Plant-based products as a more sustainable source of protein: Exploring physico-chemical and sensory properties and consumer response
Authors:   , Moussaoui Djemaa 
Published: July 2024

Recently, there has been a growing interest about the world transition to a more sustainable and healthy food consumption. In this context, a better understanding of the challenges involved in making effective this transition is required. This Thesis aims at contributing to: i) the knowledge about the physicochemical and sensory properties of plant-based ingredients and products relevant for the development of novel plant-based food and ii) the analysis of consumers response towards plant-based food products.

In a first stage, the effects of pH and calcium on the techno-functional properties of four pulse flours (chickpea, lentil, red lentil, and white bean) and the rheological properties of their pastes and gels were studied. Results showed that the four pulse flours (chickpea, lentil, red lentil and white bean) exhibited different techno-functional properties that also varied with the conditions of pH and ionic strength. All pulse flours were good emulsifiers. In addition, white bean flour provided the higher water holding capacity, while lentil and red lentil flours were good as foaming ingredients. Chickpea flour exhibited high thickening capacity while red lentil exhibited high gelation capacity. Lowering pH and adding calcium increased water holding, foaming and thickening capacities, while it decreased emulsifying and gelation capacities.

In a second stage, the effect of varying the concentration of four ingredients (flour, oil, lemon, and salt) on the mechanical and sensory properties of three pulse gels (lentil, red lentil, or chickpea) was investigated. Mechanical properties varied differently with the formulation depending on the pulse type. For all pulses, the hardness and stiffness increased with flour content and decreased with salt. The same properties decreased with lemon in chickpea gels and increased with oil content in red lentil gels. Regarding the sensory properties of pulse gels, the Flash Profile technique provided distinctive sensory characteristics of each pulse gel. The red lentil gels were homogeneous, creamy and compact. The chickpea gels were also compact, but harder. Lentil flour resulted in rough and sandy gels. For the three pulses, including oil and lemon reduced pulse flavors and increased sour taste.

After that, consumer response elicited by the image of a plant-based burger was analyzed according to the information about the source of plant-protein (soy, pea and seitan (wheat)) and to consumers' attitude towards meat reduction. The source of plant-protein did not affect consumers' response, but attitude towards meat reduction had a significant impact. Supporters of meat reduction showed higher acceptance and perceived plant-based burgers as healthier, less processed, and more sustainable, while rejecters showed lower acceptance, lower healthy and sustainable perception and higher processed perception. In addition, plant-based burgers evoked positive emotions in supporters of meat reduction. Meanwhile, the samples evoked negative emotions in rejecters of meat reduction. Finally, Structural Equations Modelling analysis has been applied to understand the effect of consumers attitudes and concerns on their response towards plant-based products.

This Thesis provides insights for a better understanding of challenges faced by the food industry in the development of new plant-based products.

RESUMEN

La concienciación sobre la transición mundial hacia un consumo de alimentos más sostenible y saludable ha aumentado en los últimos años. En este contexto, se requiere una mayor comprensión de los desafíos que supone hacer efectiva dicha transición. Esta Tesis tiene como objetivos contribuir a: i) el conocimiento sobre las propiedades fisicoquímicas y sensoriales de ingredientes y productos vegetales relevantes para el desarrollo de nuevos alimentos basados en plantas y ii) el análisis de la respuesta de los consumidores hacia alimentos basados en plantas.

En una primera fase, se estudiaron los efectos del pH y el calcio sobre las propiedades tecno-funcionales de cuatro harinas de legumbres (garbanzo, lenteja, lenteja roja y judía blanca) y las propiedades reológicas de sus pastas y geles. Los resultados mostraron que las cuatro harinas de legumbres presentaban diferentes propiedades tecno-funcionales que también variaban con las condiciones de pH y fuerza iónica. Todas las harinas de legumbres fueron buenos emulsionantes. Además, la harina de judía blanca mostró la mayor capacidad de retención de agua, mientras que las harinas de lenteja y lenteja roja eran buenas como ingredientes espumantes. La harina de garbanzo tuvo una alta capacidad de espesamiento y la harina de lenteja roja tuvo una alta capacidad de gelificación. La disminución del pH y la adición de calcio aumentaron las capacidades de retención de agua, espumante y espesamiento. Sin embargo, la capacidad emulsionante y la capacidad de gelificación disminuyeron con la disminución del pH y la adición de calcio.

En una segunda etapa, se investigó el efecto de la variación de la concentración de cuatro ingredientes (harina, aceite, limón y sal) en las propiedades mecánicas y sensoriales de tres geles de legumbres (lenteja, lenteja roja o garbanzo). Las propiedades mecánicas variaron de forma diferente con la formulación según el tipo de legumbre. En todas las legumbres, la dureza y la rigidez aumentaron con el contenido de harina y disminuyeron con la sal. Las mismas propiedades disminuyeron en los geles de garbanzo al añadir limón, y aumentaron en los geles de lenteja roja al aumentar el contenido de aceite. En cuanto a las propiedades sensoriales de los geles de legumbres, la técnica Flash Profile proporcionó las características distintivas de cada gel de legumbres. Los geles de lentejas rojas fueron homogéneos, cremosos y compactos. Los geles de garbanzo también fueron compactos, pero más duros. La harina de lenteja dio lugar a geles ásperos y arenosos. Para las tres legumbres, la inclusión de aceite y limón redujo los sabores de las legumbres y aumentó el sabor ácido.

Después, se analizó la respuesta del consumidor evocada por la imagen de una hamburguesa vegetal, en función de la información sobre la fuente de proteína vegetal (soja, guisante o seitán (trigo)) y de la actitud de los consumidores hacia la reducción del consumo de carne. La fuente de proteína vegetal no afectó a la respuesta de los consumidores, pero la actitud hacia la reducción de carne tuvo un impacto significativo. Los más partidarios de la reducción de carne mostraron mayor aceptación y percibieron las hamburguesas vegetales como más saludables, menos procesadas y más sostenibles. Sin embargo, los que estaban en contra de dicha reducción mostraron una menor aceptación y percibieron las muestras como menos saludables, menos sostenibles y más procesadas. Además, las hamburguesas vegetales evocaron emociones positivas en los partidarios de la reducción de carne, mientras que en el grupo que rechazaba la reducción de carne, evocaron emociones negativas. Finalmente, se aplicó el Modelo de Ecuaciones Estructurales para investigar el efecto de la actitud y preocupaciones de los consumidores en sus respuestas a productos de origen vegetal.

Esta Tesis contribuye a una mejor comprensión de los desafíos a los que se enfrenta la industria alimentaria en el desarrollo de nuevos productos basados en plantas.