So schmeckt die Zukunft
Können Fleischersatzprodukte dem Original das Wasser reichen?
Dr. Jan Peter Mayser, Shimadzu Europa GmbH
Neue Produkte finden oft nur dann Anklang beim Verbraucher, wenn hervorgehoben wird, wie sehr sie bereits etablierten Produkten ähneln. Dies gilt insbesondere für konzeptionell innovative oder völlig neuartige Produkte. Ein klassisches Beispiel ist das Automobil, das ursprünglich als „pferdelose Kutsche“ bezeichnet wurde, um es vertraut erscheinen zu lassen, obwohl es sich tatsächlich um eine revolutionäre neue Erfindung handelte, die die Welt für immer verändern sollte.
Als innovative Produktneuheit gelten heute unter anderem pflanzliche Fleischalternativen. Das Marktpotenzial ist enorm, da diese neuartigen Lebensmittel Probleme und Bedenken aufgreifen, die von der persönlichen Gesundheit und Ethik bis hin zur Ernährungssicherheit und Umwelt reichen. Unternehmen investieren daher stark in die Entwicklung von Aussehen, Haptik, Geruch, Geschmack und Struktur dieser neuen Lebensmittel, die echtem Fleisch ähneln sollen, sowie in die Erfüllung verschiedener anderer regulatorischer und verbraucherbezogener Anforderungen. Aber wie genau gelingt ihnen das?
Fleischersatzprodukte werden zunehmend beliebter. Immer mehr Verbraucher entscheiden sich für eine fleischfreie Ernährung, sei es nun aus Sorge um das Tierwohl, um ihre eigene Gesundheit, um ihren CO2-Fußabdruck oder zur Unterstützung nachhaltigerer Landwirtschaft (Abbildung 1). Manche entscheiden sich vielleicht auch aus all diesen Gründen dafür: Durch die Reduzierung des Fleischkonsums oder den völligen Verzicht darauf können Verbraucher das Risiko chronischer Herz- und Krebserkrankungen senken, zur Eindämmung der Abholzung und der Treibhausgasemissionen durch die Viehwirtschaft beitragen und ihre Werte mit einem mitfühlenderen Ansatz beim Lebensmittelkonsum in Einklang bringen.
Auch die globale Ernährungssicherheit profitiert davon. Nicht nur wächst die Weltbevölkerung, auch zahlreiche klimabedingte und andere Faktoren dürften sich darauf auswirken, wie gut wir uns in den kommenden Jahren ernähren können. Fleischalternativen bergen das Potenzial, durch eine effizientere Nutzung unserer begrenzten Ressourcen eine wachsende Bevölkerung zu ernähren, da für die Produktion von Fleisch und tierischen Proteinen mehr Ressourcen pro Kilogramm benötigt werden als für pflanzliche Alternativen. Mit anderen Worten: Durch die verstärkte Entwicklung von Fleischersatzprodukten auf pflanzlicher Basis lassen sich viele verschiedene Bedürfnisse abdecken.
Mehr Akzeptanz durch Analyse
Ungeachtet der vielen Gründe, aus denen Verbraucher vielleicht einen pflanzlichen Fleischersatz kaufen möchten, hängt es von mehreren Faktoren ab, ob sie dies auch tatsächlich tun. So ist es für die weitere Etablierung pflanzlicher Alternativen erforderlich, dass diese Lebensmittel ihren herkömmlichen Entsprechungen aus Fleisch immer ähnlicher werden. Gleichzeitig müssen pflanzliche Nahrungsmittel hinsichtlich ihres Protein- und Fettgehalts sowie auf das Vorhandensein von Pestiziden, Herbiziden und Allergenen zuverlässig getestet werden.
Das Ziel besteht darin, die Akzeptanz der Verbraucher zu erhöhen und die sichere Vermarktung dieser neuen Lebensmittel auszuweiten. Um dies zu erreichen, sind Expertenanalysen durch qualifizierte Sachverständige und hochwertige Instrumente erforderlich. Letztendlich lässt sich nur durch Tests und Messungen bestimmen, wie gut und sicher eine bestimmte Rezeptur eines Ersatzprodukts dem Fleischerzeugnis ähnelt, das sie ersetzen soll.
Sensorische Prüfung – die menschliche Note
Hersteller von Fleischersatzprodukten stellen unter anderem durch sensorische Prüfungen sicher, dass ihre Produkte dem Endverbraucher das Gefühl vermitteln, echtes Fleisch zu essen. Dabei werden die sensorischen Eigenschaften eines Produkts von geschulten Testpersonen bewertet. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Aussehen, Aroma, Geschmack und Struktur. Die Testpersonen wissen, wie sie die sensorischen Eigenschaften eines Produkts objektiv bewerten und die Gesamtqualität einschätzen. Bei pflanzlichen Fleischersatzprodukten sind sensorische Prüfungen wichtig, da sie Aufschluss darüber geben, wie das Produkt von Verbrauchern wahrgenommen wird. Durch das Feedback geschulter sensorischer Prüfer können Hersteller Anpassungen vornehmen, damit ihre Fleischersatzprodukte bei Verbrauchern besser ankommen.
Eine gängige Methode der sensorischen Prüfung ist der Diskriminationstest. Dabei werden die Testpersonen gebeten, zwei oder mehr Proben von Fleischersatzprodukten zu vergleichen und festzustellen, ob sie Unterschiede zwischen ihnen feststellen können. Eine weitere Art der sensorischen Prüfung ist die beschreibende Analyse, bei der geschulte Testpersonen die Intensität bestimmter sensorischer Eigenschaften eines Produkts bewerten, darunter Salzigkeit, Umami (Würze) oder Saftigkeit. Bei einer dritten Art – dem Verbrauchertest – werden Verbraucher gebeten, ein Produkt zu probieren und zu bewerten und Feedback zu seinen sensorischen Eigenschaften zu geben.
Mithilfe dieser Tests können Hersteller das sensorische Profil ihrer Produkte sowie Verbraucherpräferenzen besser verstehen und sensorische Unterschiede zwischen ihren Produkten und echtem Fleisch erkennen. Anhand der Ergebnisse lassen sich dann Anpassungen an den Produkten vornehmen, damit sie dem Geschmackserlebnis von echtem Fleisch besser entsprechen und die Erwartungen der Verbraucher eher erfüllen.
Sensorische Prüfungen mit professionellen Instrumenten
Ergänzend zu den Tests durch menschliche Sachverständige werden auch sensorische Prüfungen mit Präzisionslaborgeräten durchgeführt. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für eine gerätegestützte sensorische Prüfung, bei der ein Fleischersatzprodukt mit einer Bio-Rindfleischprobe verglichen wird. Für jede der Proben wird ein Gaschromatogramm erstellt und verglichen. Das Gaschromatogramm zeigt die flüchtigeren und halbflüchtigen Verbindungen in der Lebensmittelprobe. Diese Verbindungen sind hauptsächlich für die Geschmacks- und Geruchsstruktur eines Lebensmittels verantwortlich und sind gut charakterisiert, sodass sie eindeutig mit dem Geschmack oder Geruch assoziiert werden können. Beim Vergleich der Chromatogramme zeigt sich, dass es bei den geruchsaktiven Verbindungen bereits eine große Überschneidung zwischen den Proben gibt. Dies deutet darauf hin, dass sie ein ähnliches Geschmacksprofil haben, wobei immer noch deutliche Unterschiede erkennbar sind. Zum Beispiel kommt im Fleischersatzprodukt Maltol vor. Dies verleiht dem alternativen Fleisch ein karamellartiges, verbranntes Aroma. Nonanal ist in beiden Proben nachweisbar: Es soll einen zitrusartigen, wächsernen Geschmack verleihen. Die Analyse und Probenvorbereitung hierzu erfolgten auf einem Shimadzu GCMS-TQ8050 NX in Kombination mit einer AOC-6000 Probenvorbereitungsstation (Abbildung 5).
Allergenprüfung: Sicherheit, Konformität und Qualität
Zwar gelten pflanzliche Lebensmittel oft als grundsätzlich sicherer als tierische Produkte, doch tatsächlich können viele gängige Allergene wie Nüsse, Soja und Weizen darin enthalten sein. Daher ist es unerlässlich, dass Lebensmittelhersteller gründliche Prüfungen auf Allergene durchführen, um die Sicherheit von Verbrauchern mit Lebensmittelallergien zu gewährleisten.
Kreuzkontamination: Einer der Hauptgründe, warum Allergenprüfungen bei pflanzlichen Fleischalternativen so wichtig sind, ist das Risiko einer Kreuzkontamination während des Herstellungsprozesses. Viele Fleischersatzprodukte werden in Anlagen hergestellt, in denen auch allergene Zutaten verarbeitet werden, was das Risiko einer versehentlichen Kontamination erhöht. Ohne ordnungsgemäße Tests besteht die Gefahr, dass Verbraucher mit Lebensmittelallergien unwissentlich Allergene zu sich nehmen, die schwere Reaktionen auslösen können.
Neuartige Zutaten: Die Verwendung neuartiger Inhaltsstoffe in pflanzlichen Fleischersatzprodukten, etwa Erbsenprotein oder Seitan, kann für Personen mit Allergien gegenüber diesen Bestandteilen ebenfalls ein Risiko darstellen. Während sie für die Mehrheit der Verbraucher im Allgemeinen als sicher gelten, müssen Personen mit spezifischen Allergien vorsichtig sein und sich auf genaue Allergentests verlassen, bevor sie ein Produkt verzehren.
Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Neben den Sicherheitsbedenken für Verbraucher mit Lebensmittelallergien sind ordnungsgemäße Allergenprüfungen auch für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften unerlässlich. So verlangen beispielsweise sowohl der US-amerikanische Food Allergen Labeling and Consumer Protection Act (FALCPA) als auch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA), dass Lebensmittelhersteller wichtige Lebensmittelallergene, die in ihren Produkten enthalten sind, auf dem Etikett angeben. Wenn Lebensmittelunternehmen keine genauen Allergenprüfungen durchführen und diese Informationen nicht offenlegen, kann dies schwerwiegende rechtliche Konsequenzen nach sich ziehen.
Qualitätskontrolle: Allergentests können Lebensmittelherstellern auch dabei helfen, ihre Produktionsprozesse zu optimieren und kostspielige Rückrufaktionen zu vermeiden. Durch die Einführung zuverlässiger Verfahren zur Allergenprüfung können Unternehmen potenzielle Allergenkontaminanten frühzeitig im Produktionsprozess erkennen und beseitigen und so das Risiko verringern, dass kontaminierte Produkte in die Hände von Verbrauchern gelangen.
Kreuzreaktivität: Darüber hinaus müssen Lebensmittelhersteller bei der Durchführung von Allergenprüfungen bei pflanzlichen Fleischersatzprodukten auch das Potenzial für eine Kreuzreaktion von Allergenen berücksichtigen. Eine Kreuzreaktion liegt vor, wenn Proteine in einem Lebensmittel bei Personen, die auf verschiedene Lebensmittel reagieren, eine allergische Reaktion auslösen. Durch umfassende Allergenprüfungen können Lebensmittelhersteller potenziell kreuzreaktive Allergene identifizieren und geeignete Maßnahmen ergreifen, um diese bei ihren Produkten zu berücksichtigen und entsprechend zu kennzeichnen.
Eine neue, zeitsparende Methode für Allergenprüfungen
Aufgrund ihrer Komplexität können Allergenprüfungen bei pflanzenbasierten Fleischalternativen eine Herausforderung darstellen. Fleischersatzprodukte enthalten oft zahlreiche Inhaltsstoffe, von denen einige auf unterschiedliche Weise verarbeitet wurden oder aus verschiedenen Quellen stammen können. Daher müssen Lebensmittelhersteller unbedingt verschiedene Testmethoden anwenden, darunter der Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) und die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), um potenzielle Allergene in ihren Produkten genau zu ermitteln.
Eine neue, kürzlich von Shimadzu entwickelte Methode kompensiert diese Komplexität durch eine zeitsparende, gesamtheitliche analytische Lösung. Die Abbildungen 3 und 4 zeigen, wie mit LC-MS/MS – genauer gesagt mit einem Nexera X2 Ultra HPLC und einem LCMS-8050 – in einem einzigen Durchlauf 13 verschiedene Lebensmittelallergene nachgewiesen wurden.
Anhand dieser Methode lassen sich die acht gemäß FALCPA empfohlenen Allergene (Milch, Eier, Fisch, Krusten- und Schalentiere, Nüsse, Erdnüsse, Weizen und Sojabohnen) sowie die von der EFSA empfohlene erweiterte Liste (Gluten, Milch, Eier, Nüsse, Erdnüsse, Sojabohnen, Fisch, Krusten- und Schalentiere, Weichtiere, Sellerie, Lupine, Sesam, Senf und Sulfite) nachweisen. Insgesamt wurden 245 Transitionen zur Überwachung von 50 Peptiden aus 21 Proteinen festgelegt. Allergene wurden sowohl in rohen als auch in gekochten Lebensmitteln nachgewiesen, was zeigt, dass sich mit der neuen Methode Allergene aus verschiedenen Lebensmittelmatrizen identifizieren lassen.
Diese Möglichkeit, mehrere Allergene in einem einzigen Durchlauf zu ermitteln, ist für Hersteller von Fleischersatzprodukten besonders wichtig. Hersteller müssen in der Lage sein, schnell und einfach mehrere Allergene aus verschiedenen Quellen zu bestimmen, da sie bei der Entwicklung von Rezepten für diese Fleischalternativen Zutaten aus vielen verschiedenen Quellen kombinieren müssen, um die gewünschten Ergebnisse in Bezug auf Geschmack und Geruch zu erzielen. Sollten Bestandteile der Mischung Mängel aufweisen, muss dies schnell erkannt werden, damit das Rezept angepasst werden kann.
Analysegeräte werden auch zur Prüfung der Zusammensetzung, des Nährstoffgehalts und der Gesamtqualität eingesetzt. Die instrumentelle Analyse liefert wichtige Informationen über das Produkt, etwa über seinen Protein- und Fettgehalt und das Vorhandensein schädlicher Substanzen. Hersteller nutzen diese Tests, um sicherzustellen, dass ihre Fleischersatzprodukte das gewünschte Nährwertprofil aufweisen und für den Verzehr unbedenklich sind. Durch die Kombination dieser Tests mit anderen Verfahren, zum Beispiel sensorischen Prüfungen, blicken die Hersteller einer äußerst erfolgversprechenden Zukunft für ihre Fleischersatzprodukte entgegen.
Sicher und schmackhaft in die Zukunft
Sensorische Prüfungen und Allergenanalysen sind nur zwei der vielen Strategien, die eingesetzt werden, um die Akzeptanz pflanzenbasierter Lebensmittelalternativen zu erhöhen. Von einer größeren Akzeptanz profitieren Menschen auf persönlicher und globaler Ebene, aber auch Unternehmen, die in der Lage sind, die steigende Verbrauchernachfrage zu decken. Mit den Instrumenten von Shimadzu lassen sich die meisten der in dieser aufstrebenden Branche erforderlichen Tests schnell und effizient durchführen. Wir wissen, dass der Hunger groß ist und keine Zeit zu verlieren ist.
Der Planet Erde und die Menschheit werden in den kommenden Jahren mit einer Reihe von Herausforderungen konfrontiert sein. Viele sagen, dass wir uns diesen bereits heute stellen müssen. Wie auch immer man es betrachtet: Die Lösung liegt in der Wissenschaft. Unter Einsatz der besten wissenschaftlichen und technologischen Hilfsmittel können wir uns gemeinsam den Herausforderungen stellen.
Schmid, W., Grosch, W. (1986). Identifizierung flüchtiger Aromastoffe mit hohen Aromawerten in Sauerkirschen (Prunus cerasus L.). Z Lebensm Unters Forch. 182: 407–412. https://doi.org/10.5740/jaoacint.19-0060
Tairo Ogura, Robert Clifford, Uwe Oppermann, Simultaneous Detection of 13 Allergens in Thermally Processed Food Using Targeted LC–MS/MS Approach, Journal of AOAC INTERNATIONAL, Volume 102, Issue 5, 1 September 2019, Pages 1316–1329, https://doi.org/10.5740/jaoacint.19-0060
Application Note: Evaluation of the Deliciousness of Meat Alternatives, https://doi.org/10.1007/BF01844236.
Schieberle, P., Grosch, W. (1983). Identifizierung von Aromastoffen aus der Kruste von Roggenbrot. Z Lebensm Unters Forch. 177: 173–180. https://doi.org/10.1007/BF01146791.
