Agroscope, BFH-HAFL

Getränke auf Pflanzenbasis und Kuhmilch: physikalisch-chemische Eigenschaften im Vergleich

Die Zahl der Getränke auf pflanzlicher Basis nimmt in den Supermarktregalen laufend zu. Ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften wie Farbe oder Aufschäumbarkeit variieren je nach Art der pflanzlichen Basis und bestimmen ihre Verwendung als Milchalternative.

In den letzten Jahren sind Getränke mit aufgeschäumter Milch immer beliebter geworden, so dass die Schaumeigenschaften von Getränken auf pflanzlicher Basis (PBB, Plant Based Beverage) von großem Interesse sind, wenn sie als Ersatz für Milch verwendet werden.

Aufschäumbarkeit ist für Cappuccino oder Latte Macchiato wichtig

Unterschiedliche Verarbeitungsdesigns und Zusammensetzungen beeinflussen die Produktfunktionalitäten von PBB wie beispielsweise ihre Schaumeigenschaften. Im Allgemeinen gibt es zwei Hauptmechanismen für die Erzeugung von Milchschaum: einen über die Injektion von Gas und den anderen durch Rühren. Der Aufschäumprozess wirkt sich direkt auf die Blasengrößenverteilung aus. Bei Kaffeespezialitäten wie Cappuccino oder Latte Macchiato wird die Injektion von Luft oder Dampf durch eine Düse angewendet. Sobald Gasblasen in das System eingeführt werden, beginnen oberflächenaktive Moleküle, die Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche zu besiedeln. In Milchschaum stabilisieren normalerweise Milchproteine die Grenzfläche.

Wie werden Getränke auf Pflanzenbasis hergestellt?

Meist ist das Mahlen des Rohmaterials der erste große Verarbeitungsschritt bei der Herstellung von PBB eventuell nach einer Vorbehandlung wie dem Einweichen. Die Zerkleinerung in Wasser ist ein wichtiger Schritt, da sie die Partikelgrößenverteilung in einem PBB weitgehend bestimmt. Die Abtrennung ungelöster Stoffe aus der wässrigen Aufschlämmung mit verschiedenen Trennmethoden vor oder nach der Homogenisierung liefert einen löslichen Extrakt. Ein anschließender Erhitzungsschritt, in der Regel eine Form der UHT-Behandlung, führt zu einem Produkt mit langer Haltbarkeit von bis zu sechs Monaten bei Raumtemperatur. Die Homogenisierung von PBB verhindert die Aufrahmung und/oder Sedimentation während der Lagerung.

Welche Faktoren beeinflussen das Schäumungsverhalten von Milch und PBB?

Hauptziel dieser Studie war es, die ausgewählten physikalisch-chemischen Eigenschaften von PBB und Milch in einer vergleichenden Studie zu analysieren, wobei der Schwerpunkt auf den Schaumeigenschaften lag. Insgesamt wurden 27 UHT-behandelte PBB, die bei großen Schweizer Einzelhändlern gekauft wurden (80 % Marktvolumen), analysiert und mit zwei UHT-behandelten Vollmilchproben verglichen. Der Phytinsäure*-Gehalt wurde in den PBB ebenfalls analysiert, um den Einfluss dieses ernährungsphysiologisch ungünstigen Inhaltsstoffes auf das Schäumungsverhalten genauer zu untersuchen.

Einige PBB sind gleich gut oder sogar besser schäumbar als Milch

In der Milch sind die wichtigsten Proteine (Kaseine) kolloidal löslich, mit einem Durchmesser von etwa 50-500 nm. Die Partikelgrößenverteilung von homogenisierter Milch wird in der Regel von Fettkügelchen <1,7 µm dominiert. Für PBB fand man heraus, dass die Partikelgrößenverteilungen nach der Homogenisierung zwischen 5 und 20 µm liegen, was im Vergleich zu Milch deutlich höher ist.

Viskositäten und pH-Werte waren bei PBB ähnlich oder höher als bei Kuhmilch. PBB weisen eine weniger weiße Farbe auf als Kuhmilch. Interessanterweise zeigten einige PBB eine gute Schäumbarkeit, vergleichbar oder sogar besser als Milch.  

PBB weisen sehr unterschiedliche Produkteigenschaften auf

Da die Proteinzusammensetzung und die Funktionalität im Gegensatz zur Milch anders sind, die Rohstoffe von Natur aus in trockenem Zustand vorliegen und in Wasser dispergiert werden müssen, können PBB sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Auch wenn die Verarbeitungsprinzipien für alle Materialien ähnlich sind, können gewisse Verarbeitungsschritte eine Vielzahl von Produkteigenschaften stark beeinflussen.

Zugesetzte Stoffe und Phytinsäure in PBB

Zusatzstoffe können das Fliessverhalten und die Schäumbarkeit verändern. Stärke soll zur Emulsionsstabilität beitragen; Kalziumionen können sich an Proteine binden und deren Eigenschaften verändern. Salz kann die Löslichkeit von Proteinen und damit die Schäumbarkeit beeinflussen. Phytinsäure* bindet an Proteine und verringert deren Löslichkeit, enzymatische Aktivität und Verdaulichkeit.

Ein höherer Gehalt an Phytinsäure in PBB ergab ein grösseres Schaumvolumen bei der für den Konsum von Heißgetränken interessanten Temperatur von 60°C. Andererseits sollte die Phytinsäure aus ernährungsphysiologischen Gründen reduziert werden, was die Schäumbarkeit reduzieren könnte.

Phytinsäure: Phytinsäure gehört zu den bioaktiven Substanzen. Sie dient in Pflanzen wie Hülsenfrüchten, Getreide und Ölsaaten als Speicher für Phosphat und Kationen, die der Keimling zum Wachstum benötigt. Aufgrund ihrer komplexbildenden Eigenschaften kann sie vom Menschen mit der Nahrung aufgenommene Mineralstoffe wie Calcium, Magnesium, Eisen und Zink in Magen und Darm unlöslich binden, so dass diese dem Körper nicht mehr zur Verfügung stehen.

Fazit

  • Einige PBBs zeigten eine vergleichbare oder sogar bessere Aufschäumbarkeit als Milch.
  • Die Schaumhöhen der PBB waren sehr unterschiedlich und reichten von 41,5 mm bis 173 mm bei Raumtemperatur (Milchschaumhöhe: 134,8 mm) und 50,9 mm bis 203,6 mm bei 60°C (Milchschaumhöhe: 179,3 mm).
  • Viskositäten und pH-Werte waren bei PBB ähnlich oder höher als bei Kuhmilch. PBB waren weniger weiß, und ihre mittleren Partikelgrößen waren in der Regel deutlich höher als die von Kuhmilch.
  • Der Gehalt an ernährungsphysiologisch ungünstiger Phytinsäure in den PBB beeinflusst die Schaumhöhe bei der für den Konsum von Heißgetränken interessanten Temperatur von 60°C.
Zum kompletten Archiv