CEM產(chǎn)品應用：植物基替代肉類的近似組成和金屬分析

瀏覽次數(shù)：366　發(fā)布日期：2024-7-30　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責任自負

01 摘要

隨著人口增長和環(huán)境問題的日益突出，對可持續(xù)且營養(yǎng)豐富的替代蛋白質(zhì)來源的需求持續(xù)上升。為了應對這一挑戰(zhàn)，工業(yè)界和監(jiān)管機構(gòu)一直在關注如何跟上這個不斷變化的市場�；谥参锏牡鞍踪|(zhì)幾十年來一直是替代蛋白質(zhì)來源的首xuan選。然而，為了增加消費者的接受度，仍需要進行大量研究。行業(yè)必須考慮這些基于植物的蛋白質(zhì)的口感、質(zhì)地、外觀和營養(yǎng)成分，以便制定出與傳統(tǒng)肉類相當?shù)倪x擇。這一點進一步強調(diào)了在新規(guī)定和測試協(xié)議進入市場時進行多組分測試的必要性。在此，我們介紹了一種測試水分、脂肪、蛋白質(zhì)、灰分和微量金屬（包括金屬和鹽）的方法，該方法采用高精度技術(shù)，適合在線結(jié)果快速反饋，以便批次可以發(fā)布。這項技術(shù)遵循現(xiàn)有的 AOAC 和 FDA 方法學，為替代蛋白質(zhì)，特別是基于植物的蛋白質(zhì)，設定了遵循類似協(xié)議的先例。

02 引言

隨著對動物養(yǎng)殖對環(huán)境的影響、動物福利以及傳統(tǒng)肉類產(chǎn)品的營養(yǎng)質(zhì)量問題日益關注，基于植物的替代產(chǎn)品正引起人們越來越濃厚的興趣。然而，讓消費者完荃接受基于植物的替代品一直是個挑戰(zhàn)。對于生產(chǎn)商來說，復制傳統(tǒng)肉類產(chǎn)品的口感和質(zhì)地被證明是非同小可的難題。盡管各公司致力于確保其提供的產(chǎn)品營養(yǎng)密集且價格合理，但監(jiān)管機構(gòu)和標準組織則在努力監(jiān)控和評估當前分析技術(shù)的有效性。從內(nèi)部近似分析和營養(yǎng)標簽測試，到遵循 FDA 對污染物的要求等，與分析替代蛋白產(chǎn)品相關的所有事項仍在探討中。

03 植物基產(chǎn)品的近似分析

除了需滿足監(jiān)管要求外，生產(chǎn)高品質(zhì)植物基產(chǎn)品還需進行必要的近似分析測試。對原材料、生產(chǎn)過程中及最終產(chǎn)品的水分、脂肪、蛋白質(zhì)和灰分含量進行準確測定，對于在制造階段適時調(diào)整產(chǎn)品至關重要。盡管外部實驗室通過精細的方法分析可提供可靠結(jié)果，但由于耗時較長，在產(chǎn)品急于上市的情況下，時間成本顯得尤為昂貴。

水分

水分含量對于口感、保質(zhì)期以及許多產(chǎn)品的一致生產(chǎn)至關重要。由于許多替代蛋白選項旨在復制傳統(tǒng)基于肉類的產(chǎn)品，因此模仿動物肉的一致質(zhì)地極為重要。此外，正確的水分含量確保了更長的保質(zhì)期，有助于市場可行性。水分分析是一個簡單過程，在傳統(tǒng)測試中沒有太多變化�，F(xiàn)有方法非常適合新的和新奇的替代產(chǎn)品；無論是使用烘箱法進行批量干燥，還是使用鹵素或 IR 水分天平在 10-20 分鐘內(nèi)獲得結(jié)果，或者像 CEM 的 SMART 6™ 這樣的微波/IR干燥，在 2 分鐘內(nèi)獲得結(jié)果，基本方法保持不變。從樣品中去除水分含量，然后確定差異。方法理論之間主要的區(qū)別是所需的時間和結(jié)果的精確度。來自 SMART 6 的結(jié)果，一種 2 分鐘的水分測試，呈現(xiàn)在表1-4（見文末）中，并與傳統(tǒng)的參考方法如 AOAC 950.46 和 934.01 進行了準確性比較。精度可以通過重復樣本或范圍看出。

灰分

為了模擬動物肉的感官體驗，植物基肉類中添加了粘合劑、礦物質(zhì)、鹽、調(diào)味料和色素，這些添加劑通常占產(chǎn)品總成分的 0-15%。¹隨著對口感和質(zhì)地改進的持續(xù)研究與開發(fā)，測定新成分添加后剩余的無機材料百分比灰分變得必要。采用如 Phoenix BLACK™ 這樣的微波爐式馬弗爐，能夠快速升溫，使企業(yè)能在一個系統(tǒng)中使用多種溫度，避免了長時間加熱。Phoenix BLACK™ 的獨牛寺設計在于其腔體內(nèi)的氣流，配合 CEM 石英纖維坩堝使用，可以顯著減少燒灰所需的時間。如同水分測試一樣，傳統(tǒng)的燒灰程序可以很好地應用于替代肉制品的測試。然而，在面對更為復雜的技術(shù)挑戰(zhàn)，如脂肪和蛋白質(zhì)測試時，我們可能會遇到各種難題。

脂肪

植物基肉類替代產(chǎn)品通常天生脫脂，其脂肪含量較動物衍生產(chǎn)品為低。因此，在加工過程中需添加脂肪或油分。這種添加對纖維結(jié)構(gòu)的形成影響深遠，可能導致擠壓過程中的問題并對大分子排列產(chǎn)生不利影響。²此外，植物基脂質(zhì)的熔融特性、化學組成、飽和度、鏈長、分子性質(zhì)及整體性質(zhì)與動物來源的脂質(zhì)存在顯著差異，¹這增加了另一層復雜性。盡管如此，脂肪仍是健康、均衡飲食的重要組成部分。脂肪是人體無法自行產(chǎn)生的必需脂肪酸的來源，同時還是吸收維生素 A、D 和 E 等必需維生素的必需品。油脂還能增強風味、質(zhì)地和口感，這對消費者偏好產(chǎn)生極大影響。由于油脂是一種成本較高的成分，對最終產(chǎn)品有很大影響，因此嚴格控制其含量對于管理成品的總成本以及最終的利潤至關重要。

傳統(tǒng)動物肉類擁有悠久的驗證歷史，有大量數(shù)據(jù)支持已定義的方法。這些脂肪分析方法包括經(jīng)典的索氏提取參考方法和通過先進技術(shù)如 NIR、X 射線和 NMR 進行的快速校準方法。

蛋白質(zhì)

在比較傳統(tǒng)肉類與其植物基替代品時，營養(yǎng)密度是兩者之間最大的差異所在。為了提高植物基肉類替代品的總蛋白含量，生產(chǎn)商必須利用水解、發(fā)酵、分離和提取的植物蛋白產(chǎn)品。這些經(jīng)過深度加工的蛋白產(chǎn)品的添加可能會影響味道、氣味、外觀和質(zhì)地。³這也正是準確和可重復測試的重要性所在。在經(jīng)過驗證的 Udy 染料結(jié)合法的基礎上，CEM 創(chuàng)造了全自動化快速蛋白分析儀 Sprint^®。通過使用一種只與蛋白質(zhì)相互作用的染料結(jié)合分子，而非游離氨基酸或非蛋白氮，Sprint 不僅能夠為植物基食品的原料提供更準確的蛋白結(jié)果，也能夠?qū)︖^程中和最終產(chǎn)品本身進行測定。

對多種植物基肉類替代品的水分、灰分、脂肪和蛋白進行了測試。一式三份的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在表 1-4 中（見文末），這些表格還顯示了通過 AOAC 950.46/934.01、954.02 和 2001.11 獲得的水分、脂肪和蛋白的參考結(jié)果，以驗證快速方法的精確度和準確性。同時，快速獲取結(jié)果的能力使得可以在生產(chǎn)過程中或作為新產(chǎn)品研發(fā)的一部分進行調(diào)整。

04 植物基產(chǎn)品中痕量金屬的分析

植物基替代產(chǎn)品的另一個發(fā)展階段是對質(zhì)量控制測試的需求增加，如金屬探測。像 Prop 65 這樣的立法旨在更好地調(diào)整食品和其他消費品中的重金屬測試。這為消費者提供了安心，確保他們食用的食品是安全的。然而，對于植物基替代產(chǎn)品的制造商來說，這可能是一把又又刃劍。例如，魚中的汞含量一直是一個長期關注的問題。植物基產(chǎn)品旨在減少汞的問題，同時減輕商業(yè)捕魚對環(huán)境的影響，但眾所周矢口，植物會從地面吸收金屬。因此，與動物基產(chǎn)品相比，植物基產(chǎn)品可能具有更高的金屬本底水平。更進一步，制造商可能會引入某些成分和添加劑，這些成分可能會貢獻這些升高的水平，所有這些都是為了改變最終產(chǎn)品的外觀或味道，使消費者從傳統(tǒng)肉類過渡到植物基替代品更加容易。

處理 FDA 及其他立法要求可能較為復雜。CEM 一直是 AOAC 和 FDA 傳統(tǒng)食品樣品制備和分析方法的關鍵合作者和參與者。MARS 6™ 微波消解系統(tǒng)和協(xié)議被 AOAC 方法 2015.01 和 FDA EAM 方法 4.7 引用。作為行業(yè)令頁導者和創(chuàng)新者，CEM 與許多主要的植物基公司合作，就金屬測試的適當方法和要求提供咨詢，并就如何避免可能導致審計、召回和失去消費者信任的重大錯誤提供指導。

以下是 CEM 收集的數(shù)據(jù)簡要概述，包括植物基牛肉末、雞肉條替代品、大豆基熱狗和植物基金槍魚。選擇這些產(chǎn)品是因為它們易于獲得，可以以最少加工（研磨）的形式購買，或作為一件后來被搗碎以獲得更均勻樣品的件。作為比較，還測試了三種不同類型的金槍魚，提供了一種常見的消費魚類樣本的基線比較�；跔I養(yǎng)、添加和毒性分析了十四種元素，以提供廣泛的分析物范圍。還制備并分析了三種標準參考材料（SRMs），以驗證分析性能。這些包括 NIST 參考材料，SRM 1568c 米糠、SRM 1547 桃葉和 SRM 1947 密歇根湖魚。

SRM 元素的恢復率均在 85-100% 之間，驗證了方法學（微波消解和分析）。一般來說，四大毒性元素（Pb、Cd、Hg和As）的含量較低，如表 5 和表 6 （見文末）所示，這在消費品中是可以預期的。目前 FDA 沒有為食品中的重金屬設定限制。然而，如果我們查看世界衛(wèi)生組織（WHO）對植物材料的允許限制，我們發(fā)現(xiàn)鉛的限制在 ppm 范圍內(nèi)，而鎘是 1.30 ppm。WHO 沒有列出砷或汞。與動物基產(chǎn)品相比，植物基產(chǎn)品被發(fā)現(xiàn)含有略高的鉛水平（但在監(jiān)管限制內(nèi)⁴），但其他四大重金屬的含量較低。這與預期一致，由于土壤樣本中通常發(fā)現(xiàn)高水平的鉛。植物基蛋白質(zhì)將從其生長的土壤中吸收重金屬。另外，與傳統(tǒng)的金槍魚樣本相比，傳統(tǒng)的金槍魚樣本的砷和汞水平顯著高于其他測試的植物基替代品，這對金槍魚來說并不意外。

在植物基樣本中的鹽分含量（鈉、鉀和鈣）普遍高于傳統(tǒng)金槍魚產(chǎn)品。這些通常是作為替代蛋白產(chǎn)品的調(diào)味劑添加的，以幫助它更接近模仿其肉類產(chǎn)品，但也可能因從土壤中吸收而存在。測試的錳、銅、鉬和鋁在植物基樣本中也較高，這同樣可能是由于土壤吸收，因為這些元素在土壤樣本中非常常見。Mn 和 Mo 也用于各種植物喂養(yǎng)周期（如光合作用和氮固定⁵），因此在植物中比動物中更為常見。

05 結(jié)論

隨著配方的發(fā)展和市場上出現(xiàn)更多可供選擇的替代蛋白來源，消費者接受度和監(jiān)管機構(gòu)的監(jiān)管力度都在增加。這導致了對可靠測試方法需求的增加。準確且及時交付的結(jié)果可以在制造和研發(fā)過程中節(jié)省資金和資源。CEM 產(chǎn)品在食品行業(yè)中的應用已超過 45 年，提供了快速且可靠的結(jié)果。CEM 致力于替代蛋白行業(yè)，正在與他人合作開發(fā)和支持測試和規(guī)章制度。將傳統(tǒng)上用于動物基蛋白源的技術(shù)用于植物基蛋白源的獨牛寺能力，將有助于平穩(wěn)過渡到監(jiān)管要求。

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06 結(jié)論

1.Chen, Q., Chen, Z., Zhang, J., Wang, Q., & Wang, Y. Application of Lipids and Their Potential Replacers in Plant-based Meat Analogs. Trends in Food Science & Technology [Online] 2023.138, 645-654.

2.Ahmad, M., Qureshi, S., Akbar, M. H., Siddiqui, S. A., Gani,A., Mushtaq, M., Hassan, I., Dhull, S. B. Plant-based Meat Alternatives: Compositional Analysis, Current Development and Challenges. Applied Food Research [Online] 2022, 2(2),100154.

3.Kiczorowski, P., Kiczorowska, B., Samolinska, W., Szmigielski,M., & Winiarska-Mieczan, A. Effect of Fermentation of Chosen Vegetables on the Nutrient, Mineral, and Biocomponent Profile in Human and Animal Nutrition. Scientific Reports [Online] 2022, 12(1), 13422.

4.Osmani, M., Bani, A., Hoxha, B. Heavy Metals and NiPhytoextractionin in the Metallurgical Area Soils in Elbasan.Albanian J. Agric. Sci. [Online] 2015, 14 (4), 414-419.

5.Alejandro, S., Holler, S., Meier, B., Peiter, E., Manganese in Plants: from Acquisition to Subcellular Allocation. Front. Plant.Sci. [Online] 2020, 11 (300), 1.

表1. 植物基雞肉替代品的水分、脂肪、蛋白質(zhì)和灰分含量