Quinten Masijn, doctoraatstudent aan de KU Leuven, onderzoekt hoe plantaardige globulaire eiwitten toegepast kunnen worden in geëmulgeerde vleesanalogen, zoals kookworst. Bij dit onderzoek staan dripverlies en textuur voorop.

Bij een consumentenbevraging in 2021 gaf de helft van de Belgen aan dat vleesanalogen niet de verwachte vleestextuur en smaak hebben van de producten die ze imiteren. “Met andere woorden: de textuur en smaak van vleesanalogen wijkt nog af, en moet dus worden verbeterd om te voldoen aan de verwachtingen van de consument”, zegt doctoraatstudent Quinten Masijn. Hij doet zijn onderzoek binnen de onderzoeksgroep Meat Technology and Science of Protein-Rich Foods van KU Leuven.

Interacties

Quinten benadrukt in het bijzonder het belang van de stabiliserende interacties tussen plantaardig eiwit enerzijds, en olie en water anderzijds in deze geëmulgeerde vleesanalogen. “Er mag geen water of olie uit het product lekken tijdens het bewaren in een koelkast, want dit gaat ten koste gaat van textuur en smaak en ziet er allesbehalve appetijtelijk uit.” De eerste vraag die hierbij wordt gesteld, is: welke eiwitten, of welke combinaties aan eiwitten, stabiliseren het vleesanaloog goed en welke minder goed? De tweede vraag is: kunnen we met een verhittingsstap deze stabiliteit verhogen of verlagen, en hoe kan dit verklaard worden?

Geëmulgeerde vleesanalogen

Geëmulgeerde vleesanalogen, zoals kookworsten, worden gekenmerkt door een vetrijke gelstructuur. “De structuur kan beschouwd worden als een emulsie van olie en water, gestabiliseerd door eiwitten”, verduidelijkt Quinten. “Binnen het TETRA-project ‘MeatMimicMatrix’ ontwikkelden we een geëmulgeerd vleesanaloog modelsysteem (eiwit, zout,  water en vet) om gericht onderzoek uit te voeren naar de invloed van plantaardige eiwitten en vetten als structuurvormende componenten.

Een eerste fase van mijn doctoraatsonderzoek, focuste specifiek op de structuurvorming van eiwitten, dus zonder de invloed van vet of andere structuurvormende ingrediënten, zoals zetmeel”, vervolgt de doctoraalstudent. “Zes commerciële plantaardige eiwitbronnen (kikkererwt, fababoon, mungboon, gele erwt, aardappel en sojabonen) werden gescreend naar hun invloed op de structuur en stabiliteit van vleesanaloog modelsystemen. We deden bovendien bij 3 verschillende eiwitconcentraties: 17,5%, 20% en 22,5% .”  

Deze systemen zijn verhit en gekoeld, en op verschillende momenten zijn stabiliteit van het product (dripverlies na centrifugatie) nagegaan. Ook lange-termijn stabiliteit is nagegaan door de syneresis, het dripverlies, na 3 weken bewaring te evalueren, alsook de vries-dooi-stabiliteit. Ten derde werd de textuur van het modelsysteem in het gelstadium beoordeeld aan de hand van onder meer de hardheid.

Resultaten

De thermische behandeling leidde voor alle eiwitbronnen tot een toename in structuur en stabiliteit. Zo verloren alle stalen -behalve soja-eiwit- voor verhitting veel vocht na centrifugatie, hetgeen sterk verminderde na verhitting, en nog meer verminderde na verhitting en koeling. Dit is een bewijs van de toename in stabiliteit van deze systemen door eiwitdenaturatie enerzijds (tijdens verhitting) en vermoedelijk versterking van waterstofbruggen en ionische bindingen anderzijds (tijdens koelen).  Aardappeleiwit vertoonde de hoogste toename in stabiliteit, en soja-eiwit laagste toename, maar laatstgenoemde was ook onverhit al heel stabiel. Het effect van concentratie op stabiliteit was sterk afhankelijk van eiwitbron, met een significant effect voor kikkererwt, mungboon en erwt, maar niet voor fababoon, aardappel en sojaboon.

Het effect van eiwit en eiwitconcentratie op de textuur (hardheid) van de gevormde gels was meer eenduidig. Enerzijds toonde aardappel de hoogste hardheid, gevolgd door sojaboon, gevolgd door kikkererwt, fababoon, mungboon en erwt. Anderzijds leidde een hogere eiwitconcentratie tot hogere hardheden, dus hardere gels, voor alle eiwitbronnen.

Druppelverlies

De stabiliteit van de gels nam af bij langdurige opslag bij 5 °C, hetgeen leidde tot extra dripverlies. Het dripverlies na 1 vries-dooi cyclus was voor de meeste vergelijkbaar met dripverlies na langdurige bewaring. Alleen voor aardappeleiwit lijkt dripverlies opvallend hoger te liggen na 1 vries-dooi cyclus. Tijdens invriezen kunnen ijskristallen de eiwitstructuren ‘doorprikken’ en zo hun dripverlies verhogen, en dus hun stabiliteit verlagen. Het lijkt dan ook dat structuren van aardappeleiwit gevoeliger zijn voor degradatie door de vorming van deze ijskristallen dan andere eiwitbronnen in combinatie met het vries-ontdooiproces. Het effect van concentratie is aanzienlijk, maar afhankelijk van de eiwitbron, behalve voor kikkererwten. Druppelverlies kan daarmee gestuurd worden.

Conclusie

Verhitting verhoogt de stabiliteit van de modelsystemen met eiwitten sterk, waardoor het dripverlies vermindert, behalve voor soja-eiwit die al onverhit een hoge stabiliteit toonde. Het effect van de eiwitconcentratie is hierbij sterk afhankelijk van de eiwitbron. De hardheid van de eiwitgels is ook sterk afhankelijk van de eiwitbron, maar voor alle eiwitbronnen geldt dat een hogere eiwitconcentratie leidt tot hardere gels.

https://iiw.kuleuven.be/onderzoek/mtsp