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Pflanzliche Proteinrohstoffe unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich ihres Proteingehalts. Auch Rohstoff, Herstellungsverfahren und Weiterverarbeitung beeinflussen ihre sensorischen, ernährungsphysiologischen und technologischen Eigenschaften.
Grundsätzlich lassen sich unter anderem Proteinkonzentrate, Proteinisolate und Proteinhydrolysate unterscheiden. Die Übergänge sind dabei nicht immer strikt definiert und können je nach Rohstoff und Herstellungsverfahren variieren.
Für die Auswahl eines geeigneten Pflanzenproteins ist daher nicht allein ein möglichst hoher Proteingehalt entscheidend, sondern vor allem die Eignung für die jeweilige Anwendung.
Proteinkonzentrate
Proteinkonzentrate entstehen, indem Nicht-Protein-Bestandteile des Ausgangsrohstoffs teilweise entfernt werden. Dadurch steigt der relative Anteil des Proteins.
Je nach Rohstoff werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Bei Hülsenfrüchten spielt insbesondere die trockene Fraktionierung eine wichtige Rolle, während bei Ölsaaten die Entölung einen entscheidenden Prozessschritt darstellt.
Pflanzliche Proteinkonzentrate erreichen je nach Rohstoff und Verfahren typischerweise Proteingehalte von etwa 50 bis 65 %.
Ölsaaten: Entölung als zentraler Prozessschritt
Ölsaaten wie Sonnenblumenkerne oder Sojabohnen enthalten neben Protein einen erheblichen Anteil Öl. Um den relativen Proteingehalt zu erhöhen, wird ein großer Teil dieses Öls zunächst entfernt.
Dies kann beispielsweise durch mechanische Pressung, Extraktionsverfahren oder eine Kombination verschiedener Verfahrensschritte erfolgen. Als Zwischenprodukte entstehen unter anderem Presskuchen oder entölte Mehle, in denen das Protein bereits deutlich angereichert ist.
Der erreichbare Proteingehalt und die Eigenschaften des Konzentrats hängen unter anderem vom Entölungsgrad, vom Anteil an Schalen- und Faserbestandteilen sowie von den während der Verarbeitung eingesetzten Temperatur- und Prozessbedingungen ab.
Bei Sonnenblumenprotein – beispielsweise unseren Heliaflor® Proteinqualitäten – bildet die kontrollierte Verarbeitung des entölten Sonnenblumenkerns die Grundlage für proteinreiche und funktionelle Rohstoffe.
Hülsenfrüchte: Trockene Fraktionierung durch Luftsichtung
Rohstoffe wie Erbsen oder Ackerbohnen werden zunächst gereinigt und anschließend fein vermahlen. Das entstandene Mehl kann anschließend durch Luftsichtung in unterschiedliche Partikelfraktionen getrennt werden.
Dabei werden Unterschiede in Partikelgröße, Masse und Strömungsverhalten genutzt. Proteinreiche Partikel können so von stärker stärkehaltigen Fraktionen getrennt werden.
Da dieses Verfahren trocken erfolgt, wird vergleichsweise wenig Wasser benötigt. Gleichzeitig können die ursprünglichen Proteineigenschaften häufig weitgehend erhalten bleiben.
Der erreichbare Proteingehalt hängt unter anderem vom Ausgangsrohstoff, der Mahlung und der Effizienz der anschließenden Fraktionierung ab.
Qualitätsmerkmale von Proteinkonzentraten
Der Proteingehalt allein beschreibt die Qualität eines Pflanzenproteins nicht vollständig. Je nach Anwendung spielen weitere Eigenschaften eine wichtige Rolle.
Dazu gehören beispielsweise Aminosäurezusammensetzung, Verdaulichkeit, Löslichkeit, Wasser- und Fettbindung, Emulgierfähigkeit, Textur, Geschmack und Farbe.
Entscheidend ist die Anwendung: Ein Konzentrat mit geringerem Proteingehalt kann technologisch oder sensorisch besser für eine bestimmte Rezeptur geeignet sein als ein stärker aufgereinigtes Protein.
Proteinisolate
Proteinisolate sind stärker aufgereinigte Proteinfraktionen. Neben Öl oder Stärke werden weitere Bestandteile des Rohstoffs weitgehend abgetrennt.
Dadurch entsteht ein Rohstoff mit einem besonders hohen Proteinanteil. Je nach Rohstoff und Definition weisen Proteinisolate häufig Proteingehalte von über 80 % auf.
Typischer Herstellungsweg: Nassfraktionierung
Für die Herstellung vieler Proteinisolate werden die Proteinbestandteile zunächst in einer wässrigen Phase von anderen Bestandteilen des Rohstoffs getrennt.
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Rohstoff vorbereiten
Samen oder Hülsenfrüchte werden gereinigt und vermahlen. Bei ölreichen Rohstoffen kann zuvor eine Entölung erfolgen. -
Protein in die Flüssigphase überführen
Das Mehl wird mit Wasser vermischt. Durch geeignete Prozessbedingungen und pH-Werte kann ein Teil der Proteine in Lösung beziehungsweise Dispersion gebracht werden. -
Begleitstoffe abtrennen
Nicht gelöste Fasern, Stärke und weitere Bestandteile werden über geeignete Trennverfahren entfernt. -
Protein zurückgewinnen
Durch Veränderung des pH-Werts kann die Löslichkeit des Proteins gezielt reduziert werden, sodass es ausfällt und anschließend abgetrennt werden kann. -
Aufbereiten und trocknen
Die Proteinfraktion wird je nach Verfahren gewaschen, weiter aufbereitet und anschließend beispielsweise durch Sprühtrocknung zu einem feinen Proteinpulver verarbeitet.
Was bedeutet die stärkere Aufreinigung für die Qualität?
Die Nassfraktionierung ermöglicht hohe Proteingehalte und entfernt einen großen Teil der ursprünglichen Begleitstoffe.
Gleichzeitig können pH-Wert, Wasser, Temperatur und Trocknung die Proteinstruktur und damit funktionelle Eigenschaften wie Löslichkeit, Emulgierfähigkeit, Wasserbindung oder Textur beeinflussen.
Mehr Protein ist nicht automatisch besser: Ein Isolat kann für bestimmte Anwendungen ideal sein. In anderen Rezepturen können jedoch ein weniger stark verarbeitetes Konzentrat oder ein funktionell optimiertes Protein bessere Eigenschaften bieten.
Proteinhydrolysate und Peptide
Bei einem Proteinhydrolysat wird nicht primär der Anteil anderer Rohstoffbestandteile reduziert. Stattdessen wird das Protein selbst gezielt in kleinere Einheiten gespalten.
Lange Proteinketten werden dabei teilweise oder weitgehend in kürzere Peptide und – abhängig vom Hydrolysegrad – auch in freie Aminosäuren zerlegt.
Wie werden Proteinhydrolysate hergestellt?
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Ein Proteinrohstoff wird mit Wasser zu einer geeigneten Suspension oder Lösung verarbeitet.
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Enzyme spalten die Proteinketten gezielt an bestimmten Stellen. Je nach Verfahren sind auch andere Hydrolysemethoden möglich.
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Die Reaktion wird beendet, sobald der gewünschte Hydrolysegrad erreicht ist.
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Je nach Produkt werden verbleibende Bestandteile abgetrennt. Anschließend kann das Hydrolysat konzentriert und getrocknet werden.
Als Ausgangsmaterial können beispielsweise Proteine aus Soja, Erbsen, Weizen oder anderen pflanzlichen Rohstoffen dienen. Auch bereits aufgereinigte Proteinkonzentrate oder -isolate können anschließend hydrolysiert werden.
Wie verändern sich die Eigenschaften?
Durch die Hydrolyse entstehen kleinere Proteinbestandteile, die sich in ihren physikalischen und sensorischen Eigenschaften vom Ausgangsprotein unterscheiden können.
Je nach Hydrolysegrad können sich beispielsweise Löslichkeit, Viskosität, Emulgierverhalten und Geschmack verändern. Die Eigenschaften hängen dabei stark von Rohstoff, eingesetzten Enzymen und Prozessführung ab.
Eine stärkere Hydrolyse kann außerdem zu bitteren Geschmacksnoten führen. Dieser Effekt kann durch die Wahl geeigneter Enzyme, Prozessbedingungen und weitere Aufbereitungsschritte beeinflusst werden.
Abgrenzung zu Konzentraten und Isolaten
Bei Proteinkonzentraten und Proteinisolaten wird der Proteinanteil erhöht, indem andere Bestandteile des Rohstoffs entfernt werden.
Bei einem Proteinhydrolysat steht dagegen die Veränderung des Proteins selbst im Mittelpunkt: Die Proteinketten werden gezielt in kleinere Peptide und gegebenenfalls freie Aminosäuren gespalten.
Welches Pflanzenprotein eignet sich für Ihre Anwendung?
Proteingehalt, Geschmack, Löslichkeit und technologische Eigenschaften
müssen immer gemeinsam betrachtet werden. Wir unterstützen Sie gerne
bei der Auswahl einer geeigneten Proteinqualität für Ihre Rezeptur und
Anwendung.
