Mi az élelmiszer-kolloidok alkalmazása a növényi fehérjehúsban?

A növényi fehérjehús olyan bionikus hústermék, amely állati húsrost szerkezetével, textúrájával, színével, ízével, állagával és megjelenésével rendelkezik, és amelyet bizonyos technikai eszközökkel, növényi fehérje alapanyagként történő felhasználásával állítanak elő. A növényi húsmátrix összetétele, az összetevők típusa és nedvességtartalma jelentős hatással lehet a végtermék textúrájára és szájízére.
Az anyagtulajdonságok és az összetétel hatása az extrudált termékek szervezési jellemzőire jelentős és összetett. A kereskedelemben kapható szervezett fehérje alapú növényi húsok készítményei hat fő összetevőből állnak (1. táblázat): víz, fehérje, ízesítőanyagok, zsír, kötőanyag és színezőanyagok. A víz az összes összetevőből 50%-80%-t tesz ki, és lágyítószerként szolgál, valamint a növényi alapú húskészítmények feldolgozása során biztosítja a lédússágot.

Mivel az élelmiszer-kolloidok, például a fehérjék és poliszacharidok döntő szerepet játszanak a termékek azonosításában és megkülönböztetésében, a zsíranalógok pedig kulcsfontosságú tényezők az íz, a textúra, a szájíz és a táplálkozási szempontok javításában, ez a tanulmány az élelmiszer-kolloidok, például a fehérjék, poliszacharidok és zsíranalógok növényi alapú húsokban történő alkalmazásával kapcsolatos kutatások előrehaladásával foglalkozik.
Elsősorban 3 szempontot foglal magában: 2) a poliszacharidok típusainak, szerkezetének és funkcióinak hatása a magas nedvességtartalmú extrudált növényi húsok makroszkopikus és mikroszerkezetére és textúrájára; és 3) az élelmiszer-kolloidokon alapuló zsírutánzó anyagok kifejlesztése és alkalmazásuk a növényi húsokban. Fehérjék
A növényi fehérjék főként globuláris fehérjékből állnak, és a magas szintű térszerkezetüket fenntartó erők főként gyenge kölcsönhatások, például nem kovalens vagy másodlagos kötések. Szinte minden növényi fehérje felhasználható nyersanyagként a növényi alapú mesterséges hús előállításához, pl. a hüvelyesek fehérjéi, a gabonafélék fehérjéi és a burgonyafehérjék a növényi alapú hús előállításának fő nyersanyagai.
1. Hüvelyesek fehérjéi A nyersanyaghozam, az ár és a funkcionális tulajdonságok átfogó elemzése alapján a szójafehérje-izolátumot (SPI), a szójafehérje-koncentrátumot (SPC) és a borsófehérje-izolátumot (PPI) általában a kereskedelmi forgalomban kapható növényi alapú húskészítményekben használják alacsonyabb áruk és jobb emulgeáló, zselésítő, vízmegkötő és zsírmegkötő tulajdonságaik miatt.
Annak ellenére, hogy a magas fehérjetisztaság nincs pozitív korrelációban a növényi húsok textúrájával és megjelenésével, az SPI-t leggyakrabban a magas nedvességtartalmú extrudált növényi fehérjehúsok vizsgálatában használják, mivel fehérjetartalma több mint 90%, gyenge szójaszaga és világosabb színe miatt.Az SPI 50% nedvességtartalomnál szabad szemmel is látható szálas szerkezetet képezett, és az anizotróp szerkezetet röntgenvizsgálattal igazolták. Az anizotróp szerkezet kialakulását röntgenvizsgálattal igazolták.
A borsófehérje a borsókeményítő borsóvermicellává történő feldolgozása során keletkező melléktermék fő összetevője. A borsófehérje az elágazó láncú aminosavak (BCAA) fő növényi forrása, amely akár 18,1%-t is tartalmazhat. Az elágazó láncú aminosavak a vázizomfehérjék körülbelül egyharmadát alkotják. Az elágazó láncú aminosavakkal való kiegészítés gátolhatja a vázizomfehérjék lebomlását, enyhítheti a megerőltető edzés után késleltetett izomfájdalmat, és elősegítheti az izmok regenerálódását.
Az alacsony allergén hatás, a magas tápérték, az emulgeálhatóság és a habstabilitás miatt a borsófehérje mára a növényi alapú húsfehérje-összetevők középpontjába került. A borsófehérje azonban gyenge zselésedési képességgel rendelkezik, és az elkészített növényi hús puha textúrájú és rossz rugalmasságú. A borsófehérje zselésedési tulajdonságainak javítása érdekében gyakran adnak a rendszerhez különböző sókat (NaSCN , NazSO4, CHCOONa, NaCl), hogy a borsófehérje molekulák közötti több hidrogénkötés kialakulásának elősegítésével fokozzák a zselésedési szilárdságot.
Ezenkívül a magas páratartalmú extrudáláshoz jelenleg használt hüvelyes fehérjék közé tartozik a csillagfürt, a lóbab, a mungóbab és a csicseriborsó. Mivel a mungóbabfehérje jó zselésítő képességgel rendelkezik, segíti a részecskék kombinálását és növeli a víztartó képességet, gyakran használják és a szójafehérje, borsófehérje vegyületet a növényi hús textúrájának javítására, a rághatóság fokozására.
2. A gabonafehérje a legfontosabb élelmiszernövény, amelyet általában magként (rizs, árpa, zab és kukorica) és lisztként (búza, rozs és kukorica) használnak. A búzafehérje (WG) a búzaliszt nedves feldolgozásának gazdaságilag fontos mellékterméke, amely főként a búza alkoholban oldódó fehérjéjéből és a búza gluteninjéből áll. A búzafehérje viszkoelasztikus, kötő-, tésztaképző- és erjedési képességgel rendelkezik, ígéretes kötőanyag, amely húspogácsák sűrítőanyagaként, kolbásztermékek kötőanyagaként használható, és nagyméretű élelmiszerdarabokhoz köthető, hogy rekonstruált élelmiszereket készítsen.
A rizsfehérje oldhatósága és biokémiai tulajdonságai alapján négy kategóriába sorolható: tiszta fehérje, globulin, glutenin és alkoholban oldódó fehérjék, amelyek közül a gluteninnek is van egy diszulfidkötésekkel összekapcsolt alegysége, amelyet a növényi húsokban alkalmaznak a textúra javításának szerepével.
A gabonafehérjék magas cisztein- és metionintartalommal rendelkeznek, míg a lizin az első limitáló aminosav. A rizsnek magas a lizintartalma, sokkal magasabb, mint a búzafehérje (2,3 g/16 g N), valamint a kukoricafehérje (2,5 g/16 g N). A rizsfehérje magas, 77-es biohasznosíthatósággal rendelkezik, ami a marhahús (77) és a hal (76) értékeihez hasonlóan kiváló minőségű növényi fehérjévé teszi.
A rizsfehérjét gyakran azért adják hozzá, hogy megoldják a hüvelyesek fehérjéinek kiegyensúlyozatlan aminosav-összetételéből adódó problémát. A búza- és rizsfehérjék mellett léteznek kukorica-, árpa-, zab- és cirokfehérjék is. Mindezek a fehérjék felhasználhatók szervezett fehérjék előállításához, azonban a gazdasági előnyöket figyelembe véve nem alkalmasak tömegtermelésre.
3. Burgonya és egyéb fehérjék Bár a burgonyagumó fehérjetartalma nem magas (2,3%), a burgonya fehérjéi magas tápértékűek, gazdagok lizinben, metioninban, treoninban és triptofánban, biológiai hatékonyságuk kb. 80, ami jelentősen magasabb, mint a FAO/WHO szabványfehérjéé.
A burgonyaglikoprotein a burgonyafehérje fő összetevője, jó oldhatósággal, emulgeálhatósággal, habzással és zselésedéssel. Burgonya fehérje mellett általánosan használt kiegészítése a babfehérje, hogy javítsa a textúra, hanem a repce, gyapotmag, földimogyoró, napraforgómag, szezám, pórsáfrány, lenmag és más olajos magvakból kivont növényi fehérjékből kivont növényi fehérje nyersanyagként használt növényi fehérje hús. Szénhidrátok
A sóban oldódó myofibrilláris fehérjék meghatározó szerepet játszanak a feldolgozott húsok textúrájának kialakításában és vízmegkötésében. A növényi fehérje alapú húskészítményekben a szénhidrátokat gyakran használják kötőanyagként és szerkezeti segédanyagként a textúra javítása, a hús víztartó képességének növelése és a termék textúrájának javítása érdekében. A szénhidrátok 2 fő csoportra oszthatók: az első csoport a poliszacharid és származék kolloidjai, a második csoport pedig az emészthető keményítő.
1. Poliszacharid kolloidok és származékaik A poliszacharid kolloidok kivonhatók tengeri moszatokból (pl. karragén és algin), fákból (gumiarábikum), vagy mikrobiális fermentációval állíthatók elő (xantángumi). Poliol (OH-csoport) szerkezetének köszönhetően általában negatív töltésű csoportokat (kén- és karboxilcsoportokat) hordoz, és hidrogénkötés és ion-dipol kölcsönhatások révén erősen képes megkötni a vizet, így növeli a növényi húsok vastagságát és állagát, és csökkenti a főzési veszteségeket.
A karragén a vörös algákból származó szulfátos anionos poliszacharidok egyik osztálya. A galaktóz/dehidroggalaktóz láncon lévő szulfátcsoportok száma és helyzete alapján 3 fő csoportba sorolják: k-típusú, ι-típusú és λ-típusú. Közülük a k-típusú karragén minden egyes diszacharid ismétlődő egységében egy szulfátcsoportot tartalmaz, az ι-típusú és a λ-típusú pedig két, illetve három szulfátcsoportot.
Bizonyos körülmények között a k-típusú karragén és az ι-típusú karragén a melegítés által kiváltott intramolekuláris hurokzáródás miatt hőre visszafordítható géleket képezhet, és ezért fontos szerepet játszik az extrudált anyagok szerkezeti szabályozásában.
A karragén típusa mellett a hozzáadott karragén mennyisége is fontos hatással van a szervezett fehérjék szerkezetére. Alacsonyabb karragén hozzáadási szinteken (1%-nél kevesebb) a magas nedvességtartalmú extrudált mogyorófehérjék szerveződési foka a karragén hozzáadásának növekedésével növekvő, majd csökkenő tendenciát mutatott, és a szálas szerkezet a 0,1% hozzáadási szintnél volt a legjelentősebb, míg a keménység és a rághatóság csökkent.
Mérsékelt adagolás esetén (1%-3%) a karragén bizonyos mértékben csökkentette az SPI extrudátumok keménységét, kohézióját és viszkozitását, a rugalmasságra azonban nem volt jelentős hatása. Nagyobb adagolási szinteken (3%~7%) a ι-típusú karragén (6%) tömörebb hálózati szerkezetet képzett az SPC extrudátumokban, fokozta a fibrillációt, és javította a rehidratálhatóságot és az emészthetőséget, ahol a diszulfid- és hidrogénkötések voltak a fő erők, amelyek fenntartották a szervezett szerkezetet.
Számos növényi húskészítmény tartalmaz metilcellulózt, amely egy olyan módosított élelmi rost, amely az állati húsban emulgeáló hatású, és megfelelő mennyiségű metilcellulóz hozzáadása a növényi húshoz kötőanyagként működhet.
Táplálkozási szempontból a metilcellulóz a gyomor-bélrendszerben viszkózus oldatot képez, amely más élelmi rostokhoz hasonlóan szerepet játszik a glükóz-anyagcserében. A guargumi hozzáadása tovább javítja az SPI extrudált minták keménységét, rugalmasságát, kohézióját és viszkozitását. A pektin az SPI folytonos fázisában oszlik el, és a pektin koncentráció és a nyírási hőmérséklet növekedésével nő a pektin szálhossz és az anizotrópia.
2. A keményítő keményítő, mint a polimer szénhidrátok osztálya, egyenes láncú keményítőre és elágazó láncú keményítőre osztható, vízzel érintkezve beillesztéssel és öregítéssel gélt képezhet. Az alacsony ár, a megújuló és a gyors biológiai lebomlás előnyei miatt gyakran széles körben használják sűrítőanyagként és stabilizátorként a húsfeldolgozásban.
Növényi húskészítmények, a fehérje mellett a keményítő a fő összetevő, a vízzel és a zsír rögzítésével kombinálva, javítja a reológiát, a textúrát és a konzisztenciát, csökkenti a vízelemzést és az olaj emulgeálását.
3. Zsírszimulánsok Az állati zsírok a hús ízének, textúrájának, lédús voltának és szájízének egyik fő tényezője. A természetes zsírok vegyes gliceridek, főként telített zsírsavak keverékei. A zsír olvadáspontja a benne lévő zsírsavak szénláncának növekedésével és telítettségi fokával nő. A sertészsír olvadáspontja körülbelül 28-48 °C, a marhahús zsírjának olvadáspontja pedig 40-50 °C között van.
Mindennapi látjuk, hogy az állati zsírok szilárdak, míg a növényi zsírok többnyire telítetlen zsírsavak, alacsonyabb forráspontúak, szobahőmérsékleten folyékonyak. Az állati zsírok szimulálása érdekében növényi zsiradékként elsősorban a kókuszolajat (24 ℃) és a pálmaolajat (akár 58 ℃) használják, amelyeknek magas az olvadáspontjuk.
Az állati zsírokhoz hasonló textúrák és ízek kifejlesztése érdekében a trópusi gyümölcsökből, például a kókuszdióból és a kakaóbabból kivont szilárd zsírokat telítetlenebb zsírsavakat tartalmazó folyékony olajokkal, például napraforgó- és repceolajjal keverik.
Ahhoz, hogy a növényi alapú hamburgerek és kolbászok ugyanolyan márványosnak tűnjenek, mint a hagyományos darált marha- és sertéshúsos kolbászpogácsák, a telített és telítetlen olajok keverékét kis fehér zsírgolyókká kavarják. A táplálkozás és az íz érdekében szezámolajat és avokádóolajat adnak hozzá.