DE68914724T2 - Geniessbare plastische Zusammensetzung. - Google Patents
Geniessbare plastische Zusammensetzung.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine eßbare plastische Zusammensetzung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
- In der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 250 623 ist ein Verfahren zur Herstellung von Molkeproteindispersionen mit einem Teilchengrößenbereich von 0,1 bis 2,0 um beschrieben. Das Verfahren umfaßt die Wärmebehandlung einer wäßrigen Lösung undenaturierter Molkeproteine bei 80 bis 130ºC und einem pH- Wert von 3,5 bis 5,0, um so diese Proteine unter Bedingungen hoher Scherwirkung für ausreichende Dauer zu denaturieren, um die Bildung zusammengebackener proteinhaltiger Aggregate im Produkt zu verhindern. Das Verfahren beruht laut Aussage auf der Feststellung, daß die Wärmedenaturierung von Molkeproteinen einer Teilchengröße von etwa 10 Å in einem diskreten zweischrittigen Übergang vom nativen Molkeprotein zu größeren wärmedenaturierten aggregierten Molkeprote von etwa 15 bis 175 um Größe unter Bildung eines Gels, dessen Mikrostruktur pH- abhängig ist, über eine Zwischenstufenform nichtaggregierter Teilchen von 0,1 bis 2 um (Micron) verläuft. Diese letzteren zeigen beim Dispergieren in einem wäßrigen Medium ein wünschenswertes organoleptisches Ansprechen das angemessenerweise als ein emulsionsartiges Mundgefühl sehr ähnlich demjenigen plastischer Fett/Wasser-Emulsionen, wenn die Proteine hydratisiert sind, beschrieben wird.
- Wir haben gefunden, daß ein ähnliches eßbares plastisches Produkt, das eine wäßrige mikrokolloidale Disperison umfaßt, nach einem Verfahren erhalten werden kann, ohne daß die wäßrige Proteinlösung hohen Scherbedingungen unterzogen werden muß, welches Verfahren umfaßt: des aufeinander folgende Erwarmen und konzentrieren einer weniger als 15 Gew.-% Wasser umfassenden wäßrigen Zusammensetzung von wärmedenaturierbarem Protein, um so das Protein mindestens teilweise zu denaturieren und die Proteinkonzentration der wäßrigen denaturierten Proteinzusammensetzung mindestens zu verdoppeln, um eine plastische Zusammensetzung zu erhalten, die mindestens 5 Gew.-% wärmedenaturiertes Protein in Form nichtaggregierter mikrokolloidaler Teilchen auf Proteinbasis vorzugswelse mit einer Große im Bereich von 0,1 bis 10 um (Micron), jedoch einschließlich bis zu 50 um (Micron, insbesondere 5 bis 30 um (Micron), umfaßt. Die kleineren Bereiche liefern insbesondere ein nichtkörniges Produkt für Nahrungsmittelprodukte, aber auch die größeren Bereiche sind entsprechend ihrer Verwendung annehmbar.
- Das vorliegende Verfahren bietet den Vorteil, daß es mit einer relativ einfachen Vorrichtung der Art durchgeführt werden kann, die üblicherweise in Molkereibehandlungsanlagen verfügbar ist, und daß es keinen Einsatz einer Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung, wie sie im EP-A 0 250 623 beschrieben ist, erfordert. Es ist relativ einfach zu steuern, weil es weder hohe Scherbedingungen erfordert, noch ist es wesentlich, sehr kurze Erwärmungszeiten oder hohe Temperaturen anzuwenden. Es erlaubt auch die Einbringung scherempfindlicher Bestandteile, wie Stärken und Gummis oder andere Verdickungsmittel, in die proteinhaltige wäßrige Zusammensetzung vor der Wärmebemandlung. Bei den relativ niedrigen Temperaturen der Erfindung gehen diese dennoch keine Wechselwirkung mit dem Protein durch Malliard-Reaktion oder andere Reaktionen ein. Beim vorliegenden Verfahren kann daher die zur Denaturierung der Protein führende Wärmebehandlung zusätzlich dazu dienen, die Bestandteile des Endprdouktes zu pasteurisieren selbst wenn diese Bestandteile scherempfindlich sind.
- Die nach dem vorliegenden Verfahren erhaltenen Produkte können bei Betrachtung unter einem Mikroskop, insbesondere nach Konzentration auf einen hohen Proteingehalt, scheinbar ein Proteinnetzwerk umfassen, d. h. sie scheinen nicht aus mikrokolloidalen nichtaaggregierten Teilchen auf der Basis von Protein aufgebaut zu sein. Tatsächlich fehlt ein Proteinnetzwerk, während das Vorliegen nichtaggregierter Teilchen durch Verdünnen des konzentrierten Produktes mit Wasser leicht nachgewiesen werden kann. Nach Zugabe von Wasser unter langsamem Rühren bilden die nach dem vorliegenden Verfahren erhaltenen Produkte eine homogene Suspension, während ein Proteinnetzwerk umfassende Produkte nur eine homogene Suspension bilden, wenn man sie hoher Scherwirkung unterwirft.
- Unter der in dieser Anmeldung erwähnten plastischen Zusammensetzung wird eine Zusammensetzung einer Konsistenz verstanden, die mit Produkten, wie Yoghurt, Rahm, Quark, Brotaufstrichen und Rahmkäse, verglichen werden kann. Die nach dem vorliegenden Verfahren erhaltenen Produkte haben vorzugsweise eine ziemlich feste Konsistenz, d.h. eine solche ähnlich der von Quark, Brotaufstrichen oder Rahmkäse.
- Beim vorliegenden Verfahren wird das verwendete wärmedenaturierbare Protein vorzugsweise aus der Gruppe von Proteinen ausgewählt, die besteht aus: Molkeprotein, Eialbumin, Sojaprotein, Glutenprotein, das enzymatisch modifiziert sein kann, und Blutalbumin. Bei derartigen Präparaten muß das vorliegende unlösliche Material einschließlich Protein und kohlenhydraten zuerst abgetrennt werden, und beim Verfahren der Erfindung wird eine lösliche Proteinfraktion verwendet. Die Eigenschaften der erhaltenen plastischen Zusammensetzung hängen vom speziellen verwendeten Protein ab. Zut Erzielung einer Zusammensetzung, die speziellen Anforderungen z.B. bezüglich ihrer rheologischen Eigenschaften, entspricht, können mit Vorteil unterschiedliche Proteine in Kombination verwendet werden. Nicht-Molkereiproteinprodukte des Verfahrens der Erfindung sind neue materielle Zusammensetzungen.
- Die verwendete wäßrige Zusammensetzung ist vorzugsweise Molkereimolke, fakultativ entlactosiert. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, sehr wirtschaftlich zu ein, weil sie die Verwendung qualitativ nichtaufgewerteter Molke erlaubt. Wenn ferner die im vorliegenden Verfahren verwendete Molke zuerst konzentriert wird, erhält man zusätzlich ein wertvolles Nebenprodukt in Form einer mit Lactose angereicherten entproteinisierten wäßrigen Zusammensetzung.
- Obgleich die wäßrige Zusammensetzung im vorliegenden Verfahren vor der Wärmebehandlung bis zu 15 %, bezogen auf das Gewicht von Wasser, wärmedenaturierbares Protein enthalten kann, wird vorzugsweise ein Proteingehalt von weniger als 8 Gew.-% und mehr als 0,5 Gew.-% an wärmedenaturierbarem Protein verwendet. Beim Einsatz relativ niedriger Konzentrationen scheinen die Endprodukte eine sehr glatte Textur zu haben. Diese Produkte zeigen weniger Mängel, wie Körnigkeit. Die undenaturierten Molkeproteine sollten vorzugsweise bei einer Konzentration unterhalb der kritischen Gelkonzentration von etwa 8 % erhitzt werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform das vorliegenden Verfahrens wird die wäßrige Zusammensetzung in einem Erwärmungsschritt auf eine Temperatur von weniger als 100ºC, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 60 und 80ºC und insbesondere 65 bis 75ºC, erwärmt. Es wurde gefunden, daß bei höheren Temperaturen, insbesondere bei solchen über 100ºC, ein Beigeschmack gebildet wird. Die Entwicklung eines solchen Beigeschmackes ist unerwünscht, wenn das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Bestandteilen für Nahrungsmittelprodukte oder Pharmazeutika verwendet wird. Der Erwärmungsschritt der Erfindung ist im wesentlichen auf solche Bedingungen von Zeit und Temperatur beschränkt, die bei einem pH-Wert von 4,6 nicht mehr als 10 der Proteine in der Molke unlöslich machen. Es wird auf Fig. 10.5 auf Seite 172 von "Dairy Chemistry and Physics" von Walstra und Jenness (John Wiley & Sons), verwiesen, wo die bevorzugten Bedingungen des Erwärmungsschrittes der vorliegenden Erfindung unter der kurve erscheinen, entlang der 10 % der Molkeproteine bei pH 4,6 unlöslich gemacht sind.
- Vorzugsweise werden die höheren Erwärmungstemperaturen mit kürzeren Erwärmungszeiten kombiniert. Die besten Ergebnisse erhält man, wenn die wäßrige Zusammensetzung für weniger als 1 h, insbesondere von 1 min bis maximal 30 min, vorzugsweise weniger, auf einen Temperaturbereich von 75 bis 60ºC erwärmt wird.
- Obgleich es in einem Stadium des vorliegenden Verfahrens wünschenswert sein kann, die wäßrige Zusammensetzung zu rühren, werden keine Vorteile erzielt, wenn man die Zusammensetzung einer hohen Scherwirkung unterzieht. Somit wird die Zusammensetzung im vorliegenden Verfahren während der Wärmebehandlung vorzugsweise einer Scherwirkung von weniger als 500, insbesondere weniger als 200 reziproken Sekunden unterzogen. Am meisten bevorzugt wird die wäßrige Zusammensetzung während der Wärmebehandlung praktisch keiner Scherwirkung unterzogen.
- Nach der Wärmebehandlung kann die wäßrige Zusammensetzung zweckmäßigerweise durch Anwendung irgendeiner bekannten Konzentriertechnik konzentriert werden. Beispiele solcher Techniken sind: Ultrafiltration, Ionenaustausch, Elektrodialyse, Mikrofiltration oder vorzugsweise Zentrifugieren. Die Eignung dieser Verfahren hängt z.B. von den in der wäßrigen Zusammensetzung vorliegenden Bestandteilen und dem gewünschten Konzentrationsgrad sowie der Wirksamkeit bei der Entfernung von undenaturiertem Molkeprotein ab.
- Der Konzentrationsschritt ist im vorliegenden Veriahren nötig, um sowohl undenaturiertes Protein zu entfernen als auch um die gewünschte Konsistenz zu erreichen. Je stärker die wäßrige Zusammensetzung konzentriert wird, d.h. dar Wassergehalt verringert wird, umso fester wird das konzentrierte Produkt. In der Praxis hängt der nötige Konzentrationsgrad einfach von der gewünschten konsistenz ab. Da sich das vorliegende Verfahren jedoch insbesondere zur Herstellung von Zusammensetzungen mit fettartiger streichfähiger Konsistenz eignet, wird die wäßrige Zusammensetzung vorzugsweise auf einen Proteingehalt von mindestens 7 Gew.-%, insbesondere auf einen solchen zwischen 8 und 60 Gew.-%, konzentriert. Die wäßrige Zusammensetzung kann alternativ, z.B. durch Gefrier- oder Sprühtrocknung, getrocknet werden, um so eine teilchenförmige Zusammensetzung zu erhalten, die im wesentlichen kein Wasser enthält. Da solche Trocknungstechniken jedoch ziemlich teuer und schwer zu steuern sind, wird die wäßrige Zusammensetzung vorzugsweise auf einen Proteingehalt zwischen 8 und 60 Gew.-% konzentriert, wobei der Rest hauptsächlich aus Wasser besteht.
- Obgleich konzentrate mit Proteingehalten bis zu 60 Gew.-% im allgemeinen keine günstigen rheologischen Eigenschaften besitzen, kann es zweckmäßig sein, derartige Konzentrate herzustellen, da sie zu einem späteren Stadium ohne wesentlichen Verlust der günstigen Eigenschaften mit Wasser auf die gewünschte Konzentration verdünnt werden können. Die gewünschten rheologischen Eigenschaften werden beobachtet, wenn der Proteingehalt der Konzentration im Bereich von 8 bis 25 Gew.-% liegt.
- Der Konzentrationsschritt des vorliegenden Verfahrens kann durch Anwendung von Techniken erleichtert werden, die die Ausfällung des Proteins erleichtern, wie z.B. durch Ansäuern der wäßrigen Phase vorzugsweise vor dem Konzentrieren. Das Ansäuern erfolgt vorzugsweise auf einen Bereich unter pH 7 bis pH 4. Das Ansäuern kann zu einer gewissen Erhöhung hier Teilchengröße führen, die umgekehrt werden kann, indem man den pH-Wert nach dem Konzentrierschritt erneut auf einen höheren Wert noch immer unter 7, vorzugsweise im Bereich von pH 6 bis 6,8, erhöht. Statt des Ansäuerns kann man alternative Techniken, wie die Zugabe bestimmter Kationen, zum Erleichtern der Konzentrierschritte anwenden.
- Die nach dem vorliegenden Verfahren erhaltene plastische Zusammensetzung umfaßt Teilchen auf Proteinbasis mit einer durch einen Coulter-Counter (Handelsname) , Modell ZM, Teilchengrößenanalysator bestimmten Größe im Bereich von 0,1 bis 10 um (Micron) . Die Teilchengrößenverteilung hier plastischen Zusammensetzung ist vorzugsweise so bemessen, daß mindestens 70 Vol.-%, insbesondere mindestens 85 Vol.-%, der Teilchen auf Proteinbasis einen Durchmesser im Bereich von 0,4 bis 100 um (Micron), einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 5 um (Micron), gemessen mit dem Teilchengrößenanalysator Coulter Counter, Modell ZM, hauen. Insbesondere haben mindestens 85 Vol. der Teilchen einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 3 um (Micron). Wenn der Durchmesser der Teilchen ziemlich groß wird, werden Mängel, wie Körnigkeit, beobachtet.
- Obgleich wir in manchen Fällen gefunden haben, daß die mit Messungen des Coulter Counters festgestellte Teilchengrößenverteilung von der durch mikroskopische Bilder bestimmten Größenverteilung verschieden ist, scheint die mit der Coulter Counter- Vorrichtung (unter Anwendung der im Handbuch für das Modell ZM, erschienen im Feb. 1985, Teil Nr. 9942204 von Coulter Electronics Ltd. Luton, England, beschriebenen Technik) gemessene Verteilung ein gutes Anzeichen für die Qualität des Produktes zu sein.
- Die Produkte der Erfindung zeigen eine gute mikrobiologlsche Stabilität und können mit einem Konservierungsmittel, z.B. K- Sorbat, bei 5ºC für zwei Monate oder mehr ohne signifikanten Verderb gelagert werden. Sie können zur Herstellung eines Nahrungsmittelproduktes mit niedrigem Kaloriengehalt verwendet werden, indem man mindestens einen Teil des in einem solchen Nahrungsmittel vorliegenden Fettes, wie Butter und andere Molkereiprodukte, z.B. Käse, Yoghurt, Margarine und fetthaltige Emulsionsnahrungsaufstriche im allgemeinen, einschließlich Schokolade und anderer aromatisierter Aufstriche, Speiseeis, Salatdressings und Mayonnaise, Molkerei- und Nicht-Molkereirahm, ersetzt. Die Produkte können auch in Cremes und andere Produkte zur topischen Aufbringung auf den Körper, z.B. in Kosmetika, fakultativ in Kombination mit einem annehmbaren Trägermaterial, z.R. einer Creme auf Fettbasis, einverleibt werden.
- Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.
- 2 l einer 5-%igen wäßrigen Lösung (pH 6,7) von undenaturierter Bipro (Handelsname)-Molke (von Bio-isolates PLC, Swansea, UK) mrde teilweise durch 10 min langes Erwärmen auf 65ºC denaturiert. So erhielt man eine milchartige stabilie kolloidale Dispersion. Diese werde durch Erwärmen auf 35ºC nach Zugabe von 0,5 Gew.-% Glucono-delta-lacton auf pH 4,7 angesäuert.
- Die Verteilung des Durchmessers der in der Dispersion vorliegenden Teilchen auf Proteinbasis wurde mit einem Coulter Counter (Handelsname), Modell ZM, Teilchengrößenanalysator gemessen. Die meisten Teilchen schienen einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 3 um (Micron) zu haben. Die Zusammensetzung wurrde anschließend durch Zentrifugieren (bei 1000 g) konzentrert, worauf man eine streichfähige Masse erhielt, die etwa 15 Gew.-% Protein und 85 Gew.-% Wasser enthielt.
- Bilder des in Wasser verdünnten plastischen Produktes wurden bei unterschiedlicher Vergrößerung unter einem Elektronenmikroskop gemacht. Das Molkeprotein liegt in Form nichtaggregierter mikrokolloidaler Teilchen in einem Größenbereich von 0,1 bis 19 um, be stätigt durch Bestimmung mit den Coulter Counter, vor. Nach Zugabe von Wasser konnte das Produkt leicht durch langsames Rühren der Mischung in eine homogene Suspension umgewandelt werden.
- Vor der Wärmebehandlung war beta-Kerotin der Bipro-Molkelösung zugefügt worden. So erhielt man eine plastische streichfähige Zusammensetzung mit leicht gelber Farbe. Dieser gefärbte Aufstrich hatte ein Aussehen, das dem vor Margarinen, die eine relativ hohe Menge mehrfach ungesättigter Fettsäurereste enthalten, sehr ähnlich war, d.h. beim Vergleich mit anderen Margarinearten war er etwas glänzender.
- Das Produkt ließ sich lerner leicht verstreichen, und in mancher Hinsicht zeigten sich seine rheologischen Eigenschaften als denen üblicher Aufstriche, wie Margarinen und Aufstriche mit niedrigem Kaoloriengehalt, sehr ähnlich. Zusätzlich war das Mundansprechen des Produktes, wie gefunden wurde, sehr gut, da keine Mängel, wie Körnigkeit u.dgl., beobachtet wurden.
- Versuch 1 werde mit der Ausnahme wiederholt, daß als Molkeproteinquelle Albuvir HC 84 (Handelsname) von Union Latiere Normande, Conde-sur-Vire, Frankreich, verwendet wurde.
- Das erhaltene Produkt ähnelte dem in Beispiel 1 erhaltenen Produkt. Das Mundansprechen des Produktes werde jedoch als dem des Produktes von Beispiel 1 überlegen bewertet.
- 5 l natürliche Molke mit 0,5 bis 0,6 Proteingehalt, erhalten bei der Herstellung von Gouda-Käse nach Abtrennung von restlichem Kasein durch Filtration, wurden dem Erwärm- und Konzentrierverfahren von Beispiel 1 unterzogen. Vor dem Konzentrierschritt werde der pH-Wert der Dispersion auf 4,3 gesenkt. Das nach dem Zentrifugieren erhaltene Produkt hatte ein Aussehen und Eigenschaften ähnlich wie die Produkte von Beispiel 1 und 2.
- 120 l einer wäßrigen Lösung mit 5 % Gehalt an plate HC 86 Molkelösung wurde bei 76ºC bei einer Kontaktzeit von 1 min kontinuierlich durch Plattenwärmeaustauscher geleitet. Dann werde Zitronensäure unter Rühren zugefügt, um den pH-Wert auf 5,0 zu senken, und die Proteinsuspension wurde wie in Beispiel 1 beschrieben zentrifugiert, um ein glattes plastisches Produkt mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 2 um (Micron) zu ergeben. Ein ähnliches Ergebnis erhielt man aus Käsemolke in gleichen Maßstab.
- Sojamilch (von Aarhus O/F) wurde 15 min auf 65ºC erwärmt, mit 1 % Glucono-delta-lacton auf pH 4,7 angesäuert und bei 10 000 g zentrifugiert, was ein glattes plastisches Produkt einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3,6 Micron ergab, das den Molkeproteinprodukten der vorhergehenden Beispiele ähnlich war. Das in der Sojamilch vorliegende Fett wurde in der überstehenden Flüssigkeit aus dem Produkt entfernt.
- Ein ähnlich glattes Produkt einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2,4 um (Micron) erhielt man auch nach einem ähnlichen Verfahren aus der löslichen Fraktion von Sojakonzentrat (Unico 75 Loders Croklaan, Wormerveer, Holland).
- Eialbumin, erhaltenen durch Abtrennen des Eigelbs von Eiern, wurde nach Verdünnen mit einem gleichen Gewichtsteil Wasser 15 min auf 50ºC erhitzt und durch Zugabe von Glucono-delta-lacton von pH 9,3 auf 4,7 angesäuert. Nach Zentrifugieren wie zuvor (1000 g) erhielt man eine plastische Zusammensetzung einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3,1 um (Micron).
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung einer plastischen
Nahrungsmittelzusammensetzung, das das aufeinanderfolgende Erwärmen und
Konzentrieren einer weniger als 15 Gew.-% Wasser enthaltenden
wäßrigen Zusammensetzung von wärmedenaturierbarem Protein umfaßt,
so daß das Protein mindestens teilweise denaturiert und die
Proteinkonzentration der wäßrigen denaturierten
Proteinzusammensetzung mindestens verdoppelt wird und mindestens ein Teil
des verbleibenden undenaturierten vorliegenden Proteins
entfernt wird, um eine plastische Zusammensetzung zu ergeben, die
mindestens 5 Gew.-% warmedenaturiertes Protein in Form
nichtaggregierter mikrokolloideler Teilchen euf Proteinbasis umfaßt.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die
Proteinkonzentration in der wäßrigen Zusammensetzung unterhalb der
kritischen Gelkonzentretion liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die wäßrige
denaturierte Proteinzusammensetzung auf einen Proteingehalt von
mindestens 7 % konzentriert wird.
4. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei
dem die wäßrige denaturierte Proteinzusammensetzung auf einen
Proteingehalt zwischen 8 und 60 Gew.-% konzentriert wird.
5. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei
dem die wäßrige Zusammensetzung auf eine Temperatur zwischen 60
und 80ºC erwärmt wird.
6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche bei
dem die wäßrige Proteinzusammensetzung für eine Dauer von 1 bis
30 min innerhalb dr Temperaturbereichs von 75 bis 60ºC erhitzt
wird.
7. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei
dem die wäßrige Zusammensetzung während des Erwärmens einer
Scherwirkung von weniger als 500 reziproken Sekunden unterzogen
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die wäßrige
Zusammensetzung während des Erwärmens praktisch keiner Scherwirkung
unterzogen wird.
9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei
dem die wäßrige denaturierte Zusammensetzung bei einem pH-Wert
im Bereich von 4 bis 7 konzentriert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die wäßrige
Zusammensetzung nach dem Erwärmungsschritt und vor dem Konzentrierschritt
auf einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 7 angesäuert wird.
11. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das wärmedenaturierbare Protein aus Molkeprotein
Eialbumin, Soja- und Blutalbumin, Glutenprotein und enzymatisch
modifiziertem Glutenprotein ausgewählt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die wäßrige
Zusammensetzung Molkereimolke umfaßt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die wäßrige
Zusammensetzung entlactosierte Molkereimolke umfaßt.
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