Toepassing van soja eiwitten in vleesproducten

C.V.I. ยง 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

2

HULPSTOFFEN

2.8

TOEPASSING VAN SOJA-EIWITTEN IN VLEESPRODUKTEN

Auteur : ir. A. Boelens

Bij de conversie naar een elektronisch beschikbaar document zijn er kleine tekstuele wijzigingen aangebracht. (RedCom).

september 1995

blad 1 van 8

C.V.I. ยง 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

I NHOUDS OPGAV E

2

1

INLEIDING

3

2

PRODUKTIEPROCESSEN VOOR SOJA-EIW ITPRODUKTEN

3

3

SOJA-EIW ITPRODUKTEN

4

3.1

Soj a-eiwitconcentraten

4

3.2

Soj a-eiwitisolaten

5

3.3

Getextureerde soj a-eiwitprodukten

5

4

FUNCTIONELE EIGENSCHAPPEN

5

4.1

Oplosbaarheid

5

4.2

W aterbinding

6

4.3

Vetbinding

6

4.4

Emulgerend vermogen

6

4.5

Gelerend vermogen

6

5

SMAAK EN KLEUR VAN SOJA-EIW ITPRODUKTEN

7

6

NUTRITIONELE ASPECTEN VAN SOJA-EIW ITPRODUKTEN

7

7

W ETTELIJKE ASPECTEN

7

8

TOEPASSINGSMOGELIJKHEDEN IN VLEESPRODUKTEN

8

8.1

Selectie van soj a-eiwitprodukt

8

8.2

Voorbeelden van toepassingen in produktgroepen

8

9

LITERATUUR

8

blad 2 van 8

C.V.I. § 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

1

INLEIDING

Soja-eiwitprodukten vormen een interessante groep ingrediënten voor de vleesverwerkende industrie vanwege de beschikbaarheid, functionaliteit en economische waarde.

Soja- eiwitprodukten kunnen positief bijdragen aan de kwaliteit van de eindprodukten.

In de loop der jaren zijn de produktietechnieken voor sojameel, soja-eiwitconcentraten en soja-isolaten sterk verbeterd. De van nature aanwezige, maar voor levensmiddelen ongewenste smaak- en geurcomponenten worden verwijderd en de anti-nutritionele factoren, zoals proteaseremmers, worden geïnactiveerd en/of verwijderd. Door deze ontwikkelingen worden soja-eiwitten nu in een breed spectrum van voedingsmiddelen toegepast, waarbij de nutritionele waarde en de functionele eigenschappen een belangrijke rol spelen.

De functionele eigenschappen van het soja-eiwitprodukt worden in belangrijke mate bepaald door de manier waarop het produkt wordt geproduceerd. De meest gangbare produktiemethoden zullen daarom eerst worden beschreven en daarna de functionele eigenschappen. Tenslotte zullen enkele belangrijke toepassingsgebieden in de vleesverwerkende industrie en de wettelijke aspecten voor het gebruik van soja-eiwitten in vleesprodukten worden beschreven.

2

PRODUKTIEPROCESSEN VOOR SOJA-EIW ITPRODUKTEN

De sojaboon, Glycine max, is de eiwitrijke grondstof voor de vele soja-eiwitprodukten, die in de hedendaagse voedingsmiddelenindustrie worden gebruikt. Op vochtvrije basis bevat de sojaboon ongeveer 40 % eiwit, 21 % olie, 34 % koolhydraten en 5 % mineralen.

Uit sojabonen wordt enerzijds soja-olie gewonnen en anderzijds een grote variëteit aan soja-eiwitprodukten. In figuur 1 wordt een schematisch overzicht gegeven van de produktieprocessen voor soja-eiwitprodukten.

Eerst worden de bonen gebroken, de bliezen worden verwijderd en de gebroken bonen worden gewalst. Uit de volvette soja-vlokken wordt de olie geëxtraheerd met het oplosmiddel hexaan. Afhankelijk van de manier waarop het oplosmiddel uit de ontvette vlokken wordt verwijderd en de daarop volgende zeef- en maalbewerkingen, kunnen verschillende typen ontvet sojameel worden geproduceerd. De belangrijkste verschillen zijn de granulatie (van fijnvermalen tot vlokken) en de eiwitoplosbaarheid, die door de mate van verhitting tijdens de verwijdering van het oplosmiddel worden beïnvloed.

De ontvette sojavlokken zijn de grondstof voor alle verwerkingsprocessen tot sojaconcentraten en -isolaten. De samenstelling van deze produkten is weergegeven in tabel 1.

Tabel 1

Samenstelling soja-eiwitprodukten ontvet sojameel

soja-eiwit concentraat

soja-eiwit isolaat

eiwit

(%)*

52 - 56

65 - 72

90 - 92

vocht

(%)

6-8

4-6

4-6

koolhydraten (%)

30 - 32

19 - 21

3-4

vet

0,5 - 1,5

0,5 - 1

0,5 - 1

5 - 6,5

4 - 6,5

4-5

mineralen/as

(%) (%)

* Op vochtvrije basis

blad 3 van 8

C.V.I. ยง 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

Figuur 1

Produktieprocessen voor soja-eiwitprodukten sojabonen

bliezen

onbliesdebonen

(olieextractiem.b.v. hexaan)

soja olie, lecithine

ontvet sojameel (ca. 50%eiwit)

(suikerextractiem.b.v. water)

(textureren)

getextureerd

sojaconcentraat (70%eiwit)

(textureren)

sojameel

(verwijdering vankoolhydraten en suikers m.b.v. water)

soja-isolaat (90%eiwit)

getextureerdsojaconcentraat

3

SOJA-EIW ITPRODUKTEN

3.1

Soja-eiwitconcentraten

Soja-eiwitconcentraten (circa 70% eiwit) worden geproduceerd uit ontvette, ongedenatureerde sojavlokken van extractie van de oplosbare suikers. Daarnaast worden tijdens het proces mineralen, peptiden en het grootste deel van de typische soja-"off-flavours" verwijderd.

Het meest toegepaste proces is de extractie met alcohol/water. De oplosbare koolhydraten, hoofdzakelijk sucrose, raffinose en stachyose, worden verwijderd. Door de werking van het alcohol/watermengsel worden de eiwitten grotendeels gedenatureerd. De warmtebehandelingen ten behoeve van de oplosmiddelverwijdering leiden tot een verdere denaturatie van de eiwitten en een inactivering van anti-nutritionele factoren, zoals proteaseremmers.

blad 4 van 8

C.V.I. § 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

Soja-eiwitconcentraten, die met behulp van het alcohol/water proces zijn geproduceerd, hebben een hoog eiwitgehalte, een neutrale smaak en gevarieerde deeltjesgrootteverdelingen met goede water- en vetbindende eigenschappen.

Door het met alcohol/water geëxtraheerde concentraat in een waterige suspensie te behandelen worden de functionele eigenschappen verbeterd, doordat de eiwitstructuur wordt gemodificeerd. Met name de oplosbaarheid, het gelerend vermogen en het emulgerend vermogen nemen daardoor toe.

Bij een andere produktiemethode voor soja-eiwitconcentraten wordt het ontvette sojameel in een waterige oplossing op een pH van 4,5-4,6 gebracht. Bij deze pH coaguleren de soja-eiwitten, waardoor de suikers worden afgescheiden met behulp van een centrifuge. De gecoaguleerde eiwitten kunnen daarna worden geneutraliseerd en gesproeidroogd. In dit zogeheten zuur/water extractieproces is de warmtebehandeling kort, waardoor de denaturatie van de eiwitten slechts in beperkte mate plaatsvindt. De oplosbaarheid en de functionele eigenschappen, zoals emulgerend vermogen, zijn hierdoor hoger ten opzichte van het traditionele alcohol/water extractieproces.

3.2

Soja-eiwitisolaten

Net als soja-eiwitconcentraten worden isolaten ook geproduceerd uit ontvette sojavlokken. De vlokken worden gesuspendeerd in water met een enigszins verhoogde pH. Hierdoor gaat het grootste deel van de eiwitten in oplossing, samen met de suikers. De onoplosbare koolhydraten worden daarna verwijderd met een centrifuge. De eiwitoplossing wordt naar pH 4,5-4,6 gebracht, waardoor de eiwitten coaguleren en de suikers worden afgescheiden door middel van een tweede centrifuge-stap. Na neutralisatie wordt het soja-eiwitisolaat gesproeidroogd.

Door procesvariaties aan te brengen kunnen isolaten met geheel verschillende eigenschappen worden geproduceerd. Een isolaat voor gebruik in pekels moet bijvoorbeeld niet te visceus, goed dispergeerbaar en goed oplosbaar zijn. Voor geëmulgeerde vleesprodukten, zoals knakworst, is het emulgerend en gelerend vermogen belangrijk, terwijl de viscositeit een minder belangrijke rol speelt.

3.3

Getextureerde soja-eiwitprodukten

Ontvette sojamelen en soja-eiwitconcentraten kunnen worden getextureerd door de produkten te mengen met water en eventueel smaak- en kleurstoffen toe te voegen. Het mengsel wordt daarna behandeld in een extruder. Wanneer de massa de extruder verlaat, expandeert het door de plotselinge druk- en temperatuurdaling. Het geëxpandeerde produkt wordt daarna verder gedroogd en in de gewenste vorm gesneden.

Getextureerd sojameel (circa 50% eiwit) en getextureerd sojaconcentraat (circa 70%) kunnen gerehydrateerd worden in water, waardoor een produkt met karakteristieke textuur- en kauweigenschappen wordt verkregen.

4

FUNCTIONELE EIGENSCHAPPEN

Soja-eiwitprodukten combineren een goede voedingswaarde met verschillende functionele eigenschappen waarvan voor de vleeswarenindustrie met name de volgende van belang zijn:

4.1

Oplosbaarheid

De oplosbaarheid van een soja-eiwitprodukt is vaak gerelateerd aan andere (bijvoorbeeld emulgerende) eigenschappen. Als maat voor de oplosbaarheid worden veelal de Protein Dispersibility Index (PDI) of Nitrogen Solubility Index (NSI) gebruikt. De NSI en

blad 5 van 8

C.V.I. § 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

PDI geven een globale indicatie voor de mate van eiwitdenaturatie als gevolg van de condities tijdens het bereidingsproces. Hoe hoger de oplosbaarheid, des te lager de eiwitdenaturatie. Denaturatie en oplosbaarheid zijn echter niet altijd aan elkaar gecorreleerd. Soms wordt een hoge oplosbaarheid gevonden bij volledig gedenatureerde eiwitten, bijvoorbeeld in het geval van gehydrolyseerde eiwitten.

Soja-eiwitprodukten met een lage oplosbaarheid kunnen nog steeds een hoge functionaliteit hebben, met name door hun goede vet- en waterbindende eigenschappen.

4.2

W aterbinding

De waterbinding van eiwitten wordt veroorzaakt door: - het zwelvermogen; - de viscositeit, veroorzaakt door de oplosbare eiwitten en de gezwollen deeltjes; - hun geleervermogen, waardoor een netwerk ontstaat dat water insluit.

Het waterbindend vermogen is onder andere afhankelijk van de pH, de aanwezigheid van koolhydraten en vetten en de temperatuur. De koolhydraatfractie in sojaconcentraten levert ook een bijdrage aan het waterbindend vermogen. Soja-eiwitten kunnen 2,5 tot 3,5 maal hun gewicht aan water absorberen. Door de bovengenoemde effecten kan de waterbinding in eindprodukten oplopen tot 10 maal het gewicht. In het geval van getextureerde produkten is het beter om over de wateropname of hydratatie te spreken. De snelheid van de wateropname is hierbij in commerciĂŤle processen vaak van belang.

Deze is afhankelijk van grootte, vorm en structuur van de getextureerde soja-eiwitprodukten en de hydratatie-temperatuur.

4.3

Vetbinding

De vetbinding van soja-eiwitprodukten is direct gerelateerd aan het eiwitgehalte. Meestal hebben soja-eiwitprodukten met een lage PDI een hoge vetabsorberende capaciteit. In de geĂŤmulgeerde produkten zijn de emulgerende eigenschappen van soja-eiwitprodukten belangrijker en spreekt men niet over vetabsorptie, maar emulgerend vermogen.

4.4

Emulgerend vermogen

Soja-eiwitten hebben de volgende emulgerende functies: - de vorming van een eiwitlaagje rond de vetdruppel, via de hydrofobe groepen van eiwitmoleculen; - de vorming van een eiwitgel-netwerk in de waterfase, waarbij de hydrofiele groepen van eiwitmoleculen een belangrijke rol spelen.

Voor de vorming van een eiwitlaagje rond de vetdruppels is slechts een kleine hoeveelheid oplosbaar eiwit nodig. De rest van het eiwit is beschikbaar voor de vorming van het eiwitgel-netwerk. Voor de vorming van een stabiele vetemulsie spelen naast de oplosbaarheid ook de viscositeit en het geleervermogen een belangrijke rol. De oplosbaarheid is het belangrijkst bij emulsies met een lage viscositeit, zoals dranken en sauzen, en minder belangrijk voor vetemulsies, die gebruikt worden in de vleesindustrie. In het laatste geval wordt een deel van het vet ook gestabiliseerd door de celwanden die nog intact zijn.

In vleesprodukten kan gebruik worden gemaakt van de emulgerende eigenschappen van soja-eiwitten door het vet te pre-stabiliseren in vetemulsies of door het soja-eiwit produkt direct toe te voegen aan de vleesmassa. In het laatste geval vormen de sojaeiwitten samen met de vleeseiwitten het gel-netwerk.

4.5

Gelerend vermogen

Bij verhitting hebben soja-eiwitten het vermogen om een gel te vormen. In het algemeen geleren natieve soja-eiwitten in een waterige oplossing in water boven 7 gewichtsprocenten en bij een minimum temperatuur van 65EC. De snelheid van het geleren en

blad 6 van 8

C.V.I. § 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

de stevigheid van het gel zijn afhankelijk van de temperatuur, de verhittingstijd en de eiwitconcentratie. De eiwitgels worden gevormd door intermoleculaire interacties, waarbij een drie-dimensionaal netwerk wordt gevormd. De gelerende eigenschappen van soja-eiwitten zorgen voor een goede texturele bijdrage aan de vleesprodukten en voor goede bindende eigenschappen.

5

SMAAK EN KLEUR VAN SOJA-EIW ITPRODUKTEN

In het verleden werd soja-eiwit geassocieerd met een bittere bonensmaak, die veroorzaakt werd door de typische soja "off-flavours". In de huidige produktiemethoden worden deze componenten zo veel mogelijk verwijderd, waardoor met name bij de concentraten en de isolaten zeer neutrale produkten worden verkregen. Daardoor kunnen deze ingrediënten zonder bezwaar in vleesprodukten worden gebruikt. In sojameel en getextureerd sojameel is een aantal van de smaakcomponenten nog aanwezig. Door de gebruikte kruiden en smaakstoffen in vleesprodukten kunnen deze overigens grotendeels worden gemaskeerd.

6

NUTRITIONELE ASPECTEN VAN SOJA-EIW ITPRODUKTEN

Soja-eiwitten bevatten alle essentiële aminozuren, noodzakelijk voor de mens. De eiwitkwaliteit is door de aminozuursamenstelling vergelijkbaar met die van dierlijke eiwitten. Tijdens de verschillende produktieprocessen voor soja-eiwitprodukten worden anti-nutritionele factoren verwijderd en/of geïnactiveerd, zodat de verteerbaarheid van de soja-eiwitten zeer hoog is.

7

W ETTELIJKE ASPECTEN

De wettelijke voorschriften voor het gebruik van onder andere soja-eiwitprodukten in vleesprodukten zijn vastgelegd in warenwetbesluit Vlees, gehakt en vleesproducten ( 18 juni 1998), artikel 11. Hierin staan de regels betreffende de etikettering vermeld. In het algemeen geldt dat vleesvreemde eiwitprodukten, zoals soja-eiwitten of melkeiwitten, gebruikt mogen worden in vleesbereidingen en vleesprodukten met vermelding van het gebruikte product in de ingrediëntenlijst.

In het Warenwetbesluit Eiwitproducten (23 januari 1998) wordt aangegeven hoe sojaeiwitprodukten gedefinieerd zijn en is een aantal kwaliteitsaspecten vastgelegd.

Van belang zijn tevens de richtlijnen van de Europese Unie, die van invloed kunnen zijn op de nationale wetgevingen in de verschillende landen. Artikel 21 van de bijlage van richtlijn 92/5 EEG van 10 februari 1992 + bijlage B, hoofdstuk V, lid 4, verplicht de vleeswarenproducent om de aanwezigheid van vleesvreemde eiwitten (en zetmeel) te vermelden in samenhang met de verkoopbenaming van vleesprodukten in die gevallen waar dit gebruik anders is dan "vanuit technologisch oogpunt".

blad 7 van 8

C.V.I. § 2.8 Hulpstoffen; Toepassing van soja-eiwitten in vleesprodukten

8

TOEPASSINGSMOGELIJKHEDEN IN VLEESPRODUKTEN

8.1

Selectie van een soja-eiwitprodukt

Bij de selectie van een soja-eiwitprodukt worden moet gezocht naar een optimale functionaliteit tegen de laagste kosten. De prijs per kg eiwit stijgt als het eiwit wordt geconcentreerd van ontvette bloem naar concentraten of naar isolaten. Dit komt door de proceskosten, de investering in kapitaal, etc. Door de reductie van de niet-eiwitbestanddelen worden de soja "off-flavours" echter sterk gereduceerd en wordt de functionaliteit verbeterd.

8.2

Voorbeelden van toepassingen in produktgroepen

In fijngecutterde produkten, zoals gekookte worstsoorten, Frankfurters, Mortadella en luncheon meat is het risico van vocht- en vetverlies hoog tijdens het koken, terwijl ook de structuur te slap kan worden. Soja-eiwitprodukten kunnen deze problemen voorkomen. Afhankelijk van de gebruikte vleeskwaliteit moeten meer of minder functionele soja-eiwitprodukten worden gebruikt. De eiwitten kunnen dan droog, in gehydrateerde vorm of als vetemulsie worden toegevoegd tijdens het cutter/mengproces.

In grofverkleinde produkten, zoals burgers, gehaktballen en pluimveeprodukten vormen braadverliezen vaak een probleem. De eindprodukten moeten evenmin uit elkaar vallen en een goede structuur hebben: de bijt- en kauweigenschappen moeten acceptabel zijn.

Getextureerde soja-eiwitprodukten of concentraten met een grove deeltjesgrootteverdeling zijn hier een geschikt ingrediĂŤnt. Soja-eiwitprodukten binden water en vet uit de vleesmix tijdens het verkleinen en tijdens het koken/braden. Vetverliezen kunnen met name optreden als het vet sterk verkleind wordt in bevroren toestand. De vetcelwanden worden in dat geval beschadigd, waardoor het moeilijker te stabiliseren vrije vet kan ontsnappen.

Voor gekookte hamprodukten worden soja-eiwitprodukten toegepast om het eiwitgehalte te verhogen en het waterbindend vermogen te verbeteren. Voor deze toepassing worden zowel concentraten als isolaten gebruikt. Ze kunnen worden toegevoegd door middel van dispergeren in de pekel en vervolgens injecteren in het vlees en/of tijdens de massage (droog of als suspensie).

9 1

2

LITERATUUR Visser, A. en A. Thomas Review: Soya protein products - Their processing, functionality and application aspects.

Food Reviews International 3 (1987) no 1&2, 1-32.

Soy Protein Council Soy Protein Products - Characteristics, Nutritional aspects and Utilization.

Soy Protein Council, 1987, 1255 Twenty-Third Street, NW, W ashington, DC 20037, (202) 467-6610.

blad 8 van 8