¿Cuál es la aplicación de los coloides alimentarios en la carne de proteína vegetal?

La carne de proteína vegetal es un producto cárnico biónico con estructura de fibra de carne animal, textura, color, sabor, textura y aspecto preparado por determinados medios técnicos utilizando proteína vegetal como material de base. La composición, el tipo de ingredientes y el contenido de humedad de la matriz de carne vegetal pueden influir notablemente en la textura y la sensación en boca del producto final.
El efecto de las propiedades y la composición del material sobre las características de organización de los productos extruidos es significativo y complejo. Las fórmulas comerciales de carnes vegetales organizadas a base de proteínas constan de seis componentes principales (Tabla 1): agua, proteínas, agentes aromatizantes, grasas, aglutinantes y colorantes. El agua representa entre 50% y 80% del total de ingredientes y sirve como plastificante y proporciona jugosidad durante el procesado de los productos cárnicos vegetales.

Dado que los coloides alimentarios como las proteínas y los polisacáridos desempeñan un papel crucial en la identificación y diferenciación de los productos, y que los análogos de las grasas son factores clave para mejorar el sabor, la textura, la sensación en boca y los aspectos nutricionales, este artículo se centra en los avances de la investigación sobre la aplicación de coloides alimentarios como las proteínas, los polisacáridos y los análogos de las grasas en la carne de origen vegetal.
Incluye principalmente 3 aspectos: 1) los tipos, funciones y mecanismo de formación de la estructura de la fibra proteica de las fibras proteicas organizadas de alta humedad; 2) los efectos de los tipos, estructuras y funciones de los polisacáridos sobre las estructuras macroscópicas y microscópicas y las texturas de las carnes vegetales extruidas de alta humedad; y 3) el desarrollo de imitadores de grasas basados en coloides alimentarios y sus aplicaciones en carnes vegetales. Proteínas
Las proteínas vegetales están compuestas principalmente por proteínas globulares, y las fuerzas que mantienen su estructura espacial de alto nivel son principalmente interacciones débiles como enlaces no covalentes o secundarios. Casi todas las proteínas vegetales pueden utilizarse como materia prima para la preparación de carne artificial de origen vegetal, por ejemplo, las proteínas de leguminosas, las proteínas de cereales y las proteínas de patata son las materias primas a granel para la producción de carne de origen vegetal.
1. Proteínas de leguminosas Basándose en un análisis exhaustivo del rendimiento, el precio y las propiedades funcionales de las materias primas, el aislado de proteína de soja (SPI), el concentrado de proteína de soja (SPC) y el aislado de proteína de guisante (PPI) se utilizan habitualmente en los productos cárnicos de origen vegetal disponibles en el mercado debido a su menor precio y a sus mejores propiedades de emulsificación, gelificación, retención de agua y fijación de grasas.
A pesar de que la alta pureza proteínica no está positivamente correlacionada con la textura y el aspecto de la carne vegetal, la SPI se utiliza más comúnmente en el estudio de las carnes de proteínas vegetales extruidas de alta humedad en virtud de su contenido proteínico de más de 90%, olor débil a soja, y color más claro.SPI formó una estructura fibrosa que era visible a simple vista a un contenido de humedad de 50%, y la estructura anisotrópica fue confirmada por escaneo de rayos X. La formación de la estructura anisótropa se confirmó mediante escaneado de rayos X.
La proteína de guisante es el principal componente del subproducto de la transformación del almidón de guisante en fideos de guisante. La proteína de guisante es la principal fuente vegetal de aminoácidos de cadena ramificada (BCAA), que contienen hasta 18,1%. Los aminoácidos de cadena ramificada constituyen aproximadamente un tercio de las proteínas del músculo esquelético. La suplementación con aminoácidos de cadena ramificada puede inhibir la degradación de las proteínas del músculo esquelético, aliviar el dolor muscular de aparición retardada tras el ejercicio extenuante y favorecer la recuperación muscular.
Gracias a su baja alergenicidad, alto valor nutritivo, emulsificación y estabilidad de la espuma, la proteína de guisante se ha convertido en un ingrediente proteínico vegetal de carne de uso corriente. Sin embargo, la proteína de guisante tiene una capacidad de gelificación débil, y la carne vegetal preparada tiene una textura blanda y poca elasticidad. Para mejorar las características de gelificación de la proteína de guisante, a menudo se añaden al sistema diferentes tipos de sales (NaSCN , NazSO4, CHCOONa, NaCl) para aumentar la fuerza de gelificación promoviendo la formación de más enlaces de hidrógeno entre las moléculas de proteína de guisante.
Además, las proteínas de leguminosas que se utilizan actualmente para la extrusión de alta humedad incluyen altramuz, haba, frijol mungo y garbanzo. Debido a que la proteína de frijol mungo tiene una buena capacidad gelificante, ayudar a las partículas combinadas y mejorar la capacidad de retención de agua, se utiliza a menudo y la proteína de soja, guisante compuesto de proteína para mejorar la textura de la carne vegetal, mejorar la masticabilidad.
2. El grano de proteína de cereal es el cultivo alimentario más importante, utilizado comúnmente como semillas (arroz, cebada, avena y maíz) y harina (trigo, centeno y maíz). La proteína de trigo (WG) es un subproducto económicamente importante del procesado húmedo de la harina de trigo y consiste principalmente en proteína soluble en alcohol de trigo y glutenina de trigo. La proteína de trigo tiene viscoelasticidad, capacidad aglutinante, capacidad de formación de masa y capacidad de fermentación, es un material aglutinante prometedor, que puede utilizarse como espesante para hamburguesas de carne, como aglutinante para productos de embutido, y puede aglutinarse a grandes trozos de productos alimenticios para hacer productos alimenticios reconstituidos.
La proteína de arroz, según su solubilidad y propiedades bioquímicas, puede dividirse en cuatro categorías: proteína clara, globulina, glutenina y proteínas solubles en alcohol, de las cuales la glutenina también tiene una subunidad unida por enlaces disulfuro, aplicada en la carne vegetal con la función de mejorar la textura.
Las proteínas de los cereales tienen un alto contenido en cisteína y metionina, mientras que la lisina es el primer aminoácido limitante. El arroz tiene un alto contenido en lisina, muy superior al de la proteína de trigo (2,3 g/16 g N), así como al de la proteína de maíz (2,5 g/16 g N). La proteína de arroz tiene una elevada biodisponibilidad de 77, lo que la convierte en una proteína vegetal de alta calidad, similar a los valores de la carne de vacuno (77) y de pescado (76).
La proteína de arroz suele añadirse para resolver el problema del desequilibrio en la composición de aminoácidos de las proteínas de leguminosas. Además de las proteínas de trigo y arroz, existen proteínas de maíz, cebada, avena y sorgo. Todas estas proteínas pueden utilizarse en la producción de proteínas organizadas, sin embargo, no es adecuado para la producción en masa teniendo en cuenta los beneficios económicos.
3. Proteínas de la patata y otras Aunque el contenido proteínico de los tubérculos de patata no es elevado (2,3%), las proteínas de la patata tienen un alto valor nutritivo, son ricas en lisina, metionina, treonina y triptófano, y su bioeficacia es de aproximadamente 80, muy superior a la de la proteína estándar de la FAO/OMS.
La glicoproteína de patata es el principal componente de la proteína de patata, con buena solubilidad, emulsificación, formación de espuma y gelificación. Proteína de la patata, además de comúnmente utilizado para complementar la proteína de frijol para mejorar la textura, sino también de colza, semillas de algodón, cacahuetes, semillas de girasol, sésamo, cártamo, linaza y otros cultivos oleaginosos extraídos de proteínas vegetales utilizados como materia prima para la carne de proteína vegetal. Hidratos de carbono
Las proteínas miofibrilares solubles en sal desempeñan un papel dominante en la formación de la textura y la fijación del agua en las carnes procesadas. En los productos cárnicos a base de proteínas vegetales, los carbohidratos se utilizan a menudo como aglutinantes y ayudas estructurales para mejorar la textura, aumentar la capacidad de retención de agua de la carne y mejorar la textura del producto. Los carbohidratos pueden dividirse en 2 grupos principales: el primero son los polisacáridos y sus coloides derivados, y el segundo, el almidón digerible.
1. Coloides de polisacáridos y sus derivados Los coloides de polisacáridos pueden extraerse de algas marinas (por ejemplo, carragenina y alginina), árboles (goma arábiga) o producirse por fermentación microbiana (goma xantana). Debido a su estructura de poliol (grupo OH), suele llevar grupos cargados negativamente (grupos azufrados y carboxílicos) y es capaz de unir fuertemente el agua mediante enlaces de hidrógeno e interacciones iónico-dipolares, aumentando así el espesor y la consistencia de la carne vegetal y reduciendo las pérdidas por cocción.
La carragenina es una clase de polisacáridos aniónicos sulfatados derivados de las algas rojas. Se clasifica en 3 grupos principales en función del número y la posición de los grupos sulfato en la cadena galactosa/dehidrogalactosa: tipo k, tipo ι y tipo λ. Entre ellos, el carragenano de tipo k contiene un grupo sulfato en la unidad repetitiva de cada disacárido, y los de tipo ι y λ contienen dos y tres grupos sulfato, respectivamente.
En determinadas condiciones, la carragenina de tipo k y la carragenina de tipo ι pueden formar geles termorreversibles debido al cierre de bucles intramoleculares inducido por el calentamiento, por lo que desempeñan un papel importante en el control estructural de las sustancias extruidas.
Además del tipo de carragenina, la cantidad de carragenina añadida también tiene un efecto importante sobre la estructura de las proteínas organizadas. En los niveles más bajos de adición de carragenina (menos de 1%), el grado de organización de las proteínas de maní extruido de alta humedad mostró una tendencia a aumentar y luego a disminuir con el aumento de la adición de carragenina, y la estructura fibrosa fue la más significativa en el nivel de adición de 0,1%, mientras que la dureza y la masticabilidad disminuyeron.
Con adiciones moderadas (1%-3%), la carragenina redujo en cierta medida la dureza, la cohesión y la viscosidad de los extrudados SPI, sin efectos significativos sobre la elasticidad. A mayores niveles de adición (3%~7%), la carragenina tipo ι (6%) formó una estructura de red más compacta en los extrudados SPC, aumentó la fibrilación y mejoró la rehidratación y la digestibilidad, donde los enlaces disulfuro y de hidrógeno fueron las principales fuerzas que mantuvieron la estructura organizada.
Muchos productos cárnicos vegetales contienen metilcelulosa, que es una fibra dietética modificada que tiene un efecto emulsionante en la carne animal, y la adición de una cantidad adecuada de metilcelulosa a la carne vegetal puede actuar como aglutinante.
Desde el punto de vista nutricional, la metilcelulosa produce una solución viscosa en el tracto gastrointestinal que, al igual que otras fibras alimentarias, desempeña un papel en el metabolismo de la glucosa. La adición de goma guar mejora aún más la dureza, elasticidad, cohesión y viscosidad de las muestras extruidas de SPI. La pectina se distribuye en la fase continua del SPI, y la longitud de las fibras de pectina aumenta y la anisotropía se incrementa al aumentar la concentración de pectina y la temperatura de cizallamiento.
2. El almidón almidón como una clase de carbohidratos poliméricos, se puede dividir en almidón de cadena recta y almidón de cadena ramificada, en contacto con el agua por el pegado y el envejecimiento puede formar un gel. Debido a sus ventajas de bajo precio, renovable y rápida biodegradación, suele utilizarse ampliamente como espesante y estabilizante en el procesado de la carne.
Los productos cárnicos vegetales, además de la proteína, el almidón es el componente principal, al combinarse con el agua y fijar la grasa, mejoran la reología, la textura y la consistencia, reducen el análisis del agua y la emulsificación del aceite.
3. Simulantes de grasa Las grasas animales son un factor importante en el sabor, la textura, la jugosidad y la sensación en boca de la carne. Las grasas naturales son mezclas de glicéridos mixtos, en su mayoría ácidos grasos saturados. El punto de fusión de la grasa aumenta con el crecimiento de la cadena de carbono de los ácidos grasos que contiene y el grado de saturación. La grasa de cerdo tiene un punto de fusión de unos 28 a 48°C, y la de vacuno, de 40 a 50°C.
Las grasas animales son sólidas, mientras que las grasas vegetales son en su mayoría ácidos grasos insaturados, tienen un punto de ebullición más bajo y son líquidas a temperatura ambiente. Para simular las grasas animales, se utilizan principalmente como grasas vegetales el aceite de coco (24 ℃) y el aceite de palma (hasta 58 ℃), que tienen altos puntos de fusión.
Para desarrollar texturas y sabores similares a los de las grasas animales, se mezclan grasas sólidas extraídas de frutas tropicales, como el coco y los nibs de cacao, con aceites líquidos que contienen más ácidos grasos insaturados, como los aceites de girasol y canola.
Para que las hamburguesas y salchichas vegetales tengan el mismo aspecto marmolado que las hamburguesas normales de carne picada de vacuno y cerdo, la mezcla de aceites saturados e insaturados se bate en pequeñas bolas de grasa blanca. Para aportar nutrición y sabor, se añaden aceite de sésamo y de aguacate.