Abgesehen vom direkten Verzehr der Milch als Trinkmilch können aus ihr zahlreiche Produkte hergestellt werden – von Butter über Joghurt bis hin zu Käse. Sie sind aus den Regalen der Supermärkte kaum noch wegzudenken. Doch wie entstehen diese Produkte eigentlich?
Wie werden Milchprodukte hergestellt?
Das Besondere an Milch ist, dass aus der gleichen Rohmilch verschiedenste Lebensmittel hergestellt werden können – meist ohne viele zusätzliche Zutaten. Entscheidend ist, wie die Teile der Milch verändert, miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. So entstehen unterschiedliche Geschmäcker und Konsistenzen (Bild 4). Eine Möglichkeit ist die Trennung von Fett und Flüssigkeit durch mechanische Einwirkung wie Rühren. Wenn Sahne lange gerührt wird, kleben die Fettteilchen zusammen und es entsteht Butter. Zurück bleibt die Buttermilch als flüssiger Teil. Durch das Rühren geht die schützende Schicht, die die Fetttröpfchen umgibt, kaputt, sodass das Fett verklumpt. Eine weitere Methode ist das Eindicken der Milch durch Wasserentzug, indem sie erhitzt wird. So entsteht zum Beispiel Kondensmilch. Wenn nahezu das gesamte Wasser entfernt wird, erhält man Milchpulver. Um nicht ausschließlich ein angedicktes Milchprodukt zu gewinnen, sondern auch den Geschmack zu verändern, kann die Milch angesäuert werden. Milchsäurebakterien wandeln dabei den Milchzucker Laktose in Säure um. Die Milchproteine lagern sich nach und nach an, sodass die Milch langsam dicker wird – zunächst, ohne dass sich feste und flüssige Bestandteile klar trennen. So entstehen Produkte wie Joghurt, Dickmilch, Kefir oder Sauerrahm. Bei vielen Käsesorten soll die Milch allerdings so stark angedickt werden, dass sich die Proteine komplett verklumpen und sich von dem flüssigen Teil der Milch trennen. Diesen Vorgang nennt man Gerinnung. Der feste Teil wird Käsebruch genannt, und der flüssige Teil ist die Molke. Lässt man angesäuerte Milch lange genug stehen oder gibt große Mengen an Säure hinzu, findet eine solche Gerinnung statt. Säuregerinnung dauert allerdings lange und der Käsebruch sowie die Molke schmecken sauer. Deshalb nutzt man heute meist Lab (ein Enzymgemisch), das die Milch schneller trennt und den Käse milder macht. Im nächsten Abschnitt erfährst du im Detail wie das funktioniert. Damit das Lab gut wirken kann, ist eine leichte Ansäuerung der Milch durch Milchsäurebakterien trotzdem nötig. Heute wird Milch für die meisten Käsesorten also zuerst angesäuert und anschließend durch Lab getrennt. Aber wieso verklumpen die Proteine bei der Käseherstellung?
Welche Rolle spielt das Protein Casein bei der Herstellung von Milchprodukten?
Um zu verstehen, warum Proteine bei der Herstellung vieler Milchprodukte verklumpen, muss man sich das Milchprotein Casein genauer ansehen. Es handelt sich dabei nicht um ein einzelnes Protein, sondern um eine Gruppe mehrerer Proteine, die aus verschiedenen Teilen bestehen. Die Teile haben unterschiedliche Eigenschaften – ein Teil verbindet sich gerne mit Wasser, der andere vermeidet eine Bindung (Bild 5A). Wenn sich diese Teile in wässriger Umgebung wie der Milch zusammenschließen, ordnen sie sich so an, dass die wasserliebenden (hydrophilen) Teile nach außen zeigen und die wasserabweisenden (hydrophoben) Teile nach innen. Dabei entstehen winzige Teilchen, die man Mizellen nennt (Bild 5A). Die äußere Hülle dieser Mizellen ist negativ geladen, sodass sich die Bällchen gegenseitig abstoßen – ähnlich wie gleiche Pole eines Magneten. Dadurch bleiben sie in der Milch verteilt, und die Milch ist flüssig und gleichmäßig (Bild 5A). Wenn sich die Bedingungen ändern – zum Beispiel, wenn Milchsäurebakterien die Milch sauer machen -, verliert die Hülle ihre negative Ladung. Die Mizellen stoßen sich dann nicht mehr ab, kleben zusammen und die Milch wird dicker (Bild 5B). So entsteht Joghurt, der leicht säuerlich und cremig ist. Bei der Käseherstellung sollen die Casein-Mizellen so stark verklumpen, dass sie sich vom flüssigen Teil der Milch trennen. Dazu werden Milchsäurebakterien und das Enzym Lab eingesetzt. Enzyme sind Proteine, die je nach Art unterschiedliche Funktionen haben. Eine Gruppe nennt sich die Proteasen. Diese können Proteine spalten, indem sie die Verbindungen zwischen den einzelnen Bausteinen der Proteine zerschneiden. Die Enzyme, die im Lab enthalten sind, gehören zu dieser Gruppe. Sie erkennen bestimmte Strukturen im Casein und spalten es an spezifischen Stellen (Bild 5C). Dabei wird ein wasserliebender Teil des Proteins entfernt, der normalerweise eine schützende Hülle auf der Oberfläche der Mizellen bildet. Diese Hülle sorgt dafür, dass sich die Mizellen gegenseitig abstoßen und Abstand halten. Wenn sie verschwindet, können sich die Mizellen leichter berühren und miteinander verbinden. Sie schließen sich zu großen Klumpen zusammen (Bild 5C). Dabei wird die gesamte Oberfläche der Proteine kleiner. Da Wasser vor allem an der Oberfläche der Proteine gebunden ist, kann nun weniger Wasser festgehalten werden. Ein Teil des Wassers trennt sich deshalb von den Proteinklumpen. So entstehen feste Klumpen, der Käsebruch, und die Flüssigkeit, die man Molke nennt, welche abgetrennt wird. Aber wie wird aus dem Käsebruch Käse?
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Wie entsteht aus dem Käsebruch Käse?
Der Käsebruch wird nach der Gerinnung in kleine Stücke geschnitten. Je kleiner die Stücke sind, desto mehr Molke kann austreten und desto fester wird später der Käse. Anschließend wird der Käsebruch gepresst, um weitere Flüssigkeit zu entfernen. Bei der Herstellung von Hartkäse folgt zudem ein Salzbad, das dem Käse zusätzlich Wasser entzieht und ihm seinen typischen Geschmack verleiht. Danach wird der Käse zur Reifung gelagert. Während dieser Zeit verändern Bakterien den Käse, und bei manchen Käsesorten werden zusätzlich Schimmelpilze hinzugefügt. Durch unterschiedliche Milchsäurebakterien, Temperaturen und die gezielte Zugabe weiterer Bakterien oder Schimmelpilze entstehen viele verschiedene Käsesorten mit unterschiedlichen Aromen.
Welche Bestandteile der Milch sind im Käse und welche in der Molke?
Bei der Trennung von Milch in Käsebruch und Molke verteilen sich die Bestandteile ungleich auf zwei Phasen: eine feste und eine flüssige. Die feste Phase, der Käsebruch, entsteht durch eine Vernetzung des Caseins zu einer Art Gerüst. In diesem Netz bleiben große Teile des Milchfetts hängen, ebenso wie ein Teil der Mineralstoffe. Auch die fettlöslichen Vitamine werden dabei überwiegend im Käsebruch eingeschlossen, da sie an das Milchfett gebunden sind. Wie viel Wasser dabei eingeschlossen bleibt, hängt von der weiteren Verarbeitung ab – dadurch entstehen unterschiedliche Käsesorten. Die Molke ist dagegen der flüssige Teil, der aus diesem Netz herausläuft. Sie besteht überwiegend aus Wasser und enthält vor allem die Stoffe, die nicht in das feste Gerüst eingebaut werden können. Dazu gehören insbesondere der Milchzucker (Laktose) sowie die Molkenproteine, die zu klein und zu löslich sind, um im Käsebruch festgehalten zu werden. Auch wasserlösliche Vitamine sowie ein Teil der Mineralstoffe gehen in die Flüssigkeit über. So entstehen aus derselben Milch zwei sehr unterschiedliche Produkte: ein fester, strukturreicher Käse und eine dünnflüssige, aber dennoch nährstoffhaltige Molke.
Teste dein Wissen! Verteile die Bestandteile der Milch auf Käsebruch und Molke. Ziehe die einzelnen Komponenten einfach an die richtige Stelle.