食感分析は、培養肉を従来の肉のように感じさせるために重要です。テクスチャープロファイル分析 (TPA), ワーナーブラッツラー剪断試験, および引張試験などの技術は、硬さ、噛みごたえ、剛性などの特性を測定するのに役立ちます。これらの方法は、製品が生産中の一貫性を維持しながら、口当たりや噛みごたえに対する消費者の期待を満たすことを保証します。
主なポイントは以下の通りです:
- テクスチャープロファイル分析 (TPA): サンプルを2回圧縮して咀嚼をシミュレートします。硬さ、弾力性、噛みごたえを測定します。
- ワーナーブラッツラー試験: 繊維を切断することで柔らかさに焦点を当て、構造化製品に最適です。
- 引張試験: 伸縮性と剛性を評価し、筋繊維の配列を再現するために重要です。
課題には、サンプル準備の不一致や複雑な肉の足場バイオマテリアルを模倣することの難しさが含まれます。. 多点インデンテーションや、リアルタイムのレオロジー試験を生産に統合するなどの新しい開発は、精度と効率を向上させることを目的としています。
研究者にとって、
テクスチャー分析ワークショップ with Texture Technologies, BlueNalu, and Optimized Foods - CMS22
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主なテクスチャー分析方法
培養肉比較のための3つの主なテクスチャー分析方法
圧縮試験
圧縮試験、またはテクスチャープロファイル分析 (TPA), は、サンプルに対して2回連続の一軸圧縮を短い休止期間を挟んで適用する方法です。この方法は人間の咀嚼の機械的プロセスを模倣し、消費中に製品がどのように振る舞うかについての洞察を提供します。試験中、プローブはサンプルを元の高さの50%まで3 mm/sの速度で圧縮し、人間の噛む力をシミュレートします。
このテストからいくつかの主要なパラメータが導き出されます:
- 硬さ: 最初の圧縮時のピーク力で、「最初の一口」の感覚を表します。
- 弾力性: 変形後の回復の程度と速度。
- 凝集性: 内部構造の完全性を反映する、最初の圧縮に対する2回目の圧縮で行われた仕事の比率。
- 噛みごたえ: 硬さ、凝集性、弾力性から導き出される複合的な指標。
例えば、凝集性の値が1に近い場合、製品は噛んでいる間によくまとまっていることを示し、0に近い値は簡単に崩れることを示唆します。
2022年3月、研究者のJacobo Paredes-Puente、Diego Cortizo-Lacalle、およびAne Miren Imazは、Biotech Foods S.L. (スペイン、サン・セバスティアン)が提供する培養肉から作られたフランクフルトスタイルのソーセージを調査しました。ZwickiLine Z1.0万能試験機を使用して、栽培されたソーセージは従来の製品と同等の硬さと噛みごたえを示したが、伝統的なフランクフルトソーセージよりも著しく高いヤング率（剛性）を示したことが判明しました。 [1].
せん断およびワーナーブラッツラーテスト
せん断試験は、圧縮試験に対して補完的な視点を提供し、初期の噛みつきの力学に焦点を当てます。V字型の刃を使用して、この方法はサンプルを切断する動作を適用し、肉との最初の接触時の歯の動作を再現します。
TPAが咀嚼プロセスをシミュレートするのとは異なり、ワーナーブラッツラー法は特に繊維構造をせん断するのに必要な力を測定し、柔らかさを評価するのに特に有用です。このアプローチは、全体カット製品や筋繊維が整列した構造化サンプルを評価する際に優れています。結果 - 特に最大せん断力 - は、柔らかさに対する消費者の認識と密接に関連しています。
TPAは生または均質なサンプルに適していますが、Warner-Bratzler法は構造化製品に理想的であり、研究者が伝統的な肉の代替品の噛み応えのメカニクスを評価するのに役立ちます。伝統的な肉の代替品 [1] .
引張試験
引張試験は、材料の伸縮性と一軸張力下での回復を測定することで、圧縮やせん断を超えます。この方法は、自然の筋繊維の配列と機械的特性を模倣するように設計された構造化製品に特に関連しています。
主要な指標には以下が含まれます:
- ヤング率: 機械的応力とひずみの比率であり、材料の変形抵抗と形状回復能力を示します。
2025年1月、ジャン＝バティストが率いる研究グループR.G. スープペズとエイリニ・テオドシウはアストン大学から、7種類のバーガーに対して引張、圧縮、切断を含む単一サイクルの一軸試験を実施しました。彼らの発見は、伝統的な牛肉の機械的特性を再現するための培養肉製品の目標値を確立するのに役立ちました。彼らは、曲げ、圧縮、および切断の降伏ひずみが、牛肉とその代替品を区別するために重要であると特定しました[3] .
引張試験は、培養肉の足場と整列した繊維が、特にフィラメントおよび繊維ネットワークで見られるひずみ硬化挙動を再現する際に、自然肉の機械的性能を達成できるかどうかに関する貴重なデータを提供します[2] .
アプリケーションと制限
テクスチャ分析法の利点
テクスチャ分析は、培養肉を評価するための人間の官能パネルに代わる信頼性が高く効率的な方法を提供します。単一のテクスチャプロファイル分析テストで、研究者は硬さ, 凝集性, 弾力性, および咀嚼性などの複数のパラメータを、わずか1回の二重圧縮サイクルで測定できます。このプロセスは、1秒未満で完全な機械的プロファイルを提供し、継続的な品質改善に不可欠な迅速で一貫した指標を提供します。このような速度と再現性は、迅速な品質管理チェックが不可欠な生産環境で特に価値があります[1] .
これらの機器的手法は、商業用肉製品との直接比較も可能にします。応力をひずみに対してプロットすることにより、研究者はテクスチャを分類できます (e.g. 、柔らかすぎる、硬い、ゴムのような、または脆い）、生産チームが消費者の期待に製品を合わせるのを助けます[2]. さらに、レオロジー特性評価は、押出成形のようなプロセスを制御する上で重要な役割を果たし、製品の最終的な口当たりに影響を与える流動挙動や粘性特性に関する洞察を提供します[1].
このような定量的な比較は、培養肉の開発を検証する上で重要であり、そのテクスチャー特性が従来の肉製品に近いことを保証します。しかし、これらの利点にもかかわらず、対処すべき技術的な課題がまだあります。
課題と制限
その強みにもかかわらず、テクスチャー分析には独自の課題があります。持続的な問題の一つはサンプル準備. 繊維の配向や水分含有量の変動により、サンプルの厚さを一貫して得ることが難しくなり、結果にばらつきが生じます[1]. これに対処するために、Biotech Foodsの研究者はメタクリレートプレートテンプレートとミクロトームブレードを使用した方法を開発し、サンプル全体で3 mmの標準化された厚さを確保し、データの不一致を減少させました[1].
レオロジー試験も独自の困難を呈します。例えば、サンプルが試験プレートへの接着を失うと、通常10％を超える高変形で滑りが発生します。この問題は、固体と液体の状態間の移行に関連するデータの正確性を損ないます[1][2]. さらに、標準的なテクスチャ分析方法は、サルコメア、筋繊維、結合組織などの肉の複雑な階層構造を捉えることができないことが多く、開発者はこれらを食用足場を使用して再現しようとしています。これらは、培養肉の開発者がリアルなテクスチャを実現するために再現しなければならない重要な要素です[2].
ワーゲニンゲン大学のFloor K. G. Schreuders氏が指摘したように:
したがって、将来の開発は、より多くの弾力性を生み出すルートに焦点を当て、加熱効果がテクスチャに与える影響を可能にして、肉の特性をさらに模倣できるようにするべきです [2].
もう一つの課題は、培養肉のための確立されたベンチマークがないことです。最近まで、これらの製品の機械的特性に関する実験データがほとんどなく、明確な生産目標を設定するのが難しい状況でした。しかし、最近の研究では、高牛肉含有量製品（95%以上の牛肉）からターゲット値を特定し始めており、開発目標のためのより明確な枠組みを提供しています[3].
これらの課題を克服することは、培養肉が従来の肉の食感を一貫して再現するために重要です。
食感分析の新しい展開
食感分析の分野は進化しており、古い技術を超えて精度を向上させ、リアルタイムの評価を可能にしています。
マルチポイント圧痕技術
従来のテクスチャープロファイル分析（TPA）は、単一ポイントの圧縮に依存しており、培養肉の局所的な機械的差異を考慮することができないことがよくあります。この欠点は、繊維の配向や水分分布などの要因が不均一な結果をもたらす異質なサンプルで顕著になります[1]. マルチポイントインデンテーション技術は、組織表面全体にわたる空間的に分解されたデータを提供することで、この問題に対処します。伝統的な肉の複雑な構造を再現することが優先される培養肉において、このアプローチはより高い精度を保証します。従来の試験とは異なり、10％を超える変形でサンプルの滑りが発生する可能性があるのに対し、マルチポイントインデンテーションはそのような不一致を効果的に特定します[1]. このような詳細でテクスチャをマッピングする能力により、この方法は自動化された生産システムへの統合に強力な候補となります。
バイオプロセシングシステムとの統合
業界のトレンドは、リアルタイムの品質管理のために生産プロセスにテクスチャ分析を組み込む方向にシフトしています。バイオプロセシングワークフローにレオロジー特性評価を組み込むことで、メーカーはパラメータを動的に調整することが可能になります。例えば、押出成形や流動成形の際には、培養肉マトリックスの粘性および流動特性を理解することが、従来の肉に似た食感を実現するために重要です。貯蔵弾性率（G'）や凝集性などの主要なパラメータを監視することで、商業基準内で望ましい機械的特性を維持するためのリアルタイム調整が可能になります。[1] [4]. 器械的方法は、官能検査や感覚パネル評価と比較して、再現性と効率性が高いです。しかし、繊維状または不均一な材料のサンプル準備を自動化する際に、アーティファクトを導入せずに行うことなどの課題が残っています。さらに、pHや温度などの重要な要因の継続的な監視は、従来の肉製品で見られる筋肉から肉への移行を再現するために不可欠です。[1].
どのようにCellbase がテクスチャー分析をサポートするか
研究者と認定サプライヤーをつなぐ
培養肉の生産には、異種サンプルのテクスチャーを分析するための専門的なツールが必要です.
このプラットフォームは、R&Dのタイムラインを妨げる可能性のある複雑な調達プロセスを合理化します。技術仕様を標準化することにより、
そのデータを解析し、構造化フィールドに標準化したので、購入者は実際に製品を比較することができます[6] .
この透明性のレベルは、最終製品の機械的特性に大きく影響を与える上流の生産要因も包含しています[5].
業界特有の専門知識
機器調達を簡素化するだけでなく、
結論と今後の方向性
テクスチャー分析は、培養肉の品質を確保する上で重要な役割を果たし、研究者が従来の肉の感覚体験を再現するのを助けます。 ヤング率やせん断ひずみなどの機械的特性をターゲットにすることで、生産者は消費者の好みに合わせてバイオプロセス戦略を微調整できます。しかし、さらなる進展のためには、いくつかの研究のギャップを解決する必要があります。
重要な領域の一つは 培養後の成熟です。時間、温度、pHが組織変換に与える影響を理解することは、従来の家畜肉で見られる死後変化を模倣するための鍵です。[1]さらに、業界は基本的な圧縮試験を超えて進化する必要があります。標準化された屈曲、引張、切断プロトコルなどのマルチモーダル機械試験を実施することで、複雑なホールカット構造のより包括的な理解が得られます[3] . 最近の研究では、硬さや噛みごたえなどの特性が、95%以上の高肉含有量製品を代替品と効果的に区別できることが強調されています。これらの発見は、業界が2040年までに35%の市場シェアを達成することを目指す中で、貴重なベンチマークを提供します[1] [3] .
この進化をサポートするために、
もう一つの有望な方向性は、リアルタイムのレオロジー特性評価を生産ワークフローに組み込むことです。このアプローチは、製品の一貫性を確保しながら、消費者の感覚体験を向上させます。培養肉セクターが進展するにつれて、エンジニアリングパラメータと消費者の認識との関係はますます正確になり、生産者は従来の肉とほとんど区別がつかない製品を作成できるようになります。
よくある質問
製品に対してTPA、せん断、引張試験のどれを選べばよいですか？
培養肉製品の食感を評価する最適な方法を決定する際には、測定したい特定の食感属性に合わせて試験方法を選ぶことが重要です：
- テクスチャープロファイル分析 (TPA): この方法は、硬さ, 弾力性, および噛みごたえ, を評価するのに理想的で、包括的な食感プロファイルのための選択肢です。
- せん断試験: この技術は、柔らかさと繊維質, を測定するのに使用され、噛みやすさを決定する重要な要素です。
- 引張試験 : 伸縮性と繊維構造, を分析するのに最適で、特にステーキのような製品を作る際に役立ちます。
製品の感覚的および構造的目標に合ったテスト方法を選択してください。
培養肉の食感結果の変動を減らすためのサンプル準備手順は何ですか？
培養肉の食感結果の変動を減らすためには、準備中のタイミングと取り扱いを一貫して行うことが重要です。サンプルをバッチで調理し、すべてが同じ条件で準備されるようにします。すべてのサンプルが同じ温度と状態で評価に達するようにタイミングを調整します。均一な準備方法を守ることが、信頼性のある食感分析と感覚評価を達成し、プロセス全体での一貫性と精度を確保する鍵です。
どのテクスチャーメトリクスが消費者の噛み心地と口当たりを最もよく予測しますか？
テクスチャーメトリクス、例えばテクスチャープロファイル分析 (TPA)やワーナーブラッツラー剪断力 (WBSF), は、培養肉の感覚的特性を評価する上で重要な役割を果たします。これらの技術は、消費者が噛み心地と口当たりをどのように感じるかを予測するのに特に有用であり、テクスチャー特性を消費者の好みによりよく合わせることができます。
