Pektine als Schutzkolloid

Milchproteine liegen in der Milch bei einem pH-Wert von 6,5 bis 6,7 mit negativer Überschußladung vor. Sie stoßen sich gegenseitig ab, wodurch eine Ausfällung verhindert wird. Bei der fermentativen oder direkten Säuerung verlieren die Proteinteilchen ihre negative Ladung. Am isoelektrischen Punkt (pH 4,6) haben sie die geringste Ladung, die schwächste Hydratation. Unterhalb des isoelektrischen Punktes sind die Milchproteine positiv geladen, die Struktur verändert sich und sie flocken aus. Hierbei wird Calcium frei. Es bildet sich eine Gallerte. Wird diese mechanisch zerstört, entsteht eine Suspension, die nach längerem Stehenlassen wieder agglomeriert.

Werden gesäuerte Milchprodukte erhitzt, kommt es zu einer Kontraktion der Proteine durch Wasserverlust. Die Proteine erhalten eine sandige Struktur und sedimentieren. Durch den Einsatz hochveresterter Pektine läßt sich in gesäuerten Milchprodukten die Agglomeration der Proteine und die beim Erhitzen auftretende sandige Struktur verhindern.

Die Stabilisierung der Proteine beruht auf der Schutzkolloidwirkung der Pektine. Das negativ geladene Pektin lagert sich bei pH 4,0 um die positiv geladenen Proteinteilchen. Diese erhalten dadurch eine gleichmäßig über das Teilchen verteilte negative Ladung. Diese negative Ladung führt zu einer elektrostatischen Abstoßung der Teilchen, die dadurch in der Schwebe bleiben. Das Sauermilchgetränk ist stabil. Die für eine optimale Sauermilchstabilisierung notwendige Pektindosierung hängt zum einen vom Pektin und zum anderen von der Rezeptur und den Herstellungsparametern des zu stabilisierenden Getränkes ab.

Wichtig für eine optimale Stabilisierung ist der pH-Wert des Sauermilchgetränkes, da dieser das Dissoziationsverhalten des Pektins und seine Reaktion mit Calcium beeinflußt. Der Produkt-pH-Wert sollte zwischen 3,9 und 4,1 liegen.

Proteinkonzentration und Proteinteilchengröße haben einen Einfluß auf die Pektindosierung. Je höher der Proteingehalt, um so höher ist die zur Stabilisierung erforderliche Pektindosierung. Die Proteinteilchengröße wird von den Bedingungen während der Joghurtfermentation (Temperatur, Zeit, verwendete Bakterienkultur) beeinflußt. Eine schnelle Fermentation führt zu großen Proteinteilchen, die schwer in Suspension zu halten sind und höhere Pektindosierungen zur Stabilisierung erfordern.

Sehr kleine Proteinteilchen besitzen eine relativ große Oberfläche und benötigen daher mehr Pektin zum Ausgleich der Ladung des Proteins an der Oberfläche. Die Herstellung des Joghurts als Grundlage für die Herstellung der Sauermilchgetränke ist daher sehr wichtig für eine optimale gleichmäßige Proteinteilchengröße.

Für die Stabilisierung äußerst wichtig ist auch die Homogenisierung. Das im Sauermilchgetränk gelöste Pektin wird bei Anwendung hoher Scherkräfte gleichmäßig auf der Oberfläche der Proteinpartikel verteilt und kann so eine Schutzkolloidwirkung ausüben.

Eine Hitzebehandlung der Getränke ist notwendig, um sie mikrobiologisch stabil zu machen. Je nach gewünschter Haltbarkeit finden unterschiedliche Hitzebehandlungsmethoden Anwendung (Pasteurisierung, UHT). Um den Stabilitätsverlust bei der Hitzeeinwirkung auszugleichen, ist ebenfalls eine höhere Pektindosierung erforderlich. Auch die Art der Hitzebehandlung entscheidet über die Pektinmenge. Ein erhöhter Calciumgehalt im Sauermilchgetränk erfordert ebenfalls eine höhere Pektindosierung.

Die Beurteilung der Stabilität eines Sauermilchgetränkes erfolgt über die Viskosität, die Menge des Sedimentes nach definierter Zentrifugation und über die mikroskopische Betrachtung der Proteinteilchen. Abbildung 2 zeigt die Viskosität eines Sauermilchgetränkes in Abhängigkeit von der Pektindosierung.

Bei zu geringer Pektindosierung haften die Proteinpartikel aneinander, woraus eine hohe Viskosität resultiert. Eine Erhöhung der Pektinkonzentration führt zu einer immer besseren Stabilisierung, die Proteinpartikel können immer weniger agglomerieren. Eine optimale Stabilisierung ist dann erreicht, wenn die Viskosität ihr Minimum erreicht hat. An diesem Punkt können sich die Proteinteilchen aufgrund der beschriebenen Ladungseffekte abstoßen und dadurch frei bewegen, was zu einer niedrigen Viskosität führt.

Die Dosierung ist von Pektintype, Sauermilchrezeptur und Herstellungsparameter abhängig. Bei einer weiteren Erhöhung der Pektindosierung kommen neben den stabilisierenden die verdickenden Eigenschaften des Pektins zum Tragen, woraus eine Viskositätserhöhung im Getränk erfolgt. Ob dieser Effekt erwünscht ist, hängt von der jeweiligen Verbrauchererwartung ab.

Um den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden, bietet ein süddeutsches Unternehmen die in der Tabelle beschriebenen Pektintypen zur Stabilisierung von Sauermilchgetränken an. Diese sind alle auf ein gleichbleibendes Stabilisierungsverhalten in einem Standardsauermilchgetränk eingestellt.

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