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Screening, Charakterisierung und Integration von Pflanzenproteinen in Lebensmitteln

Die Nachfrage nach fleischfreien Produkten setzt Lebensmittelhersteller und Formulierer zunehmend unter Druck, neue Formulierungen und Produkte zu entwickeln, die frei von tierischen Erzeugnissen sind. Da bewährte Fleischproteine eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, einschließlich Emulgierung und Stabilisierung, ist es nicht immer eine einfache Aufgabe, sie durch Pflanzenprotein-Alternativen zu ersetzen. Der TURBISCAN DNS ermöglicht es Formulierern, die Emulgierungs-, Stabilierungs- und Solubilisierungsleistung von Proteinen zu charakterisieren und so die Entwicklung pflanzenproteinbasierter Formulierungen schnell und präzise zu beschleunigen.

Es ist eindeutig belegt, dass ein geringerer Fleischkonsum besser für die Umwelt ist.1,2 Im Vergleich zum Anbau von Nutzpflanzen ist die Aufzucht von Nutztieren für die Lebensmittelproduktion äußerst ressourcenintensiv und energetisch ineffizient. Daher ist der CO₂-Fußabdruck pro Kalorie von Fleisch im allgemeinen deutlich höher als der von pflanzlichen Lebensmitteln wie Obst, Gemüse und Nüssen. Es gibt zudem zahlreiche Belege dafür, dass eine Reduzierung des Fleischkonsums zugunsten von vollwertigen, pflanzlichen Produkten das Risiko für kardiometabolische Erkrankungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ-2-Diabetes deutlich senken kann.3

Infolgedessen entscheidet sich ein zunehmender Anteil der Verbraucher dafür, weniger Fleisch zu essen – oder es ganz aus ihrer Ernährung zu streichen.4 In einer Umfrage aus dem Jahr 2019 unter 3.627 US-amerikanischen Erwachsenen gaben 41 % an, aus Umweltgründen weniger Fleisch zu essen – während im Vereinigten Königreich der gesamte Fleischkonsum zwischen 2008 und 2018 um rund 17 % zurückgegangen ist.5

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Pflanzenproteine sind auf dem Vormarsch

Industrielle Lebensmittelhersteller stehen unter dem Druck, die Nachfrage nach einer verantwortungsvolleren Lebensmittelproduktion mit geringeren CO₂-Emissionen zu erfüllen und den Ernährungspräferenzen von Vegetariern und Veganern gerecht zu werden. Dies wird nun dadurch erreicht, dass der Einsatz tierischer Additive verringert und stattdessen pflanzliche Rohstoffe verwendet werden.

Dies gilt insbesondere für Proteine – und damit sind nicht nur pflanzliche Fleischersatzprodukte gemeint. Proteine sind eine äußerst breite und vielseitige Klasse von Additiven in der Lebens- und Futtermittelindustrie und übernehmen verschiedene Aufgaben als Emulgatoren, Stabilisatoren, Schaumbildner und Texturgeber. Darüber hinaus sind Proteine ein wesentlicher Bestandteil unserer Ernährung und spielen eine wichtige Rolle für das Sättigungsgefühl.6

Im Vergleich zu tierischen Proteinen bieten Pflanzenproteine viele Vorteile: Sie sind weniger ressourcenintensiv, haben einen geringeren CO₂-Fußabdruck und sind für Veganer und Vegetarier geeignet.

Allerdings kann es für Lebensmittelhersteller eine Herausforderung sein, die Eigenschaften von tierischen Proteinen mit Pflanzenproteinen nachzubilden. Pflanzenproteine weisen typischerweise eine geringe oder schlechte Löslichkeit und ein Leistungsniveau auf, das als schlechter als das konventioneller Emulgatoren gilt – sowohl in Bezug auf die Effizienz als auch auf die Stabilität des Endprodukts.
 

Die Herausforderungen bei der Arbeit mit Pflanzenproteinen

Die Zusammensetzung und das Verhalten von Pflanzenproteinen können stark variieren, je nachdem, aus welchen Pflanzen sie gewonnen werden – zu den beliebtesten Optionen zählen Soja, Erbsen, Kichererbsen und andere Hülsenfrüchte. Darüber hinaus können die Eigenschaften von pflanzlichen Additiven je nach Anbauort der Pflanze, dem Reinigungsverfahren und der späteren chemischen Funktionalisierung variieren.

All dies bedeutet, dass es für Lebensmittelhersteller eine komplexe Aufgabe ist, ein tierisches Proteinadditiv durch ein Pflanzenprotein-Additiv zu ersetzen. Nachdem das richtige Protein ausgewählt wurde, müssen die Hersteller die optimale Formulierung mit diesem Protein bestimmen (wobei auch die Auswirkungen auf die Formulierungskosten berücksichtigt werden) und anschließend die Prozesse an die Arbeit mit der neuen Zutat anpassen. Dieser letzte Schritt stellt eine besondere Herausforderung dar, insbesondere wenn es um die Löslichkeit von Proteinen geht – dies ist bei der Verarbeitung von Pflanzenproteinen oft deutlich schwieriger und zeitaufwändiger.

Schnelle und einfache Charakterisierung der Leistung von Pflanzenprotein-Additiven

Dennoch gibt es keine standardisierten Methoden zur Prüfung und Charakterisierung der Leistungsfähigkeit von Proteinen in Prozessen wie Solubilisierung, Emulgierung und Stabilisierung.7 Obwohl es keine "Standard"-Tests gibt, können diese Eigenschaften bewertet werden, wobei Lebensmittelhersteller in der Regel eigene Tests entwickeln, die es ihnen ermöglichen, Formulierungen intern zu bewerten und zu vergleichen.

Leider erfordern diese Tests in der Regel zeitaufwändige Experimente mit mehreren teuren Geräten. Viele dieser Tests (wie zum Beispiel die Beurteilung der Trübung) basieren zudem auf zeitaufwändiger und ungenauer visueller Beobachtung anstelle schneller und zuverlässig wiederholbarer digitaler Messungen.

Der TURBISCAN DNS ist die erste All-in-One-Plattform für Dispergierbarkeits- und Stabilitätsstudien und ermöglicht die Bewertung der Proteineffizienz mit nur einem Experimentlauf in einem einzigen Gerät. Durch die Verwendung der statischen Mehrfachlichtstreuung (SMLS) ermöglicht der Turbiscan DNS eine schnelle Online-Quantifizierung der Solubilisierungs-, Emulgierungs- und Stabilisierungseigenschaften.

Durch die Analyse der Lichtstreuung in einer Probe kann der Turbiscan DNS mit hoher Empfindlichkeit kleine Veränderungen der Partikelgröße und Konzentration erkennen, was eine schnelle und quantitative Überwachung des Dispersionszustandes und der Destabilisierung ermöglicht. Für maximale Benutzerfreundlichkeit konzipiert, ermöglicht der TURBISCAN DNS die Online-Messung der Partikelgröße ohne Probenahme oder menschliches Eingreifen – zeitaufwändiges manuelles Probennehmen und Testen entfällt.

Die Hochfrequenz-Datenerfassung ermöglicht es dem All-in-One-Analysator, hochauflösende Einblicke in die Kinetik innerhalb Ihrer Probe zu bieten und zugleich robuste qualitative Daten für aussagekräftige Vergleiche zwischen Formulierungen bereitzustellen.

Um mehr darüber zu erfahren, wie der TURBISCAN DNS Formulierern helfen kann, Zeit zu sparen und bessere Entscheidungen zu treffen, kontaktieren Sie uns, um eine Demo oder ein Angebot anzufordern.

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Letztendlich hängt die Entscheidung, welche Methode der Partikelgrößenanalyse für Sie am besten geeignet ist von Prüfvolumen, verfügbarem Budget und Personal sowie den spezifischen internationalen Normen oder Kundenanforderungen ab, die es zu erfüllen gilt.

Gerne unterstützen wir Sie mit einer kostenlosen Beratung, um die optimale Lösung für Ihre spezifischen Anforderungen zu finden.