Erhöhung der Süßkraft hinausgehen und als attraktive Ingredienzen für Lebensmittel eingesetzt werden können, konkret als süßer Sirup mit definierten Karamelleigenschaften (K-LH-MPK) bezüglich Farbgebung und Aroma.
Dem Antrag liegt die These zugrunde, dass in LH-MPK mit den Kohlenhydraten Galactose und Glucose bzw. der verbliebenen Lactose und niedermolekularen Stickstoff-Verbindungen die-ale Reaktionspartner zur Erzeugung definierter Produkteigenschaften durch kontrollierte Maillard- und Karamellisierungs-Reaktionen vor-handen sind. Die chemischen Prozesse sollen formalkinetisch beschrieben und damit so steuerbar werden, dass in LH-MPK definierter Zusammensetzung erwünschte und damit praktisch nutzbare Karamelleigenschaften ge-zielt induziert werden können.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Auf-klärung der spezifischen Karamellisierungs- und Maillard-Reaktionen in konzentrierten Molken-permeaten (MPK) und deren Nutzung zur Herstellung von Produkten mit definierten Farb- und Aromaeigenschaften. Der Schwerpunkt wird dabei auf MPK nach vorhergehender enzymatischer Hydrolyse der Lactose zu den bräunungsreaktiveren Monosacchariden Gluco-se und Galactose liegen (LH-MPK). Die an-wendungsorientierte Beschreibung relevanter chemischer Umsetzungen (Bildungskinetik individueller Verbindungen, wie 1,2-Dicarbo-nylverbindungen, Aminosäurederivate, aroma-aktive Folgeprodukte) in Abhängigkeit der Milieu- und Prozessparameter und deren Korre-lation mit den praxisrelevanten sensorischen Eigenschaften soll eine Prozessierung von LH-MPK zu neuen Produkten mit Karamelleigen-schaften ermöglichen, die als wertgebender Rezepturbestandteil für Lebensmittel eingesetzt werden können.
Wirtschaftliche Bedeutung:
Im Jahr 2010 erwirtschaftete der milchver-arbeitende Sektor in Deutschland mit gut 29.000 Beschäftigten an 166 Betriebsstand-orten ein Umsatzvolumen von 21,7 Mrd. €. Neben Desserts und Milchfrischprodukten, wie Joghurt, kommt dem käseproduzierenden Bereich mit einer jährlichen Produktionsmenge von 2,5 Mio. t eine herausragende Rolle zu. Innerhalb der EU ist Deutschland führender Exporteur von Käse und Käseprodukten und als solcher dem internationalen Wettbewerb aus-gesetzt.
Bei der Käseherstellung finden mittlerweile ganzheitliche wirtschaftliche Betrachtungen statt. Auch das Nebenprodukt Molkenpermeat nach der Abtrennung von Molkenproteinen aus der anfallenden Molke ist von wirtschaftlichem Interesse. Daher ist über das bereits vor-handene Wissen zur Verwertung von Molken-permeat hinaus wissenschaftliches Know-how notwendig, um aus diesem neue Produkte, diesem z.B. eigensüße Sirupe mit definierten Karamell- und Farbeigenschaften, zu er-schließen. Eine bessere Ausnutzung der Roh-stoffe führt zu einer höheren Wertschöpfung, schafft Potenziale für Innovationen und kann insbesondere KMU helfen, diese Produkte so-wohl im eigenen Betrieb einzusetzen als auch als Halbfabrikate an andere Lebensmittel-industriezweige wertschöpfend abzugeben.
Karamellisierte LH-MPK sind je nach Bestimmungszweck als „Molkenerzeugnis“ einzusetzen. Es handelt sich bei diesen nicht um Aroma- oder Zusatzstoffe, wodurch sich ihre Attraktivität im Sinne des „Clean Labeling“ erhöht.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Lebensmittelchemie
- Verfahrenstechnik Lebensmittel
