Hvad er anvendelsen af fødevarekolloider i vegetabilsk proteinkød?

Planteproteinkød er et bionisk kødprodukt med animalsk kødfiberstruktur, -tekstur, -farve, -smag, -tekstur og -udseende, der fremstilles med visse tekniske midler ved hjælp af planteprotein som basismateriale. Sammensætningen, typen af ingredienser og fugtindholdet i plantekødmatrixen kan have en betydelig indvirkning på det endelige produkts tekstur og mundfølelse.
Effekten af materialeegenskaber og sammensætning på ekstruderede produkters egenskaber er betydelig og kompleks. Kommercielt tilgængelige formuleringer af organiseret proteinbaseret plantekød består af seks hovedkomponenter (tabel 1): vand, protein, smagsstoffer, fedt, bindemiddel og farvestoffer. Vand udgør 50% til 80% af de samlede ingredienser og fungerer som blødgøringsmiddel og giver saftighed under forarbejdningen af plantebaserede kødprodukter.

Da fødevarekolloider som proteiner og polysaccharider spiller en afgørende rolle i produktidentifikation og -differentiering, og fedtanaloger er nøglefaktorer i forbedringen af smag, tekstur, mundfølelse og ernæringsmæssige aspekter, fokuserer denne artikel på fremskridtene inden for forskning i anvendelsen af fødevarekolloider som proteiner, polysaccharider og fedtanaloger i plantebaseret kød.
Det omfatter hovedsageligt 3 aspekter: 1) typer, funktioner og dannelsesmekanismer for proteinfiberstrukturen i organiserede proteinfibre med høj fugtighed; 2) virkningerne af polysakkariders typer, strukturer og funktioner på de makroskopiske og mikrostrukturer og teksturer i ekstruderet plantekød med høj fugtighed; og 3) udviklingen af fedtmimik baseret på fødevarekolloider og deres anvendelse i plantekød. Proteiner
Planteproteiner består hovedsageligt af kugleformede proteiner, og de kræfter, der opretholder deres rumlige struktur på højt niveau, er hovedsageligt svage interaktioner som f.eks. ikke-kovalente eller sekundære bindinger. Næsten alle planteproteiner kan bruges som råmaterialer til fremstilling af plantebaseret kunstigt kød, f.eks. er bælgplanteproteiner, kornproteiner og kartoffelproteiner de vigtigste råmaterialer til produktion af plantebaseret kød.
1. Bælgplanteproteiner Baseret på en omfattende analyse af råvareudbytte, pris og funktionelle egenskaber anvendes sojabønneproteinisolat (SPI), sojabønneproteinkoncentrat (SPC) og ærteproteinisolat (PPI) ofte i kommercielt tilgængelige plantebaserede kødprodukter på grund af deres lavere pris og bedre emulgerings-, gelerings-, vandholdende og fedtbindende egenskaber.
På trods af at høj proteinrenhed ikke er positivt korreleret med plantekødets tekstur og udseende, bruges SPI oftest i undersøgelsen af ekstruderet planteproteinkød med høj fugtighed i kraft af dets proteinindhold på mere end 90%, svage sojalugt og lysere farve.SPI dannede en fibrøs struktur, der var synlig for det blotte øje ved et fugtindhold på 50%, og anisotropisk struktur blev bekræftet ved røntgenscanning. Dannelsen af anisotropisk struktur blev bekræftet ved røntgenscanning.
Ærteprotein er hovedkomponenten i biproduktet fra forarbejdning af ærtestivelse til ærtemelis. Ærteprotein er den vigtigste plantekilde til forgrenede aminosyrer (BCAA), der indeholder op til 18,1%. Forgrenede aminosyrer udgør ca. en tredjedel af skeletmuskelproteinerne. Tilskud med forgrenede aminosyrer kan hæmme nedbrydningen af skeletmuskelproteiner, lindre forsinket muskelømhed efter anstrengende træning og fremme muskelrestitution.
Med lav allergenicitet, høj næringsværdi, emulgering og skumstabilitet er ærteprotein blevet en mainstream plantebaseret kødproteiningrediens. Ærteprotein har dog en svag geleringsevne, og det tilberedte plantekød har en blød tekstur og dårlig elasticitet. For at forbedre ærteproteinets geleringsegenskaber tilsættes der ofte forskellige slags salte (NaSCN, NazSO4, CHCOONa, NaCl) til systemet for at forbedre gelstyrken ved at fremme dannelsen af flere hydrogenbindinger mellem ærteproteinmolekyler.
Derudover omfatter de bælgplanteproteiner, der i øjeblikket bruges til ekstrudering med høj luftfugtighed, lupin, hestebønner, mungbønner og kikærter. Fordi mungbønneprotein har en god geleringsevne, hjælper partikler kombineret og forbedrer vandholdingskapaciteten, bruges det ofte og sojaprotein, ærteproteinforbindelse til at forbedre teksturen af plantekød, forbedre tyggemusklerne.
2. Kornprotein er de vigtigste fødevareafgrøder, der ofte bruges som frø (ris, byg, havre og majs) og mel (hvede, rug og majs). Hvedeprotein (WG) er et økonomisk vigtigt biprodukt fra den våde forarbejdning af hvedemel og består hovedsageligt af hvedealkoholopløseligt protein og hvedeglutenin. Hvedeprotein har viskoelasticitet, bindingsevne, dejdannelsesevne og fermenteringsevne, det er et lovende bindemiddelmateriale, som kan bruges som fortykningsmiddel til kødbøffer, som bindemiddel til pølseprodukter og kan bindes til store stykker fødevarer for at lave rekonstituerede fødevarer.
Risprotein kan i henhold til dets opløselighed og biokemiske egenskaber inddeles i fire kategorier: klart protein, globulin, glutenin og alkoholopløselige proteiner, hvoraf glutenin også har en underenhed forbundet med disulfidbindinger, der anvendes i plantekød med den rolle at forbedre teksturen.
Kornproteiner har et højt indhold af cystein og methionin, mens lysin er den første begrænsende aminosyre. Ris har et højt lysinindhold, meget højere end hvedeprotein (2,3 g/16 g N) og majsprotein (2,5 g/16 g N). Risprotein har en høj biotilgængelighed på 77, hvilket gør det til et planteprotein af høj kvalitet, der svarer til værdierne for oksekød (77) og fisk (76).
Risprotein tilsættes ofte for at løse problemet med den ubalancerede aminosyresammensætning i bælgplanteproteiner. Ud over hvede- og risproteiner findes der majs-, byg-, havre- og sorghumproteiner. Alle disse proteiner kan bruges i produktionen af organiserede proteiner, men det er ikke egnet til masseproduktion i betragtning af de økonomiske fordele.
3. Kartoffel og andre proteiner Selvom proteinindholdet i kartoffelknolde ikke er højt (2,3%), har kartoffelproteiner en høj næringsværdi og er rige på lysin, methionin, treonin og tryptofan med en bioeffektivitet på ca. 80, hvilket er betydeligt højere end FAO/WHO-standardproteinet.
Kartoffelglykoprotein er hovedkomponenten i kartoffelprotein, med god opløselighed, emulgering, skumdannelse og gelering. Kartoffelprotein bruges ofte som supplement til bønneprotein for at forbedre konsistensen, men også fra rapsfrø, bomuldsfrø, jordnødder, solsikkefrø, sesam, saflor, hørfrø og andre oliefrøafgrøder, der udvindes af vegetabilske proteiner, der bruges som råmateriale til vegetabilsk proteinkød. Kulhydrater
Saltopløselige myofibrillære proteiner spiller en dominerende rolle i dannelsen af tekstur og vandbinding i forarbejdet kød. I vegetabilske proteinbaserede kødprodukter bruges kulhydrater ofte som bindemidler og strukturelle hjælpemidler til at forbedre teksturen, øge kødets vandbindingsevne og forbedre produktets konsistens. Kulhydrater kan inddeles i to hovedgrupper: Den første gruppe er polysaccharid og dets afledte kolloider, og den anden gruppe er fordøjelig stivelse.
1. Polysaccharidkolloider og deres derivater Polysaccharidkolloider kan udvindes fra tang (f.eks. carrageenan og algin), træer (arabisk gummi) eller produceres ved mikrobiel fermentering (xanthangummi). På grund af dets polyolstruktur (OH-gruppe) har det normalt negativt ladede grupper (svovl- og carboxylgrupper) og er i stand til at binde vand kraftigt gennem hydrogenbinding og ion-dipol-interaktioner, hvilket øger tykkelsen og konsistensen af plantekød og reducerer kogetab.
Carrageenan er en klasse af sulfaterede anioniske polysaccharider, der stammer fra rødalger. Det klassificeres i tre hovedgrupper baseret på antallet og placeringen af sulfatgrupper i galactose/dehydrogalactose-kæden: k-type, ι-type og λ-type. Blandt dem indeholder k-type-carrageenan en sulfatgruppe i den gentagne enhed af hvert disakkarid, og ι-typen og λ-typen indeholder henholdsvis to og tre sulfatgrupper.
Under visse forhold kan carrageenan af k-typen og carrageenan af ι-typen danne termoreversible geler på grund af varmeinduceret intramolekylær loop-lukning og spiller derfor en vigtig rolle i den strukturelle kontrol af ekstruderede stoffer.
Ud over typen af carrageenan har mængden af tilsat carrageenan også en vigtig effekt på strukturen af organiserede proteiner. Ved lavere carrageenantilsætningsniveauer (mindre end 1%) viste organisationsgraden af ekstruderede jordnøddeproteiner med høj fugtighed en tendens til at stige og derefter falde med stigningen i carrageenantilsætning, og den fibrøse struktur var den mest betydningsfulde ved tilsætningsniveauet på 0,1%, mens hårdheden og tyggeevnen faldt.
Ved moderate tilsætninger (1%-3%) reducerede carrageenan til en vis grad hårdheden, kohæsionen og viskositeten af SPI-ekstruderede produkter, men havde ingen signifikant effekt på elasticiteten. Ved højere tilsætningsniveauer (3%~7%) dannede ι-type carrageenan (6%) en mere kompakt netværksstruktur i SPC-ekstruderede produkter, øgede fibrillering og forbedrede rehydrering og fordøjelighed, hvor disulfid- og hydrogenbindinger var de vigtigste kræfter, der opretholdt den organiserede struktur.
Mange vegetabilske kødprodukter indeholder methylcellulose, som er en modificeret kostfiber, der har en emulgeringsforbedrende effekt i animalsk kød, og tilsætning af en passende mængde methylcellulose til vegetabilsk kød kan fungere som et bindemiddel.
Fra et ernæringsmæssigt synspunkt producerer methylcellulose en tyktflydende opløsning i mave-tarmkanalen, der ligesom andre kostfibre har en rolle i glukosemetabolismen. Tilsætningen af guargummi forbedrer yderligere hårdheden, elasticiteten, kohæsionen og viskositeten af ekstruderede SPI-prøver. Pektin er fordelt i den kontinuerlige fase af SPI, og pektinfiberlængden øges, og anisotropien øges, når pektinkoncentrationen og forskydningstemperaturen øges.
2. Stivelse stivelse som en klasse af polymer kulhydrater, kan opdeles i lige kæde stivelse og forgrenet kæde stivelse, i kontakt med vand ved at indsætte og aldring kan danne en gel. På grund af fordelene ved lav pris, vedvarende og hurtig bionedbrydning bruges det ofte i vid udstrækning som fortykningsmiddel og stabilisator i kødforarbejdning.
Plantekødsprodukter, ud over protein, er stivelse hovedkomponenten, ved at kombinere med vand og fiksering af fedt, forbedre reologi, tekstur og konsistens, reducere vandanalyse og emulgering af olie.
3. Fedtsimulanter Animalsk fedt er en vigtig faktor for kødets smag, tekstur, saftighed og mundfornemmelse. Naturlige fedtstoffer er blandinger af glycerider, for det meste mættede fedtsyrer. Fedtets smeltepunkt stiger med væksten i kulstofkæden af fedtsyrer i det og graden af mætning. Svinefedt har et smeltepunkt på ca. 28-48 °C, og oksefedt har et smeltepunkt på 40-50 °C.
Hver dag ser man, at animalsk fedt er fast, mens plantefedt for det meste består af umættede fedtsyrer, har et lavere kogepunkt og er flydende ved stuetemperatur. For at simulere animalsk fedt bruges kokosolie (24 ℃) og palmeolie (op til 58 ℃), som har høje smeltepunkter, hovedsageligt som vegetabilske fedtstoffer.
For at udvikle teksturer og smage, der ligner animalske fedtstoffer, blandes faste fedtstoffer udvundet af tropiske frugter, såsom kokosnød og kakaonibs, med flydende olier, der indeholder mere umættede fedtsyrer, såsom solsikke- og rapsolie.
For at få plantebaserede burgere og pølser til at se lige så marmorerede ud som almindelige bøffer af hakket oksekød og svinekød, bliver blandingen af mættede og umættede olier kværnet til små kugler af hvidt fedt. Sesamolie og avocadoolie tilsættes for at give næring og smag.