Proteine sind Polymere aus Aminosäuren, die durch Peptidbindungen verbunden sind und für die Struktur und Funktion aller lebenden Zellen von wesentlicher Bedeutung sind. In Nahrungsmittelsystemen tragen Proteine nicht nur zum Nährwert, sondern durch ihre vielfältigen funktionellen Eigenschaften auch zu Textur, Geschmack und Stabilität bei.

Aminosäurezusammensetzung

Zwanzig Standardaminosäuren umfassen Nahrungsproteine, von denen neun in der menschlichen Ernährung essentiell sind: Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin. Das Aminosäureprofil eines Proteins bestimmt seine Nährwertqualität. Limitierende Aminosäuren – diejenigen, die im Verhältnis zum menschlichen Bedarf in der geringsten Menge vorhanden sind – sind üblicherweise Lysin in Getreideproteinen und Methionin in Hülsenfruchtproteinen.

Proteinklassifizierung

Proteine werden anhand ihrer Form in kugelige oder faserige Proteine eingeteilt. Kugelförmige Proteine wie Molkenprotein und Eialbumin sind in wässrigen Lösungen löslich und besitzen kompakte, kugelförmige Strukturen. Faserproteine wie Kollagen und Gluten sind länglich und unlöslich und verleihen Lebensmitteln strukturelle Integrität. Diese Klassifizierung beeinflusst das Verarbeitungsverhalten: Kugelförmige Proteine neigen zur Bildung stabiler Schäume und Emulsionen, während faserförmige Proteine zur Teigelastizität und Fleischtextur beitragen.

Funktionale Eigenschaften

Unter Proteinfunktionalität versteht man jede physikalisch-chemische Eigenschaft, die die Lebensmittelverarbeitung oder -qualität beeinflusst. Löslichkeit ist eine Voraussetzung für viele andere funktionelle Eigenschaften und wird durch pH-Wert, Ionenstärke und Temperatur beeinflusst. Die Emulgierungskapazität ermöglicht es Proteinen, Öl-Wasser-Grenzflächen zu stabilisieren, wie dies bei Mayonnaise und Salatdressings der Fall ist. Schäumende Eigenschaften ermöglichen die Einbindung und Stabilisierung von Luft in Produkten wie Baiser und Schlagsahne. Gelierung, die Bildung eines dreidimensionalen Netzwerks, ist bei Joghurt, Käse und verarbeitetem Fleisch von entscheidender Bedeutung.

Proteinqualitätswerte

Der Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score (PDCAAS) bewertet die Proteinqualität durch Vergleich des Aminosäureprofils eines Testproteins mit einem Referenzmuster, angepasst an die tatsächliche Stuhlverdaulichkeit. Der neuere Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS) verbessert den PDCAAS, indem er ileale Verdaulichkeitswerte verwendet und jede unverzichtbare Aminosäure einzeln berücksichtigt. Diese Bewertungssysteme sind für Regulierungs- und Nährwertkennzeichnungszwecke von wesentlicher Bedeutung. Die Proteinqualität wird anhand des Proteinverdaulichkeits-korrigierten Aminosäure-Scores (PDCAAS) und des verdaulichen unverzichtbaren Aminosäure-Scores (DIAAS) beurteilt. Eine genaue Bestimmung erfordert zuverlässige Proteinanalysemethoden, während funktionelle Eigenschaften wie Schaumbildung und Emulgierung für Emulsionen und Schäume relevant sind. Proteinreaktionen tragen auch zur enzymatischen Bräunung in Obst und Gemüse bei.