בדיקות אורגנולפטיות: מדדים מרכזיים לבשר מתורבת

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.

בדיקות אורגנולפטיות הן קריטיות עבור בשר מתורבת כדי לשחזר את האיכויות החושיות של בשר קונבנציונלי. מדדים מרכזיים כוללים:

עסיסיות: נמדדת באמצעות כרומטוגרפיה גזית-ספקטרומטריית מסה (GC-MS) ובדיקות אובדן לחות במהלך הבישול. אתגרים כוללים שחזור תכולת שומן ושימור לחות.
רכות: מוערכת באמצעות ניתוח פרופיל מרקם (TPA) וכוח גזירה של וורנר-ברצלר (WBSF). בשר מתורבת מראה הבטחה בהשגת מרקמים רכים יותר.
תחושת פה ומרקם: מנותחים באמצעות ריאולוגיה ונוקשות פיגום. מוצרים נוכחיים חסרים את המורכבות הסיבית של חתכים שלמים.
טעם וארומה: טכניקות כמו GC-MS ואפים אלקטרוניים מזהות תרכובות מפתח, כגון אלו מתגובת מייאר, כדי לחקות טעמים בשריים.

בעוד שבשר מתורבת נאבק עם עסיסיות ומורכבות טעמים, התקדמות במערכות תרבית משותפת ובמבנים משפרי טעם מצמצמות את הפער עם בשר קונבנציונלי.

מדדים אורגנולפטיים מרכזיים לבשר מתורבת

עסיסיות: שיטות מדידה וממצאים

שחזור העסיסיות של בשר קונבנציונלי באלטרנטיבות מתורבתות הוכח כמשימה מאתגרת. חוקרים מתמודדים עם זה על ידי תרבית משותפת של תאי שומן (אדיפוציטים) עם תאי שריר או ייצור "בלוקי שומן" נפרדים עשירים בליפידים. גישות אלו מכוונות לשפר את שמירת הלחות ולהעצים את פרופיל הטעם השומני שתורם לעסיסיות ^[1]^[9].

למדידת עסיסיות, כרומטוגרפיה גזית-ספקטרומטריית מסה (GC-MS) משמשת בדרך כלל.שיטה זו מזהה תרכובות נדיפות כמו נונאנל ו-2-אתיל-1-הקסנול, שהן מפתח לתחושת הפה ה"שומנית" ולתפיסת העסיסיות ^[1]^[3]. גישה נוספת כוללת בישול דגימות בשר לטמפרטורות פנימיות ספציפיות - 65°C, 70°C, ו-75°C - ומדידת אובדן הלחות במהלך התהליך ^[5]. חוקרים מצאו כי הגברת האדיפוגנזה לא רק משפרת את שמירת הלחות אלא גם יוצרת תרכובות נדיפות שמחקות את הארומה של בשר בקר צלוי ^[1].

ההתקדמות במחקר העסיסיות סוללת את הדרך לחקר תכונות מרקם חשובות אחרות, כמו רכות.

רכות: הערכה ואמות מידה

לאחר עסיסיות, רכות בולטת כגורם מכריע בקביעת איכות הבשר המתורבת.שתי שיטות עיקריות משמשות להערכת רכות: ניתוח פרופיל מרקם (TPA) ו-כוח גזירה וורנר-ברצלר (WBSF).

TPA מדמה את תהליך הלעיסה באמצעות בדיקת דחיסה כפולה, ומודד היבטים כמו קשיות, קפיציות, לכידות, לעיסות ועמידות ^[2].
WBSF משתמש בלהב עם חריץ V כדי לקבוע את הכוח הנדרש לגזירת דגימת הבשר ^[7]^[2].

מחקר מ-2022 ^[2] השווה נקניקיות בסגנון פרנקפורט מתורבתות עם נקניקיות קונבנציונליות. בעוד שרמות הקשיות היו דומות, הנקניקיות המתורבתות הראו ציון קפיציות של 0.54, קרוב לזה של עוף נא (0.61).עם זאת, המחקר ציין כי לבשר מתורבת יש נטייה להיות בעל מודול יאנג גבוה יותר (מדד לקשיחות) בהשוואה לבשר מעובד קונבנציונלי ^[2].

"הניתוח של מודול יאנג היה הפרמטר שהראה את ההבדלים הגדולים יותר... נקניקיית פרנקפורט מבשר מתורבת מציגה ערך גבוה משמעותית מאשר הנקניקייה המסחרית, מה שמרמז כי התהליך להכנתה מוביל למוצר קשיח יותר." - חקובו פארדס ואח', Nature ^[2]

ניתוח תחושת פה ומרקם

השגת תחושת פה נכונה היא חיונית לשביעות רצון הצרכן. תחושת פה נבדקת באמצעות ריאולוגיה, אשר מעריכה את התכונות הוויסקואלסטיות של הבשר על ידי מדידת מודול האחסון (G') ומודול האובדן (G'') ^[2].שיטה זו מספקת תובנות על המבנה הפנימי והתנהגות הזרימה של מטריצות בשר ^[2]. כדי לקבל תמונה מלאה, חוקרים כעת משלבים בדיקות מתיחה, דחיסה וגזירה, ומציעים ניתוח תלת-ממדי של מוצרי בשר ^[8].

גורם מפתח המשפיע על תחושת הפה הוא קשיחות השלד, שמשחק תפקיד מרכזי בעיצוב המרקם הסופי. מחקרים מציעים ששלדים עם מודול יאנג של כ-11 קילו-פסקל הם אידיאליים לצמיחת שריר (מיוגנזה), בעוד שאלה סביב 3 קילו-פסקל מתאימים יותר לצמיחת שומן (אדיפוגנזה) ^[1]. בנוסף, רקמות שריר מתורבתות מתקשות כאשר מחוממות ל-60°C עקב דנטורציה של חלבונים ^[1].

בשר מתורבת לעיתים קרובות מציג לכידות נמוכה יותר בהשוואה לבשר מעובד קונבנציונלי, כלומר הוא נוטה להתפרק בקלות רבה יותר במהלך הבדיקה ^[2].בניגוד לכך, בשר בעלי חיים בדרך כלל מראה קשיחות גבוהה יותר במתיחה מאשר בלחיצה. לדוגמה, נקניק בעלי חיים מציג אסימטריה של מתיחה-לחיצה של 2.41 ^[8]. גורמים אלה משפיעים באופן משמעותי על חוויית האכילה הכוללת.

פרופיל טעם וארומה בבשר מתורבת

שיטות אנליטיות לטעם וארומה

הטעם הוא אחת התכונות הקריטיות ביותר כשמדובר בבשר מתורבת. כדי לזהות את התרכובות הנדיפות האחראיות לארומות בשריות, עובשיות ושומניות, חוקרים מסתמכים על טכניקות מתקדמות כמו כרומטוגרפיית גז-ספקטרומטריית מסה (GC-MS) בשילוב עם דגימת ראש דינמית (DHS) ו-GC-MS-אולפקטומטריה (GC-MS-O). בשיטות אלה, מעריכים מאומנים מריחים את הפליטה מה-GC, מתאימים פסגות כימיות לארומות ספציפיות ^[6]^[10]^[11].

כלי נוסף, ה-אף האלקטרוני (e-nose), מציע זיהוי מהיר של טביעות אצבע ארומטיות. טכנולוגיה זו יוצרת "טביעת אצבע" של ארומות, המאפשרת השוואות מהירות בין בשר מתורבת לבשר קונבנציונלי ^[10]. בינתיים, ה-לשון האלקטרונית (e-tongue) מעריכה רכיבי טעם לא נדיפים כמו מרירות, חמיצות ואומאמי על ידי מדידת תגובות אלקטרוכימיות ^[3]. עבור מקדמי טעם מסיסים במים כמו חומצות אמינו וסוכרים - שחקנים מרכזיים ביצירת ארומה במהלך הבישול - כרומטוגרפיה נוזלית-ספקטרומטריית מסה טנדם (LC-MS/MS) היא השיטה המועדפת ^[1]^[11].

במחקר אחד, חוקרים השתמשו בניתוח רכיבים עיקריים על נתוני GC-MS כדי להשוות שומן חזיר מתורבת עם שומן קונבנציונלי, ותפסו 90.0% מהשונות בין שתי הדגימות ^[6]. רמת פירוט זו מסייעת לזהות היכן בשר מתורבת שונה ומנחה מאמצים לשחזר את טעמי הבשר הקונבנציונלי בצורה מדויקת יותר.

כלים אלו עושים יותר מאשר לזהות ארומות - הם גם עוזרים למדענים להתמקד בתרכובות הנדרשות לחיקוי טעמי הבשר המסורתי.

תרכובות ארומטיות מרכזיות בבשר מתורבת

באמצעות טכניקות מתקדמות אלו, חוקרים זיהו תרכובות ארומטיות ספציפיות החיוניות לשחזור טעם הבשר הקונבנציונלי. שחזור הכימיה המורכבת של בשר מבושל אינו משימה פשוטה, שכן בשר מתורבת לעיתים קרובות חסר מקדמי טעם מסוימים המצטברים באופן טבעי בבעלי חיים דרך תזונתם או משתנים על ידי איברים שאינם שרירים ^[4].דוגמה מובהקת היא תגובת מייאר, המתרחשת כאשר חומצות אמינו וסוכרים מחזרים מתקשרים בטמפרטורות מעל 150°C, ויוצרים את הארומה הקלויה והבשרית שמאפיינת בשר מבושל ^[10].

"ההבדל בפרופילי חומצות האמינו בין רקמות בתנאי מעבדה ובשר מסורתי מציב אתגרים בחיקוי טעם המייאר של בשר מסורתי." - Nature Communications ^[10]

תרכובות המכילות גופרית חשובות במיוחד לארומות בשר אותנטיות. פופריל מרקפטאן תורם לתווי בשר קלוי, בעוד 3-מרקפטו-2-פנטנון מוסיף טעמים בשריים ודמויי בצל ^[10]. תרכובת מפתח נוספת, 2,5-דימתילפירזין, מספקת ארומות דמויות בשר קלוי ומשמשת כסמן להבדלה מוצלחת של תאי שריר ^[1].הערות שומניות, לעומת זאת, נובעות מתרכובות כמו נונאנל ו-2-אתיל-1-הקסנול, שהן תוצרי לוואי של חמצון ליפידים ^[1]^[3].

בדצמבר 2023, חוקרים באוניברסיטת KU Leuven הראו שצלייה של גושי שריר מובחנים בטמפרטורה של 180°C למשך חמש דקות ייצרה רמות גבוהות יותר של 2,5-דימתילפירזין ובנזאלדהיד, מה שקרב את הפרופיל הכימי של הבשר המתורבת לזה של בשר בקר קונבנציונלי ^[1]. עד יוני 2024, התגלה פריצת דרך חדשה: חוקרים פיתחו "פיגום מתחלף טעם" באמצעות פרפול מרקפטן הקשור להידרוג'ל מבוסס ג'לטין. כאשר מחומם ל-150°C, הפיגום שחרר נדיפים בשריים, ויצר פרופיל טעם שלפי ניתוח רכיבים עיקריים, היה קרוב הרבה יותר לבשר בקר קונבנציונלי מאשר לבשר מתורבת סטנדרטי ^[10]. באופן מרשים, הפיגום שמר על 93.8% ממשקלו במהלך תקופת תרבית תאים של 14 יום ב-37°C ^[10].

הערכת חושים של חלבונים חלופיים: מדריך לשיטות עבודה מומלצות

השוואת בשר מתורבת ובשר קונבנציונלי

Cultivated vs Conventional Meat: Sensory Metrics Comparison — בשר מתורבת לעומת בשר קונבנציונלי: השוואת מדדי חושים

כשמדובר בבשר מתורבת, ישנם מכשולים ברורים שיש להתגבר עליהם כדי להתאים את האיכויות החושיות של בשר קונבנציונלי. הבנת ההבדלים הללו היא המפתח לגישור הפער ולהשגת חוויית אכילה דומה. הנה איך בשר מתורבת משתווה למקבילו המסורתי בכמה היבטים חושיים.

עסיסיות נותרת אתגר משמעותי.הבשר הקונבנציונלי נהנה משומן תוך-שרירי טבעי ויכולת החזקת מים, תכונות שעדיין לא הצליחו לשחזר בבשר מתורבת ^[4]. מצד שני, רכות יכולה להיות תחום שבו הבשר המתורבת מצטיין. על ידי הימנעות מתהליך הריגור מורטיס והיווצרות קומפלקס האקטומיוזין, שמקשיחים את הבשר המסורתי, הבשר המתורבת עשוי להשיג מרקם רך יותר. כפי שמסביר ליוון תורז מאוניברסיטת KU Leuven:

"אם הריגור מורטיס יהיה פחות חזק או שלא ייווצר קומפלקס אקטומיוזין, זה עשוי להשפיע באופן חיובי על איכות המוצר מבחינת רכות... בהשוואה לבשר המסורתי" ^[4].

תחושת פה ומרקם הם תחומים נוספים שזקוקים לשיפור. נכון לעכשיו, הבשר המתורבת נוטה להידמות למרקם הרך והטחון שנמצא במוצרים מעובדים יותר מאשר למורכבות הסיבית של נתחי בשר שלמים.לדוגמה, מחקר מ-2022 של Biotech Foods S.L. השווה נקניקיית פרנקפורט מתורבתת למקבילתה המסחרית. לנקניקייה המתורבתת היה ערך קפיציות של 0.54, מעט נמוך יותר מה-0.61 שנצפה בנקניקיות מסחריות, מה שהופך אותה לקרובה יותר במרקם לעוף טרי מאשר לחזיר מסורתי ^[2]. בנוסף, הגרסה המתורבתת הראתה קשיחות גבוהה יותר (מודול יאנג), מה שמצביע על צורך בשיפורי תהליך כדי להתאים להעדפות הצרכנים ^[2].

הטעם הוא אולי החיסרון הבולט ביותר. בשר קונבנציונלי מפתח את טעמו העשיר והמורכב דרך מטבוליזם לאחר המוות ותגובות מייארד. לעומת זאת, בשר מתורבת, אלא אם תאי השריר שלו מבודלים מאוד, נוטה להיות בעל טעם עדין יותר ^[4]^[1]^[10].ללא תהליכי ההעצמה הטבעיים של הטעם, בשר מתורבת דורש פתרונות חדשניים לשחזר את פרופיל הטעם האינטנסיבי של בשר מסורתי.

טבלת השוואת מדדי חישה

html

מדד	בשר קונבנציונלי	בשר מתורבת
עסיסיות	גבוהה; בזכות שומן תוך-שרירי ושמירה על מים ^[4].	נמוכה יותר; לעיתים מתוארת כ"יבשה" בשל היעדר תאי שומן טבעיים ^[4].
רכות	משתנה; מושפעת מהתיישנות, שינויים ב-pH וריגור מורטיס ^[4].	פוטנציאלית גבוהה יותר; נמנעת מהשפעות הקשחת הקומפלקס אקטומיוזין ^[4].
מרקם	סיבי ומורכב; כולל רקמת חיבור ואלמנטים מבניים אחרים ^[4].	רך יותר או "כמו טחון"; חסר את המורכבות התלת-ממדית של חתכים שלמים ^[4]^[2].
טעם	עשיר ואינטנסיבי; מתפתח דרך מטבוליזם לאחר המוות ותגובות מאיארד ^[4].	עדין; דורש תוספים או פיגומים מהונדסים כדי לחקות פרופילי טעם מסורתיים ^[1]^[10].
קושי	גבוה בחתכים שלמים; משתנה במוצרים מעובדים ^[2].	דומה למוצרים מעובדים כמו נקניקיות כאשר נבדק באמצעות TPA (ניתוח פרופיל מרקם) ^[2].

מסקנה

בדיקות אורגנולפטיות מעמיקות משחקות תפקיד מכריע בהבטחת בשר מתורבת שעומד בציפיות של צרכני בשר מסורתי ^[3]. מחקרים מדגישים בעקביות את הדמיון החושי כגורם מפתח בקבלת הצרכן ^[3]. על ידי שילוב שיטות בדיקה קפדניות עם התקדמות מתמשכת, תעשיית הבשר המתורבת ממשיכה לסלול את הדרך לפיתוחה.

המכשולים, עם זאת, אינם ניתנים להכחשה. לבשר מתורבת חסרים כיום התהליכים הטבעיים לאחר המוות - כמו ירידת ה-pH וריגור מורטיס - שנותנים לבשר המסורתי את הטעם והמרקם הייחודיים שלו ^[4]. למרות זאת, ההתקדמות ניכרת. מחקר משנת 2024 על ידי פסיטקה ואח'. נחשף כי 67% מהמשתתפים העדיפו מוצר עוף מתורבת היברידי על פני חלופה מבוססת סויה, מה שמראה כי השגת דמיון חושי היא בהישג יד ^[3]. מרצדס וילה מ-Biotech Foods S.L. מדגישה את חשיבות המאמצים הללו:

"התכונות החושיות של בשר מתורבת נגזרות מהמאפיינים המולקולריים של המוצר, וכיוון שבשר מתורבת עדיין בראשיתו, חקר והבנת תכונותיו הם בעלי חשיבות עליונה" ^[2].

כיוונים עתידיים במחקר אורגנולפטי

חוקרים מתמודדים באופן פעיל עם אתגרי הטעם והמרקם. לדוגמה, פיגומים ניתנים לשינוי טעם מפותחים כדי לשחרר תרכובות בשריות, כמו פורפוריל מרקפטן, כאשר מחוממים לכ-150°C.גישה זו מתמודדת עם בעיית אובדן תרכובות נדיפות במהלך תקופות תרבות ממושכות ^[10].

ניתוח מרקם הפך גם הוא למתקדם יותר. במקום להסתמך רק על בדיקות קשיות בסיסיות, מדענים משתמשים כעת בשיטות כמו ניתוח פרופיל מרקם וריאולוגיה כדי לשחזר את התכונות המכניות - כגון מודול יאנג ומודול גזירה - של חתכי בשר ספציפיים כמו פילה או בריסקט ^[2]. מערכות תרבות משותפות, המשלבות מיובלסטים, פיברובלסטים ואדיפוציטים, מסייעות לחקות את רקמת החיבור המורכבת והשיש השומן שנמצאים בחתכי בשר שלמים ^[4]. בנוסף, כלים כמו אפים ולשונות אלקטרוניים מציעים דרכים אובייקטיביות להשוות פרופילי טעם וריח עם אלה של בשר קונבנציונלי ^[10].

פריצות הדרך הללו מדגישות את החשיבות של מחקר מתמשך וחדשנות בפיתוח בשר מתורבת.

כיצד Cellbase תומך במחקר ופיתוח של בשר מתורבת

Cellbase מפשט את תהליך המחקר עבור מפתחים של בשר מתורבת על ידי מתן גישה לכלים וחומרים מיוחדים. מפלטפורמות ריאומטרים ועד מערכות GC-MS, הפלטפורמה מחברת חוקרים עם המכשירים האנליטיים הנדרשים למדידת תכונות מכניות ותוצאות חושיות. Cellbase מספק גם ביופולימרים חיוניים כמו GelMA, ג'לטין דגים ואלגינט להנדסת פיגומים. על ידי ייעול הרכש, הפלטפורמה מאפשרת לצוותי מחקר ופיתוח להתמקד בהפיכת חידושים תאיים למוצרים מוכנים לשוק.

שאלות נפוצות

כיצד הדמיון של עסיסיות הבשר המתורבת דומה לבשר המסורתי?

בשר מתורבת משווה את העסיסיות של בשר מסורתי על ידי שילוב תאי שריר ושומן בתוך שלדים מיוחדים. שלדים אלו, שנוצרים לעיתים מחומרים כמו ג'לטין או אלגינט, מתוכננים להחזיק לחות ולשחזר את המרקם המוכר של בשר בעלי חיים.

על ידי התאמת גורמים כמו קשיחות ושימור מים, שלדים אלו משחזרים את האיזון העדין בין שומן למים שנמצא בבשר קונבנציונלי. עיצוב זהיר זה מבטיח שהשחרור של הלחות, הרכות והתחושה בפה דומים לחוויה של אכילת בשר מסורתי.

מהם שלדים הניתנים לשינוי טעם וכיצד הם משפרים את הבשר המתורבת?

שלדים הניתנים לשינוי טעם הם חומרים ביולוגיים מתקדמים שנוצרו לתמוך בצמיחת תאים תוך שיפור האטרקטיביות החושית של בשר מתורבת.

These scaffolds are made using a gelatin-based hydrogel infused with תרכובות טעם רגישות לטמפרטורה (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.

שיטה זו מבטיחה שהשלד תומך בצמיחת תאים מבלי להתפשר על הטעם. התוצאה? חיזוק טעם טעים במהלך הבישול שמדמה את הארומות והטעם של בשר קונבנציונלי. שלדים אלו הם כלי חשוב בשיפור פרופיל הטעם והארומה של בשר מתורבת, מה שהופך אותו לאטרקטיבי יותר לצרכנים.

לאלו המעורבים במחקר ופיתוח, חומרים כמו הידרוג'לים מיוחדים ו-SFCs זמינים דרך Cellbase , שוק B2B מוביל לאספקת בשר מתורבת.

מדוע בשר מתורבת עשוי להיות רך יותר מבשר מסורתי?

בשר מתורבת מתבלט ביכולתו להשיג רמת רכות שקשה להשוות עם חקלאות מסורתית. זאת בעיקר בשל השליטה המדויקת על גורמים כמו הבדלת תאים וקשיחות פיגום במהלך הייצור שלו. שליטה זו מבטיחה שהסיבים השריריים יהיו מיושרים באופן שווה ויכילו מינימום רקמת חיבור, מה שמוביל למרקם רך ועדין יותר.

על ידי כוונון מדויק של תנאים אלו, בשר מתורבת מציע באופן עקבי מרקם ששיטות מסורתיות מתקשות לשחזר.