Formulierung von Fleischalternativen und Laboranalyse

Pflanzliche Fleischalternativen verwenden in der Regel Getreide oder Hülsenfrüchte. Zu den verwendeten Getreidesorten gehören Weizen, Hafer und Mais. Zu den Hülsenfrüchten gehören die essbaren Samen von Hülsenfrüchten, z. B. Linsen, schwarze Bohnen, Sojabohnen und Erbsen.

Hülsenfrüchte sind reich an Proteinen, Vitaminen, Mineralien, Ballaststoffen und komplexen Kohlenhydraten. In der Regel bevorzugen die Verbraucher Ersatzprodukte auf Soja- und Erbsenbasis. Sie werden als Konzentrate mit einem Eiweissgehalt von etwa 65 % oder als Isolate mit einem Eiweissgehalt von etwa 85 % verkauft. Sojabohnen und Erbsen sind Stickstofffixierer und fördern die Bodengesundheit und die Artenvielfalt, was sie zu einer der Leguminosen mit den geringsten negativen Umweltauswirkungen macht.

Niedrige Preise, geringe oder keine Bedenken hinsichtlich Allergenen und Investitionen in die gesamte Wertschöpfungskette machen pflanzliche Proteine derzeit zu einer der besten Fleischalternativen für bewusste Verbraucher.

Obwohl Insekten eine gängige Nahrungsquelle für zwei Milliarden Menschen auf der ganzen Welt sind, gelten Produkte auf Insektenbasis in den westlichen Ländern immer noch als neu. Insektenproteinkonzentrat hat einen geringeren ökologischen Fussabdruck als tierische Proteine, aber einen grösseren als pflanzliche Proteinquellen. Aufgrund ihrer geringen Löslichkeit und ihrer variablen ernährungsphysiologischen Eigenschaften eignen sich Insektenproteine ideal als zusätzliche Proteinquelle in Fleischersatzprodukten, wenn sie z. B. mit Soja- oder Pflanzenproteinen kombiniert werden. Lebensmittel aus Insekten sind zwar eine interessante Proteinquelle, bergen jedoch das Risiko allergischer Reaktionen oder einer Kontamination mit Schwermetallen oder sporenbildenden Bakterien.

Während Pflanzen- und Insektenproteine in der Regel aus Nutzpflanzen oder Insekten stammen, werden Pilze, Algen und zellkultivierte Fleischalternativen hauptsächlich in Bioreaktoren durch Bioprozessierunghergestellt.

Fleischalternativen auf Pilzbasis verwenden in der Regel Mycoproteine als Hauptbestandteil. Mycoprotein ist die Bezeichnung für die lebensmitteltaugliche Proteinquelle aus dem Pilz Fusarium venenatum, der in der Natur vorkommt und zur Herstellung von lebensmitteltauglichen Proteinen entwickelt wurde.

Mycoproteine können in eine Vielzahl analoger Lebensmittelprodukte umgewandelt werden. Die Länge der Pilzfasern lässt sich durch den Fermentationsprozess steuern: Je länger der Pilz wachsen darf, desto länger werden die Fasern, was zu einer gröberen Struktur des Endprodukts führt.

Mycoproteine eignen sich ideal als Fleischersatz, da ihr Trockengewicht etwa 50 % Protein enthält, was mit der Zusammensetzung eines gegrillten Steaks vergleichbar ist. Ausserdem haben sie mit nur 13 % pflanzlichem Fett einen geringeren Fettgehalt als Steak, kein Cholesterin und einen Ballaststoffgehalt von 25 %.

Fleischalternative auf Algenbasis – Während in der Vergangenheit mehrere Arten von Algen als Lebensmittelzusatzstoffe verwendet wurden, erregen Mikroalgen nun die Aufmerksamkeit der Lebensmittelhersteller als vielversprechender neuer Inhaltsstoff für die Formulierung von Fleischanaloga. Mikroalgen wie Chlorella und Spirulina haben eine höhere Wachstumsrate, einen höheren Proteingehalt und eine bessere Nährstoffqualität als Landpflanzen, die für pflanzliche Proteine verwendet werden. Neben ihrem hohen Proteingehalt enthalten Mikroalgen auch Mikronährstoffe, mehrfach ungesättigte Fettsäuren, Carotinoide und bioaktive Verbindungen mit funktionellen Eigenschaften, die zusätzliche gesundheitliche Vorteile bieten.

Obwohl Algenproteinkonzentrate eine grüne oder gelbe Farbe und einen im Allgemeinen unattraktiven fischigen Geruch haben, können sie den Nährwert von pflanzlichen Fleischanaloga erhöhen, wenn die richtigen Prozessbedingungen erfüllt sind.

Kulturfleisch ist eine weitere Alternative zu Fleischprodukten aus Zuchtbetrieben. Im Gegensatz zu einigen anderen Angeboten handelt es sich bei diesem Ansatz jedoch nicht um eine Nachahmung auf Proteinbasis, sondern um ein Produkt auf tierischer Basis, bei dem die Zucht, Aufzucht und Schlachtung grosser Tiermengen vermieden wird.

Mit kultiviertem Fleisch wollen die Unternehmen zellbasiertes Fleisch herstellen, das durch die Kultivierung von Tierzellen biologisch gleichwertig mit Zuchtfleisch ist. Das Fleisch wird hergestellt, indem tierische Stammzellen in Bioreaktoren kultiviert werden. Anschliessend wird die Differenzierung in Muskelzellen eingeleitet, die sich auf einem speziellen Gerüst zu Gewebe formen.

Auch wenn Kulturfleisch derzeit noch teuer ist, werden die zellbasierten Verfahren in Bezug auf die Kosten optimiert, um auf dem Markt für Fleischalternativen wettbewerbsfähig zu werden.

Die Formulierung von Fleischalternativen ist in Bezug auf Geschmack, Textur, Mundgefühl und Nährwert eine Herausforderung.

Fleisch und Fisch enthalten eine Vielzahl von Nährstoffen, darunter essentielle Vitamine und Mineralstoffe, die in ihren „fleischlosen“ Gegenstücken fehlen können. Das fettige Mundgefühl, die Saftigkeit, die Festigkeit und die Bissfestigkeit des Fleischerzeugnisses lassen sich unter Umständen ebenfalls nur schwer nachbilden. Bei der Entwicklung von Fleischalternativen müssen die Lebensmittelhersteller daher andere Zutaten zur Ergänzung der Proteine hinzufügen, um dem Produkt das richtige Aussehen, den richtigen Geschmack, die richtige Konsistenz und das richtige Nährwertprofil zu verleihen. Ein weiteres Anliegen ist, den Natriumgehalt so niedrig wie möglich zu halten.

Um gesundheitliche Bedenken bei der Entwicklung von Fleischalternativen auszuräumen, muss unbedingt sichergestellt werden, dass die Produkte einheitlich produziert werden und den lokalen Kennzeichnungsnormen entsprechen. Dazu gehört auch ein korrekt angegebener Nährstoffgehalt auf der Verpackung. Daher sind Laboranalysen, prozessbegleitende Kontrollen und die Qualitätskontrolle von Fleischersatzprodukten wichtig.

Es werden verschiedene Analysemethoden angewandt, um den Geschmack und das Verhalten von Fleischalternativen zu bewerten und um festzustellen, ob die Anforderungen an Nährwert, Textur und Mundgefühl erfüllt werden.

• Wägen ist wichtig bei der Rezeptur, der Herstellung von Nährbödenoder der Qualitätskontrolle bei der Vorbereitung von Proben oder Standards . Dies gilt für Analysen wie HPLC/GC (Pestizide, Spurenmetall), Proteinbestimmung, Wägen der Trockenmasse, Bestimmung des Fettgehalts vor und nach der Soxhlet-Extraktion oder Bestimmung des Gesamtmineralgehalts nach der Veraschung.
• Feuchte- und Wasseranalyse Verwenden Sie Halogentrocknungsmethode, Gewichtsverlust oder Karl-Fisher-Titration, um den Feuchte- oder Wassergehalt von Rohstoffen oder eines Produkts während verschiedener Formulierungsschritte zu messen. Die Halogentrocknungsmethode trägt dazu bei, die Qualität von Zutaten und Produkten zu gewährleisten und ihre Haltbarkeit zu bestimmen.
• Die Bestimmung des pH-Werts kann während der Produktentwicklung wichtig sein, um die Löslichkeit der alternativen Proteine in der Formulierung sicherzustellen. Sind Sojaproteine beispielsweise bei einem pH-Wert von 4,5 bis 6,0 löslich, sind es Proteine aus Chlorella jedoch bei einem pH-Wert von 2,0 bis 12,0. Die Bestimmung des pH-Werts ist auch bei der Qualitätskontrolle wichtig, um sicherzustellen, dass das Endprodukt nicht verdorben ist.
• Quantitative Analysen  wie die Titration zur Bestimmung des Natriumgehalts, des Proteingehalts nach Kjeldahl, des UV/VIS-Gehalts für Glukose/Fruktose und des Vitamingehalts werden bei der Qualitätskontrolle von Fleischalternativen häufig durchgeführt. Aber auch das Wägen zur Bestimmung des Fettgehalts nach Soxhlet sowie des Asche- und Fasergehalts spielen eine Rolle.
• Physikalische Analysen wie Dichte, Brechungsindex, Schmelzpunkt oder UV/VIS geben Aufschluss über die Reinheit der Inhalts- und Rohstoffe.
• Mikrobiologische Studien sind zur Beurteilung der Art und des Ausmasses einer potenziellen bakteriellen Kontamination sowie der Haltbarkeit eines Endprodukts wichtig. Instrumente wie Pipetten, Waagenund pH-Messgeräte werden üblicherweise zur Vorbereitung von Agarmedienverwendet.
• Thermische Analysen werden zur Bewertung der Haltbarkeit und des Verhaltens von Lebensmittelzusatzstoffen während des gesamten Herstellungsprozesses des Produktes verwendet. Mit der TGA (thermogravimetrische Analyse) können die Masse und die Zersetzung einer Fleischalternative beim Erhitzen untersucht werden. Mit der DSC lassen sich die Denaturierung von Proteinen, das Kristallisationsverhalten von Fetten oder die thermischen Veränderungen von Zusatzstoffen während der Erhitzungs- und Abkühlungsprozesse bei der Herstellung von Fleischalternativen bewerten.
• Die Überwachung von Zellkulturen ist für bioprozessierte Fleischproteinalternativen wichtig. Parameter wie pH und gelöster Sauerstoff messen das Zellwachstum und sollten während des gesamten Kultivierungsprozesses inline überwacht werden.

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