Methode zur Verbesserung der Löslichkeit von Erbsenprotein begünstigt dessen Verwendung in Lebensmitteln und Getränken
Die an der Staatlichen Universität Campinas entwickelte Strategie besteht darin, die Zutat einer Wärmebehandlung zu unterziehen und sie mit Guarana-Extrakt und Vitamin D zu kombinieren. Das Ergebnis könnte eine Alternative zu tierischen Produkten sein.
Die an der Staatlichen Universität Campinas (UNICAMP) im brasilianischen Bundesstaat São Paulo durchgeführten Forschungsarbeiten zeigen, dass die Wärmebehandlung von Erbsenprotein und die Zugabe von Guarana-Extrakt zu einer Verbindung führen, die ein erhebliches Potenzial für die Verwendung als Bestandteil von Getränken auf pflanzlicher Basis hat und eine gesunde und nahrhafte Option für die Lebensmittelindustrie darstellt.
Es wurde festgestellt, dass das Erbsenprotein in Kombination mit Guarana-Extrakt eine mit Vitamin D3 angereicherte Öl-in-Wasser-Emulsion stabilisieren kann.
Die Forscher, die die von der FAPESP geförderte Studie durchgeführt haben, gehören dem Labor für Verfahrenstechnik an der Fakultät für Lebensmitteltechnik (FEA-UNICAMP) an.
Ein Artikel, der ihre Ergebnisse beschreibt, wurde in der Zeitschrift Food Research International veröffentlicht.
"Das Interesse an pflanzlichen Proteinen ist als Reaktion auf die steigende Nachfrage nach Lebensmitteln nicht-tierischen Ursprungs gewachsen. Ihre zunehmende Verwendung in Lebensmittelformulierungen wird mit technologischen Eigenschaften in Verbindung gebracht, wie z. B. der Fähigkeit, Emulsionen zu stabilisieren, Gel oder Schaum zu bilden, das Sättigungsgefühl zu steigern und essenzielle Aminosäuren zu liefern", sagte die Lebensmittelingenieurin Rosiane Lopes da Cunha, letzte Autorin des Artikels und Professorin an der FEA-UNICAMP.
Die Wasserlöslichkeit von pflanzlichen Proteinen ist jedoch im Allgemeinen schlecht, was ihre Eigenschaften beeinträchtigt und ihre Verwendung in Lebensmitteln erschwert. Wissenschaftler haben daher nach Möglichkeiten gesucht, die Löslichkeit zu verbessern. Einige davon beinhalten eine Wärmebehandlung und die Konjugation mit Extrakten aus Pflanzen, die reich an phenolischen Verbindungen sind, wie etwa Guarana(Paullinia cupana).
"Die Zugabe von Guarana-Extrakt ist eine innovative Strategie, um ein Produkt aus dem Amazonasgebiet aufzuwerten, das reich an bioaktiven Verbindungen ist, die mit Erbsenprotein interagieren, um dessen Fähigkeit zur Stabilisierung von Emulsionen zu verbessern", sagte Marluci Palazzolli da Silva Padilha, korrespondierende Autorin des Artikels und Postdoktorandin am FEA-UNICAMP.
Erbsenprotein wurde aufgrund seiner attraktiven Eigenschaften ausgewählt, insbesondere wegen der niedrigen Kosten, der geringen Allergenität, der Emulsion und der Gelierung. Die kommerzielle Nutzung des Isolats steht jedoch vor Herausforderungen wie unangenehmem Geschmack (Off-Flavour) und körniger Textur sowie der bereits erwähnten schlechten Wasserlöslichkeit, die seine Verwendung in vielen Lebensmitteln und Getränken verhindert.
In der Studie wollten die Forscher überprüfen, ob die Wärmebehandlung und die Konjugation mit Guarana-Extrakt die Eigenschaften von Erbsenprotein so verändern, dass es in Lebensmittelformulierungen verwendet werden kann.
Methodik
In der ersten Phase des Projekts analysierten die Forscher die technologischen Veränderungen, die das Erbsenprotein durch die Wärmebehandlung und die Konjugation mit Guarana-Extrakt erfahren hat. In der zweiten Phase stellten sie eine Emulsion aus modifiziertem Erbsenprotein und Vitamin D3 her. Vitamin D3 stärkt zwar das Immunsystem und beugt Rachitis vor, ist aber in Getränken auf Wasserbasis instabil und muss daher mit einem Stabilisator konjugiert werden.
Die Forscher untersuchten die Auswirkungen der Lagerung von Emulsionen bei 25 °C in Gegenwart von ultraviolettem Licht (UV). "Die Ergebnisse zeigten, dass mindestens 77 % des Vitamin D3 in diesen Formulierungen nach 30 Tagen Lagerung erhalten blieben", so Padilha.
Schließlich wurde ein Experiment durchgeführt, das den Verdauungsprozess simulieren sollte, um die Bioverfügbarkeit des Vitamin D3 zu bewerten. In diesem dritten Schritt kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die Bioverfügbarkeit von Vitamin D3 in Emulsionen, die mit Erbsenprotein und Guarana stabilisiert wurden, höher war als in Emulsionen, die nur mit Erbsenprotein stabilisiert wurden.
Eine weitere vielversprechende Schlussfolgerung war, dass die in der Studie angewandten Verfahren zur Modifizierung von Erbsenprotein leicht für die Anwendung in der Lebensmittelindustrie skaliert werden können. Eine 30-minütige Wärmebehandlung bei 90 °C ähnelt der langsamen Pasteurisierung von Milchprodukten und Fruchtsäften, und die (in der Lebensmittelindustrie übliche) pH-Einstellung zur Kontrolle der Wechselwirkung zwischen den phenolischen Verbindungen im Guarana-Extrakt und dem Erbsenprotein kann überwacht werden, um die Sicherheit zu gewährleisten und den richtigen Geschmack zu erzielen.
"Dieser Ansatz eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Emulgatoren auf Pflanzenbasis mit verbesserten funktionellen Eigenschaften. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass auch andere Pflanzenproteine von dieser Strategie profitieren können, um ihre Anwendungen in der Lebensmittelindustrie zu verbessern", so Cunha. "Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Optimierung von Prozessen zur Modifizierung von Pflanzenproteinen von der Zusammensetzung sowohl des Proteins als auch des verwendeten Phenol-Extrakts abhängt.
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Originalveröffentlichung
Marluci Palazzolli da Silva-Padilha, Fernando Divino Oliveira Júnior, Cristhian Rafael Lopes Francisco, Rosiane Lopes da Cunha; "Combining heat treatment and conjugation between guarana extract and pea protein isolate to produce O/W emulsions loaded with vitamin D3"; Food Research International, Volume 197
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