DE69101984T2

DE69101984T2 - Verfahren zur Herstellung von gesäuertem Milchprodukt.

Info

Publication number: DE69101984T2
Application number: DE69101984T
Authority: DE
Inventors: Fedde Kingma; Franciscus Adrianus Mar Klaver; Jacobus J Stadhouders
Original assignee: NL ZUIVELONDERZOEK INST
Current assignee: NL ZUIVELONDERZOEK INST
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2011-02-06
Also published as: IE64871B1; NL9000422A; ES2053270T3; IE910383A1; US5409718A; EP0443653B1; EP0443653A1; DE69101984D1; DK0443653T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung eines fermentierten Milchproduktes durch Fermentation von Milch mit mindestens einem Bakterium der Gattung Lactobacillus, insbesondere der Spezies L.delbrueckii, Subspezies bulgaricus, und einem Bakterium der Gattung Streptococcus, insbesondere der Spezies S.thermophilus.
Es ist bekannt, daß eine Reihe für den Konsumenten sehr attraktiver Produkte über die Fermentation von Milch mittels Mikroorganismen erhalten werden kann. Ein Überblick über den Stand der Technik wird im "Bulletin of the International Dairy Federation No. 227, 1988" geboten. Die große Anzahl an geeigneten Spezies von Mikroorganismen bietet die Möglichkeit, Konsistenz und Geschmack des Endproduktes in vielfältiger Weise zu variieren. Ebenso großen Einfluß auf die Konsistenz des Produktes hat die verwendete Technik. Ein gemeinsames Charakteristikum der Endprodukte ist ihr Gehalt an lebendigen Mikroorganismen.
Viele dieser Produkte enthalten, gegebenenfalls zusätzlich zu anderen Mikroorganismen, eine Mischung aus Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus, und Streptococcus thermophilus. Diese Kombination bildet die Basis der Herstellung von joghurtähnlichen Produkten. Bei dieser Herstellungsart tritt Zellkooperation auf: Wenn diese Spezies gemeinsam kultiviert werden, stimulieren sie gegenseitig ihr Wachstum. Gemeinsam verursachen sie die charakteristische Konsistenz und den Geschmack von Joghurt. Die übliche Temperatur der Kultivierung beträgt zwischen 32 und 45 ºC; die Prozentsätze der Beimpfung liegen variieren von 0.025 bis 5 %.
Bei der Fermentation mit dieser kooperativen Kombination tritt jedoch ein Problem auf: Als Resultat der kontinuierlichen Säurebildung und des fortschreitenden Proteinabbaus in Folge des Anwesenheit der Lactobacillen kann sich beim Lagern des Produkts ein saurer und/oder bitterer Geschmack entwickeln. Die Lactobacillen sind jedoch aufgrund ihres Beitrags zum Geschmack und ihrer Produktion von Verbindungen, die das Wachstum der Streptococcen stimulieren, unentbehrlich; gerade aufgrund der Kooperation wird nämlich eine ausreichend schnelle Säurebildung erzielt, die für die Konsistenz des Produktes wichtig ist.
Ansätze zur Lösung dieses Problems wurden gemacht, indem das Produkt im Anschluß an die Herstellung pasteurisiert wurde. Es wurde jedoch festgestellt, daß eine angemessene Konsistenz dann nur mit Hilfe von Verdickungsmitteln aufrechterhalten werden kann (Zuivelzicht 38, S.852-854, 1982). Das gebrauchsfertige Produkt zeichnet sich dann selbstverständlich nicht mehr durch die Anwesenheit von lebendigen Mikroorganismen aus.
Außerdem wurden andere Versuche zur Lösung des Problems durchgeführt, indem ein Produkt wie Joghurt ohne Lactobacillen hergestellt wurde (J. Dairy Research 49, S. 147, 1982). Um das Fehlen der Stoffwechselprodukte der Lactobacillen, das zu schlechtem Wachstum der Streptococcen führt, auszugleichen, werden dann Wachstumsstimulantien wie hydrolysiertes Casein zugesetzt. Diese Stimulantien sind jedoch von den Proteinbruchstücken verschieden, die in Folge der Aktivität der Lactobacillen entstehen. Infolgedessen fehlt der Beitrag von Lactobacillus zum Geschmack und so können die Produkte auch geschmacklich von denjenigen unterschieden werden, in denen Lactobacillen und Streptococcen nebeneinander gewachsen sind. Darüber hinaus ist es ein Anliegen der Nahrungsmittelindustrie, so weit wie möglich Zusatzstoffe, die über chemische Verarbeitung gewonnen werden, zu vermeiden.
EP-0 148 299 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Lactobacillen erst nach Abschluß der Säurebildung durch Streptococcen in Anwesenheit von Stimulantien, die nicht näher beschrieben sind, zugegeben werden. Die Frage der Zellkooperation stellt sich hier ebenfalls nicht.
Eine Lösung des Problems der kontinuierlichen Säurebildung und des fortschreitenden Proteinabbaus aufgrund der Anwesenheit von Lactobacillen ist in EP-A-0 322 010 gegeben. Gemäß dem in dieser Publikation beschriebenen Verfahren werden Lactobacillen und Streptococcen in einem Fermenter durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt kultiviert; ein freier Austausch von Verbindungen mit relativ niedrigem Molekulargewicht kann zwischen den Kammern erfolgen. Es wurde festgestellt, daß das Produkt, welches aus der die Streptococcen enthaltenden Kammer abgezapft wird, im Hinblick auf Geschmack und Konsistenz vollständig mit dem frischen, auf herkömmliche Weise hergestellten Produkt vergleichbar ist. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß zu seiner Durchführung eine spezielle Ausrüstung, über welche traditionelle Molkereien nicht verfügen, benötigt wird.
In J.Food Protection 40 (6), S.405-410, 1977, ist die Wirkung einer vorangehenden Inkubation von Rohmilch mit psychrotrophen Lactobacillen und anschließender Pasteurisierung oder Sterilisation auf die Milchsäureproduktion von Streptococcen beschrieben.
In Neth. Milk & Dairy J. 4, S.209-224, 1950, wurde die Zugabe eine Kulturfiltrats von Lactobacillen zu einer Streptococcenkultur beschrieben.
Gemäß FR-A-2 197 521 wird Milch mit einer Joghurtkultur inkubiert und anschließend so behandelt, daß die Kultur in einen Ruhezustand gebracht wird, und letztlich mit einer Käsekultur inkubiert.
Inzwischen wurde gefunden, daß es möglich ist, ein Produkt wie Joghurt herzustellen, das insgesamt mit dem entsprechenden, auf traditionelle Weise hergestellten Produkt vergleichbar ist, ohne das Produkt zu pasteurisieren und ohne eine andere Ausrüstung als die traditionelle Molkereiausrüstung zu verwenden, indem Milch mit thermophilen Lactobacillen beimpft und inkubiert und anschließend so behandelt wird, daß die Lactobacillen zerstört werden, und dann das Produkt als Substrat für mindestens die Streptococcen genutzt wird.
In diesem Zusammenhang ist Milch als jedes Rohmaterial, das zur Herstellung fermentierter Milchprodukte geeignet ist, zu verstehen; in erster Linie Kuhmilch, aber ebenso Milch anderer Säuger wie Pferde, Schafe oder Ziegen. Die Milch kann vollfett, aber genauso gut entrahmt oder teilweise entrahmt sein; in einigen Fälle können Bestandteile wie Wasser oder Casein der Milch entzogen worden sein, aber ebenso können Milchbestandteile - insbesondere in Form eines Ultrafiltrationsrückstandes - hinzugefügt worden sein.
Unter einem thermophilen Lactobacillus ist ein Lactobacillus zu verstehen, der sein Wachstumsoptimum bei einer Temperatur oberhalb von ungefähr 30 ºC hat.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Produkten, in denen die Zellkooperation zwischen Lactobacillen und Streptococcen eine Rolle spielt. Der üblicherweise verwendete Lactobacillus ist Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus, und der Streptococcus ist Streptococcus thermophilus. Falls gewünscht, kann der Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus, beispielsweise durch Lactobacillus helveticus ersetzt werden, der gleichermaßen eine zellkooperative Kombination mit Streptococcus thermophilus bildet. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von Joghurt beschränkt, sondern ist genauso anwendbar auf die Herstellung von Produkten, in denen zusätzlich zu der zellkooperativen Kombination weitere Mikroorganismen eine Rolle spielen. Bekannte Beispiele dieser zusätzlichen Mikroorganismen sind Bakterien der Spezies Bifidobacterium und Lactobacillus wie L.casei und L.acidophilus.
In der Molkereiindustrie werden im Prinzip zwei Arten von joghurtähnlichen Produkten unterschieden; das gerührte und das abgesetzte Produkt. Danach wird gerührter Joghurt erhalten, in dem man Milch in einem Tank mit der notwendigen Bakterienkultur inkubiert, dann bis zum Erhalt eines weichen, homogenen Produktes rührt und dieses Produkt abpackt, während abgesetzter Joghurt hergestellt wird, in dem man die beimpfte Milch in der Verpackung inkubiert. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, wird die mit Streptococcen beimpfte Milch, um gerührten Joghurt zu erhalten, zunächst inkubiert, dann gerührt, bis sie weich ist, und schließlich verpackt, während zur Gewinnung von abgesetztem Joghurt die mit Streptococcen beimpfte Milch in der Endverpackung inkubiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Anzahl aufeinander folgender Schritte dargestellt werden:
a. Milch wird mit einer Kultur von Lactobacillen, insbesondere L.delbrueckii, Subspezies bulgaricus, beimpft und kultiviert. Der Beimpfungsprozentsatz und die Temperatur der Kultur entsprechen den üblicherweise bei der traditionellen Herstellung von Joghurt verwendeten: 0.025 - 5 % bzw. 32 - 45 ºC; vorzugsweise liegt der Beimpfungsprozentsatz jedoch zwischen 2 und 3 % und die Kulturtemperatur zwischen 40 und 45 ºC.
b. Die ausgewachsene Lactobacillenkultur wird so erhitzt, daß die vorhandenen Bakterien getötet werden. Da es wichtig ist, daß die erhitzte Suspension nicht nur keine lebendigen Bakterien mehr enthält, sondern auch nur geringe oder gar keine enzymatische Aktivität mehr aufweist, wird bevorzugterweise für diesen Verfahrensschritt eine solche Kombination von Temperatur und Zeitdauer gewählt, die mindestens dieselbe Wirkung hat wie das Erwärmen für 1 Minute auf 85 ºC.
c. Anschließend wird eine S.thermophilus-Kultur in die Suspension der zerstörten Lactobacillen, die gegebenenfalls mit nichtinkubierter Milch gemischt ist, eingeimpft und inkubiert. Bei diesem Verfahrensschritt werden ebenfalls die bei der traditionellen Joghurtherstellung üblichen Beimpfungsprozentsätze und Kulturtemperaturen angewendet. Die Inkubation wird fortgesetzt, bis der für das spezielle Produkt gewünschte pH-Wert erreicht ist. Zur Herstellung von gerührtem Joghurt ist ein Verfahren geeignet, bei dem nach der Beimpfung mit einer S.thermophilus-Kultur bei 37 ºC bis zu einem pH-Wert von 4,4 kultiviert wird.
d. Wenn das Produkt den gewünschten pH-Wert erreicht hat, wird es abgekühlt und, falls notwendig, gerührt und, falls gewünscht, mit Zusätzen wie Früchten gemischt.
Die nach den Verfahrensschritten a und b erhaltene Suspension getöteter Lactobacillen kann als solche als Substrat für S.thermophilus und andere Mikroorganismen genutzt werden. Vorzugwsweise wird die Suspension jedoch vor der Beimpfung mit den Streptococcen mit nichtinkubierter, pasteurisierter Milch gemischt. Obwohl die Wachstumsstimulation der Streptococcen schon bei einem Mischungsverhältnis von 1 Teil Suspension auf 200 Teile nichtinkubierter Milch wahrnehmbar ist, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, sind Mischungsverhältnisse von höher als 1 zu 50 zu bevorzugen. Tabelle 1 Auswirkung des Mischungsverhältnisses von mit Lactobacillen inkubierter Milch zu nicht-inkubierter Milch auf die Geschwindigkeit der Säurebildung der Streptococcenkultur Lactobacillenkultur (ml) Nicht-inkubierte Milch (ml) Geschw. der Säurebildung (- pH/6 Std.)
Anstatt die Lactobacillenkultur als solche zu verwenden, kann die Suspension der abgetöteten Lactobacillen auch zunächst getrocknet werden; Verfahren zum Trocknen dieser Art von Material sind dem Fachmann bekannt. So kann die Suspension zunächst durch Abdampfen konzentriert und dann durch Sprühtrocknen getrocknet werden. Das auf diese Weise erhaltene Material kann dann unabhängig vom Ort seiner Herstellung, zum Erhalt eines Substrats für die Streptococcen in Milch suspendiert werden. Vorzugsweise werden in diesem Verfahren Mengen zwischen 1 und 15 g des getrockneten Materials pro Liter Milch verwendet; bei einem Mischungsverhältnis von ungefähr 0,5 g Pulver pro Liter Milch tritt gelegentlich eine Stimulation des Streptococcenwachstums auf.
Obwohl es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, eine relativ stark saure Suspension abgetöteter Lactobacillen, vermischt mit Milch, als Substrat für die Streptococcen zu benutzen, wird die Lactobacillenkultur während oder nach dem Kultivieren in bevorzugter Weiseauf einen pH-Wert von mindestens 5,8 gebracht. Das als "Neutralkultur" bekannte Verfahren kann zu diesem Zweck angewendet werden: Falls der pH im Verlauf der Lactobacillenkultur auf beispielsweise 5,8 abgefallen ist, wird dieser Wert während der weiteren Inkubation durch Zugabe Neutralisationsmittel wie Ammoniak, verdünnte Laugen oder Kalkwasser aufrechterhalten. Nach Abschluß der Inkubation kann der pH der Suspension, falls gewünscht, unter Verwendung eines der genannten Mittel auf den anfänglichen pH-Wert gebracht werden.
Formiat stimuliert das Wachstum von L.delbrueckii, Subspezies bulgaricus (Th.E. Galesloot, F. Hassing and H.A. Veringa, Neth. Milk Dairy J. 22, S.50-63, 1968). Vorzugsweise liegt der Formiatgehalt über 15 mg pro kg Milch, falls notwendig, kann der Gehalt durch Zugabe von weiterem Formiat über diesen Wert gesteigert werden.
Eine Wachstumsstimulation wie die durch Formiat verursachte kann außerdem dadurch erzielt werden, daß man die Milch einer Hitzbehandlung unterwirft, die mindestens einer Erwärmung auf 110 ºC für 10 Minuten entspricht.
Selbstverständlich kann in der Lactobacillenkultur die oben erwähnte Stimulation des Lactobacillenwachstums durch Streptococcen eingesetzt werden. In diesem Fall wird die Beimpfung und Kultivierung in dem obigen Verfahrensschritt sowohl mit L.delbrueckii, Subspezies bulgaricus, als auch mit S. thermophilus für eine Zeit, die der zur traditionellen Herstellung von Joghurt verwendeten entspricht oder die kürzer ist als diese, durchgeführt. In Schritt b werden dann alle Bakterien abgetötet und das so erhaltene Material wird, gegebenenfalls nach Trocknen und Zugabe von nichtinkubierter Milch, mit S.thermophilus beimpft (Schritte c und d).
Es wurde gefunden, daß die Kulturdauer die organoleptische Qualität des Endproduktes beeinflußt. Eine relativ kurze Kulturdauer, beispielsweise 38 Stunden bei 37 ºC, reicht aus, um eine gute Konsistenz des Endproduktes zu erzielen, lediglich nach verlängerten Dauer der Inkubation, beispielsweise 70 Stunden oder mehr bei 37 ºC, wurde festgestellt, daß das Endprodukt mehr Acetaldehyd aufweist, was zu einer deutlichen Intensivierung des Geschmacks des Endproduktes führt.
Alle Produkte, für die die Zellkooperation von L.delbrueckii, Subspezies bulgaricus, oder L.helveticus und S.thermophilus bei der Herstellung eine Rolle spielt, können nach dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können nicht nur Produkte wie gerührter oder abgesetzter Joghurt, bei denen ausschließlich die genannten Spezies das Produkt charakterisieren, sondern auch andere Produkte, in denen auch andere Mikroorganismen als S.thermophilus eine Rolle spielen wie L.acidophilus oder Bifidobacterium bifidum, hergestellt werden. So ist es sehr attraktiv, den negativen Effekt eines wachsenden L.delbrueckii, Subspezies bulgaricus, auf das Wachstum von L.acidophilus (J.Food Prot. 40, S.760, 1977) durch Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung von Acidophilusjoghurt zu eliminieren, in dem eine Suspension von abgetöteten Lactobacillen mit Milch gemischt wird und diese Mischung mit S.thermophilus und L.acidophilus beimpft und inkubiert wird.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erlautert.

Beispiel I

2000 ml Vollmilch wurde für 10 Minuten auf 110 ºC gehalten, dann auf 45 ºC abgekühlt und mit 2,5 % (Vol./Vol.) einer ausgereiften Kultur von Lactobacillus delbruekkii, Subspezies bulgaricus, Stamm Ib (CBS No. 903,87) beimpft. Die Mischung wurde bei 45 ºC inkubiert, bis der pH einen Wert von 5,7 erreicht hatte (Dauer ungefähr 3 Stunden). Die Mischung wurde dann durch Zugabe einer NaOH-Lösung (1 Molar) auf den Ausgangs-pH-Wert von 6,5 gebracht und für 1 Minute auf 85 ºC erhitzt.
Nachdem die Mischung auf 37 ºC abgekühlt war, wurden 2,5 % (Vol./Vol.) einer ausgereiften Kultur von Streptococcus thermophilus Stamm Sts (CBS No.904,87) zu der Mischung hinzugegeben und diese Kultur bei 37 ºC inkubiert, bis ein pH-Wert von 4,4 erreicht war (Dauer ungefähr 14 Stunden). Das Produkt wurde bis zum Erhalt einer weichen Masse gerührt und dann auf 7 ºC abgekühlt. Das Produkt hatte mit auf traditionelle Weise hergestelltem Joghurt vergleichbare Konsistenz und Geschmack; der pH-Wert war 4,3.
Das Produkt wurde dann für 14 Tage bei 7 ºC gelagert; am Ende dieser Zeit wurde der pH zu 4,2 bestimmt.

Beispiel II

2000 ml Vollmilch wurden für 3 Minuten auf 100 ºC gehalten, dann auf 37 ºC abgekühlt und mit 2,5 % (Vol./Vol.) einer ausgereiften Kultur von Lactobacillus delbruekkii, Subspezies bulgaricus, Stamm Ib beimpft. Die Mischung wurde bei 37 ºC inkubiert; als der pH einen Wert von 5,8 erreicht hatte, wurde dieser im Verlauf der weiteren Kultivierung durch Zugabe einer Mischung von NH&sub3; (5 % m/v) und NaHCO&sub3; (20 % m/v) in Wasser aufrechterhalten. Nach einer Kulturdauer von insgesamt 142 Stunden wurde die Mischung für 1 Minute auf 85 ºC erhitzt und dann gekühlt. 100 ml der so erhaltenen Mischung wurden zu 2000 ml hochpasteurisierter (5 min/ 85 ºC) Vollmilch zugegeben; die Mischung wurde dann mit 2,5 % (Vol./Vol.) einer ausgereiften Kultur von Streptococcus thermophilus Stamm Sts beimpft, wonach die Mischung bei 37 ºC inkubiert wurde, bis ein pH-Wert von 4,4 erreicht war (Dauer 8 Stunden). Das Produkt wurde bis zum Erhalt einer weichen Masse gerührt und auf 10 ºC gekühlt. Konsistenz und Geschmack des frischen, gekühlten Produktes waren vollständig vergleichbar mit denjenigen eines Joghurts, der auf traditionelle Weise hergestellt wurde. Der pH des frischen Produkts war 4,3.
Das Produkt wurde dann 14 Tage bei 37 ºC gelagert; am Ende der Lagerung betrug der pH 4,2.

Beispiel III (Vergleichsbeispiel)

Zum Vergleich wurde ein Joghurt auf die in der Niederländischen Molkereiindustrie übliche Weise hergestellt.
2000 ml Vollmilch, die zuvor für 5 Minuten auf 85 ºC erhitzt worden waren, wurden nach dem Abkühlen auf 32 ºC mit 0,025 % (Vol./Vol.) eines Gemisches der handelsüblichen Joghurtstämme Ist und RR (Mischungsverhältnis 1:1) beimpft (diese Stämme sind erhältlich von der Coöperatieve Stremsel- en Kleurselfabriek, Leeuwarden). Die Mischung wurde bei 32 ºC ihkubiert, bis der pH einen Wert von 4,4 erreicht hatte (Dauer ungefähr 15 Stunden). Das Produkt wurde dann bis zum Erhalt einer weichen Masse gerührt und auf 10 ºC gekühlt. Der pH des frischen, gekühlten Produktes war 4,3.
Das Produkt wurde anschließend 14 Tage bei 7 ºC gelagert; während dieser Zeit fiel der pH auf einen Wert von 3,9.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines fermentierten Milchproduktes durch bakterielle Fermentation von Milch mit mindestens einem thermophilen Lactobacillus und einem Streptococcus, dadurch gekennzeichnet, daß Milch mit mindestens dem Lactobacillus beimpft und inkubiert wird, und die inkubierte Milch so behandelt wird, daß der Lactobacillus abgeötet wird, und anschließend mit mindestens dem Streptococcus beimpft und inkubiert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Lactobacillen ihkubierte Milch nach der Abtötung der Lactobacillen mit nichtinkubierter Milch gemischt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil inkubierter Milch mit 0,1 bis 50 Anteilen nichtinkubierter Milch gemischt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Lactobacillus inkubierte Milch nach der Abtötung der Lactobacillen getrocknet wird, bevor sie mit der nichtinkubierten Milch gemischt wird.

5. Verfahren gemaß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH der mit Lactobacillen beimpften Milch im Verlauf oder nach der Inkubation auf einen Wert von mindestens 5,8 gebracht wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Lactobacillen beimpfte Milch mindestens 15 mg Formiat pro kg enthält.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Milch, bevor sie mit den Lactobacillen beimpft wird, einer Hitzebehandlung unterzogen wird, die mindestens einer Erwärmung für 10 Minuten auf 100 ºC entspricht.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Lactobacillus Lactobacillus delbrueckii, Subspezies bulgaricus, und der verwendete Streptococcus Streptococcus thermophilus ist.

9. Fermentiertes Milchprodukt, das keine oder praktisch keine lebenden Lactobacillen enthält und lebende Streptococcen sowie Material, welches von toten thermophilen Lactobacillen stammt und von den Streptococcen umgewandelt worden sein kann, enthält.