Fest und fasrig, fast wie Fleisch

Forschende entwickeln eine einfache Methode, wie sich Erbsen, Bohnen und Co. in schmackhafte Produkte mit fasriger Struktur verwandeln lassen. Mit Wasser und einem Gefrierschrank klappt das sogar in der eigenen Küche.
Bild: Andrea Bach / ETH Zürich

Gele mit gerichteter Struktur aus Kichererbsen, Grünerbsen, roten Linsen und Belugalinsen. (Bild: Andrea Bach / ETH Zürich)

In der industriellen Lebensmittelproduktion ist es üblich, Rohstoffe in ihre Einzelteile wie Proteine, Stärke und Fette zu zerlegen und dann nach einem Baukastenprinzip wieder zu neuen essbaren Produkten zusammenzufügen. Dabei fallen meist auch Nebenprodukte an, die außerhalb der Lebensmittelindustrie wiederverwertet werden müssen. Außerdem können diese ganzen Verarbeitungsschritte dazu führen, dass Ballaststoffe, Vitamine und Mineralstoffe im Endprodukt verloren gehen.

Um Lebensmittelabfälle zu reduzieren und den Nährwert der Lebensmittel so weit wie möglich zu erhalten, sucht die Forschungsgruppe um Patrick Rühs, Professor für Lebensmittelstrukturtechnik an der ETH Zürich, nach Möglichkeiten, die Ernteerträge möglichst in ihrer ganzen Form zu verwerten. Bei Hülsenfrüchten haben sie nun einen erstaunlich einfachen Ansatz demonstriert, um ganze Erbsen, Bohnen oder Linsen in ein Produkt zu verwandeln, dessen faserige Struktur es für den menschlichen Gaumen besonders attraktiv macht.

„Es ist eine Textur, die die Menschen von Fleisch oder Fisch kennen“

„Beim Kauen sorgt eine gerichtete, faserige Struktur für einen charakteristischen Biss, den viele Menschen von Fleisch oder Fisch kennen und schätzen“, erklärt Rühs. „Bei Fleisch und Fisch entsteht diese Struktur durch die gerichtete Anordnung der Muskelfasern.“

Wasser und ein Gefrierschrank sind alles, was die Forscher benötigen, um auch Erbsen, Bohnen oder Linsen in ein faseriges Produkt zu verwandeln. Sie bezeichnen ihre Methode als „Gefrierstrukturierung“.

Zunächst weichen die Forscher die Hülsenfrüchte ein und pürieren sie fein, um eine gleichmäßige Verteilung von Stärke, Proteinen und Zellwandfragmenten zu erzielen. Durch 30-minütiges Erhitzen des Pürees auf 90 °C gelatiniert die Stärke zusammen mit den anderen Bestandteilen, und das Püree verwandelt sich in ein Gel.

Die Wissenschaftler:innen frieren dieses Gel gezielt von einer Seite her ein, wobei sie eine Form verwenden, die bis auf eine Seite rundum isoliert ist. Dadurch bilden sich von der nicht isolierten Seite aus parallel und nach innen gerichtete Eiskristalle. Während sie wachsen, drücken und verdichten die Kristalle das Hülsenfrüchtepüree zu dünnen, parallelen Schichten. Beim Auftauen des Gels schmilzt das Eis, doch die gerichtete, faserige Struktur bleibt intakt.

Verschiedene Hülsenfrüchte ergeben unterschiedliche Texturen

Die Forscher:innen testeten eine ganze Reihe verschiedener Bohnen-, Erbsen- und Linsensorten und konnten mit allen eine gerichtete Faserstruktur erzeugen. „Unsere Methode funktioniert bei Hülsenfruchtarten, die zusammen 96 Prozent der weltweiten Hülsenfruchtproduktion ausmachen“, sagt Andrea Bach, Doktorandin in Rühs’ Gruppe. Bach ist eine der beiden Erstautorinnen der Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift NPJ Science of Food veröffentlicht wurde.

Die Forscher:innen stellten jedoch auch gewisse Unterschiede fest: Bei roten und schwarzen Linsen sowie bei Mungbohnen waren die Fasern besonders fest und stabil, während sie bei Sojabohnen oder schwarzen Bohnen etwas weicher ausfielen. Die endgültige Festigkeit des Produkts hing zudem davon ab, wie viel Wasser die Forscher den Hülsenfrüchten zusetzten. „Es ist von Vorteil, eine Bandbreite an Konsistenzen zu haben“, erklärt Elin Perler, ebenfalls Doktorandin in Rühs’ Gruppe und eine der Erstautorinnen der Studie. „Das ermöglicht mehr Flexibilität bei der Entwicklung von Rezepten, und es ist sogar möglich, verschiedene Hülsenfrüchte zu kombinieren.“

„Das neue Verfahren ist so einfach, dass es von jedem problemlos in der heimischen Küche durchgeführt werden kann“, sagt Bach.
Welche Produkte aus Hülsenfrüchten Verbraucher:innen am liebsten essen würden, ist eine Frage, die noch erforscht werden muss. Im Moment liegt der Fokus aber darauf, zu verstehen, wie der Gefrierstrukturierungsprozess die gewünschte Textur erzeugt. Die Entwicklung spezifischer Rezepte mit Gewürzen oder Marinaden wollen die Wissenschaftler:innen lieber professionellen Köch:innen überlassen. Die Forschungsgruppe arbeitet bereits mit geeigneten Partner:innen zusammen.

Die Forscher:innen der ETH Zürich wollen erstmal genauer untersuchen, warum verschiedene Hülsenfrüchte während des Gefrierstrukturierungsprozesses unterschiedliche Konsistenzen ergeben. Wenn die Mechanismen dahinter besser verstanden werden, wird es leichter, ganz gezielt Lebensmittel mit ganz bestimmten Texturen zu erschaffen - etwa solche, die sich genau anfühlen wie ein Stück Fleisch oder Fisch.