EVALUATION OF ALFALFA PROTEIN CONCENTRATE: A PLANT-BASED EGG SUBSTITUTE IN BAKED PRODUCTS

The growing demand for sustainable and plant-based food products has increased interest in alternatives to animal-derived ingredients, including eggs, which play a key functional role in many food formulations. Among emerging plant protein sources, alfalfa (Medicago sativa) represents a promising and underexploited raw material due to its high protein content, favorable amino acid profile, and agronomic sustainability. Within the framework of the EU-funded Light Green Eggs project, in collaboration with Innov8 GmbH, this MSc thesis aimed at evaluating the potential of alfalfa protein concentrate (APC) as plant-based egg substitute, with a particular focus on its functional properties and application in baked products. A total of 28 APC samples obtained from different harvesting periods, phenological stages, and protein fractions were analyzed. Functional properties including protein solubility, emulsifying activity and stability, foaming capacity and stability, gelling properties, water holding capacity, and oil holding capacity were systematically assessed. Three selected APC samples were subsequently tested as egg replacers in muffin formulations (yellow cake, cocoa muffins, and mint and coconut muffins), and the resulting products were evaluated through sensory analysis and comparison with conventional eggs and other plant-based substitutes. The results highlighted a wide variability in protein content and functional performance among APC samples, strongly influenced by protein fraction composition and processing conditions. While APC showed limitations in solubility and sensory attributes, particularly related to green and bitter notes, it demonstrated promising emulsifying, foaming, water and oil-binding properties. In baked applications, APC-based muffins exhibited acceptable structure and texture, even without the addition of hydrocolloids or emulsifiers. Overall, APC emerges as a viable ingredient for egg replacement in selected bakery applications, although further optimization is required to improve sensory quality and functional consistency.

La crescente domanda di prodotti alimentari sostenibili e di origine vegetale ha aumentato l'interesse per le alternative agli ingredienti di origine animale, comprese le uova, che svolgono un ruolo funzionale fondamentale in molte formulazioni alimentari. Tra le fonti proteiche vegetali emergenti, l'erba medica (Medicago sativa) rappresenta una materia prima promettente e sottoutilizzata grazie al suo elevato contenuto proteico, al profilo aminoacidico favorevole e alla sostenibilità agronomica. Nell'ambito del progetto Light Green Eggs finanziato dall'UE, in collaborazione con Innov8 GmbH, questa tesi di laurea magistrale mirava a valutare il potenziale del concentrato proteico di erba medica (APC) come sostituto vegetale delle uova, con particolare attenzione alle sue proprietà funzionali e alla sua applicazione nei prodotti da forno. Sono stati analizzati in totale 28 campioni di APC ottenuti da diversi periodi di raccolta, stadi fenologici e frazioni proteiche. Sono state valutate sistematicamente le proprietà funzionali, tra cui la solubilità delle proteine, l'attività emulsionante e la stabilità, la capacità di schiumatura e la stabilità, le proprietà gelificanti, la capacità di ritenzione idrica e la capacità di ritenzione dell'olio. Tre campioni APC selezionati sono stati successivamente testati come sostituti dell'uovo in formulazioni di muffin (torta gialla, muffin al cacao e muffin alla menta e cocco) e i prodotti risultanti sono stati valutati attraverso analisi sensoriali e confronti con uova convenzionali e altri sostituti vegetali. I risultati hanno evidenziato un'ampia variabilità nel contenuto proteico e nelle prestazioni funzionali tra i campioni di APC, fortemente influenzata dalla composizione della frazione proteica e dalle condizioni di lavorazione. Sebbene l'APC abbia mostrato limitazioni in termini di solubilità e caratteristiche sensoriali, in particolare per quanto riguarda le note verdi e amare, ha dimostrato proprietà emulsionanti, schiumogene e di legame con acqua e olio promettenti. Nelle applicazioni da forno, i muffin a base di APC hanno mostrato una struttura e una consistenza accettabili, anche senza l'aggiunta di idrocolloidi o emulsionanti. Nel complesso, l'APC emerge come un ingrediente valido per la sostituzione delle uova in alcune applicazioni di panificazione, anche se è necessaria un'ulteriore ottimizzazione per migliorare la qualità sensoriale e la consistenza funzionale.