Neue Technologie für Käseherstellung

"Ideale Molke" ist aufgrund ihrer hohen biologischen Wertigkeit weltweit stark nachgefragt. Wissenschaftler um Prof. Dr. Jörg Hinrichs an der Universität Hohenheim wollen zusammen mit einer Arbeitsgruppe der Technischen Universität München Grundlagen schaffen, um das neue Verfahren marktreif zu machen. D

Hersteller von Hart- und Schnittkäse verdienen nicht nur am Käse selbst. Auch das „Nebenprodukt“ Süßmolke verzeichnet weltweit steigende Nachfrage. Grund dafür sind wertvolle Inhaltsstoffe wie Molkenproteine, Lactose, wasserlösliche Vitamine und Mineralstoffe. Süßmolke wird unter anderem zu Molkenpulver weiterverarbeitet und in der Herstellung von Babynahrung und Sportlergetränken eingesetzt, sowie in der medizinischen Ernährung.
Diese zusätzliche Einnahmequelle bietet sich bei der Herstellung von Frischkäse bislang hingegen nicht. Denn als Nebenprodukt der Fermentation fällt Sauermolke an, die im Gegensatz zu ihrem hochwertigen Pendant schwierig zu verarbeiten ist und ca. 20 Prozent weniger Lactose als Süßmolke enthält.

Mikrofiltration ermöglicht alternatives Herstellungsverfahren
Neuartige Herstellungsverfahren könnten das in Zukunft ändern. Wissenschaftler der Universität Hohenheim setzen dabei auf die Technologie der Konzentrationsfermentation. Mit Hilfe einer Aluminiumoxid-Membran mit einer Porengröße von einem zehntausendstel Millimeter (0,1 µm) wird die Milch dabei zunächst konzentriert und einem Dialyse-ähnlichen Verfahren (Diafiltration) unterzogen. „Anders als beim klassischen Herstellungsverfahren wird zunächst das Nebenprodukt, also die Molke, abgezogen und dann das Milchkonzentrat fermentiert. Damit wird eine sogenannte ideale Molke gewonnen, deren biologische Wertigkeit der Süßmolke entspricht“, erklärt Prof. Dr. Hinrichs, Leiter des Fachgebiets Milchwissenschaft und –technologie an der Universität Hohenheim. „Darüber hinaus bleibt durch das Verfahren ein höherer Calcium-Anteil im fertigen Frischkäse erhalten.“

Forschungsbedarf: Calcium-Konzentration und Bitter-Peptide
Der höhere Calcium-Gehalt ist aus ernährungsphysiologischer Sicht ein wünschenswerter Effekt, stellt für die Wissenschaftler jedoch vor eine Herausforderung dar. Erste Versuche Milchkonzentrate zu fermentieren wurden bereits in den 1980er Jahren durchgeführt. Der Durchbruch gelang jedoch nicht, weil Frischekäseprodukte mit erhöhtem Calciumgehalt im Geschmackstest häufig eine bittere Note aufwiesen.
„Wir vermuten, dass der bittere Geschmack im Zusammenhang steht mit dem Verhältnis zwischen gelöstem und gesamtem Calcium, das sich wiederum auf die mikrobielle Fermentation auswirkt. Ziel des Forschungsprojekts ist zu verstehen, wie Bitter-Modulatoren im Herstellungsprozess freigesetzt werden und durch welche Faktoren sich dies reduzieren lässt“, so Prof. Dr. Hinrichs.
Die Arbeitsgruppe an der Universität Hohenheim untersucht dazu einerseits den Filtrationsprozess, um die Zusammensetzung des Konzentrats vor der Fermentation gezielt einzustellen. Andererseits steht im Fokus, wie sich die Zusammensetzung des Milchkonzentrats auf die mikrobiotische Starterkultur, die gebildeten Metabolite und damit auf die sensorische Qualität des Endprodukts auswirkt. „Insgesamt ermöglicht uns das Projekt grundlegende Erkenntnisse über die Stabilität von Casein-Micellen zu gewinnen, die über die konkrete Anwendung bei der Frischkäseproduktion hinaus helfen können, auch die Herstellungsverfahren anderer Milcherzeugnisse zu optimieren“, erklärt Prof. Dr. Hinrichs.

Fett-, Calcium- und Protein-Anteil variabel steuern
Darüber hinaus wollen die Wissenschaftler der Universität Hohenheim das Verfahren so weiterentwickeln, dass sich Protein- und Fett- sowie Calciumgehalt des fertigen Frischkäses variabel steuern lassen.
Insbesondere die Steuerung des Fettgehalts könnte die Effizienz der Frischkäseherstellung weiter steigern, so die Einschätzung der Wissenschaftler. Denn mit der herkömmlichen Produktionsmethode können die stark nachgefragten Low-Fat-Sorten nicht direkt erzeugt werden. Stattdessen muss der magere Frischkäse am Ende des Produktionsprozess bislang zum Beispiel mit Sahne gemischt werden, um den gewünschten Fettgehalt einzustellen.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) fördert das Projekt der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) über den Forschungskreis der Ernährungsindustrie (FEI) mit insgesamt über 500.000 Euro. Knapp 300.000 Euro davon entfallen auf die Universität Hohenheim. Damit gehört das Projekt zu den Schwergewichten der Forschung.