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InsekBack

InsekBack

Funktionalisierung insekten-basierter Mehle mittels Extrusion für die Zubereitung von Backwaren

Projektkoordinator

Dr. Anna-Kristina Marel
Max Rubner-Institut Karlsruhe, Karlsruhe 
Anna-Kristina.Marel@mri.bund.de

Verbundpartner

Karlsruher Institut für Technologie – Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik, Teilinstitut I: Lebensmittelverfahrenstechnik (KIT-LVT)
SKZ-KFE gGmbH
Europäisches Zentrum für Dispersionstechnologien (SKZ/EZD)
Störrmühle GmbH

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Da die Vereinten Nationen bis zum Jahr 2050 eine Verdopplung der Nachfrage nach Proteinen aus tierischen Quellen prognostizieren, besteht die Notwendigkeit, nachhaltige Proteinquellen zu identifizieren und zugänglich zu machen. Hierbei sind Insekten durch ihr gutes ernährungsphysiologisches Profil und der Möglichkeit einer vergleichsweise ökologischen Erzeugung eine vielversprechende Option. 

Sind Insekten in Lebensmittel also als solche nicht mehr zu erkennen, steigt die Bereitschaft der Konsumenten zum Verzehr. Brot als traditionelles Lebensmittel kann ein geeigneter Träger sein, um den Verbraucher an den Konsum von Insekten heranzuführen. Dabei muss gewährleistet werden, dass durch den Einsatz von Insekten als Inhaltsstoff, der Geschmack, die Backeigenschaften und damit die Textur, im Vergleich zu herkömmlichen Backwaren, nicht nachteilig verändert werden.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von backfähigen Mehlen, die mit Insektenpulver aus den Larven des Mehlkäfers Tenebrio molitor (Mehlwürmer) angereichert sind. Dazu wird die Extrusion als ein häufig in der Lebensmittelindustrie eingesetztes Verfahren verwendet (siehe Abbildung 1). Durch die thermomechanische Beanspruchung des Rohstoffes im Prozess können seine techno-funktionellen Eigenschaften verändert werden. Auch die ernährungsphysiologischen Eigenschaften können beeinflusst werden.

Ergebnisse

Die Mehlwürmer werden zunächst in einem optimierten Verfahren für den Extrusionsprozess vorbereitet. Dies beinhaltet die Säuberung und Gefriertrocknung der Insekten. Im Extrusionsprozess können durch Variation der Prozessparameter (Drehzahl, Wassergehalt, Schneckenkonfiguration) die Prozesseigenschaften sowie die techno-funktionellen Eigenschaften der erzeugten insekten-basierten Mehle modifiziert werden (siehe Tabelle 1). Dabei ist zu sehen, dass der spezifische mechanische Energieeintrag (SME) durch Erhöhung des Wassergehaltes (Extrudat 1 zu 3), durch Verringerung der Schneckendrehzahl (Extrudat 2 zu 3) und durch Veränderung der Schneckengeometrie (Extrudat 1 zu 4) verringert werden kann. Für extrudierte Insekten wurden kleinere Wasserlöslichkeitsindizes (WSI) gemessen, was auf eine strukturelle Modifikation der Proteine hindeutet.

Tabelle 1 Prozessparameter der Extrusion und funktionelle Eigenschaften der insekten-basierter Mehle

Probename Schnecken-konfiguration Dreh-zahl (min-1) Wasser-gehalt (%) SME (Whkg-1) Temp. Düsen-eingang (°C) Water Solubility Index (%) Water Absorption Index  (-)

Unbehandelte Insekten

- - - - -

32,9 ± 1,2

1,8 ± 0,0

Extrudat 1 (A)

Knetblock + Rückwärts-elemente

1000

10

126

101

20,0 ± 0,5

1,9 ± 0,0

Extrudat 2 (B)

Knetblock + Rückwärts-elemente

500

40

13,7

95

25,7 ± 1,3

2,5 ± 0,6

Extrudat 3

Knetblock + Rückwärts-elemente

1000

40

26,3

95

19,2 ± 1,0

1,7 ± 0,1

Extrudat 4

Nur Vorwärts-elemente

1000

10

83,1

102

23,9 ± 0,4

1,7 ± 0,3

Außerdem wurden weitere Eigenschaften der Extrudate wie Zusammensetzung und die Verdaulichkeit der enthaltenen Proteine untersucht (siehe Tabelle 2). Dabei zeigte sich, dass die Extrusion die Proteinverdaulichkeit verbessert.

Tabelle 2 Eigenschaften der im Backversuch eingesetzten Materialien

Probename

Proteingehalt (%)

Fettgehalt (%)

Aschegehalt (%)

Restwasser-gehalt (%)

Proteinverdaulichkeit

(%)

Extrudat A

45,62 ± 0,35

23,68 ± 1,45

4,55 ± 0,03

7,39 ± 0,06

43,46 ± 2,35

Extrudat B

42,03 ± 0,21

28,17 ± 2,52

4,48 ± 0,03

10,42 ± 0,16

44,81 ± 0,95 

ganze MW C

53,60 ± 0,09

38,69 ± 0,62

3,94 ± 0,03

2,29 ± 0,29

38,48 ± 3,43

Weizenmehl D

11,76 ± 0,03

4,15 ± 0,99

0,79 ± 0,08

9,18 ± 0,67

23,91 ± 2,31

Die Extrudate und die unbehandelten Insekten wurden in einem Trockenvermahlungsprozess (Feinprallmühle) zerkleinert. Auf Grund des hohen Fettanteils der Insekten ist eine Vermahlung nur durch Beimengen von Mehlen möglich. Dies reduziert den Fettgehalt und stellt einen störungsfreien Zerkleinerungsprozess sicher. Der maximale Anteil der Mehlwürmer im Mehl betrug 20 %. Die Zieleinheit von 800 µm konnte für alle Versuchsprodukte erreicht werden. Durch das Verarbeiten der beiden Bestandteile ist das vermahlene Produkt eine direkt einsatzfähige Mehlmischung. 

Um den Einfluss des Extrusionsprozesses auf die Backeigenschaften zu untersuchen, wurde aus unbehandelten Insekten sowie Extrudat 1 (A) und Extrudat 2 (B) ein Weizenmischbrot mit 5 % und 20 % Insektenmehlanteil hergestellt und mit einem klassischen Weizenbrot verglichen. 

Neben den Backeigenschaften der Weizenmischbrote wurde eine deskriptive, sensorische Prüfung durchgeführt, bei welcher auch die Akzeptanz der insektenhaltigen Brote abgefragt wurde. Die Brote mit einem Insektenmehlanteil von 20 %, sowie Brote aus nicht extrudierten Mehlwürmern wurden als bitter beschrieben. Entsprechend gering war die Akzeptanz. Das Brot aus Extrudat A zeigte eine sehr hohe Akzeptanz beim Tester.

Verwertung

Zum jetzigen Zeitpunkt des Projektes konzentrieren sich die Verwertungsmöglichkeiten hauptsächlich auf der Bekanntmachung des Projektes über vorrangig populärwissenschaftliche Medien.

Broschüre: Insekten als moderne Backzutat

Broschüre Beschreibung:

Mehlwürmer als Mehlzutat