Fakten zur Milch

Auf dieser Seite werden die Eigenschaften von Milchfett beschrieben. Es gibt eine kurze Einführung in die allgemeinen Definitionen und die Chemie von Fett, gefolgt von Abschnitten über die Chemie von Milchfett, die physikalischen Eigenschaften von Milchfett, die Zersetzung von Milchfett und die Einflüsse von Wärmebehandlungen auf die Eigenschaften von Milchfett. Weitere Einzelheiten über die Zusammensetzung und die Eigenschaften von Milchfett finden sich in den Veröffentlichungen von Fox und McSweeney (1998), Parodi (2004), van Boekel und Walstra (1995), Walstra et al. (1999), Weihrauch (1988).

Allgemeine Definition und Chemie von Fett

Fette bestehen aus einzelnen Fettsäuremolekülen, die an Glycerin, einem 3-Kohlenstoff-Grundgerüst, gebunden sind. Die gebräuchlichste Art von Fett ist das Triglycerid oder Triacylglycerin, das drei Fettsäuren enthält, die an das Rückgrat gebunden sind, und einer Gabel ohne Griff ähnelt.

Da es viele verschiedene Fettsäuren gibt, die an das Rückgrat gebunden werden können, gibt es viele verschiedene Arten von Triglyceriden oder Fetten. Fettverbindungen können auch Diglyceride sein, die 2 Fettsäuren haben, oder Monoglyceride, die eine Fettsäure am Glycerin-Grundgerüst haben. Mono- und Diglyceride werden als Emulgatoren verwendet, also als Verbindungen, die verhindern, dass sich Fett und Wasser in Lebensmitteln wie Speiseeis trennen.

Einzelne Fettsäuren können eine Länge von 4 bis 22 Kohlenstoffen haben und können gerade oder verzweigte Ketten sein. Die Kohlenstoffatome haben 4 Bindungsstellen. Fettsäuren können gesättigt sein, d. h. jedes Kohlenstoffatom hat eine Einfachbindung zu einem anderen Kohlenstoffatom und zwei Wasserstoffatome, oder sie können ungesättigt sein, d. h. ein Kohlenstoffatom hat zwei Bindungen zum benachbarten Kohlenstoffatom, eine sogenannte Doppelbindung, und eine Einfachbindung zu einem anderen Kohlenstoffatom und einem Wasserstoffatom. Ein einfach ungesättigtes Fett hat eine Doppelbindung und ein mehrfach ungesättigtes Fett hat 2 oder mehr Doppelbindungen in der Kohlenstoffkette. Die Bindungen in ungesättigten Fettsäuren können entweder cis- oder trans-gebunden sein, je nachdem, in welche Richtung sich die Kohlenstoffkette auf beiden Seiten der Doppelbindung fortsetzt. Eine cis-Bindung bedeutet, dass sich die Fettsäurekette auf der gleichen Seite der Bindung fortsetzt und eine U-Form bildet, und eine trans-Bindung bedeutet, dass sich die Fettsäurekette auf der gegenüberliegenden Seite der Bindung fortsetzt und eine Z-Form bildet.

Die Kurzbezeichnung für Fettsäuren ist die Angabe der Anzahl der Kohlenstoffe, gefolgt von einem Doppelpunkt und der Anzahl der Doppelbindungen. Zum Beispiel ist 4:0 eine 4-Kohlenstoff-Kette ohne Doppelbindungen und 18:1 eine 18-Kohlenstoff-Kette mit einer Doppelbindung. Bei ungesättigten Fettsäuren wird die Bezeichnung c für cis-Bindungen und t für trans-Bindungen verwendet. Zum Beispiel ist C18:2 c,c eine 18-Kohlenstoff-Kette mit 2 Doppelbindungen, die beide cis sind. Die Bezeichnungen omega-3 oder omega-6 beziehen sich auf den Kohlenstoff, entweder den 3. oder den 6. Der griechische Buchstabe omega, Ω , wird zur Kennzeichnung der Omega-Position verwendet.

Andere Fettverbindungen sind Phospholipide und Sterole. Die Phospholipide haben eine triglyceridartige Grundstruktur, aber an der dritten Position des Kohlenstoffgerüsts befindet sich eine Phosphatgruppe. Die Phosphatgruppe, eine Kombination aus Phosphor und Sauerstoff, verleiht den Phospholipiden Oberflächeneigenschaften, die an der Schnittstelle zwischen wasserlöslichen und nicht wasserlöslichen Verbindungen, wie z. B. Fetten, wirksam sind. Phospholipide sind wichtige Bestandteile von Zellmembranen. Phospholipide machen etwa 1 % des Fettes in der Milch aus. Die beiden am häufigsten vorkommenden Phospholipide sind Phosphotidylcholin und Sphingomyelin. Sphingomyelin hat nachweislich eine schützende Wirkung bei einigen Krebsarten. Sterole, wie Cholesterin, sind komplexe chemische Verbindungen, die wichtige Bestandteile von Hormonen sind.

Milchfettchemie

Milch enthält etwa 3,4 % Gesamtfett. Milchfett hat die komplexeste Fettsäurezusammensetzung unter den Speisefetten. Über 400 einzelne Fettsäuren wurden im Milchfett identifiziert. Etwa 15 bis 20 Fettsäuren machen jedoch 90 % des Milchfetts aus. Die wichtigsten Fettsäuren im Milchfett sind geradkettige, gesättigte Fettsäuren mit 4 bis 18 Kohlenstoffen (4:0, 6:0, 8:0, 10:0, 12:0, 14:0, 16:0, 18:0), einfach ungesättigte Fettsäuren (16:1, 18:1) und mehrfach ungesättigte Fettsäuren (18:2, 18:3). Einige der Fettsäuren kommen in sehr geringen Mengen vor, tragen aber zum einzigartigen und erwünschten Geschmack von Milchfett und Butter bei. Beispielsweise bilden die C14:0- und C16:0-ß-Hydroxyfettsäuren beim Erhitzen spontan Lactone, die den Geschmack von Butter verbessern.

Die Fettsäurezusammensetzung von Milchfett ist während des gesamten Laktationszyklus der Kuh nicht konstant. Die Fettsäuren mit 4 bis 14 Kohlenstoffen werden in der Milchdrüse des Tieres gebildet. Einige der 16-Kohlenstoff-Fettsäuren werden vom Tier selbst hergestellt, andere stammen aus der Nahrung des Tieres. Alle 18-Kohlenstoff-Fettsäuren stammen aus der Nahrung des Tieres. Es gibt systematische Veränderungen in der Zusammensetzung des Milchfetts, die auf das Stadium der Laktation und den Energiebedarf des Tieres zurückzuführen sind. Zu Beginn der Laktation stammt die Energie des Tieres größtenteils aus den Körperspeichern, und es stehen nur wenige Fettsäuren für die Fettsynthese zur Verfügung. Die für die Milchfettproduktion verwendeten Fettsäuren stammen daher aus der Nahrung und sind in der Regel die längerkettigen 16:0-, 18:0-, 16:1- und 18:2-Fettsäuren. Später in der Laktation wird ein größerer Teil der Fettsäuren in der Milch in der Milchdrüse gebildet, so dass die Konzentration der kurzkettigen Fettsäuren wie 4:0 und 6:0 höher ist als in der frühen Laktation. Diese Veränderungen in der Fettsäurenzusammensetzung haben keinen großen Einfluss auf die ernährungsphysiologischen Eigenschaften der Milch, können sich aber auf die Verarbeitungseigenschaften von Produkten wie Butter auswirken.

Milchfett enthält etwa 65% gesättigte, 30% einfach ungesättigte und 5% mehrfach ungesättigte Fettsäuren. Aus ernährungswissenschaftlicher Sicht sind nicht alle Fettsäuren gleich. Gesättigte Fettsäuren werden mit einem hohen Cholesterinspiegel und Herzkrankheiten in Verbindung gebracht. Kurzkettige Fettsäuren (4 bis 8 Kohlenstoffe) werden jedoch anders verstoffwechselt als langkettige Fettsäuren (16 bis 18 Kohlenstoffe) und gelten nicht als Faktor für Herzkrankheiten. Konjugierte Linolsäure ist eine trans-Fettsäure im Milchfett, die für den Menschen in vielerlei Hinsicht von Nutzen ist. Diese Themen werden im Abschnitt Milch und menschliche Gesundheit erörtert.

Die Fettsäuren sind auf dem Triglyceridmolekül (Abbildung 1) in einer bestimmten Weise angeordnet. Die meisten kurzkettigen Fettsäuren befinden sich an der unteren Kohlenstoffposition des Triglyceridmoleküls, während die längeren Fettsäuren eher in der mittleren und oberen Position zu finden sind. Die Verteilung der Fettsäuren auf dem Triglyceridgerüst beeinflusst die geschmacklichen, physikalischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Milchfett.

Physikalische Eigenschaften von Milchfett

Milchfett schmilzt in einem weiten Temperaturbereich, von etwa -40°F (-40°C) bis 104°F (40°C). Dies lässt sich am besten anhand der Festigkeit von Butter bei Kühlschranktemperatur im Vergleich zu Raumtemperatur veranschaulichen. Bei Kühlschranktemperatur ist Butter zu etwa 50 % fest, während sie bei Zimmertemperatur nur zu etwa 20 % fest ist, weshalb sie sich bei steigender Temperatur leichter verteilen lässt. Die Schmelzeigenschaften von Milch ergeben sich aus den Schmelzpunkten der einzelnen Fettsäuren, aus denen das Milchfett besteht, und ihrer Anordnung auf dem Triglyceridmolekül.

Die Triglyceride des Milchfetts liegen in Form von Kügelchen vor. Die Globuli sind von einer Protein- und Phospholipidmembran umgeben, die die Globuli in der Serumphase (Wasser) der Milch stabilisiert. Die Größe der nativen Kügelchen reicht von weniger als 1 µm bis zu über 10 µm. Durch die ungleichmäßige Größenverteilung können die größeren Kügelchen in einem Prozess, der als Aufrahmung bezeichnet wird, aufschwimmen, was zu einer „Rahmlinie“ am oberen Rand des Behälters führt. Milch wird homogenisiert, um die Größe der großen Kügelchen auf weniger als 1 µm zu reduzieren, eine gleichmäßige Verteilung der Kügelchen in der Serumphase zu erreichen und das Aufrahmen zu minimieren.

Zersetzung von Milchfett

Milchfett kann durch Enzymwirkung, Lichteinwirkung und Oxidation abgebaut werden. Jeder dieser Prozesse läuft über unterschiedliche Mechanismen ab. Weitere Informationen finden Sie in den oben auf dieser Seite angegebenen Referenzen.

Enzyme, die Fett abbauen, werden Lipasen genannt, und der Prozess wird als Lipolyse bezeichnet. Milchlipasen stammen aus verschiedenen Quellen: aus der Muttermilch, aus einer bakteriellen Kontamination durch die Luft, aus Bakterien, die absichtlich zur Fermentation zugesetzt werden, oder aus somatischen Zellen in der Milch. Lipasen spalten Fettsäuren vom Glycerin-Grundgerüst des Triglycerids ab. Normalerweise verursacht die Wirkung der Lipase einen unerwünschten ranzigen Geschmack in der Milch. Die Pasteurisierung inaktiviert die Lipasen und verlängert die Haltbarkeit der Milch. Bei einigen Käsesorten, wie z. B. Blauschimmelkäse und Provolone, ist jedoch eine geringe Menge an Lipolyse erforderlich, um den charakteristischen Geschmack zu erhalten.

Der lichtinduzierte Abbau kann in der Milch recht schnell erfolgen und erzeugt einen charakteristischen Fehlgeschmack. Der größte Teil dieses Fehlgeschmacks wird durch Proteinabbau verursacht. Die Lagerung von Milch in lichtundurchlässigen Behältern minimiert diesen Prozess. Milchfett kann auch durch einen klassischen chemischen Oxidationsmechanismus abgebaut werden, nämlich durch den Angriff auf die Doppelbindungen in den Fettsäuren durch Sauerstoff. Die Oxidation der ungesättigten Phospholipide in der Milch führt zu Fehlaromen, die als malzig, fischig oder metallisch beschrieben werden.

Einfluss von Wärmebehandlungen auf Milchfett

Milchfett hat einen weiten Schmelzbereich und ist bei 40°C (104°F) vollständig geschmolzen. Typische Hochtemperatur-Kurzzeit-Pasteurisierungsbedingungen (HTST) beeinträchtigen die funktionellen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Milchfett nicht. Höhere Wärmebehandlungen können Oxidationsreaktionen anregen und zu Fettverderb und Fehlgeschmack führen. Hochwärmebehandlungen wie die Ultrahochtemperaturpasteurisierung (UHT) können die Membranproteine der Milchfettkügelchen zerstören und die Kügelchen destabilisieren, was zu ihrer Gerinnung führt.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.