Praktisch

Kjeldahl is feitelijk een afgeleide methode, waarbij in de norm is afgesproken dat het eiwitgehalte wordt berekend als het product van het stikstofgehalte en de factor 6,25. Daar kan Emma wel mee leven, aangezien het veel tijd en moeite kost om aan de hand van totale aminozuuranalyse voor ieder nieuw eiwitingrediënt apart die factor te bepalen. “Vaak pas je Kjeldahl ook toe om het effect van bepaalde processtappen met elkaar te vergelijken; dan is die factor verder niet van invloed. Toch willen wij ook niet te ver van de werkelijkheid afzitten. Inmiddels weten we dat voor plantaardige eiwitten een wat lagere conversiefactor geldt; zo houden we voor de meeste bonen factor 5,7 aan. Bij micro-algen heb ik wel eens 3,5 gemeten!”

Eenzelfde praktische benadering geldt het uitpluizen van een eiwitbron, waarbij je aan de hand van LC-MS alle eiwitten uit het mengsel in kaart brengt. René: “Pas als we echt blij zijn met wat een eiwitbron kan doen, wat het kan betekenen in een voedselproduct, dan is het echt wenselijk om duidelijker in beeld te krijgen om welke eiwitten het precies gaat, en hoe we nog verder kunnen optimaliseren. We zijn bijvoorbeeld al een heel eind op weg om bepaalde eiwitten te koppelen aan dat vervelende droge-mondgevoel. Maar het is dan wel zaak om een erwteneiwitisolaat economisch rendabel in verschillende stromen te kunnen fractioneren. Als we dat kunnen, zijn we weer een stapje verder in de eiwittransitie en stappen er hopelijk nog meer consumenten over die plantaardige streep!”

Werkpaardmethode

“Feitelijk is het een hele basale methode, waarbij je op basis van het gemeten totaal stikstof een uitspraak kunt doen over het eiwitgehalte. Ten opzichte van Dumas heeft Kjeldahl het voordeel dat het de meest robuuste methode is om een goed beeld te krijgen van het eiwitgehalte, zeker tijdens extractieprocessen. Of bij experimenten om te bepalen hoe oplosbaar een eiwit is. Dan meten we hoeveel stikstof er in het supernatant zit en weten we hoeveel er in oplossing is en hoeveel er naar beneden is gezakt. Bovendien werkt Kjeldahl in ons geval beter vanwege de vele monsters die we hebben, de grootte van die monsters en dat we ook nat kunnen inzetten.”

Voor het bepalen van elk van de hierboven genoemde eiwiteigenschappen heeft NIZO verschillende test- en analysemethodes in huis. Een meer overkoepelende is de Kjeldahl-methode voor het meten van eiwitgehaltes. “Sinds een jaar voeren we deze analyses uit op een instrument dat is geleverd door Büchi Labortechnik, de KjelMaster. De eiwittransitie heeft een enorme boost gegeven aan de eiwitbepalingen, wat ook een van de redenen was om het oude systeem, de 370, te vervangen door dit apparaat, dat is uitgerust met een autosampler. We gebruiken de KjelMaster voor veel van onze projecten, waardoor die bijna continu in bedrijf is. Dat gaat prima, omdat het een robuust apparaat is dat gewoon zijn werk doet. Dat is belangrijk, omdat we ons eigenlijk geen stilstand kunnen veroorloven in verband met deadlines naar onze klanten toe”, aldus Emma.

Functionaliteit

Structuur, smaak, stabiliteit, textuur, kleur, geur, verwerkbaarheid (oplosbaarheid, gelering) zijn typische eigenschappen waarmee het onderscheid kan worden gemaakt in een toepassing. “De belangrijkste is toch wel smaak, en daarmee samenhangend geur en mondgevoel, textuur. Dat zijn gelukkig niet de meest lastige om te handlen –dat is namelijk gelering–, maar het is niet altijd even eenvoudig om te dealen met het droge-mond gevoel, dat veel plantaardige eiwitten van nature hebben, en dat je ook krijgt bij het drinken van sterke zwarte thee of een koppige rode wijn. We begrijpen de oorzaken wel, maar wat kan je daar aan doen? Een veelgebruikt trucje is vet toevoegen, maar daar trappen consumenten niet meer in. Het is dan zaak om het eiwit zelf zo maken dat het mondgevoel beter is, of op zoek te gaan naar andere eiwitbronnen”, legt Emma uit.

Procesoptimalisatie

Een proces dat alleen gericht is op het produceren van eiwitten is volgens René ook nauwelijks rendabel te maken. Hoofd- en bijstromen moeten beide worden verwaard “Eiwitten waren lange tijd een bijproduct, zoals soja een bijstroom is van soja-olie en wei een nevenproduct is bij de kaasfabricage. Waar de wei vroeger gewoon de sloot in ging, is dat nu op eiwitniveau helemaal uitgepluisd en verdienen bedrijven er meer aan dan de kaas. Ook bij moderne productiemethoden, zoals met eencelligen, gaat de vlieger van verwaarden van alle stromen op. Zo hebben we meegewerkt aan een opschalingsproces van Fumi Ingredients, dat sinds mei 2023 onder de naam Revyve een nieuwe fase in de ontwikkeling van het bedrijf heeft ingezet, en AB Inbev voor eiwitten uit gist, dat een restproces is uit het bierbrouwproces. In deze samenwerking is een techniek ontwikkeld om een eiwit uit die gist te halen, dat vergelijkbare eigenschappen heeft als ei-eiwitten. Insteek bij dit project was duurzaamheid (hergebruik van reststromen), maar het levert ook een eiwit op dat nu eens niet naar bonen smaakt!”

De kwaliteit van eiwitten wordt ook beïnvloed door de manier waarop ze zijn gewonnen. “We kunnen in onze pilot plant bijvoorbeeld eiwitten uit erwten halen die bijna volledig oplosbaar zijn. Maar als je dergelijke poeders op de commerciële markt koopt, dan zakt meer dan de helft uit. Dat komt omdat er bij het produceren naast functionaliteit ook andere zaken meespelen, zoals volume en kosten. Onze expertise kan worden benut om toch tot een kwalitatief wenselijk product te komen, door bijvoorbeeld optimalisering van de manier om het eiwit te extraheren en te drogen. In het verlengde daarvan kloppen bedrijven ook bij ons aan om te helpen bij het op basis van de eigenschappen bepalen hoe en waar de geproduceerde eiwitten het beste tot hun recht komen.”

Nieuwe bronnen

Extra uitdaging daarbij is dat er keuze is uit een nog steeds groeiende diversiteit aan eiwitbronnen. “De dierlijke wereld is vrij overzichtelijk qua eiwitbronnen. In de plantaardige wereld is dat veelomvattender en ook complexer. De traditionele bronnen als tarwe, soja en erwt zijn de afgelopen jaren in sneltreinvaart aangevuld met talloze peulvruchten, zoals veldbonen. Maar daar houdt het niet op. Juist vanwege de behoefte aan nog betere functionele eiwitten worden ook andere wegen bewandeld om eiwitten te winnen, bijvoorbeeld uit bronnen waarin het eiwit al in oplossing is. Dus geen droge boon waaruit je met heel veel water het eiwit moet extraheren, maar eencellige organismen, zoals bacteriën, micro-algen, schimmels of gisten. Ook groene bladeren, bijvoorbeeld van suikerbieten of tomaten, zijn een bron met veel potentie omdat daar met rubisco een eiwit in zit dat moleculair heel anders is dan al die andere eiwitten, en echt ei-eiwit lijkt te kunnen vervangen. Nadeel is dat het tot nu economisch niet rendabel is om het weinige rubisco uit die bladeren te winnen”, vertelt Emma.

Passende functie

“Koop eens een stuk plantaardige kaas in de supermarkt en proef het. Dan merk je dat we er nog niet helemaal zijn met de eiwittransitie.” René Floris, divisiemanager food bij NIZO trekt er nog net geen vies gezicht bij. ‘‘Maar’, zeg hij, “die vieze gezichten zijn wel de indicator voor het al dan niet slagen van de eiwittransitie, het vervangen van dierlijke eiwitten in voedselproducten door plantaardige. De consument heeft het uiteindelijk voor het zeggen, en als die om wat voor reden dan ook iets niet lekker vindt, dan gaat een product het niet redden.”

Met de consument hint René op de verreweg grootste, voor de voedselmarkt belangrijkste groep van in de regel wat oudere mensen (40+), die best eens een keertje geen vlees hoeven te eten, maar dan moet het wel hetzelfde smaken en op dezelfde manier kunnen worden klaargemaakt, hetzelfde er uitzien. Zij staan er heel anders in dan de kleine groep van ‘early adopters’, die vanuit een vegan-overtuiging wel bereid zijn om compromissen te sluiten; iets te eten wat minder lekker is, maar wel gezond en/of minder milieubelastend. Iets waarin de derde groep van ‘welwillenden’ weer wat minder strikt is: deze doorgaans jongere mensen begrijpen dat het belangrijk is om ook plantaardig te eten, zijn bereid om daar extra voor te betalen, maar eten ook ‘gewoon’ zuivel en vlees, omdat ze dat lekker vinden. “De verschuiving naar minder dierlijk lukt alleen als je de grote massa meekrijgt. En daarin is smaak allesbepalend, zien ook investeerders, die het stadium van blind geld steken in mooie technologische innovaties aan het inruilen zijn voor meer realisme. ‘Als jullie de smaak niet kunnen kraken, dan gaat het hem niet worden’, was de boodschap van een investeerder tijdens een seminar waar ik recent aan deelnam.”

Bij het toevoegen van plantaardige eiwitten aan een product gaat het erom dat je de eiwitten selecteert die qua eigenschappen het beste passen. Die bijvoorbeeld zorgen voor een goede textuur in een kaas of geen negatieve invloed hebben op de smaak (de bonensmaak van veel plantaardige producten is berucht). Ook oplosbaarheid is belangrijk. Als je een drankje wil maken met een eiwit erin, dan moet dat eiwit oplosbaar zijn en niet uitzakken, want dan heb je poeder op de bodem van je glas. Voor verwerking in zuivelproducten als melk en yoghurt is het weer belangrijk dat een eiwit geschikt is om in een emulsie te worden toegepast. Met als core-competentie ‘het ontwikkelen of verbeteren van duurzame, smakelijke, gezonde, stabiele en veilige voedingsmiddelen op basis van plantaardige eiwitten’ helpt NIZO bedrijven om het juiste eiwit voor hun toepassing te vinden. Dat is maatwerk, want iedere klant heeft wel een specifieke, receptuurafhankelijke vraag.

Perfecte plaatje

Bij voedselbedrijven begint die boodschap ook te landen, volgens Emma Teuling, project manager eiwitfunctionaliteit bij NIZO. Zij ziet drie stadia in de ontwikkeling van plantaardige eiwitingrediënten en -toepassingen. “Aanvankelijk lag de focus op het maken van ‘look alikes’. Het product moest plantaardig zijn en lijken op het bestaande product. Bijvoorbeeld een kaas als een blok zetmeel met een kleurtje, en toevoegingen als zout om er nog iets van smaak in te brengen. Dat stadium zijn de meeste bedrijven inmiddels voorbij. De uitdaging is nu ‘nutritional parity’. Onze klanten merken dat er een groeiende vraag is naar plantaardige producten met een vergelijkbaar eiwitgehalte als in het dierlijke product, maar dat dit niet ten koste mag gaan van de voedingswaarde en smaakbeleving. In bijvoorbeeld plantaardige melkdranken is de uitdaging dat consumenten liever niet zoveel suiker willen, maar het moet qua smaak wel met gewone melk kunnen wedijveren. De stap daarna, waarvan er nog niet echt producten op de markt zijn, is dat het niet alleen qua ‘nutritional parity’ en smaak wel snor zit, maar dat de plantaardige alternatieven ook duurzamer zijn en gezonder dan de dierlijke variant. Het hele plaatje moet perfect zijn.”