【CEM】植物基替代肉類(lèi)的近似組成和金屬分析

除了需滿(mǎn)足監管要求外，生產(chǎn)高品質(zhì)植物基產(chǎn)品還需進(jìn)行必要的近似分析測試。對原材料、生產(chǎn)過(guò)程中及最終產(chǎn)品的水分、脂肪、蛋白質(zhì)和灰分含量進(jìn)行準確測定，對于在制造階段適時(shí)調整產(chǎn)品至關(guān)重要。盡管外部實(shí)驗室通過(guò)精細的方法分析可提供可靠結果，但由于耗時(shí)較長(cháng)，在產(chǎn)品急于上市的情況下，時(shí)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(guān)重要。由于許多替代蛋白選項旨在復制傳統基于肉類(lèi)的產(chǎn)品，因此模仿動(dòng)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(cháng)的保質(zhì)期，有助于市場(chǎng)可行性。水分分析是一個(gè)簡(jiǎn)單過(guò)程，在傳統測試中沒(méi)有太多變化?，F有方法非常適合新的和新奇的替代產(chǎn)品；無(wú)論是使用烘箱法進(jìn)行批量干燥，還是使用鹵素或 IR 水分天平在 10-20 分鐘內獲得結果，或者像 CEM 的 SMART 6™ 這樣的微波/IR干燥，在 2 分鐘內獲得結果，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別是所需的時(shí)間和結果的精確度。來(lái)自 SMART 6 的結果，一種 2 分鐘的水分測試，呈現在表1-4（見(jiàn)文末）中，并與傳統的參考方法如 AOAC 950.46 和 934.01 進(jìn)行了準確性比較。精度可以通過(guò)重復樣本或范圍看出。

灰分

為了模擬動(dòng)物肉的感官體驗，植物基肉類(lèi)中添加了粘合劑、礦物質(zhì)、鹽、調味料和色素，這些添加劑通常占產(chǎn)品總成分的 0-15%。¹隨著(zhù)對口感和質(zhì)地改進(jìn)的持續研究與開(kāi)發(fā)，測定新成分添加后剩余的無(wú)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(gè)系統中使用多種溫度，避免了長(cháng)時(shí)間加熱。Phoenix BLACK™ 的獨牛寺設計在于其腔體內的氣流，配合 CEM 石英纖維坩堝使用，可以顯著(zhù)減少燒灰所需的時(shí)間。如同水分測試一樣，傳統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，如脂肪和蛋白質(zhì)測試時(shí)，我們可能會(huì )遇到各種難題。

脂肪

植物基肉類(lèi)替代產(chǎn)品通常天生脫脂，其脂肪含量較動(dòng)物衍生產(chǎn)品為低。因此，在加工過(guò)程中需添加脂肪或油分。這種添加對纖維結構的形成影響深遠，可能導致擠壓過(guò)程中的問(wèn)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(xué)組成、飽和度、鏈長(cháng)、分子性質(zhì)及整體性質(zhì)與動(dòng)物來(lái)源的脂質(zhì)存在顯著(zhù)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(wú)法自行產(chǎn)生的必需脂肪酸的來(lái)源，同時(shí)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(fēng)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(guān)重要。

傳統動(dòng)物肉類(lèi)擁有悠久的驗證歷史，有大量數據支持已定義的方法。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(guò)先進(jìn)技術(shù)如  NIR、X  射線(xiàn)和 NMR 進(jìn)行的快速校準方法。

蛋白質(zhì)

在比較傳統肉類(lèi)與其植物基替代品時(shí)，營(yíng)養密度是兩者之間最大的差異所在。為了提高植物基肉類(lèi)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(guò)深度加工的蛋白產(chǎn)品的添加可能會(huì )影響味道、氣味、外觀(guān)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(guò)驗證的 Udy 染料結合法的基礎上，CEM 創(chuàng )造了全自動(dòng)化快速蛋白分析儀 Sprint^®。通過(guò)使用一種只與蛋白質(zhì)相互作用的染料結合分子，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果，也能夠對過(guò)程中和最終產(chǎn)品本身進(jìn)行測定。

植物基替代產(chǎn)品的另一個(gè)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(lái)說(shuō)，這可能是一把又又刃劍。例如，魚(yú)中的汞含量一直是一個(gè)長(cháng)期關(guān)注的問(wèn)題。植物基產(chǎn)品旨在減少汞的問(wèn)題，同時(shí)減輕商業(yè)捕魚(yú)對環(huán)境的影響，但眾所周矢口，植物會(huì )從地面吸收金屬。因此，與動(dòng)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(jìn)一步，制造商可能會(huì )引入某些成分和添加劑，這些成分可能會(huì )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(guān)或味道，使消費者從傳統肉類(lèi)過(guò)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 傳統食品樣品制備和分析方法的關(guān)鍵合作者和參與者。MARS 6™ 微波消解系統和協(xié)議被 AOAC 方法 2015.01 和 FDA EAM 方法 4.7 引用。作為行業(yè)令頁(yè)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(xún)，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 收集的數據簡(jiǎn)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(yú)。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(mǎi)，或作為一件后來(lái)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(lèi)型的金槍魚(yú)，提供了一種常見(jiàn)的消費魚(yú)類(lèi)樣本的基線(xiàn)比較?；跔I(yíng)養、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(yú)。

SRM 元素的恢復率均在 85-100% 之間，驗證了方法學(xué)（微波消解和分析）。一般來(lái)說(shuō)，四大毒性元素（Pb、Cd、Hg和As）的含量較低，如表 5 和表 6 （見(jiàn)文末）所示，這在消費品中是可以預期的。目前 FDA 沒(méi)有為食品中的重金屬設定限制。然而，如果我們查看世界衛生組織（WHO）對植物材料的允許限制，我們發(fā)現鉛的限制在 ppm 范圍內，而鎘是 1.30 ppm。WHO 沒(méi)有列出砷或汞。與動(dòng)物基產(chǎn)品相比，植物基產(chǎn)品被發(fā)現含有略高的鉛水平（但在監管限制內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)現高水平的鉛。植物基蛋白質(zhì)將從其生長(cháng)的土壤中吸收重金屬。另外，與傳統的金槍魚(yú)樣本相比，傳統的金槍魚(yú)樣本的砷和汞水平顯著(zhù)高于其他測試的植物基替代品，這對金槍魚(yú)來(lái)說(shuō)并不意外。

在植物基樣本中的鹽分含量（鈉、鉀和鈣）普遍高于傳統金槍魚(yú)產(chǎn)品。這些通常是作為替代蛋白產(chǎn)品的調味劑添加的，以幫助它更接近模仿其肉類(lèi)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(jiàn)。Mn 和 Mo 也用于各種植物喂養周期（如光合作用和氮固定⁵），因此在植物中比動(dòng)物中更為常見(jiàn)。

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

表2. 植物基熱狗替代品的水分、脂肪、蛋白質(zhì)和灰分含量

表3. 植物基牛肉替代品的水分、脂肪、蛋白質(zhì)和灰分含量

表4. 植物基金槍魚(yú)替代品的水分、脂肪、蛋白質(zhì)和灰分含量

表5. 標準參考材料的金屬分析

表6. 植物基和傳統肉類(lèi)樣品的金屬分析