Charakterisierung von Erbsen- und Haferproteinfraktionen zum Auslegen und Optimieren von Prozessen für die Herstellung von Alternativen zu Milchprodukten

Im Jahr 2020 wurde mit einem Umsatz von über 1 Milliarde Euro ein neuer Rekordwert für das gesamte Segment der vegetarisch-veganen Produkte erreicht, wobei pflanzliche Milchalternativen eine der stärksten Umsatzgruppen darstellen. Auch wenn nur wenige Menschen in Deutschland einen strikt veganen Lebensstil pflegen, ist die Bereitschaft, Alternativen zu Milchprodukten zu kaufen, stetig gestiegen. Die Palette der Alternativen zu Milchprodukten ist breit gefächert: von pflanzlichen H-Getränken über fermentierte Produkte bis hin zu Käseanaloga. Je nach Temperatur-Zeit-Kombination werden pflanzliche Proteinfraktionen oder einzelne Untereinheiten denaturiert, wodurch sich ihre Struktur und auch ihre physikalischen Eigenschaften verändern. Hat man zum Beispiel ein nativ extrahiertes Erbsenprotein, so bildet sich beim Erhitzen ein Gel. Bei einem vergleichbaren Proteingehalt ist dies bei einem Erbsenproteinisolat nicht möglich, da die Proteine in der Zubereitung bereits teilweise oder vollständig denaturiert sind.

Die Forschungshypothese ist, dass mit quantitativer Analytik und einem besseren Verständnis der thermisch induzierten Veränderungen in pflanzlichen Proteinfraktionen Prozesse für die gewünschten physikalischen Eigenschaften entworfen und optimiert werden können. Dementsprechend konzentriert sich dieses Projekt auf Folgendes:

• Entwicklung einer HPLC-Methode (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) zur Quantifizierung einzelner pflanzlicher Proteinfraktionen in Rohstoffen, Zwischenprodukten und Endprodukten
• Bestimmung der formalen Kinetik der thermischen Denaturierung der Globulinfraktion und ihrer Untereinheiten sowie deren Wechselwirkung
• Charakterisierung und Verbesserung des Verständnisses der Veränderungen der physikalischen Eigenschaften infolge der Denaturierung und gegebenenfalls der Aggregation von Proteinen

Die im Projekt entwickelten Methoden zur Quantifizierung der einzelnen Proteinfraktionen von Erbsen und Hafer können sowohl von Lebensmittelherstellern und deren Zulieferern als auch von Analyselabors direkt eingesetzt werden. Sie können zur Charakterisierung von Ausgangsmaterialien für die Produktion verwendet werden, um beispielsweise das Ausmaß und die chemisch-physikalischen Auswirkungen der Denaturierung in Proteinpräparaten zu bestimmen. Mit solchen Informationen können Ausgangsstoffe für die Verarbeitung von pflanzlichen Alternativen qualifiziert und damit ausgewählt oder Prozessparameter angepasst werden, um das gewünschte Qualitätsniveau zu erreichen und eine fehlerhafte Produktion zu vermeiden.