FLANDERS' FOOD RADAR

De wannabe-granen (aka pseudo-granen) doen het zo slecht nog niet…

Alternatieve eiwitbronnen vinden meer en meer hun weg in onze voeding. Pseudogranen zoals quinoa, amarant en boekweit lijken qua samenstelling, uitzicht en verwerking tot bloem sterk op granen. Maar wanneer we ze trachten te verwerken in voeding lijkt dit niet altijd even evident. Van waar komen deze verschillen?

De steeds groeiende wereldbevolking, de toenemende drang naar meer duurzame producten en wijzigingen in eetpatroon (gedreven door ziekte, allergie, of veranderingen in levensstijl) zorgen ervoor dat steeds meer gekeken wordt naar voeding uit alternatieve plantaardige bronnen. Verschillende, vroeger onderbenutte, plantaardige grondstoffen worden nu meer en meer gebruikt of traditioneel tarwe-producten (zoals brood) of in traditioneel dierlijke producten (zoals zuivelproducten). Maar dit loopt niet altijd van een leien dakje.

VERSCHIL TUSSEN GRANEN EN PSEUDOGRANEN

In de figuur 1 wordt de filogenetische stamboom getoond van enkele relevante eetbare plantaardige gewassen. Hieruit kan de verwantschap tussen verschillende gewassen afgeleid worden. Hoe dichter de gewassen bij mekaar staan, hoe dichter ze verwant zijn. Gewassen die dicht bij mekaar staan hebben een meer recente gemeenschappelijke voorouder. Alle eetbare gewassen die tot de familie van de grassen behoren worden granen genoemd. Gewassen zoals quinoa, amarant en boekweit worden pseudo-granen genoemd omdat hun uitzicht, samenstelling en verwerking in voeding sterk lijkt op die van granen, maar ze zijn niet genetisch verwant met de granen (ze behoren niet tot de grassen-familie). Uit de figuur kan je verder ook afleiden dat amarant en quinoa veel meer verwant zijn met elkaar dan met boekweit. Andere veel gebruikte plantaardige bronnen, soja en erwt, zijn ook sterk met elkaar verwant maar niet met de granen of de pseudogranen.

Figuur 1: De filogenetische stamboom toont de verwantschap tussen verschillende granen, pseudogranen en zetmeelhoudende gewassen. De tabel geeft de procentuele verdeling van de eiwitten in twee groepen (de albuminen en globulinen en de prolaminen en glutelinen).

WAT MET DE EIWITTEN?

Hoe meer gewassen met elkaar verwant zijn, hoe meer hun componenten (eiwitten, zetmeel, …) op elkaar lijken. Laten we ons nu focussen op de eiwitten. In de wetenschappelijke wereld worden eiwitten uit plantaardige bronnen veelal ingedeeld op basis van hun oplosbaarheid in verschillende vloeibare media. Osborne ontwikkelde deze manier van indelen begin vorige eeuw (1907) voor tarwe-eiwitten en de Osborne-fractionatie van eiwitten heeft de tand des tijds doorstaan, want ze wordt in de hedendaagse graan-wetenschap nog steeds veelvuldig gebruikt. In Figuur 2 wordt weergegeven hoe deze sequentiële fractionatie in zijn werk gaat. De albuminen zijn oplosbaar in water, de globulinen zijn vervolgens oplosbaar in een verdunde zout-oplossing (zoals 0,4M NaCl = zeezout), de prolaminen zijn oplosbaar in waterige alcohol-oplossingen (zoals 60% v/v ethanol), de onoplosbare fractie die op het einde overblijft zijn de glutelinen. De oplosbaarheid van eiwitten wordt sterk bepaald door hun eigenschappen. Eiwitten die tot dezelfde Osborne-klasse behoren zullen zich ook in processing meer gelijkaardig gedragen dan eiwitten die tot verschillende klassen behoren. Soms worden per gewas andere namen gegeven aan de verschillende klassen, zo zijn gluten uit tarwe samengesteld uit gliadinen (=prolaminen) en gluteninen (=glutelinen). In de tabel in figuur 1 kan je zien dat de samenstelling van de eiwitten van quinoa, amarant en boekweit meer lijkt op die van de peulvruchten dan op die van de granen. Hierin zie je de verwantschap uit de filogenetische stamboom weerspiegeld. En hieruit wordt ook meteen duidelijk waarom het niet zo evident is om de eiwitten in graanproducten te vervangen door die van pseudo-granen.

Figuur 2: Schema van de Osborne-fractionatie die eiwitten opdeelt in functie van hun oplosbaarheid in verschillende solventen.

VOEDINGSWAARDE

Nutritionele waarde van eiwitten wordt grotendeels bepaald door de aanwezigheid van essentiële aminozuren. Dit zijn aminozuren die het menselijk lichaam niet zelf kan aanmaken en die we dus noodzakelijk uit onze voeding moeten halen. Dierlijke proteïnen zijn op dit vlak perfect gebalanceerd en leveren dus alle essentiële aminozuren. Eiwitten uit tarwe (en de andere granen) scoren op dit vlak niet goed. Mensen in ontwikkelingslanden die leven op een graan-gebaseerd dieet (tarwe of maïs) hebben een sterk tekort aan deze essentiële aminozuren. Pseudo-granen, zoals quinoa, amarant en boekweit bevatten wel alle essentiële aminozuren. Vanuit nutritioneel oogpunt is het dus heel nuttig om deze pseudogranen te verwerken in graanproducten om het gehalte aan essentiële aminozuren te verhogen. Bovendien bevatten pseudogranen geen gluten. Ze zijn dus geschikt voor mensen die leiden aan glutenintolerantie (coeliakie), en kunnen verwerkt worden tot gluten-vrije producten. 

TECHNOLOGISCHE ASPECTEN

De schuim-, emulsie,- en gelvormende eigenschappen van eiwitten van amarant, quinoa en boekweit zijn veelvuldig bestudeerd. Maar de artikels spreken mekaar dikwijls tegen en door het gebruik van verschillende methoden is het moeilijk om resultaten te vergelijken. Bovendien wordt meestal gewerkt met eiwit-isolaten, die uit de bloem geëxtraheerd zijn met een alkalische oplossing en waaruit vervolgens de eiwitten zijn neergeslagen door aanzuren. Dikwijls wordt vervolgens nog een droogstap gebruikt. Of de eigenschappen van de eiwitten die op deze manier opgezuiverd zijn relevant zijn voor de eiwitten zoals ze in de bloem voorkomen, blijft nog de vraag. Uit volgend overzicht van wat in de wetenschappelijke literatuur geschreven is over de techno-functionele eigenschappen zal je merken dat amarant proteïnen veel meer bestudeerd werden dan eiwitten van quinoa of boekweit.

SCHUIMVORMING

Amarant eiwitten hebben een betere schuimvorming bij lage pH (pH 2) dan bij hogere pH (pH 8). Hoge ionische sterkte is positief voor hun schuimvorming, maar verlaagt de schuimstabiliteit. Hun schuimeigenschappen zijn gelijk aan of beter dan deze van soja-eiwitten en bij zure pH zijn de schuimeigenschappen van amarant albuminen beter dan die van caseïne of ei-albuminen, wat hen potentieel geeft als ‘whipping agent’ in industriële toepassingen. Voor schuimen van quinoa- en boekweit-eiwitten ligt de optimale pH hoger dan die voor amarant proteïnen. Door saponinen te verwijderen uit quinoa eiwit-isolaten vermindert de schuimvorming, maar de bekomen schuimen zijn stabieler.

GELLERING

Amarant eiwitten vereisen een minimale concentratie van 7 % en een temperatuur van 70°C om een gel te vormen. Amarant proteïnen vormen een geordende gelstructuur, gestabiliseerd door disulfide bruggen tussen gedenatureerde en geaggregeerde globulinen. Quinoa proteïnen vormen een fijnere, meer uniforme gel bij verhitting bij hoge pH (10.5) ten opzichte van verhitting bij pH 8.5.

EMULSIEVORMING

De emulsie-vormende eigenschappen van amarant proteinen is sterk afhankelijk van pH, zowel voor de albuminen als de globulinen. Amarant globulinen hebben gelijkaardige of zelfs betere emulsie-eigenschappen dan soja proteïnen. Bij pH 7 en 8 is de emulsievorming door amarant eiwitten lager dan deze van caseïne. Voor de emulsievomende eigenschappen van boekweit zijn waarden lager, gelijk, of hoger dan die van caseïne of soja proteïnen gerapporteerd afhankelijk van de gebruikte pH.

Uit dit overzicht blijkt dat de techno-functionele eigenschappen van eiwitten uit amarant, quinoa en boekweit dikwijls gelijk zijn aan of zelfs beter zijn dan deze van industrieel veelgebruikte eiwitten zoals soja-eiwit en caseïne, wat hen een veelbelovend alternatief maakt voor vele voedingstoepassingen.

Bronnen:

- Janssen F., Pauly A., Rombouts I., Jansens K.J.A., Deleu L.J., Delcour, J.A. (2017) Proteins of Amaranth (Amaranthus spp.), Buckwheat (Fagopyrum spp.), and Quinoa (Chenopodium spp.): A Food Science and Technology Perspective. Comprehensive reviews in food sience and food safety, 16, Pages 39–58.

- https://nl.wikipedia.org/wiki/Amarant_(geslacht)

- https://nl.wikipedia.org/wiki/Boekweit

- https://nl.wikipedia.org/wiki/Quinoa_(plant)

Nuttige links

Reacties