CN1045913A

CN1045913A - 人造肉

Info

Publication number: CN1045913A
Application number: CN86107559A
Authority: CN
Inventors: 古·D·T·恩格尤延
Original assignee: Myoplex International Corp
Current assignee: Myoplex International Corp
Priority date: 1986-03-13
Filing date: 1986-10-07
Publication date: 1990-10-10
Also published as: IL80207A; FI863911A0; DK464486A; EP0262276A1; NO863871L; NO863871D0; ES2003138A6; IL80207A0; DK464486D0; FI863911A

Abstract

一种从植物蛋白质制备食品的方法及使用该方法所生产的产品。此产品具有天然瘦肉的纤维状结构及肉的组织和外表。此方法包括制备植物蛋白质和水的混合物，然后加热该混合物使其膨胀。通过施加二维压力使膨胀后的混合物定向同时使混合物向第三维方向流动。此产品和具有宏观纤维结构的天然瘦肉非常相似，这些纤维是由大体上排列好的柱状微纤维构成的平行柱状纤维组成。此外，宏观纤维和微纤维两者基本上都没有网状或类似网状的结构。

Description

本申请是申请人1985年1月15日提交的第692，016号号申请的部分继续申请，而第692，016号申请是申请人1983年7月14日的第513927号申请的部分继续申请，第513，927号申请又是申请人1982年2月25日的第352，076号申请的部分继续申请。

本发明的领域是食品，更确切地说，是关于从植物蛋白质和从复原的低质肉以及从其他蛋白质源制备人造肉。虽然为了制造出合格的人造肉已经做了大量的工作，但是，最终产品仅仅表面象天然肉，一般当人造肉被干燥时，干燥后的产品具有一种不易复水的蜂窝状结构。由于没有微纤维结构，使现有技术的人造肉脱水困难而复水就更困难了。这就严重地限制了现有技术人造肉制造方法的应用。人造肉的微观结构决定人造肉是否具有类似肉的质量，如密实度、复水后的水分、口味和柔软性。见M.卡塞门萨代（M.Kazemzadeh），J.M·阿基莱拉（J.M.Aguilera）和K.C.里（K.C.Rhee）著的《显微技术在植物蛋白质结构研究中的应用》（Use of Microscopy in the study of Vegetable Protein Texturization），刊载于1982年4月的《食品科技》（Food Technology）第111-118页。

在宏观上，某些天然肉具有用肉眼看得见柱状的且平行的肌肉纤维。这些纤维的微观结构构成肌原纤维，在早些的申请中把这些肌原纤维也称为纤维。肌原纤维直径在微米范围内，它们也呈柱状且彼此平行。见J.A.威尔逊（J.A.Wilson）著的《动物生理学原理》（PRINCIPLES OF ANIMAL PHYSIOLOGY），麦克米伦（Macmillan）公司，纽约，（1972）339-46。

尽管在60年代肉价明显地上涨时，对人造肉的兴趣有过起伏，但这一兴趣还是减退了。而且没有找到一种能以合理的价格生产具有足够的类似肉的密实度产品的方法来对付这一兴趣的下降。现在，应用的方法有三种基本类型：

1.旋压法，此法与用于制造人造丝的方法相似，其中，通过多孔的模（原文dye）或隔膜对塑性植物蛋白质团加力，经拉长並放入含有一种盐和一种酸的含水沉淀槽中以形成纤维。将这种纤维束在一起即形成最终产品。

2.挤压法，通过大量小孔，对蛋白质面团加力。将植物蛋白质，香料，水和其他成分混合并送入一个蒸煮机/挤压机中。当挤压机施加机械力同时给产品以不同的温度和压力条件时，最终的人造肉便形成了。

3.在第4，275，084号美国专利中涉及的奥雅布等人（Ohyobu et al）方法。

这些方法所得的产品在几项重要质量上与天然肉不同。这些产品与肉不同的原因是它们没有肉的纤维和微纤维结构。它们与肉的相似点仅仅是外表，所以没有被公众广泛地接受。因此，需要一种制造实质上难以与天然肉区别的人造肉的方法，使其具有类似肉的宏观纤维而且最好也具有类似肉的微纤维和天然肉的组织及外表。此外，这种产品还应以很低的价格出售。

本发明的目的是提供一种从植物蛋白质生产人造肉的方法以生产一种具有肉眼看得见的宏观纤维结构和肉的微纤维结构且具有肉的蛋白质成分並可控制脂肪和胆甾醇含量的产品。本发明产品的可见纤维结构包括看上去呈带状纤维混合物的产物。

本发明是一种方法和用这种方法所生产的产品。该方法的第一步是从植物蛋白质制备人造肉，其中也包括某些动物蛋白质，方法还包括制备含相对于干成分总重至少大约10%的面筋的混合物，其余干成分为任何其他可食物料，如含蛋白质和脂肪的动物原料，植物原料或其组合物。以有效使干成分和水的组合物形成面团的方式，至少向干混合物中加入25%的水。接下来加热面团至大约100℃，使混合物的体积至少膨胀到比原来多35%。膨胀最好在具有一种使其在膨胀之后立即可以进行定向步骤的结构的设备中完成。最后一步包括对混合物施加二维压力使向第三维方向流动的混合物定向。获得所需步骤的一种途径是通过一个导管向膨胀后的混合物加力，该导管具有一个递减的截面，该截面使混合物料块的截面至少减少原截面的1/4，並且递减面相对于导管轴线的角度在大约10°和60°之间。出口处截面在比递减面长度更长的长度上要基本保持不变。初始混合物，除小麦面筋外，还可以包括小麦或大豆粉，最好占干成分重量的约5%到约60%之间，大豆粉占干成分重量约5%到约25%的混合物，提供了特别优良的供高压蒸煮的人造肉，其咀嚼性能得到改善。

产品的复水指数能够容易地确定。首先将产品用任何一种干燥方式通常的或其他的方法进行干燥，然后，将重量已知的一块干燥后的产品浸入到过量室温水中，例大约2.5g产品浸入到多于250毫升少于500毫升的室温水中。使产品置于水中约15分钟，一般不用搅动。然后将产品从水中拿出放在毛巾纸上沥水。等水一沥完，就对浸湿的产品再次称重。产品增加的重量（即浸湿后产品的重量减去原来干燥后的重量）与产品原干燥重量之比就是其复水指数。本发明产品的复水指数一般大于0.7。根据本发明制得的产品的复水指数较好的大于约1.0，更好的是那些产品的复水指数大於1.2。实际上，在冷冻干燥至水分小于约7%后，本发明的产品在室温中浸泡不到5分钟左右已有规律地复水，即吸收水的重量超过其冷冻干燥后的重量，而常常是本发明的产品复水不到1分钟左右。

此外，本发明的产品很容易干燥到防止微生物生长的水份含量。产品的干燥可以通过自然风干，人工风干和冷冻干燥任何一种方法。

附图的简要说明

图1a-c是显示本发明的方法的三个步骤的示意图。1a是第一步，1b是第二步，1c是第三步。

图2是肌肉纤维的一个肌原纤维投影图。

图3是用于实现本发明方法的实验设备的截面侧视图。

图4a是天然鸡胸肉片的照片

图4b是用本发明方法制造的人造鸡肉片的照片。

图5是将750倍放大象再放大到3000倍时，本发明人造肉的纵向微纤维的扫描电子显微照片。

图6是将750倍放大象再放大到3000倍时，本发明人造肉的横向肌原纤维的扫描电子显微照片。

图7是在1000倍放大时，显示鸡肉结构样品斜视图的扫描电子显微照片。

图8是在1000倍放大时，显示本发明人造鸡肉斜视图的扫描电子显微照片。

图9是在一个非常高的放大倍数下，本发明人造肉的透射电子显微照片。

图10是由面团制造的产品在1000倍放大时的扫描电子显微照片，该产品就其干成分重量，大约含有约10%的小麦面筋，所说面团是根据本发明的方法加工的。

图11是由面团制造的产品在1000倍放大时的扫描电子显微照片，该产品就其干成分重量，大约含有15%的小麦面筋，所说面团是根据本发明的方法加工的。

图12是在1，500倍放大时，一般用本发明方法所制造的产品的端截面的扫描电子显微照片。

图13是在5，000倍放大时，用本发明方法所制造的产品的样品纵向微纤维的扫描电子显微照片。

图14是将10，000倍放大象再放大到40，000倍时，图13的放大视图。

图15是将牛肉样品放大400倍时，从光学显微镜拍的显微照片。

图16是将本发明的蛋白质样品放大400倍时，从光学显微镜拍的显微照片。

图17是将鸡肉样品放大400倍时，从光学显微镜拍的显微照片。

图18是将本发明的产品样品放大400倍时，从光学显微镜拍的显微照片。

图19是将实施例5的产品分成两块大致相等的片的照片。

图20是实施例5的产品特写照片，显示其外表面和蜂窝状内部结构。

图21是将实施例5的产品放大100倍时的扫描电子显微照片。

图22是将实施例5的产品放大10，000倍时的扫描电子显微照片。

图23是实施例6的产品分成两块的照片，显示了实施例6的产品的外部表面和蜂窝状内部结构。

图24是将实施例6的产品放大500倍时的扫描电子显微照片。

图25是一块实施例7的产品的照片，显示了平行的和不对称平行的（a-Parallel）宏观可见纤维以及这种产品具有蜂窝状或海绵状结构的部分。

图26是一块实施例7的产品的照片，显示了平行的和不对称平行的（a-Parallel）宏观可见纤维以及这种产品具有蜂窝状或海绵状结构的部分。

图27是将实施例7的产品放大500倍时的扫描电子显微照片。

图28是将实施例7的产品放大1000倍时的扫描电子显微照片。

图29是实施例8的产品的照片。

图30是实施例8的产品的特写照片，其中的宏观可见纤维是很显然的。

图31是将实施例8的产品放大100倍时的扫描电子显微照片。

图32是将实施例8的产品放大20000倍时的扫描电子显微照片，显示了直径大约1.5微米的微纤维。

图33是将实施例8的产品放大150，000倍时的透射电子显微照片。

图34是将100毫升体积容量瓶的实施例8的产品放大100倍时的扫描电子显微照片。

图35是将实施例8 100毫升容量瓶的产品放大100倍时的横向扫描电子显微照片。

图36是将实施例8 100毫升容量瓶的产品放大20000倍时的扫描电子显微照片。

本发明的方法一开始就是生产含有大约占干重量10%至100%之间为小麦面筋的植物蛋白质混合物或面团。对本方法是否成功，面筋被认为是一种关键成分，而且小麦面筋是一种较佳的面筋。小麦面筋的较佳量至少是面团干成分重量的大约15%当干成分包含占其重量大约10%的小麦面筋时，如果微纤维形成的活，扫描电子显微镜呈现的只是一个有限的数目，见图10。当小麦面筋占干成分重量约15%时，扫描电子显微镜呈现出产品包含有许多的微纤维，见图11。然而，当小麦面筋占干成分重量至少大约36%时，本发明方法生产的产品具有最佳的微纤维结构。当小麦面筋占干成分重量的小于大约70%时，也是较佳的。另外认为，麦醇溶蛋白，尤其是α麦醇溶蛋白及它们与麦谷蛋白的相互作用对实施本发明的方法是重要的。可使用其他植物蛋白质以提供所需的营养成分以及组织结构和风味。除植物蛋白质外，可使用低质量肉类並上升为与小麦面筋结合的改良的产品。小麦面粉是与小麦面筋结合的一种理想成分，並包含补充小麦面筋的来源。当然，也可以使用各种香味剂、着色剂、脂肪、油和添加剂。最近发现，通过给干成分添加大约5%至25%的大豆粉，结果产生了一种有特殊益处的人造肉。这种添加物不仅表现出改善了咀嚼性而且也改善了抵抗加压蒸煮降解作用的能力。由于小麦面筋和大豆粉的组合产生了蛋白质效率的叠加效应，这在以前曾有过报导。另外，用小麦面筋与大豆粉组合制成的产品在蒸煮或加压蒸煮时，显示出保持出色的结构完整性。大豆粉可以占干成分重量的大约0%和60%之间，较好的是在大约5%至大约25%之间，大豆粉虽然不是主要成分，但对测定的蛋白质效率是有效的，同时改善了产品经受高温、高湿条件的能力。

将与上述成分组合成的植物蛋白质混合料进行混合，以形成含水量至少占干成分总重的25%的湿混合物或面团。加水的量不能太多，否则混合物会失去结构完整性而变成稀浆。另一方面，若水的含量少于大约25%，一般地说势必会形成难以混合的很粘很干的面团，使混合物保持足够的完整性是很重要的，这样才能使其后的定向步骤形成与天然食用肉类中发现的肌原纤维相类似的拉长了的微纤维。已经发现，虽然含水量在总重的30%到60%之间是较佳的，且含水量在大约40%到50%之间时形成的混合物特别理想，但是，在最终混合物中含水量高达65%时，本发明仍能实现。其他液体也可以用来代替水或部分地代替水，例如，能通过减少膨胀时所需温度来节能的乙醇。可以用乙醇来代替直至10%含水量时，对形成微纤维没有不利影响。乙醇含量超过10%时，显示出降低微纤维的形成质量，因此不提倡这样做。在某些配方中，可以加入其他的产气剂以加快面团的膨胀。焙烤粉就是一种这样的试剂。

混合干成分可以使用各种方法，用一台螺旋叶片式搅拌机以100-200转/分的转速工作，就能获得满意的效果。接着，在混合器中，例如霍巴特（Hobart）混合器，把水喷洒进去或用其他方法将水和干成分混合，水中最好含有悬浮的或可溶的香料和食用颜料。香料可在加工之后用浸渍或喷酒两种方法之一加入。含水量增到占混合物总重至少25%至多65%。水温较好的是室温或比室温稍暖一点，而且加水要缓慢以形成均匀的混合物，最好是没有团块的均匀的混合物。要不然，当将这些成分放在一个大约9000转/分的高速混合器中混合时，可将干成分与水的结合放在一步进行，其结果表明能有效地形成一个易加工的面团。

混合之后，这种面团要转送到膨胀室去，此间的停顿时间不能太长，应少于大约6小时，较好的是少于大约2小时。如果停顿时间太长，就会产生一种软的、蜂窝状产物。而且长的停顿时间会减少形成的微纤维的数量。然而，把已放置很久以致没有开始膨胀的面团进行重新混合能有效地生产出一种新的面团。这样生产出来的混合物是一种蛋白质面团，它随后便被送到带有加热面团设备的膨胀室中。送到加热室的面团最好是既筋力强又有弹性。换句话说，人们将能够拉长送来的面团而不使其断裂，也将不用施加很大的力来压缩面团。此外，在这样成形时，面团必须放在一起并搁置在一个球内。而且，在加热的时候，面团成分要均匀地分布在整个面团中，同时面团必须密实度一致且没有团块、小粒或其他颗粒。

在混合面团时，应有大量的空气均匀地掺入面团，这样才能使面团的密度低。此外，待加热的面团应含有足够的水，这样面团既不是太干、太硬、太致密，也不是太湿、太粘、太松软。

膨胀室应大到足以提供使面团在加热步骤中向三维方向膨胀所需的空间。“自由膨胀”一词在申请人的原始申请中使用过，但此词确实不很精确。例如图1b所示的膨胀步骤就不是一个真正的“自由膨胀”，因为这时面团是被限制在瓶10中。所以在本申请中使用了“在三维方向上的膨胀”或“三维膨胀”的词，这意味着膨胀步骤可能受到限制，但是允许一个方向的基本无阻碍的膨胀，比如在图1a中的瓶里进行的膨胀。在小型实验室的操作中，这可以在凯氏（Kjeldahl）容量瓶中进行，而在生产上可以在为此目的而建立的膨胀室中进行。放置面团的容器应能均匀地传热并允许初始的三维膨胀。球状的膨胀室很容易允许三维膨胀，而热传递既可以从容器外部通过传导提供，也可以使用像微波炉这样的热源。在膨胀室的出口处有一个光滑的、横截面积逐渐减少的部分，以使膨胀混合物定向与成形。容器的形状将在下面更充分地讨论。用一个传送器把面团连续地运送到膨胀室中就能形成连续生产的方法。进入和排出膨胀室的面团的流量要能够调节，以便有足够的时间让面团膨胀。使用螺旋推进器来实现连续生产方法也是可以的。

对本发明加工过程的三维膨胀可以通过参考图1a的单位体积的面团立方体14来观察。当面团的温度接近面团内水份的蒸发点时，一些水份就变成了水蒸汽，这一相变使单位体积面团立方体在三维方向上膨胀，如图1b的16。尽管边界限制着宏观的面团块，但只要所述的边界没有引起面团块内的压力显著增加，则单位体积的面团立方体的三维膨胀仍是无阻碍的。在定向步骤中，膨胀了的单位体积的面团立方体-16-在两个方向，例如在高和宽方向上，至少被压缩了25%，所以一旦被压缩，定向单位面团产品表面-102-的表面积比单位体积面团立方体的相应表面-100-的表面积小大约75%，定向单位面团产品的表面是通过由单位面团立方体得出的定向产品的高、宽边划定的。

面团保持在膨胀室的时间主要取决于使面团升到一个足以在整个面团基本上均匀地增塑和产生蒸汽的温度所需的时间。一般地说面团的加热在大约一小时和二个半小时之间。最好是将面团加热到大约80℃和大约130℃之间的一个温度。重要的是为了能在样品中均匀地产生膨胀，对面团的加热应采用这样一种方式，以致使面团比较均匀地升温。如果面团的一部分没有被充分加热到成形的时候就产生膨胀，则所需纤维和微纤维的形成将是不完善的，而且产品也将没有均匀的类似肉的质量。虽然要均匀地面团加热，本发明的方法仍可以用连续工艺实施，其中，在该工艺的每一阶段对面团的加热是相对恒定的，以便在连续法中生产出比较均匀的面团加热外形。膨胀室的压力最好近似大气压，加热可以使用油浴、微波辐照源或红外加热或其它通用的方法进行。

当混合物加温到接近100℃时，由于水从液体到气体或蒸汽的相变，混合物显著开始膨胀。如果允许，面团通常可膨胀到大于原体积的两倍，而且在面团内部，环绕面团内形成蒸汽的那些位置，面团向三维膨胀。膨胀之后，不需进一步加热，在早期完成的大部分实验中，在膨胀后都没有进一步加热。允许面团初始时比较自由地且不受设备过度阻碍地在三维方向膨胀，对实现本发明也是很重要的，在开始的膨胀阶段中，面团在此设备中是受限制的。初始自由膨胀的量应至少超过原体积的35%。

本发明的下一步是通过施加二维压力使面团向第三维方向运动而完成的定向步骤。这一步可以通过在球形膨胀室里使面团膨胀来实现，该膨胀室的出口处有一个使横截面积递减的平滑部分。当面团充满膨胀室的球形部分时，加力作用在膨胀室的平滑的、横截面积递减的部分上，进一步的膨胀可把整个面团块通过膨胀室的颈部或横截面积递减部分从球形部分推出。连续的方法可以使用带有减小截面的输送器对纤维或微纤维定向，或者使用下面讨论的多段螺旋推进器来达到。

本方法的步骤在附图的图1中示意地展示了。烧瓶10具有一个球形部分11和一个园柱形颈部12。颈部尺寸与球形部分尺寸的相互关系在下文有较充分的讨论，但一般来说，球形部分大到足以允许初始膨胀至少达35%而颈部小到能显著拉长並定向蛋白质团就足够了。

蛋白质团或面团是一种由于蛋白质与水或由标号13指出的其他可能的溶剂相结合的混合物，而干蛋白质至少包括占干成分重量大约10%的小麦面筋。在图1a中，蛋白质团13是未膨胀的。就是说，其体积仅仅是由于在干蛋白质成分中加进水而产生的。单位体积的蛋白质面团14示出在图1a的中间部位。在图1b中表示的步骤2里，将蛋白质团加热至大约100℃使面团膨胀至少超过原体积35%，最好是超过原体积大约50%到100%。

不愿受任何理论约束的话，可以相信，加入足够的能量，则蛋白质的分子内部结合键和不同蛋白质分子间的结合键可以破裂，比如，硫与硫的键、硫与氢的键和氢与氢的键。而后，蛋白质分子便自由地以单向方式定向。如图1a下部所示，分子键4具有分子内部的连结键6并通过连结键6′与分子键5相连，连结键6′为分子间的连结键。当蛋白质团运动通过烧瓶11的颈部12时，所施的二维压力使蛋白质分子彼此在一起更紧。长链蛋白质分子以单向方式排列並被足够紧地挤在一起使不同蛋白质分子间产生分子间的相互作用。

在这些条件下，新的分子间的连结键（例如硫和硫、硫和氢、氢和氢）形成了直径在微米数量级的新生长链蛋白质微纤维。单位体积面团立方体14膨胀到膨胀后的立方体16以后，如图1a和1b所示，分子内部连结键在粗线9所示的地方被打破，此时这些分子就可以被重新定向。粗线9指出了分子4和5之间破裂的分子间连结键。在图1c中，分子已经重新排列，新的分子间连结键7在分子4、5和8之间形成。结果形成的产品具有细长的肌原纤维或微纤维，它们的直径在微米范围（从大约十分之一微米至大约三十微米，较好的是小于大约15微米，最好是在大约十分之一和大约十微米之间）。可以确信，是分子间结合键的破裂使交链的蛋白质链分离，从而导致了整个体积的膨胀。在蛋白质链间的分子间连结键破裂以后，重要的是通过在一维方向上拉长已膨胀的面团而在其它两维方向上限制它，使面团重新定向。可以认为，在不同的拉长了的链分子之间形成了新的分子间连结键（例如S-S、S-H、H-H），这种新的分子间连结键产生了微纤维。这些微纤维结合在一起形成了肉眼可见的纤维。而这些纤维依次形成了集成纤维束，纤维束形状是与定向设备上的小孔或颈口的形状一致的。这些集成物可以分成更小的束，该束包括定向设备小孔或颈口的任何级分。

新的分子间连结键使定向微纤维趋向于稳定，致使进一步对产品加热，如煮沸、蒸煮或加压蒸煮，都不会使产品恢复成没有结构的面团或该产品以前的状态。本发明产品的宏观纤维和微纤维结构都能承受加热。当本发明的产品被加热时，将保持肉状外表：它的纤维结构和密实度。加热时，本发明产品的微纤维保持不受损伤並且不易被分解。此外，产品仍能保持它的肉眼可见的宏观纤维结构。本发明产品当在水的介质中烹饪时，它能吸收水份，然而仍保持其完整性和形状。可是，在大气压左右将本产品烧煮少于大约30分钟，被本发明产品吸收的水份不会使产品的体积增加超过约15%。另外，可取的是，本发明产品在240°加压蒸煮大约100分钟。虽然其体积可能会膨胀，但仍不会失去其肉状外表。更可取的是，本发明产品在240°加压蒸煮大约150分钟时，也不会失去其肉状的形状和外表。

产品的微纤维密度是每单位体积内的微纤维的数量。弄清在产品扫描电镜像（大约100倍到约1000倍之间摄取）的大约四平方厘米的一个正方形中（所取的正方形看上去应是产品结构的非灵敏部分），微纤维所占扫描电镜像的百分数是否至少大约50%，是微纤维密度的一个尺度。如果被微纤维所占的扫描电镜像的百分数至少大约50%，则产品有高的纤维密度。否则，即使产品中有微纤维，产品的微纤维密度也是低的。可以确定，高的微纤维密度可以改进产品在经受湿加热时的抗降解能力。进而可以确定，在产品中获得高的微纤维密度的方法之一是增加本发明的处理过程中的膨胀压缩率。还可以确定，高膨胀压缩率可产生直径更小的微纤维。

可以看出，增加干成分中大豆粉的百分含量也可使产品聚集并能在受到湿热时有更好的抗降解能力。因此，如果需要一种能经受高湿热的产品，最好是含有占干成分重量大约25%的大豆粉，且具有高的微纤维密度。

此外，本发明的产品在加热时就是稳定的，而不用添加剂来稳定或粘结产品的微纤维束。

本发明产品在加热时能保持其肉状外表，这不取决于产品的几何结构，包括本发明的微纤维束的几何结构。为方便起见，组织化植物蛋白质在加热时保持其组织结构的能力，可以用当产品在加热大约100℃持续大约30分钟后，产品仍保持其结构特性的组织化植物蛋白质横截面积和组织化植物蛋白质的长度;产品的横截面积稳定性指数和其长度稳定性指数来表示。因此，如果产品的一部分具有一个微纤维束横截面积超过20mm²，而产品的这一部分被加热的温度超过大约100℃並至少持续大约30分钟，产品仍保持其组织结构或外表，则取自这一部分的那个产品具有一个超过20mm²的横截面积稳定性指数。同样，如果产品的一部分具有一个微纤维束横截面积超过1cm²，並在加热到超过大约100℃且至少持续30分钟，仍然保持其组织结构或外表，则产品就具有一个超过1cm²的横截面积稳定性指数，如果产品的一部分具有一个微纤维束横截面积超过2cm²，並在加热到大约100℃且持续大约30分钟时，仍能保持其组织结构或外表，则产品就具有一个至少大约2cm²的横截面积稳定性指数。当微纤维束具有一个超过大约20mm²、超过大约1cm²或者甚至超过大约2cm²的横截面积时，本发明的微纤维束仍是稳定的一不会回到没有结构的面团或以其他方式分解。

同样，如果产品的一个30mm或更长一些的部分，在加热到大约100℃且持续至少大约30分钟时，仍能保持其外表，则产品具有一个至少为30mm的长度稳定性指数。如果产品的一个10cm或更长一些的部分，在加热到大约100℃且持续大约30分钟时，仍能保持其外表，则产品具有一个至少为10cm的长度稳定性指数。当具有长度超过大约30mm及那些纤维和微纤维束超过大约10cm的产品的一部分被加热到100℃且持续30分钟时，本发明的产品仍能保持其肉眼可见的宏观纤维的肉状外表以及微纤维束。

本发明产品的微纤维在通过扫描电子显微镜观察时最为明显。在扫描电子显微镜下，对本发明的产品在一个非交叉断面上进行观察，发现产品含有许多带状成分。这些带状成分就是微纤维且直径在微米范围。一般说来，虽然某些微纤维看上去象具有绽裂碎片的带，但微纤维是以柱状形成的。

另外，微纤维基本上是以同一方向排成一线的。在扫描电子显微镜下，本发明的产品还可能含有孔隙和水珠，各自的直径都在微米范围内。此外，本发明产品的扫描电子显微镜象展现了一个片状外表，所说片状外表含有以同一方向排成一线的微纤维并形成一种混合物。

此外，放大约100，000倍到约160，000倍摄取的本发明产品的透射电子显微照片展示了许多基本上排成一线的近似直线。更可取的是这些直线在直径、长度、形状和线间距上是近似一致的。透射电子显微照片上的这种一致性说明本发明产品微纤维的内部结构是非常有条理的。此外，透射电子显微照片可以进一步包含有许多基本上排成一线的近似直线群。

蛋白质面团是一种如图1b所示的膨胀后的状态，此处的参考符号15代表面团。根据本发明的方法，面团单位体积14至少膨胀35%，如图1b的膨胀状态所示並由参考符号16所指明。从面团15可以看出，烧瓶10的球形部分已基本由面团充满，致使一部分面团已开始进入烧瓶10的颈部12。

定向步骤可以用能在两维方向限制面团並使其在第三维方向膨胀的多种不同方法来实现。一个实现这一步骤的简单的实验室方法已在图1a至图1c展示出来了，在此，已充满烧瓶10的球形部分11的受限的面团如今完全通过颈部12被挤出烧瓶外。当产品的大部分逐渐地被挤出烧瓶外时，最后一部分面团的排出通常能以一种很快的，几乎具有爆炸性的方式进行。这种蛋白质团显示在图1中，由参考符号17表示。单位体积蛋白质面团14的膨胀及定向后的结构形状由参考符号18表示。单位体积18就是本方法制的人造肉，它已经明显地变成了肉状的纤维状产品，即具有一种肉眼可见的宏观纤维结构，这种结构作为一种肉的代用品是稳定而有用的。从膨胀后的横截面积到减小后的横截面积的缩减率应该是这样的，即减少后的面积至少小于原面积的25%。面积缩减越多，则无疑最后产品的密度越大。

用于生产本发明人造肉的试验用装置如图3所示。该装置基本由参考符20表示了，它描述了一个具有一般园柱部分21和一般圆柱颈部22的容器。在21和22两部分之间截头锥体长度23。一般圆柱部分21直径用字母“R”表示，这部分的长度用字母“L”表示。截头锥体部分的曲面用角“α”表示，颈部22的半径用字母“r”表示。颈部长度用字母“l”表示。

根据上述规定的尺寸确定设备的参数对更完整地叙述这一首创方法是有用的。

K = (tanα r²L + 1/2(R - r)³)/(tanα lr²+ (R - r)r²)

K＝一个至少是1.5的常数（见下面）其中：

α＝烧瓶颈部相对于烧瓶侧面的角度

r＝烧瓶颈部的半径

L＝瓶体长度

l＝膨胀后的最终样品长度

R＝瓶体半径

已经发现，使用与图2所示相似的设备，上面的公式应该至少等于约1.5，最好是等于约2.0。上面的公式说明了设备主体与颈部之间的相关尺寸以及主体与颈部之间的角度的重要性。当上面的公式对图2设备适用时，可以相信，如果在一个与图2不同的设备中，在连续条件下实施本方法，则这些数字很可能不是同样有效。此外，公式还说明了生产本发明产品和实现本发明方法所必需的定向类型。

各种植物蛋白质可以加到含有小麦面粉、大豆浓缩物、大豆粉、游离大豆、脱脂大豆粉或从油菜籽浓缩物中提取的蛋白质物料的小麦面筋中。其他可用于与小麦面筋结合的蛋白质包括红花、谷类、花生、豌豆、向日葵籽、棉籽、椰子、芝麻籽、海藻、稻米、木薯粉、油菜籽、单细胞蛋白质如酵母、动物蛋白质如蛋类和肉渣。

由于实施本发明方法不需要稳定剂和粘合剂，因此，最终产品一般不含有用以稳定产品的添加剂，一般也不含用以粘结可见纤维或可见纤维结构与微纤维组合物的添加剂。

实施例1

将含有80%生活小麦面筋和11%的小麦面粉的干混合粉与9%的植物油放在霍巴特N-50型混合器里，以60转/分的转速混合三分钟。接着，将50%混合物重量的水喷洒进干粉中，然后将混合物再以120转/分的转速混合三分钟。本发明产品的pH环境较好的是在大约3.8至大约9.0之间。然后混合速度增至180转/分，混合器再转动一些时间，以制成一种均匀的富有弹性的面团。

将面团装进类似于附图3所示的容器里（一个800毫升凯氏烧瓶）。在向烧瓶里装面团时，用一根棒将面团填塞进烧瓶以保证瓶里没有空隙。此设备的直径为5英寸，在一个一英寸长，並与容器的中心轴线成30°夹角，在一端接有一个园柱形出口管的截头园锥体部分终止。出口管内径为1英寸，长9英寸。面团的体积应几乎充满烧瓶的容积直至颈部开始的位置。然后用任何常规的加热方法在外部对烧瓶加热，例如用电热或在135℃的油浴中加热。此外，也可以用微波能或用外热与微波能组合加热，使面团的温度升到100℃。当面团到达100℃时，因为出现了从液体到蒸汽的相变，面团开始膨胀並充满了烧瓶的内部。随着继续加热，面团开始挤出烧瓶颈直到全部面团通过颈部从烧瓶中挤出。得到的挤压产品有一肉眼可见的宏观纤维组织，此纤维组织非常不同于最初面团的组织而是显著地近似于肉类蛋白质。

现在来看图4，所示的是鸡胸肉的样品;与图4b中的鸡肉相邻，在图4a中也示出了由上述方法制得的蛋白质样品。该产品的外形与鸡肉非常相似，其味道和组织结构也很相似。实施例1的产品能以与鸡没有区别的方式用小刀和餐叉切割，其口味也与鸡相同。未加调味的产品有一种与大豆类强烈味道不同的柔和、愉快的香味。可加入多种调味剂以使其香味与任何肉类，包括家禽、鱼、牛肉等一样。

如图5所示在扫描电子显微镜下，以放大倍率为750×至3000×时观察，根据实施例1制得的样品一部分的侧面。要注意，微纤维是非常明显的，标准的微纤维宽度在图上已经标明並测出是2.7微米。微纤维有高度的方向性，完全不像在一般植物蛋白质中所显示的结构。

图6所示的另一个样品，也是在放大率为750×到3000×情况下观察的，其中在一个角上切割样品的一个端部，在样品中指明微纤维宽度为约2微米和约4微米。不难看出，样品有许多沿着微纤维的空穴，这就说明了它具有显著的吸水能力，並在干燥后能复水。

图7表示的是用扫描电子显微镜放大1000倍时观察到的鸡肉的一部分。邻近图7的图8也是放大1000倍，由本发明方法制得的人造肉的图象。微纤维束几乎与天然鸡肉相同。人造肉的样品是通过透射电子显微镜在如图9所示的极高倍放大下观察的，在沿显微照片右边的1/3处能看见人造肉的纤维组织。

图12表示的是在放大率为1500×下观看到的，本发明方法产品的长度方向的端部，图13表示的是在放大率为5000倍下观看到的，本发明方法的另一个产品的断面。图14表示的是图13人造肉的进一步放大，在图14的左下角中，不难看出甚至微纤维本身是由许多更小的纤维状材料所组成的，这些更小的纤维状材料类似于瘦肉组织。图14的样品是在放大率为10000×至40000×下观看的。

通过改变人造肉的制造条件，能获得不同的宏观纤维和微纤维结构（有不同的宏观纤维和微纤维尺寸和密度），因而就能复制不同种类的肉。直径在0.1至30微米间的微纤维是可以得到的。

並且，通过改变小麦和非小麦蛋白质的配方，其它的一些人造肉在得到的蛋白质效率方面已经展示了一种增效作用。

通过增加对膨胀率的压缩，例如通过增大烧瓶出口角度“α”或者通过减小烧瓶园柱部分“21”的直径尺寸，两者都示于图3，微纤维直径减小，微纤维的长度增加，所得到的产品具有高的微纤维密度。另一方面，通过减小对膨胀率的压缩，例如，通过减小角度“α”或通过增大“21”的直径，微纤维直径就会增大而长度缩短，它们之间的间隙增大，生成更嫩的人造肉，具有较低的微纤维密度。使用多种添加剂也可有助于复制各种类型的肉类。

实施例2

将含有70%生活小麦面筋，15%大豆粉，6%小麦面粉，5%酪蛋白和4%焙烤粉混合的干粉混合物混合三分钟，然后，将水喷洒进混合的干粉中，直到水的含量达到48%（重量）。混合条件与时间与实施例1中所描述的相同。将均匀的面团装进凯氏烧瓶中並将烧瓶浸没在135℃的油浴中加热。几分钟后，膨胀的面团逐渐强行通过瓶颈部挤出。

在面团中混合水分以及加热和膨胀步骤之间的间隔时间应保持短暂，最好不要超过20分钟左右或最好少于10分钟。

必须指出，本发明的产品不像任何已有的产品，即，虽然其结构在电子显微镜下观察时，显示了包括如在天然食用肉类中存在的微纤维束的相同的细长微纤维，但本发明的产品没有天然瘦肉纤维中存在的纵向带。在图2中示意地示出了天然瘦肉纤维中的肌原纤维並由参考符号25表示。见J.A.Wilson，PRINCIPLES OF ANIMAL PHYSIOLOGY，Macmillan Company，New York（1972）339-46。这些纵向带26仅包围在天然产品中的，而不是本发明产品中的肌原纤维。图9表示的是在25000×至50000×高倍放大率下本发明的产品，它没有显示任何纵向带，但的确含有类似于图2所示的肌原纤维的微纤维，而没有纵向带。

此外，本发明的产品本来不含动物脂肪，然而，这种成分可以作为调料加进去。此外，本发明的产品不同于现有技术的人造肉之处在于其微纤维直径在微米范围内（是约1/10微米至约30微米）。

本实施例可使用细碎的，通常是乳化的按照例如鸡肉或牛肉配方制成的肉重复。

实施例3

将含有50%（重量）小麦面筋，45%（重量）大豆粉，5%（重量）面粉的干粉混合物，在霍巴特N-50型混合器里，与8%玉米油以60转/分的转速混合三分钟。如实施例1一样加水直至水的含量是混合物总重量的54%。再加入少量鸡肉香料和谷氨酸-钠以调味，处理方式与实施例1相同。从烧瓶中挤出的面团有一种纤维组织，非常近似于鸡的白肉味道。

与现有技术的人造肉比较，本发明产品的主要优点是，本发明的产品在干燥后可以很快地复水。在其干燥状况下，它有特殊的贮存限期，在没有冷冻的条件下，可以作长时间的保存。大量的人造肉可以低成本贮藏而不用担心会损坏並易于复原也是本发明的一个显著特征。将已经干燥並贮藏了许多月的人造肉样品在室温下，放在盛有水的玻璃杯中，几分钟后取出来，它同样具有鸡的白肉一样的密实度。可以认为，这一性能是由本申请产品的纤维性质造成的，该纤维性质不同于大多数现有技术产品的通常的细胞状结构。

对该方法的其它改进将改变最终产品的特性。如前所述，可以改变产品的密实度和韧性，致使可以制作成鲜美鱼状的密实度或韧性牛肉干型的密实度。可以改善本发明方法制得产品的宏观纤维尺寸和密度以及微观纤维尺寸和密度，以复制不同类型的瘦肉。例如，鸡肉和火鸡肉具有直径几微米数量级的小肌原纤维，而且密度大。牛肉、猪肉有较大的肌原纤维和较高的密度。也可以通过改变原始配方和增加施加于两维方向的压力，改变产品的韧性。

实施例4

使用由40%（重量）小麦面筋和60%（重量）大豆粉的干原料成分，重复实施例3的工序。不用加油，所得到的产品具有肉状纤维组织並有高度的咀嚼性及高度耐加压蒸煮性能。

实施例5

按重量计算，将含5%小麦面筋，10%大豆粉，40%面粉的干燥混合物，以干燥成分总重量计算，与8.3%的植物油和等于干燥成分重量的水混合。将干燥与液体成分以实施例1中所述的方法混合，以形成基本上均匀的面团。将大约3/4英寸厚度的一层面块放进标准的烘烤浅盘内，送入已经预热至400°F左右的热风炉中。连续加热约20分钟，在此期间，面团膨胀到大于原来体积的三倍。将产品从炉中取出，使其在室温下冷却约5分钟，这时将产品切成3/4英寸的立方体，再进一步冷却至环境温度。这时的产品含有许多清楚可见的空隙，即成蜂窝状结构，並且没有宏观平行的园柱状纤维，见图19和20。在用扫描电子显微镜下检查时，在本实施例的产品中观察不到微纤维。见图21和22。

实施例6

将实施例5中所述的均匀面团100克，放进180毫升高脚烧杯中。把烧杯放进沸腾的水中约1小时。经过1小时的加热后，面团膨胀了约150%。在检查时发现该产品具有宏观的蜂窝状结构，见图23。在扫描电子显微镜下也没有观察到微纤维，见图24。

实施例7

将如实施例5所述的均匀面团以足以使园筒装满的速度用力装进3/4英寸的布拉班德尔（Brabender）食品挤压机中。该挤压机有开槽的园筒，园筒的长度与直径之比是15∶1，另外还有一个1.5∶1压缩率的螺旋推进器，螺旋推进器配有一个150°的捣碎器，捣碎器的转速是125转/分，将挤压机的园筒加热至160℃，同时将模板加热至166℃。将压制物回收、冷冻並保持冷冻直到显微镜检查。

所得到产品包含有没有明显宏观纤维的面团部分以及某些含有宏观可见纤维的部分。见图25和26。这些宏观可见纤维是互相平行和不对称平行的。扫描电子显微镜检查宏观纤维，没有显示出微纤维的存在，见图27和28。

实施例8

将如实施例5中的均匀面团约200毫升按实施例1的方法在250毫升容量瓶里处理，不同的是，将带有面团的烧瓶浸在80℃油浴中，该油浴在一小时过程内被加热至120℃。所得到的产品含有没有宏观纤维的小的端部，然而，大部分产品基本上是由宏观的、园柱形的、平行纤维结构所组成，如图29所示，该产品在撕开时，尽管在撕裂之前，片状结构在宏观可见纤维的混合物中是不可识别的，但仍趋于撕成这些平行纤维的片。如图30所示。用扫描电子显微镜检查，该产品显示了微纤维结构，如图31和32所示。这些微纤维基本上是园形的，基本上排成一线，並表明具有约1.5微米基本上一致的横截面直径，如图32所示，用放大率为150000×所拍摄的透射电镜显微照片显示了几组基本排成一线的、近似直线的纤维结构，如图33所示。当用透射电子显微镜观察时，在每个这些近似直线的这样的组中，这些线具有大致均匀的直径、长度、形状和线内间距。这些线当通过透射电子显微镜观察时，看起来结构上与肌肉组织的肌纤丝相似。

当用100毫升容量瓶重复这一实验时，观察到1微米直径的微纤维。见图34、35和36。

本发明的具体化方案是要对发明作例证性的全面考虑，而不是限制性的，通过所附的权利要求来指出发明的范围，而不是前面的描述。因而，在权利要求等效的意义和范围内的所有变化都力求包含在其中。

Claims

1、一种从植物蛋白质中制备人造肉的方法包括的步骤有：

制备一种至少用20%干燥生活小麦面筋和至少用25%的水，且水的含量不超过总混合成分大约65%的混合物；

将所述的混合物加热至该混合物液体部分的沸点温度；

允许所述的混合物在三维方向膨胀，以使该混合物的体积比原来的体积至少增大35%；

通过对膨胀的混合物在二维方向向内加力使混合物定向，同时，在第三维方向允许自由运动，以使其横截面面积比原来的横截面面积至少减小25%。

2、根据权利要求1所述的方法，其中的混合物是在混搅的同时将水喷洒在干成分上而形成。

3、根据权利要求1所述的方法，其中面团是以高搅拌机速度通过将干成分与水混合而形成。

4、根据权利要求1所述的方法，其中把混合物在混合步骤之后和加热步骤之前装进被限定的容器里，所说的被限定的容器有足够的体积以允许初始的三维体积的膨胀，並有一个小于容器的出口，以致当混合物受力经过出口时，在两维方向上被压缩，而允许在第三维方向上自由运动。

5、根据权利要求3所述的方法，在所述的被限定的容器和朝出口方向的倾斜内部之间另外还有一个平滑的部分。

6、根据权利要求4所述的方法，其中所述的平滑部分相对于纵轴的倾斜角度在10°-60°之间。

7、根据权利要求5所述的方法，另外还包括加接于平滑部分的平滑出口通道，所述的平滑出口通道至少与平滑部分一样长。

8、根据权利要求1所述的方法，其中膨胀后的混合物至少超过原来体积的50%。

9、一种从植物蛋白质中制备人造肉的方法包括的步骤有：

以有效方式制备至少约10%干燥生活小麦面筋，至少25%水，且水的含量不超过总混合成分配料的65%的混合物，以形成面团;

加热所述面团至该面团中液体部分沸点温度左右;

允许所述的面团在三维方向膨胀，以使面团的体积增加至少超过原来体积的35%;以及在二维方向上对膨胀后的面团向内加力，对面团定向，同时允许在第三维方向自由运动，使其横截面积比原来的横截面积至少减少25%。

10、一种包含有大量的，基本上排成一线的，基本上园柱形的微纤维的食品，每一根所述的微纤维的直径小于约15微米，所述的微纤维基本上不含用以稳定该微纤维而加入的添加剂，该微纤维含有蛋白质。

11、根据权利要求10所述的食品，其中所述的微纤维包含按干重量计，至少有10%的小麦面筋。

12、根据权利要求10所述的食品，其中所述的微纤维包含按干重量计，至少有36%的小麦面筋。

13、根据权利要求11所述的食品，另外还包括所述的微纤维束並且所述的微纤维束的横截面积稳定指数至少是约20mm²。

14、根据权利要求11所述的食品，另外还包括所述的微纤维束並且所述的微纤维束的横截面积稳定指数至少是约1cm²。

15、根据权利要求11所述的食品，另外还包括所述的微纤维束並且所述微纤维束的横截面积稳定指数至少是约2cm²。

16、根据权利要求11所述的食品，另外还包括在加热时具有保持其肉状外表的能力。

17、根据权利要求11所述的食品，另外还包括在加压蒸煮时，具有保持其肉状外表的能力。

18、根据权利要求11所述的食品，另外还包含肉眼可见的宏观纤维结构。

19、根据权利要求11所述的食品，另外还包括至少约0.7的复水指数。

20、根据权利要求11所述的食品，另外还包括微纤维长度稳定指数至少是约30mm。

21、根据权利要求11所述的食品，另外还包括微纤维长度稳定指数至少是约10cm。

22、根据权利要求11所述的食品，另外还包括至少为约1.0的复水指数。

23、根据权利要求11所述的食品，其中所述的食品另外还包括具有基本上一致的横截面积直径的微纤维。

24、一种包含有基本上排成一线的、基本上园柱形的微纤维束的食品，具有肉眼可见的宏观纤维结构，每一根所述的微纤维的直径小于约30微米，所述的微纤维基本上不含为稳定微纤维所加的添加剂，以干重量计算，所述的微纤维至少有约36%的小麦面筋，所述的纤维束横截面积稳定指数至少是约1cm²，长度稳定指数至少是约30mm。

25、根据权利要求24所述的食品，另外还包括至少约0.7的复水指数。

26、一种包含有基本上排成一线的，基本上园柱形微纤维的食品，具有肉眼可见的宏观纤维结构，每一根所述的微纤维直径小于约1微米，所说的微纤维至少含有，以干重量计算，36%的小麦面筋，所说的纤维束的横截面积稳定指数至少是约1cm²，长度稳定指数至少是约30mm。

27、根据权利要求26所述的食品，另外还包括至少是约0.7的复水指数。

28、根据权利要求26所述的食品，另外还包括在加压蒸煮时，具有保持其肉状外表的能力。

29、根据权利要求28所述的食品，另外还包括至少是约0.7的复水指数。

30、根据权利要求28所述的食品，另外还包括至少是约1.0的复水指数。

31、一种包括大量基本上排成一线，基本上园柱形微纤维的食品，所述每一根纤维的直径小于约15微米，所述食品的复水指数至少是约0.7。

32、根据权利要求31所述的食品，其中所述的微纤维包含按干重量计算，至少约10%的面筋。

33、根据权利要求31所述的食品，其中所述的微纤维，按干重量计算，至少含有约45%的小麦面筋。

34、根据权利要求31所述的食品，其中另外还包括肉眼可见的宏观纤维结构。

35、一种具有肉类外表和纤维的人造肉食品，至少20%所述纤维的干成分由小麦面筋组成，所述纤维直径是微米单位。