SAN FRANCISCO, 13. August 2023 – Im Regal der gekühlten Lebensmittelgeschäfte gibt es deutlich mehr Fleischalternativen als pflanzliche Meeresfrüchte. Aufgrund nicht nachhaltiger Fischerei- und Aquakulturpraktiken, die das Angebot erschöpfen und die Umwelt schädigen können, sind jedoch mehr Optionen für künstliche Meeresfrüchte erforderlich. Heute stellen Forscher einen neuen Ansatz für die Schaffung wünschenswerter veganer Meeresfrüchte-Nachahmungen vor, die gut schmecken und gleichzeitig das gesunde Profil von echtem Fisch beibehalten. Sie haben eine Tinte aus Mikroalgenprotein und Mungbohnenprotein in 3D gedruckt, und ihre Calamari-Ringe, die sich als Proof-of-Concept erwiesen haben, können für einen schnellen, leckeren Snack sogar an der Luft frittiert werden.
Ihre Ergebnisse stellen die Forscher vor Herbsttreffen der American Chemical Society (ACS). ACS Herbst 2023 ist ein Hybridtreffen, das vom 13. bis 17. August virtuell und persönlich stattfindet und etwa 12.000 Präsentationen zu einem breiten Spektrum wissenschaftlicher Themen bietet.
Ein Video zur Forschung finden Sie unter www.acs.org/SeafoodMimics.
„Ich denke, es besteht die Gefahr, dass das Angebot an Meeresfrüchten in Zukunft sehr begrenzt sein könnte“, fügt Poornima Vijayan hinzu, eine Doktorandin, die ihre Arbeit auf dem Treffen vorstellt. „Wir müssen aus der Sicht alternativer Proteine vorbereitet sein, insbesondere hier in Singapur, wo über 90 % des Fischs importiert werden.“
Menschen auf der ganzen Welt essen viele Meeresfrüchte, aber die Ozeane sind keine unerschöpfliche Ressource. Überfischung hat viele Wildfischbestände dezimiert. Dieser Mangel an Nachhaltigkeit in Verbindung mit der Kontamination mit Schwermetallen und Mikroplastik sowie ethische Bedenken haben einige Verbraucher dazu veranlasst, pflanzliche Nachahmer zu verwenden. Doch solche Alternativen sind für Meeresfrüchte-Liebhaber immer noch schwer zu finden.
Während einige nachgeahmte Meeresfrüchteprodukte – etwa Krabbenfleischimitationen aus gehacktem und umgeformtem Seelachs oder anderem Weißfisch – bereits auf dem Markt sind, war die Herstellung von Nachahmungen aus Pflanzen eine Herausforderung. Es ist schwierig, den Nährstoffgehalt, die einzigartige Textur und den milden Geschmack von gekochtem Fischfleisch mit Gemüse oder Pilzen zu erreichen. „Es gibt zwar Meeresfrüchte-Nachahmungen auf pflanzlicher Basis, aber die Zutaten enthalten normalerweise kein Protein. Wir wollten proteinbasierte Produkte herstellen, die ernährungsphysiologisch mit echten Meeresfrüchten gleichwertig oder sogar besser sind, und uns mit der Nachhaltigkeit von Lebensmitteln befassen“, sagt Dejian Huang, Ph.D., der Hauptforscher dieser Forschung.
Kürzlich nutzten Huang und seine Forschungsgruppe an der National University of Singapore Hülsenfruchtprotein, um bessere Meeresfrüchte-Nachahmer zu entwickeln. Und sie reproduzierten die Schuppenbildung und das Mundgefühl von echtem Fisch, indem sie eine proteinbasierte Tinte mit einem lebensmittelechten 3D-Drucker in 3D druckten. Durch das schichtweise Auftragen der essbaren Tinte entstanden unterschiedliche Texturen, einige fettig und glatt, andere faserig und zäh, in einem einzigen Produkt.
„Wir haben Lachsfilets aufgrund der Farbe des Proteins mit Protein aus roten Linsen bedruckt, und wir haben Garnelen bedruckt“, sagt Huang. „Jetzt wollten wir etwas anderes Interessantes mit Kommerzialisierungspotenzial drucken – Calamari-Ringe.“
In dieser Arbeit testete das Team zwei nachhaltige, proteinreiche Pflanzenquellen: Mikroalgen und Mungobohnen. Einige Mikroalgen haben bereits einen „fischigen“ Geschmack, was sie laut Vijayan zu guten Kandidaten für die Verwendung im Tintenfischring-Analogon macht. Und Mungobohnenprotein ist ein zu wenig genutztes Abfallprodukt bei der Herstellung von Stärkenudeln, auch Cellophan- oder Glasnudeln genannt, die eine beliebte Zutat in vielen asiatischen Gerichten sind.
Die Forscher extrahierten im Labor Mikroalgen- und Hülsenfruchtproteine und kombinierten sie mit pflanzlichen Ölen, die Omega-3-Fettsäuren enthalten. Letztendlich ähnelte das Nährwertprofil der proteinreichen veganen Paste dem von Calamari-Ringen vom Tintenfisch. Anschließend wurde die Paste Temperaturschwankungen ausgesetzt, sodass sie leicht aus den Düsen eines 3D-Druckers gepresst und in Ringe geschichtet werden konnte. Abschließend bewertete das Team den Geschmack, Geruch und das Aussehen der fertigen Ringe.
Der 3D-Druck verlieh den Meeresfrüchten eine ähnliche Struktur und Textur, aber die Verbraucher werden sie trotzdem backen, braten oder sautieren wollen, genau wie sie es mit echtem Tintenfisch tun, sagt Huang. Deshalb frittierte Vijayan in einem ersten Kochtest einige der Proben an der Luft, als würden sie für einen Snack zubereitet. Die Forscher probierten die Calamari auf pflanzlicher Basis und wiesen auf ihren akzeptablen Geschmack und ihre vielversprechenden Textureigenschaften hin.
Bevor Vijayan jedoch Verbrauchertests durchführt, möchte er das Produkt optimieren. „Ziel ist es, die gleiche Textur und die gleichen elastischen Eigenschaften wie die im Handel erhältlichen Calamari-Ringe zu erhalten“, sagt sie. „Ich sehe immer noch, wie sich die Zusammensetzung auf die Elastizität des Produkts und die endgültigen sensorischen Eigenschaften auswirkt.“
Und obwohl dieses pflanzliche Nachahmungsmittel Menschen mit Allergien gegen Weichtiere, zu denen auch Tintenfische gehören, eine Meeresfrüchte-Lösung bieten könnte, ist sich Huang nicht sicher, ob Menschen möglicherweise empfindlich auf seine Inhaltsstoffe reagieren. „Ich glaube nicht, dass es viele bekannte Fälle von Allergien gegen Mikroalgenproteine oder Mungbohnenproteine gibt. Aber wir wissen es noch nicht, weil es noch eine neue Kombination ist“, sagt er.
In naher Zukunft plant das Team die Entwicklung zahlreicher Prototypen und die Bewertung, wie einfach sie für die Lebensmittelherstellung im großen Maßstab entwickelt werden können. Huang geht davon aus, dass diese Calamari-ähnlichen Produkte in den nächsten Jahren in Gourmetrestaurants oder Spezialitätengeschäften erhältlich sein könnten. „Ich denke, den Leuten wird unser pflanzliches Nachahmer gefallen. Aus der Perspektive der Neuheit hat es den Geschmack von Meeresfrüchten, stammt aber nur aus nachhaltigen pflanzlichen Quellen“, schließt Vijayan.
Die Forscher danken der National University of Singapore für ihre Unterstützung und Finanzierung. Diese Forschung wird von der National Research Foundation, Prime Minister’s Office, Singapur, im Rahmen ihres Programms Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE) unterstützt. CREATE ist ein internationales, kollaboratives Wohnforschungszentrum, das von Spitzenuniversitäten gegründet wurde. Bei CREATE arbeiten Forscher aus unterschiedlichen Disziplinen und mit unterschiedlichem Hintergrund eng zusammen, um Spitzenforschung in strategischen Interessengebieten durchzuführen und sie in praktische Anwendungen umzusetzen, die zu positiven wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Ergebnissen für Singapur führen. Die interdisziplinären Forschungszentren von CREATE konzentrieren sich auf vier Bereiche interdisziplinärer Forschungsthemen, nämlich menschliche Systeme, Energiesysteme, Umweltsysteme und urbane Systeme. Weitere Informationen zum CREATE-Programm erhalten Sie unter www.create.edu.sg.
Titel
Auswirkungen der Kombination aus Mikroalgen und Mungobohnenprotein auf den 3D-Druck von Meeresfrüchte-Analoga
Abstrakt
Der Einsatz der 3D-Drucktechnologie unter Verwendung nachhaltiger alternativer Proteinquellen kann potenziell zur Lösung globaler Ernährungsprobleme beitragen, indem anpassbare und nahrhafte Lebensmittelprodukte angeboten werden. In letzter Zeit gewinnen Nachahmungen von Meeresfrüchten unter Verwendung alternativer Proteine aufgrund der wachsenden Bedenken im Zusammenhang mit nicht nachhaltigen Praktiken wie Überfischung, Schwermetallbelastung usw. an Bedeutung. Mungobohnenprotein ist ein unterbewertetes Nebenprodukt der Mungobohnenstärke-Nudelindustrie, das für die Entwicklung proteinreicher Meeresfrüchte-Nachahmer verwendet werden kann. Eine weitere nachhaltige Proteinquelle sind Mikroalgen, die aufgrund ihres hohen Proteingehalts und ihrer technologisch funktionellen Eigenschaften zunehmend an Interesse gewinnen. Wir haben sie in eine tintenbasierte Formulierung eingearbeitet und sie auf einen 3D-Lebensmitteldrucker aufgetragen, um eine schichtweise Ablagerung zu erreichen und Meeresfrüchteprodukte zu simulieren. Die Druckleistung und -eigenschaften wurden hinsichtlich Rheologie, Mikrostruktur und Nachbearbeitungsstabilität von 3D-gedruckten Meeresfrüchteanalogen untersucht. Die Wirkung von Gellangummi und Calciumchloridlösung (5 mM) in unterschiedlichen Anteilen wurde bewertet, um eine druckbare, selbsttragende dreidimensionale Struktur zu erhalten. Die Tinte zeigte strukturviskoses Verhalten und es wurde beobachtet, dass die Zugabe von Mikroalgenprotein bis zu 5 % die Viskosität, Bedruckbarkeit und selbsttragenden Eigenschaften der gedruckten Struktur weiter verbesserte. Die Forschung trägt zur Entwicklung pflanzlicher Analoga zu Meeresfrüchten unter Verwendung natürlicher und nachhaltiger alternativer Proteinquellen mittels 3D-Drucktechnologie bei.
Mit freundlicher Genehmigung der Amerikanische Chemische Gesellschaftüber Nachrichtenweise. Diese Forschung wurde auf einer vorgestellt treffen der American Chemical Society. Eine aufgezeichnete Medienbesprechung zu diesem Thema wird am Montag, 14. August, um 10 Uhr Eastern Time veröffentlicht www.acs.org/acsfall2023briefings.
Ausgewähltes Bild: Das Luftfrittieren eines 3D-gedruckten Calamari-Rings auf pflanzlicher Basis ergab einen schnellen, leckeren Snack. Bildnachweis: Poornima Vijayan.
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