اختبار الخصائص الحسية: المقاييس الرئيسية للحوم المزروعة

Q: How is the juiciness of cultivated meat made similar to traditional meat?

Cultivated meat matches the juiciness of traditional meat by blending muscle and fat cells within specially crafted scaffolds. These scaffolds, often created from materials like gelatin or alginate, are designed to hold moisture and replicate the familiar texture of animal meat. By adjusting factors like stiffness and water retention, these scaffolds recreate the delicate fat-water balance found in conventional meat. This careful design ensures that moisture release, tenderness, and mouthfeel closely resemble the experience of eating traditional meat.

Q: What are flavour-switchable scaffolds, and how do they enhance cultivated meat?

Flavour-switchable scaffolds are cutting-edge biomaterials crafted to support cell growth while enhancing the sensory appeal of cultivated meat. These scaffolds are made using a gelatin-based hydrogel infused with temperature-responsive flavour compounds (SFCs) . Here's how it works: during the cell-culture phase, the scaffold remains inactive, ensuring it doesn't interfere with tissue development. But once heated to typical cooking temperatures, it releases aromatic compounds that emulate the rich, meaty flavours of traditional meat. This method ensures the scaffold supports cell growth without compromising on taste. The result? A delicious flavour boost during cooking that mirrors the aromas and taste of conventional meat. These scaffolds are instrumental in enhancing the taste and aroma profile of cultivated meat, making it more appealing to consumers. For those involved in research and development, materials like specialised hydrogels and SFCs are available through Cellbase , a top B2B marketplace for cultivated meat supplies.

Q: Why might cultivated meat be more tender than traditional meat?

Cultivated meat stands out for its ability to achieve a level of tenderness that’s hard to match with traditional farming. This is largely due to the precise control over factors like cell differentiation and scaffold stiffness during its production. These controls ensure that muscle fibres are evenly aligned and contain minimal connective tissue, resulting in a softer and more tender texture. By fine-tuning these conditions, cultivated meat consistently offers a texture that traditional methods struggle to replicate.

يعتبر الاختبار الحسي أمرًا حاسمًا للحوم المزروعة لتكرار الصفات الحسية للحوم التقليدية. تشمل المقاييس الرئيسية:

العصيرية: تُقاس باستخدام كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) واختبارات فقدان الرطوبة أثناء الطهي. تشمل التحديات تكرار محتوى الدهون واحتباس الرطوبة.
الطراوة: تُقيّم باستخدام تحليل ملف النسيج (TPA) وقوة القص وارنر-براتزلر (WBSF). تظهر اللحوم المزروعة وعدًا في تحقيق نسيج أكثر نعومة.
الإحساس في الفم والنسيج: تُحلل من خلال علم الريولوجيا وصلابة السقالة. تفتقر المنتجات الحالية إلى التعقيد الليفي للقطع الكاملة.
النكهة والرائحة: تقنيات مثل GC-MS والأنوف الإلكترونية تحدد المركبات الرئيسية، مثل تلك الناتجة عن تفاعل ميلارد، لمحاكاة النكهات اللحمية.

بينما تكافح اللحوم المزروعة مع العصارة وتعقيد النكهة، فإن التقدم في أنظمة الزراعة المشتركة والهياكل المعززة للنكهة يضيق الفجوة مع اللحوم التقليدية.

المقاييس الحسية الرئيسية للحوم المزروعة

العصارة: طرق القياس والنتائج

لقد ثبت أن تكرار عصارة اللحوم التقليدية في البدائل المزروعة أمر صعب. يعمل الباحثون على معالجة هذا من خلال زراعة الخلايا الدهنية (الخلايا الدهنية) مع خلايا العضلات أو إنتاج "كتل دهنية" منفصلة غنية بالدهون. تهدف هذه الأساليب إلى تحسين احتباس الرطوبة وتعزيز نكهة الزيت التي تساهم في العصارة ^[1]^[9].

لقياس العصارة، يستخدم عادةً كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS).هذه الطريقة تحدد المركبات المتطايرة مثل النونانال و2-إيثيل-1-هكسانول، والتي تعتبر أساسية للشعور "الدسم" في الفم وإدراك العصيرية ^[1]^[3]. نهج آخر يتضمن طهي عينات اللحم إلى درجات حرارة داخلية محددة - 65 درجة مئوية، 70 درجة مئوية، و75 درجة مئوية - وقياس فقدان الرطوبة أثناء العملية ^[5]. وجد الباحثون أن زيادة تكوين الدهون لا يعزز فقط احتباس الرطوبة بل ينتج أيضًا مركبات متطايرة تحاكي رائحة اللحم البقري المشوي ^[1].

هذه التطورات في أبحاث العصيرية تمهد الطريق لاستكشاف خصائص نسيجية أخرى مهمة، مثل الطراوة.

الطراوة: التقييم والمعايير

بعد العصيرية، تبرز الطراوة كعامل حاسم في تحديد جودة اللحم المستزرع.يتم استخدام طريقتين أساسيتين لتقييم الطراوة: تحليل ملف النسيج (TPA) وقوة القص وارنر-براتزلر (WBSF).

TPA يحاكي عملية المضغ من خلال اختبار الضغط المزدوج، ويقيس جوانب مثل الصلابة، والمرونة، والتماسك، والمضغ، والمرونة ^[2].
WBSF يستخدم شفرة ذات شق V لتحديد القوة اللازمة لقص عينة اللحم ^[7]^[2].

دراسة عام 2022 ^[2] قارنت النقانق المزروعة على طراز فرانكفورت مع النقانق التقليدية. بينما كانت مستويات الصلابة متشابهة، أظهرت النقانق المزروعة درجة مرونة بلغت 0.54، قريبة من تلك الخاصة بالدجاج النيء (0.61).ومع ذلك، لاحظت الدراسة أن اللحوم المزروعة تميل إلى أن يكون لها معامل يونغ أعلى (مقياس للصلابة) مقارنة باللحوم المصنعة التقليدية ^[2].

"كان تحليل معامل يونغ هو المعلمة التي أظهرت الفروقات الأكبر... النقانق المحضرة من اللحوم المزروعة في فرانكفورت، تقدم قيمة أعلى بشكل ملحوظ من النقانق التجارية مما يشير إلى أن العملية لتحضيرها تؤدي إلى منتج أكثر صلابة." - جاكوبو باريديس وآخرون، نيتشر ^[2]

تحليل الإحساس في الفم والملمس

تحقيق الإحساس الصحيح في الفم أمر ضروري لرضا المستهلك. يتم تقييم الإحساس في الفم باستخدام علم الريولوجيا، الذي يقيم الخصائص اللزجة المرنة للحوم عن طريق قياس معامل التخزين (G') ومعامل الفقد (G'') ^[2].هذه الطريقة توفر رؤى حول الهيكل الداخلي وسلوك تدفق مصفوفات اللحوم ^[2]. للحصول على صورة كاملة، يجمع الباحثون الآن بين اختبارات الشد والضغط والقص، مما يوفر تحليلاً ثلاثي الأبعاد لمنتجات اللحوم ^[8].

أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على الإحساس في الفم هو صلابة الهيكل الداعم، والتي تلعب دورًا كبيرًا في تشكيل النسيج النهائي. تشير الدراسات إلى أن الهياكل الداعمة ذات معامل يونغ حوالي 11 كيلو باسكال مثالية لنمو العضلات (تكوين العضلات)، بينما تلك التي حوالي 3 كيلو باسكال تكون أكثر ملاءمة لنمو الدهون (تكوين الدهون) ^[1]. بالإضافة إلى ذلك، تتصلب الأنسجة العضلية المزروعة عند تسخينها إلى 60 درجة مئوية بسبب تحلل البروتين ^[1].

غالبًا ما يظهر اللحم المزروع تماسكًا أقل مقارنة باللحم المعالج التقليدي، مما يعني أنه يميل إلى الانفصال بسهولة أكبر أثناء الاختبار ^[2].على النقيض من ذلك، يظهر لحم الحيوانات عادةً صلابة أعلى في الشد مقارنةً بالضغط. على سبيل المثال، النقانق الحيوانية لديها عدم تماثل في الشد والضغط بمقدار 2.41 ^[8]. تؤثر هذه العوامل بشكل كبير على تجربة الأكل بشكل عام.

تحليل النكهة والرائحة في اللحوم المزروعة

الطرق التحليلية للنكهة والرائحة

تعتبر النكهة واحدة من أهم الخصائص عندما يتعلق الأمر باللحوم المزروعة. لتحديد المركبات المتطايرة المسؤولة عن الروائح اللحمية والعفنة والدهنية، يعتمد الباحثون على تقنيات متقدمة مثل كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS) المدمجة مع أخذ العينات بالرأس الديناميكي (DHS) و كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة-أولفاكتومتري (GC-MS-O). في هذه الطرق، يقوم مقيمون مدربون بشم مخرجات GC، مطابقة القمم الكيميائية مع روائح محددة ^[6]^[10]^[11].

أداة أخرى، الأنف الإلكتروني (e-nose)، تقدم بصمة سريعة للروائح. هذه التقنية تخلق "بصمة" للروائح، مما يتيح مقارنات سريعة بين اللحوم المزروعة والتقليدية ^[10]. في الوقت نفسه، يقوم اللسان الإلكتروني (e-tongue) بتقييم مكونات الطعم غير المتطايرة مثل المرارة والحموضة والأومامي عن طريق قياس الاستجابات الكهروكيميائية ^[3]. بالنسبة لمكونات النكهة القابلة للذوبان في الماء مثل الأحماض الأمينية والسكريات - اللاعبين الرئيسيين في تكوين الروائح أثناء الطهي - الكروماتوغرافيا السائلة-مطياف الكتلة الترادفي (LC-MS/MS) هي الطريقة المفضلة ^[1]^[11].

في إحدى الدراسات، استخدم الباحثون تحليل المكونات الرئيسية على بيانات GC-MS لمقارنة دهن الخنزير المزروع مع الدهن التقليدي، حيث تم التقاط 90.0% من التباين بين العينتين ^[6]. يساعد هذا المستوى من التفاصيل في تحديد مكان اختلاف اللحوم المزروعة ويوجه الجهود لتقليد نكهات اللحوم التقليدية بدقة أكبر.

تقوم هذه الأدوات بأكثر من تحديد الروائح - فهي تساعد العلماء أيضًا في التركيز على المركبات اللازمة لتقليد نكهات اللحوم التقليدية.

المركبات العطرية الرئيسية في اللحوم المزروعة

باستخدام هذه التقنيات المتقدمة، حدد الباحثون مركبات عطرية محددة ضرورية لتقليد نكهة اللحوم التقليدية. إن إعادة إنتاج الكيمياء المعقدة للحوم المطبوخة ليست مهمة سهلة، حيث تفتقر اللحوم المزروعة غالبًا إلى بعض المكونات المسبقة للنكهة التي تتراكم بشكل طبيعي في الحيوانات من خلال نظامها الغذائي أو يتم تعديلها بواسطة الأعضاء غير العضلية ^[4].مثال رئيسي هو تفاعل ميلارد، الذي يحدث عندما تتفاعل الأحماض الأمينية والسكريات المختزلة عند درجات حرارة تزيد عن 150 درجة مئوية، مما يخلق الرائحة المحمصة واللحمية التي تحدد اللحم البقري المطبوخ ^[10].

"الاختلاف في ملفات الأحماض الأمينية بين الأنسجة في المختبر واللحوم التقليدية يقدم تحديات في تقليد نكهة ميلارد للحم التقليدي." - Nature Communications ^[10]

المركبات المحتوية على الكبريت مهمة بشكل خاص للروائح الأصيلة للحوم. فورفوريل مركبتان يساهم في نغمات اللحم المحمص، بينما 3-ميركابتو-2-بنتانون يضيف نكهات لحمية وشبيهة بالبصل ^[10]. مركب رئيسي آخر، 2,5-ثنائي ميثيل بيرازين، يقدم روائح شبيهة باللحم البقري المحمص ويعمل كعلامة على نجاح تمايز خلايا العضلات ^[1].تأتي الملاحظات الدهنية، من ناحية أخرى، من مركبات مثل nonanal و2-ethyl-1-hexanol، وهي نواتج ثانوية لأكسدة الدهون ^[1]^[3].

في ديسمبر 2023، أظهر الباحثون في جامعة KU Leuven أن شوي كتل العضلات المتميزة عند 180 درجة مئوية لمدة خمس دقائق أنتج مستويات أعلى من 2,5-dimethylpyrazine وbenzaldehyde، مما جعل الملف الكيميائي للحوم المزروعة يتماشى بشكل أكبر مع لحم البقر التقليدي ^[1]. بحلول يونيو 2024، ظهر اختراق جديد: طور الباحثون "هيكل قابل لتبديل النكهة" باستخدام furfuryl mercaptan المرتبط بهيدروجيل قائم على الجيلاتين. عند تسخينه إلى 150 درجة مئوية، أطلق الهيكل مركبات متطايرة ذات نكهة لحمية، مما خلق ملف نكهة كان، وفقًا لتحليل المكونات الرئيسية، أقرب بكثير إلى لحم البقر التقليدي من اللحم المزروع القياسي ^[10]. بشكل مثير للإعجاب، احتفظ الهيكل بنسبة 93.8% من وزنه خلال فترة زراعة الخلايا لمدة 14 يومًا عند 37 درجة مئوية ^[10].

تقييم الحواس للبروتينات البديلة: دليل أفضل الممارسات

مقارنة اللحوم المزروعة والتقليدية

Cultivated vs Conventional Meat: Sensory Metrics Comparison — اللحوم المزروعة مقابل اللحوم التقليدية: مقارنة المقاييس الحسية

عندما يتعلق الأمر باللحوم المزروعة، هناك عقبات واضحة يجب التغلب عليها لمطابقة الصفات الحسية للحوم التقليدية. فهم هذه الاختلافات هو المفتاح لسد الفجوة وتحقيق تجربة تناول مماثلة. إليك كيف تقارن اللحوم المزروعة بنظيرتها التقليدية عبر عدة جوانب حسية.

يبقى العصير تحديًا كبيرًا.تستفيد اللحوم التقليدية من الدهون الطبيعية داخل العضلات وقدرتها على الاحتفاظ بالماء، وهو ما لم تتمكن اللحوم المزروعة من تكراره بشكل فعال ^[4]. من ناحية أخرى، قد تكون الطراوة مجالًا تتألق فيه اللحوم المزروعة. من خلال تجنب عملية تصلب الموت وتكوين مركب الأكتوميوسين، الذي يجعل اللحوم التقليدية أكثر صلابة، قد تحقق اللحوم المزروعة ملمسًا أكثر نعومة. كما يوضح ليفين ثوريس من جامعة KU Leuven:

"إذا كانت عملية تصلب الموت أقل قوة أو لم يتكون مركب الأكتوميوسين، فقد يكون لذلك تأثير إيجابي على جودة المنتج فيما يتعلق بالطراوة... بالمقارنة مع اللحوم التقليدية" ^[4].

الإحساس في الفم والملمس هي مجالات أخرى تحتاج إلى تحسين. حاليًا، تميل اللحوم المزروعة إلى التشابه مع الملمس الناعم والمفروم الموجود في المنتجات المصنعة بدلاً من التعقيد الليفي للقطع الكاملة.على سبيل المثال، دراسة أجرتها Biotech Foods في عام 2022 S.L. قارنت بين نقانق فرانكفورت المزروعة ونظيرتها التجارية. كانت قيمة المرونة للنقانق المزروعة 0.54، وهي أقل قليلاً من 0.61 التي لوحظت في النقانق التجارية، مما يجعلها أقرب في الملمس إلى الدجاج الطازج من لحم الخنزير التقليدي ^[2]. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت النسخة المزروعة صلابة أعلى (معامل يونغ)، مما يشير إلى الحاجة إلى تحسينات في العملية لتتوافق مع تفضيلات المستهلكين ^[2].

النكهة ربما تكون القصور الأكثر وضوحاً. يطور اللحم التقليدي طعمه الغني والمعقد من خلال الأيض بعد الوفاة وتفاعلات ميلارد. في المقابل، يميل اللحم المزروع، ما لم تكن خلايا عضلاته متمايزة بشكل كبير، إلى أن يكون له نكهة أخف ^[4]^[1]^[10].بدون هذه العمليات الطبيعية لتعزيز النكهة، يتطلب اللحم المستزرع حلولاً مبتكرة لتكرار النكهة القوية للحوم التقليدية.

جدول مقارنة المقاييس الحسية

المقياس	اللحم التقليدي	اللحم المستزرع
العصارة	عالية؛ بفضل الدهون داخل العضلات واحتباس الماء ^[4].	أقل؛ وغالباً ما يوصف بأنه "جاف" بسبب غياب الخلايا الدهنية الطبيعية ^[4].
الطراوة	تختلف؛ تتأثر بالتعتيق، وتغيرات الأس الهيدروجيني، والصلابة ^[4].	قد تكون أعلى؛ تتجنب تأثيرات التصلب لمركب الأكتوميوسين ^[4].
الإحساس بالفم	ليفي ومعقد؛ يشمل الأنسجة الضامة وعناصر هيكلية أخرى ^[4].	أكثر نعومة أو يشبه "المفروم"؛ يفتقر إلى التعقيد ثلاثي الأبعاد للقطع الكاملة ^[4]^[2].
النكهة	غنية ومكثفة؛ تتطور عبر الأيض بعد الوفاة وتفاعلات ميلارد ^[4].	خفيفة؛ تتطلب إضافات أو هياكل هندسية لتقليد النكهات التقليدية ^[1]^[10].
الصلابة	عالية في القطع الكاملة؛ تتفاوت في المنتجات المصنعة ^[2].	مماثل للمنتجات المصنعة مثل النقانق عند اختبارها باستخدام تحليل ملف النسيج (TPA) ^[2].

الخاتمة

يلعب الاختبار الحسي الشامل دورًا حاسمًا في ضمان تلبية اللحوم المزروعة لتوقعات مستهلكي اللحوم التقليدية ^[3]. تبرز الأبحاث باستمرار التشابه الحسي كعامل رئيسي في كسب قبول المستهلك ^[3]. من خلال الجمع بين طرق الاختبار الصارمة والتقدم المستمر، تواصل صناعة اللحوم المزروعة تمهيد الطريق لتطويرها.

ومع ذلك، فإن العقبات لا يمكن إنكارها. تفتقر اللحوم المزروعة حاليًا إلى العمليات الطبيعية بعد الذبح - مثل انخفاض درجة الحموضة وتصلب الموت - التي تمنح اللحوم التقليدية نكهتها وملمسها المميز ^[4]. على الرغم من ذلك، فإن التقدم واضح. دراسة عام 2024 بواسطة Pasitka et al.كشفت أن 67% من المشاركين فضلوا منتج دجاج مهجن مزروع على بديل قائم على الصويا، مما يظهر أن تحقيق التشابه الحسي في متناول اليد ^[3]. مرسيدس فيلا من Biotech Foods S.L. تؤكد على أهمية هذه الجهود:

"الخصائص الحسية للحوم المزروعة مستمدة من الخصائص الجزيئية للمنتج، وبما أن اللحوم المزروعة لا تزال في مراحلها الأولى، فإن دراسة وفهم خصائصها أمر بالغ الأهمية" ^[2].

التوجهات المستقبلية في البحث الحسي

يعمل الباحثون بنشاط على معالجة تحديات النكهة والملمس. على سبيل المثال، يتم تطوير هياكل قابلة لتبديل النكهة لإطلاق مركبات لحمية، مثل الفرفوريل مركبتان، عند تسخينها إلى حوالي 150 درجة مئوية.هذه الطريقة تعالج مشكلة فقدان المركبات المتطايرة خلال فترات الزراعة الممتدة ^[10].

كما أصبحت تحليلات النسيج أكثر تطوراً. بدلاً من الاعتماد فقط على اختبارات الصلابة الأساسية، يستخدم العلماء الآن طرقاً مثل تحليل ملف النسيج والريولوجيا لتكرار الخصائص الميكانيكية - مثل معامل يونغ ومعامل القص - لقطع لحم معينة مثل التندرلوين أو البريسكت ^[2]. تساعد أنظمة الزراعة المشتركة، التي تجمع بين الخلايا العضلية الليفية والخلايا الدهنية، في محاكاة النسيج الضام المعقد وتوزيع الدهون الموجود في قطع اللحم الكاملة ^[4]. بالإضافة إلى ذلك، توفر الأدوات مثل الأنوف والألسنة الإلكترونية طرقاً موضوعية لمقارنة نكهات وطعم اللحوم التقليدية ^[10].

تؤكد هذه الاختراقات على أهمية البحث المستمر والابتكار في تطوير اللحوم المزروعة.

كيف Cellbase يدعم البحث والتطوير في اللحوم المزروعة&؟

Cellbase يبسط عملية البحث لمطوري اللحوم المزروعة من خلال توفير الوصول إلى الأدوات والمواد المتخصصة. من أجهزة قياس اللزوجة إلى أنظمة GC-MS، يربط المنصة الباحثين بالأدوات التحليلية اللازمة لقياس الخصائص الميكانيكية والنتائج الحسية. كما يوفر Cellbase البوليمرات الحيوية الأساسية مثل GelMA، جيلاتين السمك، والألجينات لهندسة الهياكل. من خلال تبسيط عملية الشراء، تتيح المنصة لفرق البحث والتطوير التركيز على تحويل الابتكارات الخلوية إلى منتجات جاهزة للسوق.

الأسئلة الشائعة

كيف يتم جعل عصارة اللحوم المزروعة مشابهة للحوم التقليدية؟

تطابق اللحوم المزروعة عصارة اللحوم التقليدية من خلال مزج خلايا العضلات والدهون داخل هياكل مصممة خصيصًا. هذه الهياكل، التي تُصنع غالبًا من مواد مثل الجيلاتين أو الألجينات، مصممة للاحتفاظ بالرطوبة وتكرار نسيج اللحوم الحيوانية المألوف.

من خلال ضبط عوامل مثل الصلابة واحتباس الماء، تعيد هذه الهياكل إنشاء التوازن الدقيق بين الدهون والماء الموجود في اللحوم التقليدية. يضمن هذا التصميم الدقيق أن إطلاق الرطوبة والنعومة والإحساس في الفم يشبه بشكل كبير تجربة تناول اللحوم التقليدية.

ما هي الهياكل القابلة لتغيير النكهة، وكيف تعزز اللحوم المزروعة؟

الهياكل القابلة لتغيير النكهة هي مواد بيولوجية متطورة مصممة لدعم نمو الخلايا مع تعزيز الجاذبية الحسية للحوم المزروعة.هذه السقالات مصنوعة باستخدام هيدروجيل قائم على الجيلاتين مملوء بمركبات نكهة مستجيبة للحرارة (SFCs). إليك كيفية عملها: خلال مرحلة زراعة الخلايا، تظل السقالة غير نشطة، مما يضمن عدم تدخلها في تطوير الأنسجة. ولكن بمجرد تسخينها إلى درجات حرارة الطهي النموذجية، تطلق مركبات عطرية تحاكي النكهات الغنية واللحمية للحوم التقليدية. تضمن هذه الطريقة دعم السقالة لنمو الخلايا دون المساس بالطعم. النتيجة؟ تعزيز لذيذ للنكهة أثناء الطهي يعكس الروائح والطعم للحوم التقليدية. هذه السقالات تلعب دورًا أساسيًا في تعزيز ملف النكهة والرائحة للحوم المزروعة، مما يجعلها أكثر جاذبية للمستهلكين. بالنسبة لأولئك المشاركين في البحث والتطوير، تتوفر مواد مثل الهيدروجيل المتخصص وSFCs من خلال Cellbase ، وهو سوق B2B رائد لمستلزمات اللحوم المزروعة.

لماذا قد يكون اللحم المزروع أكثر طراوة من اللحم التقليدي؟

يتميز اللحم المزروع بقدرته على تحقيق مستوى من الطراوة يصعب تحقيقه مع الزراعة التقليدية. ويرجع ذلك بشكل كبير إلى التحكم الدقيق في عوامل مثل تفرقة الخلايا و صلابة السقالة أثناء إنتاجه. يضمن هذا التحكم أن تكون الألياف العضلية متراصة بشكل متساوٍ وتحتوي على أقل قدر من الأنسجة الضامة، مما ينتج عنه نسيج أكثر نعومة وطراوة.

من خلال ضبط هذه الظروف بدقة، يقدم اللحم المزروع باستمرار نسيجًا يصعب على الطرق التقليدية تكراره.