Organoleptinen testaus on kriittinen viljellyn lihan aistinvaraisten ominaisuuksien jäljittelemiseksi perinteiseen lihaan verrattuna. Keskeisiä mittareita ovat:
- Mehukkaus: Mitataan kaasukromatografia-massaspektrometrialla (GC-MS) ja kosteuden menetystesteillä kypsennyksen aikana. Haasteina ovat rasvapitoisuuden ja kosteuden säilymisen jäljittely.
- Mureus: Arvioidaan tekstuuriprofiilianalyysillä (TPA) ja Warner-Bratzlerin leikkausvoimalla (WBSF). Viljelty liha osoittaa lupausta pehmeämpien koostumusten saavuttamisessa.
- Suuuntuma ja tekstuuri: Analysoidaan reologian ja tukirakenteen jäykkyyden avulla. Nykyisistä tuotteista puuttuu kokolihan kuitumainen monimutkaisuus.
- Maku ja aromi: Tekniikoilla kuten GC-MS ja elektroniset nenät tunnistavat keskeisiä yhdisteitä, kuten Maillard-reaktiosta peräisin olevia, jäljitelläkseen lihamaisia makuja.
Vaikka viljelty liha kamppailee mehukkuuden ja makukompleksisuuden kanssa, yhteisviljelyjärjestelmien ja makua parantavien tukirakenteiden edistysaskeleet kaventavat eroa perinteiseen lihaan.
Keskeiset organoleptiset mittarit viljellylle lihalle
Mehukkuus: Mittausmenetelmät ja havainnot
Perinteisen lihan mehukkuuden jäljentäminen viljellyissä vaihtoehdoissa on osoittautunut hankalaksi. Tutkijat käsittelevät tätä yhteisviljelemällä adiposyyttejä (rasvasoluja) lihassolujen kanssa tai tuottamalla erillisiä "rasvablokkeja", jotka ovat rikkaita lipideistä. Näiden lähestymistapojen tavoitteena on parantaa kosteuden säilymistä ja parantaa öljyistä makuprofiilia, joka edistää mehukkuutta [1][9].
Mehukkuuden mittaamiseen käytetään yleisesti kaasukromatografia-massaspektrometriaa (GC-MS).Tämä menetelmä tunnistaa haihtuvia yhdisteitä, kuten nonanaalia ja 2-etyyli-1-heksanolia, jotka ovat keskeisiä "rasvaisen" suutuntuman ja mehukkuuden aistimuksen kannalta [1][3]. Toinen lähestymistapa sisältää lihamallien kypsentämisen tiettyihin sisälämpötiloihin - 65°C, 70°C ja 75°C - ja kosteuden menetyksen mittaamisen prosessin aikana [5]. Tutkijat ovat havainneet, että adipogeneesin lisääminen ei ainoastaan paranna kosteuden säilymistä, vaan myös tuottaa haihtuvia yhdisteitä, jotka jäljittelevät paahdetun naudanlihan aromia [1].
Nämä edistysaskeleet mehukkuustutkimuksessa avaavat mahdollisuuksia tutkia muita tärkeitä rakenteellisia ominaisuuksia, kuten mureutta.
Mureus: Arviointi ja Vertailuarvot
Mehukkuuden jälkeen mureus erottuu tärkeänä tekijänä viljellyn lihan laadun määrittämisessä. Kaksi ensisijaista menetelmää käytetään mureuden arviointiin: Texture Profile Analysis (TPA) ja Warner-Bratzler Shear Force (WBSF).
- TPA simuloi pureskeluprosessia kaksoispuristustestillä, mitaten ominaisuuksia kuten kovuus, kimmoisuus, koheesio, pureskeltavuus ja palautuvuus [2].
- WBSF käyttää V-uurrettua terää määrittääkseen voiman, joka tarvitaan lihanäytteen leikkaamiseen [7][2].
Vuoden 2022 tutkimus [2] vertaili viljeltyjä Frankfurt-tyylisiä makkaroita perinteisiin. Vaikka kovuustasot olivat samanlaisia, viljellyt makkarat osoittivat kimmoisuuspisteen 0,54, lähellä raaka kanan (0,61) arvoa.Kuitenkin tutkimuksessa todettiin, että viljelty liha on yleensä jäykempää (Youngin moduli on suurempi) verrattuna perinteisesti prosessoituun lihaan [2].
"Youngin moduli -analyysi oli parametri, joka osoitti suurimmat erot... viljelty liha, josta valmistettiin Frankfurtin makkara, osoittaa merkittävästi suuremman arvon kuin kaupallinen makkara, mikä viittaa siihen, että valmistusprosessi tekee tuotteesta jäykemmän." - Jacobo Paredes et al., Nature [2]
Suuuntuntuma ja tekstuuri-analyysi
Oikeanlaisen suutuntuman saavuttaminen on olennaista kuluttajan tyytyväisyydelle. Suuntuntumaa arvioidaan reologian avulla, joka arvioi lihan viskoelastisia ominaisuuksia mittaamalla varastomoduulia (G') ja häviömoduulia (G'') [2].Tämä menetelmä tarjoaa tietoa lihamatriisien sisäisestä rakenteesta ja virtausominaisuuksista [2]. Saadakseen täydellisen kuvan, tutkijat yhdistävät nyt jännitys-, puristus- ja leikkaustestit, tarjoten kolmiulotteisen analyysin lihatuotteista [8].
Yksi keskeinen tekijä, joka vaikuttaa suutuntumaan, on tukirakenteen jäykkyys, joka vaikuttaa merkittävästi lopullisen tekstuurin muotoutumiseen. Tutkimukset viittaavat siihen, että tukirakenteet, joiden Youngin moduli on noin 11 kPa, ovat ihanteellisia lihaskasvulle (myogeneesi), kun taas noin 3 kPa sopii paremmin rasvakasvulle (adipogeneesi) [1]. Lisäksi viljellyt lihaskudokset jäykistyvät kuumennettaessa 60°C:seen proteiinien denaturoitumisen vuoksi [1].
Viljelty liha osoittaa usein alhaisempaa koheesiota verrattuna perinteisesti prosessoituun lihaan, mikä tarkoittaa, että se hajoaa helpommin testauksen aikana [2].Päinvastoin, eläinliha osoittaa tyypillisesti suurempaa jäykkyyttä vedossa kuin puristuksessa. Esimerkiksi eläinmakkaralla on vetopuristus epäsymmetria 2.41 [8]. Nämä tekijät vaikuttavat merkittävästi kokonaisvaltaiseen ruokailukokemukseen.
Maku- ja aromaprofilointi viljellyssä lihassa
Analyyttiset menetelmät maun ja aromin tutkimiseen
Maku on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista viljellyssä lihassa. Tunnistaakseen lihamaisista, tunkkaisista ja rasvaisista aromeista vastuussa olevat haihtuvat yhdisteet, tutkijat käyttävät edistyneitä tekniikoita, kuten kaasukromatografia-massaspektrometriaa (GC-MS) yhdistettynä dynaamiseen headspace-näytteenottoon (DHS) ja GC-MS-olfaktometriaan (GC-MS-O). Näissä menetelmissä koulutetut arvioijat haistelevat GC-efluenttia, yhdistäen kemialliset huiput tiettyihin aromeihin [6][10][11].
Toinen työkalu, elektroninen nenä (e-nenä), tarjoaa nopean aroman sormenjäljen. Tämä teknologia luo aromien "sormenjäljen", mikä mahdollistaa nopean vertailun viljellyn ja perinteisen lihan välillä [10]. Samaan aikaan elektroninen kieli (e-kieli) arvioi haihtumattomia makukomponentteja, kuten katkeruutta, happamuutta ja umamia mittaamalla elektrokemiallisia vasteita [3]. Vesiin liukeneville makuesiasteille, kuten aminohapoille ja sokereille - keskeisille tekijöille aromin muodostumisessa kypsennyksen aikana - Nestekromatografia-tandem-massaspektrometria (LC-MS/MS) on ensisijainen menetelmä [1][11].
Eräässä tutkimuksessa tutkijat käyttivät pääkomponenttianalyysiä (PCA) GC-MS-datan avulla vertaillakseen viljeltyä sianrasvaa perinteiseen rasvaan, vangiten 90.0% vaihtelusta näytteiden välillä [6]. Tämä yksityiskohtaisuuden taso auttaa tunnistamaan, missä viljelty liha eroaa, ja ohjaa pyrkimyksiä jäljitellä perinteisen lihan makuja tarkemmin.
Nämä työkalut tekevät enemmän kuin tunnistavat aromeja - ne auttavat myös tiedemiehiä keskittymään yhdisteisiin, joita tarvitaan perinteisen lihan makujen jäljittelemiseen.
Viljellyn lihan keskeiset aromaattiset yhdisteet
Käyttämällä näitä huipputekniikoita tutkijat ovat tunnistaneet erityisiä aromaattisia yhdisteitä, jotka ovat ratkaisevia perinteisen lihan maun jäljittelemisessä.Reproducing the complex chemistry of cooked meat is no small task, as cultivated meat often lacks certain flavour precursors that naturally accumulate in animals through their diet or are modified by non-muscle organs [4]. A prime example is the Maillard-reaktio, which occurs when amino acids and reducing sugars interact at temperatures above 150°C, creating the roasted, meaty aroma that defines cooked beef [10].
"Aminohappoprofiilien ero in vitro -kudosten ja perinteisen lihan välillä aiheuttaa haasteita perinteisen lihan Maillard-maun jäljittelemisessä." - Nature Communications [10]
Rikkiä sisältävät yhdisteet ovat erityisen tärkeitä aidolle lihan aromille.Furfurylimerkaptaani antaa paahdetun lihan vivahteita, kun taas 3-merkaptopentaani-2-oni lisää lihaisia ja sipulimaisia makuja [10]. Toinen keskeinen yhdiste, 2,5-dimetyylipyraziini, tuottaa paahdetun naudanlihan kaltaisia aromeja ja toimii merkkinä onnistuneesta lihassolujen erilaistumisesta [1]. Rasvaiset vivahteet puolestaan johtuvat yhdisteistä kuten nonanaali ja 2-etyyli-1-heksanoli, jotka ovat lipidien hapettumisen sivutuotteita [1][3].
Joulukuussa 2023 KU Leuvenin tutkijat osoittivat, että erilaistettujen lihaslohkojen grillaaminen 180°C:ssa viiden minuutin ajan tuotti korkeampia pitoisuuksia 2,5-dimetyylipyraziinia ja bentsealdehydiä, mikä lähensi viljellyn lihan kemiallista profiilia perinteiseen naudanlihaan [1].Kesäkuuhun 2024 mennessä syntyi uusi läpimurto: tutkijat kehittivät "maku-vaihdettavan tukirakenteen" käyttämällä furfuryylimerkaptaania, joka oli sidottu gelatiinipohjaiseen hydrogeeliin. Kun sitä kuumennettiin 150°C:seen, tukirakenne vapautti lihaisia haihtuvia yhdisteitä, luoden makuprofiilin, joka pääkomponenttianalyysin mukaan oli paljon lähempänä perinteistä naudanlihaa kuin tavanomainen viljelty liha [10]. Vaikuttavasti tukirakenne säilytti 93.8% painostaan 14 päivän soluviljelyjakson aikana 37°C:ssa [10].
Vaihtoehtoisten proteiinien aistinvarainen arviointi: Parhaiden käytäntöjen opas
sbb-itb-ffee270
Viljellyn ja perinteisen lihan vertailu
Viljelty vs Perinteinen liha: Aistinvaraisten mittareiden vertailu
Viljellyn lihan kohdalla on selkeitä esteitä, jotka on voitettava, jotta voidaan vastata perinteisen lihan aistinvaraisiin ominaisuuksiin.Näiden erojen ymmärtäminen on avainasemassa kuilun kaventamisessa ja samanlaisen ruokailukokemuksen saavuttamisessa. Tässä on, miten viljelty liha vertautuu perinteiseen vastineeseensa useiden aistillisten ominaisuuksien osalta.
Mehukkaus on edelleen merkittävä haaste. Perinteinen liha hyötyy luonnollisesta lihaksensisäisestä rasvasta ja vedenpidätyskyvystä, joita viljelty liha ei ole vielä onnistunut tehokkaasti jäljittelemään [4]. Toisaalta mureus voisi olla alue, jossa viljelty liha loistaa. Välttämällä kuolemanjälkeisen jäykistymisen prosessin ja aktomyoosi-kompleksin muodostumisen, joka kovettaa perinteistä lihaa, viljelty liha voi saavuttaa pehmeämmän koostumuksen. Kuten Lieven Thorrez KU Leuvenista selittää:
"Jos kuolemanjälkeinen jäykistyminen olisi heikompaa tai aktomyoosi-kompleksia ei muodostuisi, tällä voisi olla positiivinen vaikutus tuotteen laatuun mureuden suhteen...verrattuna perinteiseen lihaan" [4].
Suutuntuma ja koostumus ovat muita alueita, jotka vaativat parannusta. Tällä hetkellä viljelty liha muistuttaa enemmän pehmeää, jauhettua koostumusta, joka löytyy prosessoiduista tuotteista, kuin kokonaisten leikkeleiden kuitumaista monimutkaisuutta. Esimerkiksi Biotech Foodsin vuonna 2022 tekemässä tutkimuksessa S.L. verrattiin viljeltyä Frankfurt-tyylistä makkaraa sen kaupalliseen vastineeseen. Viljellyllä makkaralla oli kimmoisuusarvo 0,54, hieman alhaisempi kuin kaupallisissa makkaroissa havaittu 0,61, mikä teki siitä koostumukseltaan lähempänä tuoretta kanaa kuin perinteistä porsasta [2]. Lisäksi viljelty versio osoitti suurempaa jäykkyyttä (Youngin moduli), mikä osoittaa tarpeen prosessiparannuksille kuluttajien mieltymysten mukaiseksi [2].
Maku on ehkä huomattavin puute.Perinteinen liha kehittää rikasta, monimutkaista makuaan post-mortem aineenvaihdunnan ja Maillard-reaktioiden kautta. Toisin kuin tämä, viljelty liha, ellei sen lihassolut ole erittäin erilaistuneita, on taipumus miedompaan makuun [4][1][10]. Ilman näitä luonnollisia makua parantavia prosesseja viljelty liha tarvitsee innovatiivisia ratkaisuja jäljitelläkseen perinteisen lihan voimakasta makuprofiilia.
Aistinvaraiset mittarit vertailutaulukko
| Mittari | Perinteinen liha | Viljelty liha |
|---|---|---|
| Mehukkaus | Korkea; kiitos lihaksensisäisen rasvan ja e | Alempi; usein kuvataan "kuivaksi" luonnollisten rasvasolujen puuttumisen vuoksi [4]. |
| Mureus | Vaihtelee; vaikuttavat ikääntyminen, pH-muutokset ja rigor mortis [4]. | Mahdollisesti korkeampi; välttää aktomyosiinikompleksin kovettavat vaikutukset [4]. |
| Suuuntuma | Kuituinen ja monimutkainen; sisältää sidekudosta ja muita rakenteellisia elementtejä [4]. | Pehmeämpi tai "jauhelihamainen"; puuttuu kokonaisista paloista löytyvä 3D-monimutkaisuus [4][2]. |
| Maku | Rikas ja intensiivinen; kehittynyt post-mortem aineenvaihdunnan ja Maillard-reaktioiden kautta [4]. | Mieto; vaatii lisäaineita tai suunniteltuja tukirakenteita perinteisten makuprofiilien jäljittelemiseksi [1][10]. |
| Kovuus | Korkea kokonaisissa paloissa; vaihtelee prosessoiduissa tuotteissa [2]. | Verrattavissa prosessoituihin tuotteisiin, kuten makkaroihin, kun testataan TPA:lla (Texture Profile Analysis) [2]. |
Johtopäätös
Perusteellinen aistinvarainen testaus on ratkaisevan tärkeää, jotta viljelty liha vastaa perinteisten lihankuluttajien odotuksia [3]. Tutkimukset korostavat johdonmukaisesti aistillista samankaltaisuutta keskeisenä tekijänä kuluttajien hyväksynnän saavuttamisessa [3].Yhdistämällä tiukat testausmenetelmät jatkuvaan kehitykseen, viljellyn lihan teollisuus jatkaa kehityksensä edistämistä.
Haasteet ovat kuitenkin kiistattomia. Viljelty liha ei tällä hetkellä sisällä luonnollisia kuolemanjälkeisiä prosesseja - kuten pH:n laskua ja kuolonkankeutta - jotka antavat perinteiselle lihalle sen erottuvan maun ja rakenteen [4]. Tästä huolimatta edistys on ilmeistä. Pasitka et al.:n vuonna 2024 tekemä tutkimus paljasti, että 67% osallistujista piti enemmän hybridiviljellystä kanatuotteesta kuin soijapohjaisesta vaihtoehdosta, mikä osoittaa, että aistinvaraisen samankaltaisuuden saavuttaminen on mahdollista [3]. Mercedes Vila Biotech Foodsilta S.L.korostaa näiden ponnistelujen merkitystä:
"Viljellyn lihan aistinvaraiset ominaisuudet johtuvat tuotteen molekyylisistä ominaisuuksista, ja koska viljelty liha on vielä alkuvaiheessa, sen ominaisuuksien tutkiminen ja ymmärtäminen on äärimmäisen tärkeää" [2].
Tulevaisuuden suuntaviivat organoleptisessa tutkimuksessa
Tutkijat käsittelevät aktiivisesti maku- ja koostumushaasteita. Esimerkiksi makua vaihtavia tukirakenteita kehitetään vapauttamaan lihamaisia yhdisteitä, kuten furfuryylimerkaptaania, kun niitä kuumennetaan noin 150°C:seen. Tämä lähestymistapa käsittelee haihtuvien yhdisteiden häviämistä pitkien viljelyjaksojen aikana [10].
Koostumusanalyysi on myös kehittynyt.Sen sijaan, että luotettaisiin pelkästään peruskovuustesteihin, tutkijat käyttävät nyt menetelmiä, kuten tekstuuriprofiilianalyysiä ja reologiaa, jäljitelläkseen mekaanisia ominaisuuksia - kuten Youngin moduli ja leikkausmoduli - tietyistä lihaleikkeistä, kuten sisäfileestä tai rintapaloista [2]. Yhteisviljelyjärjestelmät, jotka yhdistävät myoblasteja, fibroblasteja ja adiposyyttejä, auttavat jäljittelemään monimutkaista sidekudosta ja rasvamarmorointia, joita löytyy kokonaisista lihaleikkeistä [4]. Lisäksi työkalut, kuten elektroniset nenät ja kielet, tarjoavat objektiivisia tapoja verrata maku- ja makuprofiileja perinteiseen lihaan [10].
Nämä läpimurrot korostavat jatkuvan tutkimuksen ja innovoinnin merkitystä viljellyn lihan kehittämisessä.
Kuinka Cellbase tukee viljellyn lihan T&t17706&K:t30562>
UKK:t
Kuinka viljellyn lihan mehukkuus saadaan vastaamaan perinteistä lihaa?
Viljelty liha saavuttaa perinteisen lihan mehukkuuden sekoittamalla lihas- ja rasvasoluja erityisesti suunnitelluissa tukirakenteissa. Nämä tukirakenteet, jotka usein valmistetaan materiaaleista kuten gelatiinista tai alginaatista, on suunniteltu säilyttämään kosteutta ja jäljittelemään eläinlihan tuttua koostumusta.
Säätämällä tekijöitä kuten jäykkyyttä ja vedenpidätyskykyä, nämä tukirakenteet luovat uudelleen perinteisessä lihassa esiintyvän herkän rasva-vesitasapainon. Tämä huolellinen suunnittelu varmistaa, että kosteuden vapautuminen, mureus ja suutuntuma muistuttavat läheisesti perinteisen lihan syömiskokemusta.
Mitä ovat makua vaihtavat tukirakenteet ja miten ne parantavat viljeltyä lihaa?
Makua vaihtavat tukirakenteet ovat huipputeknisiä biomateriaaleja, jotka on suunniteltu tukemaan solujen kasvua samalla kun ne parantavat viljellyn lihan aistittavaa vetovoimaa. Nämä tukirakenteet valmistetaan gelatiinipohjaisesta hydrogeelistä, johon on lisätty lämpötilaan reagoivia makuyhdisteitä (SFC:t). Näin se toimii: soluviljelyvaiheen aikana tukirakenne pysyy passiivisena varmistaen, ettei se häiritse kudoksen kehittymistä.Mutta kun se kuumennetaan tyypillisiin kypsennyslämpötiloihin, se vapauttaa aromaattisia yhdisteitä, jotka jäljittelevät perinteisen lihan rikkaita, lihaisia makuja.
Tämä menetelmä varmistaa, että tukirakenne tukee solujen kasvua tinkimättä mausta. Tuloksena? Herkullinen makulisäys kypsennyksen aikana, joka peilaa perinteisen lihan aromeja ja makua. Nämä tukirakenteet ovat keskeisiä viljellyn lihan maun ja aromin profiilin parantamisessa, mikä tekee siitä houkuttelevamman kuluttajille.
Tutkimus- ja kehitystyössä mukana oleville on saatavilla materiaaleja, kuten erikoistuneita hydrogelaatioita ja SFC:itä,
Miksi viljelty liha saattaa olla mureampaa kuin perinteinen liha?
Viljelty liha erottuu kyvystään saavuttaa mureus, jota on vaikea saavuttaa perinteisellä viljelyllä. Tämä johtuu suurelta osin tarkasta hallinnasta tekijöihin, kuten solujen erilaistuminen ja tukirakenteen jäykkyys tuotannon aikana. Nämä kontrollit varmistavat, että lihassyyt ovat tasaisesti linjassa ja sisältävät vain vähän sidekudosta, mikä johtaa pehmeämpään ja mureampaan koostumukseen.
Säätämällä näitä olosuhteita tarkasti, viljelty liha tarjoaa johdonmukaisesti koostumuksen, jota perinteiset menetelmät eivät pysty jäljittelemään.
