Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Pflanzliche Proteine - Pflanzliche Lebensmittel
Vom pflanzlichen Rohstoff bis zum Lebensmittel
Pflanzliche Proteine als Basis für vollwertige pflanzliche Lebensmittel
Wir forschen sowohl an der optimalen Nutzung pflanzlicher Rohstoffe als auch an der Herstellung von funktionellen Proteinzutaten und hochwertigen veganen und vegetarischen Lebensmitteln.
Zur Proteingewinnung nutzen wir unterschiedlichste pflanzliche Rohstoffe wie proteinhaltige Saaten und proteinhaltige Nebenströme der Lebensmittelindustrie. Unser Fokus liegt dabei auf einer nachhaltigen und ganzheitlichen Rohstoffnutzung.
Die funktionellen und sensorischen Eigenschaften von pflanzlichen Proteinmehlen, Proteinkonzentraten und Proteinisolaten passen wir durch spezifische Verfahren bei der Gewinnung und der Verarbeitung an.
Je nach Eigenschaftsprofil setzen wir pflanzliche Proteine bei der Entwicklung veganer und vegetarischer Lebensmittel als Strukturbildner, Emulgatoren und Stabilisatoren ein. Die biologische Wertigkeit und Verdaubarkeit sind weitere wichtige Qualitätskriterien pflanzlicher Proteine. Passend für die Zielanwendung können Food Ingredients maßgeschneidert entwickelt werden.
Geschmack, Haltbarkeit und Qualität veganer und vegetarischer Lebensmittel lassen sich so mit Pflanzenproteinen proaktiv optimieren.
Rohstoffe für pflanzliche Proteine
Unterschiedlichste pflanzliche Rohstoffe eignen sich zur Proteingewinnung
Wir charakterisieren und bewerten pflanzliche Rohstoffe im Hinblick auf eine effiziente Proteingewinnung und Proteinverarbeitung. Derzeit erforschen wir als Ausgangsmaterial sowohl typische Proteinsaaten, die sog. Leguminosen, wie z. B. Ackerbohne, Erbse, Kichererbse, Lupine, als auch anderen Pflanzenrohstoffe wie Ölsaaten, Getreide und Pseudocerealien. Besonderes Augenmerk legen wir auch auf die Nutzung von Nebenströmen aus der Lebensmittelindustrie wie z. B. Biertreber oder Ölpresskuchen. Diese anfallenden Nebenprodukte enthalten häufig noch ausreichend Eiweiß, das wir im Sinne der ganzheitlichen und nachhaltigen Rohstoffnutzung wertgebend gewinnen können.
Charakterisierung pflanzlicher Rohstoffe
Bei der Prüfung pflanzlicher Rohstoffe auf ihre Eignung zur Proteingewinnung analysieren wir die Zusammensetzung. Wir bestimmen sowohl die chemische Zusammensetzung als auch den Gehalt an Antinutritiva wie z. B. Phytinsäure, Trypsininhibitoren oder andere Proteaseinhibitoren.
Gewinnungsverfahren und Verarbeitungsverfahren passen wir für den jeweiligen pflanzlichen Rohstoff an. Für die gewonnenen Proteine erstellen wir ein Geschmacksprofil und charakterisieren die funktionellen Eigenschaften. Mit diesen Kenndaten können wir spezifische Anwendungsmöglichkeiten evaluieren.
Maßgeschneiderte Proteinzutaten
Gewinnung und Fraktionierung pflanzlicher Proteine
Nach Zellaufschluss führen wir je nach Ausgangsprodukt unterschiedliche Schritte zur Fraktionierung (z. B. Extraktion) und Isolierung (z. B. Fällung, Ultrafiltration) durch, um Proteinmehle, Proteinkonzentrate und Proteinisolate zu gewinnen.
Modifizierung der Pflanzenproteine für gezielte funktionelle Eigenschaften
Proteine können thermisch, physikalisch, enzymatisch, chemisch oder fermentativ modifiziert werden, um ihre sensorischen und technofunktionellen Eigenschaften zu verändern. Je nachdem, wie pflanzliche Proteine bei ihrer Herstellung behandelt werden, verändern sich ihre Eigenschaften. Beispielsweise kann mit enzymatischer Hydrolyse die Löslichkeit, die Emulgierfähigkeit oder Schaumaktivität einer Proteinzutat gezielt verbessert werden. Sogar die Allergenität pflanzlicher Proteine lässt sich beeinflussen. Je nach Proteinpflanze und Anwendungsziel passen wir die verfahrenstechnischen Verarbeitungsprozesse an, um sensorisch und funktionell maßgeschneiderte Food Ingredients zu entwickeln. Durch gezielte Kombination pflanzlicher Eiweißzutaten können die Eigenschaften von Proteinzutaten optimiert werden.
Qualitätsbestimmung für pflanzliche Proteine
Auf dem Markt verfügbare Pflanzenproteine unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Qualität und damit ihrer Einsatzmöglichkeiten. Qualitätskriterien sind neben Haltbarkeit, Geschmack und Geruch z. B. auch Viskositätseigenschaften und Reinheit, gemessen am Anteil an Begleitsubstanzen. Neben ihren funktionellen Eigenschaften wie Strukturbildung, Strukturstabilisierung oder Emulsionsbildung sind die biologische Wertigkeit und Verdaubarkeit wichtige Qualitätskriterien pflanzlicher Proteine.
Lebensmittelherstellung mit Pflanzenproteinen
Jedes Lebensmittel erfordert spezifische Proteinzutaten
Den Einsatz pflanzlicher Proteine erforschen wir an unterschiedlichsten Lebensmittelprodukten. Jedes Lebensmittel erfordert spezielle technofunktionelle Eigenschaften von seinen Zutaten. Pflanzliche Proteine können als Gelbildner, Emulgator, Schaumbildner oder Fettersatz fungieren und als Ersatz tierischer Eiweißquellen wie Ei, Milch oder Fleisch genutzt werden. Pflanzliche Proteine können zudem synthetische Lebensmittelzusatzstoffe ersetzen. Sie unterstützen als natürliche Lebensmittelzutat ein Clean Labeling.
Sensorische Optimierung ist eine große Herausforderung
Die verschiedenen Proteinpräparate unterscheiden sich in ihren Eigenschaften je nach verwendetem Rohstoff und Herstellungsverfahren. Eine große Herausforderung stellt die sensorische Optimierung von Lebensmitteln auf Basis pflanzlicher Proteine dar. Geschmack, Textur und Mundgefühl lassen sich über das Herstellungsverfahren und die Verarbeitung sowie die gezielte Modifikation steuern. Unsere hausinternen Sensorikexperten begleiten jede Produktentwicklung. Für eine optimale Produktentwicklung können wir je nach Anforderung in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München auch Konsumentenstudien durchführen.
Analytische Sensorik von Lebensmitteln
Mit gezielten Verarbeitungstechnologien Produkte optimieren
Erfolgreich konnten wir mit unseren Verarbeitungstechnologien bereits die Markteinführung veganer Milchalternativprodukte und vegetarischer Fleischalternativen unterstützen. Federführend dafür ist unser Technologievorsprung in der Extrusionstechnologie und der Fermentationstechnologie.
Die Mindesthaltbarkeit und Lagerfähigkeit der Lebensmittelprodukte prüfen wir in speziellen Lagertests. Wir bestimmen produkteigene Verderbsprozesse und evaluieren Ansätze zur Verlängerung der Haltbarkeit.