Von der Bitterkeit zur Finesse: Wärmebehandlung für verbesserten Geschmack und Aroma in Hülsenfruchtprotein- und Stärkekonzentraten

Mit dem wachsenden Bewusstsein für nachhaltige und umweltfreundliche Ernährung wächst auch das Interesse an pflanzlichen Produkten. Damit diese Produkte jedoch langfristig erfolgreich sind, müssen sie auch geschmacklich ansprechend sein. Ein zentrales Problem hierbei ist, dass Hülsenfrüchte, ein wichtiger Bestandteil vieler pflanzlicher Produkte, oft unerwünschte Aroma- und Geschmacksnoten aufweisen, die Verbraucher nicht schätzen, darunter einen unangenehm bitteren Geschmack und ein charakteristisches erdig-erbsenartiges Aroma. Darüber hinaus können ernährungshemmende Verbindungen wie Saponine den Markterfolg einschränken. Hier bietet die thermische Behandlung von Hülsenfrüchten eine wirksame Lösung, um die Akzeptanz dieser Produkte deutlich zu erhöhen.

Bisherige Anwendungen und neue Perspektiven

Seit Ende der 1990er Jahre werden Erbsenproteinkonzentrate zunehmend als Ersatz für Fischmehl in der Lachsfutterproduktion eingesetzt. Diese Entwicklung wurde durch verschiedene Faktoren vorangetrieben, darunter steigende Kosten und die begrenzte Verfügbarkeit von Fischmehl. Erbsenprotein hat sich als geeignete Alternative erwiesen, da es die notwendigen Nährstoffe für das Wachstum und die Gesundheit von Lachsen liefert und gleichzeitig den Anforderungen der Lebensmittelindustrie gerecht wird.

Dynamische Luftklassifizierung als Schlüsseltechnologie

Aufgrund des geringeren technischen Aufwands und des geringeren Energie- und Wasserverbrauchs im Vergleich zu mehrstufigen nasschemischen Verfahren gewinnt die dynamische Luftklassierung (auch Proteinverschiebung genannt) weltweit für die Herstellung von Protein- und Stärkepulvern an Bedeutung. Als vorherrschendes Verfahren zur Gewinnung von Protein- und Stärkefraktionen etablierte sich ursprünglich die nasschemische Methode der Proteingewinnung, die sich vor allem auf Stärke konzentrierte. Traditionell wird Protein durch chemische Fällung isoliert, dieser Prozess wird jedoch zunehmend durch Proteinverschiebung durch dynamische Luftklassierung ersetzt.

Derzeit planen weltweit rund 150 Projekte den Bau von Klassifizierungsanlagen. Ein Vorteil des nasschemischen Verfahrens ist die Möglichkeit, Proteine ​​und Stärken mit höheren Proteinkonzentrationen (meist über 80 %) zu „isolieren“ und aus dem Sameninneren Nebenprodukte wie Fasern zu gewinnen, die sich hervorragend für die Herstellung von Fleischersatzprodukten eignen. Allerdings sind die Bau- und Betriebskosten (Energie, Wasser) einer Anlage deutlich höher als bei der dynamischen Luftklassierung. Allerdings hat die dynamische Luftklassierung den Nachteil, dass das natürliche Aroma und der bittere Geschmack der nativen Zwischenprodukte nicht verändert werden.

Lebensmittelsicherheit durch thermische Behandlung

Die thermische Behandlung von Hülsenfrüchten ermöglicht eine wirksame Kontrolle mikrobieller Kontaminanten und trägt so zur Lebensmittelsicherheit bei. Prozesse können angepasst werden, um die sensorischen Eigenschaften des Produkts zu bewahren und gleichzeitig ein optimales Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Sicherheit zu erreichen
und Qualität.

Thermische Behandlung als Schlüssel zur Qualität

Hülsenfrüchte sollten vom Menschen nicht roh verzehrt werden. Durch thermische Behandlung werden ernährungshemmende Proteine wie Lektine u. a
Proteaseinhibitoren können inaktiviert und der Gehalt an sekundären Pflanzenstoffen reduziert werden. Diese Behandlung verbessert nicht nur die Verdaulichkeit und das Mundgefühl, sondern reduziert auch deutlich den bitteren Geschmack und unerwünschte Aromanoten. In der Vergangenheit wurden Hülsenfrüchte für die Konzentratproduktion hauptsächlich gemahlen und dann klassifiziert, oft mit dynamischer Windklassierung. Dieser Prozess ergibt zwei Hauptfraktionen: ein Stärkekonzentrat und ein Proteinkonzentrat. Während Stärke traditionell vor allem in Backwaren zum Einsatz kam, hat sich der Fokus mittlerweile auf die Proteinfraktion verlagert, insbesondere für Anwendungen in Fleischersatzprodukten.

Technologievielfalt durch thermische Vorbehandlung

Die Verfügbarkeit unterschiedlich thermisch behandelter Konzentrate erweitert die Bandbreite der technologischen Anwendungen. Allerdings ist die Löslichkeit entbitterter Proteine ​​im Allgemeinen geringer, was bei pflanzlichen Proteinen häufig vorkommt. Diese Einschränkung macht ihre Verwendung in Pulvern für Sporternährung und Getränke im Vergleich zu Materialien auf Molkebasis schwieriger. Eine Lösung, dies zu verbessern, könnte Hydrolyse oder Sprühtrocknung sein.

Alternative Proteinquellen aus Hülsenfrüchten im Vergleich zu Weizen- und Sojaprotein

Während Weizen- und Sojaproteine aufgrund ihrer technologischen Vorteile und Kosten weiterhin den Pflanzenproteinmarkt dominieren, sehen sie sich zunehmender Kritik ausgesetzt, insbesondere im Hinblick auf importiertes Soja und Anforderungen an die Kennzeichnung von Allergenen. Diese Herausforderungen schaffen Chancen für alternative pflanzliche Proteinquellen wie heimische Hülsenfrüchte, die durch gezielte thermische Behandlungen nicht nur Bitterkeit und erdige Aromen beseitigen können, sondern auch technologische Vorteile für die Weiterverarbeitung zu Fleischersatzprodukten wie texturiertem Pflanzenprotein (TVP) oder High-Moisture Meat Analog (HMMA) durch Extrusionsprozesse bieten.

Dieses Erhitzen reduziert den bitteren Geschmack und das charakteristische erbsenartige Aroma von Hülsenfrüchten. Oftmals werden verbleibende unerwünschte Aroma- und Geschmacksnoten durch Zugabe von Aromen und Gewürzen noch weiter überdeckt. Darüber hinaus tragen Backen und Kochen dazu bei, diese unerwünschten Faktoren zu reduzieren. In vielen Anwendungen, beispielsweise in Milchersatzprodukten, werden native Protein- und Stärkekonzentrate entweder nicht oder nur minimal kurzzeitig erhitzt.

Sensorische Verbesserungen durch thermische Behandlung

Der Nutzen der Entbitterung und Desodorierung wurde in einem sensorischen Bewertungsverfahren, einschließlich der DIN 10967-1 Profilierung, ermittelt testen. Bei diesem Verfahren wurden acht sensorisch geschulte Prüfer, die nach den Standards ISO8586 -1 und -2 geschult waren, wiederholt mit gerösteten Kaffeebohnen trainiert, um spezifische Attributmerkmale (z. B. Bitterkeit) zu identifizieren. Die Bewertung thermisch behandelter Hülsenfrüchte erfolgte in einem Prüfraum nach DIN 10962.

Tabelle: Sensorische Bewertung von thermisch behandeltem Kichererbsenproteinkonzentrat, bei der die Unterschiede am deutlichsten waren. Die Temperaturen der thermischen Behandlung erreichten maximal 140°C.

Intensitätsskala:

• 0 nicht erkennbar
• 1 sehr schwach nachweisbar
• 2 schwach nachweisbar
• 3 deutlich erkennbar
• 4 stark nachweisbar

Der Vorteil der Entbitterung und Desodorierung wurde in einem sensorischen Prüfverfahren, einschließlich Profilierungstests nach DIN 10967-1, ermittelt. Hier wurden acht geschulte sensorische Gutachter, die nach den Standards ISO8586-1 und -2 geschult wurden, mehrfach mit gerösteten Kaffeebohnen trainiert, um definierte Attributeigenschaften (z. B. Bitterkeit) zu erkennen. Die Prüfung thermisch behandelter Hülsenfrüchte erfolgte in einem Prüfraum nach DIN 10962.

Bitterkeit: Vor der thermischen Behandlung lag die durchschnittliche Intensität bei 3,875, die sich nach der Behandlung auf 0,875 verringerte, was einer Verringerung um etwa 77,42 % entspricht. Erdiges/erbsenartiges Aroma: Vor der thermischen Behandlung lag die durchschnittliche Intensität bei 3,75, die nach der Behandlung auf 1,375 abnahm, was einer Reduzierung um rund 63,33 % entspricht.

Anwendungsbereiche für thermisch behandelte Protein- und Stärkekonzentrate

Entbitterte, desodorierte Protein- und Stärkekonzentrate werden hauptsächlich verwendet in:

• Vegane Milchersatzprodukte wie Joghurtalternativen,
  Getränke
• Backwaren
• Vegane Wurstalternativen
• Pulver für Sportgetränke und Abnehmgetränke
• Proteinriegel
• Veganer Ei-Ersatz – sowohl flüssig als auch trocken
• Vegane Aufstriche
• Proteinreiche Nudeln
• Tierfutter

Zusammenfassung

Der Einsatz von thermisch behandelten Protein- oder Stärkekonzentraten erscheint sinnvoll, insbesondere wenn das Produkt bei der Weiterverarbeitung nicht erneut erhitzt wird. Selbst bei TVPs kann die Zugabe von 30 % entbitterter Zwischenprodukte von Vorteil sein, da der Erhitzungsprozess im Vergleich zu HMMA-Produkten kürzer ist.

The development of taste-neutral plant protein preparations is being intensively pursued. Es gibt bereits erste produktionstechnische Verfahren, die vielversprechend aussehen. Von besonderer Bedeutung ist die Nutzung des viel größeren Nebenstroms, eigentlich des Hauptstroms bei der dynamischen Windsichtung, nämlich des Stärkekonzentrats.

Autor: ROBERT H. SPIEGEL, freiberuflicher Produkt- und Verfahrensentwickler, erforscht Verfahren zur Desodorierung und
Entbitterung von Hülsenfrüchten.