Wie werden Lebensmittelkolloide in pflanzlichem Eiweißfleisch eingesetzt?

Pflanzenproteinfleisch ist ein bionisches Fleischerzeugnis mit der Struktur, der Textur, der Farbe, dem Geschmack, der Beschaffenheit und dem Aussehen tierischer Fleischfasern, das mit bestimmten technischen Mitteln unter Verwendung von Pflanzenprotein als Ausgangsmaterial hergestellt wird. Die Zusammensetzung, die Art der Zutaten und der Feuchtigkeitsgehalt der pflanzlichen Fleischmatrix können sich erheblich auf die Textur und das Mundgefühl des Endprodukts auswirken.
Die Auswirkungen der Materialeigenschaften und -zusammensetzung auf die Organisationseigenschaften von extrudierten Produkten sind erheblich und komplex. Kommerziell erhältliche Formulierungen von organisiertem Pflanzenfleisch auf Proteinbasis bestehen aus sechs Hauptbestandteilen (Tabelle 1): Wasser, Protein, Geschmacksstoffe, Fett, Bindemittel und Farbstoffe. Wasser macht 50% bis 80% der gesamten Inhaltsstoffe aus und dient als Weichmacher und sorgt für die Saftigkeit bei der Verarbeitung von pflanzlichen Fleischprodukten.

Da Lebensmittelkolloide wie Proteine und Polysaccharide eine entscheidende Rolle bei der Produktidentifizierung und -differenzierung spielen und Fettanaloga Schlüsselfaktoren bei der Verbesserung von Geschmack, Textur, Mundgefühl und ernährungsphysiologischen Aspekten sind, konzentriert sich dieser Beitrag auf den Fortschritt der Forschung zur Anwendung von Lebensmittelkolloiden wie Proteinen, Polysacchariden und Fettanaloga in Fleisch auf pflanzlicher Basis.
Sie umfasst hauptsächlich 3 Aspekte: 1) die Arten, Funktionen und Bildungsmechanismen der Proteinfaserstruktur von organisierten Proteinfasern mit hohem Feuchtigkeitsgehalt; 2) die Auswirkungen der Arten, Strukturen und Funktionen von Polysacchariden auf die makroskopischen und mikroskopischen Strukturen und Texturen von extrudiertem Pflanzenfleisch mit hohem Feuchtigkeitsgehalt; und 3) die Entwicklung von Fettimitaten auf der Grundlage von Lebensmittelkolloiden und ihre Anwendungen in Pflanzenfleisch. Proteine
Pflanzenproteine bestehen hauptsächlich aus kugelförmigen Proteinen, und die Kräfte, die ihre räumliche Struktur auf hohem Niveau aufrechterhalten, sind hauptsächlich schwache Wechselwirkungen wie nicht kovalente oder sekundäre Bindungen. Fast alle pflanzlichen Proteine können als Rohstoffe für die Herstellung von künstlichem Fleisch auf Pflanzenbasis verwendet werden, z. B. Leguminosenproteine, Getreideproteine und Kartoffelproteine sind die wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung von Fleisch auf Pflanzenbasis.
1. Leguminosenproteine Auf der Grundlage einer umfassenden Analyse der Rohstoffausbeute, des Preises und der funktionellen Eigenschaften werden Sojaproteinisolat (SPI), Sojaproteinkonzentrat (SPC) und Erbsenproteinisolat (PPI) aufgrund ihres niedrigeren Preises und ihrer besseren Emulgier-, Gelier-, Wasserhalte- und Fettbindungseigenschaften häufig in handelsüblichen pflanzlichen Fleischerzeugnissen verwendet.
Trotz der Tatsache, dass eine hohe Proteinreinheit nicht positiv mit der Textur und dem Aussehen von Pflanzenfleisch korreliert, wird SPI aufgrund seines Proteingehalts von mehr als 90%, seines schwachen Sojageruchs und seiner helleren Farbe am häufigsten für die Untersuchung von extrudiertem Pflanzenproteinfleisch mit hohem Feuchtigkeitsgehalt verwendet.SPI bildete eine faserige Struktur, die bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 50% mit bloßem Auge sichtbar war, und die anisotrope Struktur wurde durch Röntgenaufnahmen bestätigt. Die Bildung einer anisotropen Struktur wurde durch Röntgenaufnahmen bestätigt.
Erbsenprotein ist der Hauptbestandteil des Nebenprodukts, das bei der Verarbeitung von Erbsenstärke zu Erbsennudeln anfällt. Erbsenprotein ist die wichtigste pflanzliche Quelle für verzweigtkettige Aminosäuren (BCAAs) und enthält bis zu 18,1%. Verzweigtkettige Aminosäuren machen etwa ein Drittel der Proteine der Skelettmuskulatur aus. Eine Supplementierung mit verzweigtkettigen Aminosäuren kann den Abbau von Skelettmuskelproteinen hemmen, den verzögert auftretenden Muskelkater nach anstrengenden Übungen lindern und die Muskelerholung fördern.
Aufgrund seiner geringen Allergenität, seines hohen Nährwerts und seiner Emulgier- und Schaumstabilität hat sich Erbsenprotein zu einer wichtigen pflanzlichen Fleischprotein-Zutat entwickelt. Allerdings hat Erbsenprotein eine schwache Gelierfähigkeit, und das zubereitete Pflanzenfleisch hat eine weiche Textur und geringe Elastizität. Um die Geliereigenschaften von Erbsenprotein zu verbessern, werden dem System häufig verschiedene Salze (NaSCN, NazSO4, CHCOONa, NaCl) zugesetzt, um die Gelierkraft zu erhöhen, indem die Bildung von mehr Wasserstoffbrücken zwischen den Erbsenproteinmolekülen gefördert wird.
Zu den Leguminosenproteinen, die derzeit für die Extrusion bei hoher Feuchtigkeit verwendet werden, gehören Lupine, Favabohne, Mungobohne und Kichererbse. Da Mungobohnenprotein eine gute Gelierfähigkeit hat, hilft es, Partikel zu verbinden und das Wasserhaltevermögen zu verbessern, wird es oft zusammen mit Sojaprotein und Erbsenprotein verwendet, um die Textur von Pflanzenfleisch zu verbessern und die Kaukraft zu erhöhen.
2. Getreideprotein ist die wichtigste Nahrungspflanze, die üblicherweise als Samen (Reis, Gerste, Hafer und Mais) und Mehl (Weizen, Roggen und Mais) verwendet wird. Weizenprotein (WG) ist ein wirtschaftlich wichtiges Nebenprodukt der Nassverarbeitung von Weizenmehl und besteht hauptsächlich aus alkohollöslichem Weizenprotein und Weizenglutenin. Weizenprotein besitzt Viskoelastizität, Bindungsfähigkeit, Teigbildungsfähigkeit und Fermentationsfähigkeit und ist ein vielversprechendes Bindemittel, das als Verdickungsmittel für Fleischpasteten und als Bindemittel für Wurstwaren verwendet werden kann und an große Lebensmittelstücke gebunden werden kann, um rekonstituierte Lebensmittel herzustellen.
Reisprotein lässt sich aufgrund seiner Löslichkeit und seiner biochemischen Eigenschaften in vier Kategorien einteilen: Klarprotein, Globulin, Glutenin und alkohollösliche Proteine, von denen das Glutenin auch eine Untereinheit besitzt, die durch Disulfidbindungen verbunden ist und in pflanzlichem Fleisch zur Verbesserung der Textur verwendet wird.
Getreideproteine haben einen hohen Gehalt an Cystein und Methionin, während Lysin die erste limitierende Aminosäure ist. Reis hat einen hohen Lysingehalt, der viel höher ist als der von Weizenprotein (2,3 g/16 g N) und Maisprotein (2,5 g/16 g N). Reisprotein hat eine hohe Bioverfügbarkeit von 77, was es zu einem hochwertigen pflanzlichen Protein macht, ähnlich den Werten von Rindfleisch (77) und Fisch (76).
Reisprotein wird häufig zugesetzt, um das Problem der unausgewogenen Aminosäurezusammensetzung von Leguminosenproteinen zu lösen. Neben Weizen- und Reisproteinen gibt es auch Mais-, Gersten-, Hafer- und Sorghumproteine. Alle diese Proteine können für die Herstellung organisierter Proteine verwendet werden, eignen sich jedoch nicht für die Massenproduktion, wenn man die wirtschaftlichen Vorteile berücksichtigt.
3. Kartoffelproteine und andere Proteine Obwohl der Proteingehalt der Kartoffelknollen nicht hoch ist (2,3%), haben Kartoffelproteine einen hohen Nährwert, sind reich an Lysin, Methionin, Threonin und Tryptophan und haben eine Biowirksamkeit von etwa 80, die deutlich über der des FAO/WHO-Standardproteins liegt.
Kartoffelglykoprotein ist der Hauptbestandteil von Kartoffelprotein, mit guter Löslichkeit, Emulgierung, Schaumbildung und Gelierung. Kartoffelprotein wird nicht nur häufig zur Ergänzung des Bohnenproteins verwendet, um die Textur zu verbessern, sondern auch aus Raps, Baumwollsamen, Erdnüssen, Sonnenblumenkernen, Sesam, Saflor, Leinsamen und anderen Ölsaaten, die aus pflanzlichen Proteinen gewonnen werden, die als Rohstoff für pflanzliches Proteinfleisch dienen. Kohlenhydrate
Salzlösliche myofibrilläre Proteine spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung der Textur und der Wasserbindung in verarbeiteten Fleischwaren. In Fleischerzeugnissen auf pflanzlicher Proteinbasis werden Kohlenhydrate häufig als Bindemittel und Strukturhilfsmittel verwendet, um die Textur zu verbessern, die Wasserbindungskapazität des Fleisches zu erhöhen und die Produktbeschaffenheit zu verbessern. Kohlenhydrate können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: Die erste Gruppe sind Polysaccharide und ihre Derivate, die zweite Gruppe ist verdauliche Stärke.
1. Polysaccharidkolloide und ihre Derivate Polysaccharidkolloide können aus Algen (z. B. Carrageen und Algin) oder Bäumen (Gummi arabicum) gewonnen oder durch mikrobielle Fermentation hergestellt werden (Xanthangummi). Aufgrund seiner Polyolstruktur (OH-Gruppe) trägt es in der Regel negativ geladene Gruppen (Schwefel- und Carboxylgruppen) und ist in der Lage, Wasser durch Wasserstoffbrückenbindungen und Ion-Dipol-Wechselwirkungen stark zu binden, wodurch die Dicke und Konsistenz von Pflanzenfleisch erhöht und Kochverluste verringert werden.
Carrageen ist eine Klasse von sulfatierten anionischen Polysacchariden, die aus Rotalgen gewonnen werden. Es wird anhand der Anzahl und Position der Sulfatgruppen in der Galaktose-/Dehydrogalaktosekette in drei Hauptgruppen eingeteilt: k-Typ, ι-Typ und λ-Typ. Unter ihnen enthält k-Typ-Carrageenan eine Sulfatgruppe in der sich wiederholenden Einheit jedes Disaccharids, und ι-Typ und λ-Typ enthalten zwei bzw. drei Sulfatgruppen.
Unter bestimmten Bedingungen können Carrageen vom Typ k und Carrageen vom Typ ι aufgrund des durch Erhitzung herbeigeführten intramolekularen Schleifenschlusses thermoreversible Gele bilden und spielen daher eine wichtige Rolle bei der Strukturkontrolle extrudierter Substanzen.
Neben der Art des Carrageens hat auch die Menge des zugesetzten Carrageens einen wichtigen Einfluss auf die Struktur der organisierten Proteine. Bei niedrigeren Carrageen-Zugabemengen (weniger als 1%) nahm der Organisationsgrad der hochfeuchten extrudierten Erdnussproteine mit zunehmender Carrageen-Zugabe tendenziell zu und dann ab, wobei die faserige Struktur bei einer Zugabemenge von 0,1% am stärksten ausgeprägt war, während Härte und Kaukraft abnahmen.
Bei moderaten Zugaben (1%-3%) verringerte Carrageenan die Härte, Kohäsion und Viskosität von SPI-Extrudaten in gewissem Maße, ohne signifikante Auswirkungen auf die Elastizität. Bei höheren Zugabemengen (3%~7%) bildete Carrageenan vom ι-Typ (6%) eine kompaktere Netzwerkstruktur in SPC-Extrudaten, erhöhte die Fibrillierung und verbesserte die Rehydratation und Verdaulichkeit, wobei Disulfid- und Wasserstoffbrückenbindungen die Hauptkräfte waren, die die organisierte Struktur aufrechterhielten.
Viele pflanzliche Fleischerzeugnisse enthalten Methylcellulose, einen modifizierten Ballaststoff, der in tierischem Fleisch eine emulgierende Wirkung hat, und der Zusatz einer angemessenen Menge Methylcellulose zu pflanzlichem Fleisch kann als Bindemittel dienen.
Aus ernährungsphysiologischer Sicht bildet Methylcellulose im Magen-Darm-Trakt eine viskose Lösung, die wie andere Ballaststoffe eine Rolle im Glukosestoffwechsel spielt. Durch den Zusatz von Guarkernmehl werden Härte, Elastizität, Kohäsion und Viskosität der extrudierten SPI-Proben weiter verbessert. Pektin ist in der kontinuierlichen Phase von SPI verteilt, und die Pektinfaserlänge und die Anisotropie nehmen zu, wenn die Pektinkonzentration und die Schertemperatur steigen.
2. Stärke Stärke als eine Klasse von Polymer-Kohlenhydraten, kann in geradkettige Stärke und verzweigtkettige Stärke unterteilt werden, in Kontakt mit Wasser durch Einfügen und Alterung kann ein Gel bilden. Aufgrund der Vorteile des niedrigen Preises, der erneuerbaren und schnellen biologischen Abbaubarkeit wird sie häufig als Verdickungsmittel und Stabilisator in der Fleischverarbeitung verwendet.
Pflanzliche Fleischerzeugnisse, zusätzlich zu Protein, Stärke ist der Hauptbestandteil, durch die Kombination mit Wasser und Fixierung Fett, Verbesserung der Rheologie, Textur und Konsistenz, reduzieren Wasser-Analyse und Emulgierung von Öl.
3. Fettsimulanzien Tierische Fette sind ein wichtiger Faktor für Geschmack, Textur, Saftigkeit und Mundgefühl von Fleisch. Natürliche Fette sind Mischungen aus gemischten Glyceriden, meist gesättigten Fettsäuren. Der Schmelzpunkt von Fett steigt mit dem Wachstum der Kohlenstoffkette der enthaltenen Fettsäuren und dem Sättigungsgrad. Schweinefett hat einen Schmelzpunkt von etwa 28 bis 48 °C, Rinderfett einen Schmelzpunkt von 40 bis 50 °C.
Im Alltag sind die tierischen Fette fest, während die pflanzlichen Fette meist ungesättigte Fettsäuren sind, die einen niedrigeren Siedepunkt haben und bei Zimmertemperatur flüssig sind. Um tierische Fette zu simulieren, werden als pflanzliche Fette hauptsächlich Kokosöl (24 ℃) und Palmöl (bis zu 58 ℃) verwendet, die hohe Schmelzpunkte haben.
Um eine Textur und einen Geschmack zu entwickeln, die tierischen Fetten ähneln, werden feste Fette aus tropischen Früchten wie Kokosnuss und Kakaonibs mit flüssigen Ölen gemischt, die mehr ungesättigte Fettsäuren enthalten, wie Sonnenblumen- und Rapsöl.
Damit pflanzliche Burger und Würstchen so marmoriert aussehen wie herkömmliche Hackfleischpasteten aus Rind- und Schweinefleisch, wird die Mischung aus gesättigten und ungesättigten Ölen zu kleinen Kugeln aus weißem Fett geformt. Für mehr Nährwert und Geschmack werden Sesamöl und Avocadoöl hinzugefügt.