Quelle est l'application des colloïdes alimentaires dans la viande à base de protéines végétales ?

La viande à base de protéines végétales est un produit carné bionique ayant une structure, une texture, une couleur, une saveur, une texture et un aspect de viande animale, préparé par certains moyens techniques en utilisant des protéines végétales comme matériau de base. La composition, le type d'ingrédients et le taux d'humidité de la matrice de viande végétale peuvent avoir un impact significatif sur la texture et la sensation en bouche du produit final.
L'effet des propriétés et de la composition des matériaux sur les caractéristiques d'organisation des produits extrudés est important et complexe. Les formulations de viandes végétales organisées à base de protéines disponibles dans le commerce sont constituées de six composants principaux (tableau 1) : eau, protéines, agents aromatiques, matières grasses, liants et colorants. L'eau représente 50% à 80% du total des ingrédients et sert de plastifiant et apporte de la jutosité pendant la transformation des produits carnés à base de plantes.

Étant donné que les colloïdes alimentaires tels que les protéines et les polysaccharides jouent un rôle crucial dans l'identification et la différenciation des produits, et que les analogues des graisses sont des facteurs clés dans l'amélioration de la saveur, de la texture, de la sensation en bouche et des aspects nutritionnels, ce document se concentre sur l'avancement de la recherche sur l'application des colloïdes alimentaires tels que les protéines, les polysaccharides et les analogues des graisses dans les viandes d'origine végétale.
Il comprend principalement 3 aspects : 1) les types, les fonctions et le mécanisme de formation de la structure des fibres protéiques organisées à haute teneur en eau ; 2) les effets des types, des structures et des fonctions des polysaccharides sur les structures et textures macroscopiques et microscopiques des viandes végétales extrudées à haute teneur en eau ; et 3) le développement d'imitations de graisses basées sur des colloïdes alimentaires et leurs applications dans les viandes végétales. Protéines
Les protéines végétales sont principalement composées de protéines globulaires, et les forces qui maintiennent leur structure spatiale de haut niveau sont principalement des interactions faibles telles que des liaisons non covalentes ou secondaires. Presque toutes les protéines végétales peuvent être utilisées comme matières premières pour la préparation de viande artificielle d'origine végétale. Par exemple, les protéines de légumineuses, les protéines de céréales et les protéines de pommes de terre sont les principales matières premières pour la production de viande d'origine végétale.
1. Protéines de légumineuses Sur la base d'une analyse complète du rendement des matières premières, du prix et des propriétés fonctionnelles, l'isolat de protéines de soja (SPI), le concentré de protéines de soja (SPC) et l'isolat de protéines de pois (PPI) sont couramment utilisés dans les produits carnés d'origine végétale disponibles dans le commerce en raison de leur prix plus bas et de leurs meilleures propriétés d'émulsification, de gélification, de rétention d'eau et de liaison des graisses.
Bien que la pureté protéique élevée ne soit pas positivement corrélée à la texture et à l'apparence de la viande végétale, l'IPS est le plus souvent utilisé dans l'étude des viandes de protéines végétales extrudées à forte humidité en raison de sa teneur en protéines supérieure à 90%, de sa faible odeur de soja et de sa couleur plus claire.L'IPS a formé une structure fibreuse visible à l'œil nu à une teneur en humidité de 50%, et la structure anisotrope a été confirmée par balayage aux rayons X. La formation d'une structure anisotrope a été confirmée par balayage aux rayons X. La formation d'une structure anisotrope a été confirmée par balayage aux rayons X.
La protéine de pois est le principal composant du sous-produit de la transformation de l'amidon de pois en vermicelles de pois. La protéine de pois est la principale source végétale d'acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA), contenant jusqu'à 18,1%. Les acides aminés à chaîne ramifiée constituent environ un tiers des protéines des muscles squelettiques. Une supplémentation en acides aminés à chaîne ramifiée peut inhiber la dégradation des protéines des muscles squelettiques, soulager les douleurs musculaires retardées après un exercice intense et favoriser la récupération musculaire.
Avec une faible allergénicité, une valeur nutritionnelle élevée, une émulsification et une stabilité de la mousse, la protéine de pois est devenue un ingrédient principal de la protéine de viande d'origine végétale. Cependant, la protéine de pois a une faible capacité de gélification, et la viande végétale préparée a une texture molle et une faible élasticité. Afin d'améliorer les caractéristiques de gélification de la protéine de pois, différents types de sels (NaSCN, NazSO4, CHCOONa, NaCl) sont souvent ajoutés au système pour renforcer la force du gel en favorisant la formation d'un plus grand nombre de liaisons hydrogène entre les molécules de protéine de pois.
En outre, les protéines de légumineuses actuellement utilisées pour l'extrusion à haute humidité comprennent le lupin, la fève, le haricot mungo et le pois chiche. Comme la protéine de haricot mungo a une bonne capacité gélifiante, qu'elle aide les particules à se combiner et qu'elle améliore la capacité de rétention d'eau, elle est souvent utilisée avec la protéine de soja et la protéine de pois pour améliorer la texture de la viande végétale et la rendre plus agréable à mâcher.
2. Les céréales protéiques sont les cultures alimentaires les plus importantes, couramment utilisées sous forme de graines (riz, orge, avoine et maïs) et de farine (blé, seigle et maïs). La protéine de blé est un sous-produit économiquement important du traitement humide de la farine de blé et se compose principalement de protéines solubles dans l'alcool et de gluténine de blé. La protéine de blé possède une viscoélasticité, une capacité de liaison, une capacité de formation de pâte et une capacité de fermentation. Il s'agit d'un matériau liant prometteur, qui peut être utilisé comme épaississant pour les galettes de viande, comme liant pour les produits de saucisse, et qui peut être lié à de gros morceaux de denrées alimentaires pour en faire des denrées alimentaires reconstituées.
Les protéines de riz, en fonction de leur solubilité et de leurs propriétés biochimiques, peuvent être divisées en quatre catégories : la protéine claire, la globuline, la gluténine et les protéines solubles dans l'alcool, dont la gluténine possède également une sous-unité reliée par des liaisons disulfure, utilisées dans la viande végétale pour en améliorer la texture.
Les protéines céréalières ont une teneur élevée en cystéine et en méthionine, tandis que la lysine est le premier acide aminé limitant. Le riz a une teneur élevée en lysine, bien supérieure à celle des protéines de blé (2,3 g/16 g N) et de maïs (2,5 g/16 g N). La protéine de riz a une biodisponibilité élevée de 77, ce qui en fait une protéine végétale de haute qualité, similaire aux valeurs de la viande de bœuf (77) et du poisson (76).
La protéine de riz est souvent ajoutée pour résoudre le problème de la composition déséquilibrée en acides aminés des protéines de légumineuses. Outre les protéines de blé et de riz, il existe des protéines de maïs, d'orge, d'avoine et de sorgho. Toutes ces protéines peuvent être utilisées dans la production de protéines organisées, mais elles ne conviennent pas à la production de masse compte tenu des avantages économiques.
3. Pommes de terre et autres protéines Bien que la teneur en protéines des tubercules de pomme de terre ne soit pas élevée (2,3%), les protéines de pomme de terre ont une valeur nutritionnelle élevée, elles sont riches en lysine, méthionine, thréonine et tryptophane, avec une bioefficacité d'environ 80, ce qui est nettement supérieur à la protéine standard de la FAO/OMS.
La glycoprotéine de pomme de terre est le principal composant de la protéine de pomme de terre. Elle possède de bonnes propriétés de solubilité, d'émulsification, de moussage et de gélification. La protéine de pomme de terre est couramment utilisée pour compléter la protéine de haricot afin d'améliorer la texture, mais elle provient également du colza, des graines de coton, des cacahuètes, des graines de tournesol, du sésame, du carthame, des graines de lin et d'autres cultures oléagineuses extraites de protéines végétales utilisées comme matière première pour la viande à base de protéines végétales. Glucides
Les protéines myofibrillaires solubles dans le sel jouent un rôle dominant dans la formation de la texture et la fixation de l'eau dans les viandes transformées. Dans les produits carnés à base de protéines végétales, les hydrates de carbone sont souvent utilisés comme liants et auxiliaires structurels pour améliorer la texture, augmenter la capacité de rétention d'eau de la viande et améliorer la texture du produit. Les hydrates de carbone peuvent être divisés en deux groupes principaux : le premier groupe est celui des polysaccharides et de leurs colloïdes dérivés, et le second groupe est celui de l'amidon digestible.
1. Colloïdes polysaccharidiques et leurs dérivés Les colloïdes polysaccharidiques peuvent être extraits d'algues marines (par exemple, carraghénane et algin), d'arbres (gomme arabique) ou produits par fermentation microbienne (gomme xanthane). En raison de sa structure polyol (groupe OH), elle comporte généralement des groupes chargés négativement (soufre et groupes carboxyle) et est capable de lier fortement l'eau par liaison hydrogène et interactions ion-dipôle, ce qui augmente l'épaisseur et la consistance de la viande végétale et réduit les pertes à la cuisson.
La carraghénane est une classe de polysaccharides anioniques sulfatés dérivés d'algues rouges. Il est classé en trois groupes principaux en fonction du nombre et de la position des groupes sulfates sur la chaîne de galactose/déhydrogalactose : le type k, le type ι et le type λ. Parmi eux, le carraghénane de type k contient un groupe sulfate dans l'unité répétitive de chaque disaccharide, tandis que les carraghénanes de type ι et de type λ contiennent respectivement deux et trois groupes sulfates.
Dans certaines conditions, les carraghénanes de type k et les carraghénanes de type ι peuvent former des gels thermoréversibles en raison de la fermeture de boucles intramoléculaires induite par le chauffage, et jouent donc un rôle important dans le contrôle structurel des substances extrudées.
Outre le type de carraghénane, la quantité de carraghénane ajoutée a également un effet important sur la structure des protéines organisées. À des niveaux inférieurs d'ajout de carraghénane (moins de 1%), le degré d'organisation des protéines d'arachide extrudées à haute teneur en eau a eu tendance à augmenter puis à diminuer avec l'augmentation de l'ajout de carraghénane, et la structure fibreuse était la plus importante au niveau d'ajout de 0,1%, tandis que la dureté et la mastication diminuaient.
Avec des ajouts modérés (1%-3%), le carraghénane a réduit la dureté, la cohésion et la viscosité des extrudés SPI dans une certaine mesure, sans effet significatif sur l'élasticité. À des niveaux d'ajout plus élevés (3%~7%), le carraghénane de type ι (6%) a formé une structure de réseau plus compacte dans les extrudés de CPS, a augmenté la fibrillation et a amélioré la réhydratation et la digestibilité, les liaisons disulfure et hydrogène étant les principales forces qui maintiennent la structure organisée.
De nombreux produits à base de viande végétale contiennent de la méthylcellulose, une fibre alimentaire modifiée qui a un effet d'émulsification dans la viande animale, et l'ajout d'une quantité appropriée de méthylcellulose à la viande végétale peut servir de liant.
D'un point de vue nutritionnel, la méthylcellulose produit une solution visqueuse dans le tractus gastro-intestinal qui, comme d'autres fibres alimentaires, joue un rôle dans le métabolisme du glucose. L'ajout de gomme de guar améliore encore la dureté, l'élasticité, la cohésion et la viscosité des échantillons extrudés de SPI. La pectine est distribuée dans la phase continue de l'IPS, et la longueur des fibres de pectine augmente ainsi que l'anisotropie lorsque la concentration de pectine et la température de cisaillement augmentent.
2. L'amidon est une classe d'hydrates de carbone polymères, qui peut être divisée en amidon à chaîne droite et en amidon à chaîne ramifiée ; au contact de l'eau, par collage et vieillissement, il peut former un gel. En raison de son faible coût, de son caractère renouvelable et de sa biodégradation rapide, il est souvent largement utilisé comme épaississant et stabilisant dans la transformation de la viande.
Les produits à base de viande végétale, en plus des protéines, l'amidon est le principal composant, en se combinant à l'eau et en fixant la graisse, améliorent la rhéologie, la texture et la consistance, réduisent l'analyse de l'eau et l'émulsification de l'huile.
3. Simulants de graisse Les graisses animales sont un facteur important de la saveur, de la texture, de la jutosité et de la sensation en bouche de la viande. Les graisses naturelles sont des mélanges de glycérides mixtes, principalement des acides gras saturés. Le point de fusion de la graisse augmente avec la croissance de la chaîne carbonée des acides gras qu'elle contient et le degré de saturation. La graisse de porc a un point de fusion d'environ 28 à 48°C, et la graisse de bœuf a un point de fusion de 40 à 50°C.
Au quotidien, on constate que les graisses animales sont solides, alors que les graisses végétales sont principalement constituées d'acides gras insaturés, de point d'ébullition plus bas, et liquides à température ambiante. Afin de simuler les graisses animales, l'huile de coco (24 ℃) et l'huile de palme (jusqu'à 58 ℃), qui ont des points de fusion élevés, sont principalement utilisées comme graisses végétales.
Pour obtenir des textures et des saveurs similaires à celles des graisses animales, les graisses solides extraites de fruits tropicaux, comme la noix de coco et le grué de cacao, sont mélangées à des huiles liquides contenant davantage d'acides gras insaturés, comme les huiles de tournesol et de canola.
Pour que les hamburgers et les saucisses à base de plantes aient l'air aussi marbrés que les galettes de bœuf haché et de porc, le mélange d'huiles saturées et insaturées est transformé en petites boules de graisse blanche. L'huile de sésame et l'huile d'avocat sont ajoutées pour la nutrition et la saveur.