Kennismatrix en prototypes voor gerichte productie van kwaliteitsvolle innovatieve vleesalternatieven (MEATMIMIC) (MEATMIMIC)

Het voedingspatroon in Vlaanderen evolueert de laatste jaren. Er is een geleidelijke verschuiving zichtbaar van de consumptie van dierlijke naar plantaardige eiwitten (eiwittransitie). Deze verschuiving wordt aangemoedigd vanuit de overheid en uit zich steeds meer bij consumenten, wat leidt tot een verminderde Vlaamse vleesconsumptie, een trend die zich wellicht de komende jaren zal voortzetten. De belangrijkste beweegredenen hiervoor zijn gezondheidsoverwegingen, ethische overwegingen (dierenwelzijn) en bezorgdheid m.b.t. milieu en klimaat. Naast veganisme en vegetarisme, is vooral het flexitarisme aan een opmars bezig. Deze consumenten zijn op zoek naar vleesalternatieven, een marktsegment dat de laatste jaren sterk is toegenomen en dat verwacht wordt te blijven groeien de komende decennia. Deze stijgende vraag naar vleesalternatieven creëert economische opportuniteiten voor de voedingsindustrie. Heel wat voedingsondernemingen hebben de laatste jaren de stap gezet om producten aan te bieden in dit segment, of wensen deze stap de komende jaren te nemen. Dit gaat echter gepaard met heel wat technologische uitdagingen. Uit een eigen recent uitgevoerde marktstudie blijkt dat 1) vleesalternatieven heel wat verschillende ingrediënten bevatten waarvan de technologische en functionele rol (structuurgenererend vermogen, waterbinding en vetbinding) niet altijd duidelijk is en 2) de textuur/structuur van vleesalternatieven vaak niet kwaliteitsvol is (te zacht, broos, papperig, weinig beet, …). Dit project speelt hierop in door het ontwikkelen van een kennismatrix “MeatMimicMatrix M³” voor vegetarische/veganistische vleesalternatieven waarbij de structuur, waterbinding en vetbinding beschreven wordt in functie van de drie belangrijkste constituenten, nl. proteïnen, vetten en functionele ingrediënten en het vertalen van deze kennis in prototype vleesalternatieven met gewenste structuur, water- en vetbinding. Hierbij wordt gesteund op de kennis en expertise van de onderzoeksgroep voor Technologie en Kwaliteit van Dierlijke Producten (KU Leuven Technologiecampus Gent) omtrent de bijdrage van proteïnen, vetten en functionele ingrediënten tot de kwaliteit (textuur, structuur, waterbinding, …) van eiwitrijke levensmiddelen.

Dit project heeft dus tot doel vegetarische/veganistische vleesalternatieven te ontwikkelen met optimale structuur, water- en vetbinding door een intelligente keuze van proteïnen, vetten en functionele ingrediënten. Een eerste ambitieuze maar realistische concrete doelstelling bestaat er in de structuur, water- en vetbinding van vleesalternatieven te beschrijven in functie van de drie belangrijkste constituenten, nl. proteïnen, vetten en functionele ingrediënten. Deze drie constituenten vormen de drie dimensies van de zogenaamde “MeatMimicMatrix M³”. De tweede concrete doelstelling omvat het vertalen van de bekomen inzichten naar recepturen voor prototype vleesalternatieven met gewenste structuur, water- en vetbinding. Er worden minimaal 6 casestudies uitgevoerd, waarvan 2 zich specifiek richten op slagers, wat voor hen zal resulteren in kant en klare, direct implementeerbare recepturen. Dit project focust op alternatieven voor vleeswaren (broodbeleg). Deze categorie vleesalternatieven wordt geproduceerd met niet-getextureerde proteïnen. Vleesalternatieven voor hamburger, nuggets, …  die wel geproduceerd worden met geëxtrudeerde/getextureerde proteïnen vallen bijgevolg buiten de scope van dit project. Aangezien de doelstellingen van het project zuiver technologisch van aard zijn, vallen ook niet-technologische aspecten zoals bijvoorbeeld maatschappelijke of ethische discussies betreffende de rol van vleesvervangers of marketing van vleesvervangers buiten de scope van het project.

In de eerste fase van het project (werkpakket 1) werd een stand van zaken opgemaakt omtrent proteïnen, vetten en functionele ingrediënten in vegetarische/veganistische verhitte vleesalternatieven. Hiervoor werd een marktonderzoek uitgevoerd op basis van 100 vleesalternatieven. Van al deze producten werden de ingrediëntenlijst en de nutritionele gegevens geïnventariseerd en statistisch verwerkt. 75% van de onderzochte producten bevat 5 of meer structuurvormende ingrediënten en 25% bevat zelfs 8 of meer structuurvormende ingrediënten. Dit toont onder andere de relevantie van het project aan, de vraag kan immers gesteld worden of al deze ingrediënten nodig zijn. Het nutritioneel profiel van de vegetarische/veganistische producten toont duidelijk de aanwezigheid van proteïnen en vetten (voornamelijk onverzadigde vetzuren) aan. Uit de marktstudie bleek dat de samenstelling van vleesanalogen op vandaag erg divers is, waaruit kan afgeleid worden dat er geen consensus is over een optimale combinatie van ingrediënten.

In de volgende fase van het project werd de kennismatrix ‘MeatMimicMatrix M³’ gegenereerd. Deze kennismatrix beschrijft de structuur, water- en vetbinding van vleesalternatieven in functie van de drie belangrijkste constituenten namelijk proteïnen, vetten en functionele ingrediënten. Deze drie constituenten vormen de drie dimensies van de “MeatMimicMatrix M³”.

In eerste instantie (werkpakket 2) werden de proteïnen belicht. Er werden 10 verschillende proteïnen geselecteerd op basis van het marktonderzoek en in samenspraak met de begeleidingsgroep. De 10 onderzochte proteïnebronnen zijn kikkererwt, ei, fababoon, lupine, mungboon, erwt, aardappel, rijst, soja en tarwe. Deze werden gebruikt voor de productie van modelsystemen, en dit in drie verschillende dosages (17,5 - 20,0 - 22,5 m/m%). Diverse analyses werden uitgevoerd op de modelsystemen. Zo werden de pH en de waterbindingscapaciteit opgevolgd tijdens verschillende processtadia. De textuur werd bepaald via een hardheidsmeting en reologische metingen werden uitgevoerd om de structuuropbouw tijdens het verhittingsproces op te volgen. Hieruit bleek dat de eigenschappen van de onderzochte proteïnen erg divers zijn. Ook werden combinaties van proteïnen onderzocht, omdat uit de marktstudie bleek dat diverse proteïnebronnen vaak gecombineerd worden. Er werd nergens een duidelijk synergistisch effect waargenomen.

In tweede instantie (werkpakket 3) kwamen vetbronnen aan bod. In samenspraak met de begeleidingsgroep en op basis van de marktstudie werd gekozen voor 2 vetten met een uiteenlopend smeltgedrag namelijk kokosvet (hoog gehalte aan vast vet) en zonnebloemolie (laag gehalte vast vet). Deze werden getest in 2 dosages (7,5 - 17,5 m/m%) in combinatie met 6 verschillende proteïnebronnen (ei-, tarwe-, mungboon-, erwt-, aardappel- en sojaproteïne). De invloed van het type vet op de water- en vetbinding, textuur en structuur vormen de tweede dimensie van de “MeatMimicMatrix M³”. Uit het onderzoek blijkt dat het type vet een kleinere impact heeft op de textuur dan het type proteïne.

De laatste en derde dimensie werd gebaseerd op de functionele ingrediënten. Er werden 10 verschillende functionele ingrediënten van diverse aard onderzocht. Deze ingrediënten behoren tot drie verschillende groepen namelijk de zetmelen, hydrocolloïden en vezels. Er werden 4 verschillende zetmelen toegevoegd aan 4 m/m% (natief aardappelzetmeel, functioneel label-friendly aardappelzetmeel, natief tapiocazetmeel, natief tarwezetmeel), 4 verschillende hydrocolloïden aan 1 m/m% (K-carrageen, johannesbroodpitmeel, xanthaangom en alginaat) en 2 verschillende vezels aan 1 m/m% (bamboevezel en methylcellulose). Deze functionele ingrediënten werden toegevoegd aan 3 verschillende proteïne-vet modelsystemen. Als proteïnebasis werden aardappel-, mungboon- en soja (17,5 m/m% op waterbasis) geselecteerd in combinatie met zonnebloemolie (17,5 m/m%). Deze modelsystemen werden geanalyseerd op water- en vetbinding, textuur en structuur, deze inzichten vormden de laatste dimensie van de “MeatMimicMatrix M³”.

De resulterende “MeatMimicMatrix M³” is dus een uitgebreide matrix waarin voor elk van de ingrediënten (proteïnen, vetten, functionele ingrediënten) hun invloed op de textuur, structuur, water- en vetbinding wordt gedocumenteerd. Deze matrix vormt een waardevol instrument voor ondernemingen om een intelligente keuze aan ingrediënten te maken bij het formuleren of optimaliseren van een receptuur.

Tijdens de laatste fase van het project werd geïllustreerd op welke manier de bekomen kennismatrix en de bredere projectresultaten kunnen toegepast worden door producenten van vleesalternatieven en producenten en leveranciers van ingrediënten. Hiervoor werden een aantal relevante case studies uitgewerkt in samenwerking met individuele leden van de begeleidingsgroep.