Exploring the Potential Plant Proteins as Structuring Agents: Designing Plant Based Alternatives to Dairy Products

Dagens livsmedelsindustri genomgår just nu ett skifte mot mer hållbara lösningar. Ett område som kräver större fokus är utveckling av växtbaserade substitut för kött- och mjölkprodukter. Den största utmaningen här är att utveckla produkter med näringsinnehåll, textur och smak som efterliknar de animaliska produkterna. Baljväxter, såsom ärtor och åkerbönor, har hög potential att användas i dessa typer av produkter, då de ofta har högre proteininnehåll jämfört med andra växter. Funktionaliteten hos dessa växtproteiner beror av fysikaliska egenskaper, såsom gelnings- och emulgeringsförmåga, vilka kan optimeras med justering av pH och tillsats av salt. Denna studie har undersökt egenskaper hos svenskproducerade proteinkoncentrat från grönoch gulärta samt åkerböna. Fysikaliska egenskaper såsom proteinernas smälttemperatur, löslighet och gelningsförmåga, och hur de beror av pH och olika salter har undersökts. Koncentratet från åkerbönan var det prov med högst proteinhalt, och indikerade vid initiala tester att ha framstående egenskaper vid emulgering jämfört med proteinkoncentrat från guloch grönärta. Resultaten visar att både pH och salt har påverkan på både löslighet, förmåga att binda in vatten och geltextur. Salter visade sig ha effekt på gelstruktur och dess förmåga att binda in vatten. Störst effekt gav tri-natriumfosfat, som genererade geler med lenare struktur och högre förmåga att bibehålla vatten jämfört med gel utan något saltinnehåll. Alla tre proteinkoncentrat (1 w/w%) hade förmåga att stabilisera 10 % vatten-i-oljeemulsioner med rapsolja. Vidare visade både lågt pH (5.5) och ultraljud vara faktorer som minskade droppstorlek, och därmed gräddsättning, i olja-vattenemulsioner med ärt- och åkerbönaprotein som emulgeringsmedel.

Current trends in the food industry follow the ongoing shift towards more sustainable solutions. One area in need of a larger focus is the development of plant-based analogues to meat and dairy products. The major challenge for the industry is to develop products that constitute the same properties as animal derived products, both with regard to the nutritional value, as well as texture and taste. Pulse crops, such as peas and faba beans, are attractive starting materials due to their higher protein content compared to other legumes. The functionality of the proteins is determined by their physio-chemical properties, such as gelling and emulsifying properties, and can be influenced by adjusting pH or addition of salt. This project has investigated the properties of protein concentrates from green pea, yellow pea and faba bean produced in Sweden. Physio-chemical properties such as melting temperature, solubility, gelling properties, and their dependency of pH and chelating salts have been investigated. Results indicate that both pH and some types of salts have an impact on protein characteristics, such as enhancing solubility, gel structure and increasing water holding capacity of protein gels. The largest effect was found using tri-sodium phosphate, which generated protein gels with smoother texture and higher water holding capacity compared gel without salt addition. All three concentrates at 1 w/w% had an ability to stabilise a 10 % rapeseed oil-in-water emulsion, where slightly acidic conditions (pH 5.5) rather than neutral, were found to be favourable for stability. Moreover, high intensity ultrasound reduced droplet size, and thus creaming rate of these emulsions.