Mit wachsendem Bewusstsein für nachhaltige und umweltfreundliche Ernährung steigt auch das Interesse an pflanzenbasierten Produkten. Damit diese Produkte langfristig erfolgreich sind, müssen sie jedoch auch im Geschmack überzeugen. Ein zentrales Problem dabei ist, dass Hülsenfrüchte, ein wichtiger Bestandteil vieler pflanzenbasierter Produkte, oft unerwünschte Aroma- und Geschmacksnoten aufweisen, die Verbraucher nicht schätzen – darunter ein unangenehmer bitterer Geschmack und ein charakteristischer erdiger Erbsengeschmack. Zudem können antinutritive Verbindungen wie Saponine den Markterfolg einschränken. Hier bietet die thermische Behandlung von Hülsenfrüchten eine wirksame Lösung, um die Akzeptanz dieser Produkte deutlich zu erhöhen.
Frühere Anwendungen und neue Perspektiven
Seit den späten 1990er Jahren wird Erbsenprotein-Konzentrat zunehmend als Ersatz für Fischmehl in der Lachsfütterung eingesetzt. Diese Entwicklung wurde durch verschiedene Faktoren vorangetrieben, darunter die steigenden 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 die Anforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllt.
Dynamische Luftklassifikation als Schlüsseltechnologie
Die dynamische Luftklassifikation (auch Proteinverschiebung genannt) gewinnt weltweit an Bedeutung bei der Herstellung von Protein- und Stärkepulvern, da sie im Vergleich zu mehrstufigen nass-chemischen Verfahren weniger technische Komplexität aufweist und geringeren Energie- sowie Wasserverbrauch hat. Ursprünglich wurde das nass-chemische Verfahren der Proteinentnahme, das sich hauptsächlich auf Stärke konzentrierte, zum dominierenden Prozess. Dabei wird Protein traditionell durch chemische Fällung isoliert, doch dieser Prozess wird zunehmend durch Proteinverschiebung mittels dynamischer Luftklassifikation ersetzt.
Derzeit planen rund 150 Projekte weltweit den Bau entsprechender Anlagen. Ein Vorteil des nass-chemischen Verfahrens ist die Möglichkeit, Proteine und Stärken mit höherem Proteingehalt (meist über 80 %) zu isolieren und Nebenprodukte wie Fasern aus dem Sameninneren zu gewinnen, die sich hervorragend für die Herstellung von Fleischersatzprodukten eignen. Die Bau- und Betriebskosten (Energie, Wasser) einer solchen Anlage sind jedoch deutlich höher als bei der dynamischen Luftklassifikation. Ein Nachteil der Luftklassifikation ist jedoch, dass sie das natürliche Aroma und den bitteren Geschmack der ursprünglichen Zwischenprodukte nicht verändert.
Lebensmittelsicherheit durch thermische Behandlung
Die thermische Behandlung von Hülsenfrüchten ermöglicht eine effektive Kontrolle mikrobieller Kontaminationen und trägt somit zur Lebensmittelsicherheit bei. Die Prozesse können so angepasst werden, dass die sensorischen Eigenschaften des Produkts erhalten bleiben, während ein optimales Gleichgewicht zwischen Sicherheit
und Qualität erreicht wird.
Thermische Behandlung als Schlüssel zur Qualität
Leguminosen sollten von Menschen nicht roh verzehrt werden, da sie schädliche anti-nährstoffliche Proteine wie Lektine und
Proteaseinhibitoren enthalten. Durch thermische Behandlung können diese inaktiviert werden, wodurch die Verdaulichkeit verbessert und der Geschmack angenehmer wird. Zudem werden sekundäre Pflanzenstoffe reduziert, was den bitteren Geschmack und unerwünschte Aromen verringert. Früher wurden Leguminosen hauptsächlich gemahlen und klassifiziert, oft mit dynamischer Luftklassifikation, um zwei Resultate zu erhalten: ein Stärkekonzentrat und ein Proteinkonzentrat. Während das Stärkekonzentrat früher vor allem in Backwaren verwendet wurde, liegt der Fokus heute auf dem Proteinkonzentrat, insbesondere für Anwendungen in Fleischersatzprodukten.
Technologische Vielfalt durch thermische Vorbehandlung
Die Verfügbarkeit von Konzentraten, die unterschiedlich stark thermisch behandelt wurden, erweitert die Einsatzmöglichkeiten erheblich. Allerdings ist die Löslichkeit der entbitterten Proteine im Allgemeinen geringer, was ihre Verwendung in Pulvern für Sportnahrung und Getränke erschwert – im Vergleich zu Molkenproteinen. Eine mögliche Lösung zur Verbesserung dieser Eigenschaften könnte Hydrolyse oder Sprühtrocknung sein.
Alternative Leguminosen-Proteinquellen im Vergleich zu Weizen und Soja
Während Weizen- und Sojaproteine weiterhin den Markt für pflanzliche Proteine dominieren, aufgrund ihrer technologischen Vorteile und Kosteneffizienz, stehen sie zunehmend in der Kritik – insbesondere hinsichtlich importiertem Soja und Kennzeichnungspflichten bei Allergenen. Diese Herausforderungen eröffnen Chancen für alternative pflanzliche Proteinquellen wie inländische Hülsenfrüchte, die durch gezielte thermische Behandlungen nicht nur Bitterkeit und erdige Aromen eliminieren, sondern auch technologische Vorteile für die Weiterverarbeitung zu Fleischersatzprodukten wie texturiertem pflanzlichem Protein (TVP) oder High-Moisture Meat Analog (HMMA) durch Extrusionsprozesse bieten.
Durch das Erhitzen werden der bittere Geschmack und das typische Erbsenaroma der Hülsenfrüchte reduziert. Oft werden verbleibende unerwünschte Aroma- und Geschmacksnoten zusätzlich durch die Zugabe von Aromen und Gewürzen maskiert. Auch Backen und Kochen tragen dazu bei, diese unerwünschten Faktoren weiter zu verringern. In vielen Anwendungen, wie bei Milchalternativen, wird entweder keine oder nur eine minimale Kurzzeit-Erhitzung auf natives Protein- und Stärke-Konzentrat angewendet.
Sensorische Verbesserungen durch thermische Behandlung
Die Vorteile der Entbitterung und Desodorierung wurden in einer sensorischen Bewertungsstudie, inklusive des Profiling-Tests nach DIN 10967-1, ermittelt. Dabei wurden acht geschulte Sensorik-Experten, die nach ISO 8586-1 und -2 Standards ausgebildet sind, wiederholt mit gerösteten Kaffeebohnen trainiert, um spezifische Attribute wie Bitterkeit zu erkennen. Die Bewertung der thermisch behandelten Hülsenfrüchte erfolgte in einem Prüfraum nach DIN 10962.
Tabelle: Bei der sensorischen Bewertung des thermisch behandelten Kichererbsenprotein-Konzentrats waren die Unterschiede am ausgeprägtesten. Die Temperaturen der thermischen Behandlung erreichten maximal 140 °C.
Intensitätsskala:
- 0 nicht wahrnehmbar
- 1 sehr schwach wahrnehmbar
- 2 schwach wahrnehmbar
- 3 klar wahrnehmbar
- 4 stark wahrnehmbar
Die Vorteile der Entbitterung und Desodorierung wurden in einer sensorischen Bewertungsstudie, inklusive des Profiling-Tests nach DIN 10967-1, ermittelt. Dabei wurden acht geschulte Sensorik-Experten, die nach ISO 8586-1 und -2 Standards ausgebildet sind, wiederholt mit gerösteten Kaffeebohnen trainiert, um spezifische Attribute wie Bitterkeit zu erkennen. Die Bewertung der thermisch behandelten Hülsenfrüchte erfolgte in einem Prüfraum nach DIN 10962.
Bitterkeit: Vor der thermischen Behandlung lag die durchschnittliche Intensität bei 3,875, nach der Behandlung sank sie auf 0,875, was eine Reduzierung um 77,42 % bedeutet. Beim erdigen/erbähnlichen Aroma lag die durchschnittliche Intensität vor der thermischen Behandlung bei 3,75 und nach der Behandlung bei 1,375, was einer Reduktion von rund 63,33 % entspricht.
Anwendungsbereiche für thermisch behandeltes Protein- und Stärke-Konzentrat
Entbitterte und desodorierte Protein- und Stärke-Konzentrate werden hauptsächlich verwendet in:
- Veganen Milchalternativen wie Joghurt-Alternativen
Getränken - Backwaren
- Veganen Wurstalternativen
- Pulvern für Sport- und Diätgetränke
- Proteinriegeln
- Veganen Ei-Alternativen (sowohl flüssig als auch trocken)
- Veganen Aufstrichen
- Hochproteinpasta
- Tierfutter
Zusammenfassung
Der Einsatz thermisch behandelter Protein- oder Stärke-Konzentrate erscheint sinnvoll, um die sensorischen Eigenschaften zu verbessern, unerwünschte Aromen zu reduzieren und die Akzeptanz pflanzenbasierter Produkte zu erhöhen. Durch die thermische Behandlung können antinutritive Faktoren inaktiviert, der bittere Geschmack und erdige Noten vermindert sowie die Verdaulichkeit gesteigert werden. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die Qualität und den Geschmack pflanzenbasierter Lebensmittel deutlich zu verbessern und ihre Marktchancen zu erhöhen.
Das Entwickeln von geschmacksneutralen pflanzlichen Proteinpräparaten wird derzeit intensiv vorangetrieben. Es gibt bereits erste Produktionsprozesse im größeren Maßstab, die vielversprechend aussehen. Besonders wichtig ist dabei die Nutzung des deutlich größeren Nebenstroms, der in der dynamischen Luftklassifikation eigentlich der Hauptstrom ist – nämlich das Stärkekonzentrat.
Author: ROBERT H. SPIEGEL, freelance product and process developer, researches processes for the deodorization and
debittering of legumes.
