培養肉が従来の肉の感覚的特性を再現するためには、官能検査が重要です。主要な指標には以下が含まれます:
- ジューシーさ: ガスクロマトグラフィー-質量分析（GC-MS）と調理中の水分損失テストを使用して測定します。課題には脂肪含有量と水分保持の再現が含まれます。
- 柔らかさ: テクスチャープロファイル分析（TPA）とワーナーブラッツラー剪断力（WBSF）で評価されます。培養肉はより柔らかい食感を実現する可能性を示しています。
- 口当たりと食感: レオロジーと足場の剛性を通じて分析されます。現在の製品は、全体のカットの繊維状の複雑さに欠けています。
- 風味と香り: GC-MSや電子鼻のような技術を使用して、メイラード反応からの化合物などの主要な化合物を特定し、肉の風味を模倣します。
培養肉はジューシーさと風味の複雑さに苦労していますが、共培養システムと風味を強化する足場の進歩により、従来の肉とのギャップが縮まっています。
培養肉の主要な官能評価指標
ジューシーさ：測定方法と発見
従来の肉のジューシーさを培養代替品で再現することは難しいとされています。研究者たちは、脂肪細胞（脂肪細胞）を筋肉細胞と共培養するか、脂質に富んだ別の「脂肪ブロック」を生成することでこれに取り組んでいます。これらのアプローチは、湿気の保持を改善し、ジューシーさに寄与する油っぽい風味プロファイルを強化することを目的としています[1][9]。
ジューシーさを測定するために、ガスクロマトグラフィー-質量分析（GC-MS）が一般的に使用されます。この方法は、ノナナールや2-エチル-1-ヘキサノールのような揮発性化合物を特定し、「脂っこい」口当たりやジューシーさの感覚に重要です[1][3]。別のアプローチでは、肉のサンプルを65°C、70°C、75°Cの特定の内部温度まで調理し、その過程での水分損失を測定します[5]。研究者たちは、脂肪生成の増加が水分保持を高めるだけでなく、ローストビーフの香りを模倣する揮発性化合物を生成することを発見しました[1]。
ジューシーさの研究におけるこれらの進展は、柔らかさなどの他の重要な食感の特性を探求する道を開きます。
柔らかさ：評価とベンチマーク
ジューシーさの次に、柔らかさは培養肉の品質を決定する上で重要な要素として際立っています。 二つの主要な方法が柔らかさを評価するために使用されます：テクスチャープロファイル分析 (TPA) と ワーナーブラッツラー剪断力 (WBSF)。
- TPA は二重圧縮試験を通じて咀嚼プロセスをシミュレートし、硬さ、弾力性、凝集性、咀嚼性、回復力などの側面を測定します [2]。
- WBSF はV字型の刃を使用して、肉サンプルを剪断するのに必要な力を測定します [7][2]。
2022年の研究 [2] では、培養されたフランクフルトスタイルのソーセージと従来のものを比較しました。硬さのレベルは類似していましたが、培養されたソーセージは0.54の弾力性スコアを示し、生の鶏肉（0.61）に近いものでした。しかし、研究では、培養肉は従来の加工肉に比べてヤング率（剛性の指標）が高い傾向があると指摘されています[2].
「ヤング率の分析は、より大きな違いを示したパラメータでした...培養肉で作られたフランクフルトソーセージは、市販のソーセージよりも有意に高い値を示しており、それを準備するプロセスがより硬い製品を生み出すことを示唆しています。」 - Jacobo Paredes et al., Nature [2]
口当たりと食感の分析
適切な口当たりを実現することは、消費者の満足度にとって不可欠です。口当たりはレオロジーを使用して評価され、貯蔵弾性率（G'）と損失弾性率（G''）を測定することで肉の粘弾性特性を評価します[2]。この方法は、肉マトリックスの内部構造と流動挙動に関する洞察を提供します[2]。完全な画像を得るために、研究者は現在、引張、圧縮、およびせん断試験を組み合わせ、肉製品の三次元分析を提供しています[8]。
口当たりに影響を与える重要な要因の一つは足場の剛性であり、最終的な食感の形成に大きな役割を果たします。研究によれば、約11 kPaのヤング率を持つ足場は筋肉の成長（筋形成）に理想的であり、約3 kPaのものは脂肪の成長（脂肪形成）により適しているとされています[1]。さらに、培養された筋肉組織は、タンパク質の変性により60°Cに加熱されると硬化します[1]。
培養肉は、従来の加工肉と比較して凝集性が低いことが多く、試験中により簡単に崩れる傾向があります[2]。対照的に、動物の肉は通常、圧縮よりも引張での剛性が高いことを示します。例えば、動物のソーセージは引張-圧縮の非対称性が2.41です[8]。これらの要因は、全体的な食体験に大きく影響します。
培養肉における風味と香りのプロファイリング
風味と香りの分析方法
風味は培養肉において最も重要な品質の一つです。肉のような、かび臭い、脂っこい香りを引き起こす揮発性化合物を特定するために、研究者はガスクロマトグラフィー-質量分析（GC-MS）とダイナミックヘッドスペース（DHS）サンプリング、GC-MS-オルファクトメトリー（GC-MS-O）のような高度な技術に依存しています。これらの方法では、訓練を受けた評価者がGCの流出物を嗅ぎ、化学ピークを特定の香りに一致させます[6][10][11]。
別のツールである電子鼻（e-nose）は、迅速な香りの指紋化を提供します。この技術は香りの「指紋」を作成し、栽培肉と従来の肉の間で迅速な比較を可能にします[10]。一方、電子舌（e-tongue）は、苦味、酸味、うま味のような揮発性でない味成分を電気化学的応答を測定することで評価します[3]。アミノ酸や糖のような水溶性の風味前駆体、つまり調理中の香り形成の重要な要素に対しては、液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析（LC-MS/MS）が最適な方法です[1][11]。
ある研究では、研究者たちはGC-MSデータに主成分分析を使用して、栽培された豚脂と従来の脂肪を比較し、90を捉えました。2つのサンプル間の変動の0%[6]。この詳細なレベルは、培養肉がどこで異なるかを特定し、従来の肉の風味をより正確に再現するための努力を導きます。
これらのツールは香りを特定するだけでなく、伝統的な肉の風味を模倣するために必要な化合物に科学者が集中するのを助けます。
培養肉の主要な芳香化合物
これらの最先端技術を使用して、研究者は従来の肉の風味を再現するために重要な特定の芳香化合物を特定しました。調理された肉の複雑な化学を再現することは簡単な作業ではありません。なぜなら、培養肉はしばしば、動物の食事を通じて自然に蓄積されるか、非筋肉器官によって修飾される特定の風味前駆体を欠いているからです。[4]。一例として、メイラード反応があります。これはアミノ酸と還元糖が150°C以上の温度で反応し、調理された牛肉を特徴づけるローストされた肉の香りを生み出す現象です[10]。
「in vitro組織と伝統的な肉のアミノ酸プロファイルの違いは、伝統的な肉のメイラード風味を模倣する上での課題を提示します。」 - Nature Communications [10]
硫黄を含む化合物は、本物の肉の香りに特に重要です。フルフリルメルカプタンはローストされた肉のノートを、3-メルカプト-2-ペンタノンは肉と玉ねぎのような風味を加えます[10]。もう一つの重要な化合物である2,5-ジメチルピラジンは、ローストされた牛肉のような香りを提供し、筋細胞の分化が成功したことを示すマーカーとして機能します[1]。脂肪のノートは、一方で、脂質酸化の副産物であるノナナールや2-エチル-1-ヘキサノールのような化合物に由来します[1][3]。
2023年12月、KUルーヴェンの研究者たちは、180°Cで5分間筋肉ブロックをグリルすることで、2,5-ジメチルピラジンとベンズアルデヒドのレベルが高くなり、培養肉の化学プロファイルが従来の牛肉により近づくことを示しました[1]。2024年6月までに、新たなブレークスルーが現れました。研究者たちは、ゼラチンベースのヒドロゲルに結合したフルフリルメルカプタンを使用して「フレーバー切り替え可能な足場」を開発しました。150°Cに加熱すると、足場は肉の揮発性成分を放出し、主成分分析によると、標準的な培養肉よりも従来の牛肉に非常に近いフレーバープロファイルを作り出しました[10]。驚くべきことに、足場は93を保持しました。14日間の細胞培養期間中に37°Cでその重量の8%[10].
代替タンパク質の官能評価: ベストプラクティスガイド
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培養肉と従来の肉の比較
培養肉 vs 従来の肉: 官能メトリクスの比較
培養肉に関しては、従来の肉の官能特性に匹敵するために克服すべき明確な課題があります。これらの違いを理解することは、ギャップを埋め、同様の食体験を達成するための鍵です。ここでは、培養肉がいくつかの官能的側面で従来の肉とどのように比較されるかを示します。
ジューシーさは依然として大きな課題です。従来の肉は、自然な筋間脂肪と保水能力の恩恵を受けていますが、培養肉はこれを効果的に再現することがまだできていません[4]。一方で、柔らかさは培養肉が輝く分野かもしれません。死後硬直のプロセスや、従来の肉を硬くするアクトミオシン複合体の形成を避けることで、培養肉はより柔らかい食感を実現できるかもしれません。KUルーヴェンのリーヴェン・トレーズ氏は次のように説明しています:
"もし死後硬直が弱くなるか、アクトミオシン複合体が形成されなければ、柔らかさに関して製品の品質に良い影響を与えるかもしれません...従来の肉と比較して"[4]。
口当たりと食感は、他にも改良が必要な分野です。現在、培養肉は加工製品に見られる柔らかいミンチ状の食感に似ており、全体のカットの繊維状の複雑さには及びません。例えば、Biotech Foodsによる2022年の研究では、培養されたフランクフルトスタイルのソーセージとその市販品を比較しました。培養ソーセージの弾力値は0.54で、市販ソーセージで観察された0.61よりわずかに低く、伝統的な豚肉よりも新鮮な鶏肉に近い食感を持っています[2]。さらに、培養バージョンはより高い剛性（ヤング率）を示し、消費者の好みに合わせるためのプロセス改善が必要であることを示しています[2]。
風味はおそらく最も顕著な欠点です。従来の肉は、死後代謝とメイラード反応を通じてその豊かで複雑な味を発達させます。対照的に、培養肉は、その筋細胞が高度に分化していない限り、より穏やかな風味を持つ傾向があります[4][1][10]。これらの自然な風味を高めるプロセスがないと、培養肉は伝統的な肉の強い味のプロファイルを再現するために革新的な解決策が必要です。
感覚指標比較表
| 指標 | 従来の肉 | 培養肉 |
|---|---|---|
| ジューシーさ | 高い；筋間脂肪と優れた水分保持のおかげで[4]. | 低い；自然な脂肪細胞がないため「乾燥している」と表現されることが多い[4]. |
| 柔らかさ | 変動する；熟成、pH変化、死後硬直に影響される[4]. | 潜在的に高い；アクトミオシン複合体の硬化効果を回避[4]. |
| 口当たり | 繊維質で複雑; 結合組織や他の構造要素を含む [4]. | 柔らかいまたは「ミンチのような」; 全体のカットの3D複雑さが欠けている [4][2]. |
| 風味 | 豊かで強烈; 死後代謝とメイラード反応によって発達 [4]. | 穏やか; 伝統的な風味プロファイルを模倣するために添加物や設計された足場が必要 [1][10]. |
| 硬さ | 全体のカットでは高い; 加工製品では変動 [2]. | TPA（テクスチャープロファイル分析）を使用してテストした場合、ソーセージのような加工製品に匹敵します[2]. |
結論
徹底した官能検査は、培養肉が従来の肉の消費者の期待に応えるために重要な役割を果たします[3]。研究は一貫して、消費者の受け入れを得るための重要な要因として感覚的な類似性を強調しています[3]。厳格なテスト方法と継続的な進歩を組み合わせることで、培養肉産業はその発展の道を切り開き続けています。
しかし、課題は否定できません。培養肉は現在、従来の肉に独特の風味と食感を与えるpHの低下や死後硬直のような自然な死後プロセスを欠いています[4]。それにもかかわらず、進展は明らかです。Pasitkaらによる2024年の研究によれば、67%の参加者が大豆ベースの代替品よりもハイブリッド培養チキン製品を好むことが明らかになり、感覚的な類似性の達成が手の届くところにあることを示しています[3]。Biotech FoodsのMercedes VilaS.Lは、これらの努力の重要性を強調しています:
"培養肉の感覚特性は製品の分子特性に由来し、培養肉はまだ初期段階にあるため、その特性の研究と理解が非常に重要です"[2]。
官能研究の将来の方向性
研究者たちは、風味と食感の課題に積極的に取り組んでいます。例えば、フルフリルメルカプタンのような肉の化合物を約150°Cで加熱すると放出するフレーバー切り替え可能な足場が開発されています。このアプローチは、長期間の培養中に揮発性化合物が失われる問題に対処します[10].
テクスチャー分析もより高度になっています。基本的な硬さ試験に頼るだけでなく、科学者たちは現在、テクスチャープロファイル分析やレオロジーなどの方法を用いて、テンダーロインやブリスケットのような特定の肉の部位のヤング率やせん断弾性率などの機械的特性を再現しています[2]。筋芽細胞、線維芽細胞、脂肪細胞を組み合わせた共培養システムは、肉の全体的な部位に見られる複雑な結合組織や脂肪の霜降りを模倣するのに役立っています[4]。さらに、電子鼻や舌のようなツールは、従来の肉と比較して風味や味のプロファイルを客観的に評価する方法を提供します[10]。これらのブレークスルーは、培養肉の開発における持続的な研究と革新の重要性を強調しています。
どのように Cellbase が培養肉の研究開発をサポートするか&D
よくある質問
培養肉のジューシーさはどのようにして従来の肉に似せているのですか？
培養肉は、特別に作られた足場内で筋肉細胞と脂肪細胞をブレンドすることによって、従来の肉のジューシーさを再現します。これらの足場は、ゼラチンやアルギン酸のような材料から作られることが多く、水分を保持し、動物の肉の馴染みのある食感を再現するように設計されています。
硬さや水分保持などの要素を調整することにより、これらの足場は従来の肉に見られる繊細な脂肪と水分のバランスを再現します。この慎重な設計により、水分の放出、柔らかさ、口当たりが従来の肉を食べる体験に非常に近いものとなります。
フレーバー切り替え可能な足場とは何ですか、そしてそれはどのようにして培養肉を向上させるのですか？
フレーバー切り替え可能な足場は、培養肉の感覚的な魅力を高めながら細胞の成長をサポートするために作られた最先端のバイオマテリアルです。これらの足場は、温度応答性フレーバー化合物（SFCs）を注入したゼラチンベースのハイドロゲルを使用して作られています。仕組みは次のとおりです。細胞培養段階では、足場は不活性のままで、組織の発達を妨げません。しかし、通常の調理温度に加熱されると、伝統的な肉の豊かで肉のような風味を模倣する芳香化合物を放出します。
この方法は、味を損なうことなく足場が細胞の成長をサポートすることを保証します。その結果は？調理中に従来の肉の香りと味を反映する美味しいフレーバーブーストです。これらの足場は、培養肉の味と香りのプロファイルを向上させ、消費者にとってより魅力的にするのに役立ちます。
研究開発に携わる方々には、
なぜ培養肉は従来の肉よりも柔らかいのでしょうか？
培養肉は、従来の農業では達成が難しい柔らかさを実現できる点で際立っています。これは主に、細胞分化や足場の硬さなどの要因を正確に制御できるためです。これらの制御により、筋繊維が均等に整列し、結合組織が最小限に抑えられ、より柔らかくて柔らかい食感が得られます。
これらの条件を微調整することで、培養肉は従来の方法では再現が難しい食感を一貫して提供します。
