Proteinschichten – Ergebnisse
Durch die Vernetzung von Wissenschaft und Wirtschaft sowie anderen Projekten im Innovationsraum NewFoodSystems werden aus bisherigen Insellösungen innovative Prototypen, die die Transformation der Ernährung der Zukunft vorantreiben.
Das Ziel des abgeschlossenen Projektes „Proteinschichten“ war die Entwicklung einer neuen Generation essbarer Hüllen auf Basis pflanzlicher Proteine mit verbesserten Eigenschaften. Die im Markt existierenden Hüllen für pflanzliche Fleischalternativen basieren meist auf Cellulose oder Alginat. Cellulosehüllen eignen sich allerdings nicht zum Verzehr. Alginathüllen sind essbar, haben aber, im Vergleich zu Hüllen auf Basis tierischer Proteine (z. B. Kollagen), einen deutlich geringeren „Knack“ beim Beißen. Dies führt zu einer geringeren Kundenakzeptanz.
Zu Projektbeginn wurde anhand von Benchmarkprodukten ein Anforderungskatalogs erstellt und eine Vorauswahl an theoretisch geeigneten Proteinen getroffen. Relevante Kriterien waren zum einen deren Zusammensetzung und zum anderen funktionelle Eigenschaften wie Denaturierungsverhalten, Proteinlöslichkeit, Wasserbindekapazität und Gelbildevermögen. Als besonders geeignet zeigten sich Soja- und Erbsenproteinisolate.
Die im Rahmen von Laborversuchen entwickelten Formulierungen dienten als Grundlage für die anschließende Entwicklung extrudierter Proteinfilme. Eine besondere Herausforderung bei der Extrusion der Filme stellte die Steuerung des Vernetzungsgrades dar. Durch die Zugabe von Polysacchariden (z. B. Stärke und Alginat) konnte die thermoplastische Verarbeitung der Proteine und damit die Homogenität und mechanische Stabilität der Filme verbessert werden. Es zeigte sich, dass letztere sowohl von den Prozessparametern (Temperatur) als auch von der Formulierung (höhere Trockensubstanz) abhängt.
Im nächsten Schritt wurde getestet, inwieweit durch physikochemische (z. B. Temperatur, pH-Wert) und enzymatische Vorbehandlungen (z. B. Transglutaminase) die Filmeigenschaften weiter optimiert werden können. Im Vergleich zu kommerziellen Wursthüllen auf Basis von Kollagen war die mechanische Stabilität jedoch in allen Fällen deutlich geringer.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vielversprechendsten Proteinfilme vergleichbare Ergebnisse in Bezug auf die Bruchdehnung zeigten wie das Benchmarkprodukt auf Alginatbasis. Im Vergleich zu Kollagenhüllen wiesen die Proteinfilme jedoch eine deutlich geringere Zugfestigkeit auf.
Künftige Forschungsarbeiten könnten darauf aufbauen, die thermische Stabilität und Elastizität der entwickelten Hüllen weiter zu verbessern.
1. Charakterisierung und Identifizierung von geeigneten Proteinrohstoffen und Rezepturformulierungen für Nahrungsmittelhüllen auf Basis pflanzlicher Proteine
2. Entwicklung eines neuartigen Herstellungsprozesses für Nahrungsmittelhüllen auf Basis pflanzlicher Proteine
3. Gewinnung von Erkenntnissen zur Funktionalisierung pflanzlicher Proteine zur Entwicklung ressourcenschonender Lebensmittelverpackungen und -verarbeitung
Schmidt V, Goderbauer P, Verheyen C, Menne B, Opaluwa C: Edible films based on plant proteins for sensory-improved sausage alternative products. Ernährungs Umschau (under review)
