به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مصرف کنندگانی که از محیط زیست و بهداشت آگاه هستند به طور فزاینده‌ای به دنبال جایگزین‌های گیاهی برای جایگزینی محصولات حیوانی در رژیم غذایی روزانه خود هستند. در میان این جایگزین‌ها، تقاضای زیادی برای آنالوگ‌های گوشتی وجود دارد که بسیار شبیه طعم و بافت گوشت هستند. در نتیجه، تلاش‌های قابل توجهی برای توسعه آنالوگ‌های گوشتی با ساختار گوشت مانند مطلوب انجام شده است. در حال حاضر پروتئین سویا و گلوتن گندم به دلیل در دسترس بودن و ویژگی‌های منحصر به فرد، مواد اصلی مورد استفاده برای تولید این آنالوگ‌های گوشتی هستند. 
مواد تشکیل دهنده پروتئین
پروتئین سویا
دانه‌های سویا حاوی پروتئین‌های محلول و نامحلول در آب هستند که می‌توانند با اسیدی شدن تا pH تقریبی 4.5 به گلوبولین‌های ذخیره سازی و بخش‌های آب پنیر جدا شوند. کل پروتئین‌های کروی قابل استخراج موجود در محلول‌های آبی را می‌توان به چهار گروه اصلی دسته بندی کرد: 2S، 7S، 11S و 15S. این دسته‌ها خواص ته‌نشینی متفاوتی تحت نیروی گریز از مرکز دارند، که در آن بخش‌های 7S (β-کنگلیسینین) و 11S (گلیسینین) بیش از 80 درصد پروتئین‌ها را تشکیل می‌دهند. عملکرد اجزای پروتئین سویا توسط عوامل متعددی از جمله مسیرهای شکنش، محتوای پروتئین، ترکیب پروتئین و حضور سایر ترکیبات مانند روغن و کربوهیدرات‌ها تعیین می‌شود.
گلوتن گندم
رویکرد جداسازی آرد گندم به نشاسته و گلوتن نزدیک به 300 سال است که درک شده است. با این حال، تنها در نیمه دوم قرن بیستم بود که گلوتن گندم به عنوان یک کالا مورد معامله قرار گرفت و در نهایت به عنوان یک پروتئین گیاهی با ارزش شناخته شد. در حال حاضر، به طور گسترده‌ای به عنوان یک افزودنی غذایی برای تقویت آرد برای تولید نان، و به عنوان یک عنصر در سیستم‌های مختلف غذایی و غیر غذایی استفاده می‌شود. ویژگی‌های متمایز آن، از جمله توانایی آن برای تشکیل یک توده الاستیک هنگام مخلوط شدن با آب، توانایی آن در حفظ آب، و خواص ترموست آن، آن را برای طیف متنوعی از کاربردها مناسب می‌کند.
شکل گیری ساختار
فناوری‌های مختلفی برای ایجاد ساختار فیبری مانند گوشت با استفاده از پروتئین سویا و گلوتن گندم، از جمله اکستروژن با رطوبت کم/بالا (LME/HME)، چرخش، سلول برشی و چاپ سه‌بعدی مورد مطالعه و توسعه قرار گرفته‌اند. HME متداول ترین فناوری مورد استفاده در صنعت است، در حالی که بقیه هنوز در مرحله توسعه در آزمایشگاه هستند. 
اکستروژن با رطوبت کم/بالا
اکستروژن روش محبوبی است که در تولید غذاهای مبتنی بر پروتئین استفاده می‌شود و اولین بار در دهه 1970 برای ایجاد جایگزین‌های گوشت مبتنی بر سویا معرفی شد. محصولات به‌دست‌آمده به صورت توده‌ای فیبری نسبتاً مسطح، دراز و هم‌تراز طولی ظاهر می‌شوند که از نظر فشردگی و جویدنی بسیار شبیه گوشت است. در حال حاضر، این پروتئین‌های بافت دار به صورت تجاری با استفاده از دو روش اکستروژن تولید می‌شوند: اکستروژن با رطوبت کم (LME) و اکستروژن با رطوبت بالا (HME). فرآیند ایجاد آنالوگ‌های گوشت از طریق اکستروژن شامل سه مرحله اصلی است: پیش شرطی کردن، مخلوط کردن/پختن و خنک کردن. این فرآیند معمولاً به یک راه اندازی نیاز دارد که شامل یک سیستم پیش شرطی، یک سیستم تغذیه، یک پیچ، یک بشکه گرم شده مجهز به یک پیچ یا پیچ دوقلو و یک قالب خنک کننده است.
سلول برشی
در اوایل دهه 2000، دستگاه‌های سلول برشی برای مطالعه اثرات برش ساده بر روی خواص کلی پلیمرهای زیستی مانند نشاسته یا پروتئین‌ها توسعه یافتند. دو نوع دستگاه قیچی توسعه داده شد.
پرینت سه بعدی
پرینت سه بعدی که در ابتدا در دهه 1980 برای کاربردهای علم مواد توسعه یافت، یک فرآیند دیجیتال انقلابی است که امکان ایجاد فرم‌های جامد پیچیده را فراهم می‌کند. این فرآیند با طراحی یک قالب دیجیتالی شروع می‌شود که شکل سه بعدی مورد نظر را تعریف می‌کند. سپس، این الگو یک سیستم رباتیک XYZ با کنترل دیجیتال را هدایت می‌کند، که مورد را لایه به لایه می‌سازد، از پایین شروع می‌شود و به سمت بالا حرکت می‌کند. لایه‌ها را می‌توان در طول فرآیند ساخت و ساز یا از طریق یک مرحله جداگانه پس از ساخت به هم متصل کرد. مواد عرضه شده را می‌توان به مایعات، پودرها و کشت سلول‌ها طبقه بندی کرد، در حالی که فناوری‌های چاپ را می‌توان به چاپ اکستروژن، چاپ جوهر افشان، جت بایندر و چاپ تف جوشی انتخابی دسته بندی کرد. به طور کلی می‌توان یک دستگاه مخروطی شکل مبتنی بر رئومتر صفحه مخروطی (سلول برشی) و یک دستگاه استوانه‌ای برای مقیاس بندی (سلول کوئت) انتخاب کرد. دستگاه سلول برشی دارای یک مخروط بالا ثابت و یک پایین چرخان است، در حالی که سلول Couette دارای یک استوانه خارجی ثابت و یک استوانه داخلی چرخان است. هر دو فرآیند سلول برشی و HME از نیروهای حرارتی-مکانیکی برای تولید ساختارهای فیبری استفاده می‌کنند و مراحل کلیدی مشابهی را دنبال می‌کنند که شامل پیش‌شرطی کردن، اختلاط/پختن و خنک‌سازی می‌شود. آماده سازی را می‌توان به صورت دستی (مقیاس آزمایشگاهی) یا با استفاده از میکسر تیغه Z (مقیاس پایلوت) انجام داد، در حالی که مخلوط کردن/پخت را می‌توان از طریق روغن گرم شده در گردش (سلول برشی) یا ژاکت بخار (سلول کوئت) انجام داد. مرحله خنک سازی با چرخاندن روغن خنک شده با جریان برشی متوقف می‌شود.
  ریسندگی پروتئین
ریسندگی، یک تکنیک به خوبی تثبیت شده، برای اولین بار در اوایل دهه 1900 مشاهده شد و در دهه 1930 به ثبت رسید. ریسندگی مرطوب و الکتروریسی به طور گسترده برای تشکیل ساختارهای الیافی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، با تمایز کلیدی در تراز پلیمرهای زیستی. در طول فرآیند ریسندگی مرطوب، یک محلول پلیمری چسبناک از طریق یک اسپینر عبور داده می‌شود که منجر به ایجاد الیاف کشیده و تراز می‌شود. این الیاف متعاقباً در یک حمام انعقادی حاوی نمک‌ها، اسیدها یا قلیایی‌ها جامد می‌شوند و نیاز به یک مرحله شستشوی حیاتی دارند و جریان‌های بزرگ زباله تولید می‌کنند. در نتیجه، یک روش جایگزین جذاب‌تر که مورد توجه قرار گرفته، الکتروریسی است. الکتروریسی تکنیکی است که از نیروهای الکتریکی برای ایجاد الیاف پلیمری با قطر 2 نانومتر تا چند میکرومتر استفاده می‌کند. اجزای اساسی مورد نیاز برای دستگاه الکتروریسی شامل منبع ولتاژ با توان بالا، لوله مویین با سوزن یا پیپت و کلکتور یا هدف است. این فرآیند امکان تولید نانوالیاف و پارچه‌های طبیعی منحصر به فرد با ساختار منافذ قابل کنترل را فراهم می‌کند که پتانسیل زیادی برای کاربردهای مختلف ارائه می‌دهد.
فعل و انفعالات پروتئین-پروتئین
به دست آوردن درک جامع از فعل و انفعالات بین پروتئین سویا و گلوتن گندم، و همچنین تعامل آن‌ها با سایر اجزای سیستم، می‌تواند به درک مکانیسم‌های اساسی درگیر در تشکیل ساختارهای فیبری در طول توسعه محصولات آنالوگ گوشت کمک زیادی کند. این دانش این پتانسیل را دارد که اختلافات موجود در متون موجود را برطرف کند، تکنیک‌های تولید را بهبود بخشد و در نهایت کیفیت محصولات نهایی را بالا ببرد. عوامل مختلفی بر تشکیل ساختاری ژل‌های چند جزئی از طریق تعامل دو یا چند پروتئین تأثیر می‌گذارد.
مصرف کنندگان آگاه به محیط زیست و سلامت به طور فزاینده‌ای به دنبال جایگزین‌های گیاهی برای جایگزینی محصولات حیوانی در رژیم غذایی خود، به ویژه در رابطه با لبنیات هستند. بازار شاهد تقاضای فزاینده‌ای برای محصولات آنالوگ گوشت است که طعم و بافت گوشت را تقلید می‌کند. در حال حاضر، متداول ترین منابع پروتئین گیاهی مورد استفاده برای توسعه این محصولات، پروتئین سویا و گلوتن گندم است که عمدتاً به دلیل در دسترس بودن و عملکردهای خاص آن‌ها است. تحقیقات گسترده‌ای بر درک چگونگی تعامل این پروتئین‌ها و تشکیل یک ساختار فیبری از طریق فرآیندهای ساختاری مختلف متمرکز شده است.
پایان مطلب/