Härkäpapuproteiinien märkäekstruusio

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202106183119
Title: Härkäpapuproteiinien märkäekstruusio
Author: Oksanen, Anni
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202106183119
http://hdl.handle.net/10138/331587
Thesis level: master's thesis
Degree program: Elintarviketieteiden maisteriohjelma
Master's Programme in Food Sciences
Magisterprogrammet i livsmedelsvetenskaper
Specialisation: ei opintosuuntaa
no specialization
ingen studieinriktning
Abstract: Lihan kulutus ja sen ympäristökuormitus tulevat kasvamaan nykyisestä huomattavasti. Lihan tuotantoa ja kulutusta voitaisiin vähentää ns. liha-analogeilla. Liha-analogit ovat elintarvikkeita tai niiden ainesosia, joiden pääraaka-aineena on käytetty kasviproteiineja, mutta ne muistuttavat suutuntumaltaan, rakenteeltaan, ravintosisällöltään ja ulkonäöltään lihaa. Liha-analogien pääraaka-aineeksi voisivat sopia ravintoarvoiltaan hyvät mutta vähän tutkitut härkäpavun (Vicia faba L.) proteiinifraktiot. Tällä hetkellä eniten ruokateollisuuden käyttämä menetelmä kasvipohjaisten liha-analogien valmistamiseen on märkäekstruusio. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, voidaanko härkäpapuproteiini-isolaattia ja -konsentraattia raaka-aineina käyttäen valmistaa kasviproteiinipohjaisia ekstrudaatteja märkäekstruusiolla ja muodostuuko ekstrudaatteihin kuiturakenne. Tavoitteena oli tutkia joidenkin prosessiparametrien vaikutuksia ekstrudaattien fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin. Härkäpavun proteiinien märkäekstruusiosta löytyy hyvin vähän tutkimustietoa, joten työlle oli tarve. Koeasetelmana tutkimuksessa käytettiin slip-plot-Box-Behnken-koeasetelmaa, jossa muuttujina olivat härkäpapuproteiini-isolaattipitoisuus (30, 50 ja 70 %), syötetyn massan vesipitoisuus (60, 62,5 ja 65 %) ja pitkän jäähdytyssuuttimen lämpötila (40, 60 ja 80 ℃). Vastemuuttujina olivat paine suuttimella ja vääntömomentti sekä kovuus, kumimaisuus, kimmoisuus, pureskeltavuus, leikkauslujuus, väriarvot (L*, a* ja b*), veden- ja öljynimeytymiskapasiteetit ja vedensidontakapasiteetti. Tulosten analysointiin käytettiin regressioanalyysejä. Härkäpapuproteiiniekstrudaattien valmistus onnistui hyvin kaikilla käytetyillä prosessiparametrien arvoilla ja ekstrudaatteihin muodostui kuitumainen rakenne. Härkäpapuproteiini-isolaattipitoisuus vaikutti tilastollisesti merkitsevästi vääntömomenttiin, kovuuteen, kumimaisuuteen, pureskeltavuuteen, leikkauslujuuteen (poikittais- ja pitkittäissuunnassa), vedenimeytymiskapasiteettiin ja vaaleuteen. Myös syötetyn massan vesipitoisuudella oli tilastollisesti merkitsevä vaikutus vastemuuttujiin vääntömomentti, kovuus, kumimaisuus, pureskeltavuus, leikkauslujuus, vedenimeytymiskapasiteetti ja vaaleus. Vesipitoisuuden vaikutus oli melkein kaikkiin näistä pienempi kuin proteiini-isolaattipitoisuuden. Jäähdytyssuuttimen lämpötilalla oli vaikutusta vain vastemuuttujiin poikittainen leikkauslujuus ja vedenimeytymiskapasiteetti ja sekin vaikutus oli hyvin vähäistä. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että härkäpavun proteiineista voidaan valmistaa märkäekstruusiolla kasviproteiiniekstrudaatteja. Parhaat rakenneominaisuudet saavutettiin 30–50 %:n proteiini-isolaattipitoisuudella. Vesipitoisuudella ei ollut yhtä selkeää optimiarvoa, mutta 62,5–65 %:n vesipitoisuuksilla saatiin ekstrudaatteja, joihin muodostui hyvä, pehmeähkö kuiturakenne. Jatkossa voitaisiin tutkia esim. ekstruuderin kammion lämpötilan vaikutusta härkäpapuproteiiniekstrudaattien rakenneominaisuuksiin tai jonkin muun raaka-aineen lisäämistä. Härkäpavun proteiinit ovat potentiaalinen raaka-aine märkäekstruusioon.The consumption of meat will be growing in the near future. However, meat production is unsustainable and uses great amounts of environmental resources. Meat consumption could be reduced by usage of meat analogues that are foods or food ingredients that are mostly made of plant proteins and their mouthfeel, texture, nutritional value and visual appearance resemble meat. Faba bean (Vicia faba L.) is a potential raw material for meat analogues although not widely studied. At the moment the most established method for production of meat analogues is wet extrusion (also called high moisture extrusion). The objective of the present work was to produce plant based extrudates with fibrous structure through wet extrusion of faba bean protein concentrate and isolate and study the effect of various processing parameters on the structure of the extrudates. Wet extrusion of faba bean protein fractions is not widely studied, so there was need for this study. Experiments were carried out using split-plot Box-Behnken design, where the variables were faba bean protein isolate content (30, 50 and 70%), water content of the mass (60, 62.5 and 65%) and temperature of the long cooling die (40, 60 and 80 ℃). The response variables were pressure at the die and torque, hardness, gumminess, springiness, chewiness, color, water and oil absorption capacities, water hydration capacity and cutting strength of the extrudate. The results were analyzed using regression analysis. Extrudates were produced successfully in all the experiments, and they had fibrous structure to some extent. The content of protein isolate had significant effect on torque, hardness, gumminess, chewiness, cutting strength, water absorption capacity and lightness. Water content of the mass had also significant effects on torque, hardness, gumminess, chewiness, cutting strength, water absorption capacity and lightness, although the effect was mostly smaller than isolate contents. The temperature of long cooling die had effect only on perpendicular cutting strength and water absorption capacity and the effects were very small. This study showed that producing fibrous plant based extrudates through wet extrusion is possible using faba bean protein isolate and concentrate. The best structures of extrudates were obtained with 30–50% isolate content. Water content didn’t have as clear optimum values as isolate content, but samples with soft and good fibrous structure were obtained at water content of 62.5–65%. In the future the effects of extruder barrel temperature or addition of some other ingredient on the structure of extrudates could be investigated. Faba bean proteins are a potential raw material for plant based extrudates.
Subject: Härkäpapu
märkäekstruusio
proteiini-isolaatti
proteiinikonsentraatti
kuiturakenne
faba bean
wet extrusion
protein isolate
protein concentrate
fiber structure
Full text embargoed until: 2023-06-30


Files in this item

Files Size Format View

Embargo on files ends: 2023-06-30

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record