Prof. Dr. Christoph Denkel und Dr. Christian Trindler
Berner Fachhochschule BFH
Erbsen haben sich zu einer wichtigen Proteinquelle vor allem für Fleischersatzprodukte entwickelt. Eine wesentliche Herausforderung liegt in der Kontrolle des unerwünschten, bohnigen Aromas. Ein Team um Christoph Denkel (Lebensmittelprozesstechnologie) und Christian Trindler (Aromaanalytik) untersucht, wie in der ersten Phase der Proteinextraktion die Konzentration an unerwünschten Aromamolekülen ohne Kompromittierung der Proteineigenschaften kontrolliert werden kann.
Erbsenproteine sind lokal verfügbar und hypoallergen, jedoch oft durch ein „bohniges“ Eigenaroma eingeschränkt. Im Projekt wurde untersucht, wie gezielte thermische Behandlungen oder physikalische Methoden unerwünschte Aromakomponenten reduzieren können. Während thermische Ansätze kaum Veränderung im Aromaprofil zeigten, reduzierte eine physikalische Methode relevante Aromakomponenten um bis zu 90 %. Weitere Tests sind geplant. freigegeben
Erbsenproteine werden gerne als eine lokal verfügbare, hypoallergene Proteinquelle verwendet. Allerdings weisen die Isolate oft ein typisches Eigenaroma auf, welches als „bohnig“ beschrieben wird. Da dieses Aroma manchmal unerwünscht ist, kann es den Einsatz von Erbsenprotein einschränken. Studien legen nahe, dass enzymatisch katalysierte Fettoxidationsprozesse auf Basis von Lipoxygenase (LOX)-Aktivität einen wesentlichen Beitrag zum typischen Aroma liefern, da einige Fettoxidationsprodukte identisch sind mit Molekülen, die als charakteristischer Bestandteil eines „bohnigen“ Aromas gelten (Baysal und Demirdöven 2007). Bei der Fettoxidation reagieren die Fettsäuren mit Sauerstoff und zerfallen in Folgereaktionen zu kleineren Molekülen, die aromarelevant sein können.
Aus der wissenschaftlichen Literatur kann abgeleitet werden, dass durch eine thermische Inaktivierung der LOX weniger geschmacksrelevante Volatile gebildet werden. Thermische Behandlungen können aber gleichzeitig auch zu einer Veränderung der nativen Proteinstruktur führen, die wiederum die technofunktionellen Eigenschaften bestimmen, wobei native Proteineigenschaften in der Regel bevorzugt werden. Zusätzlich kommt es während des Proteinisolierungsprozesses offenbar auch zu einer starken Anreicherung der unerwünschten Aromakomponenten.
Im Rahmen dieses Projektes wurde untersucht, ob und an welcher Stelle im Proteinextraktionsprozess eine thermische Behandlung die Entstehung von unerwünschten Aromakomponenten reduzieren würde. Erbsenmehlsuspensionen wurden unter verschiedenen Konditionen (pH, Temperatur) thermisch behandelt und der Effekt auf die Konzentrationen der ausgewählten Aromakomponenten und die Denaturierung der Proteine untersucht. Die thermischen Behandlungen der Erbsenmehlsuspensionen führte nicht zur vermuteten Reduktion an unerwünschten Aromakomponenten. Zwar konnten LOX zuverlässig inaktiviert werden, allerdings zeigte sich keine Veränderung im Aromaprofil. Die Ergebnisse deuten einerseits darauf hin, dass die Autoxidation im Vergleich zur enzymatischen Oxidation eine grössere Rolle spielt als bislang angenommen, andererseits aber auch andere im Erbsenproteinextrakt verbleibende Komponenten im Hinblick auf eine fettoxidierende Wirkung während der Lagerung in zukünftige Untersuchungen mit einbezogen werden sollten.
Ebenfalls wurde im Rahmen des Projekts eine Strategie untersucht, um entstandene Aromakomponenten dem Extrakt wieder zu entziehen, ohne Proteine thermische zu denaturieren. Die untersuchte physikalische Methode lässt sich grundsätzlich auf alle nicht-trockenen Medien anwenden. Es konnte gezeigt werden, dass die Konzentration wichtiger Leitmoleküle für ein bohniges Aromaprofil teilweise bis zu 90% reduziert werden konnte. Die im Labor untersuchte Methode muss in einem nächsten Schritt in ein kontinuierliches Verfahren übersetzt und die Auswirkungen auf die Sensorik vertieft untersucht werden.
Im Programm Food 4.0 begleiten die Akademien der Wissenschaften Schweiz unter dem Lead der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften SATW innovative Projektideen, die ganz am Anfang der Entwicklung stehen. Gefördert werden insbesondere Projekte, die neue Perspektiven für eine erfolgreiche Entwicklung des Schweizer Ernährungssystems aufzeigen. Die ausgewählten Projekte leisten einen wichtigen Beitrag zur Lösung der grössten Herausforderungen und adressieren die Themenbereiche Food Waste, Nachhaltigkeit und Gesundheit.