Prof. Dr. Christoph Denkel
Berner Fachhochschule BFH
Erbsenproteinkonzentrate und -isolate finden, unter anderem aufgrund ihres oft charakteristischen, bohnigen Eigenaromas, noch wenige Einsatzgebiete und werden aktuell vornehmlich für die Produktion von Fleischalternativen verwendet. In unserem Projekt untersuchen wir die Entstehung ausgewählter Aromakomponenten in der frühen Phase der Prozesskette und leiten Strategien ab, um die Bildung unerwünschter Aromen möglichst stark zu reduzieren.
Die Studie konzentrierte sich auf das charakteristische „bohnige“ Aroma in Erbsenproteinextrakten. Überraschenderweise stellte sich heraus, dass nicht nur die Lipoxygenase-Aktivität ein wesentlicher Faktor für die Aromaentwicklung ist, sondern weitere Prozesse während der Proteinextraktion eine erhebliche Rolle spielen.
Erbsenproteinkonzentrate-/isolate weisen oft ein typisches Eigenaroma auf, welches als „bohnig“ beschrieben wird. Studien legen nahe, dass enzymatisch katalysierte Fettoxidationsprozesse auf Basis von Lipoxygenase(LOX)-Aktivität einen wesentlichen Beitrag zum typischen Aroma liefern, da einige Fettoxidationsprodukte identisch sind mit Molekülen, die als charakteristischer Bestandteil eines „bohnigen“ Aromas gelten. Allerdings liegen kaum Erkenntnisse über Auswirkungen der ersten Schritte in der Verarbeitungskette (Ernte, Nachernte, Lagerung) auf die Aromabildung vor. In der vorliegenden Arbeit wurden daher neben der LOX-Aktivität die Bedeutung weiterer Faktoren in der Prozesskette zwischen Anbau und Verarbeitung untersucht, die möglicherweise die Bildung eines „bohnigen“ Erbsenaromas begünstigen. Die Proben wurden gaschromatographisch analysiert und anhand der relativen Konzentrationen von Leitsubstanzen (unter anderem Hexanal, Nonanal) bewertet.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass weder der Erntezeitpunkt noch eine Reduktion/Inaktivierung der LOX vor Lagerung der Erbsen einen wesentlichen Einfluss auf die Aromasituation hat. Im Gegenteil führten frühzeitiges Schälen als auch eine thermische Behandlung der Erbsen vor der Lagerung sogar zu erhöhten Konzentrationen einiger untersuchter Leitsubstanzen. Während eine Zunahme der Konzentration mit steigender Lagertemperatur bestätigt wurde, zeigte die Vakuumierung von Proben im Vergleich zu solchen mit freiem Sauerstoffzugang kaum Unterschiede hinsichtlich Konzentration der Leitsubstanzen.
Die Ergebnisse demonstrieren, dass die Eliminierung der LOX-Aktivität bei Weitem nicht die erwartete Wirkung hinsichtlich reduzierter Entwicklung unerwünschter Aromakomponenten zeigt. Ein wesentlicher Teil der Entwicklung der Aromakomponenten scheint nicht durch die LOX-Aktivität verursacht zu werden oder die Bildung der Aromakomponenten oder deren Vorläufern war zum Zeitpunkt der Ernte bereit abgeschlossen. Der Entzug von Sauerstoff zeigte ebenfalls nicht die erwartete Wirkung. Dies unterstützt die Vermutung, dass vor allem LOX-Aktivität zumindest während der Phase zwischen Ernte und Proteinextraktion kein relevanter Faktor ist. Vielmehr scheinen andere Prozesse, die gebundene Aromastoffe freisetzen oder die Sekundärreaktionen auslösen (z.B. Hydroperoxidzerfall zu Aroma-relevanten Molekülen) von Bedeutung zu sein. Während der Proteinextraktion kommt es zu einer massiven Anreicherung einiger unerwünschten Aromakomponenten, tendenziell unabhängig von der Ausgangkonzentration der Aromen, so dass die Bedeutung der Reduktion unerwünschter Aromabildung vor der Proteinextraktion in Frage gestellt werden kann. Es bleibt zum jetzigen Zeitpunkt unklar, ob und wie sich Aromamoleküle während der Extraktion bilden und/oder freigesetzt und/oder angereichert werden.
Die Studie wirft ein neues Bild auf die Entwicklung des „bohnigen“ Aromas in Erbsen und liefert ebenso neue Ansatzpunkte für aromabezogene Forschung.
Im Programm Food 4.0 begleiten die Akademien der Wissenschaften Schweiz unter dem Lead der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften SATW innovative Projektideen, die ganz am Anfang der Entwicklung stehen. Gefördert werden insbesondere Projekte, die neue Perspektiven für eine erfolgreiche Entwicklung des Schweizer Ernährungssystems aufzeigen. Die ausgewählten Projekte leisten einen wichtigen Beitrag zur Lösung der grössten Herausforderungen und adressieren die Themenbereiche Food Waste, Nachhaltigkeit und Gesundheit.
