Warum gerinnt Milch beim Erhitzen?
- Zusammensetzung der Milch
- Wirkung der Hitze auf Milchproteine
- Gerinnung durch pH-Wert-Änderungen
- Mechanismus des Gerinnens
- Zusammenfassung
Zusammensetzung der Milch
Milch ist ein komplexes Gemisch aus Wasser, Proteinen, Fett, Lactose (Milchzucker), Mineralstoffen und Vitaminen. Besonders wichtig für das Gerinnen sind die Proteine, die in Milch in zwei Hauptgruppen vorkommen: Kaseine und Molkenproteine. Kaseine liegen in der Milch in Form von winzigen Partikeln vor, den sogenannten Kasein-Micellen, die stabil in der wässrigen Phase suspendiert sind. Die Molkenproteine dagegen sind vollständig im Wasser gelöst.
Wirkung der Hitze auf Milchproteine
Beim Erhitzen der Milch verändern sich vor allem die Molkenproteine. Diese sind temperaturempfindlicher als die Kaseine und denaturieren bereits bei relativ niedrigen Temperaturen. Denaturierung bedeutet, dass die Proteine ihre natürliche dreidimensionale Struktur verlieren und sich entfalten. Dadurch wird ihre Löslichkeit beeinträchtigt und sie können sich an andere Proteine oder Partikel der Milch anlagern. Dies allein führt aber nicht unbedingt zum Gerinnen.
Gerinnung durch pH-Wert-Änderungen
Entscheidend für das Gerinnen der Milch ist der pH-Wert. Kasein-Micellen sind stabil, weil sie sich gegenseitig durch elektrostatische Abstoßung abstoßen. Diese Abstoßung beruht auf der negativen Ladung der Kaseine bei einem neutralen bis leicht sauren pH-Wert. Wird die Milch erhitzt, so können sich darin gelöste Säuren (z.B. Milchsäure bei beginnender Säuerung) verstärkt aufbauen oder durch Zugabe von Säure (zum Beispiel bei der Herstellung von Joghurt) verändert sich der pH-Wert. Sinkt der pH-Wert in Richtung des isoelektrischen Punkts der Kaseine (ca. pH 4,6), verlieren die Kaseine ihre Ladung und die elektrostatische Abstoßung fällt weg.
Mechanismus des Gerinnens
Wenn die elektrostatische Abstoßung entfällt, können die Kasein-Micellen zusammenkleben und verklumpen. Durch Hitze gefaltete Molkenproteine können zusätzlich an die Kasein-Micellen binden und so die Bildung von Aggregaten fördern. Diese Aggregate sind nicht mehr in Wasser löslich und setzen sich als sichtbare Gerinnsel ab. Daher sieht man beim Erhitzen oft, dass Milch flockig wird oder sich Klumpen bilden, was als Gerinnen bezeichnet wird.
Zusammenfassung
Die Gerinnung von Milch beim Erhitzen ist das Ergebnis komplexer chemisch-physikalischer Vorgänge. Sie beruht primär auf der Denaturierung und Änderung der Löslichkeit von Milchproteinen, insbesondere der Molkenproteine, sowie der Veränderung des pH-Werts, die zur Entladung und Aggregation der Kasein-Micellen führt. Diese Prozesse machen die Milch weniger stabil und führen zur sichtbaren Gerinnung.