CN115135163A - 用于植物性食物产品的蛋白质组合物和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制造诸如肉类替代品、肉类补充剂、鸡蛋替代品、乳制品类似物等产品的蛋白质乳剂的制备方法，以及使用该乳剂制备各种肉类替代品、鸡蛋替代品、乳制品类似物等的方法，还公开了用于肉类替代品的、可单独或与乳剂组合使用的植物蛋白碎屑。
Description
技术领域
本发明涉及可归类为肉类似物或肉类替代品的组合物，这些组合物包括植物蛋白。本发明可以更具体地描述为纯素肉类替代品以及制备纯素肉类替代品和乳制品类似物的方法。
背景技术
分析师预测，替代肉类市场在未来十年内可能达到1400亿美元，可能占据1.4万亿美元全球肉类市场的约10％。消费者对植物性肉类替代品的接受程度逐渐提高，这主要得益于植物性营养的健康益处以及减少肉类生产对环境影响以满足不断增长的人口需求的潜力。许多新的无肉蛋白产品和品牌已经开发出来，所有这些都是为了提供具有肉类味道和质地的植物性蛋白产品。
一般来说，那些认为植物性肉类替代品是一种有吸引力的营养性选择的消费者，也更喜欢可以被认为是“清洁”标签食物(即，使用尽可能少的成分生产的食物，且这些成分是消费者认可并认为是健康的)的食品。然而，为了在植物性肉类替代品中获得可接受的一致性、质地和味道，制造商通常认为有必要结合一位作者撰写的关于市场上一些最新产品的成分列表，称之为“扩展”。一些产品成分列表的示例如下表1所示。
表1市售肉类替代品的产品包装上列出的成分
肉类替代品中最常见的蛋白质是大豆蛋白和小麦面筋，主要是因为它们提供的加工优势，以及它们丰富的可用性和低成本，但豌豆蛋白正成为越来越有吸引力的选择，因为它是氨基酸亮氨酸中含量最高的植物蛋白，是一种可持续的蛋白质来源。豌豆蛋白还富含精氨酸和赖氨酸。正如Shand等人指出，豌豆蛋白产品“据报道显示出与同源大豆蛋白产品相当和互补的功能，然而，人们注意到豌豆蛋白的热诱导凝胶比大豆蛋白凝胶弱。”(Shand,P.J.,et al.Physicochemical and textural properties of heat-induced peaprotein isolate gels,Food Chemistry 102(2007)1119–1130.)这一点很重要，因为配制肉类替代品通常涉及生产包括一种或多种植物蛋白的凝胶化基质或凝胶。
Shand后来报道，使用转谷氨酰胺酶“允许制备与商业大豆分离蛋白凝胶和商业肉博洛尼亚肉具有类似的强度和弹性的PPIc凝胶”。(Shand,P.J.,et al.Transglutaminasetreatment of pea proteins:Effect on physicochemical and rheologicalproperties of heat-induced protein gels,Food Chemistry,107(2008)692-699.)转谷氨酰胺酶催化蛋白质的交联，并已用于生产肉类、肉类替代品和食品工业中的其他产品。然而，大豆蛋白产品传统上还需要其他成分，如表1中的成分列表所示，因此简单地将豌豆蛋白凝胶提高到与大豆分离蛋白相似的强度和弹性并不能消除对额外成分，例如小麦面筋、纤维素、甲基纤维素等的需求。
肉类替代品领域需要新的方法和产品，以提供包括植物蛋白，例如豌豆蛋白的类似肉类产品，例如，这些产品可以使用比目前市场上的产品更少的成分制成，从而满足对更多“清洁标签”肉类替代品的需求。
发明内容
本发明涉及一种生产以肉类替代品为特征的产品的方法，以及通过该方法在其各个方面和实施方案中制成的产品。该方法包括以下步骤：将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，将浆料与至少一种脂肪均质化以产生豌豆蛋白乳剂，将乳剂干燥以产生固态乳剂，并将固态乳剂与水和至少一种转谷氨酰胺酶混合以产生混合物，该混合物在约15分钟至约8小时的培育期后包括肉类替代品组合物。然后可以将肉类替代品制成所需大小和形状的块。在本发明的一些方面，乳剂包括约65％至约95％的水。在某些方面，乳剂包括约85％的水。在各个方面，油以约1份油比约19份豌豆蛋白至约1份油比约0.5份豌豆蛋白的比例范围存在于乳剂中。在本发明的一些方面，乳剂中油与蛋白质的比例为1:3。在均质化步骤期间，可以根据需要选择性地添加香料和色素。可以使用本领域技术人员已知的方法实现干燥，例如冷冻干燥和喷雾干燥。在本发明的各个方面，使用喷雾干燥方法干燥乳剂。
在本发明的各个方面或实施方案中，将固态乳剂与水混合，其中水占混合物的约60％至约75％，并且在本发明的各个方面，转谷氨酰胺酶的添加量约为混合物的约0.01％至约0.2％。
本发明还提供了一种生产纯素乳制品类似物的方法，以及由该方法制成的各种乳制品。该方法包括以下步骤：将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，将浆料与至少一种脂肪(例如油)均质化以产生豌豆蛋白乳剂，将乳剂干燥以产生固态乳剂，然后将固态乳剂与水、至少一种转谷氨酰胺酶和至少一种蛋白酶混合以产生混合物，该混合物在至少约15分钟的培育期后包括纯素乳制品组合物。例如，为了生产纯素乳酪，可以延长培育时间，因为当奶酪产品经过进一步加工(例如老化)时，混合物中会含有转谷氨酰胺酶。例如，可以对产品进行几天的延长培养，以允许蛋白酶作用，以充分发展产品风味和质地。在本发明的一些方面，乳剂包括约35％至约90％的水。在各个方面，油以约15％至约75％的比例存在于乳剂中。在均质化步骤中，可以根据需要选择性地添加香料和色素。然后将乳剂干燥。可以使用本领域技术人员已知的方法实现干燥，例如冷冻干燥和喷雾干燥，其中喷雾干燥是干燥乳剂的特别有效的方法。
在本发明的各个方面或实施方案中，将固态乳剂与水混合，其中水占混合物的约35％至约90％，并且酶(转谷氨酰胺酶和蛋白酶)各自的添加量约为混合物的0.01％至0.25％。
通过本发明的方法制备的产品包括通过在水中再分散一种或多种包括植物蛋白和油的固态乳剂，并将再分散的蛋白质与转谷氨酰胺酶(用于肉类替代品)或转谷氨酰胺酶和蛋白酶(用于乳制品类似物)的组合进行培育以生产具有适合用作肉类替代品或乳制品类似物的特性的产品而制得的产品。
本发明还涉及一种适合用作肉类替代品和/或肉类补充剂中的成分的干燥乳剂(以及使用该干燥乳剂制备肉类替代品和/或肉类补充剂的方法)，该干燥乳剂具有有限的成分，同时改善了加入其的肉类替代品的质地。乳剂的制备方法包括以下步骤：将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，蛋白粉的粒径(90％)为约90至约120微米，将浆料与至少一种脂肪均质化以产生豌豆蛋白乳剂，干燥乳剂以产生固态乳剂。
本发明的另一方面是一种包括蛋白粉(例如，豌豆蛋白粉)、水和转谷氨酰胺酶的组织化肉碎。可选择的成分可以包括脂肪(例如植物油)、蛋白酶和谷氨酰胺酶。在一种制备组织化肉碎的方法中，将水和豌豆蛋白混合以提供包括约55％至约80％的水的蛋白质面团。将转谷氨酰胺酶以混合物的约0.01％至约0.25％的酶浓度添加到蛋白质和水中，并将蛋白质面团粉碎以提供直径为约1至约30毫米的面团块。然后将面团屑在约0℃至约70℃的温度下培育约15分钟至约8小时以产生具有与碎肉相似的硬度、弹性和质地的蛋白质碎屑。
此外，本发明涉及一种生产高水分纯素肉制品(例如熟食肉和热狗)以及具有较少固体结构的乳制品类似物(例如奶油、酸奶、酸奶油等)的方法，例如，通过将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，将浆料与至少一种脂肪均质化以产生豌豆蛋白乳剂，并将转谷氨酰胺酶添加到均质化的浆料中。在该方法的各个方面，乳剂中的油与蛋白质的比例为1:3。在该方法的某些实施方案中，将浆料加热至160至170华氏度，然后在缓慢添加油时，进行剪切。豌豆蛋白/水/油组合物可加热至约175华氏度，并在约3000至约4000psi下均质化。
本发明还提供了一种制备肉类替代产品的方法，该方法包括以下步骤：将水和豌豆蛋白混合以提供包括约55％至约80％的水的第一蛋白质面团，豌豆蛋白选自由豌豆蛋白粉、至少一种固态豌豆蛋白乳剂及它们的组合组成的组；将转谷氨酰胺酶以第一蛋白质面团的约0.01％至约0.25％的酶浓度添加到第一蛋白质面团中；粉碎第一蛋白质面团以提供直径约1至约30毫米的面团块；在约0℃至约70℃的温度下将面团块培育约15分钟至约8小时，以产生具有与碎肉相似的硬度、弹性和质地的蛋白质碎屑，接着进行加工步骤，该加工步骤选自由冷冻碎屑、提高碎屑的温度以使转谷氨酰胺酶失活、烹饪碎屑及它们的组合组成的组；将豌豆蛋白与水，以及至少一种转谷氨酰胺酶混合以形成粘合剂，其中水占粘合剂组合的55-95％，豌豆蛋白选自由豌豆蛋白粉、至少一种固态豌豆蛋白乳剂及它们的组合组成的组；将粘合剂与至少一种蛋白质碎屑混合以形成第二蛋白质面团，其中粘合剂与碎屑的比例为约20/80至约60/40；将第二蛋白质面团成型为至少一种所需形状的肉类替代品，以生产至少一种成型面团产品；以及在约0℃至约70℃的温度下将该至少一种成型面团产品保持约15分钟至约8小时以生产肉类替代品。然后可以通过至少一个加工步骤来加工肉类替代品，该至少一个加工步骤选自由冷冻碎屑、提高碎屑的温度以使转谷氨酰胺酶失活、烹饪碎屑及它们的组合组成的组。
附图说明
图1是通过本发明的方法制备的产品的照片，其中该产品是通过以下方式形成：将酶处理后生产的肉类替代品粉碎以得到碎鸡类产品，如图所示。
图2是通过本发明方法制成的轻质肉替代品的照片，其中该产品通过以下方式形成：将酶处理后生产的肉类替代品手卷以形成“肉丸”，如图所示。
图3是带有意大利面和酱汁的熟制品(肉丸)的照片。
图4是制备肉类替代品的本方法的流程图。
图5是制备乳制品类似物的方法的流程图。
图6是示出了当配方中使用豌豆蛋白(较大粒径)和磨碎的豌豆蛋白(较小粒径)时，凝胶强度随培育时间的变化图。对于每一对，左侧的条形代表普通豌豆蛋白的值，右侧的条形代表磨碎的豌豆蛋白的值。
图7是通过本发明的方法制备的奶酪产品(7a)、通过本发明的方法制备的碎奶酪产品(7b)和通过本发明方法制备的适于用作涂抹物的奶酪(7c)的一系列照片7a-7c。
图8a是纯素熟食肉制品(纯素博洛尼亚)的照片，以及图8b是通过本发明方法制成的法兰克福香肠(热狗)的照片。
图9是根据本发明制备蛋白质碎屑的方法的流程图。
图10是制造蛋白质碎屑和蛋白质粘合剂并将其结合以形成蛋白质碎饼的方法的流程图。
图11是使用本发明的蛋白质碎屑产品制成的“汉堡”饼的照片。
图12是香肠、鸡蛋和奶酪饼干的照片——示出了本发明方法的多功能性，因为香肠、鸡蛋和奶酪都是通过本发明的方法制成的。
具体实施方式
本发明在其各个方面和实施方案中提供了一种用于生产肉类替代品、乳制品类似物和/或鸡蛋替代品的方法，以及由该方法制成的产品。该方法对于生产白肉的纯素替代品特别有效，因为它可以生产具有类似于鸡肉的颜色和质地的产品，尽管通过添加所需的着色成分也可以很容易地制得较深的产品。用这种方法制造的产品可以用很少的成分——蛋白质、脂质(脂肪、油)、水、酶和可选的调味剂——为消费者提供“清洁标签”的肉类替代品，以熟悉的形式例如碎肉、肉丸等提供良好的味道和营养。发明人还调整了该方法来生产纯素“乳制品”产品(即“乳制品类似物”或“乳制品相似体”)，这些产品也可以只用一些简单、营养丰富且加工程度最低的成分制成。本发明原型产品的成分组如下表2所示。
表2
“肉类替代品”是一种也可以被称为肉类替代物、肉类类似物、仿肉、素食肉类或纯素肉类的产品，因为尽管它是由植物或真菌蛋白制成的，但它提供了与让人联想到的特定类型的肉类相似的美学品质(如质地、风味、外观)或化学特性(鲜味、蛋白质含量等)。
制备肉类替代品的方法包括以下步骤：将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，将浆料与至少一种脂肪(例如油)均质化以产生豌豆蛋白质乳剂，干燥乳剂以产生固态乳剂，并将固态乳剂与水和至少一种转谷氨酰胺酶混合以产生混合物，该混合物在约15分钟至约8小时的培育期后产生肉类替代组合物。然后可以使用本领域技术人员已知的各种方法将肉类替代品组合物制成具有所需尺寸和形状的块。例如，成型可以是一个连续过程，使用诸如Nugget成型机(型号NF，Heat and Control，Hayward，California)设备，该设备可以设置为接受含有转谷氨酰胺酶的混合物的连续流动。例如，使用这种设备，每小时可以加工数千磅的产品，并且可以使用带有一系列不同尺寸和形状的孔的旋转套筒和变速桨来调整产品的形状和尺寸。成型后，产品可以保持足够的时间(例如，从大约15分钟到大约8小时)以使转谷氨酰胺酶交联蛋白质。
在本发明的一些方面，乳剂包括约65％至约95％的水。在某些方面，乳剂包括约85％的水。在各个方面，油以约1份油比约3份豌豆蛋白的比例存在于乳剂中。例如，在发明人制备的一种产品的生产过程中，在他们的方法中该步骤生产的乳剂中含有11.25％的豌豆蛋白、3.75％的油和85％的水。在均质化步骤中，可以根据需要选择性地添加香料和色素。然后干燥乳剂。可以使用本领域技术人员已知的方法实现干燥，例如冷冻干燥和喷雾干燥。发明人发现，在使用240摄氏度的入口温度和92-92摄氏度的出口温度时，喷雾干燥效果特别好。
干燥蛋白质/脂肪乳剂的过程的产物在本文中称为“固态乳剂”。在本发明的各个实施方案中，固态乳剂可以与占混合物的约60％至约75％的水混合，并且在本发明的各个方面，转谷氨酰胺酶以混合物的约0.01％至约0.2％的量添加。转谷氨酰胺酶(2.3.2.13，蛋白质-谷氨酰胺：胺γ-谷氨酰转移酶)通过将一种蛋白质的谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基转移到相同或另一种蛋白质的赖氨酸残基的ε-氨基上来交联蛋白质。转谷氨酰胺酶通常在食品工业中有着很广泛的应用，并且它可以由多种细菌，例如茂原链霉菌、黎巴嫩链霉菌、环状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、拉达克链轮丝菌产生。1989年，从链轮丝菌属(Streptoverticillium sp)中分离出微生物转谷氨酰胺酶。转谷氨酰胺酶通常以粉末形式提供，特别是用于食品工业中的大规模使用，并且可以从众多商业供应商处获得。
本发明还提供了一种干燥乳剂——在本文中通常称为“固态乳剂”——用于多种应用，尤其是用于生产肉类替代品和/或肉类补充剂，和一种使用干燥乳剂制造肉类替代品和/或肉类补充剂的方法。干燥乳剂含有有限数量的成分，所有这些成分都可以是“天然”成分，提供了一种清洁标签产品，可以改善加入其的产品的肉质质地。乳剂的制备方法包括以下步骤：将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料(并使水合蛋白质)，蛋白粉的粒径(90％)为约90至约120微米。将浆料加热至160至170华氏度，然后在缓慢添加油的同时，进行剪切。然后将豌豆蛋白/水/油组合物加热至约175华氏度，并在约3000至约4000psi下均质化。
发明人已经发现，通过在本发明的方法中使用固态乳剂，现在可以制备具有特殊质地(水分、弹性等)和味道的肉类替代品，改善所制备的交联凝胶的质量的同时减少必须用于生产它们的转谷氨酰胺酶的量。Shand等人，先前公开了使用转谷氨酰胺酶从豌豆分离蛋白生产交联凝胶(Shand,P.J.,et al.Transglutaminase treatment of pea proteins:Effect on physicochemical and rheological properties of heat-induced proteingels,Food Chemistry,107(2008)692-699)。然而，Shand还公开了豌豆分离蛋白热诱导凝胶的凝胶特性“在0.7％微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)添加水平下交联的凝胶介于未经酶交联的SPIc凝胶和经0.35％MTGase处理的SPIc凝胶之间…也接近商业博洛尼亚肉(meatbologna)的价值”(Shand 2008,p.696)。因此，虽然Shand发现转谷氨酰胺酶(TGase)交联可用于制备豌豆蛋白凝胶，但在转谷氨酰胺酶量的两倍时，产生的凝胶仍不等于转谷氨酰胺酶处理的大豆蛋白分离物。本发明的方法允许使用显著更少的酶，并且更重要的是，生产出了优质凝胶，正如发明人已通过最终产品——无肉替代品、乳制品类似物等的质量证明的——它们是在不添加其他成分(如稳定剂、乳化剂等)的情况下生产的。
Liang和Tang之前报道了豌豆蛋白可用于稳定乳剂，产生Pickering型水包油乳剂的稳定剂。(Liang,H.and Tang,C.,pH-dependent emulsifying properties of pea[Pisum sativum(L.)]proteins，Food Hydrocolloids(December 2013)33(2):309-319；Liang,H.and Tang,C.,Pea protein exhibits a novel Pickering stabilization foroil-in-water emulsions at pH3.0,LWT-Food Science and Technology(October 2014)58(2):463-469.)然而，他们和其他人使用了其他成分，例如麦芽糖糊精、玉米糖浆固体和果胶，以充分稳定乳剂，使其干燥。本发明的方法不需要使用这些额外的稳定剂。例如，Gharsallaoui等人使用果胶改善了豌豆蛋白乳剂的稳定性，但在并列比较中，不含果胶的豌豆蛋白乳剂也含有麦芽糖糊精。(Gharsallaoui,A.,et al.Utilisation of pectincoating to enhance spray-dry stability of pea protein-stabilised oil-in-wateremulsions,Food Chemistry 122(2010)447–454.)此外，在制备乳剂时，使用咪唑/醋酸盐缓冲液对豌豆蛋白进行水合，这对于制备本发明的固态乳剂也不是必需的。
发明人已经发现基本上由水、油和豌豆蛋白组成的乳剂(也就是说，不存在以前被认为是生产此类乳剂所必需的那些种类的乳化剂和稳定剂)可用于制备肉类替代品组合物。此外，他们发现，如果将乳剂均质化以产生更均匀的粒度，则该乳剂的效果会非常好。在本发明的一些方面，乳剂包括约65％至约95％的水。在某些方面，乳剂包括约85％的水。油以约1份油比约19份豌豆蛋白的比例至约1份油比约0.5份豌豆蛋白的比例存在于乳剂中。可以添加油以提供约一份油与约三份豌豆蛋白的比例。在各个方面，乳剂在约3000至约4000psi下均质化。此外，使用这种类型的乳剂，可以制造颜色更浅的肉类替代品和乳制品类似物——更接近于许多天然乳制品，并且更适合作为更轻质肉类——尤其是鸡肉的肉类替代品。较浅的颜色还为制作纯素乳制品(例如纯素奶酪)和较深的纯素/素食肉制品提供了优势，因为较浅的底色允许添加黄色、橙色和/或红色等颜色，而不会受到背景颜色的干扰。对于某些应用(例如，具有更高水分的成型产品)，根据本发明的乳剂应具有至少约10％的固体含量，并且甚至更优选为至少约15％的固体含量，且对于用于形成肉类替代品的应用，可使用至少约40％的固体含量。
肉类替代品的形成可以通过多种方式完成，并且取决于所需的肉类替代品的类型。例如，类似于碎鸡肉的碎肉替代品可以通过手工粉碎产品、挤压、使用粗磨等来生产。成型产品可以手工形成(例如，手卷“肉丸”)，可以通过将产品压入模具中、可以挤压等来制备。本领域技术人员可以根据所需产品的尺寸和形状轻松选择用于形成各个类型产品的设备和方法。
基于本文提供给本领域技术人员的信息，可以改变蛋白质、脂肪和水的比例以及使用酶的培育时间，以生产不同种类的产品，具有不同硬度、稠度等的产品。蛋白质颗粒的大小对于形成足够强度的凝胶以形成肉类替代品可能非常重要。对于本发明的方法，例如，约90至约120微米的粒径(90％)可提供良好的结果，约10至约30微米的粒径(90％)可以特别有效。因此，应选择可由配方设计师选择的起始材料以提供合适的粒径。
本发明还提供了一种生产纯素乳制品类似物的方法，以及由该方法制成的各种乳制品。该方法包括以下步骤：将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，将浆料与至少一种脂肪(例如油)均质化以产生豌豆蛋白乳剂，将乳剂干燥以产生固态乳剂，然后将固态乳剂与水、至少一种转谷氨酰胺酶和至少一种蛋白酶混合以产生混合物，该混合物在约15分钟至约8小时的培育期后包括纯素乳制品组合物。在本发明的一些方面，乳剂包括约35％至约90％的水。在各个方面，油以约15％至约75％的比例存在于乳剂中。在均质化步骤中，可以根据需要选择性地添加香料和色素。然后将乳剂干燥。可以使用本领域技术人员已知的方法实现干燥，例如冷冻干燥和喷雾干燥，其中喷雾干燥是干燥乳剂的特别有效的方法。
在本发明的各个方面或实施方案中，然后将固态乳剂与水混合，其中水占混合物的约35％至约90％，并且酶(转谷氨酰胺酶和蛋白酶)各自的添加量为约混合物的0.01％至0.25％。通过改变脂肪、蛋白质和水含量以及酶促作用的培育时间，本领域技术人员可以使用该方法以生产硬奶酪、黄油、奶油奶酪、加工奶酪、酸奶、希腊酸奶、布丁、酸奶油、斯堪的纳维亚酸奶(skyr)、开啡尔(kefir)、酪乳、奶油和其他类似的乳制品的纯素类似物。
本发明的方法还可用于生产较高水分的纯素蛋制品例如炒蛋碎或肉饼，例如，通过将水和蛋白粉的组合物混合以产生蛋白质浆料，并向浆料中添加转谷氨酰胺酶。蛋白粉可以包括不同比例的蛋白质与碳水化合物，并且可以在加入水并使用转谷氨酰胺酶培育后进行混合以获得接近于软凝胶的质地和口感，碳水化合物有助于形成类似于烹饪的炒鸡蛋的质地和口感。凝胶也可以制成鸡蛋类的饼。
商用豌豆蛋白是易得的，豌豆蛋白是通过机械作用去除豌豆外壳(主要由不溶性纤维组成)开始的过程而获得的。研磨后，获得含有可溶性纤维、淀粉和蛋白质的面粉。然后，由于是水溶性的，豌豆蛋白可以通过湿法过滤和离心从纤维和淀粉中分离出来。蛋白质沉淀到等电点，然后喷雾干燥。
本发明在本文中主要描述为一种使用来自豌豆(例如，分裂的绿豌豆或黄豌豆)的豌豆蛋白制备肉类替代品和乳制品类似物的方法，因为豌豆蛋白可用于生产不含大豆、无麸质、具有优良营养成分的高蛋白产品。然而，本领域技术人员将理解，在该方法中也可以使用其他类型的植物蛋白，特别是源自豆类的那些蛋白质。发明人已经发现，源自黄色分裂豌豆的蛋白质非常适用于生产具有良好的颜色、质地和味道的肉类替代品，尤其是白肉类替代品。例如，商业豌豆分离蛋白通常由黄色分裂豌豆制成。“豆类”，例如这些豌豆，天然不含麸质，很少引发过敏，并且与降低心脏病和2型糖尿病风险等健康益处相关。通过本发明的方法使用豌豆制成的产品，为消费者提供了替代他们饮食中的肉类的选择，而无需食用小麦、麸质、乳制品或大豆，这些小麦、麸质、乳制品或大豆可能是一些个体的过敏诱因。本发明的方法允许食品制造商在不需要添加小麦、麸质或大豆的情况下利用豌豆蛋白来提供一种能够保持在一起并具有肉类替代品所需质地的产品。
据估计，在某些人群中，高达80％或更多的个体不能产生足够的乳糖酶来帮助消化来自奶和其他乳制品的乳糖。由于这一点和其他原因(例如酪蛋白过敏)，乳制品类似物已成为一种流行的替代品，用于替代源自奶的传统乳制品。使用本发明的方法，可以用高质量的蛋白质但较少的其他成分制备具有乳衍生产品如白软干酪、酸奶油等预期的较浅颜色的乳制品类似物。
本发明的乳剂可以以液体形式包装并提供给配方设计师。通过本发明的方法生产的干燥的固态乳剂也可以以粉末/颗粒形式包装并提供给配方设计师。固态乳剂为配方提供了一个优势，因为它们可以更严格地控制水分含量——即，可以很容易地添加所需的水量以达到目标水平，而当使用液体乳剂用作起始材料时，可能更难实现不同的目标水平。本发明的乳剂可以与其他产品混合以提供肉类替代品组合物，本发明的固态乳剂也可以。通过本发明的方法生产的肉类替代品也可以与其他产品混合，例如，组织化植物蛋白(例如，组织化豌豆蛋白)以生产肉类替代品。在这些方法的各个方面，可以将转谷氨酰胺酶掺入混合物中以生产肉类替代品组合物。本发明的产品也可用于生产肉类补充剂，并可用于生产诸如熟食肉、热狗(法兰克福香肠)等产品。将肉类、纯素肉和/或两者产品与转谷氨酰胺酶混合以将产品结合在一起形成更具粘性的物质是本领域技术人员已知的技术。因此，随着本发明乳剂、固态乳剂和无肉替代产品的公开，配方设计师对现有产品和新产品的生产有了多种新的选择。
一种可以单独使用或与本发明的乳剂结合使用的产品是由豌豆蛋白形成的素食/纯素肉碎。纯素肉碎是本领域技术人员已知的并且是市售可得的。例如，它们可用来制作纯素汉堡肉饼或纯素香肠肉饼，或者它们可用作各种产品的成分，如墨西哥玉米薄饼卷(tacos)、意大利面酱和其他经常加入肉类(如汉堡)的产品。植物蛋白碎屑也可用作多种产品包括肉制品的质构剂。然而，本发明的蛋白质碎屑主要包括豌豆蛋白粉和水，以及添加的转谷氨酰胺酶使蛋白质交联以获得所需的质地、弹性和硬度。可选择的成分例如可以包括选自由脂肪、油、蛋白酶、谷氨酰胺酶及它们的组合中组成。本领域技术人员可以很容易地选择添加到基本蛋白质碎屑中的成分，通过包括以下步骤的方法制备蛋白质碎屑：将水和豌豆蛋白混合，以提供包括约55％至约80％的水的蛋白质面团，将转谷氨酰胺酶以面团的约0.01％至约0.25％的酶浓度添加到面团中，粉碎蛋白质面团以提供直径约1至约30毫米的面团块，并在约0℃至约70℃的温度下培育面团块，培育时间为约15分钟至约8小时。可以通过多种方式将转谷氨酰胺酶添加到面团中，例如将转谷氨酰胺酶与豌豆蛋白粉混合，然后将豌豆蛋白/转谷氨酰胺酶与水混合；将转谷氨酰胺酶与水混合，然后将水/转谷氨酰胺酶与豌豆蛋白混合；和/或将转谷氨酰胺酶添加到豌豆蛋白/水混合物中以形成面团。
各种特性对于开发具有消费者所需品质的无肉蛋白质产品至关重要。在没有特别考虑产品质量的情况下，消费者期望肉类替代品具有一定程度的“咀嚼性”，类似于肉类。因此，产品必须具有必要的弹性(变形而不断裂的能力)。该产品还应能抵抗与肉类相似的变形程度——这被称为产品的“硬度”。此外，肉类替代品应具有与肉类尽可能相似的感觉(尤其是口感)和稠度，这在产品被咀嚼时进行评估，并被描述为产品的“质地”。转谷氨酰胺酶被描述为具有改善食品的硬度、粘度、弹性和水结合能力的潜力(Kieliszek,M.etal.Microbial transglutaminase and its application in the foodindustry.Areview,Folia Microbiol(Praha),2014:59(3),241–250)。然而，发明人发现，通过形成蛋白质面团、粉碎面团并培育粉碎的面团，转谷氨酰胺酶加工可以用来控制植物性肉类替代品的硬度、质地和弹性，以提供具有与肉类非常相似的硬度、质地和弹性的碎屑产品。
传统上，汉堡是通过磨碎肉制成的，而素食或纯素肉碎则是通过将成分结合形成被烹饪的“固化”产品(部分，是为了稳定形状)，然后粉碎固化的产品。在本发明的方法中，“固化”步骤发生在通过分解蛋白质面团形成碎屑之后，并且通过培育已添加转谷氨酰胺酶的粉碎面团来完成。这种方法生产的产品可以完全由蛋白质和水制成，并带有可选的成分，如调味剂、香料、添加的营养物质、额外的酶等。
类似的成分组合，如果以不同方式组合，可以提供显著不同的产品。例如，面包师知道面粉、黄油和糖可以以多种方式与水果混合，添加或不添加奶、鸡蛋或谷物(如燕麦片)，以生产被称为薯片、酥皮水果馅饼(cobblers)、巴斯克(buckles)、苹果布丁(pandowdies)、派(grunts)、克拉芙缇(clafoutis)等产品。改变水分等级，形成易碎的混合物等，可以生产出截然不同的产品。发明人已经发现，形成由蛋白粉和水的面团，该面团具有促进面团粉碎以形成所需大小(例如，直径从约1至约30毫米)的碎屑的水分等级，并且以重量计，在面团中加入至少一种酶浓度为面团的约0.01％至约0.25％的转谷氨酰胺酶，在将这些碎屑培育约15分钟至约8小时后，产生具有明显肉类硬度、弹性和质地组合的碎屑，培育时间由本领域技术人员根据所需的硬度程度、弹性和质地确定。
使用本发明的方法，可以生产具有不同特性的蛋白质碎屑，针对它们的预期用途和它们可以加入的产品对其进行优化。例如，较硬的碎屑可能更适合用于香肠肉饼或肉丸，而较不硬的碎屑可能更适合用于香肠串(link sausage)等产品。该方法的参数允许本领域技术人员优化酶作用、pH、水分和机械加工，以便说明特定碎屑配方的不同预期用途。使用更多的酶通常会产生更坚硬的产品，但使用过多会导致交联发生得太快，从而导致配方在酶失活之前变得太坚硬或根本无法形成碎屑。水太少会导致混合物无法形成可粉碎的面团，但如果水太多，面团会变得太粘或太黏而无法粉碎。然而，在该方法中公开的参数范围内，可以修改碎屑尺寸，例如，通过向混合物中添加水来增加碎屑尺寸，并通过使用更少的水来减少碎屑尺寸。较小的碎屑可以生产出更稠密和更坚硬的产品。将pH值从中性降低到微酸性(例如，pH 4-5)可用于生产质地明显软化的产品。然而，一般不建议将pH值降低到超过该点，因为它会导致弹性和硬度降低，以至于质地与肉类不相似。
通过本发明方法制成的纯素肉碎可用于生产例如肉饼、汉堡、肉块、香肠和其他通常由肉制成的产品。为了生产用于加入成品中的碎屑，本领域技术人员可以选择在其培育期结束后不烹饪碎屑，在烹饪由此生产的产品之前将其与其他成分(例如鸡蛋、树胶、乳化蛋白质粘合剂等)组合。或者，通常可以在约122℉至约375℉的温度下烹饪碎屑，此时可单独食用烹饪过的碎屑，可以放在沙拉、墨西哥玉米饼或其他经常加入碎肉或碎肉的产品中食用，或者也可以将烹饪过的碎屑与其他成分组合，并且组合物可以进一步烹饪(例如，在肉饼中)。
本领域技术人员应当理解，碎屑的表面是不规则的。因此，单个碎屑的直径通常是该单个碎屑最宽或最长横截面的测量值。通过将蛋白粉与足量的水混合以制备易于粉碎的面团来形成碎屑，提供了相对而言在培育含转谷氨酰胺酶的碎屑时固定在适当位置的碎屑形状。
本发明还提供了一种制备可由肉碎制成的肉类替代产品的方法，该方法包括以下步骤：通过将水和豌豆蛋白混合以提供包括约55％至约80％的水的第一蛋白质面团来制备肉碎，该豌豆蛋白选自由豌豆蛋白粉、至少一种固态豌豆蛋白乳剂及它们的组合组成的组；将转谷氨酰胺酶以第一蛋白质面团的约0.01％至约0.25％的酶浓度添加到第一蛋白质面团中；粉碎第一蛋白质面团以提供直径约1至约30毫米的面团块；在约0℃至约70℃的温度下将面团块培育约15分钟至约8小时，以产生具有与碎肉相似的硬度、弹性和质地的蛋白质碎屑，接着进行至少一个处理步骤，至少一个处理步骤选自由冷冻面团、提高面团的温度以使转谷氨酰胺酶失活、烹饪面团及它们的组合组成的组。之后通过将豌豆蛋白与水、以及至少一种转谷氨酰胺酶混合来制备用于包括肉碎的产品中的粘合剂，其中水占粘合剂组合的55-95％，该豌豆蛋白选自由豌豆蛋白粉、至少一种固态豌豆蛋白乳剂及它们的组合组成的组。将粘合剂与至少一种蛋白质碎屑混合以形成第二蛋白质面团，其中粘合剂与碎屑的比例为约20/80至约60/40；将第二蛋白质面团形成为肉类替代品的至少一个所需形状，以生产至少一种成型面团产品；以及在约0℃至约70℃的温度下将至少一种成型面团产品保持约15分钟至约8小时以生产肉类替代产品，接着进行至少一个加工步骤，至少一个加工步骤选自肉类替代品、提高肉类替代品的温度以使转谷氨酰胺酶失活、烹饪肉类替代品及它们的组合组成的组。例如，可以在约122℉至约375℉的温度下烹饪肉类替代品，并且可以通过本领域技术人员已知的各种方法来完成，例如油炸、烘烤和微波。本领域技术人员将认识到，在适当的时间(即，当通过培育粘合剂、碎屑和转谷氨酰胺酶而实现肉类替代品所需的硬度、弹性、质地等时)降低(例如，通过冷冻)或升高(例如，通过加热，包括例如通过烹饪方法，如油炸、烘焙和/或微波)肉类替代产品的温度以使转谷氨酰胺酶失活是有利的。
该方法还可用于通过将水、植物油和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，并向均质化的浆料中添加转谷氨酰胺酶来生产具有改良口感的纯素肉产品，类似于更柔软形式的碎牛肉或猪肉。在该方法的各个方面，油含量为1-25％。在蛋白粉中加入水、油和转谷氨酰胺酶之后，所得产品的质地和口感接近于更柔软、更不易碎的凝胶，类似于烹饪的碎牛肉或猪肉的质地和口感。然后可以将凝胶形成所需的形状(即碎屑、肉饼等)。
本发明已在多个方面进行了描述，这些方面证明了使用本文公开的蛋白质浆料、乳剂和固态乳剂来生产肉类替代品、乳制品类似物和鸡蛋替代品的方法的显著效用。在本文中使用术语“包括”来描述方法或组成部分时，应当理解，术语“由...组成”和“基本上由...组成”也可用于描述较窄结构中的方法或组成部分。本发明可以通过以下非限制性实施例进一步描述。
实施例
肉类替代品的产品质地
如上所述，使用75g豌豆蛋白、25g菜籽油、150g水、0.2g 1000U转谷氨酰胺酶(TG-S802，泰兴东圣食品科技有限公司)制备纯素肉类替代品。使用带有刀具配件的质构2分析仪分析质地(硬度)。结果如下表3所示。
表3产品质地/硬度比较
使用Hunter
色度计分析产品颜色，其中，“L”是浅色到深色成分的量度，“a”是红-绿色标度，且“b”是黄-蓝色标度。结果如下表4所示，并可与表5所示的由均质化豌豆蛋白和无油二氧化钛(白色颜料)形成的对照物的结果进行比较。
表4颜色数据
表5颜色数据——豌豆蛋白和二氧化钛
| L | a | b | |
| 二氧化钛0％ | 74.60 | 4.23 | 17.59 |
| 二氧化钛0.1％ | 75.04 | 4.23 | 17.63 |
| 二氧化钛0.2％ | 76.63 | 4.05 | 17.47 |
| 二氧化钛0.4％ | 78.13 | 3.79 | 17.17 |
| 二氧化钛0.8％ | 80.14 | 3.47 | 16.62 |
(二氧化钛添加量以豌豆蛋白的百分比表示。)
颗粒尺寸对形成肉类替代品的影响
对三种豌豆蛋白产品——普通豌豆蛋白、磨碎的豌豆蛋白和含25％菜籽油的豌豆蛋白/菜籽油混合物进行颗粒尺寸的比较。然后使用(150g水、75g豌豆蛋白、25g菜籽油、0.25g TGase)在豌豆蛋白和根据本发明方法加工的磨碎的豌豆蛋白之间进行凝胶强度比较。
分析包括平均体积直径(MV)、平均数直径(MN)和平均面积(MA，颗粒表面测量)。结果如表6所示。
表6
分析了每种产品的粒度分布，结果如表7所示。
表7
结果表明，磨碎的豌豆蛋白颗粒平均比豌豆蛋白的颗粒更小，并且坎诺拉(canola)/豌豆蛋白混合物的颗粒尺寸最小。
在用转谷氨酰胺酶配育不同时间后测试凝胶强度，使用常规豌豆蛋白(较大尺寸的颗粒)和磨碎的豌豆蛋白(较小尺寸的颗粒)进行比较。结果如表8和图6所示。
表8肉类替代品在不同培育时间点的凝胶强度
如表8中的数字所示，当使用粒径为约90到约120(90％)范围内的具有较大粒径的豌豆蛋白时，凝胶更强。
蛋白质碎屑的制备
由15g豌豆蛋白粉、35g水、0.75g调味料/香料、0.075g色素和0.075g转谷氨酰胺酶(1000U)形成蛋白质碎屑。将转谷氨酰胺酶、调味料和色素与干蛋白粉混合。在低速混合器中，将水缓慢加入干混合物中。继续混合约20秒，直到碎屑达到所需尺寸。然后将碎屑在冷藏温度下培育1小时。
由豌豆蛋白碎屑制成的纯素肉饼的制备
使用10克豌豆蛋白/菜籽油乳剂(75/25％)、20克水、1克调味料/香料、0.1g色素和0.05g转谷氨酰胺酶(1000U)作为配料。将转谷氨酰胺酶、调味料和色素加入干蛋白乳粉中并混合。在低速混合器中，将水缓慢添加到干混合物中。混合持续约30秒，以使干混合物充分水合。向30g新水合混合物(水合粘合剂粉末)中加入50g碎屑，然后继续混合粘合剂粉末和碎屑，直到粘合剂完全结合入粘合剂/碎屑混合物中。然后将混合物制成肉饼并培育45分钟。将所得肉饼在煎锅中烹饪至165℉的内部温度。图10显示了最终油炸肉饼的照片。
孵育时间对面团碎屑硬度的影响
根据压缩试验，对如上所述制备的碎屑进行硬度评估。结果如表9所示，其中，达到10,000g力的时间越短，就意味着更牢固，面团越硬。
表9压缩数据——蛋白质碎屑
| 时间(min) | No TG | TG |
| 5 | 13.735 | 11.935 |
| 10 | 13.4625 | 12.6975 |
| 15 | 12.23 | 10.9875 |
| 20 | 12.57 | 8.887 |
| 30 | 13.2125 | 7.71 |
| 45 | 12.275 | 7.4975 |
| 60 | 12.9175 | 7.135 |
Claims (31)
1.一种生产肉类替代品的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料；
(b)将浆料与至少一种脂肪均质化以产生豌豆蛋白乳剂；
(c)干燥乳剂以产生固态乳剂；和
(d)将固态乳剂与水和至少一种转谷氨酰胺酶混合以产生混合物，混合物在约15分钟至约8小时的培育期后包括肉类替代品组合物。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将肉类替代品组合物形成为所需尺寸和形状的块以提供肉类替代品的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，乳剂包括约65％至约95％的水。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，乳剂包括约85％的水。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，油以约1份油比19份豌豆蛋白至约1份油比0.5份豌豆蛋白的比例存在于乳剂中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，油以约1份油比约3份豌豆蛋白的比例存在于乳剂中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，干燥步骤通过喷雾干燥进行。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，当固态乳剂与水混合时，水占混合物的约60％至约75％。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，以固态乳剂和水的混合物的约0.01％至约0.2％的量添加转谷氨酰胺酶。
10.一种组合物，其主要由蛋白粉、水、转谷氨酰胺酶和可选的脂肪和/或油组成，用于制备至少一种肉类替代品、乳制品类似物和/或鸡蛋替代品。
11.一种生产纯素乳制品类似物的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，
(b)将浆料与至少一种脂肪均质化以产生豌豆蛋白乳剂；
(c)干燥乳剂以产生固态乳剂；和
(d)将固态乳剂与水、至少一种转谷氨酰胺酶和至少一种蛋白酶混合，以产生混合物，混合物在约15分钟至约8小时的培育期后包括纯素乳制品组合物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，乳剂包括约35％至约90％的水。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，油以约15％至约75％存在于乳剂中。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，干燥乳剂的步骤通过喷雾干燥进行。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，在将固态乳剂与水混合的步骤中，水占混合物的约35％至约90％。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，转谷氨酰胺酶和蛋白酶各自以混合物的约0.01％至约0.25％加入。
17.一种组合物，其包括适合用作肉类替代品和/或肉类补充剂中的成分的固态乳剂，乳剂通过包括以下步骤的方法制备：
(a)将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料；
(b)将浆料与至少一种脂肪均质化以产生豌豆蛋白乳剂；
(c)干燥乳剂以产生固态乳剂。
18.一种制备包括豌豆蛋白的干燥乳剂的方法，所述方法包括以下步骤：将水和蛋白粉混合以产生蛋白质浆料，将浆料与至少一种脂肪均质化以产生豌豆蛋白乳剂，对乳剂进行干燥以产生干燥乳剂，其中蛋白粉的粒径(90％)为约90至约120微米。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，将浆料加热至160至170华氏度，然后在缓慢添加油时，进行剪切。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，将豌豆蛋白/水/油组合物加热至约175华氏度。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，豌豆蛋白/水/油组合物在约3000至约4000psi下被均质化。
22.一种组合物，其包括主要由水、油和豌豆蛋白组成的均质化乳剂，其中
(a)乳剂包括约65％至约95％的水；和
(b)油以约1份油比约19份豌豆蛋白至约1份油比约0.5份豌豆蛋白的比例存在于乳剂中；和
(c)乳剂在约3000至约4000psi下被均质化。
23.根据权利要求22所述的组合物，其中，乳剂包括约85％的水。
24.根据权利要求22所述的组合物，其中，油以约1份油比约3份豌豆蛋白的比例存在。
25.一种方法，包括以下步骤：
a)将水和豌豆蛋白混合以提供包括约55％至约80％的水的蛋白质面团；
b)向面团中添加转谷氨酰胺酶，酶浓度为面团的约0.01％至约0.25％；
c)将蛋白质面团粉碎以提供直径为约1至30毫米的面团块；和
d)将面团块在约0℃至约70℃的温度下培育约15分钟至约8小时以产生具有与碎肉相似的硬度、弹性和质地的蛋白质碎屑。
26.一种形成碎肉替代品的方法，所述方法包括a)将包括蛋白粉、水和转谷氨酰胺酶的蛋白质面团粉碎以产生蛋白质面团碎屑；和
b)培育蛋白质面团碎屑，并使蛋白质面团碎屑变硬和组织化，以生产碎肉替代品。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，对碎肉替代品进行烹饪，以设置碎肉替代品的形状和质地。
28.一种制造肉类替代产品的方法，所述方法包括：
a)将水和豌豆蛋白混合以提供包括约55％至约80％的水的第一蛋白质面团，豌豆蛋白选自由豌豆蛋白粉、至少一种固态豌豆蛋白乳剂及它们的组合组成的组；
b)将转谷氨酰胺酶以第一蛋白质面团的约0.01％至约0.25％的酶浓度添加到第一蛋白质面团中；
c)粉碎第一蛋白质面团以提供直径为约1至约30毫米的面团块；
d)将面团块在约0℃至约70℃的温度下培育约15分钟至约8小时，以产生具有与碎肉相似的硬度、弹性和质地的蛋白质碎屑，接着进行至少一个加工步骤，至少一个加工步骤选自由冷冻蛋白质碎屑、提高蛋白质碎屑的温度以使转谷氨酰胺酶失活、烹饪蛋白质碎屑及它们的组合组成的组；
e)将豌豆蛋白与水和至少一种转谷氨酰胺酶混合以形成粘合剂，豌豆蛋白选自由豌豆蛋白粉、至少一种固态豌豆蛋白乳剂及它们的组合组成的组，其中水占粘合剂组合的55-95％；
f)将粘合剂与至少一种蛋白质碎屑混合以形成第二蛋白质面团，其中粘合剂与碎屑的比例为约20/80至约60/40；
g)将第二蛋白质面团形成为肉类替代品的至少一种所需形状，以生产至少一种成型面团产品；和
h)在约0℃至约70℃的温度下将至少一种成型面团产品保持约15分钟至约8小时以生产肉类替代产品，接着进行至少一个加工步骤，至少一个加工步骤选自由冷冻肉类替代产品、提高肉类替代产品的温度以使转谷氨酰胺酶失活、烹饪肉类替代产品及它们的组合组成的组。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，烹饪肉类替代产品的步骤是在约122华氏度至约375华氏度的温度下进行的。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，肉类替代产品选自由至少一个汉堡、香肠肉饼、香肠串、肉饼、肉块及它们的组合组成的组。
31.根据权利要求28所述的方法，其中，粘合剂占第二蛋白质面团的约20％至约60％。
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