Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion des Gehalts an Sterolen und im Besonderen von Cholesterin in Milch, Rahm.

Cholesterin ist ein in allen tierischen Zellen vorkommendes Zoosterin. Es spielt eine wesentliche Rolle in der menschlichen Ernährung. Zum einen wird Cholesterin essentiell benötigt, zum anderen wird Cholesterin als Risikofaktor bei koronaren Herzerkrankungen diskutiert. Besondere Bedeutung hat die Cholesterin- zufuhr durch die Nahrung bei Personen mit Hypercholesterinamie. Dieser Personenkreis sollte möglichst wenig Cholesterin durch die Nahrung aufnehmen. Da Ernährungsgewohnheiten mit steigendem Lebensstandard immer fettlastiger werden, stellt eine Choleste- rinreduzierung einen wesentlichen Beitrag zur Vorbeugung von Krankheiten dar .

In Milch kommt ein durchschnittlicher Gehalt an Cholesterin von 10,0 - 14,4 mg/100 g vor. Da Milch nicht nur ein Grundnahrungsmittel sondern auch Ausgangsstoff für weitere fetthaltige Produkte, wie Butter, Sahne und Eis darstellt ist es wünschenswert, die Cholesterinkonzentration schon in der Milch zu reduzieren .

Zur Reduktion des Cholesteringehalts in Lebensmitteln und speziell auch in Milch sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Dieses sind im Wesentlichen destillative, adsorptive Verfahren, Kristallisation oder Extraktion mit Lösungsmitteln, wie bei- spielsweise C0 ₂ . All diese Verfahren sind qualitätsmindernd zum Beispiel im Hinblick auf die Sensorik bzw. das Aroma des Produktes. Ebenso sind die bekannten Extraktionstechniken wenig selektiv, da nicht nur die Cholesterinkonzentration sondern auch andere essentielle Nahrungsbestandteile reduziert werden. Der Zusatz von Cyclodextrinen zur Cholesterinreduzierung von Milch ist z.B. aus US6110517, WO 99/17620 und dem Abstract zu KR20000003013A bekannt. Der Abstract zu KR20030078532A beschreibt die Entfernung von Cholesterin aus Rahm mittels beta- Cyclodextrin und die Homogenisierung mit entfetteter Milch für die Käseherstellung. Der Abstract zu KR20040054319A beschreibt die Entfernung von Cholesterin aus Rahm mittels beta- Cyclodextrin für die Herstellung von Schlagsahne. Ein möglicher Restgehalt an beta-Cyclodextrin in der cholesterinarmen Zusam™ mensetzung wird nicht erwähnt.

In US5565226 oder EP0763981 Bl wird die Anwendung von immobilisierten Enzymen zum Abbau von Cyclodextrinresten in Lebensmitteln beschrieben.

Eine unbegrenzte tägliche Aufnahme von ß-Cyclodextrinen ist nicht zulässig. Es gilt für ß-Cyclodextrin ein ADI-Wert (Accep- table Daily Intake} von 5 mg/kg (Körpergewicht) /Tag . Um keinen Beschränkung hinsichtlich der aufgenommenen Tagesmenge an Milch zu unterliegen ist es daher wünschenswert, ein Verfahren zur

Verfügung zu stellen, welches nach der Cholesterinreduktion eine ß-Cyclodextrin reduzierte Milch zur Verfügung stellt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass

in einem Komplexierschritt eine Mischung dadurch hergestellt wird, dass die Milch mit Cyclodextrin gerührt oder homogenisiert wird, wobei sich ein unlöslicher Cyclodext- rin/Cholesterin- omplex bildet,

in einem Separationsschritt aus dieser Mischung der unlösliche Cyclodextrin/Cholesterin- omplex abgetrennt wird,

wodurch eine cholesterinreduzierte Emulsion erhalten und der cholesterinreduzierten Emulsion eine flüssige Amylase mit Lebensmittelzulassung zugesetzt wird und dadurch in der Emulsi- on vorhandenes Cyclodextrin abgebaut und eine cholesterinredu- zierte Milch mit einem Restgehalt an Cyclodextrin von weniger als 150 ppmw, bevorzugt weniger 100 ppmw und besonders bevorzugt weniger 50 ppmw erhalten wird

und die so erhaltene Milch einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Bei der Milch handelt es sich vorzugsweise um Rohvollmilch, homogenisierte Vollmilch, Rohmagermilch, homogenisierte Magermilch, Rohrahm, homogenisierten Rahm oder eine Mischung dieser Komponenten.

Bei dem Cyclodextrin handelt es sich vorzugsweise um alpha-, beta-, oder gamma-Cyclodextrin, besonders bevorzugt um beta- Cyclodextrin oder um eine beta-Cyclodextrin haltige Mischung der genannten Cyclodextrine .

Vorzugsweise werden 0,5 bis 15 Gew.-% Cyclodextrin bezogen auf das Gewicht der Milch/des Rahms zugesetzt. Die omplexierung erfolgt vorzugweise über einen Zeitraum von 5 bis 60 min bei einer Temperatur von 5 bis 60 ° .

In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird im Homogenisierschritt zunächst die gesamte erforderliche Cyclodextrinmenge Magermilch zugegeben und vermischt und dabei vorzugsweise gelöst, anschließend wird mit Milch oder Rahm ein gewünschter Fettgehalt eingestellt. Alternativ erfolgt die Zugabe der gesamten Cyclodextrinmenge zu Vollmilch und ein gewünschter Fettgehalt wird anschließend mit Rahm eingestellt. Dieser Verfah- rensschritt wird im Folgenden auch als Vorlösen bezeichnet.

Vorzugsweise findet das Vermischen des Cyclodextrins mit der Milch oder den Milchfraktionen mit einem Rührwerk, einem Homogenisator oder einem Ultra Turrax statt. Besonders bevorzugt findet das Vermischen mit einem Rührwerk statt. Die Abtrennung des unlöslichen Cyclodextrin/Cholesterin- Komplexes im Separationsschritt erfolgt vorzugsweise mittels einer Zentrifuge, Filtration oder durch Absetzen. Bevorzugt er- folgt die Abtrennung bzw. Separation des Cholesterin/ Cyclo- dextrin-Komplexes mittels Zentrifuge oder Absetzgefäß, besonders bevorzugt mittels einer Zentrifuge.

Bei der Amylase handelt es sich um eine Amylase mit Lebensmit- telzulassung (food-grade enzyme) . Die direkte Zugabe der flüssigen Amylase zum Prozess ermöglicht eine bessere Durchmischung und damit einen effizienteren Abbau des Cyclodextrins als die aus dem Stand der Technik bekannte Verwendung von immobilisierten Enzymen. Weiterhin ist durch die erfindungsgemäße Verfah- rensweise der technische Aufwand für die Durchführung in einem Produktionsbetrieb gering.

Vorzugsweise werden 10 bis 460 AU Amylase (AU - Amylase Unit; Enzymmenge, die 3000 mg Stärke bei pH 4 , 7 und 37 °C je Stunde abbaut) pro Gramm Cyclodextrin zugesetzt. Besonders bevorzugt werden 40 bis 200 und insbesondere 50 bis 150 AU zugesetzt.

Die Amylase wird über einen Zeitraum von vorzugsweise 10 min. bis 6 Tagen bei vorzugsweise 5 °C bis 65 °C der Emulsion zuge- setzt. Bevorzugt beträgt die Reaktionstemperatur 20 °C bis 65

°C bei bevorzugt 30 - 180 min, insbesondere bevorzugt bei 40 °C bis 65 °C für besonders bevorzugt 30 bis 120 min. oder ebenso besonders bevorzugt bei einer geringeren Temperatur von 5 °C bis 25 °C beträgt die Reaktionszeit besonders bevorzugt 3 bis 5 Tage .

Die so erhaltene Cholesterin- und cyclodextrinreduzierte Milch wird zur Inaktivierung der Amylase einer Wärmebehandlung unterzogen. Vorzugsweise erfolgt ein für Milch übliches Pasteurisa™ tions- bzw. Sterilisationsverfahren. Bevorzugt wird die Milch auf Temperaturen von 85 °C bis 150 °C erhitzt, besonders bevorzugt auf 120 °C bis 140 °C für vorzugsweise 3 bis 30 s, besonders bevorzugt für 3 bis 10 s.

Die Wärmebehandlung kann zur Vereinf chung durch die zur Halt" barmachung üblichen Wärmebehandlungsmethoden für Milch erfolgen. Somit ist dann im erfindungsgemäßen Verfahren kein zusätzlicher Inaktivierungsschritt für das Enzym notwendig. Besonders bevorzugt bei H-Milch (Ultrahocherhitzung auf größer 135 °C, größer 10 s) und ESL-Milch (Extended Shelf Life, 127 ° C für 1 - 2 s) findet eine für die Amylaseinaktivierung ausreichende Wärmebehandlung statt. Eventuell noch vorhandene Restaktivitäten sind für die Qualität und Zusammensetzung der Konsummilch unbe- deutend, da außer dem zugesetzten Cyclodextrin keine weiteren Inhaltsstoffe der Milch durch die Amylase katalysiert, abgebaut werden können und das Enzym ein für Lebensmittel zugelassenes sein muss. Die Verfahrensschritte Cyclodextrinzugabe und Separation im erfindungsgemäßen Verfahren können mehrfach wiederholt werden, wodurch sich Cholesterinreduktionen im Produkt von > 95 % erreichen lassen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine einfache Implementierung in den industriellen Herstellprozess von Konsummilch/Vollmilch/Rahm aus. Es ist möglich, zur Durchführung Maschinen einzusetzen, die üblicherweise in Molkereien verwendet werden:

· Beheiz- /kühlbare Rührbehälter, für die Durchführung des erfindungsgemäSen Verfahrens,

e Filtrationsanlagen, bevorzugt Nano-/Mikrofiltration für den Separationsschritt,

• Separatoren, bevorzugt Tellerzentrifugen für den Separati- onsschritt • Hochdruckhomogenisatoren für die Durchmischung der Komponenten im Komplexierschritt , oder nach Zusatz der Amylase .

Die im erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Cyclodextrin- und cholesterinreduzierte Milch bzw. Rahm werden in üblicher Weise gekühlt und abgepackt oder mittels üblicher Verfahren zu beliebigen an sich bekannten Milchprodukten wie z. B. Sahne, Butter, Käse, Joghurt oder Eis weiterverarbeiten, die dadurch ebenfalls cholesterinreduziert sowie beta-Cyclodextrin reduziert sind.

Unter einer cyclodextrinreduzierten Milch bzw. Rahm ist im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zu verstehen, dass der Cyclodextrin Gehalt der Milch bzw. des Rahms bevorzugt unter 200 ppmw und bei Milch besonders bevorzugt unter 100 ppmw liegt. Der Cholesteringehalt der cholesterinarmen Milch bzw. des Rahms ist vorzugsweise um mindestens 60 %, besonders bevorzugt um > 85 %, im Vergleich zur eingesetzten Milch/Rahm, reduziert . Im Folgenden wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens detaillierter am Beispiel von Verfahrensvarianten die in Fig. 1 dargestellt sind, beschrieben, wobei Verfahrensvariante 1 die Behandlung von Magermilch und Verfahrensvariante 2 die Behandlung von Rahm beschreibt. Variante 3 beschreibt die Behandlung von Roh- bzw. homogenisierter Vollmilch.

Die einfachste Verfahrensvariante stellt die erfindungsgemäße Behandlung von Vollmilch durch die Schritte Komplexierung, Separation sowie Wärmebehandlung dar. In den Verfahrensvarianten 1, 2 und 3 werden die Magermilch, Vollmilch oder der Rahm mit Cyclodextrin, besonders bevorzugt mit beta-Cyclodextrin versetzt. Es werden beta-Cyclodextrin- konzentrationen bei Magermilch, Vollmilch und Rahm von 0,5 - 15 Gew.~% bevorzugt 1,0 - 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,0 - 3,0 Gew.-% eingesetzt, bei Rahm bevorzugt 2,0 - 15 Gew.-%, be- sonders bevorzugt 3,0 - 10,0 Gew.-%. Alle Gew.-% Angaben beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindungbeschreibung / Beispiele immer auf das Gewicht der gesamten behandelten Milch bzw. des Rahms (100 %) .

Fig. 1 zeigt drei Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens. Verfahren 1 :

In Magermilch sind nur geringe Konzentrationen an Cholesterin vorzufinden, daher wird bei Verfahren 1 besonders bevorzugt die Variante mit Vorlösen des Cyclodextrins , vorzugsweise des beta- Cyclodextrins angewendet. Hierfür werden 0,5 - 15 Gew.-% bevorzugt 1,0 - 5,0 Gew.- , besonders bevorzugt 1,0 - 3,0 Gew.-% bezogen auf die gesamte eingesetzte Milchmenge an Cyclodextrin in Magermilch eingesetzt. Das Vermischen dauert 2 bis 30 min bei 5 bis 60 °C, besonders bevorzugt 2 bis 10 min. , bei besonders bevorzugt 10 bis 50 °C in einem Rührbehälter. Dieser Vorlösungs- Vorgang kann ebenso mit einem Ultra Turrax oder einem Homogenisator durchgeführt werden.

Nach dem Vorlösen wird die Rahmfraktion zudosiert, welche den Hauptanteil an Cholesterin in die Lösung einbringt. Hierbei kann auf einen gewünschten Fettgehalt der Milch standardisiert werden.

Im nächsten Schritt erfolgt die Komplexierung bei 5 bis 60 °C für 5 bis 60 min. , besonders bevorzugt für 5 bis 20 min. , bei besonders bevorzugt 10 bis 50 °C vorzugsweise durch Rühren mit einem Propellerrührwerk, einem Ultra Turrax oder einem Homogenisator. Im Falle der Verwendung von nicht homogenisierter Magermilch und nicht homogenisiertem Rahm wird besonders bevor- zugt nach Vermischung von Magermilch und Rahm eine Homogenisierung dieser Mischung durchgeführt.

Bei Verwendung eines Rührwerks wird eine homogene Vermischung, je nach maschineller Ausstattung und Spezifikation des Rührwerkes mit bevorzugt 10 bis 1.000 rpm oder bei Verwendung eines Ultra Turrax mit bevorzugt 800 bis 1.500 rpm durchgeführt. Durch die Komplexierung ändert sich die Wasserlöslichkeit des Cyclodextrins und der Komplex fällt als Niederschlag aus.

Der nun unlösliche Cholesterin/Cyclodextrin-Komplex wird mittels Zentrif gation, Filtration oder nach Sedimentation abge- trennt. Bevorzugt erfolgt die Abtrennung bzw. Separation des Cholesterin/Cyclodextrin-Komplexes mittels Zentrifuge oder Sedimentationsgefäß, besonders bevorzugt mittels einer Zentrifuge. Dabei wird vorzugsweise bis 20.000 x g zentrifugiert . Nach der Abtrennung des wasserunlöslichen Komplexes ist eine Rest- konzentration des eingesetzten beta-Cyclodextrins in Lösung vorhande .

Zum Abbau des restlich gelösten beta-Cyclodextrins werden 10 bis 460 AU Amylase zugesetzt, bevorzugt 40 bis 200 AU und besonders bevorzugt 50 bis 110 AU jeweils pro Gramm zugegebene Menge an Cyclodextrin. Die Abbaureaktion erfolgt in einem Temperaturbereich von vorzugsweise 5 bis 65 °C für vorzugsweise 10 min. bis 6 Tage, bevorzugt für 10 bis 180 min. bei bevorzugt 20 bis 65 °C, besonders bevorzugt bei 40 bis 65 °C für besonders bevorzugt 20 bis 80 min. oder ebenso besonders bevorzugt bei einer geringeren Temperatur von 5 °C bis 25 °C für besonders bevorzugt 3 bis 5 Tage.

Die Inaktivierung der Amylase erfolgt durch eine Wärmebehandlung der Milch. Dazu wird die Milch auf Temperaturen von vorzugsweise 85 °C bis 150 °C erhitzt, besonders bevorzugt auf 120 °C bis 140 °C für vorzugsweise 3 bis 30 s, besonders bevorzugt für 3 bis 10 s. Die Wärmebehandlung kann zur Vereinfachung durch die zur Haltbarmachung üblichen Wärmebehandlungsmethoden für Milch erfolgen. Somit ist dann im erfindungsgemäßen Verfahren kein zusätzlicher Inaktivierungsschritt für das Enzym not- wendig. Besonders bevorzugt wird als Teilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens die Methode zur Wärmebehandlung für ESL- / und UHT- bzw. H-Milch eingesetzt. Das heißt, es werden Heißhaltezeiten für die Milch von mind. 127 °C für 1 bis 2 s und von 135 °C für 10 s angewendet. ^ϊϊ ^" X _* £ 9 Ü-3L 3ή€5ΪΤ. 2-

Beim erfindungsgemäßen Verfahren 2 in Fig. 1 werden der Rahmfraktion mit einem Gesamtfettgehalt größer 20 Gew.-% bevorzugt 2,0 - 15 Gew.%, besonders bevorzugt 3,0 - 10,0 Gew.% beta- Cyclodextrin für zugesetzt.

Die Komplexierung erfolgt für 5 - 60 min. bei vorzugsweise 5 - 60 °C, besonders bevorzugt für 5 - 20 min. , bei besonders bevorzugt 10 - 50 °C vorzugsweise durch Rühren mit einem Propellerrührwerk, einem Ultra Turrax oder einem Homogenisator. Nach der beschriebenen Komplexierung kann erfindungsgemäß vor dem

Separations- und Abbauschritt, eine Standardisierung mit Magermilch auf einen gewünschten Fettgehalt erfolgen oder die cho- lesterinreduzierte Rahmphase zur Herstellung weiterer Milchprodukte wie z. B. der Sahne-, Butter-, Käse-, Joghurt-, Eisher- Stellung eingesetzt werden.

Der Abbau des restlich gelösten beta-Cyclodextrins. und die In- aktivierung der Amylase wird wie in Verfahren 1 beschrieben durchgeführt . Verfahren 3 :

Beim erfindungsgemäßen Verfahren 3 wird Vollmilch bevorzugt 1,0 bis 5,0 Gew.% beta-Cyclodextrin, besonders bevorzugt 1,0 bis 3,0 Gew.% beta-Cyclodextrin zugesetzt. Die Komplexierung erfolgt dann bevorzugt für 10 bis 60 min., bei bevorzugt 10 bis 60 °C, besonders bevorzugt für 5 bis 20 min. bei besonders bevorzugt 10 bis 40 °C, vorzugsweise durch Rühren mit einem Propellerrührwerk, einem Ultra Turrax oder einem Homogenisator. Nach der Komplexierung erfolgt die Separation besonders bevorzugt mittels einer Zentrifuge, vorzugsweise bis 20.000 x g. Der Abbau des restlich gelösten beta-Cyclodextrins und die In- aktivierung der Amylase wird wie in Verfahren 1 beschrieben durchgeführt .

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Er- findung: Beispiel 1

Cholesterinreduzierte Vollmilch nach Vorlösen des beta- Cyclodextrins in Magermilch

Beispiel 1

Jeweils 100 g Magermilch wurden auf 50 °C aufgeheizt. Es wurden jeweils von 1,0 bis 4,0 Gew.~% beta-Cyclodextrin zugegeben {siehe Tab. 1) und diese Mischungen 3 min. bei 800 rpm mit ei- nem Magnetrührer vermischt. Danach wurde mit Rahm auf einen

Fettgehalt von 3,5 % standardisiert. Anschließend erfolgte eine 10 min. Behandlung der Mischung im Ultra Turrax Labormischer bei 2.000 rpm als Komplexierungsschritt .

Die Abtrennung des unlöslichen Niederschlages maßgeblich beste- hend aus dem Cholesterin~/Cyclodextrin-Komplex erfolgte durch Zentrifugieren mit einer Laborzentrifuge 15 min. bei 50 °C und 200 g Beschleunigung. Der resultierende überstand wurde abgezogen. Der Cholesteringehalt des Überstandes wurde mittels chromatographischer Methoden bestimmt. In nachfolgender Tabelle sind Cholesterinreduktionen in Abhängigkeit der eingesetzten beta-Cyclodextrinkonzentration aufgelistet. Ab einer beta- Cyclodextrinzugabe von über 3,0 Gew. -I wurde eine Cholesterin- reduktion größer 90 % erreicht. Tab . 1

Die cholesterinreduzierten Milchproben 1.1. bis 1.5. {Tab. 1) , wurden mit 35 und 125 AU/g Cyclodextrin Amylase versetzt und bei 55 °C für 90 min. und 120 min. unter leichtem Rühren tempe riert . Durch diese Behandlung wurde eine Reduzierung des beta- Cyclodextrins bei den Proben unter 50 ppmw erreicht. Beispiel 2

Cholesterinreduktiorx aus Rahm

Jeweils 50 g homogenisierter Rahm wurden auf 50 °C aufgeheizt. Es wurden jeweils 1,0 bis 5,0 Gew.-% beta-Cyclodextrin zugege- ben (siehe Tab. 2) und diese Mischungen 10 min. bei 500 rpm mit einem Rührer vermischt.

Die Abtrennung des unlöslichen Niederschlages, der maßgeblich aus dem Cholesterin-/Cyclodextrin~Komplex besteht, wird durch Zentrifugieren mit einer Laborzentrifuge 15 min. bei 50 °C und 200 x g Beschleunigung separiert. Der Cholesteringehalt des Überstandes wurde mittels chromatographischer Methoden bestimmt. Bei steigenden Dosagen an beta-Cyclodextrin resultiert eine Cholesterinreduktion größer 80 %.

Tab. 2

Die cholesterinreduzierten Rahmproben (Tab. 2) wurden mit 50 bis 150 AU/g Cyclodextrin Amylase versetzt und bei 55 °C für 90 bis 120 min. unter leichtem Rühren temperiert. Durch diese Behandlung wurde eine Reduzierung des beta-Cyclodextrins unter 150 ppmw erreicht.

Beispiel 3

Cholesterinreduktion in Vollmilch durch Variation der Prozess- temperatur

Jeweils 100 g Vollmilch wurden auf 40 °C e wärmt. Es wurden jeweils von 1,0 bis 3,0 Gew.-% beta-Cyclodextrin zugegeben (siehe Tab. 3) und diese Mischungen 10 min. bei 800 rpm mit einem Mag- netrührer vermischt. Der unlösliche Niederschlag wurde durch Separation für 10 min. bei 200 x g in einer Laborzentrifuge ab- getrennt. Der Cholesteringehalt des Überstandes wurde mittels chromatographischer Methoden bestimmt.

Tab. 3

Die cholesterinreduzierten Milchproben (Tab. 3) wurden mit 35 und 125 AU/g Cyclodextrin Amylase versetzt und bei 55 °C für 90 min. und 120 min. unter leichtem Rühren temperiert. Durch diese Behandlung wurde eine Reduzierung des beta-Cyclodextrins bei den beiden Proben unter 50 ppmw erreicht.