Eiwitrijke voedingsmiddelen gemaakt van bier- en appelresten Plantaardig eiwit als vleesvervanger van de toekomst

Bierbostel, appelpulp en bittere lupinen: het Centrum voor Voeding en Levensmiddelentechnologie verwerkt ongebruikte reststoffen tot hoogwaardige eiwitproducten. Drie onderzoeksprojecten verkennen nieuwe, eiwitrijke vlees- en kaasvervangers en tonen het nut aan van moderne aminozuuranalysatoren voor de levensmiddelentechnologie.

Bijna elke Duitser heeft wel eens peulvruchten gegeten – velen komen er al op jonge leeftijd mee in aanraking, maar slechts weinigen zijn zich daarvan bewust. Wat zonder meer zou kunnen doorgaan voor de benaming van een onaangename huidaandoening, is de vakterm voor peulvruchten. Hiertoe behoren bekende soorten zoals erwten, linzen, bonen en soja, maar ook kleinzaadige variëteiten, zoals klaver en luzerne. Deze gewassen zijn in meerdere opzichten botanische krachtpatsers. Ten eerste kunnen peulvruchten niet alleen CO₂ uit de lucht opnemen, maar ook stikstof uit de lucht binden en opslaan. Strikt genomen doen de planten dat niet zelf, maar zogenaamde knolbacteriën aan hun wortels, die in symbiose met de plant leven. Wanneer boeren peulvruchten in de vruchtwisseling inzetten, kan dit de behoefte aan stikstofhoudende meststoffen verminderen.

Anderzijds leveren peulvruchten hoogwaardige eiwitten en vormen ze een belangrijke eiwitbron voor de menselijke voeding en als veevoer. Juist in een vegetarisch of veganistisch dieet spelen peulvruchten een centrale rol als eiwitbron.

Aminozuuranalyse voor geoptimaliseerde levensmiddelen

Ondanks deze gunstige eigenschappen is de regionale teelt van peulvruchten in Duitsland in het verleden sterk afgenomen. Om dit tegen te gaan heeft het Bondsministerie van Landbouw, Voeding en Binnenlandse Zaken (BMLEH) eind 2012 de Eiwitgewassenstrategie gepubliceerd. Dit initiatief heeft tot doel de teelt en het gebruik van eiwitgewassen in Duitsland te bevorderen. De eerste successen zijn al zichtbaar: terwijl het aandeel van peulvruchten in 2012 nog slechts 3 procent van het totale landbouwareaal in Duitsland bedroeg, werd in 2025 al 5,9 procent van het akkerland gebruikt voor de teelt van peulvruchten.

De strategie voor eiwitgewassen van het Duitse ministerie beperkt zich echter niet tot de intensievere teelt van peulvruchten, maar stimuleert ook nieuwe benaderingen voor de eiwitwinning. Hiertoe behoren duurzame processen die tot nu toe nauwelijks gebruikte reststoffen als grondstof inzetten om hoogwaardig eetbaar plantaardig eiwit te produceren. Met deze focus heeft het Centrum voor Voeding en Voedseltechnologie (ZELT gGmbH) in drie projecten grondstoffen en eiwitten in plantaardige substraten onderzocht. De technologische basis werd gevormd door de aminozuuranalysator Aracus van Membrapure GmbH. Het bedrijf ontwikkelt eigen analysetechnologie en levert laboratorium- en analysesystemen voor toepassingen in onderzoek, diagnostiek, milieu- en levensmiddelenanalyse, evenals in de farmaceutische sector en de industrie.

Terwijl bij klassieke eiwitanalyses vaak het totale stikstofgehalte of het ruwe eiwitgehalte wordt bepaald, biedt de aminozuuranalyse een meer gedifferentieerd beeld. Deze analyse laat zien welke aminozuren in het substraat aanwezig zijn en in welke verhouding ze voorkomen. Juist voor de ontwikkeling van plantaardige vlees- of kaasvervangers is deze informatie essentieel, omdat de biologische waarde van een eiwit rechtstreeks afhangt van de aminozuursamenstelling ervan. Met name essentiële aminozuren, die niet door het menselijk lichaam zelf kunnen worden aangemaakt, spelen hierbij een doorslaggevende rol.

Vervanging voor braadworst op basis van bierbostel

Het eerste project van ZELT, getiteld „Malt-Fungi-Protein”, draait om het hergebruik van bierbostel. Daar hebben de onderzoekers, in samenwerking met de Störtebeker-brouwerij in Stralsund en talrijke andere partners, getest hoe uit bierbostel – een bijproduct van de brouwerij – een plantaardige vleesvervanger kan worden geproduceerd. Bierbostel dient daarbij als substraat waarop schimmelmycelium wordt gekweekt. De schimmels vormen een eiwitrijk mycelium en produceren daar grote hoeveelheden voedingsfysiologisch hoogwaardig schimmel-eiwit. Een van de doelstellingen van het project was het verbeteren van de biologische beschikbaarheid van de aminozuren en het verhogen van het gehalte aan waardevolle essentiële aminozuren.

Voor deze toepassing moet bekend zijn welke aminozuren in welke hoeveelheden in het mengsel van draf en mycelium aanwezig zijn. „Elk aminozuur werkt anders in het lichaam. Daarom is het vanuit voedingsfysiologisch oogpunt belangrijk om te weten welke erin zitten”, legt Jörg Reichert, projectmedewerker bij het ZELT, uit. De aminozuuranalysator brengt het volledige spectrum van de aminozuursequentie in kaart. „In vergelijking met andere methoden gaat dit sneller en is het goedkoper“, zegt Nino Beisler, projectcoördinator bij het ZELT. Het team zag daarom af van chromatografische of elektroforetische analyses en van speciale kleurreacties. Deze methoden zouden een omslachtige monstervoorbereiding hebben vereist of zouden te weinig specifieke resultaten opleveren.

Met behulp van de aminozuuranalysator beoordeelden de onderzoekers of de toegepaste fermentatie daadwerkelijk leidde tot een verbetering van de eiwitkwaliteit: er werden gedetailleerde aminozuurprofielen opgesteld en veranderingen in het aminozuurprofiel tijdens de verschillende processtappen gedocumenteerd. Het projectteam varieerde de temperatuur, de pH-waarde en de druk, en gebruikte verschillende schimmelsoorten, en mat met de aminozuuranalysator de effecten van deze parameters op de samenstelling van de aminozuren. Hierdoor creëerden de onderzoekers doelgericht procesomstandigheden die een optimale eiwitkwaliteit mogelijk maakten. 

Uit de analyse bleek dat door de fermentatieve behandeling inderdaad gunstigere aminozuurverhoudingen konden worden bereikt – met name wat betreft de vanuit voedingsfysiologisch oogpunt relevante, essentiële aminozuren. Het gefermenteerde mengsel van draf en mycelium werd in het project verwerkt tot extrudaten, die kunnen worden gebruikt als bestanddeel van plantaardige vleesvervangers. De analytische gegevens hielpen hierbij niet alleen bij de voedingsfysiologische beoordeling, maar ook bij de technologische aanpassing van de recepturen.

Door te variëren met verschillende parameters, zoals temperatuur, pH-waarde en druk bij de champignonteelt, en door het gebruik van verschillende substraten, zoals tarwe-, gerst- en donkerbierbostel, hebben de wetenschappers de optimale omstandigheden voor de groei van het mycelium in kaart gebracht. Dit onderzoek strekte zich uit over meerdere jaren en werd in augustus 2025 afgerond. „Door de parameters aan te passen, zijn we er inderdaad in geslaagd een betere verhouding tussen de aminozuren te bereiken”, zegt projectcoördinator Beisler.

De samenstelling, textuur en houdbaarheid van het mengsel van draf en mycelium voldeden aan de gestelde eisen. Uit het kant-en-klare mengsel werden onder andere extrudaten vervaardigd die geschikt zijn als ingrediënt in de voedselproductie. Hiermee zou bijvoorbeeld een deel van het vlees in een braadworst kunnen worden vervangen, om de behoefte aan veeteelt te verminderen en duurzamere producten te ontwikkelen.

Eiwitten uit lupine – zonder bittere nasmaak

In opdracht van het onderzoeksproject „Leguland“ heeft ZELT gGmbh in een tweede project de verwerkingsmogelijkheden van de witte lupine onderzocht, een vertegenwoordiger van de leguminosen, oftewel een peulvrucht. Deze plant heeft van nature al een hoog eiwitgehalte en bevat een groot aandeel essentiële aminozuren met een zeer goede biologische beschikbaarheid, wat haar interessant maakt als vervangingsproduct voor dierlijke eiwitten. Tijdens de groei produceert de witte lupine echter bitterstoffen, zogenaamde alkaloïden, ter bescherming tegen vraat. In grote hoeveelheden zijn deze stoffen zelfs giftig, waardoor de plant bij overschrijding van bepaalde grenswaarden noch in levensmiddelen, noch in diervoeder mag worden gebruikt. De teelt van de witte lupine kon dan ook op weinig bijval rekenen bij boeren, omdat er geen afzetmogelijkheden voor de oogst waren. Dit wilden de voedingswetenschappers met hun werk veranderen.

Het onderzoeksproject had tot doel bitterstofvrije eiwitisolaten uit de witte lupine te ontwikkelen en daarmee nieuwe toepassingsmogelijkheden te creëren. Om dit te bereiken, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe methode om de bitterstoffen uit de plant te verwijderen. Hiervoor onderzochten ze met behulp van de Membrapure-aminozuuranalysator hoe de eiwitstructuur tijdens het proces verandert.

In de loop van het project is het uiteindelijk gelukt om de bitterstoffen uit het plantaardige eiwit te verwijderen en de grenswaarden voor levensmiddelen na te leven. Daarbij bleef de natuurlijke eiwitstructuur behouden en werden essentiële aminozuren in het product aangetoond. Het bleek dat de beoogde methode in de praktijk werkte. Het project werd in maart 2025 afgerond.

Van de laboratoriumresultaten wordt in de volgende stap overgegaan naar opschaling naar technologische schaal, waarbij in plaats van kleine hoeveelheden van 100 gram nu al partijen van 100 kilogram worden verwerkt. „We willen de overstap naar de industriële schaal vereenvoudigen en kunnen de resultaten opschalen tot batches van tonnen”, legt ZELT-projectcoördinator Beisler uit. Voor Leguland ontwikkelde hij samen met zijn team een proces voor hoeveelheden van 50 kilogram om hoogwaardig eiwitisolaat te produceren.

Van reststromen van appels volwaardige levensmiddelen maken

In het derde project – Apple – moest appelpulp worden verrijkt met eiwitten, eveneens door middel van schimmelmycelium en eveneens met als doel het verrijken met biologisch beschikbare aminozuren. Hiervoor hebben de ZELT-onderzoekers het optimale substraat en het soort en aantal aminozuren in het mengsel vastgesteld. Het resultaat bij de afronding in december 2025: een nieuw ontwikkelde grondstoffenmatrix waarop de schimmel goed kan groeien en de gewenste eiwitstructuur vormt. De kwaliteit van de gebruikte grondstoffen en de toegepaste productietechnologie bleken doorslaggevende factoren voor het resultaat te zijn.

Zonder technologie zoals de aminozuuranalysator van Membrapure zou de ontwikkeling van voedingsmiddelen op basis van hoogwaardige plantaardige eiwitten in deze vorm niet mogelijk zijn. „Het helpt enorm bij de analyse”, bevestigt Beisler. Het Centrum voor Voeding en Voedseltechnologie is zeer tevreden over het gebruik van het apparaat. „Tijdens het project waren er geen lange uitvalperiodes of ernstige fouten.“

Metingen kunnen 24 uur per dag ononderbroken worden uitgevoerd en de geautomatiseerde aminozuuranalysator vereist geen gespecialiseerd personeel tijdens het gebruik. In vergelijking met andere apparaten zijn de doorlooptijden met maximaal 75 minuten per analyse weliswaar lang, maar in ruil daarvoor levert de analysator uitgebreide informatie op over de aminozuurprofielen.

Conclusie

De projecten rond de samenstelling en biologische beschikbaarheid van eiwitten zorgen voor vooruitgang in de levensmiddelentechnologie. „We hebben hiermee drie manieren aangetoond om uit verschillende plantaardige grondstoffen en reststoffen hoogwaardige, eiwitrijke grondstoffen te ontwikkelen voor de productie van duurzame levensmiddelen. Deze reststoffen worden momenteel slechts op een eenvoudige manier verwerkt, dat wil zeggen als diervoeder of voor energieopwekking”, vat ZELT-projectmedewerker Reichert samen. Voor de onderzoekers was het vooral belangrijk dat aminozuurprofielen op reproduceerbare en economische wijze konden worden bepaald. Alternatieve chromatografische of elektroforetische methoden zouden deels aanzienlijk omslachtiger zijn geweest. De aminozuuranalysator ondersteunde daarmee niet alleen de wetenschappelijke beoordeling van de grondstoffen, maar ook de praktische procesontwikkeling. 

Uit de onderzoeksprojecten van het Centrum voor Voeding en Voedseltechnologie blijkt dat biogene, plantaardige grondstoffen kunnen worden verwerkt tot hoogwaardige eiwitproducten. Procesoptimalisatie en aminozuuranalyses verbeteren daarbij zowel de biologische beschikbaarheid als het aminozuurprofiel. ZELT gGmbH heeft bovendien aangetoond dat de ontwikkelde processen van laboratoriumschaal kunnen worden opgeschaald naar grotere productievolumes. De verkregen inzichten vormen een basis voor toekomstige onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten en bieden daarmee oplossingen voor de gehele waardeketen. De aminozuuranalysator van Membrapure zal ook worden ingezet in vervolgprojecten bij ZELT – drie nieuwe projecten bevinden zich al in de goedkeuringsfase.

Dit artikel is eerder verschenen bij ons zustermerk www.foodtec-insider.de.