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Screening, Characterization and Integration of Plant Proteins in Foods

A demanda por produtos isentos de carne sugere que os fabricantes e formuladores de alimentos estão sob crescente pressão para desenvolver novas formulações e produtos isentos de componentes de origem animal. Com proteínas de carne testadas e comprovadas desempenhando diversas funções, incluindo emulsificação e estabilização, substituí-las por alternativas derivadas de plantas nem sempre é uma tarefa simples. O Turbiscan DNS permite que os formuladores caracterizem o desempenho de emulsificação, estabilização e solubilização de proteínas, acelerando o desenvolvimento de formulações à base de proteínas vegetais com rapidez e precisão.

É fato estabelecido que comer menos carne é melhor para o meio ambiente.1,2 Em comparação com o cultivo de culturas para consumo, a criação de gado para alimentação é altamente exigente em termos de recursos e energeticamente ineficiente. Como resultado, a pegada de carbono por caloria de carne é, em geral, consideravelmente superior à de alimentos à base de plantas, como frutas, vegetais e nozes. Há também muitas evidências que sugerem que a redução da quantidade de carne na dieta, em favor de produtos integrais à base de plantas, pode reduzir significativamente o risco de doenças cardiometabólicas, como doenças cardiovasculares e diabetes tipo 2.3

Como resultado, uma proporção crescente de consumidores está optando por reduzir a quantidade de carne que comem – ou eliminá-la completamente de suas dietas.4 Em uma pesquisa de 2019 com 3.627 adultos nos EUA, 41% afirmaram que comiam menos carne por razões ambientais – enquanto no Reino Unido, o consumo total de carne diminuiu cerca de 17% entre 2008 e 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

No entanto, não existem métodos padronizados para testar e caracterizar o desempenho de proteínas em processos como solubilização, emulsificação e estabilização.7 No entanto, embora possa não haver testes "padrão", tudo isto pode ser avaliado, sendo que os fabricantes de alimentos normalmente elaboram os testes que lhes permitem avaliar e comparar formulações internamente.

Infelizmente, esses testes geralmente exigem experimentação demorada usando vários equipamentos caros. Além disso, muitos desses testes (como avaliações de turbidez) baseiam-se em observações visuais demoradas e imprecisas, em vez de medições digitais rápidas e reproduzíveis de forma confiável.

O Turbiscan DNS é a primeira plataforma completa para estudos de dispersibilidade e estabilidade, permitindo que a eficiência da proteína seja avaliada com um único experimento executado em um único instrumento. Usando múltiplo espalhamento estático de luz (SMLS), o Turbiscan DNS permite uma rápida quantificação on-line das propriedades de solubilização, emulsificação e estabilização.

Para a linha de produtos

A análise do espalhamento de luz, através de uma amostra, permite que o Turbiscan DNS detecte pequenas mudanças no tamanho e na concentração das partículas com alta sensibilidade, levando ao estado de dispersão rápido e quantitativo e ao monitoramento da desestabilização. Concebido para máxima facilidade de uso, o Turbiscan DNS permite a medição on-line do tamanho das partículas sem necessidade de amostragem ou intervenção humana – eliminando amostragem e testes manuais demorados.

A aquisição de dados de alta frequência significa que o analisador multifuncional fornece informações de alta resolução sobre a cinética da sua amostra, com dados qualitativos consistentes para comparações significativas entre formulações.

Para saber mais sobre como o Turbiscan DNS pode ajudar os formuladores a economizar tempo e tomar melhores decisões, entre em contato conosco para solicitar uma demonstração ou um orçamento.

Referências

  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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