Entwicklung fettreduzierter Lebensmittel unter Einsatz mikropartikulierter Pflanzenproteine

Deutschlandweit steigt die Prävalenz ernährungsbedingter Erkrankungen, wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes mellitus Typ 2 und Krebs. Neben den persönlichen Nachteilen für die betroffenen Personen führt dies zu hohen Kosten im Gesundheitssystem. Ein Grund für diese Erkrankungen kann eine zu hohe Energiedichte beliebter Lebensmittel, wie beispielsweise Wurstwaren, Tiefkühlpizzen, Frischkäse und Cremedesserts sein. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) fokussiert die Erarbeitung von entsprechenden Strategien und fördert in diesem Zusammenhang Innovationen zur Reduktion von Zucker, Fetten und Salz in verarbeiteten Lebensmitteln.

Aus ernährungsphysiologischer Sicht kann vor allem eine Fettreduktion zu einem reduzierten Energiegehalt beitragen. Jedoch verleiht Fett vielen Lebensmitteln ein angenehm cremiges oder glattes Mundgefühl und trägt somit entscheidend zum Genusswert und somit zur Konsumentenakzeptanz bei. Fettreduzierte Produkte hingegen wirken oftmals »leer« und wässrig. Ein technologischer Ansatz zur Reduzierung des Fettgehalts bei gleichbleibendem Genusswert ist die Einarbeitung sogenannter Fettaustauschstoffe, welche im Moment ausschließlich auf Basis tierischer Rohstoffe gewonnen werden. Aufgrund der zunehmenden Zahl an Verbrauchern mit Laktoseintoleranz, Allergien und Unverträglichkeiten gegenüber diesen Proteinen sowie dem wachsenden Trend hin zu einer pflanzenbasierten, bewussten Ernährung, stoßen diese tierischen Fettaustauschstoffe immer mehr auf Ablehnung beim Konsumenten.

Entwicklung fettreduzierter Lebensmittel auf Basis mikropartikulierter Proteine

Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Fettanteils unter der Nutzung von Proteinen ermöglicht das Verfahren der Mikropartikulierung. Proteinpartikel werden hierbei thermomechanisch behandelt, wodurch die Partikelgröße stark verkleinert werden kann. Dadurch entstehen Proteinpartikel, die im Größenbereich emulgierter Fettpartikel (0,1 – 10 µm) liegen und somit ein cremiges und glattes Mundgefühl in fettreduzierten Lebensmittelprodukten erzeugen sollen. Die Mikropartikulierung kann beispielsweise durch Verfahren wie die thermoplastische Kochextrusion, durch Behandlung der Proteine im Schabewärmetauscher oder einer Kombination aus Wärmetauscher und Hochdruckhomogenisator erfolgen. Mittels der genannten Verfahren wirken hohe Temperaturen und Scherraten auf die Proteinpartikel, was zu einer Auffaltung, Aggregation und abschließender Scherzerkleinerung der Proteine führt und somit ihre Größe stark beeinflussen kann.

Im Moment sind solche Verfahren auf Proteine tierischen Ursprungs optimiert (z.B. Molkenproteine). Die Schwierigkeit der Mikropartikulierung besteht vor allem darin, dass eine kritische Partikelgröße der Proteine erreicht werden muss, um beim Verbraucher ein optimales Mundgefühl zu erzeugen, welches nicht als sandig oder körnig charakterisiert werden kann. Insbesondere pflanzliche Proteine bestehen aus großen globulären Speicherproteinen, welche weitaus höhere Molekulargewichte als Molkenproteine aufweisen. Aufgrund dessen muss das Verfahren der Mikropartikulierung auf pflanzliche Proteine angepasst und diese eventuell im Vorhinein durch Methoden wie beispielsweise enzymatische Hydrolyse modifiziert werden.

Pflanzenproteine als neuartiger Fettaustauschstoff

Ziel des Verbundprojektes »MIPRO« ist demnach die Übertragung des Verfahrens der Mikropartikulierung auf pflanzliche Proteinpräparate aus Lupine oder Erbse, welches von den WissenschaftlerInnen des Fraunhofer IVV zusammen mit Partnern aus der Industrie erarbeitet werden soll.

Die erhaltenen Mikropartikel sollen dabei eine cremeartige bis halbfeste Konsistenz aufweisen (je nach Mikropartikulationsverfahren) und können in vollfetten und fettreduzierten Lebensmitteln als Fettersatz eingesetzt werden. Die Einarbeitung in das Lebensmittel kann direkt nach der Mikropartikulierung oder mit einem zwischengeschalteten Trocknungsschritt (Erhöhung der Haltbarkeit, Reduktion von störenden Nebengeschmacksstoffen) in pulverisierter Form erfolgen.

Mittels Applikationsversuchen in Modellebensmitteln (z.B. in Desserts, Dressings, Saucen etc.) wird der Einfluss des Fettaustauschers auf die sensorischen Eigenschaften (Mundgefühl, Geruch und Geschmack) der fettreduzierten Modelllebensmittel untersucht und optimiert. Neben dem Sensorikpanel des Fraunhofer IVV sollen dazu auch tribologische Messmethoden eingesetzt werden, um die Cremigkeit und Fetteigenschaften der neuen Produkte analytisch zu bewerten. Abschließend soll der Zusammenhang zwischen Proteinstruktur und finalen Produkteigenschaften abgebildet werden können.