Mikrostruktur und ...

...Partikelgrössenverteilung von Emulsionen, die mit LF oder LPI (10%wt oil, 1,00%wt protein) und mit Zusatz von 0,025%wt Lecithin hergestellt wurden, nach Homogenisierung bei 20 bar. Massstabsbalken = 25 μm.

Dynamische Grenzflächenspannungsmessungen von LPI, LPI mit Lecithin, LF und LF mit Lecithin an der O/W-Grenzfläche (Öl-in-Wasser) mit 0,01%wt Protein.

Zukunft der Lebensmittel-Emulsionen

Publiziert

2023 erhielt Martina Bernaschina den SGLWT-Preis für ihre hervorragende Masterarbeit an der ETH Zürich. Im folgenden Artikel gibt sie eine zusammenfassende Übersicht.

In einer Zeit, in der Nachhaltigkeit und Gesundheit von entscheidender Bedeutung sind, sucht die Lebensmittelindustrie stets nach neuen Wegen, um die Bedürfnisse der Verbraucher zu erfüllen. Im Rahmen meiner Masterarbeit habe ich das  Potenzial von Linsenproteinen als wirksame Stabilisatoren für Lebensmittel- Emulsionen untersucht. In der Studie wird untersucht, wie verschiedene Arten von Linsenproteinen in Kombination mit Lecithin die Formulierung von Emulsionen verbessern können, was spannende Möglichkeiten für die Lebensmittelindustrie bietet.

Emulsionen sind Mischungen aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten wie Öl und Wasser. Sie werden in vielen Lebensmitteln verwendet, von Dressings bis zu Speiseeis. Es ist jedoch eine Herausforderung, diese Mischungen stabil zu halten, damit sie sich nicht mit der Zeit entmischen. Verschiedene Verbindungen, darunter Tenside wie Lecithin, Partikel, Proteine oder Polymere, können zur Stabilisierung von Emulsionen verwendetwerden.

Die Kraft der Linsenproteine

Hülsenfrüchte, insbesondere Linsen, gehören aufgrund ihres hohen Proteingehalts, ihrer breiten Akzeptanz und ihrer geringen Kosten zu den attraktivsten pflanzlichen Produkten zur Stabilisierung von Emulsionen. Die meisten  Forschungsarbeiten haben sich jedoch auf Lebensmittel auf Soja- und Erbsenbasis konzentriert, während Linsenproteine relativ wenig Beachtung gefunden haben. Linsenproteine bieten mehrere Vorteile: Sie haben im Vergleich zu Sojaproteinen ein geringeres allergenes Potenzial, einen höheren Ballaststoffgehalt und einen niedrigeren Fettgehalt als Erbsen und Kichererbsen. Ausserdem werden Linsen weltweit angebaut, was sie zu einer nachhaltigen und leicht zugänglichen Option macht.

Die Studie, die am Nestlé-Forschungszentrum und der ETH Zürich durchgeführt wurde, untersuchte, wie verschiedene Arten von Linsenproteinen – Linsenproteinisolat (LPI), Linsenproteinkonzentrat (LPC) und Linsenmehl (LF) – Emulsionen stabilisieren. Das Hauptziel war, zu verstehen, wie diese Proteine mit Lecithin interagieren und wie dies die Emulsionseigenschaften beeinflusst.

Emulgierende Wirkung von Lecithin

Die Untersuchungen zeigten, dass verschiedene Linsenproteinquellen Emulsionen stabilisieren können, wobei sich jede Art unterschiedlich auf die Emulsionsstruktur auswirkt. Linsenproteinisolat erzeugte Emulsionen mit grossen Aggregaten und kleinen Tröpfchen, während Linsenproteinkonzentrat und Linsenmehl zu einer weniger aggregierten Struktur, aber etwas grösseren Tröpfchen führten. Diese Variabilität verdeutlicht das Potenzial, die Emulsionseigenschaften durch die Kombination verschiedener Linsenproteine auf die gewünschten Ergebnisse zuzuschneiden.

Die Zugabe von Lecithin als zusätzlicher Emulgator verbesserte die Stabilität dieser Emulsionen weiter. Lecithin reduzierte die Aggregation und verringerte die durchschnittliche Tröpfchengrösse, insbesondere in Emulsionen, die mit Linsenmehl stabilisiert wurden. Diese Verbesserung war bei Emulsionen auf der Basis von Linsenproteinisolat weniger ausgeprägt, was wahrscheinlich auf den teilweise denaturierten Zustand von LPI zurückzuführen ist, der seine Löslichkeit und Wechselwirkung mit Lecithin beeinträchtigt.

Messungen der Oberflächen- und Grenzflächenspannung zeigten, dass Linsenproteine allein die Grenzflächenspannung verringern, wobei Linsenmehl schneller adsorbiert als Linsenproteinisolat. Die Zugabe von Lecithin verbesserte die Adsorptionsrate für beide Proteindispersionen, ohne die Kurvenform zu verändern, was auf ein ähnliches Adsorptionsverhalten wie ohne Lecithin hindeutet. Dies deutet auf die Bildung eines oberflächenaktiven Protein-Lecithin-Komplexes und gemischter Grenzflächen hin, was auf synergistische Wechselwirkungen zwischen Lecithin und Linsenproteinen schliessen lässt.

Viel Potenzial für die Lebensmittelindustrie

Die Ergebnisse dieser Studie unterstreichen das Potenzial von Linsenproteinen, insbesondere von Linsenmehl, als wirksame Stabilisatoren für Lebensmittel-Emulsionen. Linsenmehl stellt mit seinem hohen Ballaststoffgehalt und seinem niedrigeren Fettgehalt eine attraktive Option für die Entwicklung gesünderer Lebensmittel dar. Ausserdem entspricht die Verwendung von Linsenmehl anstelle von stärker verarbeiteten Proteinisolaten dem Bedarf der Industrie an kostengünstigen und nachhaltigen Zutaten. Linsenmehl muss weniger verarbeitet werden, behält mehr von der natürlichen Proteinstruktur bei und ist aus lokalen Quellen leicht erhältlich, was es zu einer nachhaltigeren und wirtschaftlicheren Wahl macht.

Interessanterweise wurde festgestellt, dass mit Linsenmehl hochwertige Emulsionen mit feinen Tröpfchen hergestellt werden können, was auf das Potenzial der Verwendung weniger verarbeiteter Formen von Linsenproteinen hinweist. Dieser Ansatz senkt nicht nur die Verarbeitungskosten, sondern unterstützt auch die ökologische Nachhaltigkeit.

Die synergistische Interaktion zwischen Linsenproteinen und Lecithin eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung stabiler Emulsionen auf Pflanzenbasis. Diese Kombination macht sich die natürlichen Eigenschaften von Linsenproteinen und die stabilisierende Wirkung von Lecithin zunutze, um innovative Lebensmittelprodukte zu schaffen, die der wachsenden Nachfrage nach pflanzlichen, gesunden und nachhaltigen Zutaten gerecht werden.

Wichtige Erkenntnisse für Praxisanwendungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zukunft von Lebensmittelemulsionen durch die Einarbeitung von Linsenproteinen vielversprechend aussieht. Dieser innovative Ansatz verbessert nicht nur die Emulsionsstabilität, sondern steht auchim Einklang mit der Umstellung der Industrie auf pflanzliche und nachhaltige Zutaten. Die Ergebnisse dieser Studie ebnen den Weg für spannende Entwicklungen bei der Formulierung von Lebensmitteln. Auch wenn diese Arbeit interessante grundlegende Erkenntnisse liefert, ist ein umfassenderes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Proteinen und Emulgatoren erforderlich.

Martina Bernaschina, Doktorandin in Lebensmittelverfahrenstechnik und nachhaltiger Innovation, Berner Fachhochschule BFH und Universität Kopenhagen UCPH.

EVENTS

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 23.-26. September 2025

Ort: Berlin (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

POWTECH

Internationale Fachmesse für Technologien zur Verarbeitung von Pulvern, Feststoffen und Flüssigkeiten

Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

W3+ Fair Jena

Events für Hightech-Innovationen aus den Schlüsseltechnologien Optik, Photonik, Elektronik und Mechanik

Datum: 24.-25. September 2025

Ort: Jena (D)

Anuga

Weltweite Ernährungsmesse für Handel und Gastronomie/Ausser-Haus-Markt

Datum: 04.-08. Oktober 2025

Ort: Köln (D)

Brennpunkt Nahrung

Führende Fachkonferenz für Trends und Perspektiven in der Schweizer Land- und Ernährungswirtschaft

Datum: 04. November 2025

Ort: Luzern (CH)

A + A

Weltleitmesse für sicheres und gesundes Arbeiten

Datum: 04.-07. November 2025

Ort: Düsseldorf (D)

transport-CH

Schweizer Fachmesse für Nutzfahrzeuge und Automobil-Werkstattbedarf

Datum: 05.-08. November 2025

Ort: Bern (CH)

HAFL der BIO-Gipfel

Fachveranstaltung für den Austausch von Ideen und Erfahrungen rund um das Thema biologische Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion

Datum: 14. November 2025

Ort: Zollikofen (CH)

igeho

Internationale Fachmesse für Hotellerie, Gastronomie, Take-away und Care-Institutionen in der Schweiz

Datum: 15.-19. November 2025

Ort: Basel (CH)

AQUA Suisse

Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Fi Europe

Internationale Fachmesse für Lebensmittelzusatzstoffe

Datum: 02.-04. Dezember 2025

Ort: Paris (D)

Nahrungsergänzungsmittel 2025

Jahrestagung für Informationen, Innovationen und Diskussionen zu aktuellen Entwicklungen im NEM-Bereich

Datum: 04.-05. Dezember 2025

Ort: Düsseldorf (D)

Swissbau

Fachmesse der Schweizer Bau- und Immobilienwirtschaft

Datum: 20.-23. Januar 2026

Ort: Basel (CH)

Empack Schweiz

Schweizer Fachmesse für Verpackungslösungen und -technologien

Datum: 28.-29. Januar 2026

Ort: Bern (CH)

Logistics & Automation

Fachmesse für Intralogistik, Distribution, Transport und E-Logistik in der Schweiz

Datum: 28.-29. Januar 2026

Ort: Bern (CH)

Recyclingkongress

Kongress über aktuelle Entwicklungen, Innovationen und Herausforderungen im Bereich Recycling

Datum: 30. Januar 2026

Ort: Biel/online (CH)

ISM

Weltleitmesse für Süsswaren und Snacks

Datum: 01.-04. Februar 2026

Ort: Köln (D)

Pro Sweets Cologne

Internationale Zuliefermesse für die Süßwaren- und Snackindustrie

Datum: 01.-04. Februar 2026

Ort: Köln (D)

CHEESEAFFAIR

Nationale Handelstage für Schweizer Käse

Datum: 02.-03. Februar 2026

Ort: Aarau (CH)

Fruit Logistica

Weltweite Messe aller Frisch-Produkte

Datum: 04.-06. Februar 2026

Ort: Berlin (D)

aqua pro

Schweizer Fachmesse für die Bereiche Trinkwasser, Abwasser und Gas

Datum: 04.-06. Februar 2026

Ort: Bulle (CH)

glug.swiss

Schweizer Fachmesse und ein Treffpunkt für die Getränkeindustrie, insbesondere für Brauer und Getränkeproduzenten

Datum: 05.-06. Februar 2026

Ort: Aarau (CH)

New Food Festival 2025

Konferenz und Messe, die sich mit der Zukunft der Ernährung

Datum: 08.-10. Februar 2026

Ort: Stuttgart (CH)

Glug deguFESTIVAL

Kongress für Trend-Getränke für Handel & Gastronomie

Datum: 09. Februar 2026

Ort: Aarau (CH)

BioFach

Weltleitmesse für Bio-Lebensmittel

Datum: 10.-13. Februar 2026

Ort: Nürnberg (D)

EuroCIS

Fachmesse für Retail Technology (Einzelhandelstechnologie)

Datum: 22.-26. Februar 2026

Ort: Düsseldorf (D)

EuroShop

Fachmesse für den Investitionsbedarf des Handels

Datum: 22.-26. Februar 2026

Ort: Düsseldorf (D)

LOPEC

International führende Fachmesse mit Kongress für gedruckte Elektronik

Datum: 24.-26. Februar 2026

Ort: München (D)

INTERNORGA

Leitmesse für Hotellerie, Gastronomie, Bäckereien und Konditoreien

Datum: 13.-17. März 2026

Ort: Hamburg (D)

Pro Wein

Internationale Fachmesse für Weine und Spirituosen

Datum: 15.-17. März 2026

Ort: Düsseldorf (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 24.-26. März 2026

Ort: Stuttgart (D)

analytica

Weltleitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 24.-27. März 2026

Ort: München (D)

Schoggifestival

Festival für nachhaltige und faire Schokoladenproduktion

Datum: 29. März 2026

Ort: Zürich (CH)

Global Industrie

Messe für den gesamten industriellen Sektor in Frankreich und darüber hinaus

Datum: 30. März-02. April 2026

Ort: Paris (F)

Hannover Messe

International Messe für alle Technologien rund um die industrielle Transformation

Datum: 20.-24. April 2026

Ort: Hannover (D)

Lebensmitteltag

Führende Schweizer Fachtagung für die Lebensmittelbranche

Datum: 23. April 2026

Ort: Luzern (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 04.-07. Mai 2026

Ort: München (D)

VITAFOODS EUROPE

Internationale Messe für Nahrungsergänzungsmittel

Datum: 05.-06. Mai 2026

Ort: Barcelona (ESP)

interpack

Internationale Fachmesse für die Verpackungsindustrie und die zugehörige Prozessindustrie

Datum: 07.-13. Mai 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Lebensmittelrecht-Tagung

Veranstaltung für Fachleute aus dem Bereich Lebensmittelrecht

Datum: 08. Mai 2026

Ort: Wädenswil (CH)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 09.-11. Juni 2026

Ort: Nürnberg (D)

TUTTOFOOD

Internationale Fachmesse für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Datum: 11.-14. Mai 2026

Ort: Mailand (I)

PLMA die Welt der Handelsmarken

Internationale Fachmesse für Produkte wie Frisch-, Kühl- und TK-Lebensmittel, Getränke und haltbare Lebensmittel sowie Non-Food-Kategorien wie Kosmetika, Gesundheits- und Schönheitsartikel sowie Haushalts- und Küchenprodukte.

Datum: 19.-20. Mai 2026

Ort: Amsterdam (NL)

ArbeitsSicherheit Schweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 20.-21. Mai 2026

Ort: Zürich (CH)

Swissmem Industrietag

Konferenz für die Berufsbildung in der Schweizer Tech-Industrie

Datum: 23. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

Free From Functional Food Expo

Internationale Fachmesse und Konferenz für funktionelle, vegane und Bio-Lebensmittel sowie deren Zutaten

Datum: 16.-17. Juni 2026

Ort: Wien (A)

GS1 Excellence Days

Konferenz für Innovationen und Lösungen im Bereich der Standardisierung, Identifikation und Geschäftsprozesse

Datum: 18. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

FILTECH

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 30. Juni-02. Juli 2026

Ort: Köln (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 26.-27. August 2026

Ort: Zürich (CH)

IN.STAND

Messe für Instandhaltung und Services

Datum: 15. bis 19. September 2026

Ort: Stuttgart (D)

Ilmac Lausanne

Fachmesse und Branchentreff für die Chemie- und Life-Science-Industrie in der Westschweiz

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Lausanne (CH)

Chillventa

Weltleitmesse der Kältetechnik

Datum: 13.-15. Oktober 2026

Ort: Nürnberg (D)

SIAL

Internationale Fachmesse für die Lebensmittelindustrie

Datum: 17.-21. Oktober 2026

Ort: Paris (F)

Südback

Fachmesse für das Bäcker- und Konditorenhandwerk

Datum: 24.-27. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

SÜFFA

Fachmesse für das Fleischerhandwerk und die mittelständische Fleischindustrie

Datum: 07.-09. Novmber 2026

Ort: Stuttgart (D)

BrauBeviale

Europäische Fachmesse für die Getränkewirtschaft

Datum: 10.-12. November 2026

Ort: Nürnberg (D)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 10.-13. November 2026

Ort: München (D)

ALL4PACK EMBALLAGE

Leitmesse für die Verpackungs- und Intralogistikbranche

Datum: 24.-26. November 2026

Ort: Paris (F)

ZHAW - Lebensmitteltagung

Veranstaltung für Lebensmittel- und Getränkeinnovation

Datum: Februar 2027

Ort: Wädenswil (CH)

Anuga FoodTec

Internationale Zuliefermesse für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Datum: 23.-26. März 2027

Ort: Köln (D)

Achema

Weltleitmesse für Prozessindustrie

Datum: 14.-18. Juni 2027

Ort: Frankfurt am Main (D)

Automatica

Weltleitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

iba

Führende Weltmesse für Bäckerei, Konditorei und Snacks

Datum: 24.-28. Oktober 2027

Ort: München (D)

IFFA

Weltleitmesse der Fleisch- und Proteinwirtschaft

Datum: 13.-18. Mai 2028

Ort: Frankfurt am Main (D)

Bezugsquellenverzeichnis