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Screening, Characterization and Integration of Plant Proteins in Foods

La demanda de productos sin carne obliga a los fabricantes y formuladores de alimentos a desarrollar nuevas fórmulas y productos sin derivados animales. Dado que las proteínas cárnicas de eficacia probada desempeñan diversas funciones, como la emulsificación y la estabilización, sustituirlas por alternativas de origen vegetal no siempre es una tarea sencilla. El Turbiscan DNS permite a los formuladores caracterizar la emulsificación, estabilización y solubilización de las proteínas, acelerando el desarrollo de formulaciones basadas en proteínas vegetales de forma rápida y precisa.

Está demostrado que comer menos carne es mejor para el medio ambiente.1,2 En comparación con los cultivos para el consumo, la cría de ganado para la alimentación es extremadamente intensiva en recursos e ineficiente desde el punto de vista energético. Por consiguiente, la huella de carbono por caloría de la carne es, en general, mucho mayor que la de los alimentos vegetales como frutas, verduras y frutos secos. También hay muchas pruebas que sugieren que reducir la cantidad de carne en la dieta en favor de productos vegetales puede reducir significativamente el riesgo de enfermedades cardiometabólicas como las enfermedades cardiovasculares y la diabetes de tipo 2.3

Como consecuencia, cada vez más consumidores optan por reducir la cantidad de carne que comen - o eliminarla por completo de sus dietas.4 En una encuesta de 2019 a 3.627 adultos estadounidenses, el 41% dijo que estaban comiendo menos carne por razones ambientales, mientras que en el Reino Unido, el consumo total de carne ha disminuido alrededor del 17% entre 2008 y 2018.5

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Plant Proteins are on the Rise

Industrial food manufacturers are under pressure to meet the demand for more responsible food production with lower carbon emissions and to accommodate the dietary preferences of vegetarians and vegans. This is now being accomplished by decreasing the use of animal-based additives, instead opting for plant-based raw materials.

This is especially true for proteins – and we are not just talking about plant-based meat substitutes. Proteins are an incredibly broad and versatile class of additives in the food industry, fulfilling a variety of roles as emulsifiers, stabilizers, foaming agents, and texturing agents. Moreover, proteins are a vital component of our diets and they play an important role in feelings of satiety.6

Compared to animal proteins, plant proteins offer many advantages: they are less resource-intensive, have a decreased carbon footprint, and are vegan/vegetarian-friendly.

However, replicating the characteristics of animal-derived proteins using plant proteins can be a challenge for food manufacturers. Plant proteins typically offer low or poor solubility and a performance level that is considered worse than conventional emulsifiers: both in terms of efficiency and stability of the finished product.
 

The Challenges of Working with Plant Proteins

The composition and behavior of plant-derived proteins can vary greatly depending on which plants they’re derived from – some of the most popular choices are soy, peas, chickpeas, and other legumes. In addition to this, the qualities of plant-based additives can vary depending on where the crop was harvested, the purification method, and eventual chemical functionalization.

All this means that, for food manufacturers, switching out an animal protein additive for a plant-derived additive is a complex task. After selecting the right protein, manufacturers must determine the optimum formulation using this protein (and factor in the impact on formulation cost), then adapt processes to work with the new ingredient. This final step is a particular challenge, especially when it comes to solubilization – this is often much harder and more time-intensive when working with plant proteins.

Quickly and Easily Characterizing the Performance of Plant-Protein Additives

Sin embargo, no existen métodos estandarizados para ensayar y caracterizar el rendimiento de las proteínas en procesos como la solubilización, la emulsificación y la estabilización.7 No obstante, aunque no existan ensayos "estándar", todos ellos pueden evaluarse, y los fabricantes de alimentos suelen idear los ensayos que les permiten evaluar y comparar internamente las formulaciones.

Lamentablemente, estas pruebas requieren mucho tiempo de experimentación y el uso de múltiples equipos caros. Además, muchas de estas pruebas (como la evaluación de la turbidez) se basan en observaciones visuales imprecisas y lentas, en lugar de en mediciones digitales rápidas y repetibles de forma fiable.

El Turbiscan DNS es la primera plataforma todo en uno para estudios de dispersabilidad y estabilidad, que permite evaluar la eficacia de las proteínas con un solo experimento ejecutado en un único instrumento. Gracias a la dispersión de luz múltiple estática (SMLS), el Turbiscan DNS permite una rápida cuantificación en línea de las propiedades de solubilización, emulsificación y estabilización.

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El análisis de la dispersión de la luz a través de una muestra permite al Turbiscan DNS detectar pequeños cambios en el tamaño y la concentración de las partículas con alta sensibilidad, lo que permite monitorizar de forma rápida y cuantitativa el estado de la dispersión y la desestabilización. Diseñado para ofrecer la máxima facilidad de uso, el Turbiscan DNS permite la medición en línea del tamaño de las partículas sin necesidad de muestreo ni intervención humana, lo que elimina los laboriosos muestreos y pruebas manuales.

La adquisición de datos a alta frecuencia significa que el analizador todo en uno proporciona una visión de alta resolución de la cinética dentro de su muestra, con datos cualitativos robustos para comparaciones significativas entre formulaciones.

Para obtener más información sobre cómo el Turbiscan DNS puede ayudar a los formuladores a ahorrar tiempo y tomar mejores decisiones, póngase en contacto con nosotros para solicitar una demostración o un presupuesto.

Referencias

  1. Do you want to reduce the carbon footprint of your food? Focus on what you eat, not whether your food is local. Our World in Data.
  2. Poore, J. & Nemecek, T. Reducing food’s environmental impacts through producers and consumers. Science 360, 987–992 (2018).
  3. Petersen, K. S. et al. Healthy Dietary Patterns for Preventing Cardiometabolic Disease: The Role of Plant-Based Foods and Animal Products. Curr Dev Nutr 1, cdn.117.001289 (2017).
  4. What share of people say they are vegetarian, vegan, or flexitarian? Our World in Data.
  5. Mitchell, T. US Public Views on Climate and Energy. Pew Research Center Science & Society
  6. Potier, M., Darcel, N. & Tomé, D. Protein, amino acids and the control of food intake. Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care 12, 54–58 (2009).
  7. McClements, D. J., Lu, J. & Grossmann, L. Proposed Methods for Testing and Comparing the Emulsifying Properties of Proteins from Animal, Plant, and Alternative Sources. Colloids and Interfaces 6, 19 (2022).

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