研究中的質地分析：替代蛋白質

有越來越多的消費者選擇購買非肉類食品作為蛋白質飲食的一部分。

多年來，肉類一直是蛋白質的主要來源。然而由於健康問題、環境原因和動物福利意識上升，導致消費者行為改變，使替代蛋白質的市場增長。因此如果動物蛋白生產商不加入創新和快速增長的替代蛋白市場，他們將面臨巨大風險。肉類替代品和更廣泛的蛋白質替代品正在吸引大量的投資研究，作為傳統肉製品的替代品。

“替代蛋白質”是一個通用術語，涵蓋了傳統動物蛋白質的任何替代品。這些蛋白質來源包括植物蛋白、發酵蛋白、藻類、養殖肉、3D列印肉和昆蟲。傳統肉類的質地一直是決定消費者接受程度的最重要因素，替代蛋白質來源也是如此。

對於消費者來說一個新的嘗試、不熟悉的蛋白質來源，它的質地是至關重要的。以下是替代蛋白質研究中質地分析的例子。

以植物為基礎

基於植物的蛋白質是從植物中提取蛋白質的一種有意義的食物來源。包括豆類、豆腐、大豆、豆豉、麵筋、堅果、種子、某些穀物和豌豆。植物蛋白質營養豐富，含有高纖維、礦物質和維生素。

Guelph大學（加拿大）的研究人員正在研究用玉米醇溶蛋白生產的植物性乳酪產品的物理特性。評估了它們在傳統乳酪和含玉米澱粉的植物型乳酪中的融化和拉伸能力。以0%、10%、20%、30%的玉米醇溶蛋白為原料，製備了玉米醇溶蛋白乾酪，並對其質構、流變學、拉伸性能和水分進行了分析。他們使用TA.XT plus質地分析儀來測量樣品的質地特性。製備含有豌豆分離蛋白或小麥麵筋的樣品作為比較，以識別和突出獨特的玉米醇溶蛋白功能。一種商業上可買到的切達乾酪和一種植物基切達風格的替代品也作為樣品標準進行了分析。

分析表明，玉米醇溶蛋白乳酪可以表現出與切達乳酪高度相似的行為。特別是含有30%玉米醇溶蛋白的樣品隨著溫度的升高而軟化，並表現出更高的粘性。這些樣品還可由附有專門設計的拉伸裝置，分析顯示出質地特徵和可拉伸性。這一類型產品在上述各方面都超過植物型切達風格的產品。總的來說，本研究分析玉米醇溶蛋白乳酪的觀察特性表明，玉米醇溶蛋白植物乳酪是非常有前途的，具有成為低價、可持續產品的巨大潛力，提供許多人祈望的感官特性。

General Mills最近發佈了一項專利，名為Nut Butter Composition。堅果醬是由研磨樹或磨碎的堅果製成的糊狀物。它們通常單獨食用，或作為塗抹物或各種食物的配料，包括零食和醬汁。堅果醬能給食物帶來堅果的味道，無論是甜的還是鹹的。堅果醬還可以為食品提供植物性蛋白質，這通常是消費者想要的特性。消費者通常喜歡將堅果醬添加到食物中，並希望獲得包含堅果醬的方便食品。專利描述了一種具有油灰質地的組合物，該組合物具有良好的處理特性。他們使用TA.HD plus質地分析儀對堅果醬樣品進行穿刺測試。

發酵蛋白

發酵蛋白是通過將植物物質，如稻穀或豌豆，暴露於細菌菌株中而製成的。這會導致碳水化合物分解成更小的分子，從而加快體內消化。大部分的碳水化合物分子被去除，留下了高蛋白質含量。

Campina Grande（巴西）聯邦大學的科學家們一直在研究固態發酵，以提高芭樂和腰果副產品的單細胞蛋白質含量，並將其添加到穀物棒中。工業加工過程中產生的食品副產品具有很高的再利用潛力，可作為人體營養成分。然而，儘管食品副產品經常進行再加工和研究，但很少有研究報告將這些副產品納入新食品中，並評估新產品的可接受性。

因此，本研究以芭樂皮和腰果蔗渣為原料，以單細胞蛋白質為主要原料，進行固態發酵，並將其加入穀物棒中，以供人類食用。將富含蛋白質的副產物加入三種不同配方的穀物棒中，進行理化、儀器質構和感官分析。

他們使用TA.XT2i質地分析儀對樣品進行機械測量。使用多變數分析來研究結果。固態發酵使兩種副產物的蛋白質含量增加了11倍。儀器質構分析表明，高膳食纖維含量增加硬度和凝聚力。所有穀物棒的感官屬性平均得分為7/10，購買意向平均得分為4/5。

在貯藏期間，穀物棒的質地參數比對照的有所增加。然而，在28天的試驗期間，所有樣品都表現出成分的穩定性。總體結果表明，添加富含蛋白質的副產品是增加穀物棒營養價值和經濟價值的另一種選擇。

藻類

藻類是可持續的、多功能的和完全自然的，存在於大多數生態系統中。除了蛋白質，它的營養成分還包括維生素、礦物質、脂肪和纖維。商業藻類蛋白質是從大型和微型藻類中產生和收穫的。

Galicia肉類技術中心的研究人員一直在研究豆類和藻類蛋白質替代大豆蛋白對雞肉品質的影響。研究了不同蛋白源（大豆、豆莢、扁豆、蠶豆、螺旋藻和小球藻）對雞肉營養、理化和感官品質的影響。添加不同來源的蛋白質後，雞肉的理化組成、質構特性和氨基酸含量發生了顯著變化，影響了雞肉的感官接受和偏好。

他們使用TA.XT2質地分析儀對樣品進行全質構分析。螺旋藻和輪狀小球藻的pH值略有升高，海藻的某些顏色參數有所下降。添加螺旋藻和小扁豆蛋白的雞肉體脂肪含量最高。用小扁豆蛋白製備的雞肉的灰分含量也最高。添加海藻蛋白的雞肉總氨基酸含量最高。主成分分析表明，蠶豆和小扁豆蛋白是替代大豆蛋白的重要成分。

Galicia（西班牙）肉類技術中心的科學家也一直在研究用其他豆類或藻類替代火雞胸肉配方中的大豆蛋白，觀察其理化和工藝特性的變化。目前，許多肉製品都是用大豆蛋白來改善其營養狀況。這給對大豆過敏的人帶來不便，因此有必要尋找這種蛋白質的替代品來改善他們的生活品質。在這項研究中，對含有大豆蛋白（豌豆、蠶豆、小扁豆、螺旋藻和小球藻）替代蛋白的各種來源的熟火雞胸肉的理化和營養特性的變化進行了評估。

用藻類配製的樣品顯示，熟火雞胸肉的物理參數和化學成分發生了顯著變化。顏色參數也受蛋白質來源的影響，在用小球藻和螺旋藻蛋白製備的樣品中顯示出最高的L*值。另一方面，與對照組相比，含藻蛋白的熟火雞胸肉的a*值較低。關於質地參數，用小球藻蛋白製備的熟火雞胸肉樣品與用大豆蛋白製備的樣品相比，顯示出最低的硬度值。

用其它藻類和植物蛋白源替代大豆蛋白並沒有改變粘附值。補充螺旋藻蛋白後，氨基酸譜得到改善，呈現出最高水準的必需氨基酸。此外，必需氨基酸和非必需氨基酸的比例增加。因此，這項研究表明，海藻蛋白的加入可以被認為是烹調火雞胸脯配方中大豆蛋白的替代品，並且可以成為對大豆蛋白過敏的人的一種新的蛋白質來源。

養殖或人造肉

養殖的肉製品是在實驗室裡的動物體外生長的。它們是從動物肌肉中提取細胞和在麻醉下從動物身上取下的活檢組織中生長出來。

Reading大學的研究人員一直在研究一種向日葵種子副產品在法蘭克福香腸中作為動物脂肪替代品的潛力。從葵花籽油中提取的副產品脫脂葵花籽粉（SUN）被用作動物脂肪替代品，以開發更健康的法蘭克福食品。為此，動物脂肪被水和SUN取代。評估了營養成分、技術、結構和感官特性。SUN 的加入使蛋白質、礦物質（鎂、鉀、銅和錳）顯著增加，脂肪含量減少。

在法蘭克福香腸中加入 SUN 促進了酚類化合物的存在。增加SUN的加入會使法蘭克福香腸的顏色越來越深。根據TPA和感官分析結果，含有 4% SUN 的樣品比對照組更堅硬，並且顯示最高的脂質異常，這歸因於肉基質中更多的脂質相互作用。

他們使用TA.XT plus質地分析儀進行全質構分析。在法蘭克福香腸中添加SUN作為動物脂肪替代品，可以使向日葵油副產品的價值升值並獲得更健康的法蘭克福香腸。未來，SUN還可以作為動物脂肪替代品用於植物性肉類替代品或細胞培養肉製品中，作為替代動物產品努力的一部分，並對動物福利和環境產生積極影響。

3D列印肉

3D印表機按照非常精確的規格逐層構建物件。在3D列印肉類的情況下，建築材料要麼是植物物質，要麼是在實驗室裡生長的動物細胞。3D列印可以讓肉類結構得到完美的裁剪，微調它以匹配真實肉類的口感和質地參數。質地分析儀是這個研究過程中必不可少的。

印度食品加工技術研究所的科學家們一直在研究定制的雞肉製品形狀，對3D列印的雞塊進行可行性研究。他們認識到3D食品印刷正在徹底改變食品製造過程，並在外觀和營養方面提供無與倫比的定制水準。雖然肉類食品有著巨大的市場潛力，但迄今為止，還沒有研究詳細說明雞肉的可印刷性。他們的調查報告了碎雞肉的可印刷性；以精製小麥粉為添加劑，對碎雞肉進行不同添加量的添加，以提高雞肉粉的可印刷性。

對於優化後的2:1配方，對噴嘴高度、噴嘴尺寸、印刷速度、擠出速率、擠出電機轉速和擠出壓力等擠出印刷變數進行了優化。他們使用TA.HD plus質地分析儀來測量材料供給的機械強度。3D列印樣品經熱風乾燥後，再經油炸後處理。脆皮的3D印花雞塊，每100g能量值為166.72 ± 0.07千卡，可提供任何定制形狀，為未來應用提供見解，特別是在速食行業。

大連理工大學（中國）的科學家們一直在研究水膠體結合3D印製豬肉作為吞咽食物的可行性。研究了單獨和組合添加黃原膠和瓜爾膠對 3D 列印熟豬肉醬的流變學、質地和微觀結構特性的影響。觀察到所有樣品的剪切稀化行為和自支撐能力，導致直立列印性能。通過在-18°C 下冷凍，在100°C下加熱7分鐘，然後冷卻到37°C，記錄到顯著的質地差異。

他們使用TA.XT plus質地分析儀對糊狀樣品進行擠壓試驗。對照樣品顯示出比添加水膠體的樣品更高的硬度、咀嚼性和內聚性，這是由較低的損耗角正切（更像彈性的行為）和在低溫SEM顯微照片中觀察到的更緻密的微觀結構所揭示。然而含有水膠體的樣品呈現出一個可見的擴展網路，具有不均勻的空腔大小，在處理後與對照樣品相比，具有額外的保水性和更粘稠的行為，因此被歸類為國際吞咽困難飲食標準化倡議（IDDSI）框架內的潛在過渡食品。

昆蟲

昆蟲提供了一種蛋白質來源，具有很高的飼料轉化率（動物將飼料轉化為增加體重的能力）。它們所需的水也比家禽或牛等傳統肉類來源要少得多。這項挑戰在於將昆蟲蛋白引入西方飲食中。這必須從現有食品的成分替代開始，比如肉製品。

德國食品技術研究所的研究人員一直在研究以昆蟲為基礎的高水分擠壓的人造肉結構設計。世界人口的迅速增長和傳統蛋白質來源的缺乏，為尋找替代品和開發新的可接受食品創造先決條件。昆蟲目前在一些歐洲國家被視為蛋白質的替代來源。將雙螺杆高水分擠壓技術應用於蛋白質濃縮物（幹物質濃度為15-50%的昆蟲和大豆）和水的混合物中，得到了硬度和蛋白質組成與肉類相似的纖維狀肉類類似物。他們使用TA.XT2i質地分析儀進行硬度測量。

最好的結果（最類似於標準的大豆樣品）強調了蛋白質濃縮物的混合物（40%的擬步行蟲和60%的大豆干物質）。SEM顯示，含有5-10%大豆纖維的樣品進一步改善了質地。

世界範圍內推動替代蛋白質應用的決心正在推動學術界和工業界的大量研究工作。這項研究的一個重要組成部分是基於質地分析，確保替代蛋白質來源提供的產品將在競爭激烈的市場中被挑選出來。