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Infrarotspektroskopische Analyse
von freien Fettsäuren in Milch
MILCHWIRTSCHAFTLICHER
KONTROLL- UND
UNTERSUCHUNGSVERBAND
UELZEN e.V.
Der Milchfettgehalt ist für die Bezahlung der Milch der wichtigste Bestandteil. Die Höhe des
Fettgehaltes bestimmt maßgeblich den „Wert“ der Milch. Die Zusammensetzung des Milchfettes
hat ernährungsphysiologisch eine besondere Stellung, da es einen hohen Gehalt an kurzen und
mittelkettigen Fettsäuren aufweist.
Fettzusammensetzung
Der Fettgehalt in der Rohmilch liegt bei ca. 4 %. Das reine Milchfett ist ein Gemisch aus
gesättigten und ungesättigten Triglyzeriden. Triglyzeride sind Ester des dreiwertigen
Alkohols (Glyzerin) [Abb.1]. Glyzerin hat 3 Hydroxylgruppen die alle mit Monokarbonsäuren
verbunden sind. Die Monokarbonsäuren werden als Fettsäuren bezeichnet.
Der Anteil an Fettsäuren liegt bei ca. 85 % des Milchfettes. Im Milchfett werden über 90
Fettsäuren nachgewiesen. 14 davon werden als Hauptfettsäuren bezeichnet, da sie mit
über 1% am Gesamtanteil der Fettsäuren beteiligt sind. Die Ölsaure stellt den
Hauptbestandteil (30-40%) der ungesättigten Fettsäuren im Milchfett dar.
Glyzerin
Fettsäure
Fettsäure
Fettsäure
Freie Fettsäuren (ffa = free fatty acid)
Glyzerin
freie Fettsäure
Fettsäure
Fettsäure
Abb.1 Abb. 2
Durch hydrolytische und oxidative Veränderungen steigt der Gehalt an freien Fettsäuren
an. Die Hydrolyse ist eine Abspaltung der Fettsäuren [Abb. 2] und kann z.b. unter
Einfluss von Fettspaltern (Enzymen) erfolgen. Die fettspaltenden Enzyme (Lipasen)
werden von Mikroorganismen (z.B. Pseudomonaden) freigesetzt.
Ursachen
Das Milchfett liegt in der Milch in Form von Fettkügelchen vor, d.h. es ist von einer
schützenden Hülle aus Proteinen und Fettbegleitstoffen umgeben. Lipasen können nicht
wirksam werden. Durch mechanische Belastung beim Melken, Pumpen, Kühlen und
Rühren der Milch kann diese Hülle beschädigt werden. Das Fett tritt aus und kann von
den vorhandenen Enzymen gespalten werden. Ein hoher Gehalt an freien Fettsäuren
stellt somit einen Maß für die mechanische Belastung in Zusammenhang mit
lipolytischer Zersetzung dar.
Ebenso wie die mechanische Belastung, kann es durch eine zu gut gemeinte
Tiefkühlung der Milch, verbunden mit Eisbildung, zur Schädigung der Fettmembrane
kommen.
Insgesamt wird der Gehalt an ffa durch Melkmaschinen, Ernährung und Laktation der
Kühe sowie durch die Behandlung der Milch nicht nur beim Landwirt, sondern auch in
der Molkerei beeinflusst.
© MKU Uelzen e.V.
Jörg Buermeyer / 2001
Im Neuen Felde 87
29525 Uelzen
Tel. 0581(8069760)
Fax. 0581(8069773)
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Bedeutung und Bestimmung
der freien Fettsäuren in Rohmilch
Wirkung
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Freie Fettsäuren (ffa) haben einen ranzigen oder seifigen Geschmack und
beeinträchtigen dadurch die Qualität von Milch und Milchprodukten.
Folgende Probleme können auftreten:
ranziger Geschmack in Butter und anderen höher fetthaltigen Produkten
verkürzte Haltbarkeit, z.B. von Milchpulver
Ebenso kommt den freien Fettsäuren eine wirtschaftliche Bedeutung zu.
Reduzierte Käseausbeute (ffa werden nicht in die Käsemasse eingeschlossen)
IR Fettgehalt wird beeinflusst (Messwertveränderungen + 1,5 % sind möglich)
Der gemessene Eiweißgehalt steigt scheinbar an (+0,05 % abs. möglich)
Der Gehalt an freien Fettsäuren bereits ein Bezahlungsparameter in Holland (2/J.), Frankreich
(regional differenziert / monatlich), Belgien (monatlich), und Irland.
Untersuchungsmethoden
BDI (Bureau of Dairy Industrie) Methode
Prinzip: Das in der Probe befindliche Fett wird im neutralen Medium mittels Detergentien
und Wärmeeinwirkung von der Fettkügelchenmembrane befreit, zu einer Phase
vereinigt, isoliert und durch Zentrifugation gereinigt. Die im Fett der Probe enthaltenen
freien Fettsäuren werden nach Abscheiden des Fettes mit BDI-Reagenz im
Lösungsmittel gelöst und nach Zugabe des Indikators (Thymolblau) mit 0,01 N KOH,
gelöst in Äthanol, bis zum Umschlagspunkt titriert.
Die Methode ist bedingt durch die vorgelagerte Fettgewinnung relativ aufwendig. Die
Kosten belaufen sich auf ca. 40 DM je Probe (Doppelbestimmung).
Präzision
Die BDI Methode gibt eine Standardabweichung von 0,025 für die Wiederholbarkeit vor.
Die Vergleichbarkeit wird mit 0,08 mmol / 100 g Fett angegeben.
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Bedeutung und Bestimmung
der freien Fettsäuren in Rohmilch
Infrarotmessung (Milcoscan FT 6500)
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Die Bestimmung mittels infrarotem Lichtes stellt eine Alternative zu den
Referenzverfahren dar. Unter Einsatz einer leistungsfähigen Datenverarbeitung, Fourier
Transfom Technik und der PLS Kalibrierung ist es möglich in einem Arbeitsgang mit den
„üblichen“ Untersuchungsparametern die freien Fettsäuren mit einer ausreichenden
Präzision zu bestimmen.
Die Methode erfordert keine gesonderte Probenbehandlung und ist daher extrem
kostengünstig. Sofern die Untersuchung parallel mit anderen Parametern erfolgt liegen
die Kosten im Bereich einer IR Harnstoffbestimmung.
Präzision
In Versuchen wurde für die Wiederholbarkeit eine Standardabweichung von 0,05
ermittelt. Der Vergleich mit der BDI Methode ergab eine mittlere Abweichung von - 0,05
mmol ffa / 100 g Fett.
Ergebnisangabe
Freie Fettsäuren (ffa) werden in mmol / 100 g Fett oder als Ölsäure (Mol.Gew. 282) berechnet
in % ffa angegeben.
Beurteilung der Ergebnisse
< 0,7 mmol / 100 g Fett = gut ( kein Fettverderb )
0,7 - 1,0 mmol / 100 g Fett = befriedigend ( geringer Fettverderb )
> 1,0 mmol / 100 g Fett = ungenügend ( Fettverderb )
Einsatz neuer Technik
Im Regionallabor in Uelzen steht seit Juli 2000 eine Milcoscan FT 6500 zur Verfügung. Seit
Ende März werden Versuche zur Kalibrierung und Messung der freien Fettsäuren durchgeführt.
Es wurde für alle Versuche die Kalibrierung der Firma Foss Version 1.0.1 verwendet. Diese
Kalibrierung erzeugt Ergebnisse, die in mmol ffa / kg Milch angegeben sind. Um auf die
international angewendete Einheit von mmol / 100 g Fett umzurechnen, wurde mittels einer
„abgeleiteten“ Komponente eine Berechnung eingefügt. Für die Fettbestimmung wurde die
Kalibrierung „Fatspectrum 1.1.0“ verwendet. Durch umfangreiche referenzanalytische
Untersuchungen (durchgeführt im Ahlemer Institut) wurde die Kalibrierung abgesichert.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Präzision schlechter ist als das BDI
Vergleichsverfahren. Die Vergleichbarkeit der Mittelwerte ist jedoch gegeben und entspricht den
Ringversuchsergebnissen des BDI Verfahrens.
Zur Einschätzung der Milchfettqualität stellt dieses Untersuchungsverfahren ein schnelles und
kostengünstiges Screeningverfahren dar.
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Bedeutung und Bestimmung
der freien Fettsäuren in Rohmilch
Versuche und Ergebnisse
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Im Zeitraum 10.05.01 bis 16.05.01 wurden alle Güteproben zusätzlich auf freie Fettsäuren
untersucht. Die Kalibrierung wurde mit dem Faktor – 1,05 eingestellt. Dieser Faktor wurde unter
Berücksichtigung der Konservierung aus der Referenzwerten der Norddeutschen Standardmilch
erarbeitet.
Es wurden insgesamt 1333 Proben von 9 Molkereien / Milchliefergenossenschaften
ausgewertet. Die Ergebnisse wurden in Gruppen eingeteilt und der prozentuale Anteil der
Gruppen grafisch dargestellt [Abb. 3]. Über 13 % der Probenergebnisse weist Werte größer
1,00 auf. Ab diesem Wert ist von einem beginnenden Fettverderb auszugehen.
Prozent (%)
Prozent (%)
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
60,00
40,00
20,00
0,00
45,09
Verteilung der Probenergebnisse
Güteproben (n = 1333)
41,49
13,05
0,38
0,00 - 0,60 0,61 - 1,00 1,01 - 2,00 > 2,00
Verteilung der Probenergebnisse
Güteproben (n = 424)
52,36
0,00 -
0,60
40,09
0,61 -
1,00
7,31
1,01 -
2,00
mmol ffa / 100 g Fett
Abb. 4
mmol ffa / 100 g Fett
0,24
> 2,00
Prozent (%)
60,00
40,00
20,00
0,00
Abb. 3
Verteilung der Probenergebnisse
Güteproben (n = 353)
37,11
0,00 -
0,60
43,63
0,61 -
1,00
18,70
1,01 -
2,00
mmol ffa / 100 g Fett
Abb. 5
Es wurde eine Molkerei mit überwiegend täglicher Abholung [Abb. 4] und eine Molkerei mit
überwiegend 2-tägiger Abholung [Abb. 5] nach dem gleichen Schema ausgewertet. Hierbei
zeigt sich, dass eine längere Lagerzeit (Rühren / Kühlen) die Fettzersetzung fördert.
Eine Untersuchung und Bewertung des Gehaltes an ffa in den MLP (Milchleistungsprüfung)
Proben ist derzeit noch nicht möglich, da diese Proben mit Bronopol konserviert sind. Bronopol
erniedrigt die Messwerte um ca. 0,3 – 0,4 mmol so dass verstärkt negative Messwerte
feststellbar sind.
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Jörg Buermeyer / 2001
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29525 Uelzen
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Literatur
Bedeutung und Bestimmung
der freien Fettsäuren in Rohmilch
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UELZEN e.V.
Rudzik, Dr. Lutz; Ahlemer Infrarotseminar; 1991
Rudzik, Dr. Lutz; Fehler in der Fett- und Eiweißbilanzen – ein infrarotspektrometrisches
Problem?; 2. Grundlagenseminar Kempten November 2000
Foss; Milcoscan FT 6000 „Free fatty acids measurement (ffa); January 2001
VDLUFA C... Milch und Milchprodukte; Fettbegleitstoffe; bearbeitet von S. Kroll,
Oldenburg 1994
Gecks, Dipl. Ing. Eugen; Foss Deutschland GmbH; Welchen Nutzen bringen neue
Untersuchungsparameter?; 2. Grundlagenseminar Kempten November 2000
Vortrag Villy Toft Foss Dänemark, Juni 2001, Hamburg Foss
.........................................................................................................................................................
Juni 2001
Jörg Buermeyer
Milchwirtschaftlicher Kontroll- und
Untersuchungsverband Uelzen e.V.
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