L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di formulare una maionese vegana utilizzando un gel proteico di soia e come altri ingredienti solo una bevanda di soia, olio vegetale e aceto nella versione acidificata.
Carlo Licini, Tesi di Laurea Magistrale in Food processing: innovation and tradition. Università Cattolica del Sacro Cuore – docente relatore Giorgia Spigno (luglio 2023) carlo.licini@unicatt.it; giorgia.spigno@unicatt.it
Tradizionalmente preparata mescolando tuorlo d’uovo, olio vegetale, aceto e spezie varie, la maionese rappresenta una delle salse maggiormente consumate nei paesi occidentali. Dal punto di vista chimico-fisico questo condimento è riconosciuto come un’emulsione, dove minuscole gocce di fase oleosa si disperdono finemente in una fase acquosa. Rilevante per la stabilità di questo prodotto sono alcune proteine ed emulsionanti presenti nel tuorlo in quanto macromolecole in grado di orientarsi all’interfaccia minimizzando l’incompatibilità tra le due fasi che altrimenti tenderebbero a separarsi.
Tuttavia, per diverse motivazioni, salutistiche, etiche e ambientali, negli ultimi anni è cresciuta la richiesta da parte del consumatore di maionesi alternative senza uova. Sul mercato esistono già delle alternative alla maionese classica comunemente definite “maionesi vegane”, nelle quali l’uovo viene sostituito con ingredienti di origine vegetale. Oltre ai più comuni agenti stabilizzanti, emulsificanti e addensanti come amidi modificati e gomme di varia origine, si evidenzia frequentemente la presenza di proteine di origine vegetale, principalmente da leguminose.
Sostituire le proprietà tecnologiche del tuorlo d’uovo creando una maionese stabile e con le stesse proprietà reologiche e microstrutturali non è facile. Le più comuni imitazioni possiedono una bassa coesione ed estensibilità rispetto alla salsa tradizionale poiché possiedono valori di viscosità ed elasticità minori. Si notano ovviamente anche differenze a livello sensoriale, dove i consumatori spesso percepiscono un sapore ruvido e sabbioso, e non la stessa consistenza cremosa delle maionesi classiche. Questa granulosità è legata al maggior diametro idrodinamico delle goccioline della fase dispersa, spesso superiore ai 10 μm e lontano dai 3 μm delle maionesi classiche.
Scopo
L’obiettivo di questo progetto di tesi è stato quello di valutare la potenziale capacità di un gel proteico di soia di sostituire il tuorlo d’uovo per formulare una maionese vegana senza l’impiego di additivi, valutandone le caratteristiche chimico-fisiche e di stabilità in confronto a quattro maionesi d’origine vegetale disponibili sul mercato. Il gel di soia è un estratto proteico in crema, non OGM prodotto da una start-up italiana con un processo brevettato. La scelta del preparato in crema deriva dalla possibilità di avere la proteina vegetale pre-emulsionata in acqua riducendo i tempi di lavorazione e il rischio di percezione di granulosità nel prodotto finale.
Materiali e metodi
Preparazione delle maionesi vegane
Il gel di soia è stato fornito dall’azienda italiana HiWeiss srl (Bolzano) così come la ricetta per la prima maionese vegana (MGS1), formulata utilizzando il gel di soia, una bevanda di soia e olio di mais (per ragioni di riservatezza non è possibile indicare la ricetta completa). Per la seconda maionese vegana (MGS2) si è aggiunto anche aceto di vino alla ricetta precedente. Le maionesi sono state preparate in triplo tramite impiego di Roboqbo Qb8-4 (Fig. 1) in quattro fasi distinte con una diversa combinazione di velocità e tempo di rotazione (dai 2000 ai 3000 giri/min e un tempo di lavorazione totale di circa 4 minuti).
Per il confronto sono state scelte quattro maionesi vegane commerciali aventi i seguenti ingredienti. La MC1 contiene olio di mais, acqua, aceto, sciroppo di glucosio, amido modificato di mais, aromi naturali, senape, proteine di patata, succo concentrato di limone e gomma di xantano. La MC2 e la MC3 contengono olio di girasole, acqua, aceto, destrosio e zucchero, sale, proteine di pisello, amido di mais modificato, fibre vegetali, aromi naturali e di mostarda, succo concentrato di limone, gomma di xantano, acido lattico, sorbato di potassio.
La MC4 contiene olio di girasole, estratto di soia, destrosio e zucchero, sale, aceto, succo di limone, senape, acido lattico, amido modificato, proteine di pisello, gomma di xantano, aromi. Tutti i prodotti commerciali contengono anche dei concentrati naturali o beta-carotene come agenti coloranti. Tutti i campioni, sperimentali e commerciali sono stati analizzati (minimo in triplicato) per attività dell’acqua (aw, misurata utilizzando AQUALAB water activity meter 4TE); pH (pHmetro Hanna® edge® blue – HI2202) e per il colore (come coordinate tricromatiche L*, a* and b* misurate con colorimetro Colorflex EZ). Questo strumento fornisce le coordinate tricromatiche. Inoltre, sono state caratterizzate per la perdita di olio, distribuzione della dimensione delle particelle, e comportamento reologico.
- Perdita di olio
Questa analisi è stata effettuata come indice di stabilità del prodotto misurando l’eventuale separazione di olio dopo uno stress termo-fisico, ossia il mantenimento a 50°C per 48 h e un passaggio di centrifugazione. Si è calcolato l’olio perso come percentuale rispetto al peso iniziale di maionese.
- Distribuzione della dimensione delle particelle
La distribuzione della dimensione delle particelle, in questo caso delle gocce della fase oleosa dispersa, con lo strumento Mastersizer 3000 Hydro EV (Malvern Instruments, Worcestershire, Regno Unito). Per la fase acquosa è stato utilizzato un indice di rifrazione di 1,330, mentre per la fase oleosa un indice di 1,469 nel caso di olio girasole o di 1,473 se olio di mais. L’analisi ha fornito i valori di D[4,3] (μm), diametro medio delle particelle su base volumetrica, e il Dv50 (μm), diametro massimo per il 50% del volume di particelle.
- Caratterizzazione reologica
Per l’analisi reologica è stato utilizzato un reometro Anton-Paar serie MCR 302. Mediante analisi delle curve di flusso in modalità rotazionale (geometria piana con diametro 50 mm, gap 1 mm), si è valutato il comportamento reologico a 25°C. Identificato per tutti i campioni un comportamento pseudo-plastico (shear-thinning), i dati sono stati elaborati secondo il modello di potenza seguente:
Dove τ è lo shear stress (Pa), g è lo shear rate (s-1), k è il coefficiente di consistenza o indice di viscosità (Pa·sn) e n è l’indice di non-Newtonianità (1 per i fluidi newtoniani e compreso tra 0 e 1 per i fluidi pseudoplastici shear-thinning).
Le maionesi sono state anche caratterizzate per la texture (Texture Analyzer TVT 6700, sonda cilindrica in acciaio, diametro 35 mm) con un test di penetrazione per ottenere i parametri di firmness (la massima forza in N registrata alla penetrazione, adhesiveness (il lavoro necessario per fare ritornare indietro la sonda), e stickiness (in N, che indica la tendenza di un campione a rimanere adeso a una superficie).
- Analisi statistica
Tutti i risultati ottenuti sono riportati come valori medi ± deviazione standard dei replicati. L’influenza del tipo di maionese vari parametri misurati è stata valutata mediante analisi della varianza (ANOVA) a una via utilizzando il software IBM SPSS Statistics (versione 23, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) con un livello di confidenza del 95%. In caso di influenza significativa, le medie sono state discriminate mediante il test post-hoc di Tukey, allo stesso livello di confidenza.
Risultati
La Tabella 1 riporta la caratterizzazione delle diverse maionesi, sperimentali e commerciali, analizzate per aw, pH e perdita di olio. Come atteso, l’attività dell’acqua è risultata paragonabile per le maionesi commerciali, mentre i prodotti sperimentali, nei quali non sono stati utilizzati addensanti, questo parametro è risultato più alto e prossimo a 1. Anche il pH è risultato più basso (inferiore a 4) e simile per le maionesi del mercato. Il campione sperimentale senza aceto ha un pH neutro mentre l’aggiunta di aceto ha portato a una notevole riduzione del valore del pH, ancora però superiore a 4.5.
I valori di attività dell’acqua e di pH, quindi, rendono le ricette sviluppate idonee per un consumo immediato, o al massimo ad una conservazione refrigerata di pochi giorni, per cui la ricetta e/o il processo dovrebbero essere modificati in vista di un prodotto industriale a lunga conservazione. Le coordinate tricromatiche sono state convertite in formato RGB e le corrispondenti etichette colore sono riportate in Tabella 1. Non avendo aggiunto nessun ingrediente con potere colorante, impiegati invece nelle maionesi commerciali, le maionesi sperimentali sono risultate ovviamente più chiare.
Relativamente alla capacità di trattenere olio, tre dei campioni commerciali non hanno mostrato alcuna separazione di fase, mentre la maionese del mercato MC4 e le due commerciali hanno dato perdite di olio simili. A livello visivo, dopo la fase di centrifugazione, si sono verificate due diverse situazioni: nel caso delle maionesi a base di gel di soia e di MC4, si è osservata la chiara separazione di una fase oleosa, mentre nelle altre maionesi vegane si è osservata la precipitazione di una fase scura, anche se in piccola quantità, in maniera simile per tutti i campioni (Fig. 2).
Tabella 1 – Valutazione dell’attività dell’acqua (aw), pH, perdita di olio per le maionesi vegani sperimentali con gel di soia (MGS1 e MGS2) e le maionesi vegani commerciali (MC1, MC2; MC3, MC4). I valori sono espressi come media ± DS; diverse lettere in apice indicano, per lo stesso parametro, differenze significative tra i campioni (α <0,05).
| Maionese | aw | pH | Perdita di olio (%) | Colore (RGB) |
| MC1 | 0.969±0.001a | 3.39±0.02a | 0 | |
| MC2 | 0.963±0.003a | 3.99±0.02c | 0 | |
| MC3 | 0.966±0.000a | 3.99±0.02c | 0 | |
| MC4 | 0.962±0.006a | 3.73±0.02b | 22.97±2.77b | |
| MGS1 | 0.996±0.001b | 6.42±0.01e | 13.48±1.48a | |
| MGS2 | 0.995±0.002b | 4.75±0.001d | 21.61±2.98b |
La Fig.3 mostra le distribuzioni (come densità volumetrica percentuale) delle dimensioni delle particelle delle diverse maionesi. I profili sono risultati simili per le maionesi MC1 e MC4 e per la MC2 e MC3. Le due maionesi sperimentali mostrano profili diversi tra loro e più simili a uno o l’altro gruppo dei prodotti commerciali. Si nota come l’aggiunta di aceto abbia portato a goccioline più grandi, forse a causa dell’abbassamento del pH a valori prossimi al punto isoelettrico delle proteine della soia. Il diametro medio su base volumetrica e il diametro massimo del 50% del volume delle particelle sono riportati in Tabella 2
Tabella 2 – Analisi della distribuzione dimensionale delle particelle (D[4,3], e Dv50), e della texture delle maionesi vegani sperimentali con gel di soia (MGS1 e MGS2) e delle maionesi vegani commerciali (MC1, MC2; MC3, MC4). I valori sono espressi come media ± DS; diverse lettere in apice indicano, per lo stesso parametro, differenze significative tra i campioni per lo stesso parametro (α <0,05).
| Maionese | D[4,3] (μm) | Dv50 (μm) | Firmness (N) | Stickiness (N) | Adhesiveness (g*mm) |
| MC1 | 36.15±0.21c | 33.19±0.20c | 0.71±0.02a | -0.61±0.03c | -197.60±9.81c |
| MC2 | 8.79±0.22a | 4.75±0.01a | 0.86±0.02bc | -0.78±0.03b | -271.20±10.80a |
| MC3 | 10.42±0.37a | 4.86±0.01a | 1.02±0.03d | -0.83±0.02a | -286.60±7.73a |
| MC4 | 34.30±0.39c | 30.04±0.05c | 0.82±0.04bc | -0.59±0.02c | -165.00±2.74d |
| MGS1 | 35.97±3.43c | 4.98±0.05a | 0.69±0.03a | -0.73±0.04b | -228.40±11.55b |
| MGS2 | 22.47±0.37b | 18.76±0.33b | 0.79±0.03bc | -0.52±0.02d | -146.00±5.34c |
L’analisi delle curve di flusso, come anticipato nei materiali e metodi ha mostrato un comportamento pseudoplastico shear-thinning per tutti i campioni e i valori di k e n calcolati sono riportati in Tabella 3. I risultati riflettono le differenze e somiglianze già evidenziate dalle analisi precedenti, compresa la perdita di olio. Infatti, le maionesi con un valore maggiore di k corrispondono ai campioni che non hanno mostrato separazione di fase nell’analisi precedente e in letteratura si riporta che una maggiore viscosità corrisponde a una struttura dell’emulsione più forte.
Tabella 3 – Valori dei parametri coefficiente di consistenza (K) e indice non-Newtonianità (n) dall’applicazione del modello di potenza ai dati delle curve di flusso a 25 °C. I valori sono espressi come media ± DS; diverse lettere in apice indicano differenze significative tra i campioni per lo stesso parametro (α <0.05).
| Sample | k (Pa*sn) | n | R2 |
| MC1 | 63.50±4.51a | 0.22±0.00c | 0.998 |
| MC2 | 112.42±1.30b | 0.19±0.01b | 0.995 |
| MC3 | 115.52±2.73b | 0.18±0.00b | 0.995 |
| MC4 | 46.76±2.04a | 0.16±0.01b | 0.996 |
| MGS1 | 52.54±7.13a | 0.23±0.01c | 0.999 |
| MGS2 | 53.54±6.06a | 0.11±0.01a | 0.995 |
Infine, l’analisi della texture (Tabella 2), ha indicato consistenze meno facilmente differenziabili tra i vari campioni, sia commerciali che sperimentali.
Conclusioni
L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di formulare una maionese vegana utilizzando un gel proteico di soia e come altri ingredienti solo una bevanda di soia, olio vegetale e aceto nella versione acidificata. Le maionesi sono state confrontate con alcune maionesi vegani commerciali per parametri chimico-fisici, di stabilità e di consistenza, portando alle seguenti principali conclusioni.
- L’assenza di ingredienti con potere colorante ha portato a maionesi più chiare rispetto ai prodotti commerciali.
- In assenza di addensanti, l’attività dell’acqua nelle maionesi sperimentali è rimasta troppo alta e si è avuta una certa perdita di olio in seguito a riscaldamento e centrifugazione, osservata però anche in una maionese commerciale.
- Tutte le maionesi hanno mostrato un comportamento di fluido pseudoplastico, con gli indici di consistenza più bassi per quelle con perdita di olio.
- L’analisi della distribuzione della dimensione della fase dispersa ha mostrato profili diversi per le due maionesi sperimentali (acidificata e non), ma in linea con i campioni commerciali.
- L’analisi della texture ha indicato profili relativamente simili per i vari prodotti.
Il gel proteico di soia utilizzato in questo lavoro ha mostrato la potenzialità di sostituzione sostituire efficacemente il tuorlo d’uovo nella produzione di maionesi vegane. Considerata l’attività dell’acqua, e aggiungendo degli ingredienti per sviluppare la componente aromatica, il gel di soia potrebbe essere impiegato per la preparazione di salse nella ristorazione collettiva. Maggiori modifiche sono necessarie per la produzione di salse industriali a lunga conservazione.
Ringraziamenti
Oltre all’azienda HiWeiss srl, si ringraziano il dr. Guillermo Duserm Garrido e la dr.ssa Neeliya Chakkrawarthige per il supporto analitico.
