Forscher suchen bei Reis nach „Clean-Label“-Zutaten

Natürlich vorkommende Polyphenole und Proteine ​​aus pigmentiertem Wachsreis könnten dazu beitragen, dass Stärkebestandteile ihre Textur ohne jegliche chemische Modifikation verbessern – eine Änderung, die einige Verbraucher möglicherweise begrüßen würden, sagte Ya-Jane Wang, Professorin für Kohlenhydratchemie.

Chemisch modifizierte Stärke ist ein häufiges Verdickungsmittel in Suppen und anderen Lebensmitteln. Ohne Modifikation zerfällt Stärke bei der Lebensmittelverarbeitung bei hohen Temperaturen und hoher Scherung und fungiert nicht mehr richtig als Verdickungsmittel.

Da Verbraucher Bedenken hinsichtlich chemisch veränderter Inhaltsstoffe äußern, sucht Wang nach Alternativen. Mit Hilfe eines im Jahr 2023 vom US-Landwirtschaftsministerium gewährten Zuschusses des National Institute of Food and Agriculture in Höhe von 400.000 US-Dollar erforscht Wang, wie man Polyphenole und Proteine, die natürlicherweise in pigmentiertem Wachsreis enthalten sind, als natürlichen Stärkeverstärker nutzen kann.

Polyphenole sind ein Mikronährstoff, der natürlicherweise in Pflanzen vorkommt. Sie verwendete pigmentierten Wachsreis aufgrund des Vorhandenseins von Polyphenolen im Reis und der dadurch entstehenden Polyphenol-Protein-Wechselwirkung. „Wachsiger“ Reis wird aufgrund seines geringen Gehalts an Amylose, einem der Bestandteile der Stärke, auch als „klebriger“ oder „süßer“ Reis bezeichnet.

Höhere Amylosewerte führen dazu, dass sich der Reis trennt und flockig wird, während niedrigere Amylosewerte zu höheren Viskositäten führen. Polyphenol-Protein-Wechselwirkungen, die von Natur aus im pigmentierten Reis vorhanden sind, tragen dazu bei, die Viskosität oder Dicke eines Lebensmittels während des Kochvorgangs beizubehalten.

Wang forscht für die Arkansas Agricultural Experiment Station, den Forschungszweig der Systemabteilung für Landwirtschaft der University of Arkansas.

Zu ihren Mitarbeitern bei der Forschung gehören Annegret Jannasch, eine Doktorandin am Dale Bumpers College of Agricultural, Food and Life Sciences, die unter der Leitung von Wang arbeitet; Anna McClung, eine kürzlich pensionierte Genetikerin am Dale Bumpers National Rice Research Center; Sun-Ok Lee, außerordentlicher Professor für Ernährung an der Experimentierstation; Postdoktorandin Zeina Alraawi; und Suresh Thallapuranam, Cooper Chair of Bioinformatics Research und Professor für Biochemie.

Wang, Jannasch und Lee arbeiten in der Abteilung für Lebensmittelwissenschaften am Bumpers College. Thallapuranam verstärkt das Team aus der Abteilung für Chemie und Biochemie am Fulbright College of Arts and Sciences.

McClung stellt den Forschern pigmentierte Wachsreisproben zur Verfügung.

„Wir schlagen vor, dass pigmentierter Wachsreis wie chemisch modifizierte Stärke funktionieren kann, jedoch ohne den Einsatz von Chemikalien, sodass es sich um eine Clean-Label-Zutat handelt“, sagte Wang.

„Clean Label“ ist kein wissenschaftlicher BegriffLaut dem Institute of Food Technologists definieren die Lebensmittelindustrie, Wissenschaftler und Verbraucher das Phänomen jedoch als die Wahl von Lebensmitteln mit leicht erkennbaren Inhaltsstoffen und ohne künstliche Inhaltsstoffe oder synthetische Chemikalien.

Verbraucherwahrnehmung

In den letzten Jahren hätten Verbraucher Bedenken hinsichtlich der in der Lebensmittelproduktion verwendeten Zutaten geäußert, bemerkte Wang. Manche Verbraucher streben danach, nur minimal verarbeitete Lebensmittel zu sich zu nehmen.

Die Idee einer minimalen Verarbeitung sei von Person zu Person unterschiedlich, sagte Wang. Einige Verbraucher bevorzugen Weizenmehl, andere finden Weizenmehl möglicherweise zu stark verarbeitet und konsumieren stattdessen Vollkornmehl.

„Viele verarbeitete Lebensmittel dienen in Wirklichkeit der Konservierung oder der Bequemlichkeit“, sagte Wang. Lebensmittelprodukte wie Schinken, Gurken und Fernsehgerichte werden beispielsweise verarbeitet, um die Lebensmittelzubereitung für den Verbraucher zu vereinfachen und die Haltbarkeit zu verlängern.

Wangs Forschung könnte diese Bedenken im Zusammenhang mit modifizierter Stärke ausräumen.

Viele Lebensmittel enthalten modifizierte Stärke, die chemisch verändert wird, um die Verarbeitungs- und Lagerstabilität zu verbessern, sagte Wang. Stärken wirken als Verdickungsmittel und verbessern die Textur und Konsistenz von Lebensmitteln.

Die Inspiration für dieses Projekt kam von Wangs jüngster Forschung, die die Möglichkeit untersuchte, die Interaktionen zwischen ihnen zu nutzen Polyphenole, Protein und Stärke in pigmentiertem Wachsreis zur Steigerung der Sättigung, das Gefühl der Fülle. In diesem ursprünglichen Projekt fand Wang heraus, dass die einzigartigen Wechselwirkungen zwischen Polyphenolen und Proteinen im pigmentierten Wachsreis dazu führen, dass die Stärke in einem sauren Zustand stärker aufquillt, der eine Magenumgebung simuliert.

„Wenn Stärke aufquillt, ist sie wie ein Ballon – sie wird immer größer“, sagte Wang. Während der Lebensmittelverarbeitung „werden die Temperatur, die Scherung und der hohe Säuregehalt den Ballon vollständig auflösen. Sie möchten, dass der Ballon stärker anschwillt – so erzeugen Sie die Viskosität –, aber Sie möchten nicht, dass er zu stark anschwillt Polyphenol-Protein-Wechselwirkungen tragen dazu bei, die Stärkestruktur aufrechtzuerhalten, so dass sie in diesem Zustand bleibt.

„Deshalb kann man Stärke zum Andicken jeder Suppe verwenden, denn die Stärke kann um mehr als das Zehnfache ihres Volumens quellen, aber sobald sie dieses Stadium erreicht hat, wird sie sehr brüchig“, sagte sie.

Abgesehen von der Wahrnehmung der Verbraucher sagte Wang, dass die Verwendung dieses pigmentierten Wachsreises im Gegensatz zur Verwendung modifizierter Stärke zusätzliche Vorteile für die Umwelt und die Gesundheit bieten könnte.

Bei jeder chemischen Modifikation entstehen Rückstände, sagte Wang, sodass diese Bedenken durch die Verwendung einer natürlich vorkommenden Stärke mit diesen Eigenschaften beseitigt würden. Polyphenole sind in vielen Beeren und Gemüsesorten enthalten und eine große Menge an Polyphenolen hat bekanntermaßen antioxidative, entzündungshemmende und antidiabetische Eigenschaften.

Ein dreistufiger Ansatz

Die Forschung wird in drei Phasen stattfinden. Wang und ihr Team haben die erste Phase abgeschlossen, in der pigmentierte Wachsreisproben sowie deren Gehalt und Zusammensetzung an Proteinen, Stärke und Polyphenolen bewertet wurden. Ein Forschungsartikel mit dem Titel „Aufklärung der Wirkung von Polyphenol-Protein-Wechselwirkungen auf die rheologischen Eigenschaften von violettem Wachsreis“ wurde in der veröffentlicht Zeitschrift für Getreidewissenschaft.

In der nächsten Phase wird die Art der Polyphenol-Protein-Wechselwirkungen in pigmentiertem Wachsreis bestimmt. Wechselwirkungen zwischen Polyphenolen und Proteinen beinhalten chemische Bindungen, die zwei Moleküle verbinden, und das ist wichtig, weil eine starke Bindung dazu beiträgt, die Granulatintegrität unter hohen Scherkräften, Temperaturen und sauren Bedingungen aufrechtzuerhalten, sagte Wang.

Schließlich werden die Forscher thermische Verarbeitungsbedingungen anwenden, um das Ausmaß der Polyphenol-Protein-Wechselwirkungen zu verändern, sodass die resultierenden Produkte ein breites Spektrum an Viskositäten für verschiedene Anwendungen erzeugen.

„Wir möchten wirklich die Möglichkeit sehen, die daraus resultierende Technologie zu kommerzialisieren“, sagte Wang. „Wir wollen sehen, ob Unternehmen Interesse haben und mit ihnen zusammenarbeiten.“

Wang hofft auf Unternehmen, die daraus Müsli, Pudding oder Nudeln herstellen.