Versuch zur Herstellung von Joghurt aus pasteurisierter Vollmilch

Regionale Planugsgruppe
Biotechnologie & Biologie
Joghurt
Regierungspräsidium Stuttgart
StD'in Silke Fischer
Versuch zur Herstellung von Joghurt aus pasteurisierter Vollmilch
Veränderungen des Eduktes Milch: Was macht die Milch zu Joghurt?
Hintergrundinformationen zum Versuch:
Gibt man zu Milch etwas Joghurt, oder isolierte Kulturen von Lactobacillus bulgaricus (Milchsäurebakterien) und evtl. Streptococcus thermophilus, so wird aus der Milch Joghurt. Joghurt ist also
sozusagen das Endprodukt des anaeroben Bakterienstoffwechsels.
Als Hauptnährstoff dient den Joghurtbakterien der in der Milch enthaltene Milchzucker (Lactose).
Dieser wird dabei durch das Enzym Lactase (β-Galactosidase) zunächst zu Glucose und Galactose gespalten. Die Spaltprodukte werden anschließend über Glykolyse und Milchsäuregärung zu
Milchsäure umgesetzt:
Abbildung 1: Vereinfachte Reaktionsgleichung zur Milchsäuregärung
Welche Fragestellungen kann man daraus für den Unterricht ableiten?
1. Was passiert mit der Milch bei der Entstehung von Joghurt → Eigenschaftsvergleich des
Eduktes Milch mit dem Produkt Joghurt, Ableitung des Stoffwechsels.
2. Welche Produktionsbedingungen sind optimal für die Bakterien?
3. Wie kann man nachweisen, dass tatsächlich die Bakterien ursächlich für die Joghurtentstehung sind? (Prinzip der Negativkontrollle)
Einbettung in das Rudi-Ratlos-Konzept:
Die meisten Menschen mit Lactose-Intoleranz können Joghurt beschwerdefrei konsumieren. Daraus lässt sich die Fragestellung nach den Vorgängen bei der Joghurtproduktion ableiten. → Was
passiert bei der Bildung von Joghurt mit dem Milchzucker?
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Regionale Planugsgruppe
Biotechnologie & Biologie
Joghurt
StD'in Silke Fischer
Regierungspräsidium Stuttgart
Vorbereitung:
Bereitstellung folgender Materialien und Geräte:
•
Vollmilch
•
Töpfe (Wasserbad) und Herdplatte
•
Naturjoghurt (mit Joghurt-Bakterien)
•
Löffel
•
Schraubdeckelgläser
•
Thermometer
•
Brutschrank
•
pH-Indikatorpapier
Durchführung:
•
In vier Schraubdeckelgläser werden je ca. 50 mL Vollmilch gegeben. Die vier Ansätze werden danach entsprechend den Angaben 1 bis 4 behandelt:
1. ein erbsengroßes Stück Joghurt dazu, vermischen, inkubieren
2. ein erbsengroßes Stück Joghurt dazu, vermischen, kurz aufkochen, inkubieren
3. kurz aufkochen, abkühlen, ein erbsengroßes Stück Joghurt dazu, vermischen, inkubieren
4. kein Joghurt hinzufügen, inkubieren
•
Die vier Ansätze werden für 24 Stunden bei 40 °C inkubiert und anschließend bis zur Auswertung bei 4 °C gelagert.
•
Bestimmen Sie die Eigenschaften Konsistenz, Geruch/Geschmack und pH-Wert des Eduktes Milch vor der Zugabe von Joghurt und halten Sie diese in der Auswertetabelle fest.
•
Ermitteln Sie dieselben Eigenschaften der Produkte nach Abschluss der Inkubation. Bei Ansatz zwei und vier kein Geschmackstest. Tragen Sie die Ergebnisse ebenfalls in die Auswertetabelle ein.
•
Erklären Sie die Bedeutung des Versuchsansatzes vier.
•
Finden Sie für die Eigenschaftsveränderungen der Versuchsansätze 1-4 eine Erklärung.
Versuchsauswertung:
Beobachtung/Mögliche Ergebnisse:
Tabelle 1 Lehrerversion (Schülerversion ohne Inhalt):
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Regionale Planugsgruppe
Biotechnologie & Biologie
Joghurt
StD'in Silke Fischer
Regierungspräsidium Stuttgart
Versuchsansatz
Konsistenz
Geruch/Geschmack
pH-Wert
Beginn
Ende
Beginn
Ende
Beginn
Ende
flüssig
fest
Süßlich, nach
Milch
Säuerlich, nach
Joghurt
ca. 7
ca.4
flüssig
Süßlich nach
Milch
Je nach Lagerungsdauer milchig bis verdorben
ca.7
ca.7
ca. 7
ca. 4
ca. 7
ca. 7
1
Milch, Joghurt, Wärme
2
Milch, Joghurt, Erhitzen, Wärme
3
Milch, Erhitzen, abkühlen Joghurt,
Wärme
flüssig
fest
Süßlich nach
Milch
Säuerlich, nach
Joghurt, Geschmack angenehmer als in V.
1
4
Milch, Wärme
flüssig
flüssig
Süßlich nach
Milch
Sehr verdorben
flüssig
Tabelle 1: zeigt die Veränderung der untersuchten Parameter im Verlauf der Inkubation
Erklärung:
Ansatz 1 und 3:
Es ist Joghurt entstanden, da lebende Bakterien vorhanden waren. Joghurt Nr. 3 schmeckt besser,
da durch das Erhitzen die in der Milch vorkommenden Bakterien zunächst abgetötet wurden. Die
danach zugegebenen Joghurtbakterien lagen daher in „Reinkultur“ vor.
Was passiert nun bei der Joghurtentstehung mit der Milch?
•
Der süße Geschmack verschwindet, es entsteht ein säuerlicher Geschmack
→ Lactose wird zu Milchsäure umgesetzt
•
Der pH-Wert sinkt
→ Es entsteht Milchsäure
•
Die Konsistenz verändert sich von flüssig nach fest
→ Die entstehende Säure führt zur Denaturierung der Milchproteine
Ansatz 2:
Es konnte kein Joghurt entstehen, da die zugefügten Bakterien durch das Aufkochen abgetötet
wurden. Der Ansatz riecht weniger verdorben als Ansatz 4, da auch Fäulnisbakterien durch das
Abkochen vernichtet wurden.
Ansatz 4:
Dieser Ansatz hat die Bedeutung einer Negativkontrolle. D. h., er weist nach, dass die Joghurtbildung tatsächlich auf die zugeführten Bakterien zurückzuführen ist.
Der Ansatz riecht verdorben, da die Milch ohne die konservierende Säurebildung von Fäulnisbakterien zersetzt wird.
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