Caseïne is een belangrijk melkeiwit dat op verschillende manieren kan worden gewonnen en verwerkt. Het kan worden onderverdeeld in zure caseïne en rennet caseïne, afhankelijk van het productieproces. Zure caseïne wordt verkregen door ondermelk aan te zuren tot het iso-elektrische punt (± pH 4,6) van caseïne, terwijl rennet caseïne ontstaat door enzymatische stremming. Tegenwoordig wordt in de voedingsmiddelenindustrie steeds meer gebruik gemaakt van caseïnaat in plaats van caseïne, omdat caseïnaat veel beter oplosbaar is dan caseïne. Caseïnaat, over het algemeen natrium- of calciumcaseïnaat, wordt vaak gebruikt als emulgator of vochtbinder in vleesproducten. Hierdoor drogen deze producten minder snel uit en wordt de houdbaarheid verlengd. Daarnaast wordt caseïnaat toegepast als eiwitbron, schuimstabilisator of ingrediënt van melk- of roomvervangers. Wanneer men het zoutgehalte in een product zo laag mogelijk wil houden, wordt de voorkeur gegeven aan calciumcaseïnaat. Beide producten ontstaan door reactie van zure caseïnewrongel of zure caseïnepoeder met loog.
Productie van Zure Caseïne
De productie van zure caseïne begint met het gebruik van (vetarme) ondermelk, omdat de aanwezigheid van vet de kwaliteit en houdbaarheid van de caseïne sterk verlaagt. Het ontromen moet dan ook zorgvuldig gebeuren. De rauwe magere melk moet van goede kwaliteit zijn, omdat micro-organismen de kleur en de consistentie van de caseïne negatief kunnen beïnvloeden. Het is daarnaast niet mogelijk om de melk intensief te verhitten, omdat de verschillende melkcomponenten hierdoor ongewenste reacties kunnen aangaan en de kleur van de caseïne te donker wordt. Vandaar dat de melk vaak niet alleen wordt gepasteuriseerd, maar ook wordt gemicrofiltreerd. De rauwe ondermelk wordt gedurende 15 à 20 seconden gepasteuriseerd bij 72°C.
Er zijn twee methoden om de melk aan te zuren:
- Anorganisch aanzuren: Na het pasteuriseren wordt de ondermelk gekoeld tot ongeveer 32°C. Met behulp van zoutzuur of zwavelzuur wordt de pH van de ondermelk verlaagd tot een pH tussen 4,3 en 4,6. Vervolgens wordt het geheel met behulp van een warmtewisselaar opgewarmd tot 40 à 45°C en gedurende 2 minuten op deze temperatuur gehouden. Gedurende deze periode worden caseïneaggregaten gevormd.
- Organisch aanzuren: Na het pasteuriseren wordt de ondermelk gekoeld tot ongeveer 25°C. Aan de ondermelk wordt een niet-gasvormende mesofiele starter toegevoegd, die in ongeveer 15 uur voor de gewenste pH daling zorgt. Het aanzuren mag niet te snel verlopen, omdat dit tot een ongelijkmatige kwaliteit en verminderde opbrengt kan leiden. Wanneer de gewenste pH is bereikt, wordt het geheel geroerd en met behulp van een warmtewisselaar opgewarmd en even bij 50 à 55°C gehouden.
Door het aanzuren van de melk tot het iso-elektrische punt van caseïne, welke tussen pH 4 en 4,8 kan liggen, wordt de negatieve lading van de caseïne micellen opgeheven door de aanwezige waterstofionen. Hierdoor vindt coagulatie van de caseïne micellen plaats.
Scheiding en Drogen van Caseïne
Voordat er met wassen wordt gestart, wordt de gevormde wei met behulp van een decanter afgescheiden, zodat er minder waswater nodig is. Vervolgens wordt de caseïne bij een temperatuur tussen 45 en 60°C in 2 tot 3 stappen in tegenstroom gewassen met water, zodat de wei-eiwitten, lactose en zouten worden verwijderd. Na iedere wasstap wordt een deel van het waswater in de decanter van de caseïne gescheiden. Het centrifugeren na de laatste stap levert caseïne met een drogestofgehalte tussen 40 en 45%, zodat tot drogen kan worden overgegaan. Zowel uit de wei als uit het waswater kan caseïne worden teruggewonnen met behulp van een centrifuge. Na oplossing in loog kan deze caseïne worden teruggevoerd naar de uitgangsmelk.
Met behulp van hete lucht wordt de caseïne gedroogd tot een vochtgehalte van 12%. Dit drogen kan op verschillende manieren gebeuren. Wanneer er gebruik wordt gemaakt van een tweetraps droogproces, is de droogtemperatuur van de eerste stap 50 à 55°C en van de tweede ongeveer 65°C. Na het drogen wordt de caseïne vermalen tot poeder met een deeltjesgrootte van 0,64, 0,42 of 0,32 mm.
Productie van Caseïnaat
Bij de productie van caseïnaat kan worden uitgegaan van zure caseïnewrongel of zure caseïnepoeder. Er wordt echter meestal de voorkeur gegeven aan zure caseïnewrongel. Onafhankelijk van de te gebruiken grondstof moet het drogestofgehalte door toevoeging van water worden verlaagd tot 18 tot 24%. De viscositeit van de oplossing wordt anders te hoog, doordat het product praktisch alleen uit eiwit bestaat. Het mengsel wordt naar een colloidmolen gepompt, waarin de deeltjesgrootte van de suspensie wordt verlaagd en een dikke pasta ontstaat. Door deze verkleining van de deeltjesgrootte wordt de oplossnelheid van de later toe te voegen loog verhoogd. Dit nat malen vindt plaats bij een temperatuur onder de 45°C, omdat er bij hogere temperatuur meer kans is op reagglomeratie.
De ontstane slurrie wordt vervolgens opgevangen in een dubbelwandige tank voorzien van een krachtig roerwerk. Aan de slurrie wordt gecontroleerd een verdunde loogoplossing toegevoegd, totdat de gewenste pH-waarde van 6,7 is bereikt. Bij deze pH-waarde is de viscositeit van de oplossing het laagst. Voor de productie van natriumcaseïnaat wordt voornamelijk gebruik gemaakt van een 2,5 M of 10%-ige natronloogoplossing. Voor specifieke doeleinden kan ook gebruik worden gemaakt van een natriumbicarbonaat- of natriumfosfaatoplossing. Na het bereiken van de gewenste pH, moet het geheel zo snel mogelijk worden opgewarmd tot 60 à 75°C. De viscositeit zou anders te sterk toenemen.
Het oplossen van de calciumhydroxide-oplossing neemt vergeleken met de natronloogoplossing veel meer tijd in beslag. Vandaar dat men de caseïne vaak eerst oplost in ammoniak. Vervolgens wordt in sucrose opgeloste calciumhydroxide toegevoegd en deze calciumcaseïnaatoplossing gewalsdroogd. Het grootste gedeelte van de ammonia verdampt tijdens dit droogproces. Om het verstuiven zo efficiënt mogelijk te laten verlopen, wordt de caseïnaatoplossing voorverwarmd tot 80 à 90°C. Doordat het drogestofgehalte van de te drogen voeding laag is, wordt de voorkeur gegeven aan verstuiven met behulp van een nozzle. Bovendien wordt het aangeraden om in 2 stappen te drogen. Nadat het natriumcaseïnaat in een sproeidroogtoren bij een luchttemperatuur van 200 tot 230°C is gedroogd tot een vochtgehalte van 10 à 12%, wordt het vochtgehalte extra verlaagd met behulp van een wervelbeddroger.
Caseïne en Wei: Verschillen en Toepassingen
Caseïne en wei-eiwit zijn beide afkomstig uit melk, maar verschillen enorm in hoe snel je lichaam ze opneemt. Wei-eiwit wordt binnen 1-2 uur geabsorbeerd, terwijl caseïne 6-8 uur nodig heeft. Wei-eiwit is het snelle eiwit uit melk dat overblijft na de kaasproductie. Het wordt binnen 1-2 uur door je lichaam opgenomen en zorgt voor een snelle piek in aminozuren in je bloed. Het productieproces is eigenlijk vrij simpel: melk wordt gescheiden in wei (de vloeistof) en wrongel (de vaste delen voor kaas). Die wei wordt vervolgens gedroogd tot het poeder dat je kent. Sporters en fitness liefhebbers zweren bij wei-eiwit omdat het zo snel werkt. Binnen een uur na inname zijn die aminozuren al aan het werk om je spieren te herstellen en te laten groeien. Je vindt wei-eiwit in verschillende vormen: concentraat (goedkoopste optie), isolaat (zuiverder, minder lactose) en hydrolysaat (voorverteerd, nog sneller opgenomen).
Caseïne-eiwit is het trage broertje van wei-eiwit en vormt ongeveer 80% van alle melkeiwitten. Het wordt het ‘nacht-eiwit’ genoemd omdat het 6-8 uur nodig heeft om volledig te worden verteerd. Het verschil zit hem in de structuur: caseïne vormt een soort gel in je maag, waardoor het veel langzamer wordt afgebroken. Veel mensen nemen caseïne vlak voor het slapen omdat je spieren dan 7-8 uur de tijd hebben om te herstellen zonder nieuwe voeding. Caseïne smaakt vaak wat romiger en dikker dan wei-eiwit, wat sommige mensen fijner vinden. Het mengt ook anders - meer als een pudding dan een dunne shake.
Toepassingen in Sport en Voeding
Eiwitten binnen krijgen is een van de belangrijkste dingen voor een sporter. Het grootste deel van de mensen slaapt gemiddeld zo’n 6 tot 8 uur per nacht. Wei eiwitten zijn juist de snelle eiwitten, die ideaal zijn voor spierherstel en spiergroei. Een whey eiwitshake wordt vaak meteen na het sporten gebruikt, omdat ze de spieren snel bereiken. Ook heeft wei eiwit een optimale samenstelling van aminozuren, perfect voor het herstel van de spieren. Wei-eiwit is makkelijk oplosbaar in water en makkelijk toe te voegen aan een zelfgemaakte smoothie, yoghurt of overnight oats.
Een caseïne shake wordt meestal gebruikt als maaltijdvervanger of juist als eiwitbron vlak voor de nachtrust. Het nemen van een caseïne shake ongeveer 30-60 minuten voor het slapen gaan, zorgt ervoor dat je de hele nacht voorzien bent van de juiste eiwitten en aminozuren. Deze caseïne is ideaal voor herstel en groei tijdens het slapen.
Voor gewichtsverlies kan caseïne handiger zijn omdat het je langer voldaan houdt door de langzame afgifte. Gebruik het als vervanger voor snacks of tussen maaltijden, niet als extra calorieën bovenop je normale voeding. Wei eiwit kan helpen bij gewichtsverlies omdat het een hoge dichtheid heeft en weinig koolhydraten en vetten bevat. De eiwitten zorgen voor een verzadigd gevoel, waardoor je minder zin krijgt om te snacken en je calorie inname makkelijker kunt beheersen.
CASEINE VS. WHEY PROTEIN / EIWIT
Hygiëne in Zuivelverwerking
De meeste zuivelprocessen vinden plaats bij een relatief hoge pH en onder natte omstandigheden waar allerlei micro-organismen zich kunnen ontwikkelen - waaronder de ziekteverwekkenden. Het is daarom van groot belang dat de gehele installatie gebouwd is volgens hygiënisch ontwerp - en zo reinigbaar tot op microbieel niveau.
Recente Ontwikkelingen in Eiwitconsumptie
Om de 3 uur een bolus eiwit van een grammetje of 25 droppen om je spiereiwitsynthese te maximaliseren, dat is nog steeds de praktijk. Meer eiwit proppen is nutteloos. Maar recent lieten Maastrichtenaren wetenschappers zien dat een grotere bolus eiwit wegwerken wel degelijk nut heeft. Voedingseiwit wordt door ons spijsverteringsstelsel afgebroken tot zijn elementaire bouwstoffen; de aminozuren (AA, amino acids). De AA worden opgenomen door de darmcellen en afgegeven aan het bloed. Via de circulatie worden de AA naar de verschillende weefsels getransporteerd. Goed om te weten, is dat 55% van de opgenomen AA direct door de spijsverteringscellen zelf wordt gebruikt om zichtzelf te refurbishen, of om nieuwe cellen te maken. De rest van de opgenomen AA gaat naar de andere weefsels en wordt gebruikt voor onder andere de eiwitsynthese.
Eiwitinname leidt dus op een gegeven moment tot een toename van AA in het bloed. Het is belangrijk om te weten dat een toename van de AA in je bloed een signaal is voor een toename van de eiwitsynthese en dus ook de spiereiwitsynthese. Er is echter wel een grens aan deze toename van de MPS. Moore uit 2009 en Areta uit 2013 hebben aangetoond dat 20-30 gram wei-eiwit genoeg is om de eiwitsynthese na krachttraining bij gezonde volwassenen te maximaliseren, en een grotere wei-eiwitinname niet tot verdere toename van de MPS leidt. Dit suggereert dat het lichaam niet meer dan ongeveer 30 gram eiwit tegelijk kan gebruiken voor spieropbouw en omdat aminozuren in tegenstelling tot vetten en koolhydraten - niet kunnen worden opgeslagen door het lichaam voor later gebruik, wordt overtollig ingenomen eiwit verbrand voor energie, of opgeslagen als vet.
De onderzoekers lieten 36 jonge gezonde proefpersonen nuchter (geen voeding genomen) een full-body krachttraining doen. Direct na krachttraining kregen de proefpersonen een placebodrank (0 PRO), een eiwitdrank met 25 gram melkeiwitten (25 PRO), of 100 gram melkeiwitten (100 PRO). Bij de 25 PRO-conditie was na respectievelijk 4, 8 en 12 uur na eiwitinname 51%, 62% en 66% van de totale eiwitinname nog in het bloed aanwezig. Bij de 100 PRO-conditie was dat 26%, 44% en 53% van de totale eiwitinname in het bloed aanwezig. Het is dus goed te weten dat zelfs na 12 uren nog niet alle eiwitten waren verteerd. De vrijgekomen AA uit de eiwitdranken werden ook geleidelijk door de skeletspieren opgenomen, waarbij na 12 uur respectievelijk 18% (4,5 g) van de 25 PRO en 13% (13 g) van de 100 PRO was ingebouwd in skeletspierweefsel.
De eiwitbron die de Maastrichtenaren gebruikten was melkeiwit. Melkeiwit bestaat voor 80% uit het traag verteerbare eiwit caseïne en voor 20% uit het snel verteerbare wei-eiwit. De vertering van caseïne en de opname van AA uit caseïne duurt lang. Caseïne vormt onder invloed van stremsel in de maag grote klonten. In de kaasindustrie maakt men van dit principe gebruik door stremsel bij melk te doen. Hierbij ontstaan ook klonten die men samenpakt tot uiteindelijk kaas. Wei-eiwit wordt snel verteerd en de AA uit wei komen snel in het bloed terecht.
Feitelijk gezien werd de verdeling van AA in het bloed over de tijd beïnvloed door een eiwit te gebruiken dat erg traag verteert. Zelfs 12 uren na melkeiwitinname, was nog niet de volledige eiwitdosis verteerd. De 100 gram melkeiwit die werd verstrekt, zorgde voor een constante stroom van AA in het bloed, waarbij het piekniveau van AA in het bloed ruim onder de piekniveaus van AA na inname van 40 gram wei-eiwit (bekend uit andere studies) bleef. Omdat de AA langzaam in het bloed terecht kwamen na inname van de melkeiwitten kon MPS gelijke tred houden met de AA-beschikbaarheid en werden er weinig AA verbrand. De onderzoekers tonen aan dat door gebruik te maken van langzaam verteerbare eiwitten in je voeding, je niet zo sterk hoeft te letten op de hoeveelheid eiwitten van die maaltijd. Of anders gezegd de keuze van de eiwitbron bepaalt hoe strak je je eiwitten moet timen.
