Die Milch macht‘s!

1. Die Milch macht‘s! - Von der Rohmilch zum Käse -

2. Gliederung • Allgemeines 2. Inhaltsstoffe Fette Milchzucker Milchsäure Proteine Mineralstoffe Vitamine 3. Milchverarbeitung Pasteurisierung Homogenisierung 4. Milchprodukte Joghurt Butter Käse 5. Ausblick

3. 1. Allgemeines Milch-Definition Milch ist ein aus den Milchdrüsen weiblicher Säugetiere abgesondertes Sekret. Sie enthält als ausschließliche Nahrung des heranwachsenden Lebewesens alle wichtigen Nährstoffe.

4. 1. Allgemeines Geschichtliches • 3000 v. Chr.: erste Zeugnisse der Milchverarbeitung • 17 Jh. erste wissenschaftliche Untersuchungen der Milch • 18. und 19 Jh. technologische Entwicklungen • (z.B. Pasteurisierung)

5. 2. Inhaltsstoffe der Milch

6. 2. Inhaltsstoffe Fette Proteine und Hydratwasser • Micellen (0,1-10 µm Durchmesser) • Stabiles Kolloid („milchiges“ Aussehen) • Fett-In-Wasser-Emulsion • 95% Triglyceride Emulgator- hülle Phospho- lipidschicht Fettkern

7. 2. Inhaltsstoffe Versuch 1:Emulsionstyp von Sahne und Butter Lipophiler Farbstoff Sudan III: (Qualitativer Fettnachweis) Hydrophiler Farbstoff Methylenblau:

8. Sahne: Fett-in-Wasser-Emulsion Butter: Wasser-in-Fett-Emulsion 2. Inhaltsstoffe Emulsionstyp von Sahne und Butter

9. 2. Inhaltsstoffe Wirkung von Lipase: Versuch 2:Verdauung von Milchfett durch Lipase Pancreatin: Enzym aus der Bauchspeicheldrüse (= Pancreas), Lipase

10. 2. Inhaltsstoffe Lactose – Milchzucker • Disaccharid • optisch aktiv • reduzierender Zucker • nur 1/3 der Süßkraft von Rohrzucker • relativ schlechte Wasserlöslichkeit α-Lactose (β-D-Galactose, α-D-Glucose)

11. 2. Inhaltsstoffe Lactose Ernährungsphysiologische Aspekte • Lactosespaltung im Dünndarm durch Lactase (β-Galaktosidase) • Langsame Lactosespaltung, längere Sättigung • Fördert Calciumresorption im Darm • Wiederherstellung der Darmflora nach Krankheit • Lactoseintoleranz

12. 2. Inhaltsstoffe Milchsäure • Vergärung von Lactose zu Milchsäure durch Bakterien (Lactobazillus, Streptococcus) • Soxhlet-Henkel-Zahl (SHZ) als Maß für den Gehalt an Milchsäure Soxhlet-Henkel-Zahl: Anzahl Milliliter einer NaOH (aq) (c= 0,25 mol/L) zur Titration von 100 mL Milch

13. 2. Inhaltsstoffe Versuch 3:Ist meine Milch noch frisch?(Bestimmung der SHZ) Reaktionsgleichung:

14. 2. Inhaltsstoffe Enantiomere der Milchsäure

15. 2. Inhaltsstoffe Proteine

16. 2. Inhaltsstoffe Casein-Micelle Casein Casein-Submicelle Calcium- Phosphat- Brücken hydrophober Kern κ-Casein hydrophile Reste Submicellen mit κ-Casein in der Außenschicht Calciumphosphat-Brücken α- und β-Casein innerhalb der hydrophilen Hülle Caseinmicellen 10-300 nm groß

17. 2. Inhaltsstoffe Verknüpfung der Casein-Submicellen über Calciumphosphat

18. 2. Inhaltsstoffe Versuch 4: Saure Caseinfällung • Isoelektrischer Punkt des Caseins bei pH 4,6 • Protonierung • Zwitterionen • Hydrathülle geschwächt Aggregation 3H+(aq)

19. 2. Inhaltsstoffe Caseinfällung – Produkte Vollmilch Lab- oder Säurefällung Molke (Wasser, Molkenproteine, Zucker, Vitamine, Mineralstoffe) Casein • Käseherstellung • Süßmolke, Sauermolke • Herstellung von Molkekäse • Gewinnung von Lactose • Getränk

20. 2. Inhaltsstoffe Casein: Violettfärbung positiver Proteinnachweis Struktur des Kupfer-Protein-Komplexes Versuch 5:Proteinnachweis: Biuret-Probe

21. 2. Inhaltsstoffe Versuch 6:Nachweis der Molkenproteine Gelbfärbung (Xanthoproteinreaktion) Bildung des Elektrophils durch Eigenprotonierung: Elektrophile Substitution (am Beispiel Phenylalanin):

22. 2. Inhaltsstoffe Vitamine fettlöslich Vitamin A → gelbe Farbe der Butter Vitamin D Vitamin E → Antioxidation Vitamin B1 Vitamin B2 → gelbgrüne Farbe der Molke Vitamin B12 Vitamin C → Antioxidation wasserlöslich

23. 2. Inhaltsstoffe Mineralstoffe in der Milch Kalium 0,15% Calcium 0,12% Chlorid 0,11% Phosphor 0,09% Natrium 0,05% Spurenelemente Calciumbedarf zu 60% durch Milch und Milchprodukte abgedeckt • Calcium: • Knochenbau • Zahnstoffwechsel • Blutgerinnung • Muskulatur • Nervensystem

24. 3. Milchverarbeitung Rohmilch: • „…das unveränderte Gemelk einer Kuh oder mehrerer Kühe, das nicht über die Gewinnungstemperatur (ca. 40°C) erhitzt worden ist.“ • Fettgehalt unverändert ca. 3,8% • Vor Genuss abkochen (Keimgehalt) • Rohmilch „rahmt auf“ (Demonstration)

25. 3. Milchverarbeitung Rohmilch Reinigung Entrahmung Vollmilch Fettarme Milch entrahmte Milch Hitzebehandlung Pasteurisierung Ultrahocherhitzung Sterilisation Homogenisierung Frischmilch H-Milch Sterilmilch

26. 3. Milchverarbeitung Hitzebehandlung • Abtötung pathogener Mikroorganismen • Denaturierung von Proteinen • Inaktivierung von Enzymen →verlängerte Haltbarkeit →bessere Verdaulichkeit

27. 3. Milchverarbeitung Hitzebehandlung • Pasteurisierung (72-75°C, 15-30 s) Frischmilch • Ultrahocherhitzen (135-150°C, mind. 1 s) H-Milch • Sterilisation (110-120°C, 10-30 min) Sterilmilch

28. Erklärung: Schardinger-Enzym (Aldehyd-Dehydrogenase) Schardinger-Enzym überträgt Wasserstoff von Formaldehyd auf Methylenblau Farbloses Leukomethylenblau Enzym wird bei 60°C zerstört (Pasteurisierung) Nachweis für Pasteurisierung in der Molkereitechnik 3. Milchverarbeitung Versuch 7:Nachweis der Pasteurisierung

29. 3. Milchverarbeitung Reaktionsgleichungen Formaldehyd als Wasserstoffdonator (Oxidation): Methylenblau als Wasserstoffakzeptor (Reduktion)

30. 3. Milchverarbeitung Homogenisierung nicht homogenisierte Milch homogenisierte Milch Große Fetttröpfchen rahmen auf kleine Fetttröpfchen bleiben fein verteilt

31. 4. Milchprodukte • Sauermilcherzeugnisse • Joghurt • Dickmilch • Saure Sahne • Kefir • Butter • Käse • Sauermilchkäse • Labkäse

32. 3. Milchprodukte Joghurt Herstellung: • Homogenisierung, Hitzebehandlung • Versetzen mit Mischkulturen: Streptococcus thermophilus Lactobazillus bulgaricus • Bebrüten bei 42-45°C • Kühlen →stichfester Joghurt • Probiotische Produkte

33. 3. Milchprodukte Butter Herstellung: • „Wenn man Milch stößt, macht man Butter daraus“ (Salomon 30, 33) • Emulgatorhülle der Fetttröpfchen wird zerstört Fett-In-Wasser-Emulsion Wasser-In-Fett-Emulsion • Produkte: Butterflocken Buttermilch

34. 3. Milchprodukte Käseherstellung – Übersicht Lab-Enzym, Reifungs- kulturen Milchsäure- bakterien Milch Quark, Frischkäse Dickete schneiden schneiden, formen, salzen Käsebruch Molke Reifungs- kulturen Molke formen, salzen, pressen Reifung Molke gereifte Sauermilchkäse gereifte Labkäse

35. 3. Milchprodukte Versuch 8:Enzymatische Caseinfällung mit Lab Lab: • Enzym aus dem Labmagen von Kälbern • enthält die Protease Rennin (Chymosin) 1 105 106 169 Peptid····Phe - Met····Peptid κ-Casein Lab 1 105 106 169 Peptid····Phe + Met····Peptid Paracasein Glycopeptid Labfällung von Casein:

36. Dickete Guten Appetit! Käse Herstellung (Mozzarella-Käse) Schneiden Labenzym Dicklegen Käsebruch formen pressen abtropfen Molke Guten Appetit! Mozzarella

37. Milchbildung Mikrobiologie der Milch Gentechnik Hygiene Ernährung Transport Produkt- und umweltgerechte Verpackung Umwelt- erziehung Biologie Chemie Analyse Synthese von Zusatzstoffen Sozialkunde Arbeitslehre Landwirtschaft Industrielle Milchverarbeitung 5. Ausblick:Milch in der Schule Milch

38. Vielen Dank!