Каково применение пищевых коллоидов в мясе с растительным белком?

Мясо с растительным белком - это бионический мясной продукт со структурой волокон животного мяса, текстурой, цветом, вкусом, консистенцией и внешним видом, приготовленный определенными техническими средствами с использованием растительного белка в качестве основного материала. Состав, тип ингредиентов и содержание влаги в матрице растительного мяса могут оказывать значительное влияние на текстуру и вкусовые качества конечного продукта.
Влияние свойств и состава материала на организационные характеристики экструдированных продуктов является значительным и сложным. Коммерчески доступные рецептуры растительного мяса на основе организованного белка состоят из шести основных компонентов (табл. 1): воды, белка, ароматизаторов, жира, связующего и красителей. Вода составляет от 50% до 80% от общего количества ингредиентов и служит пластификатором и придает сочность в процессе переработки растительных мясных продуктов.

Поскольку пищевые коллоиды, такие как белки и полисахариды, играют решающую роль в идентификации и дифференциации продукта, а аналоги жира являются ключевыми факторами в улучшении вкуса, текстуры, аппетитности и питательных свойств, данная статья посвящена ходу исследований по применению пищевых коллоидов, таких как белки, полисахариды и аналоги жира, в мясе на растительной основе.
В основном она включает 3 аспекта: 1) типы, функции и механизм формирования структуры белковых волокон в организованных белковых волокнах высокой влажности; 2) влияние типов, структур и функций полисахаридов на макроскопические и микроструктуры и текстуры экструдированного растительного мяса высокой влажности; и 3) разработка жировых мимикров на основе пищевых коллоидов и их применение в растительном мясе. Белки
Растительные белки в основном состоят из глобулярных белков, а силы, поддерживающие их пространственную структуру на высоком уровне, в основном представляют собой слабые взаимодействия, такие как нековалентные или вторичные связи. Почти все растительные белки могут быть использованы в качестве сырья для приготовления искусственного мяса на растительной основе, например, белки бобовых, белки злаков и белки картофеля являются основным сырьем для производства мяса на растительной основе.
1. Бобовые белки На основании комплексного анализа выхода сырья, цены и функциональных свойств, изолят соевого белка (SPI), концентрат соевого белка (SPC) и изолят горохового белка (PPI) широко используются в коммерчески доступных мясных продуктах на растительной основе из-за их более низкой цены и лучших эмульгирующих, гелеобразующих, влагоудерживающих и жиросвязывающих свойств.
Несмотря на то, что высокая чистота белка не имеет положительной корреляции с текстурой и внешним видом растительного мяса, SPI наиболее часто используется при исследовании высоковлажного экструдированного растительного белкового мяса благодаря содержанию белка более 90%, слабому запаху сои и светлому цвету. SPI формирует волокнистую структуру, видимую невооруженным глазом при влажности 50%, а анизотропная структура была подтверждена рентгеновским сканированием. Образование анизотропной структуры было подтверждено рентгеновским сканированием.
Гороховый белок - основной компонент побочного продукта переработки горохового крахмала в гороховую вермишель. Гороховый протеин - основной растительный источник аминокислот с разветвленной цепью (ВСАА), содержащий до 18,1%. Аминокислоты с разветвленной цепью составляют около трети белков скелетных мышц. Добавки с аминокислотами с разветвленной цепью могут препятствовать разрушению белков скелетных мышц, облегчать отсроченную болезненность мышц после напряженных тренировок и способствовать восстановлению мышц.
Благодаря низкой аллергенности, высокой питательной ценности, устойчивости к эмульгированию и пенообразованию гороховый белок стал одним из основных растительных белковых ингредиентов для мяса. Однако гороховый белок обладает слабой желирующей способностью, и готовое растительное мясо имеет мягкую текстуру и плохую эластичность. Для улучшения желирующих свойств горохового белка в систему часто добавляют различные виды солей (NaSCN, NazSO4, CHCOONa, NaCl), чтобы повысить прочность геля за счет образования большего количества водородных связей между молекулами горохового белка.
Кроме того, в настоящее время для экструзии при высокой влажности используются белки бобовых культур: люпина, фавы, бобов мунг и нута. Поскольку белок бобов мунг обладает хорошей желирующей способностью, помогает частицам объединяться и повышает влагоудерживающую способность, его часто используют вместе с соевым белком, гороховым белковым соединением для улучшения текстуры растительного мяса, повышения жевательной способности.
2. Зерно злаковых является важнейшей продовольственной культурой, обычно используемой в качестве семян (рис, ячмень, овес и кукуруза) и муки (пшеница, рожь и кукуруза). Пшеничный белок (ПБ) является экономически важным побочным продуктом при мокрой обработке пшеничной муки и состоит в основном из спирторастворимого белка пшеницы и пшеничного глютенина. Пшеничный белок обладает вязкоупругостью, способностью к склеиванию, тестообразованию и ферментации, является перспективным связующим материалом, который можно использовать в качестве загустителя для мясных котлет, связующего материала для колбасных изделий, а также соединять с крупными кусками пищевых продуктов для получения восстановленных продуктов питания.
Рисовый белок, в зависимости от его растворимости и биохимических свойств, можно разделить на четыре категории: чистый белок, глобулин, глютенин и спирторастворимые белки, из которых глютенин также имеет субъединицу, соединенную дисульфидными связями, применяется в растительном мясе с ролью улучшения текстуры.
Белки злаков отличаются высоким содержанием цистеина и метионина, в то время как лизин является первой лимитирующей аминокислотой. В рисе высокое содержание лизина, гораздо выше, чем в пшеничном белке (2,3 г/16 г N), а также в кукурузном белке (2,5 г/16 г N). Рисовый белок обладает высокой биодоступностью - 77, что делает его высококачественным растительным белком, аналогичным показателям говядины (77) и рыбы (76).
Рисовый белок часто добавляют для решения проблемы несбалансированного аминокислотного состава бобовых белков. Помимо белков пшеницы и риса, существуют белки кукурузы, ячменя, овса и сорго. Все эти белки могут быть использованы для производства организованных белков, однако для массового производства они не подходят, учитывая экономическую выгоду.
3. Картофель и другие белки Хотя содержание белка в клубнях картофеля не велико (2,3%), белки картофеля имеют высокую пищевую ценность, богаты лизином, метионином, треонином и триптофаном, а их биоэффективность составляет около 80, что значительно выше, чем у стандартного белка ФАО/ВОЗ.
Картофельный гликопротеин является основным компонентом картофельного белка, с хорошей растворимостью, эмульгированием, пенообразованием и гелеобразованием. Картофельный белок не только обычно используется в качестве дополнения к бобовому белку для улучшения текстуры, но и из рапса, хлопчатника, арахиса, семян подсолнечника, кунжута, сафлора, льняного семени и других масличных культур, извлеченных из растительных белков, используется в качестве сырья для растительного белкового мяса. Углеводы
Солерастворимые миофибриллярные белки играют доминирующую роль в формировании текстуры и фиксации воды в мясных полуфабрикатах. В мясных продуктах на основе растительных белков углеводы часто используются в качестве связующих и структурных добавок для улучшения текстуры, повышения влагоудерживающей способности мяса и улучшения текстуры продукта. Углеводы можно разделить на 2 основные группы: первая - полисахариды и производные от них коллоиды, вторая - перевариваемый крахмал.
1. Полисахаридные коллоиды и их производные Полисахаридные коллоиды могут быть получены из морских водорослей (например, каррагинан и альгин), деревьев (камедь арабик) или произведены путем микробной ферментации (ксантановая камедь). Благодаря своей полиольной (OH-группа) структуре, она обычно содержит отрицательно заряженные группы (серу и карбоксильные группы) и способна прочно связывать воду посредством водородных связей и ионно-дипольных взаимодействий, тем самым увеличивая толщину и консистенцию растительного мяса и снижая потери при приготовлении.
Каррагинан - это класс сульфатированных анионных полисахаридов, получаемых из красных водорослей. По количеству и расположению сульфатных групп на цепи галактозы/дегидрогалактозы он подразделяется на 3 основные группы: k-тип, ι-тип и λ-тип. Среди них каррагинан k-типа содержит одну сульфатную группу в повторяющейся единице каждого дисахарида, а ι-типа и λ-типа - две и три сульфатные группы, соответственно.
При определенных условиях каррагинан k-типа и каррагинан ι-типа могут образовывать термообратимые гели за счет индуцированного нагреванием замыкания внутримолекулярных петель, и поэтому играют важную роль в структурном контроле экструдированных веществ.
Помимо типа каррагинана, количество добавленного каррагинана также оказывает важное влияние на структуру организованных белков. При более низких уровнях добавления каррагинана (менее 1%) степень организации высоковлажных экструдированных белков арахиса имела тенденцию к увеличению, а затем к уменьшению с увеличением добавления каррагинана, причем волокнистая структура была наиболее значительной при уровне добавления 0,1%, в то время как твердость и жевательность уменьшались.
При умеренном добавлении (1%-3%) каррагинан в некоторой степени снижал твердость, когезию и вязкость экструдатов СПИ, не оказывая существенного влияния на эластичность. При более высоких уровнях добавления (3%~7%) каррагинан ι-типа (6%) формировал более компактную сетевую структуру в экструдатах СПК, увеличивал фибрилляцию, улучшал регидратацию и усвояемость, где дисульфидные и водородные связи были основными силами, поддерживающими организованную структуру.
Многие растительные мясные продукты содержат метилцеллюлозу, которая является модифицированным пищевым волокном, оказывающим эффект эмульгирования в мясе животных, и добавление соответствующего количества метилцеллюлозы в растительное мясо может действовать как связующее вещество.
С точки зрения питания метилцеллюлоза образует в желудочно-кишечном тракте вязкий раствор, который, как и другие пищевые волокна, участвует в метаболизме глюкозы. Добавление гуаровой камеди дополнительно улучшает твердость, эластичность, когезию и вязкость экструдированных образцов SPI. Пектин распределен в непрерывной фазе СПИ, длина пектиновых волокон увеличивается, а анизотропия возрастает при увеличении концентрации пектина и температуры сдвига.
2. Крахмал Крахмал как класс полимерных углеводов, может быть разделен на крахмал с прямой цепью и крахмал с разветвленной цепью, в контакте с водой при пастеризации и старении может образовывать гель. Благодаря преимуществам низкой цены, возобновляемости и быстрой биодеградации, он часто широко используется в качестве загустителя и стабилизатора в мясопереработке.
Растительные мясные продукты, помимо белка, основным компонентом которых является крахмал, соединяясь с водой и закрепляя жир, улучшают реологию, текстуру и консистенцию, снижают водный анализ и эмульгируют масло.
3. Имитаторы жира Животные жиры являются основным фактором, определяющим вкус, текстуру, сочность и аппетитность мяса. Натуральные жиры представляют собой смеси смешанных глицеридов, в основном насыщенных жирных кислот. Температура плавления жира повышается с ростом углеродной цепи жирных кислот в нем и степенью насыщенности. Температура плавления свиного жира составляет от 28 до 48°C, а говяжьего - от 40 до 50°C.
Как правило, животные жиры являются твердыми, в то время как растительные жиры состоят в основном из ненасыщенных жирных кислот, имеют низкую температуру кипения, жидкие при комнатной температуре. Чтобы имитировать животные жиры, в качестве растительных жиров в основном используются кокосовое масло (24 ℃) и пальмовое масло (до 58 ℃), которые имеют высокую температуру плавления.
Для получения текстуры и вкуса, схожих с животными жирами, твердые жиры, полученные из тропических фруктов, таких как кокос и какао-нибс, смешивают с жидкими маслами, содержащими больше ненасыщенных жирных кислот, например, подсолнечным или рапсовым маслом.
Чтобы растительные гамбургеры и сосиски выглядели такими же мраморными, как обычные котлеты из говяжьего или свиного фарша, смесь насыщенных и ненасыщенных масел взбивают в маленькие шарики белого жира. Для питательности и вкуса добавляют кунжутное масло и масло авокадо.