DE102015203653A1 - Extrudiertes Pflanzenproteinprodukt mit färbenden pflanzlichen Zutaten und Verfahren zur Herstellung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pflanzenproteinprodukt mit färbenden Zutaten sowie ein Verfahren zur Herstellung. Bei dem Verfahren wird eine Proteinrezeptur bereitgestellt, die pflanzliche Proteine aus Ölsaaten oder aus Leguminosen und Ölsaaten sowie sekundäre Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten enthält. Die sekundären Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten enthalten bei diesem Verfahren Polyphenole, die sich bei Oxidation verfärben. Der Anteil der Polyphenole an der Proteinrezeptur wird dabei so gewählt, dass er zwischen 10 ppm und 0,2 % beträgt. Die Proteinrezeptur wird dann bei einer Temperatur von über 100 °C unter Anwesenheit von Luftsauerstoff extrudiert. Durch die Zutat aus Proteinen und den oben genannten sekundären Pflanzenstoffen der Ölsaaten können unterschiedliche Farbtöne im pflanzlichen Extrudat eingestellt werden, die den Eindruck von unterschiedlich zubereitetem Fleisch entstehen lassen, ohne dass dem Extrudat weitere Farbstoffe zugesetzt werden müssen.
Description
- Technisches Anwendungsgebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft nasstexturierte Extrudate, die pflanzliche Proteine und sekundäre Pflanzenstoffe enthalten sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
- Stand der Technik
- Extrudierte Produkte sind in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet. Dabei wird der Extruder vornehmlich dazu eingesetzt, um dem Lebensmittel eine spezifische Textur und ein besonderes Mundgefühl zu verleihen. Beispiele hierfür sind gepuffte Flips auf Stärkebasis, trockenextrudierte Proteine sowie Nasstexturate aus Milch- oder Pflanzenprotein.
- Unter einem Nasstexturat wird dabei ein Produkt verstanden, welches mittels Nasstexturierung (hier ca. 50–70 % Wasser) hergestellt wurde. Bei geeigneter Prozessführung zeichnen sich Nasstexturate durch eine faserige, muskelfleischähnliche Textur aus. Nasstexturierung ist ein Kochextrusionsprozess, bei dem durch Verwendung einer gekühlten Düse eine Expansion der protein- und wasserreichen Matrix am Düsenaustritt verhindert wird.
- Nasstexturate haben einen Wassergehalt von rund 65% und zeigen je nach Prozessführung im Extruder und der Kühldüse eine mehr oder weniger ausgeprägte faserige, fleischähnliche Struktur, so dass sie auch als Surrogate für Rindfleisch oder Geflügel zum Einsatz kommen. Um nachhaltige Alternativen zu tierischen Produkten anzubieten, wird die Nassextrusion zunehmend mit pflanzlichen Proteinen anstelle von Milcheiweiß durchgeführt.
- Die ersten Beschreibungen von Extrusionsverfahren für die Herstellung nasstexturierter Fleischsurrogate stammen aus den 1970er und 1980er Jahren. In den späten 1980er und frühen 90er Jahren erschienen weitere Beschreibungen der Nasstexturierung in der wissenschaftlichen Literatur, wobei die Zielsetzung nicht in der Herstellung sensorisch optimierter, markreifer Produkte bestand, sondern in der Aufklärung der Mechanismen zur Faserstrukturbildung.
- Basierend auf dem grundlegenden Prozessablauf wurden in den letzten Jahren spezielle Prozessbedingungen, Anlagenbauteile und Düsenauslegungen beschrieben. So beschreibt die
WO 2003/007729 A1 US 20040247760 A1 konzentriert sich mehr auf die Düsenauslegung und beschreibt ein Mehrkanal-Design für diese Komponente. DieWO 2009/105654 A1 WO 2012/158023 A1 - Die
WO 2012/051428 A1 - Die Grundlage für derartige veganen Produkte bilden bislang Soja- und Erbsenproteinisolate, teilweise unter Zusatz von Weizengluten, mit dem die Textur und Elastizität der Produkte beeinflusst werden kann. Der Vorteil von Soja als Hauptkomponente in der Rezeptur ist darin zu sehen, dass Sojaproteinisolate eine weiße Farbe aufweisen und daher sehr helle, nahezu weiße Fleischersatzprodukte gewonnen werden können. Auch ohne Zusatz von weißenden Additiven wie z.B. Titandioxid wird somit ein Eindruck von Geflügelfleisch erreicht. Aufgrund der Allergenität von Sojaeiweiß und wegen des schlechten Images von Soja in Europa werden zunehmend Alternativen zu Soja für die Herstellung von Fleischsurrogaten gesucht.
- Eine wichtige Zielgröße für pflanzliche Fleischalternativen ist die Farbe der Extrudate. Die Farbe von Geflügelfleisch kann mit den sehr hellen Sojaproteinen bereits gut imitiert werden. Eine weiße Farbe ist aber nicht für alle Fleischarten gewollt. So sind z.B. Rind- oder Schweinefleisch deutlich dunkler, zeigen teilweise braune, rötliche oder graue Farbnoten und können daher mit Sojaprotein ohne den Einsatz färbender Zusätze nicht imitiert werden. Hier liegt ein erheblicher Handlungsbedarf, denn viele Verbraucher lehnen den Einsatz von Farbstoffen in Lebensmitteln ab.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, pflanzliche Proteinextrudate sowie ein Verfahren zur Herstellung bereit zu stellen, die eine natürliche dunklere Färbung hoher Homogenität aufweisen, so dass mit diesen pflanzlichen Proteinextrudaten auch ohne Zusatz weiterer Farbstoffe die optische Erscheinung dunklerer Fleischsorten imitiert werden kann.
- Darstellung der Erfindung
- Die Aufgabe wird mit dem extrudierten Pflanzenproteinprodukt und dem Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Pflanzenproteinproduktes sowie des Verfahrens zur Herstellung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
- Das vorgeschlagene extrudierte Pflanzenproteinprodukt enthält pflanzliche Proteine aus Ölsaaten oder aus Leguminosen und Ölsaaten sowie sekundäre Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten. Die sekundären Pflanzenstoffe enthalten dabei Substanzen aus der Stoffgruppe der Polyphenole, die sich bei Oxidation verfärben, im Folgenden auch als färbende Polyphenole bezeichnet. Beispiele sind Hydroxyzimtsäuren wie Sinapinsäure, Chlorogensäure oder Kaffeesäure sowie Lignane wie Secoisolariciresinol. Das Pflanzenproteinprodukt kann auch noch weitere Zusätze enthalten. Die färbenden Polyphenole stammen dabei aus den gleichen Ölsaaten wie die pflanzlichen Proteine und bilden einen Anteil am Pflanzenproteinprodukt, der zwischen 10 ppm und 0,2 % beträgt.
- Bei dem Verfahren zur Herstellung eines entsprechend gefärbten Pflanzenproteinproduktes wird eine Proteinrezeptur bereitgestellt und anschließend extrudiert, die pflanzliche Proteine aus Ölsaaten oder aus Leguminosen und Ölsaaten sowie sekundäre Pflanzenstoffe mit den färbenden Polyphenolen aus den Ölsaaten enthält. Der Anteil der färbenden Polyphenole aus den Ölsaaten an der Proteinrezeptur wird dabei so gewählt, dass er – je nach gewünschter Intensität der Beeinflussung der Farbe – zwischen 10 ppm und 0,2 % beträgt. Die Proteinrezeptur wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren bei einer Temperatur von über 100 °C unter Anwesenheit von Luftsauerstoff extrudiert wird.
- Bei der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass auch sekundäre Pflanzenstoffe, die in Ölsaaten enthalten sind, eine färbende Wirkung bei der Herstellung der pflanzlichen Proteinextrudate haben können. Die sekundären Pflanzenstoffe müssen dabei färbende Bestandteile wie bspw. Phenolcarbonsäuren und Lignane aus der Gruppe der Polyphenole enthalten. Der Proteinrezeptur werden diese färbenden Polyphenole zusammen mit den Proteinen aus der oder den verwendeten Ölsaaten in geringen Konzentrationen zugesetzt. Durch geeignete Wahl der Extrusionsbedingungen (Temperatur von > 100°C, Anwesenheit von Luftsauerstoff) wird durch diese färbenden Polyphenole dann die Farbe der Extrudate beeinflusst, so dass durch Variation der Pflanzenstoffe und/oder der Extrusionsbedingungen eine gezielte Farbgebung der hergestellten Pflanzenproteinprodukte erreicht werden kann. Durch die Zugabe der färbenden Polyphenole zusammen mit den Proteinen, die neben den färbenden Polyphenolen in den Pflanzensamen der jeweiligen Ölsaat enthalten sind, wird eine gleichmäßige Verteilung der Polyphenole und damit eine besonders homogene Farbgebung erzielt. Ein Anteil von > 10 ppm an Polyphenolen ist bei pflanzlichen Proteinzutaten in der Regel aus sensorischen Gründen (Geruch, Geschmack) unerwünscht, so dass in Lebensmitteln, die Proteinisolate enthalten, der Anteil an Polyphenolen kleiner als 10 ppm angestrebt wird. Daher muss für das vorliegende Verfahren gezielt auf Zutaten zurückgegriffen werden, deren Gehalt an färbenden Polyphenolen so hoch liegt, dass im fertigen Produkt deren Gehalt auf > 10 ppm eingestellt werden kann.
- Die Anwesenheit von Luftsauerstoff bei der Extrusion kann durch unterschiedliche Maßnahmen oder auch eine Kombination dieser Maßnahmen erreicht werden. So kann das bei der Extrusion zugesetzte Wasser einen entsprechenden (gelösten) Sauerstoffanteil von größer als 3 mg/L aufweisen und den Sauerstoff dadurch bereitstellen. Eine weitere (bevorzugte) Möglichkeit besteht darin, die Extrusion unter Luftatmosphäre durchzuführen. Schließlich kann auch die Proteinrezeptur als Schüttung bereitgestellt werden, deren Sauerstoffanteil größer als 200 mg pro kg Protein ist.
- Besonders geeignet als färbende Zusätze für das vorgeschlagene Pflanzenproteinprodukt sind Polyphenole aus Ölsaaten wie z.B. Sinapinsäure aus Raps- und Camelinasamen, Chlorogensäure oder Kaffeesäure aus Sonnenblumensamen, oder Lignane, wie z.B. Secoisolariciresinol diglycosid aus Leinsamen. Überraschenderweise zeigt sich bei Einsatz dieser Pflanzenstoffe in den Rezepturen, dass durch die Reaktion der sekundären Pflanzenstoffe unter den thermischen Bedingungen im Extruder die Farbgebung auch durch die Bedingungen bei der Herstellung (Temperatur, Zeit, Sauerstoffanteil) zusätzlich beeinflusst werden kann.
- In Versuchen zeigten sich bei Zusatz derartiger Verbindungen bspw. bereits bei sehr geringen Konzentrationen deutliche Farbeffekte, wenn die für die Extrusion gewählte Temperatur über 120 °C lag. Bei höheren Konzentrationen kann wiederum auch schon bei niedrigeren Extrusionstemperaturen (> 100°C) ein entsprechend ausgeprägter Farbeffekt hervorgerufen werden. Besonders vorteilhaft und gleichmäßig fallen diese Farbeffekte aus, wenn der Zusatz der sekundären Pflanzenstoffe, wie bereits kurz erläutert, zusammen mit den Proteinen erfolgt, die neben den sekundären Pflanzenstoffen in den Pflanzensamen enthalten sind. So wird die Farbe aus Chlorogensäure und Kaffeesäure aus Sonnenblumensamen besonders gleichmäßig im Extrudat verteilt, wenn diese Substanzen zusammen mit Sonnenblumenprotein in Form von Proteinmehlen, -konzentraten oder -isolaten als Mischextrakt dem Produktstrom im Extruder bzw. vor der Passage durch die Kühldüse zugesetzt werden. Dies gilt auch für andere Ölsaaten.
- Die der Proteinrezeptur zugesetzte Kombination bzw. Mischung aus sekundären Pflanzenstoffen und Proteinen der für den Farbeffekt verwendeten Ölsaat(en) wird im Folgenden auch als Zutat oder Proteinzutat bezeichnet.
- Durch Variation der Konzentration dieser Proteinzutat, durch Änderungen in der Temperatur-Zeit-Belastung des Proteingemisches bzw. der Proteinrezeptur und durch gezielte Auswahl von Zutaten mit unterschiedlichen hohen Gehalten an färbenden, sekundären Pflanzenstoffen bzw. Polyphenolen kann somit der entsprechende Farbeffekt im Extrudat sehr genau eingestellt werden. Für Proteinzutaten mit niedrigem Gehalt an sekundären Pflanzenstoffen gelingt es, nur feine Nuancen an Färbung bei niedrigeren Temperaturen einzustellen. Bei Verwendung von Zutaten, wie z.B. Proteinmehlen, die einen hohen Anteil an sekundären Pflanzenstoffen enthalten, wird auch bei Zugabe geringer Anteile der entsprechenden Zutat oder bei reduzierten Temperaturen bereits ein sehr ausgeprägter Farbeffekt erreicht. Unterschiedliche Rohstoffe ermöglichen dabei unterschiedliche Farben. Mit Sonnenblumenproteinen, die Chlorogensäure und Kaffeesäure enthalten, werden grünliche und bräunliche Farbnuancen erhalten. Mit Sinapinsäure-haltigen Raps- oder Camelinaproteinzutaten werden bräunliche und graue Noten erzielt. Zutaten aus Leinsamen sind aufgrund ihrer Lignane und anderen sekundären Pflanzenstoffe ebenfalls in der Lage, pflanzliche Fleischersatzprodukte mit einer bräunlichen Note zu versehen.
- Somit können durch einfachen Zusatz von Pflanzenproteinzutaten wie Mehlen, Konzentraten oder Isolaten aus Raps-, Sonnenblumen-, Lein- oder Camelinasamen, die noch ausreichend Anteile ihrer im natürlichen Rohstoff vorkommenden sekundären Pflanzenstoffe enthalten, unterschiedliche Farbtöne im pflanzlichen Extrudat eingestellt werden, die den Eindruck von unterschiedlich zubereitetem Fleisch entstehen lassen, ohne dass dem Extrudat weitere Farbstoffe zugesetzt werden. Farbeffekte zur Simulation von Rind-, Geflügel- oder Schweinefleisch, von gebeiztem oder in Sojasauce eingelegtem Fleisch oder von Fleisch in Fertiggerichten wie z.B. in Gulasch oder Geschnetzeltem kann damit einfach durch Variation des Zusatzes von unterschiedlichen pflanzlichen Zutaten erreicht werden.
- Da die Zutaten aus Raps-, Sonnenbumen-, Lein- und Camelinasamen nur die im natürlichen Samen vorkommenden sekundäre Pflanzenstoffe enthalten, ist es auf diese Weise möglich, Farbeffekte zu erzielen, ohne eine Deklaration der färbenden Substanzen vornehmen zu müssen. Dies erhöht die Verbraucherakzeptanz für die Fleischersatzprodukte im Gegensatz zu Produkten, die zugesetzte künstliche Farbstoffe enthalten. Da viele der färbenden Substanzen auch zusätzlich eine antioxidative Wirkung im Körper entfalten können, wird für den Konsumenten durch Zusatz dieser Stoffe auch ein gesundheitlicher Mehrwert in die Produkte eingebracht. Somit wird bei Zusatz der färbenden Proteinzutaten auch die Verbraucherakzeptanz erhöht.
- Auch wenn viele Leguminosen wie Soja, Erbse, Linse oder Bohne aufgrund ihrer Sensorik, ihrer Allergenität oder eines generell negativen Images keine hohe Verbraucherakzeptanz genießen, wird es aus Gründen der Textur, der Festigkeit oder der Farbe der Fleischersatzprodukte vielfach auch bei dem vorliegenden Verfahren sinnvoll sein, Rezepturen zu wählen, die Soja, Erbse, Linse oder andere Leguminosen als Basiszutat enthalten. Überraschenderweise zeigen die genannten färbenden Zutaten aus Raps, Sonnenblume, Lein oder Camelina besonders eindrucksvolle Effekte in Kombination mit Leguminosen, v.a mit hellem Soja- oder leicht gelblich-grünlichem Erbsenprotein, wie dies in Versuchen bspw. an einem Erbsenextrudat gezeigt werden konnte.
- Wege zur Ausführung der Erfindung
- In einem Ausführungsbeispiel wurde ein Erbsenproteinisolat in einem Versuch mit Rapskonzentrat, in einem zweiten Versuch mit Sonnenblumenkonzentrat und in einem dritten Versuch mit Sonnenblumenmehl und jeweils Wasser vermischt und bei einer Temperatur von ~135°C extrudiert. Der Anteil der Proteinzutaten betrug 20% bezogen auf die Trockenmasse der Mischung bzw. Rezeptur. Alle Zutaten hatten entsprechende hohe Anteile an färbenden Polyphenolen von > 10 ppm.
- Es zeigt sich, dass sowohl Zutaten aus Raps als auch Zutaten aus Sonnenblumensamen sehr ausgeprägte Farbeffekte hervorrufen. Hier kann der gewünschten Farbgebung durch Variation der Konzentration der entsprechenden Zutat nachgekommen werden. Mit phenolischen Verbindungen wie z.B. Chlorogensäure ist dieser Effekt umgekehrt. D.h., dass bei höheren Temperaturen stärkere Grünnoten erhalten werden. Der Fachmann aus dem Bereich der Lebensmittel-Produktentwicklung ist damit in der Lage, aus den genannten Zutaten und den möglichen Farbeffekten je Zutat die gewünschte Misch-Farbe einzustellen.
- Neben den Vorteilen der fehlenden Deklaration hat der Einsatz von Proteinzutaten als Quelle für die färbenden sekundären Pflanzenstoffe weitere Vorteile. So zeigt sich beispielsweise bei Sonnenblumensamen, dass die enthaltenen sekundären Pflanzenstoffe zu einem gewissen Teil an die Proteinfraktion gebunden vorliegen und sie damit auch nur zusammen mit den Proteinen besonders färbend wirken.
- In einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde ein Erbsenproteinisolat diesmal in einem Versuch mit Sonnenblumenmehl zu einem Anteil von 5% und in einem zweiten Versuch mit Sonnenblumenmehl zu einem Anteil von 10% und jeweils Wasser vermischt und bei einer Temperatur von ~135°C extrudiert. Die Anteile von 5% bzw. 10% beziehen sich wiederum auf die Trockenmasse der Mischung bzw. Rezeptur. Das Sonnenblumenmehl hatte jeweils den gleichen Anteil von > 10 ppm an färbenden Polyphenolen.
- Bei Durchführung dieses Ausführungsbeispiels kann erkannt werden, dass die Veränderung der Farbe bei Einsatz einiger Mehle überraschend stark ausfällt. So kann man bereits bei Zusatz weniger Mass.-% an Sonnenblumen- oder Rapsmehlen sehr deutliche Farbeffekte einstellen.
- Dies ermöglicht den Einsatz sehr geringer Mengen an Proteinzutat. Somit kann auch sichergestellt werden, dass die Veränderung der Farbe keine merklichen Veränderungen im Produkt zur Folge hat wie z.B. eine deutliche Veränderung von Geschmack oder Textur des Produktes.
- Besonders eindrucksvoll wird die Farbanpassung beim Anbraten der Extrudate. Im Vergleich zu gebratenem echtem Fleisch zeigt sich, dass der Zusatz von Rapskonzentrat zu einer Färbung vergleichbar angebratenem Schweinefleisch führt, wohingegen Sonnenblumenmehl eher die Farbe von angebratenem Rindfleisch annimmt. Somit kann eine hohe Ähnlichkeit zu echtem Fleisch nur durch den Zusatz von pflanzlichen Rohstoffen erzielt werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- WO 2012/158023 A1 [0006]
- WO 2012/051428 A1 [0007]
Claims (14)
- Extrudiertes Pflanzenproteinprodukt, das pflanzliche Proteine aus Ölsaaten oder aus Leguminosen und Ölsaaten sowie sekundäre Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten enthält, wobei die sekundären Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten Polyphenole enthalten, die sich bei Oxidation verfärben, und die Polyphenole einen Anteil am Pflanzenproteinprodukt bilden, der zwischen 10 ppm und 0,2 % beträgt.
- Pflanzenproteinprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölsaaten Rapssamen und/oder Leinsamen und/oder Sonnenblumensamen und/oder Camelinasamen sind.
- Pflanzenproteinprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundären Pflanzenstoffe Sinapinsäure, Cholorensäure, Kaffesäure oder Secoisolariciresinol als Polyphenole enthalten.
- Pflanzenproteinprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von über 0,5 % der pflanzlichen Proteine aus Ölsaatenproteinen gebildet ist.
- Pflanzenproteinprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von über 20 % der pflanzlichen Proteine aus Ölsaatenproteinen gebildet ist.
- Pflanzenproteinprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil von über 50 %, besonders vorteilhaft über 90%, der pflanzlichen Proteine aus Leguminosenproteinen gebildet ist.
- Verfahren zur Herstellung eines gefärbten Pflanzenproteinproduktes, bei dem eine Proteinrezeptur bereitgestellt und extrudiert wird, die pflanzliche Proteine aus Ölsaaten oder aus Leguminosen und Ölsaaten sowie sekundäre Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten enthält, wobei die sekundären Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten Polyphenole enthalten, die sich bei Oxidation verfärben, ein Anteil der Polyphenole an der Proteinrezeptur gewählt wird, der zwischen 10 ppm und 0,2 % beträgt, und die Proteinrezeptur bei einer Temperatur von über 100 °C unter Anwesenheit von Luftsauerstoff extrudiert wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Extrusion Wasser zugesetzt wird, das einen gelösten Sauerstoffanteil von größer als 3 mg/L aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusion unter Luftatmosphäre erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Proteinrezeptur als Schüttung bereitgestellt wird, deren Sauerstoffanteil größer als 200 mg pro kg Protein ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Proteinrezeptur bei einer Temperatur von über 120 °C extrudiert wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bereitstellung der Proteinrezeptur ein Anteil von über 50 % der pflanzlichen Proteine aus Leguminosenproteinen gebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die pflanzlichen Proteine und sekundären Pflanzenstoffe aus den Ölsaaten für die Bereitstellung der Proteinrezeptur aus Rapssamen und/oder Leinsamen und/oder Sonnenblumensamen und/oder Camelinasamen gewonnen werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die pflanzlichen Proteine aus den Ölsaaten zusammen mit den sekundären Pflanzenstoffen als Mischextrakt aus den Ölsaaten gewonnen und in die Proteinrezeptur eingebracht werden.
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