4. Lebensmitteltechnologie

4.1 Grundlagen

Wie ich eingangs bereits erwähnt habe, bin ich Lebensmitteltechnologe in spe und beschäftige mich folglich sehr intensiv mit der Beschaffenheit von Lebensmitteln.

 

Aber was ist Lebensmitteltechnologie überhaupt? Die Lebensmitteltechnologie ist eine interdisziplinäre, sprich fachübergreifende, Wissenschaft, die alle Teilgebiete der klassischen Naturwissenschaften (Mathe, Physik, Chemie und Biologie), Teile der Ingenieurswissenschaft (vor allem die Verfahrenstechnik) und der Betriebswirtschaft, sowie Fragmente anderer Technologien (z.B. Biotechnologie) abdeckt, wobei hier ganz besondere Teildisziplinen, je nach Art und Beschaffenheit des jeweiligen Rohstoffes entstehen, dazu gehören beispielsweise die Technologie der Lebensmittel tierischer Herkunft (Molkereiwesen, Fleischindustrie), die Technologie der Lebensmittel pflanzlicher Herkunft (Back- und Süßwarenindustrie), die Getränketechnologie uvm. Eine Lebensmitteltechnologe sorgt also dafür, dass wir uns ohne großen Bedenken (z.B. durch die Infektion mit pathogenen Keimen) am Genuss und Geschmack des Essens erfreuen können und dies immer mit gleich bleibender Qualität von statten gehen kann.

 

Ein besonderer Kernpunkt hierbei ist der sinnvolle und schonende Umgang mit ökologischen und ökonomischen Ressourcen mittels moderner Technologien, um einen hohen Genuss- und Nährwert im späteren Produkt Lebensmittel zu erzielen. 

 

4.2 Warum kocht Milch ab einer bestimmten Temperatur einfach über?

Um diesen Phänomen näher auf den Grund zu gehen, müssen wir uns die Zusammensetzung der Milch etwas näher anschauen, denn Milch ist nicht nur eine Fett-Wasser- Emulsion, sie enthält zusätzlich auch wichtige Vitamine, Spurenelemente, einige Kohlenhydrate und , für unsere Zwecke von großer Bedeutung, Proteine oder im Volksmund auch Eiweiße.

Diese Proteine lassen sich aufgrund ihrer Struktur noch einmal in die Molkeproteine und die Caseine (siehe Käse) unterteilen und haben folglich unterschiedliche Stoffeigenschaften.

Erwärmen wir nun unsere Milch auf der Herdplatte, so beginnen ab einer Temperatur von etwa 70°C die Molkeproteine zu denaturieren, d.h. sie verändern durch die Wärmezufuhr ihre Form und beginnen auszufallen. Diesem Prozess wirkt das Verhalten der Caseine entgegen, denn diese umschließen die denaturierenden Proteine ähnlich wie ein Rettungsring einen Ertrinkenden und halten diese in der Lösung.

Doch mit weiterer Erhitzung verlieren die Caseine sehr viel Wasser und können die anderen Proteine nicht mehr halten, was zur Folge hat, dass diese ausfallen, gerinnen und an der Oberfläche zu einer dünnen Haut verkleben.

Unter dieser Haut sammelt sich der nach und nach der entstehende Wasserdampf, der die diese nun mit dem verbundenen Druck an vielen (kleinen) Stellen anhebt, sodass sich das Volumen für kurze Zeit drastisch vergrößert.

 

4.3 Wie kommen eigentlich die Löcher in den Käse?

Eine Frage, die wir uns schon seit frühester Kindheit stellen, denn Milch, aus der der Käse im klassischen Fall unweigerlich gemacht wird, hat ja auch keine Löcher. Wichtig zu wissen ist, dass Käse, der gerade erst zur Lagerung und Reifung gebracht wird, erstens anders schmeckt und zweitens noch keine Löcher aufweisen kann, also muss der der Grund für unser Problem hier liegen.

Dem ist auch so, denn bei der Reifung findet eine Umwandlung der Käseinhaltsstoffe statt: So verdunstet bei der Lagerung Wasser, was zur Aufkonzentration der Käseinhaltsstoffe führt (aus einem Liter/Kg Milch kann folglich kein Kg Käse entstehen) und auch die im Jungkäse enthaltenen Proteine (vor allem die Caseine) und das Fett werden enzymatisch abgebaut und gespalten, was dem Käse seinen charakteristischen Geschmack und seine charakteristische Struktur geben wird.

Der im Käse verbliebene Laktose (= Milchzucker)-Rest wird nun von homofermentativen (d.h. sie ernähren sich nur von einem Substart; hier: Milchzucker) Milchsäurebakterien innerhalb von ein bis drei Tagen verstoffwechselt und es entsteht neben Laktat (= Salz des Milchzuckers), Ethanol (= Alkohol) und CO2 (stoßen wir mit jedem Atemzug als unser Stoffwechselprodukt auch aus), das schließlich als Gas in der festwerdenden Masse Hohlräume bildet, die später zu den so genannten Gärungslöchern werden.

Verstärkt wird dieser Effekt zusätzlich noch durch die Zugabe von Propionsäurebakterien, die sich von dem entstandenen Laktat ernähren und daraus wiederum Propionsäure, Essigsäure und noch mehr CO2 herstellen.

 

4.4 Warum sieht mein Brühwürstchen nicht aus wie mein Steak?

Das liegt daran, dass die Wurst nicht der Bestandteil irgend eines tierischen Muskels ist, sondern es sich hierbei um ein technologisch hergestelltes Protein-Gel handelt.

 

Um dieses Gel herzustellen, muss zunächst einmal tierisches Muskelfleisch mechanisch durch einen Kutter zerkleinert werden. Wichtig für uns sind hier die im Muskel enthaltenen Proteine (vor allem Actin und Myosin), die später das Grundgerüst unseres Gels werden sollen. Doch um an diese heranzukommen, muss der Muskel zunächst zerkleinert werden, zusätzlich werden Gewürze, Salz, Fett und Eis hinzu gegeben, das dafür sorgt, dass die entstandene Fleischmasse (= Brät) nicht durch die Rotation der heiß gewordenen Messer überhitzt und die Proteine ihre Form und Eigenschaften verlieren (besonders das Myosin denaturiert bei Temperaturen von 50 + X °C). Sind diese Vorrausetzungen gegeben, beginnen die Proteine über elektrochemische Anziehungskräfte so lange Wasser (= geschmolzenes Eis) zu binden, bis diese „platzen“ und in Lösung gehen. Hier ordnen sich die Proteinfragmente so an, dass ein feinmaschiges Netz entsteht, in dessen Löcher sich Fetttropfen, Luftblasen und Gewürzkörner einlagern. Das nun entstandene Gel wird jetzt nur noch in einen Darm gefüllt und im Wasser erhitzt; deshalb auch der Name Brühwurst.

 

4.5 Warum machte Mutti immer etwas Zitronensaft auf unseren geschnittenen Frühstücksapfel?

Damit sie nicht braun werden, wird jetzt jeder von uns denken aber warum ist das so? Beim Schneiden des Apfels werden logischerweise etliche Zellen zerstört, sodass nun spezifische Enzyme, die separat in manchen Zellen eingelagert waren, austreten und mit den im Zellsaft lokalisierten Phenolen und dem Luftsauerstoff reagieren (= Oxidation). Dadurch entstehen aus den Phenolen sog. o-Chinone, die sich mittels Polymerisation zu hochmolekularen Melaninen (= brauner Farbstoff) zusammen lagern. Übrigens besitzen auch wir Melanine in unserem Körper, die durch eine ähnliche Reaktion unter anderem dafür sorgen, dass unsere Haut im Sommer eine schöne Bräune annimmt.

Da dieser Bräunungseffekt bei vielen Lebensmitteln meist durch sein unschönes Aussehen unerwünscht ist, versucht man, diesem Effekt entgegenzuwirken.

 

Eine Variante ist Muttis Zitronensaft, der dafür sorgt, dass sich der pH-Wert auf der Apfeloberfläche drastisch ändert und es den Enzymen einfach zu sauer ist, um zu arbeiten, weshalb hier keine Bräunungsreaktion (oder zumindest nur bedingt) in Gang kommt.