Eiwitbinder: de onzichtbare lijm achter vleesvervangers en kweekvlees

Neem een plakje plantaardige 'kipfilet' uit de supermarkt en snijd het doormidden. Het valt niet uit elkaar in losse brokjes, maar blijft mooi aan elkaar zitten, met een vezelige structuur die aan echt vlees doet denken. Dat is niet toevallig: ergens in het productieproces is een eiwitbinder gebruikt, een stof of techniek die losse eiwitmolecuul-stukjes aan elkaar plakt tot een samenhangend geheel.

Vergelijk het met het bakken van een gehaktbal. Los gehakt valt zonder iets anders uit elkaar; een ei of paneermeel zorgt dat het mengsel samenklontert tot één geheel dat zijn vorm behoudt tijdens het bakken. Een eiwitbinder doet in de voedingsmiddelenindustrie precies dat, maar dan veel preciezer en vaak op basis van pure eiwitten of enzymen, en niet alleen in gehaktballen: ook in vleesvervangers, surimi (visstick-imitatie) en, meest spraakmakend, in kweekvlees.

Wat is het precies?

Eiwitten zijn lange, opgevouwen ketens van aminozuren. In hun natuurlijke vorm glijden ze langs elkaar heen zonder zich blijvend aan elkaar te hechten. Een eiwitbinder verandert dat door nieuwe verbindingen tussen die ketens te leggen, waardoor een netwerk ontstaat dat water vasthoudt en structuur geeft.

Er zijn grofweg drie manieren waarop dat gebeurt. De eerste is enzymatisch: het enzym transglutaminase, in de voedingsindustrie ook wel 'vleeslijm' genoemd, legt chemische bruggen tussen aminozuren in verschillende eiwitketens. Het Japanse bedrijf Ajinomoto bracht dit enzym in de jaren negentig onder de merknaam Activa op de markt, en het wordt sindsdien gebruikt om stukken vlees of vis aan elkaar te 'lassen' tot één geheel.

De tweede manier is op basis van hydrocolloïden, plantaardige verdikkingsmiddelen zoals methylcellulose (gewonnen uit celluose uit plantencellen). Dit poeder lost op in koud water en vormt juist een gel bij verhitting, het omgekeerde van gelatine. Daardoor houdt het een plantaardige burger tijdens het bakken mooi bij elkaar, terwijl het product koud nog vloeibaar genoeg is om te vormen.

De derde methode gebruikt geen apart bindmiddel, maar structureert de eiwitten zelf. Door soja- of erwteneiwit onder hitte, druk en schuifkrachten te persen (een proces dat extrusie heet, of de nieuwere 'shear cell'-technologie), vouwen de eiwitketens zich om en ontstaan er vezelachtige structuren die van nature aan elkaar vast blijven zitten, zonder toevoeging van een los bindmiddel.

Bij kweekvlees speelt een vierde variant: het scaffold (steiger). Spiercellen die in een bioreactor groeien, hebben iets nodig om zich aan vast te hechten en in de juiste vorm te groeien. Dat steigermateriaal, vaak zelf ook een eiwit zoals collageen of een plantaardig vezeleiwit, bepaalt mede hoe vlezig en samenhangend het eindproduct aanvoelt.

Wat wil men ermee bereiken?

De drijfveer achter dit onderzoek is vooral de zoektocht naar alternatieven voor dierlijk vlees die niet alleen qua smaak, maar ook qua mondgevoel overtuigen. Smaak is relatief eenvoudig na te maken met kruiden en aroma's, maar textuur, de manier waarop iets breekt, vezelt en 'bijt' tijdens het kauwen, is veel lastiger. Zonder goede eiwitbinder voelt een vleesvervanger snel papperig of korrelig aan, en dat is precies waarom veel consumenten teruggrijpen naar echt vlees.

Daarnaast speelt duurzaamheid een grote rol. Vleesproductie legt een zware druk op land, water en het klimaat door methaanuitstoot van vee. Een eiwitbinder die plantaardige eiwitten tot een geloofwaardig vleesproduct omvormt, of die kweekvleescellen helpt uitgroeien tot een eetbaar stuk 'vlees', is daarmee een cruciaal, zij het onopvallend, puzzelstukje in de bredere belofte van eiwittransitie: minder dierlijke eiwitten, zonder dat de consument hoeft in te leveren op eetervaring.

Voorbeelden uit de praktijk

Een paar concrete projecten laten zien hoe divers deze technologie wordt toegepast.

Mosa Meat (Maastricht) presenteerde in 2013, onder leiding van hoogleraar Mark Post, de eerste kweekvleesburger ter wereld. Voor die burger moesten losse spiercellen tot een samenhangend lapje vlees worden samengevoegd, een probleem dat draait om precies dezelfde celbinding en structuurvorming als bij een eiwitbinder.

Rival Foods, een spin-off van Wageningen University & Research opgericht in 2018, commercialiseert de zogeheten shear cell-technologie van onderzoeker Atze Jan van der Goot. Hiermee worden plantaardige eiwitten zoals soja- en erwteneiwit onder lage energie-inzet gestructureerd tot vezelige, kipfilet-achtige producten, zonder aparte bindmiddelen toe te voegen.

Impossible Foods (Verenigde Staten, producten op de markt sinds 2016) gebruikt methylcellulose en sojaeiwit om zijn plantaardige burger samenhang te geven, in combinatie met het ijzerhoudende eiwit leghemoglobine voor de bloederige smaak en kleur.

Ajinomoto's Activa-transglutaminase wordt al sinds de jaren negentig wereldwijd toegepast in de vleesverwerkende industrie, bijvoorbeeld om restjes vlees tot één aaneengesloten lapje 'herstructureerd vlees' te verwerken, iets dat in de hedendaagse voedingswetenschap als voorloper van de huidige eiwitbinder-technieken wordt gezien.

Quorn (Verenigd Koninkrijk, op de markt sinds de jaren tachtig) en het Zweedse Mycorena gebruiken mycoproteïne: schimmeldraden die van nature al een vezelige, zelfbindende structuur hebben, waardoor minder extra bindmiddel nodig is dan bij pure plantaardige eiwitten.

Hoe ver is de techniek?

Enzymatische en hydrocolloïde-bindmiddelen zoals transglutaminase en methylcellulose zijn al decennia in commercieel gebruik en technisch gezien volwassen; de uitdaging ligt hier vooral in kostprijs, regelgeving (in de EU moeten nieuwe toepassingen worden goedgekeurd via de Novel Food-verordening) en consumentenacceptatie, omdat veel mensen huiverig zijn voor E-nummers op het etiket.

De structurering van plantaardige eiwitten zonder apart bindmiddel, zoals bij shear cell-technologie, is minder uitgekristalliseerd. De techniek werkt aantoonbaar op laboratorium- en pilotschaal, maar opschalen naar grootschalige, kosteneffectieve productie blijft een obstakel. Ook blijft de textuur van de beste plantaardige producten nog niet in alle opzichten gelijk aan spiervlees, vooral bij dikkere stukken zoals een biefstuk in plaats van gehakt.

Bij kweekvlees is het scaffold-vraagstuk een van de grootste knelpunten die het veld tegenhouden om van kleine, losse celklontjes naar grotere, structuurrijke stukken vlees te gaan. Er zijn tot nu toe vooral kleinschalige producten (burgers, gehakt, nuggets) op de markt gekomen of in afrondende goedkeuringsfase, onder meer in de Verenigde Staten en Singapore; grotere, vezelrijke stukken zoals een steak blijven vooralsnog experimenteel.

Wie werken eraan?

Nederland speelt internationaal een relatief grote rol dankzij Wageningen University & Research, dat al jaren fundamenteel onderzoek doet naar eiwitstructurering, en spin-offs zoals Rival Foods. Ook Mosa Meat in Maastricht is een internationaal erkende pionier op het gebied van kweekvlees.

Daarnaast zijn grote voedingsmiddelenbedrijven zoals Unilever en ingrediëntenproducenten zoals DSM-Firmenich en het Japanse Ajinomoto actief betrokken bij de ontwikkeling en productie van eiwitbinders. In de Verenigde Staten zetten Impossible Foods en Beyond Meat de toon op het gebied van plantaardige vleesvervangers, terwijl landen als Singapore en de VS voorop lopen in regelgeving rond kweekvlees. Op Europees niveau beoordeelt de European Food Safety Authority (EFSA) de veiligheid van nieuwe eiwitbinders en novel foods voordat deze op de Europese markt mogen komen.

Verder lezen

• Wageningen University & Research — vooraanstaand onderzoek naar plantaardige eiwitstructurering en de shear cell-technologie.
• Good Food Institute — internationale non-profitorganisatie die onderzoek naar alternatieve eiwitten (plantaardig, gekweekt, fermentatie) bijhoudt en publiceert.
• European Food Safety Authority (EFSA) — officiële EU-autoriteit voor de veiligheidsbeoordeling van nieuwe voedingsmiddelen en ingrediënten, waaronder eiwitbinders.
• Mosa Meat — Nederlandse kweekvleespionier met achtergrondinformatie over de technologie.
• Nature — vakblad met peer-reviewed wetenschappelijke publicaties over eiwitstructurering en alternatieve eiwitten.