Eines der größten Hindernisse für die Akzeptanz pflanzlicher Fleischalternativen ist ihr sehr trockenes und adstringierendes Gefühl beim Verzehr.
Wissenschaftler unter der Leitung von Professor Anwesha Sarkar von der University of Leeds revolutionieren die Wahrnehmung pflanzlicher Proteine, indem sie sie von einer Substanz, die man als klebrig und trocken empfindet, in eine Substanz verwandeln, die saftig und fettartig ist.
Und die einzige Substanz, die sie den Pflanzenproteinen hinzufügen, ist Wasser.
Pflanzenprotein-Mikrogele
Um diese Veränderung herbeizuführen, stellten die Wissenschaftler mithilfe eines Prozesses namens Mikrogeletion Pflanzenprotein-Mikrogele her.
Pflanzenproteine, die anfangs trocken und von rauer Konsistenz sind, werden in Wasser gegeben und erhitzt. Dadurch verändert sich die Struktur der Proteinmoleküle, die zusammenkommen und ein miteinander verbundenes Netzwerk oder Gel bilden, das Wasser um die Pflanzenproteine herum einschließt.
Anschließend wird das Gel homogenisiert, wodurch das Proteinnetzwerk in ein Mikrogel aufgebrochen wird, das aus winzigen Partikeln besteht, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Unter Druck, wie beim Verzehr, scheiden die Mikrogele Wasser aus und erzeugen eine Gleitfähigkeit, die der von Sahne ähnelt.
Professor Sarkar sagte: „Wir haben das trockene Pflanzenprotein in ein hydratisiertes umgewandelt und dabei das Pflanzenprotein verwendet, um ein spinnenartiges Netz zu bilden, das das Wasser um das Pflanzenprotein herum hält.“
„Das sorgt für die dringend benötigte Feuchtigkeit und ein saftiges Gefühl im Mund.“
„Mit einer Technik, die weithin verfügbar ist und derzeit in der Lebensmittelindustrie eingesetzt wird, können pflanzliche Protein-Mikrogele hergestellt werden, ohne dass zusätzliche Chemikalien oder Wirkstoffe eingesetzt werden müssen. Der Hauptbestandteil ist Wasser.“
Wiederbelebung des Verbraucherinteresses
Das Forschungsteam, das seine Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht hat NaturkommunikationSie sagen, die Trockenheit pflanzlicher Proteine sei ein „wichtiger Engpass für die Verbraucherakzeptanz“ gewesen.
Mit dem Durchbruch hofft das Forschungsteam, dass das Verbraucherinteresse an pflanzlichen Proteinen wiederbelebt wird und die Menschen dazu ermutigt werden, ihre Abhängigkeit von tierischen Produkten für die Proteinaufnahme zu reduzieren – ein notwendiger Schritt, wenn die globalen Klimaschutzziele erreicht werden sollen.
Mehr als die Hälfte der 18 Milliarden Tonnen Kohlendioxidäquivalente, die jedes Jahr bei der Nahrungsmittelproduktion entstehen, stammen aus der Aufzucht und Verarbeitung tierischer Produkte.
Die Forscher sagen, dass die Protein-Mikrogele „eine einzigartige Plattform für die Entwicklung der nächsten Generation gesunder, schmackhafter und nachhaltiger Lebensmittel bieten“.
Heureka-Moment
Während der gesamten Untersuchung hatte das Team das Verhalten von Pflanzenprotein-Mikrogelen mathematisch modelliert und war zuversichtlich, dass ihr Ansatz funktionieren würde.
Der Beweis kam jedoch durch Visualisierungen, die in der Rasterkraftmikroskopie-Suite der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Physik in Leeds erstellt wurden. Bei der Rasterkraftmikroskopie tastet eine winzige Sonde die Oberfläche eines Moleküls ab, um ein Bild von seiner Form zu erhalten.
Was diese Bilder enthüllten, kam einem Proof of Concept gleich.
Professor Sarkar fügte hinzu: „Die Bilder des Rasterkraftmikroskops zu sehen, war für uns ein aufregender Moment. Die Visualisierungen zeigten, dass die Protein-Mikrogele ziemlich kugelförmig waren und sich nicht ansammelten oder verklumpten. Wir konnten einzeln beabstandete Pflanzenprotein-Mikrogele sehen.“
„Unsere theoretischen Studien hatten gesagt, dass dies passieren würde, aber es gibt nichts Besseres, als es in der Realität zu sehen.“
Dr. Mel Holmes, außerordentlicher Professor an der School of Food Science and Nutrition in Leeds und einer der Autoren der Studie, sagte: „Diese Studie zeigt den Einfallsreichtum und die Tiefe der Wissenschaft, die in der modernen Lebensmitteltechnologie steckt, von der Chemie der Proteine, Die Art und Weise, wie Nahrung im Mund wahrgenommen wird, führt zu einem Verständnis der Tribologie – der Reibung zwischen Materialien und Sinneszellen im Mund.“
„Die Bewältigung der großen Fragen der Lebensmittelwissenschaft erfordert interdisziplinäre Wissenschaft.“
Umfassendere Nebenprodukte pflanzlicher Protein-Mikrogele
Aufgrund der Gleitfähigkeit der Mikrogele, die der einer einzelnen Creme ähnelt, könnten sie für andere Anwendungen in der Lebensmittelindustrie angepasst werden, beispielsweise als Ersatz für Fett, das aus einem Lebensmittel entfernt wurde, um gesündere Optionen zu entwickeln.
Ben Kew, Doktorand an der School of Food Science and Nutrition in Leeds und leitender Forscher des Projekts, sagte: „Das ist ein ziemlich bemerkenswerter Befund. Es ist auffällig, dass die Mikrogele ohne Zugabe eines Tropfens Fett der Gleitfähigkeit von a ähneln.“ 20 % Fettemulsion, über die wir als Erste berichten.“
„Unsere experimentellen Daten, die durch theoretische Analysen gestützt werden, bedeuten auch, dass wir damit beginnen könnten, diese pflanzlichen Protein-Mikrogele in Lebensmitteln zu verwenden, bei denen Fett entfernt werden muss, um sie in gesündere pflanzliche Protein-Lebensmitteloptionen der nächsten Generation umzuwandeln.“
Mehr Informationen:
Ben Kew et al., Umwandlung nachhaltiger Pflanzenproteine in hochleistungsfähige Gleitmikrogele, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40414-7