Enzyme können zur Nährstoffentwicklung beitragen

DIESER ARTIKEL/diese Pressemitteilung wird von Nofima, dem norwegischen Institut für Lebensmittel-, Fischerei- und Aquakulturforschung, bezahlt und präsentiert – lesen Sie mehr

Nortura Hærland im Südosten Norwegens verarbeitet täglich bis zu 100.000 Hühner. Dabei entstehen viele Päckchen Brustfilet, Schenkelfilet, Hackfleisch, Schenkel und Brüste – und es bleibt viel übrig.

Auf dem Schlachtkörper bleibt ziemlich viel Fleisch zurück. Dies wird Restrohstoff oder Restbiomasse genannt und wird meist als Tierfutter verwendet.

Experten von Bioco, Nofima, Norilia, Nortura und SINTEF arbeiten zusammen, um diese Restrohstoffe besser zu nutzen. Ziel ist es, Zutaten für den menschlichen Verzehr zu entwickeln, denn dieser Rohstoff enthält nährstoffreiche Bestandteile, die in verschiedenen Lebensmitteln verwertet werden können.

Die Entwicklung und Produktion der neuen Zutaten erfolgt direkt neben Norturas Hühnerschlachthof in Hærland. Dieses Unternehmen heißt Bioco. Es ist Norwegens einzige Anlage, die Hühner- und Putenrohstoffe in hochwertige Zutaten umwandelt.

Zwei parallele Rohre, die direkt unter dem Dach des Schlachthofs über die Straße nach Bioco führen, transportieren diesen Rohstoff.

Die Zusammensetzung der restlichen Rohstoffe kann variieren. Es gibt einen Unterschied in den Nährstoffen zwischen Restrohstoffen aus Truthahn und Restrohstoffen aus Huhn. Das Gleiche gilt für die Haut und nicht für das am Schlachtkörper verbleibende Fleisch.

Um Tag für Tag Produkte mit gleichbleibender Qualität herzustellen, ist es wichtig, dass die Rohstoffmischungen eine möglichst gleichbleibende Qualität aufweisen. Die Produzenten müssen sich der Unterschiede bewusst sein und wissen, welche Art von Prozess erforderlich ist, um eine gleichbleibende Qualität zu erreichen.

Deshalb haben die Forscher einen NIR-Sensor direkt hinter dem Mahlwerk installiert, das die restlichen Rohstoffe zu Hackfleisch zermahlt. Der Sensor misst unter anderem den Gehalt an Fetten, Proteinen und Knochen im kontinuierlich vorbeiströmenden Gemisch.

„Auf diese Weise können wir mehr darüber erfahren, wie stark das Rohmaterial tatsächlich variiert und wie sich die Variation auf den Prozess und das Endprodukt auswirkt“, sagt die leitende Ingenieurin Katinka Dankel bei Nofima.

Zusammen mit den Doktoranden Bijay Kafle und Marco Cattaldo hat sie viele Arbeitstage bei Bioco verbracht, um die NIR-Messungen zu verfolgen und weitere Daten aus dem Prozess und dem Produkt zu sammeln.

NIR-Spektroskopie (Nahinfrarot) ist eine Technik, bei der Licht durch eine Lebensmittelprobe geleitet wird, um die bei verschiedenen Wellenlängen absorbierte Lichtmenge zu messen. Mit dieser Messmethode können verschiedene Eigenschaften von Lebensmitteln, wie Fett, Wasser, Protein, Kohlenhydrate und Pigmente, schnell beurteilt werden.

Der gemahlene Rohstoff wird mit Wasser und Enzymen vermischt und anschließend findet ein sogenannter Hydrolyseprozess statt.

Dies ist eine Nachahmung dessen, was im Verdauungssystem des Körpers geschieht, wo Enzyme größere Proteinmoleküle in kleinere Peptide und Aminosäuren zerlegen.

Der Körper benötigt Peptide, um Proteine ​​aufzubauen. Peptide bestehen aus Ketten von Aminosäuren. Sie dienen als Bausteine ​​in allen lebenden Zellen und spielen eine wichtige Rolle beim Wachstum und der Gewebereparatur im Körper.

Nach etwa einer Stunde ist der Prozess beendet und die Mischung wird in drei verschiedene Fraktionen getrennt: Fette, wasserlösliche Proteine ​​und ein mineralstoffreiches Sediment.

„Das Einzigartige an diesem Verfahren ist, dass der gesamte Rohstoff in wertvolle Produkte umgewandelt wird – nichts wird verschwendet. In den aktuellen Tests konzentrieren wir uns auf den Proteinanteil“, sagt Nils Kristian Afseth, leitender Wissenschaftler bei Nofima.

Die dabei gewonnenen wasserlöslichen Proteine ​​werden Hydrolysat genannt. Es ist eine Substanz, die hauptsächlich Peptide und Aminosäuren enthält.

Für Bioco ist es wichtig, dass möglichst viel Protein des Rohstoffs im Hydrolysat landet. Dadurch werden hohe Erträge erzielt. Darüber hinaus ist es wichtig, dass das Hydrolysat die richtige Nährstoffzusammensetzung hat und gut schmeckt. Die Experten testen nun verschiedene Enzyme, um zu sehen, ob und wie sie sowohl die Zusammensetzung als auch die Ausbeute beeinflussen.

„Das Ziel der Versuche, die wir jetzt durchführen, besteht darin, zu analysieren, wie sich Veränderungen sowohl im Rohmaterial als auch in den Enzymen auf die Hydrolysate auswirken“, sagt Ingrid Måge, leitende Wissenschaftlerin und Datenanalystin bei Nofima.

Sie ist für die Zusammenstellung und Analyse aller Daten der Tests verantwortlich. Marco Cattaldo ist ebenfalls Teil des Datenanalyseteams. Er ist Doktorand bei DigiFoods und untersucht, wie die NIR-Messungen genutzt werden können, um den Prozess so anzupassen, dass die Ausbeute hoch ist und das Hydrolysat stets die richtige Qualität aufweist.

Derzeit läuft ein großer Test, der sich über mehrere Wochen hinziehen wird. Jede Woche wird ein neues Enzym getestet, während die Prozessbetreiber kontrollierte Änderungen an den Rohstoffen und der Zugabe von Wasser vornehmen.

Um zu sehen, wie sich diese Veränderungen auf das Hydrolysat auswirken, müssen Proben aus dem Prozess entnommen werden. Das bedeutet, dass jemand von Bioca oder Nofima Schutzkleidung anlegen, eine Luke in einem Tank öffnen und ein kleines Plastikröhrchen mit dampfend heißer Flüssigkeit füllen muss.

In den Testwochen geschieht dies mehrmals täglich rund um die Uhr. In manchen Zeiträumen kann es sogar alle zehn Minuten sein.

Die Proben werden in das Labor von Nofima gebracht, wo sie mithilfe vieler verschiedener Messmethoden gründlich analysiert werden, um sowohl die Proteinzusammensetzung als auch andere Eigenschaften zu charakterisieren.

Eine der Messmethoden, die sich zur Messung der Proteinqualität als gut geeignet erwiesen hat, ist die Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR). Mithilfe dieser Infrarotstrahlung können Forscher Moleküle identifizieren. Die Strahlung erzeugt spezifische Schwingungen in den chemischen Bindungen zwischen Molekülen.

Da der Transport der Proben zu einem externen Labor umständlich ist, arbeiten Wissenschaftler von SINTEF und Nofima an der Entwicklung eines tragbaren FTIR-Instruments, mit dem sich die Proteinqualität direkt in der Fabrik messen lässt.

Ein solches Instrument wird es der Industrie ermöglichen, die Produktqualität schnell und einfach zu kontrollieren, was heute nicht möglich ist. Dies ist eines der Ziele der Doktorarbeit von Bijay Kafle.

Nach der Sprühtrocknung wird aus dem Hydrolysat ein Proteinpulver. Es war eine Herausforderung, einen neutralen Geschmack zu erreichen.

Es gibt mehrere Faktoren, die den Geschmack beeinflussen – die Enzyme, den Prozess und die Zusammensetzung der Rohstoffe. Das Pulver kann manchmal bitter oder verbrannt schmecken. Ziel ist es, dass das Proteinpulver einen neutralen Geschmack hat.

Proteinpulver aus allen verschiedenen Chargen werden mehreren Geschmacksbewertungen durch die professionellen sensorischen Juroren von Nofima unterzogen.

Die Mitarbeiter von Bioco haben das sensorische Labor von Nofima besucht und eine Schulung zur Geschmacksbewertung erhalten.

Sie führen nun eine Reihe eigener Bewertungen der Qualität des Proteinpulvers anhand einer Bewertungsskala von 1 bis 9 durch, wobei 7 bis 9 für eine gute Qualität steht.

Es gibt große Unterschiede darin, wie die verschiedenen Enzyme den Hydrolyseprozess beeinflussen. In den derzeit laufenden Tests wird der Hydrolyseprozess unabhängig vom verwendeten Enzym unter den gleichen Prozessbedingungen durchgeführt.

Für die Experten von Bioco und Nofima bieten die Tests gute Möglichkeiten, neues Wissen zu erlangen.

„Wir lernen, wie verschiedene Enzyme im Hinblick auf Ausbeute, Geschmack und Prozessbedingungen funktionieren. Der nächste Schritt wird darin bestehen, die optimalen Prozessbedingungen für die Enzyme zu analysieren, mit denen wir fortfahren möchten. Dazu könnte beispielsweise eine Verlängerung der Hydrolyse gehören.“ Prozess", sagt Jonathan Fjällman, Betriebsleiter bei Bioco.

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