Hybride vleesproducten hebben de toekomst

De huidige formules of recepturen van vleesproducten lijken in de toekomst grote veranderingen te zullen ondergaan. Zowel anticiperend op de zorg om het milieu, ecologische duurzaamheid en gezondheidsoverwegingen, wordt verwacht dat deze vleesproducten hybride zullen worden. Dit wil zeggen dat er bij de samenstelling een sterk groeiend aantal vleesvrije componenten en ingrediënten gebruikt zal worden. Deze ‘non-meat’-componenten zullen gebaseerd zijn op multi-plantaardige, eiwithoudende, gestructureerde en/of geëxtrudeerde, op vlees gelijkende vezels, waarbij meestal een op plantaardig eiwit gebaseerde vet:water-emulsie als cohesie wordt gebruikt.

Er zijn veel verschillende plantaardige eiwitingrediënten verkrijgbaar en het kan een tijdrovend en moeizaam proces zijn om te bepalen welk eiwit de beste prestaties en de meeste meerwaarde biedt voor een product. Soja-eiwitisolaat bijvoorbeeld bevat 86% eiwitten. 1 deel soja-isolaat levert met 3 delen water 21,5% eiwitten op. Dit is vergelijkbaar met het eiwitgehalte van vetvrij, mager vlees. Soja-eiwitconcentraat bevat 65% eiwitten. 1 deel sojaconcentraat + 2 delen water levert 21,5% eiwitten op. Om het eiwit- en vetgehalte in het geëmulgeerde eindproduct te behouden, moet vetvrij vlees dus vervangen worden in een verhouding van 1:3 bij hydratering met soja-isolaat of van 1:2 wanneer het wordt gehydrateerd met functioneel soja-eiwitconcentraat.
Aan het vervangen van mager vlees door plantaardige eiwitten in gelvorm zitten echter beperkingen. De toekomst zal een grote verandering geven door het gebruik van gestructureerde, plantaardige eiwittenbronnen, zoals uit soja, erwten, rijstzemelen en aardappelen. De hedendaagse extrusietechnologie heeft inmiddels een dermate hoog niveau bereikt, dat het voor de consument welhaast onmogelijk is onderscheid te maken tussen spiervlees en gestructureerd plantaardig ‘vlees’.
Deze gestructureerde, plantaardige vleesalternatieven worden inmiddels op grote schaal gebruikt om met name rundvlees, kippenvlees en tonijn te vervangen. Ook de grote wereldspelers zoals McDonald’s en KFC gebruiken deze gestructureerde vleesalternatieven in een verscheidenheid van sandwiches.

Verwerkingsapparatuur
Behalve het gebruik van gestructureerde vleesvervangers bevat het eindproduct meestal een cohesie-emulsie op basis van plantaardige eiwitten. In het algemeen is een typische receptuur samengesteld uit 60% gehydrateerd, gestructureerd plantaardig eiwit en 40% emulsie.
Naast verschillen in eiwiteigenschappen met betrekking tot vleesvervanging, waterbindend vermogen en de emulgering van vet, moet rekening worden gehouden met de belangrijkste variabelen voor verwerking. Zo zijn cutters samen met de stapsgewijze toevoeging van ingrediënten bijvoorbeeld gunstig voor soja-eiwitisolaat, dat in het algemeen een hogere energie-input vereist. Colloïdmolens of mengers zijn beter voor soja-eiwitconcentraat, dat betere resultaten geeft wanneer met zogenaamde laagenergie-apparatuur wordt gewerkt. De verwerkingsapparatuur bepaalt in belangrijke mate dus de prestaties van functionele plantaardige ingrediënten en niet andersom.
Oorspronkelijk zijn functionele plantaardige eiwitten in poedervorm ontwikkeld om te presteren als gedeeltelijke vervanging van spiervleeseiwit. Normaliter hebben plantaardige eiwitbronnen een relatief hoge pH-waarde in vergelijking met dierlijk eiwit, terwijl ook de moleculaire structuur en de gelerende eigenschappen anders zijn dan die van dierlijke eiwitten. Bij grotere hoeveelheden functioneel soja-eiwit, vanaf 4% en vooral in geëmulgeerde producten, kunnen er antagonistische effecten optreden. Deze hebben vooral betrekking op kleur, smaak en textuur. Hybride (vlees)producten hebben echter veel minder of geen vleescomponenten, als gevolg waarvan andere eisen worden gesteld aan plantaardig eiwitten. Met name wat betreft hun geschiktheid om perfecte vleesstructuren na te bootsen.

Kleur en smaak
Afhankelijk of het eindproduct volledig vleesvrij of hybride moet zijn, kunnen bepaalde traditionele kleurstellingen gecreëerd worden. De verwachting is dat met name hybride vleesproducten het belangrijkste marktsegment zullen gaan vormen. Dus niet vegetarisch, maar een gezonde mix van vlees en plantaardige componenten.
De kleur kan worden aangepast of gecorrigeerd door gebruik te maken van bijvoorbeeld hemoglobine, gefermenteerde rijst (Monascus purpureus), karmijn (cochenille), bietenrood, sandelhout of een tomaten-lycopeen/paprika-extract. De smaak kan harmonieuzer of evenwichtiger worden gemaakt door MSG, knoflook of rookcondensaat toe te voegen, het zoutgehalte te verhogen of meer kruiden en specerijen toe te voegen.

Gelsterkte
Een vaak terugkerende discussie gaat over de gelsterkte van eiwitingrediënten. Fysieke eigenschappen en toepassingseigenschappen mogen niet worden verward. Wanneer eiwitingrediënten in vleesproducten gebruikt worden in de vorm van een cohesie-emulsie, moet de laboratoriumevaluatie worden uitgevoerd met toegevoegd zout. De aanwezigheid van zout kan een desastreuze invloed hebben en gelerende eigenschappen verminderen, vooral voor soja-eiwitingrediënten.
Een water:eiwit-verhouding van 5:1 is gewoonlijk een goede basis voor metingen, net als het type apparatuur dat gebruikt wordt voor de bereiding van de gel. In de praktijk worden de gels of emulsies gemaakt waarbij zout bij voorkeur aan het eind wordt toegevoegd. Wanneer echter de gebruikelijke laboratoriummixers of -mengers worden gebruikt, maakt de sterke gel het extreem moeilijk, zo niet onmogelijk, om tijdens het proces zout toe te voegen.
Voor een juiste beoordeling van de eiwiteigenschappen is het ook van groot belang dat de omstandigheden gelijk zijn wanneer de verschillende eiwitingrediënten worden beoordeeld. Dit betekent dat gedistilleerd water moet worden gebruikt en dat dezelfde omgevingstemperatuur en identieke verhittingsstappen in acht moeten worden genomen.
Om de zaken nog een beetje moeilijker te maken: in de traditionele vleesindustrie is er geen vastomlijnde definitie van ‘gelsterkte’. Viscositeitsmeting, penetratiemeting of een niet-destructieve, reologische meting zijn begrippen die wel bekend zijn, maar niet of weinig gebruikt worden wanneer plantaardige eiwitbronnen beoordeeld worden in de productie van hybride producten.
Zo kan bijvoorbeeld een gel die in eerste instantie sterk is, die integriteit verliezen bij verdere verwerking in een cohesie-emulsie en omgekeerd. Anders gezegd kunnen krachten zowel mee- als tegenwerken en de structuur van de hybride-emulsie verstevigen of slapper maken.

Functionele eiwitmengsels
Traditioneel werden dierlijke eiwitbronnen gebruikt als stabilisatoren en bindmiddelen in verwerkte vleesproducten. Dierlijke eiwitproducten zijn onder andere melkeiwitten, collageeneiwitten en albumine plasma-eiwitten. Sterke kostenstijgingen hebben het gebruik van melkeiwitten in de meeste vleesproducten jammer genoeg uitgebannen. Collageen- en albuminebronnen zijn nog steeds populair als grondstoffen voor hybride vleesproducten.
Plasma-eiwit van dierlijke herkomst is zeer geschikt voor gebruik met vlees voor wat betreft structuur, smaak- en emulsieverbetering. Plasma-eiwit van rund of varken bevat gewoonlijk 70% eiwit en heeft zeer goede synergetische eigenschappen in vleesemulsies. In dit opzicht presteren deze eiwitten in het algemeen beter dan plantaardige eiwitten. Albumine plasma-eiwit is uitstekend oplosbaar en vormt sterke en elastische, stabiele gels, ook bij stijgende temperaturen. Dit laatste maakt albumine-eiwit eveneens een ideale emulgator voor ingeblikte vleesproducten die sterilisatietemperaturen moeten kunnen verdragen.
Voor sommige hybride vleesproducten is het handig om een combinatie van kippeneiwit en plantaardige eiwitingrediënten te gebruiken in een complex emulsiesysteem, met name wanneer er ook plantaardige olie gebruikt wordt als vervanging van dierlijke vetten. Over het algemeen zouden albumine-eiwitten en plantaardige eiwitten dan gebruikt moeten worden voor het (pre)-emulgeringsdeel van olie en water om de textuur te ondersteunen en te verbeteren.
Soja-eiwitisolaat en soja-eiwitconcentraat kunnen gezien worden als kostenverlagende functionele ingrediënten. Er moet echter worden opgemerkt dat vanwege de mogelijke negatieve consumentenperceptie van soja, er wereldwijd steeds meer gebruik wordt gemaakt van erwteneiwit, rijstzemeleneiwit en inmiddels ook havereiwit en aardappeleiwit. De negatieve perceptie van soja wordt ook gevoed door het feit dat soja steeds vaker wordt geassocieerd met allergie veroorzakende eigenschappen en - sterk tegenstrijdige - wetenschappelijke publicaties op gezondheidsaspecten.

Natuurlijke samenstelling
Van de voedselverwerkende industrie wordt in toenemende mate verwacht dat ze volledig natuurlijke ingrediënten gebruikt met functionele eigenschappen die gewoonlijk afkomstig zijn van fosfaten, lactaten, erythorbaten, zetmeel en traditionele nitrietbronnen. Het ontwikkelen van een clean label voor verwerkte kant-en-klaarproducten op basis van vlees kan een fikse uitdaging zijn. Traditionele ingrediënten en additieven met chemisch klinkende namen kunnen vervangen worden door volledig natuurlijke ingrediënten als innovatieve oplossingen worden toegepast.
Zo bevat geconcentreerd selderijsap bijvoorbeeld nitraten en nitrieten die ervoor zorgen dat de kleur behouden blijft en de groei van Clostridium botulinum voorkomen. Functionele vezels, vooral gestabiliseerde rijstzemelen, worden ook gebruikt als een innovatief, volledig natuurlijk ingrediënt om functionele eigenschappen te bieden aan hybride vleesproducten zoals hamburgers en kipschnitzels. Rijstzemelen, die gezonde oliën, voedingsvezels en eiwitten bevatten, hebben functionele eigenschappen om water te binden en dragen bij aan een beter rendement en de sappigheid. Rijstzemelen worden vooral ook veel gebruikt in het snelgroeiende segment van glutenvrij voedsel en gestructureerde plantaardige vlees- en visvervangers.

Meatless
Meatless bijvoorbeeld is een ingrediënt op een 100% plantaardige basis, dat op unieke wijze in hybride vleesproducten kan worden verwerkt. Dit semi-vochtige product kan op zichzelf als hybride worden gebruikt voor gecoate fingerfoods of als drager voor een hybride product wanneer een cohesie-emulsie wordt gebruikt. Het doel is de calorische waarde van traditioneel samengestelde vleesproducten te verminderen zonder de verwachtingen van de consument tekort te doen en tegemoet te komen aan milieu- en duurzaamheidseisen, zodat de bronnen voor mager spiervlees langer benut kunnen blijven worden. Uiteindelijk is de verwachting dat zowel gestructureerde, plantaardige multi-eiwitcomponenten samen met een stabiele olie-emulsie de basis zullen vormen voor een breed assortiment hybride, ‘ready-to-eat’ voedingsmiddelen, inclusief vleesvrije producten.
Met betrekking tot de zorg voor toekomstige duurzaamheid, kunnen we stellen dat plantaardige ingrediënten zoals soja-, erwten-, en rijsteiwitten in toenemende mate worden beschouwd als weinig milieubelastende oplossingen, die bovendien opmerkelijk gunstig uitpakken voor de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen.

Henk W. Hoogenkamp is publicist en was voorheen o.m. President van DMV USA (nu FrieslandCampina)  en Senior Director Strategic Technology van Solae LLC, een DuPont/Bunge-bedrijf