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Molkkaese

Molkkaese

Entwicklung innovativer Analysenverfahren zum Nachweis von Molkenproteinen und Etablierung von Biomarkern als Qualitätsparameter bei Molkenprotein angereichertem Schnittkäse

Projektkoordinator

Dr. Dierk Martin
Max Rubner Institut (MRI), Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch, Kiel
dierk.martin@mri.bund.de

Verbundpartner

Universität Hamburg (UHH), Hamburg School of Food Science, Institut für Lebensmittelchemie
Deutsches Milchkontor GmbH (DMK)
SGS Germany GmbH (SGS)

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Im Rahmen einer nachhaltigen und ressourceneffizienten Käseproduktion sollen entsprechende Herstellungsverfahren zur Implementierung von Molkenproteinen gesetzlich zugelassen werden. Die Voraussetzung hierfür stellt im Sinne des Verbraucherschutzes eine valide Analysenmethode dar, mit der eine Differenzierung von traditionell hergestelltem Käse und mit Molkenprotein angereichertem Käse ermöglicht wird. Der amtlichen Lebensmittelüberwachung in Deutschland kann diese Methode dann zukünftig zur Überprüfung der Kennzeichnung der verschiedenen Produkte dienen und somit zum Schutz der Verbraucher vor Täuschung beitragen.


Nach der Herstellung und Reifung von Molkenprotein angereichertem Schnittkäse im Technikums- (beim Partner MRI) sowie Industriemaßstab (beim Partner DMK), dienen diese Käse der Entwicklung von analytischen Methoden zur Bestimmung des Molkenproteinanteils. Die Kernansätze zur Methodenentwicklung basieren hierbei hauptsächlich auf proteomischen Methoden mittels HPTLC MS und HPLC MS.

Ergebnisse

Die Laufmittelzusammensetzung zur Trennung der Milchproteine mithilfe der Hochleistungsdünnschichtchromatographie (HPTLC) wurde erfolgreich optimiert. Darüber hinaus wurde eine Proteolyse-Methode adaptiert, die sich für verschiedene Enzyme anwenden lässt. Von sieben getesteten Enzymen zeigten vor allem Asp-N, Lys-C und Trypsin die schärfsten und am besten getrennten Bandenmuster (siehe Abbildung 1). Neben der eindimensionalen Entwicklung konnte auch die zweidimensionale Trennung von mit Trypsin abgebauten Milchproteinen erfolgreich angewendet werden. Außerdem wurde eine Methode zur Extraktion der Peptide und Proteine aus Käse entwickelt. Mithilfe von ZipTips® kann eine schnelle Aufreinigung und Konzentrierung der Analyten aus dem zunächst erstellten Extrakt erfolgen. Des Weiteren wurde als selektives Nachweisverfahren der Molkenproteine und -peptide eine Immunfärbung erfolgreich entwickelt. Die Identifizierung der Peptid- und Proteinbanden soll massenspektrometrisch mithilfe von HPTLC-MALDI-TOF-MS/MS erfolgen, wobei erste Banden bereits analysiert wurden.

Eine Protein /Peptidextraktionsmethode wurde für die Käsematrix erfolgreich entwickelt. Die ersten Analysen der nativen Molkenproteine mittels HPLC UV ergaben, dass natives α-Lactalbumin und β-Lactoglobulin im Verlauf der Käsereifung proteolytisch nicht abgebaut werden. Die entsprechenden Gehalte im Standardkäse gegenüber dem Molkenprotein angereicherten Käse sind erwartungsgemäß geringfügig höher. Darüber hinaus deuten die ersten Ergebnisse bei der Entwicklung einer HPLC FLD Methode zur Bestimmung der Gesamtgehalte einzelner Milchproteine, also auch der denaturierten Molkenproteine im Käse darauf hin, dass der Gesamtgehalt an β-Lactoglobulin (denaturiert und nativ) im Reifungsverlauf konstant bleibt. Die Peptidspektren des Standardkäses sowie des Molkenprotein angereicherten Käses nach tryptischem Verdau, HPLC-Auftrennung und massenspektrometrischer Detektion sind vergleichbar (siehe Abbildung 2). Die softwaregestützte Datenauswertung der Peptidspektren mittels Proteome DiscovererTM ergab, dass es jedoch Unterschiede in der Menge bzgl. der aus β-Lactoglobulin gebildeten Peptide gibt.

Verwertung

Nach erfolgreicher Ausführung der Forschungsarbeiten können die Verfahren zur Molkenproteinanreicherung für KMU und Großunternehmen der Milchindustrie mit geringen investiven Mitteln und relativ einfachen technologischen Maßnahmen zeitnah umgesetzt werden. Bei Projektende stehen die Ergebnisse aus der Projektforschung der milchverarbeitenden Wirtschaft direkt zur Verfügung. Neue Verfahren oder Produktentwicklungen können dann ggf. patentiert werden. Weiterführende Untersuchungen sowie die Prüfung der Applikation der entwickelten neuen Analysenverfahren an anderen Käsesorten sind denkbar. Hieraus würden sich für die Milchindustrieunternehmen dann auch Innovationen bei anderen Käsesorten ergeben.

Broschüre: Poster Molkkäse
Dokumenttyp: PDF Dokumentgröße: 670 KB

Broschüre Beschreibung:

Innovative Analyseverfahren für die Bestimmung von Molkenproteinen in Molkeprotein-angereichertem Käse