Eiwitten uit gele erwten en rode linzen bieden een duurzaam, veelzijdig en nutritioneel waardevolle aanvulling in een meer plant-based dieet. Wat is de beste methode om dit eiwit te extraheren uit deze peulvruchten? Natte extractie of droge fractionatie? Het PILOTS-project, in samenwerking met ILVO en VIVES, test het voor jou uit!
Plantaardige eiwitten uit peulvruchten: gele erwten en linzen
De groeiende vraag naar plantaardige eiwitbronnen heeft geleid tot een toegenomen interesse in peulvruchten zoals gele erwten en rode linzen. Dit sluit ook aan bij de aanbeveling van de Hoge Gezondheidsraad om de opname van plantaardige ingrediënten in het dieet te verhogen, vermits de Belgen hier in het algemeen sterk op achterlopen. (https://vilt.be/nl/nieuws/sciensano-gezonde-voeding )
Beide peulvruchten bevatten een aanzienlijke hoeveelheid aan eiwitten en worden steeds vaker gebruikt als basis voor vleesvervangers, zuivelanalogen, eiwitpoeders en tal van andere voedingsproducten.
In het PILOTS-project zal ILVO in een eerste fase deze eiwitten extraheren uit biomassa, de eigenschappen hiervan karakteriseren en de concentraten verwerken tot eiwit-texturaat.
Deze grondstoffen zullen dan later in het project door ILVO en VIVES worden ingezet in toepassingen zoals burgers en repen (proteïnebars).
Nutritioneel
Gele erwten (Pisum sativum) bevatten ongeveer 20–25% eiwit op droge stof. Het eiwitprofiel bevat alle essentiële aminozuren, hoewel het relatief laag is in methionine, een zwavelhoudend aminozuur.
Linzen (Lens culinaris) bevatten eveneens 24–26% eiwit in droge vorm. Hun eiwitkwaliteit is vergelijkbaar met dat van gele erwten, met lysine als sterk punt, en een een relatief laag gehalte aan methionine en cysteïne in vergelijking met andere bronnen.
Omwille van de beperkte hoeveelheid methionine aanwezig in gele erwt en linzen is het aangewezen om deze eiwitbronnen te combineren met granen om tot een meer compleet profiel te komen in samenstelling van essentiële aminozuren. Verder is er de aanwezigheid van anti-nutritionele factoren, zoals lecitines, fytaten en tannines, die de opname van mineralen kunnen belemmeren en een bittere smaak kunnen geven. Dit kan evenwel worden verholpen door fermentatie, weken of koken (Byanju et al. 2021).
Functioneel
De eiwitten uit deze peulvruchten kunnen interessante functionele eigenschappen hebben. Eigenschappen die in dit project zullen worden onderzocht zijn oa. gelvorming, waterbindend vermogen en emulgerende eigenschappen. Op basis hiervan kan worden bepaald in welke verwerking ze het meest geschikt zullen functioneren, in plantaardige burgers, worsten en gehakt, zuivelvervangers, zoals yoghurt, kazen en plantaardige melk of in allemaal.
Smaak is echter een uitdaging. Peulvruchten hebben een typische smaak en dat maakt dat voor een goede verwerking er specifieke technologie vereist is. Om een neutrale smaak en textuur te verkrijgen, zijn vaak ontgeuring en raffinage nodig. In Vlaanderen worden verschillende geavanceerde technologieën gebruikt voor het raffineren en ontgeuren van eiwitten uit peulvruchten. Een van de meest gangbare en actuele technieken is ultrafiltratie (UF), vaak gecombineerd met andere scheidingstechnieken zoals diafiltratie en enzymatische behandeling (Verkempinck et al. (2024).
Natte extractie versus droge fractionering
De keuze tussen natte en droge extractie van eiwitten hangt af van de gewenste specificaties van het eindproduct, economische factoren en milieueisen. Voor hoogwaardige voedingsmiddelen en supplementen wordt doorgaans voor de natte extractiemethode gekozen vanwege de hoge zuiverheid en functionaliteit van eiwitten. Aan de andere kant kan de droge extractie meer geschikt zijn voor toepassingen waar kwantiteit en kosten op de eerste plaats komen. Deze droge fractionering werd pas de laatste jaren doorontwikkeld en vindt nu meer en meer ingang op industriële schaal.
Natte extractie
De natte extractie, oftewel water-gebaseerde scheiding is de meest gebruikte in de voedingsindustrie vanwege haar hoge efficiëntie en de compatibiliteit met de voedselveiligheidseisen (Liu et al., 2020).
De biomassa wordt na enkele voorbereidingsstappen, zoals wassen, onthullen, eventueel ontvetten en vermalen, gemengd met water onder gecontroleerde pH- en temperatuurcondities. De eiwitten worden neergeslagen en afgescheiden door centrifugatie of filtratie. Vervolgens kunnen de eiwitten worden geconcentreerd en gezuiverd via methoden zoals ultrafiltratie of centrifugatie. Een van de voordelen van deze milde methode is het behoud van de functionaliteit en biologisch actieve eigenschappen, zoals bv. de enzymatische activiteit of de antimicrobiële werking, van de eiwitten, zoals (Patel et al., 2021).
Schema
1. Voorbereiding biomassa
→ Wassen, onthullen, ontvetten, malen
2. Extractie in water
→ Mengsel van biomassa + water (pH/temperatuur)
3. Scheiding
→ Centrifugeren / filtratie
→ Eiwitrijke oplossing + residu
4. Zuivering en concentratie
→ Ultrafiltratie / diafiltratie
5. Ontgeuringsproces (optioneel)
→ Geurverdrijving ‘beany flavour’ / adsorptie op actieve kool
6. Drogen
→ Concentratie en droging tot poeder
In het PILOTS-project zullen uit gele erwten linzen eiwitconcentraten worden geproduceerd in de FOOD PILOT, met behulp van de eiwitextractielijn.
Contact: https://www.foodpilot.be/nl/contact
Het streefdoel in dit project is om telkens een eiwitconcentraat te bekomen met eiwitgehalte hoger dan 70%. Andere belangrijke specificaties zijn: microbiologische stabiliteit, oplosbaarheid, emulgerend- en waterbindend vermogen en off-flavour. De twee bekomen eiwitconcentraten zullen ook getextureerd worden aan de hand van extrusie door gebruik te maken van de dubbele co-roterende schroef extruder (Clextral type BC45) aanwezig in de Food Pilot. Deze concentraten en texturaten zullen dan toegepast worden in plantaardige burgers, hybride burgers en proteïne repen.
Droge fractionering
De meer recent ontwikkelde, ‘droge fractionering’ omvat het scheiden van eiwitten door fysieke scheidingstechnieken zonder gebruik te maken van grote hoeveelheden water. Meestal wordt hierbij gebruik gemaakt van technieken zoals schuimlaagextractie, droogpersen of mechanische scheiding (Khan et al., 2019). In het PILOTS-project zal gebruik worden gemaakt van dit laatste. De biomassa wordt vooraf gedroogd en gemalen, waarna eiwitten worden geëxtraheerd door mechanische of chemische methoden.
Een van de voordelen is dat de droge methode minder water en energie vereist in vergelijking met de natte aanpak, wat kostenbesparend en milieuvriendelijker kan zijn. Echter, de eiwitconcentraties zijn vaak 20-30% lager in vergelijking met natte extractie en de eiwitten kunnen minder actief of minder geschikt voor voedingsdoeleinden zijn vanwege de schade door de droog- en mechanische processen. Een voorbeeld van verminderde activiteit is een slechtere oplosbaarheid en emulsievorming van droge erwteneiwit concentraten, wat toepassingen in voedingsmiddelen (zoals drankjes of vleesvervangers) kan beperken (Stone et al., 2019).
Schema
1. Biomassa (gedroogde peulvrucht)
↓
2. Vermaal tot fijn meel
↓
3. Mechanische scheiding of fysische technieken
(bijv. uitpersen of luchtstromen)]
↓
4. Splitsing in fracties:
- Eiwitrijke fractie
- Koolhydraatrijke fractie (zetmeel)
- Andere restfracties (vezels, anti-nutritionele factoren)
↓
5. Optioneel: verdere verwerking of zuivering van eiwitrijke fractie]
↓
6. Eiwitconcentraat of -poeder
Ook deze concentraten zullen getextureerd worden via extrusie en toegepast in eindproducten.
What’s next?
In het PILOTS-project zullen beide extractie technieken worden toegepast voor het produceren van eiwitconcentraat uit gele erwten en linzen. De impact van de scheidingstechniek op de nutritionele, functionele en organoleptische kwaliteit van het eiwitextract zal in kaart worden gebracht. De uiteindelijke toepassing in een aantal consumentenproducten, zoals plantaardige burgers, hybride burgers en proteïne repen is de volgende stap. Met de opbouw van deze kennis wil het PILOTS-project de uitbouw van lokale eiwitketens verder ondersteunen/versterken.
In een volgend artikel zoomen we in op de verschillende droogtechnieken die zullen worden ingezet in dit project. To be continued.
Auteurs
Bart van Damme
Bart Van Droogenbroek
Sofie De Man
Referenties
Byanyu, B. et al. (2021). Fermentation performance and nutritional assessment of physical processed lentil and green pea flour. Journal of the Science of Food and Agriculture, 101(14), pp. 5792-5806.
De Baets, S. et al. (2021). Enzymatic Methods for Scent and Odor Removal from Plant-Based Proteins. Food Hydrocolloids, 113, 106543.
Górska, A. et al. (2020). Nutritional and Functional Properties of Legume Proteins. Foods, 9(10), 1472. doi: 10.3390/foods9101472.
Khan, M. et al. (2019). Dry Extraction of Plant Proteins from Legumes: Techniques and Applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 59(4), pp. 580-595.
Liu, Y. et al. (2020). Extraction and Purification of Pea Protein Using Ultrafiltration: Process Optimization and Characterization. Journal of Food Engineering, 276, 109876.
Patel, R. et al. (2021). Water-based Extraction of Plant Proteins: Techniques, Applications, and Future Perspectives. Food Reviews International, 37(4), pp. 352-370.
Stone, A. K., Wang, J., Tulbek, M., & Nickerson, M. T. (2019). Plant proteins as high quality nutritional source for human diet. Trends in Food Science & Technology, 90, pp. 59–68. doi:10.1016/j.tifs.2019.05.012.
Van der Borght, S. et al. (2019). Innovative Membrane Technology for Plant Protein Purification: Applications and Challenges. Journal of Membrane Science, 573, pp. 134-146.
Verkempinck, S. H. E. et al. (2024). Pea protein extraction method impacts the protein (micro)structural organisation and in vitro digestion kinetics. Food & Function, 15, 2024.
Partners
