JP2023501494A - 完全マッスルミート代用物およびその取得方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、積層造形技術を使用する完全マッスルミート代用物およびその製造方法を提供する。具体的には、完全マッスルミート代用物は、デジタル印刷されたタンパク質含有ストランドの１つ以上の層を含み、各層は、単一の畳み込みストランドまたは複数のストランドを、上記単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは上記複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行に配置されるように含み、上記単一のストランドまたは複数のストランドは、軸方向に整列されたテクスチャ加工タンパク質繊維の１つ以上の束を含み、上記テクスチャ加工タンパク質繊維の少なくとも一部は、５ｍｍを超える長さを有する細長い繊維を含む。本明細書に開示される方法は、プリンタベッド上に、単一の畳み込みタンパク質含有ストランドまたは複数の個別のタンパク質含有ストランドを分配するようにデジタルプリンタを作動させることを含み、上記単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは上記複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行になるように、上記単一のストランドが折り畳まれているかまたは上記複数のストランドが配置されている。

Description

本開示は、食品産業に関し、具体的には、代用肉およびそれを得るための方法に関する。

先行技術
本開示の主題の背景として関連すると考えられる参考文献を以下に列挙する：
－Ｔｈｏｍａｓ Ｌｏｔｚｂｅｙｅｒ ａｎｄ Ａｎｎａ Ｋｎａｕｌｅｉｎ ’’持続可能な植物タンパク質を使用した肉様構造の印刷に関して（Ｔｏｗａｒｄｓ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａ ｍｅａｔ－ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｓｉｎｇ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｐｌａｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎｓ）’’ ２０１６，
ｈｔｔｐ：／／３ｄｆｏｏｄｐｒｉｎｔｉｎｇｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．ｃｏｍ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１６／０４／Ａｎｎａ－Ｋｎ％Ｃ３％Ａ４ｕｌｅｉｎ．ｐｄｆ
－米国特許出願公開第２０１７００３５０７６号明細書
－米国特許出願公開第２０１７１６４６５０号明細書
－国際特許出願公開第２０１８２０２８５２号パンフレット
－ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄｅｚｅｅｎ．ｃｏｍ／２０１８／１１／３０／ｎｏｖａｍｅａｔ－３ｄ－ｐｒｉｎｔｅｄ－ｍｅａｔ－ｆｒｅｅ－ｓｔｅａｋ／
－’’植物をステーキに３Ｄ印刷することによる肉の再定義について（Ｊｅｔ Ｅａｔ Ｗａｎｔｓ ｔｏ Ｒｅｄｅｆｉｎｅ Ｍｅａｔ Ｔｈｒｏｕｇｈ ３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｐｌａｎｔｓ ｉｎｔｏ Ｓｔｅａｋｓ）’’ Ｍａｌｉｓａ Ｇｏｎｚａｌｅｓ，Ｊｕｎｅ ２１，２０１９ ３Ｄ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｆｏｏｄ，
ｈｔｔｐｓ：／／３ｄｐｒｉｎｔ．ｃｏｍ／２４７３７７／ｊｅｔ－ｅａｔ－ｗａｎｔｓ－ｔｏ－ｒｅｄｅｆｉｎｅ－ｍｅａｔ－ｔｈｒｏｕｇｈ－３ｄ－ｐｒｉｎｔｉｎｇ－ｐｌａｎｔｓ－ｉｎｔｏ－ｓｔｅａｋｓ／
－米国特許出願公開第２，６８２，４６６号明細書。

本明細書における上記の参考文献の確認は、これらが本開示の主題の特許性に何らかの意味で関連することを意味すると推測されるべきではない。

動物を含まない肉製品に対する需要の増加は、市場における様々な代用肉製品の増加をもたらし、製品の大部分は、タンパク質源の豆腐、テンペ、テクスチャ加工植物性タンパク質、（小麦グルテン）セイタン、マイコプロテインおよび他の植物ベースタンパク質を含む。しかしながら、これらの製品の所望の味、食感および栄養的側面は依然として達成されていない。具体的には、動物の肉と同様の繊維構造を含み、織り交ざった食感および風味付与成分を有する食用マトリックスを達成することは、公知の製造方法では不可能である。

目標に到達するための１つの障壁は、肉内の繊維および結合組織の複雑な三次元網状構造を模倣することができることであり、これは、凝集性および強固さを提供し、多糖類、脂肪、風味、色、水分および他の機能性食品成分を捕捉し、それらすべてが一緒になって動物肉製品の食感、栄養および官能特性を提供するものである。

目標に到達するために、乾式押出、高水分押出、剪断セル、紡糸、混合、微細押出、堆積３Ｄ印刷などを含む様々な技術が開発されており、依然として開発されている。

Ａｎｎａ Ｋｎａｕｌｅｉｎは、２０１６年にＶｅｌｎｏ肉代替製品市場で開催された３Ｄ食品印刷会議のプレゼンテーションで、デジタル制御されたＸ－Ｙ－Ｚベッドと組み合わせた微細押出に適した植物タンパク質のスクリーニング方法論について説明している［Ｔｈｏｍａｓ Ｌｏｔｚｂｅｙｅｒ ａｎｄ Ａｎｎａ Ｋｎａｕｌｅｉｎ ’’持続可能な植物タンパク質を使用した肉様構造の印刷に関して（Ｔｏｗａｒｄｓ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａ ｍｅａｔ－ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｓｉｎｇ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｐｌａｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎｓ）’’ ２０１６，ｈｔｔｐ：／／３ｄｆｏｏｄｐｒｉｎｔｉｎｇｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．ｃｏｍ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１６／０４／Ａｎｎａ－Ｋｎ％Ｃ３％Ａ４ｕｌｅｉｎ．ｐｄｆ］。

米国特許出願公開第２０１７００３５０７６号明細書は、細胞壁材料（多糖類を含む）、実質的に整列されたタンパク質繊維、水分含有量、および非動物性タンパク質材料を含む肉構造化タンパク質製品を記載している。肉構造化タンパク質製品は、非動物性タンパク質材料、水、および細胞壁材料を組み合わせて生地を製造すること、タンパク質材料中のタンパク質を変性させ、繊維状構造内に実質的に整列されたタンパク質繊維を製造するように、生地を剪断および加熱すること、および先に得られた繊維状構造を固定するように生地を置くことによって得られる。この工程は、とりわけ、所望の製品形状を達成する手段として３Ｄ印刷を含む後処理ステップをさらに含んでもよい。

米国特許出願公開第２０１７１６４６５０号明細書は、食用粉末組成物および少なくとも１つの食用液体を含む食用製品を製造する方法を記載しており、食用粉末組成物は、可溶性タンパク質、親水コロイドおよび可塑剤を含み、食用液体を粉末上に層状式に堆積させることによって組成物を粉末床印刷に供し、それによって食用製品を得る。

国際公開第２０１８２０２８５２号パンフレットには、水生起源の少なくとも１つの植物成分を含む繊維状構造を有する食品が記載されている。食品は、押出調理および／または３Ｄ印刷によって製造することができる。

Ｂｅｙｏｎｄ Ｍｅａｔ（登録商標）は、２００９年にＥｔｈａｎ Ｂｒｏｗｎによって設立された、ロサンゼルスを拠点とする植物ベースの代用肉の製造業者である。この会社は、植物ベースタンパク質（例えば、大豆緑豆およびエンドウ豆タンパク質単離物）と他の成分との混合物を含む様々なタンパク質ベースの食品を開発および製造しており、これらは食品押出機に供給されて、鶏肉およびハンバーグ代用物を含む代用肉用ベース物に製造される。

その後すぐに、Ｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅ Ｆｏｏｄｓ（登録商標）が、同社名の製品であるＩｍｐｏｓｓｉｂｌｅ Ｂｕｒｇｅｒ（登録商標）をもって、代用牛挽肉を導入したが、これは、小麦グルテンをテクスチャ加工したフレークと、遺伝子操作した酵母によって産生された合成ヘム化合物を含む風味成分とに基づく。

堆積３Ｄ印刷成形と組み合わせたタンパク質ベースの製品は、スペインのスタートアップＮｏｖａｍｅａｔ（登録商標）を設立したイタリア人のバイオ技術者であるＧｉｕｓｅｐｐｅ Ｓｃｉｏｎｔｉによって説明されている。Ｎｏｖａｍｅａｔは、Ｓｃｉｏｎｔｉによれば牛肉の食感を模倣する、植物性タンパク質から作られた肉を含まない食用製品の３Ｄ印刷を記載している。［ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｄｅｚｅｅｎ．ｃｏｍ／２０１８／１１／３０／ｎｏｖａｍｅａｔ－３ｄ－ｐｒｉｎｔｅｄ－ｍｅａｔ－ｆｒｅｅ－ｓｔｅａｋ／］

植物のステーキへの３Ｄ印刷は、発明者Ｊｅｔ Ｅａｔ（再定義肉（Ｒｅｄｅｆｉｎｅ Ｍｅａｔ））［’’植物をステーキに３Ｄ印刷することによる肉の再定義について（Ｊｅｔ Ｅａｔ Ｗａｎｔｓ ｔｏ Ｒｅｄｅｆｉｎｅ Ｍｅａｔ Ｔｈｒｏｕｇｈ ３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｐｌａｎｔｓ ｉｎｔｏ Ｓｔｅａｋｓ）’’ Ｍａｌｉｓａ Ｇｏｎｚａｌｅｓ，Ｊｕｎｅ ２１，２０１９ ３Ｄ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｆｏｏｄ，ｈｔｔｐｓ：／／３ｄｐｒｉｎｔ．ｃｏｍ／２４７３７７／ｊｅｔ－ｅａｔ－ｗａｎｔｓ－ｔｏ－ｒｅｄｅｆｉｎｅ－ｍｅａｔ－ｔｈｒｏｕｇｈ－３ｄ－ｐｒｉｎｔｉｎｇ－ｐｌａｎｔｓ－ｉｎｔｏ－ｓｔｅａｋｓ／］によっても説明されている。最後に、米国特許第２，６８２，４６６号明細書は、合成肉とみなされる高タンパク質食品、およびその調製工程を記載している。この工程は、タンパク質材料のフィラメントの品質を調製することと、フィラメントに食用結合剤および脂肪を塗布することとを含む。この工程はまた、とりわけ、分子の配向を生成するようにフィラメントを伸長させることを含む。

本開示は、デジタル印刷された代用肉を提供する。

本開示の文脈において、デジタル印刷に言及する場合、それは、所定の組立計画に基づく任意の形態の積層造形を意味すると理解されるべきである。

第１のその態様によれば、本開示は、デジタル印刷されたタンパク質含有ストランドの１つ以上の層を含む代用肉（肉類似物）であって、
－各層が、単一の畳み込みストランドまたは複数のストランドを、上記単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは上記複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行な向きに配置されるように含み、
－上記単一のストランドまたは複数のストランドが、軸方向に整列されたテクスチャ加工タンパク質繊維の１つ以上の束を含み、
上記テクスチャ加工タンパク質繊維の少なくとも一部が、５ｍｍを超える長さを有する細長い繊維を含む、代用肉を提供する。

さらなる態様によれば、本開示は、代用肉を製造する方法であって、
－軸方向に整列されたまたは任意に配向された繊維の束またはいくつかの束を含む可能性もある、乾燥または湿潤のいずれかのタンパク質含有材料をデジタルプリンタのプリンタヘッドに導入すること、および
－プリンタベッド上に、テクスチャ加工タンパク質材料を含む単一の畳み込みタンパク質含有ストランドまたは複数の個別のタンパク質含有ストランドの層を分配するようにデジタルプリンタを作動させることであって、好ましくは、互いに軸方向に整列された繊維の束内に繊維を含有し、単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行になるように、単一のストランドが層内で折り畳まれているか、または複数の上記ストランドが層内に配置されているように、作動させること
を含む方法において、
上記デジタル印刷されたタンパク質含有ストランドがテクスチャ加工タンパク質を含み、
上記テクスチャ加工タンパク質の少なくとも一部が、５ｍｍを超える長さを有する細長い繊維を含む、方法を提供する。

上記テクスチャ加工タンパク質は、テクスチャ加工植物性タンパク質（ＴＶＰ）を含むか、または好ましくはテクスチャ加工植物性タンパク質である。

本明細書に開示される主題をよりよく理解し、それを実際にどのように実行することができるかを例示するために、添付の図面を参照して、非限定的な例としてのみ実施形態を説明する。

本開示の非限定的な例によるストランドのセグメントの概略図である。 本開示の非限定的な例によるストランドのセグメントの別の概略図である。 ストランド堆積構成の例示を提供する。 ストランド堆積構成の別の例示を提供する。 ストランド堆積構成のさらに別の例示を提供する。 代用肉内のストランドの方向であるＰ印刷軸に平行な平面にわたって手動で継ぎ合わされた、本開示による代用肉の画像である（スケールバー＝１０ｍｍ）。 代用肉内のストランドの方向であるＰ印刷軸に平行な平面にわたって手動で継ぎ合わされた、本開示による代用肉の別の画像である（スケールバー＝１０ｍｍ）。 代用肉内のストランドの方向であるＰ印刷軸に平行な平面にわたって手動で継ぎ合わされた、本開示による代用肉のさらに別の画像である（スケールバー＝１０ｍｍ）。 本明細書に記載の修正引張試験のセットアップの画像である。 本明細書に記載の修正剪断試験のセットアップの画像である。 １ｍｍメッシュサイズのふるい上の繊維を示し、ふるいによる繊維の分離を示す。 ２ｍｍメッシュサイズのふるい上の繊維を示し、ふるいによる繊維の分離を示す。 ３．２ｍｍメッシュサイズのふるい上の繊維を示し、ふるいによる繊維の分離を示す。 印刷前のＴＶＰ Ｓｕｐｅｒｍａｘ ５０５０の単離されたＴＶＰ繊維の画像である。（スケールバーは５０ｍｍ） 印刷後のＴＶＰ Ｓｕｐｅｒｍａｘ ５０５０の単離されたＴＶＰ繊維の画像である。（スケールバーは５０ｍｍ） 印刷前のＴＶＰ Ａ１５５０の単離されたＴＶＰ繊維の画像である。（スケールバーは５０ｍｍ） 印刷後のＴＶＰ Ａ１５５０の単離されたＴＶＰ繊維の画像である。（スケールバーは５０ｍｍ） 印刷前の単離されたＴＶＰ繊維（ＴＶＰ Ａ１５５０）の画像である（スケールバーは５０ｍｍ）。 ３０ｍｍロータを使用したＰＣＰによる印刷後の単離されたＴＶＰ繊維（ＴＶＰ Ａ１５５０）の画像である（スケールバーは５０ｍｍ）。 ２０ｍｍロータを使用したＰＣＰによる印刷後の単離されたＴＶＰ繊維（ＴＶＰ Ａ１５５０）の画像である（スケールバーは５０ｍｍ）。 ８名のテイスターを有するパネルに基づいて作成された官能評価スパイダーダイアグラムである。

良好な動物を含まない肉類似物は、植物ベースの成分を用いた動物の筋肉の精巧な構造の再構築を含む。

本開示は、具体的に設計されたタンパク質ベース／タンパク質含有材料（すなわち、タンパク質を含む配合物）を使用する代用肉（肉類似物という用語でも知られる）の開発、ならびにデジタル印刷（積層造形）の原理および技術の使用に基づいている。

以下でさらに論じるように、テクスチャ加工タンパク質の少なくとも一部を含むタンパク質ベース材料のデジタル印刷は、改善された繊維状の食感、風味送達および味覚体験を有するマッスルミート代用物（ｍｕｓｃｌｅ ｍｅａｔ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ）全体を提供することがここで見出された。より具体的には、以下でさらに論じるように、製品のタンパク質成分、すなわちタンパク質ベース材料に、細長い繊維の一部を含めるとき、代用肉全体の食感が改善されることが見出された。

理論に束縛されるものではないが、所望の特性に対する１つの主要な寄与は、以下でさらに論じるように、タンパク質成分内の繊維の整列によって達成される。これは、タンパク質含有材料を、例えば、植物ベースタンパク質のテクスチャ加工前繊維および／または植物ベースタンパク質の繊維のテクスチャ加工前束を、テクスチャ加工タンパク質に導入または形成することによって達成することができる。

本開示の文脈において、完全マッスルミート代用物（完全マッスルミート類似物または完全マッスルミート代替物という用語でも当技術分野で知られる）に言及する場合、それは、本質的に動物を含まず（すなわち、少数の動物ベース成分を含有し得る）、消費者に完全マッスルビーフ、完全マッスルポーク、完全マッスルチキン、完全マッスルフィッシュなどの摂食経験と綿密に一致する経験を提供する完全マッスルミートの味および／または食感および／または他の感覚刺激特性を有する栄養的および／または調理的に望ましい食品を包含するものとして理解されるべきである。

さらに、完全マッスルミート代用物に言及する場合、それは、その単純な意味で、すなわち、代用肉に特定の形状を提供するため以外に粉砕、細断または切断されていない動物由来の真の肉の味、食感および／または他の感覚刺激特性に似ている食用製品と理解されるべきである。これは、例えば、スラブ（ｓｌａｂ）全体および／またはスラブ全体からのステーキのカットを含む。

したがって、その第１の態様によれば、デジタル印刷されたタンパク質含有ストランドの１つ以上の層を含む完全マッスルミート代用物が提供され、１つ以上の層の各層は、単一の畳み込みストランドまたは複数のストランドを、単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行な構成で配置されるように含み、１つ以上のストランドの各々は、テクスチャ加工繊維、例えば軸方向に整列された繊維の１つ以上の束を含む。

完全マッスルミート代用物は、タンパク質含有ストランドを含む１つ以上の層を含む。ストランドは、単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランドからのストランドのセグメントが１つ以上の接続点でその隣接するストランドに相互接続されるセグメントであるように配置された、単一の細長い畳み込みストランド、または複数のストランドであり得る。隣接するセグメントもしくはストランド間の単一の接続点、またはストランドの長手方向軸の一部に沿って分布する２つ以上の相互接続点が存在し得る。

いくつかの例では、代用肉は、タンパク質含有ストランドの少なくとも２つの層を含み、２つ以上の層は、各層に沿った１つ以上の点で相互接続される。別の例では、代用肉は、ストランドの少なくとも２つの層と、脂肪および／または水を含有する少なくとも１つ以上の成分とを含む。

タンパク質ベースストランドの少なくともいくつかは、以下でさらに論じるように、脂肪、食品添加物、水分などの非タンパク質性材料に隣接していてもよい。そのような場合、上記のような相互接続は、タンパク質ベースストランドと非タンパク質性材料との間にあってもよく、場合によって同様にストランド内に配置されてもよい。

本開示の文脈において、ストランド間の相互接続に言及する場合、限定されないが、化学的結合および／または物理的結合を含む任意の形態の結合を包含すると理解されるべきである。化学的結合は、任意の種類のイオン結合、共有結合、配位共有結合および金属結合を含み得る。物理的結合は、任意の種類の水素結合およびファンデルワールス力を含み得る。一例では、相互接続は、隣接するストランドセグメントからのタンパク質分子の官能基間の化学結合を含む。一例では、相互接続は、隣接するスタンドセグメントからのタンパク質分子間のＳ－Ｓ／ジスルフィド架橋を含む。時には、ストランドは、食用接着剤の助けによって、および／またはストランドを包むかまたは他の方法で所定の位置に物理的に保持する物理的構造の助けによって相互接続される。

いくつかの例では、ストランドは、代用肉の層内でその寸法が本質的に均一である。いくつかの例では、ストランドは、１ｃｍ～１００ｃｍ、または時には、２ｃｍ～５０ｃｍの長さを有する。

例えば、代用肉がスラブの形態で印刷される場合、ストランドは、１０ｃｍ～１００ｃｍの範囲内、またはこの範囲内の任意の範囲内の長さを有してもよく、代用肉がステーキの形態で印刷される場合、ストランドは、典型的には、１ｃｍ～５ｃｍの長さ、またはこの範囲内の任意の範囲内の長さを有する。

いくつかの例では、ストランドは、５０μｍ～５ｍｍ、または時には２００μｍ～５ｍｍの直径を有する。

ストランドは、代用肉の層内でほぼ平行である。この本質的に平行な整列は、本開示の完全マッスルミート代用物の独自の特徴と考えることができる。ほぼ平行な整列は、眼で、または少なくとも直径５０μｍのストランドを分解することができる光学顕微鏡などの任意の撮像技術によって見ることができる。ストランドの整列は、例えば図３Ａ～図３Ｂに見られる（ストランドの長軸方向は黒い矢印で示されている）。

具体的には、理論に束縛されるものではないが、ストランドの平行配置によって、ストランドが例えばネットまたはマトリックス様構造として交差してデジタル印刷されたときに典型的に現れるであろう、ストランド間の空隙または間隙をなくすことができる。空隙または間隙の欠如は、ストランドを（平行な向きに）印刷する様式、ならびにストランドが層にわたって整列されるように層の構築を制御すること、時には層に負圧を加えること（例えば真空）、および／または印刷後に層を圧縮することによる結果である。

さらに、理論に束縛されるものではないが、代用肉において細長い平行なストランドの形態にタンパク質含有材料を組織化することは、動物の筋肉の生理学的構造を模倣し、したがって、動物の肉と同様の食感属性をもたらす。

ストランド中のタンパク質含有材料は、任意の構造的に組織化された（すなわち、テクスチャ加工された）形態を含むことができる。場合によっては、タンパク質含有材料は、複数の実質的／本質的に整列されたタンパク質繊維の形態で存在する。

ストランドが本質的に整列された繊維を含む場合、各ストランド内に公称方向を有する細長い繊維の形態である繊維状テクスチャ加工タンパク質を指すと理解されるべきである。

いくつかの他の例では、ストランド中のタンパク質含有材料の少なくとも一部は、小胞の形態で存在することができる。

いくつかの例では、ストランド中のタンパク質含有材料の少なくとも一部は、タンパク質ベース材料を保持するポリマーマトリックスの形態で存在することができる。

いくつかの例では、ストランド中のタンパク質含有材料は、エマルジョンおよび／または分散液の形態で存在することができる。

いくつかの例では、ストランド中のタンパク質含有材料の少なくとも一部は、タンパク質ベースゲルの形態で存在することができる。

好ましい場合、ストランドは、場合によって束に組織化された、好ましくは以下に記載されるように本質的に軸方向に整列された形態の繊維を含む。この繊維の整列は、２またはさらには３段階の構造階層（ストランドの整列によって規定される第１の段階、および繊維の整列によって規定される第２の段階、時には、繊維内のフィラメントの整列のさらなる段階が存在する）を作成し、これは、動物の筋肉の生理学的構造に対する代用肉全体の類似性、したがってそれらの食感属性の類似性をさらに改善する。

別個のストランドならびに繊維および／または繊維の束の存在は、少なくとも１０倍の倍率を有する顕微鏡を使用する場合に見ることができ、そのような束は、ストランドの断面内に必ずしも均一に分布していない。

時には、テクスチャ加工タンパク質内の繊維はフレークの形状を有することができ、いくつかはテクスチャ加工タンパク質の細長いフレークである。時には、テクスチャ加工タンパク質内の繊維は長方形の形状を有する。時には、テクスチャ加工タンパク質内の繊維はバルク材料の形態である。ストランドは、本質的に平行な構成で配置されている。

本質的に平行なストランドを指す場合、ストランドの少なくとも５０％、時には少なくとも６０％、時には少なくとも７０％、時には少なくとも８０％、またはさらには９５％の向きが、層の一部内で見たときに一方が他方に対してその長手方向軸がほぼ平行になることを指すと理解されるべきである。「ほぼ平行」という用語は、最大で±１０°、時には最大で±３°、最大で±１°である長手方向軸の公称方向を包含すると理解されるべきである。

本開示の文脈において、「ほぼ」または「本質的に」という用語は、定義されたパラメータからのある程度のレベルの逸脱（例えば、１％、２％、３％、１０％、またはさらには２０％まで）も含むと理解されるべきである。

１つの層からのストランドの公称方向は、代用肉中の別の層からのストランドの公称方向とほぼ平行である。言い換えれば、２つ以上の層を含む代用肉の部分内のストランドの公称方向は、本質的に同じであり、１つの層からのストランドの２０％以下、時には１０％以下、時には３％以下、１％以下が、別の層、例えばその隣接層からのストランドの方向と交差する。

「公称方向」という用語は、場合によっては、ストランドをストランド方向に垂直な任意の方向から見たときに、ストランド内の繊維の５０％を優に超える繊維が、その公称方向から±４５度までの方向を有する方向を指す。

さらに、「公称方向」という用語は、本明細書に記載の高倍率撮像を使用して見出される繊維の方向の平均を指すことができる。

ストランド内の繊維は、単一または複数の別個の束として配置され得る。これに関連して、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本質的に軸方向に整列された繊維１４の束１２を含む代用肉ストランド１０が概略的に示されており、各繊維は構造的に組織化されたフィラメント１６を含む。具体的には、図１Ａは、ストランド１０が、ストランド１０に沿って本質的に分布する繊維１４の単一の束１２を含むことを示している。図１Ｂは、各々が本質的に整列された繊維および構造的に組織化されたフィラメントを含むいくつかの束１２を含むストランド１０を概略的に表す。

いくつかの例によれば、ストランド内の繊維は、細長い繊維、すなわち、それらの元の束構造から分離されているかもしれないが、生地材料内で混合される前に完全に細断されていないかまたは他の方法で完全に長さが短くされていない繊維である。これは、押し出されたタンパク質が食品の形態に製造および成形される前に細断される、これまでに知られている代用肉とは明確に異なる特徴である。言い換えれば、本明細書でさらに説明するように、繊維の少なくとも一部は、少なくとも５ｍｍの長さを有する細長い繊維である。いくつかの例では、繊維の少なくとも一部は、少なくとも６ｍｍ、時には少なくとも７ｍｍ、時には少なくとも８ｍｍ、時には少なくとも９ｍｍ、時には少なくとも１０ｍｍの長さを有する。

繊維がストランド内で整列している場合、繊維の構造的整列は、タンパク質含有材料の押出、混練（例えば、小麦－グルテン含有生地の引っ張り）、タンパク質含有材料の紡糸（例えば、タンパク質材料の湿式紡糸または電界紡糸）、以下でさらに論じるように、剪断（クエット）セルなどの他の方法で剪断力および熱を加えることを含む、当技術分野で公知の方法によって得ることができる。

いくつかの例では、タンパク質含有材料中のテクスチャ加工タンパク質または繊維はＴＶＰに由来する、すなわち、タンパク質含有材料はＴＶＰの少なくとも一部を含み、ＴＶＰの少なくとも一部は３Ｄ印刷後に５ｍｍの最小長さを有して細長いままである。

いくつかの例では、繊維は、高水分押出調理（ｈｉｇｈ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｅｘｔｒｕｄｅｒ ｃｏｏｋｉｎｇ，ＨＭＥＣ）（高水分押出）から供給される。

以下では、テクスチャ加工タンパク質としてのＴＶＰに関する説明は、代替テクスチャ加工タンパク質としてのＨＭＥＣにも関連することが理解されるべきである。

テクスチャ加工タンパク質中の細長い繊維（すなわち、上で定義したように、５ｍｍ以上の最小長さを有する）の量も重要であり、ストランドがそのような細長い繊維を最小限の量で含むことが必要である。

いくつかの例では、繊維状材料は、変性タンパク質を含むタンパク質材料を使用する場合に得られる。変性タンパク質は、タンパク質の変性および／またはタンパク質フィラメントの整列および繊維の生成をもたらす、当技術分野で公知の方法によって得られる種類のものであり得る。限定されないが、変性タンパク質は、機械的力（例えば、紡糸、撹拌、振盪、剪断、圧力、乱流の適用、衝突、合流、叩打、摩擦、波動などの工程において）、放射線（例えば、マイクロ波、電磁）、熱エネルギー（蒸気またはその他による加熱）、架橋、酵素反応（例えば、トランスグルタミナーゼ活性）および化学試薬（例えば、ｐＨ調整剤、コスモトロピック塩、カオトロピック塩、石膏、界面活性剤、乳化剤、脂肪酸、アミノ酸）を加えることによって得られる種類のものであり得る。

代用肉のストランドは、単一のタンパク質またはタンパク質の組み合わせを含むことができる。タンパク質は、以下でさらに論じるように、代替肉産業などの食品産業において公知のおよび／または利用可能な任意の供給源、または供給源の組み合わせから得ることができる。

本開示の文脈において、タンパク質含有材料、すなわちタンパク質ストランドを形成する材料は、１０％ｗ／ｗのタンパク質を含み、さらにいくつかの好ましい例では、タンパク質成分は、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、またはさらに少なくとも８０％のタンパク質材料を含む。

いくつかの例では、タンパク質含有材料を形成するタンパク質は、植物由来（例えば、単離物または濃縮物）であるか、または植物由来のタンパク質およびペプチドを含む。限定されないが、タンパク質の植物源は、大豆、小麦、マメ科植物（例えば、エンドウ豆、ヒヨコ豆、豆類）、ナタネおよびトウモロコシ、ならびに当技術分野で公知の他の多くの植物ベースのタンパク質源のいずれか１つまたは組み合わせであり得る。

いくつかのさらなる例では、タンパク質は、植物以外の供給源、例えば一般に藻類、真菌（例えば酵母）、細菌および微生物に由来し得る。

さらに別の例では、タンパク質ベース材料の少なくとも一部は、動物由来成分、例えば、牛筋、鶏筋繊維、昆虫ベースタンパク質粉末などを含有することができ、または細胞農業によって達成することができる。

しかし、好ましい実施形態は、動物由来成分（細胞培養から得られた成分を除く）を欠くものである。

いくつかの例では、上でも述べたように、タンパク質含有材料はテクスチャ加工植物性タンパク質（ＴＶＰ）を含む。ＴＶＰは、肉増量剤またはベジタリアンミートとして使用されることが当技術分野で知られており、通常、小麦、エンドウ豆などの植物源から高剪断、圧力および熱を使用してタンパク質単離物または濃縮物を押し出すことによって作成される。ＴＶＰは、大きなチャンク（ｃｈｕｎｋ）から小さなフレークまで様々なサイズで市販されている。

いくつかの例では、タンパク質含有材料中のＴＶＰの最小量は、印刷前に決定される場合、総タンパク質含有材料のうちの少なくとも１０％ｗ／ｗの乾燥重量ＴＶＰである。時には、最小量は、少なくとも１５％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも２０％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも２５％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも３０％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも３５％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも４０％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも４５％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも５０％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも５５％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰ、時には少なくとも６０％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰである。

いくつかの例では、タンパク質含有材料中のＴＶＰの最小量は、印刷前に決定される場合、総タンパク質含有材料のうちの少なくとも２０％ｗ／ｗの湿潤ＴＶＰ、時には、総タンパク質含有材料のうちの少なくとも３０％ｗ／ｗの湿潤ＴＶＰであり、総タンパク質含有材料のうちの少なくとも３５％ｗ／ｗの湿潤ＴＶＰである。時には、最小量は少なくとも４０％ｗ／ｗの湿潤ＴＶＰ、時には少なくとも４５％ｗ／ｗの湿潤ＴＶＰ、時には少なくとも５０％ｗ／ｗのＴＶＰ、時には少なくとも５５％ｗ／ｗのＴＶＰ、時には少なくとも６０％ｗ／ｗのＴＶＰ、時には少なくとも６５％ｗ／ｗのＴＶＰ、時には少なくとも７０％ｗ／ｗのＴＶＰ、時には少なくとも７５％ｗ／ｗのＴＶＰである。

タンパク質含有材料は、ＴＶＰのみを含むものではない。いくつかの例では、タンパク質含有材料は、少なくとも３０％の非ＴＶＰタンパク質物質を含有する。

時には、最終製品中の細長い繊維の量は、（印刷後であるが、焼くまたは調理する前に）完全マッスルミート代用物からストランドの塊を採取し、例えばスラリー溶液が形成されるまで水中に懸濁し、メッシュ直径が３ｍｍまたは４ｍｍのふるいに通してスラリー溶液を濾過することによって、タンパク質生地から繊維状材料を単離して、決定することができる。秤量前に、材料を圧搾して過剰の水を除去するか、または秤量前に乾燥させる。スラリーを形成する前の単離されたストランド塊の重量と（水を除去した後の）濾過された塊の重量との比較により、細長い繊維の重量％を決定することができる。細長い繊維は、グルテンなどのＴＶＰに接着された非ＴＶＰ材料を含み得ることに留意されたい。

特に、塩基性もしくは酸性溶液で洗浄すること、または細長い材料を手動で選別すること、または当業者に公知の任意の他の方法など、他の方法も、テクスチャ加工タンパク質、またはＴＶＰを含有する繊維を単離または分離するために適用可能であり得る。

いくつかの例では、タンパク質含有材料は、単純水和によってその天然形態で繊維状構造を形成することが知られているグルテンを含む。理論に束縛されるものではないが、そのようなグルテンベース繊維は、印刷ノズルを引っ張るかまたは押し込むことによって特定の方向に整列させることができる。

そのようなタンパク質含有材料を調製するための１つの可能なレシピは、乾燥テクスチャ加工植物性タンパク質（ＴＶＰ）フレークを使用し、それを水と１：３～４の比で１時間浸漬し、水を圧搾し、ソフトブレードの混合を使用して繊維を互いに分離し、他の成分を添加し、均質なペーストに混合することである。

場合によっては、生地配合物／レシピは、５０％の水および５０％の乾燥粉末を含有し、以下を含む：
－粉末状グルテン－４３．４％（乾燥成分）
－粉末大豆タンパク質－１０．６％
－テクスチャ加工植物性タンパク質－３０．１％
－親水コロイド－１．１％
－脂肪－１１．９％
－他の添加剤－２．９％。

いくつかの例では、タンパク質成分は、脂肪を含まないか、または１５％（ｗ／ｗ）以下の脂肪を含む。

代用肉は、タンパク質ベース材料以外の成分を含んでもよい。

いくつかの例では、代用肉は、タンパク質成分の一部ではない脂肪を含む。本開示の文脈において、「脂肪成分」という用語は、分析されたセグメントまたは重量単位内の他の非脂肪物質と比較して、２０％以上、好ましくは３０％以上の脂肪を含む、代用肉のセグメントまたは重量単位内の成分として理解されるべきである。脂肪成分はタンパク質成分ではなく、タンパク質成分と容易に区別される。

いくつかの例では、完全マッスルミート代用物は、脂肪類似成分を含む。すなわち、それ自体は脂肪を含まないが、導入される動物の脂肪組織の食感および風味付与態様を再現する成分が存在する。そのような成分は、タンパク質、親水コロイド、デンプン、水、および場合によって低濃度の脂肪から構成され得る。したがって、脂肪成分に言及する場合、脂肪類似物も包含すると理解されるべきである。

脂肪成分は植物由来であり得、典型的には、植物由来脂肪は食品グレードの油、脂肪またはトリグリセリドであり、本明細書では集合的に脂肪成分と呼ばれる。

本開示の文脈における脂肪成分は、その内容全体が本明細書に組み込まれる国際特許出願公開第２０２０／１５２６８９号パンフレットに記載されているような任意の脂肪成分であり得る。

脂肪成分は、多層スラブ内の層を構成することができ、および／または代用肉の層のセグメントもしくは部分を構成することができる。

場合によっては、多層の代用肉の隣接する層（例えば肉スラブの層）間に脂肪成分が配置される。

代用肉は、典型的には、水ベース成分も含む。本開示の文脈において、「水ベース成分」または「水分供給成分」に言及する場合、水または水含有ゲルに溶解した物質、または水ベースのエマルジョンを包含すると理解されるべきである。

いくつかの例では、水ベース成分は、１つ以上の多糖類およびその誘導体を保持する。限定されないが、１つ以上の多糖類としては、デンプン、ペクチン、寒天、カルボキシメチルセルロース、カラギーナン、アルギナート、キサンタンガム、グアーガム、ローカストビーンガムなどが挙げられる。

場合によっては、多糖類またはその誘導体は、水の存在下でゲルを形成する種類のものである。したがって、いくつかの実施形態によれば、代用肉中に存在する水成分は、ゲルベースの成分である。

いくつかの例では、水ベース成分は、血液の口当たりの風味を模倣するために使用されることが知られている物質、例えばミオグロビンを含む。

いくつかの例では、水ベース成分は、細胞農業によって達成される動物の血液または動物の血液様成分であり得るか、それらを含み得る。

いくつかの例では、水ベース成分は脂肪、例えば乳化剤を含む。

いくつかの例では、代用肉は、タンパク質ベース成分（好ましくは動物を含まない）、脂肪成分（好ましくは動物を含まない）、および水ベース成分（好ましくは、接続成分の機能を含み、タンパク質ベース成分のストランドおよび／または脂肪ベース成分のストランドを一緒に結合する）の組み合わせを含む。いくつかの例では、代用肉が水ベース成分を含むか含まないかにかかわらず、水ベース成分の一体部分または別個の成分であり得る結合要素も存在する。また、結合組織として作用し得る多糖類膜を加えることができる。

各成分は、限定されないが、着色剤（例えば、アナト抽出物、カラメル、エルダーベリー抽出物、リコペン、パプリカ、ウコン、スピルリナ抽出物、カロテノイド、クロロフィリン、アントシアニン、およびベタニン）、乳化剤、酸味料（例えば、酢、乳酸、クエン酸、酒石酸リンゴ酸およびフマル酸）、香味剤または香味増強剤（例えば、グルタミン酸一ナトリウム）、酸化防止剤（例えば、アスコルビン酸、ローズマリー抽出物、アスパラチン、ケルセチン、および様々なトコフェロール）、食物強化剤（例えば、アミノ酸、ビタミンおよびミネラル）、保存剤、安定剤、甘味料、ゲル化剤、増粘剤および食物繊維（例えば、柑橘類源に由来する繊維）などの他の食用添加剤を含んでもよい。

タンパク質含有成分、脂肪成分および水ベース成分ならびに任意の他の成分（例えば、結合成分）の各々の組成は、層内で異なっていてもよく、層間で異なっていてもよく、その結果、単層もしくはいくつかの層の部分またはスラブもしくはステーキ全体の部分は、異なるタンパク質成分、異なる脂肪成分ならびに異なる水ベース成分を含有し得ることを理解されたい。

代用肉は、代用肉の異なる部分に異なる口当たりまたは体験を提供するように、異なる量の異なる成分を含むことができる。

さらに、いくつかの例によれば、代用肉の重量単位、例えば１キログラム重量単位は、以下のそれぞれの範囲の異なる成分を含有してもよい：
－代用肉の総重量の１５％～４０％の重量％量の成分（すなわち、タンパク質ストランド部分）を含有する、動物を含まないタンパク質、
－代用肉の総重量の５％～２０％の重量％量の脂肪成分、
－代用肉の総湿潤重量の５０％～８０％の重量％量の水成分。

完全マッスルミート代用物は、例えば、単一または非常に少ない層を含む、単一のスライス、またはウェハ状、ディスクもしくはプレート状の形態であってもよく、または複数の積層を含むスラブの形態であってもよい。

場合によっては、層は、カメラ、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、好ましくは環境走査型電子顕微鏡によって見ることができる。

１つの好ましい例では、完全マッスルミート代用物はスラブの形態である。

特定の例によれば、単層または多層の代用肉を得るために、２つの原理工程が使用され、これは、必ずしも連動して（すなわち、一方が他方の直後に）実行される必要はない。第１の原理工程は、変性およびテクスチャ加工された、例えばタンパク質繊維に配置されたタンパク質フィラメントの一部を有するタンパク質含有材料を提供することを含む。

第２の原理工程は、タンパク質含有材料のストランドを印刷ベッドにデジタル印刷することを含み、タンパク質含有材料の少なくとも一部はＴＶＰまたはＨＭＥＣなどのテクスチャ加工タンパク質を含み、テクスチャ加工タンパク質の少なくとも一部は少なくとも５ｍｍの長さを有する細長い繊維の形態であり、単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランド間のセグメントが、それらの長手方向軸に沿って本質的に平行な状態で、単一の畳み込みストランドが折り畳まれるか、または複数の個別のストランドが印刷ベッド上に配置される様式で印刷する。このようにして、デジタル印刷の原理に従って、ストランドの多数の単層が３Ｄ代用肉に形成される。

他の例によれば、第１の原理工程は、タンパク質フィラメントの少なくとも一部が変性され、テクスチャ加工された、例えば任意に配向されたタンパク質繊維に配置された、例えばＴＶＰから機械的および／または化学的および／または熱的に崩壊された、ＴＶＰの少なくとも一部が少なくとも５ｍｍの長さを有する細長い繊維を含む、タンパク質含有材料を提供することを含む。第２の原理工程は、（ｉ）任意に配向された繊維がストランド方向に沿って軸方向に整列され、（ｉｉ）単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行な状態で、単一の畳み込みストランドが印刷ベッド上に折り畳まれるか、または複数の個別のストランドが印刷ベッド上に配置される様式で、タンパク質含有材料のストランドを印刷ベッド上にデジタル印刷することを含む。このようにして、デジタル印刷の原理に従って、ストランドの多数の単層が３Ｄ代用肉に形成される。

他の例によれば、単層または多層の代用肉を得るために、２つの原理工程が使用され、これは、必ずしも連動して（すなわち、一方が他方の直後に）実行される必要はない。

第１の原理工程は、天然の形態のグルテンタンパク質フィラメントを含むが、テクスチャ加工タンパク質、例えばＴＶＰと共に任意に配向されたグルテンベース繊維を形成し、その少なくとも一部が少なくとも５ｍｍの細長い繊維であるタンパク質含有材料を提供することを含む。

第２の原理工程は、（ｉ）グルテンベース繊維がストランド方向に沿って軸方向に整列され、（ｉｉ）単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行な状態で、単一の畳み込みストランドが印刷ベッド上に折り畳まれるか、または複数の個別のストランドが印刷ベッド上に配置される様式で、タンパク質含有材料のストランドを印刷ベッド上にデジタル印刷することを含む。このようにして、デジタル印刷の原理に従って、ストランドの多数の単層が３Ｄ代用肉に形成される。

上記の例のすべては、個別に、または２つ以上の例の任意の組み合わせで使用することができる。

本明細書に開示される完全マッスルミート代用物を、その物理的特性および感覚刺激特性について評価した。これらは、とりわけ、異なる強度特性ならびに食感特性を含んでいた。

いくつかの例では、完全マッスルミート代用物を、具体的に設計した引張強度試験によって決定したその引張強度について評価した（参照図４Ａを参照）。本開示の文脈において、「引張強度試験」または「修正引張試験」に言及する場合、５０×２０×１０ｍｍの寸法を有する（１０ｃｍ×１０ｃｍの印刷されたスラブから切断された）代用肉全体の試験片を、１０×２０ｍｍの接触面積を有するグリッパ間で把持し、把持された試験片を２０ｍｍ／ｓの速度で伸長させ、力を測定し、それに応じて応力を計算することによって実行される試験として理解されるべきである。引張強度は、試験中に記録された最大応力を表す。試験は２３℃±２℃で行われる。完全マッスルミート代用物、例えばステーキのような代用物に応じて、異なる寸法の試験片を使用してもよく、上記の手順はそれに応じて調整される。

代用肉の異方性特性のために、引張強度は、例えば、伸長が印刷方向に平行、すなわちストランドの方向に平行（「Ｐ方向」）であるか、または印刷方向に垂直であるが単層のストランドによって形成される平面に平行（例えば、「ＸＰ方向」）である場合など、サンプルの測定方向に応じて変化する。

いくつかの例では、本明細書で決定される引張強度は、Ｐ方向に平行に測定した場合に少なくとも０．０２ＭＰａである。

いくつかの例では、本明細書で決定される引張強度は、Ｐ方向に平行に測定した場合に少なくとも０．０３ＭＰａである。

いくつかの例では、本明細書で決定されるように測定したＰ方向の引張強度は、ＸＰ方向の同じ条件下で測定した引張強度よりも少なくとも５０％高い。

いくつかの例では、代用肉の引張強度は、ストランドの公称方向に平行なＰ方向で測定した第１の修正引張強度値と、ストランドの公称方向に垂直で層の平面に平行なＸＰ方向に測定した第２の修正引張強度値とによって定義され、上記第１の修正引張強度値は、第２の修正引張強度値よりも少なくとも５０％高い。

いくつかの例では、完全マッスルミート代用物を、本明細書で具体的に設計した剪断抵抗試験によって評価した（参照図４Ｂを参照）。したがって、「剪断抵抗試験」または「修正剪断抵抗試験」に言及する場合、Ｌｌｏｙｄ標準ＰｅｒｓｐｅｘインサーションＡＡＣＣ １６－５０（カタログ番号ＦＧ／ＰＮＢ）に取り付けられた鈍い金属ブレードを使用して実行される試験として理解されるべきである。ブレードは、大きなベース部１１．８１ｃｍおよび４．４４ｃｍの小さなベース部を有する台形の形状である。試験中、ブレードを備えた上部固定具を金属ベース部の２５ｍｍ上方に配置し、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍ（８ｃｍ^３）のサイズの試験片を所望の向きで下に配置する。次いで、上部固定具は、２０ｍｍ／ｓで２４ｍｍ下方に移動し、その結果、金属ベース部プレートの上方１ｍｍに達するまで試験片を剪断する。最大荷重が記録され、次いで、必要に応じてデータが分析される。

代用肉の異方性特性のために、剪断抵抗は、例えば、ブレードが代用肉の印刷方向とも考えられる、ストランドの長軸に平行（すなわち、ストランドの公称方向）に、すなわち、ストランドの方向に平行（Ｐ方向）または印刷方向に垂直（例えば、ＸＰ方向）に向いている場合など、サンプルの方向に応じて変化する。

いくつかの例では、ＸＰ方向で測定した場合の剪断抵抗試験の最大荷重は１０Ｎ、時には少なくとも１１Ｎ、またはさらには少なくとも１２Ｎである。

いくつかの例では、Ｐ方向で測定した場合の剪断抵抗試験の最大荷重は、ＸＰ方向で測定した場合の最大荷重よりも少なくとも１００％高い。

いくつかの例では、完全マッスルミート代用物は、ストランドの公称方向に平行な方向で測定した第１の修正剪断抵抗値と、ストランドの公称方向に垂直で層の平面に平行な方向で測定した第２の修正剪断抵抗値とを有することによって定義され、上記第２の修正剪断抵抗値は、第１の修正剪断抵抗値よりも少なくとも１００％大きい。

したがって、本開示はまた、代用肉を製造する方法であって、
－任意に配向されたまたは軸方向に整列された繊維を含むタンパク質含有材料をデジタルプリンタのプリンタヘッドに導入すること、および
－プリンタベッド上に、テクスチャ加工タンパク質材料を含む単一の畳み込みストランドまたは複数の個別のストランドを分配するようにデジタルプリンタを作動させることであって、例えば、互いに軸方向に整列された繊維の束内に繊維を有し、単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行になるように、単一のストランドが折り畳まれているか、または複数の上記ストランドが配置されているように、作動させること
を含む方法において、
印刷前のタンパク質含有ストランドが、上記タンパク質ベース材料の総量のうち少なくとも１０％ｗ／ｗの乾燥テクスチャ加工タンパク質（例えば、ＴＶＰ）または少なくとも２０％ｗ／ｗの湿潤テクスチャ加工タンパク質を含み、
テクスチャ加工タンパク質の少なくとも一部が、５ｍｍを超える長さを有する細長い繊維を含む、方法を提供する。

場合によっては、タンパク質含有材料（すなわち、タンパク質含有生地）は、事前に軸方向に整列された繊維を含む。

軸方向に整列された繊維を有するテクスチャ加工タンパク質含有材料は、様々な様式で、定義されたテクスチャ加工繊維状タンパク質材料を提供することができる様々な装置を使用して提供することができる。そのような装置は、本明細書では「テクスチャ加工機」という用語で呼ばれる。

場合によっては、テクスチャ加工タンパク質含有材料は、テクスチャ加工されていないタンパク質含有材料を、テクスチャ加工されていないタンパク質含有材料に剪断力、加熱および潜在的に高圧を加えるテクスチャ加工機に供することによって得られる。剪断は、上述のように、押出、紡糸または剪断セル（クエットセル）を含む、当技術分野で公知の任意の手段によって達成することができる。

例えば、限定されないが、タンパク質含有材料は、スクリュー押出機を介して押し出すことができる。このスクリュー押出機は、タンパク質をテクスチャ加工して実質的に整列された繊維状テクスチャ加工タンパク質にするために（大規模に）一般的に使用される小規模押出機の一種であり得る。それに束縛されるものではないが、配合物は、バレル内を移動するにつれてその圧力を増加させながら配合物に剪断を加える１つまたは２つのスクリューを備えたバレルに導入される。配合物は、ヒータによってバレル内で加熱され、次いで、場合によってはテーパに入り、層流を生成する可能性がある。次いで、それは冷却ダイに入り、冷却ダイは加熱された配合物を冷却しながらその流れを層流状態に維持し、それによって繊維状構造のさらなる作成を可能にする。

例えば、限定されないが、テクスチャ加工機は、電界紡糸装置などのタンパク質紡糸機であってもよい。紡糸機は、複数の紡糸機から構成された分散紡糸システムを使用することによってオンラインで使用することができ、それらの成果物は、プリンタヘッドに直接（または場合によっては「バッファコンテナ（ｂｕｆｆｅｒ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）」を介して）供給される。紡糸機はまた、押出によってオフラインで調製されるストランドと同じ概念的アプローチを使用して、テクスチャ加工された筋肉成分の束を作成するオフライン機能（すなわち、印刷システムの外側でタンパク質を事前にテクスチャ加工すること）であってもよい。場合によっては、オフラインで調製されたストランドを保管のために包装することができる。

テクスチャ加工タンパク質生地を得るためのタンパク質材料の剪断加工は、典型的には、排他的ではないが、０℃～１７０℃の温度、時には１００℃～１７０℃の温度で行われる。

テクスチャ加工タンパク質含有材料は、その中に市販のテクスチャ加工タンパク質材料、例えばテクスチャ加工植物性タンパク質フレークを組み合わせることによって得ることができ、またはＨＭＥＣ（高水分押出調理）の製品として得ることができ、または変性タンパク質材料に関連して上述した方法のいずれかによって得ることができる。

いくつかの例では、プリンタは、その一体部分として、１つ以上のテクスチャ加工機を含むことができ、各テクスチャ加工機は、１つ以上のプリンタヘッドに接続されるか、またはさらにはその一部である。いくつかのテクスチャ加工機は、同じ構成要素を共有してもよい。例えば、テクスチャ加工機がスクリューである場合、１つのバレルをいくつかの冷却ダイに接続することができ、１つのヒータがいくつかのテクスチャ加工機などに役立つことができる。

印刷中にテクスチャ加工機を使用することは、（通常はシリンジ機構を利用して）３Ｄ食品印刷で一般的に使用されるようなオフラインで調製されるテクスチャ加工タンパク質材料分配よりも有利であり得る。タンパク質のテクスチャ加工を印刷の直前に実行するテクスチャ加工機により、プリンタは、歯ごたえ、硬度、粘着性、強固さ、靭性および凝集性の高い値を有するタンパク質含有材料と、単純なシリンジの使用では分配するのが困難な実質的に整列された繊維状構造とを容易に分配することができる。

テクスチャ加工機を使用することにより、温度、圧力、剪断速度および押出速度などの様々なテクスチャ加工パラメータの柔軟な調整が可能になり、したがって、分配されたテクスチャ加工タンパク質含有材料の特性を調整することが可能になる。

テクスチャ加工パラメータの調整は、印刷中に行うことができ、したがって、典型的には均質ではない、異なるまたは不均一なテクスチャ加工および動物ベースの肉製品を模倣するより良好な能力を有する製品を得ることができる。

異なる製品間でテクスチャ加工モード切り替えがあってもよく、可能性として同じタンパク質含有材料を使用して、異なる食感を有する製品を印刷することができる。

繊維を有するタンパク質含有材料の調製は、テクスチャ加工タンパク質含有材料を調製し、プリンタヘッドに直接供給して印刷ベッド上に堆積するといったように、インラインで行われてもよい。特に、プリンタベッド上への堆積は、各々がタンパク質含有材料を供給される単一のプリンタヘッドまたはプリンタヘッドのアレイからであり得る。

軸方向に整列された繊維を有するタンパク質含有材料の調製はオフラインであってもよく、その結果、そのようにして調製されたタンパク質含有材料は、プリンタヘッドに供給される前に、専用の回収容器またはバッファ容積に回収される。

オフラインでの調製に言及する場合、剪断、引っ張り、または押出工程などの調製工程は、デジタルプリンタから離れた物理的な場所にあってもよく、次いで、専用ポートを介してプリンタヘッドにリンクされてもよい。または、剪断、引っ張り、または押出工程および容器またはバッファ容積への収集は、デジタルプリンタヘッドの入口と流体連通してもよい。

タンパク質含有材料がオンラインで調製されるかオフラインで調製されるかにかかわらず、タンパク質含有材料内の繊維束の公称方向が、プリンタヘッドを通るタンパク質含有材料の流れの方向、すなわち、分配されたストランドの公称方向と整列するように、プリンタヘッドからタンパク質含有材料が排出／分配される。

一例では、タンパク質材料をタンパク質含有材料に加工することにより、繊維状タンパク質材料は、本質的に整列された繊維の束に再編成される。

タンパク質含有材料は、１つ以上のプリンタヘッドに導入され、プリンタベッド上に分配される。タンパク質含有材料は、図２Ａ～図２Ｂにそれぞれ示されるように、例えばジグザグ様式またはアコーディオン様式で、水平／単層全体を形成する単一の細長いストランドとして排出され得る。あるいは、タンパク質含有材料は、図２Ｃに示されるように、個別のストランドを形成するように、プリンタヘッドから非連続式に排出され得る。

本明細書に開示される方法によれば、タンパク質含有材料は、印刷されたストランドが一般にベッド上に既に配置されたタンパク質物質と連続するように、プリンタベッド上に分配される。結果として、単層の単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは個別に印刷されたストランド間のセグメントは、それらの長手方向軸に沿って本質的に平行である。

本明細書に開示される方法は、分配されたストランドまたは単一のストランドのセグメントを操作して相互接続することをさらに含み得る。そのような操作は、１つまたは複数の印刷されたストランドの少なくとも一部に物理的エネルギーを加えること、または相互接続を引き起こす試薬を加えることを含み得る。

相互接続を引き起こす物理的工程としては、熱エネルギー、放射エネルギー、乾燥、冷却、湿潤、加圧、音響エネルギーが挙げられる。

試薬としては、親水コロイド、デンプン、タンパク質単離物または濃縮物、カラギーナン、グアーガム、アルギン酸、穀粉ミックス、寒天、カルボキシメチルセルロース、グルテン、ペクチン、ローカストビーンガム、キサンタンガム、および多糖類および酵素（トランスグルタミナーゼなど）が挙げられる。

場合によっては、分配されたストランドは、その上に後続の層を塗布する前に静置される。静置は、冷却された環境、例えば０℃～室温未満の任意の温度、または時には約４℃などの制御された温度で行われてもよい。

デジタルプリンタはまた、代用肉の特性に影響を及ぼし得る様々なパラメータを制御するように作動される。これらには、限定されないが、温度、圧力、分配速度、印刷ノズルの内径、印刷ノズルの長さ、または材料が通過するチャネルが含まれる。

場合によっては、タンパク質のテクスチャ加工は、印刷ベッド上に分配された後にも行われてもよい。これは、例えば、化学的または酵素的架橋（ゲル化）によって達成することができる。

また、完全に印刷された後の部分的にテクスチャ加工された製品の加熱または冷却などの後処理も同様に適用することができ、例えばテクスチャパラメータを改善して、同じ層および／または異なる層のストランド間を結合することができ、したがって代用肉の食感に寄与する可能性がある。

場合によっては、プリンタは、以下のパラメータのうちの１つまたは組み合わせを用いて作動される：圧力：最大６０バール、ノズル寸法：０．１～１０ｍｍ、製造速度：好ましくはノズルあたり毎秒５～３００ｍｍ。

場合によっては、タンパク質含有材料は、時には０．１ｍｍ～５ｍｍ、時には０．３ｍｍ～５ｍｍ、時には１ｍｍ～５ｍｍの狭いノズルでの印刷に適するように特別に調製され、ノズルは、印刷されているときに生地内のタンパク質繊維または栄養繊維を整列させ、したがって、軸方向に整列されたタンパク質繊維を有するストランドが作成される。

少なくとも代用肉を製造する方法を事前形成するためのシステムにおいて、システムは、プリンタベッド上に少なくともテクスチャ加工タンパク質（好ましくは動物を含まない）材料を分配するためのノズルを含むプリンタヘッドと、デジタルプリンタの動作を制御するための制御ユニットとを備えたデジタルプリンタを含む。より具体的には、プリンタヘッドは、ノズルを通るタンパク質ベース材料の流れの方向を有する、最小長さを有する最小量のテクスチャ加工された繊維状のタンパク質含有材料を含むタンパク質ベース材料を受け取るように構成される。

コントローラは、本質的に単一の畳み込みストランド（本質的に単一のストランドとは、ストランドに沿ってアーチファクトの切れ目を有する可能性があり、および／またはストランドが、ストランドに沿って異なる成分を含むようにセグメントごとにその組成を変化させることができるものとして理解される）の形態で、または複数のより短いそのようなストランドの形態で、単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは複数のストランドのセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行な構成で配置された状態で、少なくともタンパク質ベース材料をプリンタベッド上に分配させるように構成される。

システムはまた、脂肪含有成分、水ベース成分および他の物質などの他の成分を、タンパク質生地を分配するのと同じプリンタヘッドを介して、または１つ以上の他の、特に専用のプリンタヘッド、噴霧ユニットなどの他のアプリケータを介して分配するように構成される。

プリンタヘッド出口またはノズルは、異なる寸法および形状を有してもよい。いくつかの例によれば、タンパク質含有材料を少なくとも分配するために使用されるプリンタヘッドおよびそのノズルは、特定のスループット、例えば１ｋｇ～１００ｋｇ／時、より典型的には２ｋｇ～５０ｋｇ／時、より典型的には５～２０ｋｇ／時を達成するように選択される。１０ｋｇ／時は、典型的には、直径２ｍｍの５～２００個、より典型的には１０～１００個、より典型的には２０～５０個のノズルを有するヘッドを必要とする。これは、スループット（例えば、２倍のスループットは、単一のノズルの同じ内径および分配速度に対して、２倍の数のノズルを必要とする）、およびノズル内径の二乗（例えば、内径１ｍｍのノズルは、特定のスループットを維持するために、直径２ｍｍのノズルに対して４倍の数のノズルを必要とする）で大まかにスケーリングされる。

システムはまた、タンパク質含有材料を受け取り、タンパク質材料を所望のタンパク質生地に加工するテクスチャ加工機を含んでもよい。テクスチャ加工機は、インラインであってもよく、すなわち、タンパク質材料を連続的に受け取り、このようにして形成されたテクスチャ加工タンパク質をプリンタヘッドに吐出するように構成される。

いくつかの例では、システムは、タンパク質含有成分および／または他の成分を、同時に、または先験的に設計された配列で分配するための２つ以上のプリンタヘッドを有するように構成され、その動作はコントローラによって制御される。

システムはまた、とりわけ、代用肉中の各層の組成を指示する入力データ、および／または温度、印刷速度を含む動作条件に関する入力データを導入するための入力モジュール；とりわけ、このように形成された層に関連するパラメータを表示するための表示モジュール；とりわけ、このように形成された層に関連する入力データを受信し、このように形成された層の品質に関する出力データを提供するためのプロセッサ；ならびにデータを記憶するためのメモリモジュールを含むユーザインターフェースのいずれか１つまたは組み合わせを含むことができる。すべてのそのようなモジュールは、デジタル印刷の技術分野において周知であり、したがって、さらなる詳細を必要としない。

システムは、印刷が中断されるとき（次のストランドを印刷するまで、または製品印刷の終わりに）、分配された構造化タンパク質含有材料を切断するためのブレードまたは他の切断機構を含むことができる。これは、印刷が中断されたときに自発的に／容易に破断しない繊維状タンパク質構造の場合に特に必要である。

いくつかの例では、システムは、このように形成されたタンパク質含有材料が１つ以上のプリンタヘッドに直接供給されるように、プリンタヘッドの上流にテクスチャ加工機を含む。いくつかの例では、プリンタヘッドは、オーガ型（ａｕｇｅｒ）プリンタヘッドである。いくつかの他の例では、プリンタヘッドは、プログレッシブキャビティポンプ（ＰＣＰ）である。さらにいくつかの他の例では、プリンタヘッドは、ピストンバルブまたは容積式ポンプに基づく。

好ましいプリンタヘッドは、排出されたストランド中の細長い繊維の体積／量に対する損傷影響を最小限に抑えることによって、オーガ型プリンタヘッドなどの他のプリンタヘッドよりも優れた食感プロファイルを提供するために本明細書に示されているＰＣＰを含むものである。

タンパク質含有材料は、専用ポートを介してプリンタヘッドに取り付けられるように構成されたカートリッジ内に保存することができる。カートリッジのデジタルプリンタヘッドへの取り付けは、カートリッジ出口がデジタルプリンタヘッドと流れ連通し、カートリッジからのタンパク質材料の流れの方向を可能にして、プリンタヘッド内およびプリンタノズルを通るタンパク質含有材料の流れの方向に沿って繊維を整列させることができる。言い換えれば、プリンタノズルから排出された軸方向に整列された繊維の公称方向は、カートリッジ出口を通ってプリンタヘッド内に排出されたときのタンパク質含有材料の流れに平行である。

カートリッジ内のタンパク質含有材料は、固体および／または半固体（ペースト状）、湿潤および／または乾燥状態であってもよい。タンパク質含有材料は、それを容易に分配し、場合によっては隣接するストランドに付着しやすくするために軟化させてもよい。軟化は、湿潤、保湿、溶解、溶融、または当技術分野で公知の任意の他の方法によって達成することができる。したがって、軟化は、溶解剤噴霧器（好ましくは水）またはインジェクタ、ヒータ、レーザ、または任意の他のユニットによって達成することができる。

固体および／または乾燥材料は、いくつかの細長いスティックとしてカートリッジ内に保存され、印刷工程中に離散的に、次々に（またはグループごとに）印刷ベッド上に配置されて、代用肉を形成することができる。

分配後、タンパク質含有材料は、乾燥、冷却、加熱または化学薬剤の使用によって硬化、乾燥または固化され得る。好ましくは、タンパク質含有材料は、室温で、介入なしに乾燥または冷却される。

場合によっては、タンパク質含有材料は可撓性であり、したがってカートリッジ内にロール状または折り畳まれた状態で保存されてもよく、または固体であり、いくつかの細長いスティックとして保存されてもよい。他の種類の保存も使用してもよい。

本明細書に開示される方法およびシステムは、本明細書に記載のように、スライス／プレート／ウェハ状のデジタル印刷された代用肉のピースを提供するように構成され、スライスは、デジタル印刷された１つまたは複数のストランドの単一層を含む。

さらに、本明細書に開示される方法およびシステムは、好ましくは、多数のデジタル印刷層を含む肉スラブをデジタル印刷するために使用される。次いで、そのようなスラブを異なる厚さのスライスに切断することができ、ステーキの体験を提供するために、スラブのスライスは、スラブ内のストランドの方向に本質的に垂直な方向に切断されることが好ましい。印刷から直接得られるスライスとは異なる得られたスライスもまた、本開示の一部を形成する。印刷されたスラブから切断されたこのようなスライスでは、ストランドの長さ（切断後）とスライス幅（後者はスライスの最小寸法として定義される）との比は約１：１である。これは、ストランド長さ対スライス幅の比が１：１よりも著しく大きいデジタル印刷されたスライス状製品の当技術分野で知られているものとは対照的である。このようなスライス切断は、特にストランドが軸方向に整列されたタンパク質繊維の束を含む場合、動物の筋肉の生理学的構造を模倣することに寄与し、したがって動物の肉と同様の食感および口当たりの可能性を高める。

印刷されたマッスルミート類似物全体の寸法および空間的構成は、ウェハ状、すなわちスラブのスライスであり、本質的に整列されたストランドの方向にも対応する印刷の方向によって定義することができる。したがって、例えば、本明細書に開示される代替的な肉スラブは、その長さ軸、すなわちＰ軸と呼ばれ、各層のストランドの公称方向に平行な軸、高さ軸、すなわちＺ軸とも呼ばれ、ストランド層（ストランド平面）に垂直である、および幅軸、すなわちＸＰ軸とも呼ばれ、ストランドの公称方向に垂直であるが、ストランド層の平面内またはストランド層の平面に平行である、を考慮して、空間寸法を使用して定義することができる。さらなる例示のために、その内容全体が本明細書に組み込まれる国際特許出願公開第２０２０／１５２６８９号パンフレットを参照する。

３つの異なる軸の寸法に基づいて、本明細書に開示されるスラブは、小スラブ、中スラブ、または大スラブとして定義することができる。

例えば、以下の通りである（数字はｃｍを指す）：

したがって、ステーキ寸法を定義する場合、その長さ、高さ、および幅寸法を指す。具体的には、ステーキは、典型的には、切断されるところのスラブの幅および高さと同じになるように、肉スラブからＰ軸に垂直に切断されるが、スラブが大、中または小スラブであるかに関係なく、長さの値（すなわち、ステーキの厚さ）は典型的には０．５～１０ｃｍである。

完全マッスルミート代用物がステーキである場合、Ｐ方向はストランドの方向である（これは、スラブの場合のように、必ずしも印刷製品の長軸ではない）。

非限定的な例
以下は、タンパク質ベース成分、脂肪ベース成分および水ベース成分の非限定的な例を提供する。

崩壊したＴＶＰ繊維を有するタンパク質成分
組成：

乾燥成分１グラム当たり水２．１７グラムとして水を添加した。

調製方法：
－ＴＶＰを水に少なくとも２時間浸漬する
－ＴＶＰを圧搾する
－ＴＶＰをフードプロセッサ（非切断ブレード）に挿入し、ＴＶＰ繊維が崩壊するまで激しく混合する
－残りの粉末成分を挿入し、混合を継続する
－中粘度で質量を均一にするために、脂肪（液体として）および水を添加し、混合を継続する
－直径１．５５ｍｍのノズルを備えたオーガ型プリンタヘッドを使用して０．５リットル／時間の速度で印刷する。

後工程処理
－８０～９０℃で４５分間、熱処理する（真空調理器またはスチームオーブン）
－２ｃｍのスライスに切断する
－ストリップパン（ｓｔｒｉｐ ｐａｎ）上で、各側で１分または２分焼く。

結果
－例１および２の両方について、明確な肉様繊維状食感が示された。
－例２（ＴＶＰ ５０５０を使用）は、おそらく、５０１０と比較してより長いタンパク質繊維を含有するために、より良好な食感（より繊維状、より良好な噛み硬さ）を有していた。

グルテンに基づくタンパク質成分（崩壊ＴＶＰ繊維を含まない）
組成

乾燥成分１グラム当たり水２．１７グラムとして水を添加する。

調製方法：
－粉末成分をフードプロセッサに挿入し、混合する
－中粘度で質量を均一にするために、脂肪（液体として）および水を添加し、混合を継続する
－直径１．５５ｍｍのノズルを備えたオーガ型プリンタヘッドを使用して０．５リットル／時の速度で印刷する

後工程処理
－８０～９０℃で４５分間、熱処理する（真空調理器またはスチームオーブン）
－２ｃｍのスライスに切断する
－ストリップパン（ｓｔｒｉｐ ｐａｎ）上で、各側で１分または２分焼く。

結果
－得られた印刷製品は、繊維がほとんどなく、オムレツ様の食感を有しており、したがってテクスチャ加工タンパク質の存在が重要であると結論付けられた。

小さいＴＶＰフレーク／細断ＴＶＰに基づくタンパク質成分
組成

調製方法：
－テクスチャ加工タンパク質および色素に水を添加する
－混合し、１５分間静置する
－残りの成分を混合物に添加する
－中程度の混合速度で３分間混合する（フードミキサー）
－直径１．９ｍｍのノズルを備えたオーガ型プリンタヘッドを使用して０．５リットル／時間の速度で印刷する。

後工程処理
－７分間、１２０℃のオーブンで焼く
－真空封入し、４０℃で保存する
－両面を２～３分間、中程度の熱で、植物性油でパンで焼く。

結果
結果は、多くの点でミートケバブ－脂肪分の多い挽肉の食感に似ている（脂肪は製品中に固体チャンク内で均一に広がる）。得られた製品はまた、香高く、風味豊かであった。いくつかの試食では、この例のすべてのサンプルが概して良好であった。

細長いＴＶＰに基づくタンパク質成分
組成
１５％グルテン（Ｓｏｒｐｏｌによる活性小麦グルテン）、６０％水道水、５％キャノーラ油（「Ｓｈｕｆｅｒｓａｌ」）、５％赤色香辛料着色剤（「Ｔｅｘｔｕｒｏｔ」）を標準的な家庭用ミキサーで混合することによって、塩基性タンパク質生地（ＰＤ）を調製した。この塩基性タンパク質生地は、参照スラブの印刷にも使用した。

タンパク質生地（ＰＤ）を、穏やかに崩壊した１５％のテクスチャ加工植物性タンパク質（ＴＶＰ ＳＵＰＲＯ ＭＡＸ ５０１０ ＩＰ、またはＳｕｐｅｒｍａｘ ５０５０、またはＴＶＰ Ａ１５５０）と組み合わせて、２種類のテクスチャ加工タンパク質ベースの成分を製造し、平均約１０ｍｍの長さ、約１～４ｍｍの厚さ（ＰＤ－ＴＶＰ１）または約５ｍｍの厚さ（ＰＤ－ＴＶＰ２）を有する細長い繊維およびリボンを得た。次いで、細長いＴＶＰ繊維をＰＤと穏やかに混合した。

調製方法
３種類の肉スラブ全体を印刷した：
３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ１－ＰＤ－ＴＶＰ１をオーガ型押出機を使用して印刷し、
３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ２－ＰＤ－ＴＶＰ２を４ｍｍのノズルを備えたプログレッシブキャビティポンプ（ＰＣＰ、Ｇｕａｎｄｏｎｇ標準流体システム－投与スクリューポンプ）を使用して印刷した。分配されたＰＤ－ＴＶＰ２のストランドを、各層のストランドがストランドの隣接するセグメント間に最小の空間／距離を有するように、カスタム３Ｄ印刷治具を使用して層状に整列させて、一方向性のストランドを有する３Ｄ構造を作成し、次いで、これを真空引きによって圧縮し、約１００ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの３Ｄスラブ構造に形成した。

３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ３－ＰＤ－ＴＶＰ２を、同じく４ｍｍノズルを備えた電気コーキングガン（Ｍａｋｉｔａ）のピストンを使用して印刷した。次いで、ストランドを層状に整列させ、互いに近接して配置して各層に連続面を形成し、次いでこれを真空引きによって圧縮し、約１００ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの３Ｄスラブ構造に形成した。

ＰＤ－ＴＶＰ－ＰＰ（参照）－３ＤＰ－ＰＤ－ＴＶＰ１の製品を手動で崩壊させ、３ＤＰ－ＰＤ－ＴＶＰ１の異方性構造が完全に破壊されるまで混練した。

後工程処理
サンプルの内部温度が９５℃に達し、１５分間維持されるまで、すべてのスラブを１００℃で１時間、真空調理器で硬化させた。次いで、試験前に、異なるスラブを冷蔵庫で４℃で一晩冷却した。サンプルが周囲温度（２０℃～２５℃）に達した後に試験を行った。

図３Ａ～図３Ｃは、Ｐ軸に平行な平面にわたって手動で継ぎ合わせた３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ１の画像である（スケールバー＝１０ｍｍ）。これらの図は、タンパク質ベースストランドの本質的な整列の向き（完全な矢印）およびその部分的に露出した繊維を示す。タンパク質ベース生地および組み込まれたＴＶＰ材料の両方が不透明であるために、繊維の整列を視覚的に実証することは困難であり、これは、以下に説明するように、試験片および参照サンプルの機械的分析に基づいて間接的に結論付けられることに留意されたい。

サンプル分析
剪断抵抗試験
代替肉の剪断抵抗を決定するために、Ｌｌｏｙｄ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ａｍｔｅｃｈ ＴＡ１試験機を使用した。具体的には、鈍い金属ブレードをＬｌｏｙｄ標準ＰｅｒｓｐｅｘインサーションＡＡＣＣ １６－５０（カタログ番号ＦＧ／ＰＮＢ）に取り付けた。ブレードは、大きいベース部１１．８１ｃｍ、小さいベース部４．４４ｃｍの寸法を有する台形の形状であった（図４を参照）。試験中、ブレードを備えた上部固定具を金属ベース部の２５ｍｍ上方に配置し、２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍ（８ｃｍ^３）のサイズの試験片を所望の向きで下に配置した。次いで、上部固定具は、２０ｍｍ／ｓで２４ｍｍ下方に移動し、その結果、試験片を剪断し、金属ベースプレートの１ｍｍ上方に達する。最大荷重を記録し、次いでデータを分析し、異なる試験片および向きの間で比較した。

引張強度試験
５０×２０×１０ｍｍの試験片を準備し、１０×２０ｍｍの接触面積を有するポリ乳酸（ＰＬＡ）製のグリッパーによって把持し、図４Ａに示すように作動させた。次いで、室温（２３℃±２℃）で、各々の試験片（各試験片から異なる３つのサンプル）を２０ｍｍ／ｓの速度で伸長させた。修正引張強度は、５０×２０×１０ｍｍの試験片（１０ｃｍ×１０ｃｍの印刷スラブから切断）について測定した。

表４Ａは、異なる試験サンプルの引張強度試験分析の結果を示す。

表４に示されるデータは、ＰＤおよびＰＤ－ＴＶＰ－ＰＰがより弱いサンプルであることを示す。ＰＤ－ＴＶＰ－ＰＰ（印刷されておらず、むしろ手動でパテに形成されている）では、得られた層は組織化された向きを有さず、繊維のこのランダムな向きは、サンプルのすべての方向から測定した場合、より低い引張強度をもたらした。

３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ１については、Ｐ軸とＸＰ軸との差が示された。ＸＰ軸にわたる強度は参照サンプルＰＤ－ＴＶＰ－ＰＰと同程度であったが、Ｐ軸では引張強度が有意に高かった。

したがって、改善された引張強度は、Ｐ軸に対する繊維の本質的に整列された向き、およびこの向きが印刷された食用製品に提供する強化の結果であると考えられた。

最後に、ＰＤ－ＴＶＰ２を用いてＰＣＰ押出機を使用した場合、引張強度は、印刷のＰ方向およびＸＰ方向の両方でさらに増加した。

これらの結果からの直接的な結論は、細長い繊維の存在が印刷製品を補強するために不可欠であり、最低限、製品は約５ｍｍの長さを有するいくつかの繊維を含むべきであるということである。

表４Ｂは、異なる試験サンプルの剪断試験分析の結果を示す。

表４Ｂは、ＴＶＰを含まない生地が最も弱いという点、およびある量の細長い繊維（少なくとも５ｍｍ）を有するＴＶＰを含むことが剪断力に対する抵抗を改善するという点で、表４Ａからのデータを確認する。

さらに、３Ｄ印刷は、ＰおよびＸＰ方向の剪断力に対する抵抗の改善をもたらし、ＸＰ方向でははるかに大きい抵抗をもたらした。

ＰＣＰベースの印刷製品（３ＤＰ ＰＤ－ＴＶＰ２）では、剪断力に対するより良好な抵抗が示された。

これらの結果は、ＴＶＰが剪断抵抗に寄与し、したがって歯ごたえなどの感覚刺激特性に寄与すると予想されることを示唆した。ストランドおよび繊維の整列は、強い異方性を作り出し、繊維交差方向を強化する。長いＴＶＰ繊維状材料の使用は、印刷製品の強度にさらに寄与する。

繊維分析
３ＤＰ例（３０ｇｒ）の各々からのサンプルを印刷後および後処理（焼くまたは調理）の前に収集し、マグネチックスターラーおよび２００ｍｌの冷水（１０℃）を備えたビーカーに入れた。サンプルを３０分間、または塩基性タンパク質生地（ＰＤ）がＴＶＰから視覚的に分離され、スラリー溶液が形成されるまで回転させた。次いで、スラリー溶液を１ｍｍステンレス鋼ふるい（ＪＶＬＡＢ試験メッシュ）上に注ぎ、次いで回収し、追加で２００ｍｌを入れたビーカーで再び洗浄し、すべてのＴＶＰ繊維がふるい上にはっきりと見えるまで再び濾過してＴＶＰ繊維からＰＤを洗い流した。次いで、繊維を再び水と混合し、１ｍｍ、２ｍｍおよび３．２ｍｍの異なるメッシュサイズの３つのふるいを有するシステムを通して濾過し、スラリーが３．２ｍｍのふるいの上に注がれ、２ｍｍまで通過し、その後１ｍｍ（ピラミッドの最後）まで通過するように、一方を他方の上に配置した。

図５Ａ～図５Ｃは濾過後の異なるふるいを示し、図５Ａは１ｍｍ～２ｍｍのサイズのＴＶＰ含有材料を保持する１ｍｍメッシュサイズのふるいを示し、図５Ｂは２ｍｍ～３．２ｍｍのサイズのＴＶＰ含有材料を保持する２ｍｍメッシュサイズのふるいを示し、図５Ｃは３．２ｍｍを超えるサイズのＴＶＰ含有材料を保持する３．２ｍｍメッシュサイズのふるいを示す。

ふるい分けされた材料は、手動で圧搾して過剰の水を除去する。繊維を画像化し、秤量した。

図６Ａ～図６Ｄは、２つの異なるＴＶＰを有する３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ１の画像を示す。具体的には、図６Ａおよび図６Ｂは、単離されたＴＶＰ Ｓｕｐｅｒｍａｘ ５０５０を示し、印刷前（図６Ａ）および印刷後（図６Ｂ）のＴＶＰ繊維を示し、一方、図６Ｃおよび図６Ｄは、５ｍｍオーガ型押出機（スケールバーは５０ｍｍ）を使用した印刷前（図６Ｃ）および印刷後（図６Ｄ）の単離されたＴＶＰ Ａ１５５０繊維を示す。

図６Ａ～図６Ｄは、オーガ型プリンタヘッドを使用する押出工程が（印刷前のそれらの長さと比較して）より短い繊維をもたらしたこと、および濾過後に収集／単離された細長い繊維の総量が押出後にはるかに少なかった（すなわち、印刷工程中に細長い繊維が切断された）ことを示す。

定性的観察に加えて、ふるい分けしたＴＶＰを秤量し、３．２ｍｍのふるい上に保持された断片が押出工程効果のために２７％から１３％に減少したこと、言い換えれば、細長い繊維（サイズが３．２ｍｍを超えるもの）がより少ないことが示された。

より短い繊維を含むＴＶＰ含有繊維の総量の定量のために、１ｍｍのふるいを使用することができる。

図７Ａ～図７Ｃは、印刷前（図７Ａ）、３０ｍｍロータを使用したＰＣＰによる印刷後（図７Ｂ）および２０ｍｍロータを使用した印刷後（図７Ｃ）の３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ２（上記の通り）から単離された繊維の画像を示す。

図７Ａ～図７Ｃは、ＰＣＰポンプを使用することが、繊維の長さに対する影響が少なく、より多量の（約５ｍｍ以上の）細長い繊維を提供するので、より好ましいことを示す。より長いＰＣＰロータを使用する場合（ピッチが大きいほどＴＶＰ繊維の崩壊が少なくなる）、プリンタヘッドの悪影響を低減することができると想定される。

実際、ＰＣＰポンプを使用した場合、細長い繊維の量は印刷後に有意に減少しなかった（印刷前と比較して、データは図示せず）。

官能パネル
パネル試験の１日前に試験片を作製した。試食の３０分前に、サンプルを２×２×２ｃｍの立方体に切断した。次いで、サンプル内が７０℃に達するまで、サンプルをすべての平面で９０秒間焼いた。サンプルは、プレート上にコードを有する清浄なプレートで、パネルメンバーに高温で提供した。８名のパネリストが存在し、各パネリストは、各試験片（３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ１および３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰ２）から１つずつ、調理済みサンプルを受け取り、各パネリストは、－３～＋３のスコアを使用して、以下の特性について試験片をランク付けするように求められ、ここで「０」は、調製に使用された％ＴＶＰが２０％ｗ／ｗ（タンパク質含有材料の総重量に対する乾燥重量）であるＰＤおよびＴＶＰから作製された（オーガ型プリンタヘッド）参照サンプルに割り当てられる：
・ストランド性（試験片に亀裂がある場合のストランドの目視観察）
・繊維の食感（口腔内崩壊時の繊維の官能的感覚）
・ジューシーさ
・歯ごたえ
・硬度
・色付け（目視）。

３ＤＰ－ＰＤ－ＴＶＰ１および３ＤＰ－ＰＤ－ＴＶＰ２の官能評価を、官能スパイダーダイアグラムの形態で図８に示す。

スパイダーダイアグラムは、２つの試験片が、３ＤＰ－ＰＤ－ＴＶＰ２に起因するより良好な／優れた感覚刺激特性を有して、肯定的な官能体験をもたらしたことを示唆した。

さらなる官能試験では、８人のパネリストに、オーガ型プリンタヘッドを使用して調製した、乾燥ＴＶＰの量が異なる３Ｄ－ＰＤ－ＴＶＰの２つのサンプルを与え、－２～＋２のスコア（「０」は２０％ｗ／ｗの乾燥ＴＶＰを使用して作製した試験片のスコアである）を使用して全体的な繊維状食感体験をランク付けさせた。表５は、ランク付けを示す。

表５から、ＴＶＰが、好ましくは１０％超またはさらには１５％超の量（印刷前のタンパク質含有材料で測定した乾燥重量）で必要であることが確認される。

Claims (35)

1. デジタル印刷されたタンパク質含有ストランドの１つ以上の層を含む、完全マッスルミート代用物であって、
   各層が、単一の畳み込みストランドまたは複数のストランドを、前記単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは前記複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行に配置されるように含み、前記単一のストランドまたは複数のストランドは、軸方向に整列されたテクスチャ加工タンパク質繊維の１つ以上の束を含み、
   前記テクスチャ加工タンパク質繊維の少なくとも一部が、５ｍｍを超える長さを有する細長い繊維を含む、完全マッスルミート代用物。
2. 前記単一のストランドの折り畳み間の前記セグメントまたは前記複数のストランドの前記セグメントの少なくとも一部が、その隣接するストランドに相互接続されているセグメントである、請求項１に記載の完全マッスルミート代用物。
3. ストランドのセグメント内の前記軸方向に整列された繊維が、前記軸方向に整列された繊維の束を前記セグメントの方向に垂直な方向から見たときに、前記ストランドの前記セグメントの方向から±４５°以下の公称方向を有する、請求項１または２に記載の完全マッスルミート代用物。
4. ストランドのセグメント内の前記軸方向に整列された繊維が、前記軸方向に整列された繊維の束を前記ストランドの前記セグメントを含む層によって画定される平面に垂直な方向から見たときに、前記ストランドの前記セグメントの方向から±４５°以下の公称方向を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
5. 前記タンパク質含有ストランドが、前記細長い繊維を、前記タンパク質含有材料中のタンパク質量の少なくとも１０％ｗ／ｗを構成する量で含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
6. 前記タンパク質含有ストランドが変性タンパク質を含む、請求項５に記載の完全マッスルミート代用物。
7. 前記タンパク質含有ストランドがテクスチャ加工植物性タンパク質（ＴＶＰ）を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
8. 前記ストランドの公称方向に平行な方向に測定した場合に０．０２ＭＰａを超える修正引張強度を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
9. 前記ストランドの公称方向に平行なＰ方向で測定した第１の修正引張強度値と、前記ストランドの公称方向に垂直で層の平面に平行なＸＰ方向に測定した第２の修正引張強度値とを有し、前記第１の修正引張強度値が、前記第２の修正引張強度値よりも少なくとも５０％高い、請求項１～８のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
10. 前記ストランドの公称方向に平行なＸＰ方向に測定した場合に１０Ｎを超える修正剪断抵抗を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
11. 前記ストランドの公称方向に平行な方向で測定した第１の修正剪断抵抗値と、前記ストランドの公称方向に垂直で層の平面に平行な方向で測定した第２の修正剪断抵抗値とを有し、前記第２の修正剪断抵抗値が、前記第１の修正剪断抵抗値よりも少なくとも１００％大きい、請求項１～１０のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
12. 前記デジタル印刷されたストランドの２つ以上の層を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
13. ２つ以上の層が、各層に沿った１つ以上の点で相互接続されている、請求項１２に記載の完全マッスルミート代用物。
14. 脂肪ベース成分および水ベース成分を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の完全マッスルミート代用物。
15. 前記脂肪ベース成分および／または前記水ベース成分が、前記デジタル印刷されたタンパク質含有ストランド間に配置または分散される、請求項１４に記載の完全マッスルミート代用物。
16. 前記１つ以上の層の少なくとも一部が前記脂肪ベース成分を含む、請求項１４または１５に記載の完全マッスルミート代用物。
17. 代用肉を製造する方法であって、
    －タンパク質含有材料をデジタルプリンタのプリンタヘッドに導入すること、および
    －プリンタベッド上に、単一の畳み込みタンパク質含有ストランドまたは複数の個別のタンパク質含有ストランドを分配するように前記デジタルプリンタを作動させることであって、前記単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは前記複数のストランド間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行になるように、前記単一のストランドが折り畳まれているかまたは前記複数のストランドが配置されているように、作動させること
    を含み、
    前記タンパク質含有ストランドが、テクスチャ加工タンパク質を含み、
    前記テクスチャ加工タンパク質の少なくとも一部が、５ｍｍを超える長さを有する細長い繊維を含む、方法。
18. 前記畳み込みストランドまたは前記複数の個別のストランドが単層を形成する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記分配することが、単層内の前記単一のストランドの折り畳み間のセグメントまたは前記複数のストランドのセグメントの少なくとも一部が相互接続されることを可能にするように作動される、請求項１７または１８に記載の方法。
20. 前記ストランドが、軸方向に整列された繊維の１つまたは複数の束を含む、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. ストランドのセグメント内の前記軸方向に整列された繊維の束が、前記軸方向に整列された繊維の束を前記セグメントの方向に垂直な方向から見たときに、前記ストランドの前記セグメントの方向から±４５°以下の公称方向を有する、請求項２０に記載の方法。
22. ストランドのセグメント内の前記軸方向に整列された繊維が、前記軸方向に整列された繊維の束を前記ストランドの前記セグメントを含む印刷層によって画定される平面に垂直な方向から見たときに、前記ストランドの前記セグメントの方向から±４５°以下の公称方向を有する、請求項２０に記載の方法。
23. 前記タンパク質含有材料が変性タンパク質を含む、請求項１７～２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記テクスチャ加工タンパク質がＴＶＰを含む、請求項１７～２２のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記タンパク質含有材料中のテクスチャ加工タンパク質の量が、前記タンパク質含有材料の総重量のうちの少なくとも１０％ｗ／ｗである、請求項１７～２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記デジタルプリンタを前記作動させることが、前記タンパク質含有材料の単一の細長いストランドを水平層内に分配することを含み、それにより、前記層内の前記単一のストランドの折り畳み間のセグメントがそれらの長手方向軸に沿って本質的に平行な向きで配置される、請求項１７～２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記デジタルプリンタを前記作動させることが、複数の軸方向に整列された隣接するストランドを分配することを含む、請求項１７～２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記分配されたストランドまたは前記分配されたストランドのセグメントを操作して相互接続することを含む、請求項１７～２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 分配されたストランドの各層を、その上に後続の層を塗布する前に静置させることを含む、請求項１７～２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記タンパク質含有ストランドの複数の層を分配することを含む、請求項１７～２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記分配することが、プログレッシブキャビティポンプ（ＰＣＰ）を含むプリンタヘッドを介するものである、請求項１７～３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記分配することが、ピストンを含むプリンタヘッドを介するものである、請求項１７～３１のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記タンパク質含有ストランドの前記複数の層を圧縮することを含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記圧縮することが、前記分配された層に負圧を加えることを含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記分配することが、前記タンパク質含有材料内の繊維の形状および／またはサイズの変化を引き起こす、請求項１７～３４のいずれか一項に記載の方法。
    
    
    

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