本文最初刊登在 The Conversation。
当你咬一口多汁的汉堡、切一块完美的五分熟牛排，或者狼吞虎咽地吃下一盘鸡块时，你的感官最有可能对食物的气味、味道、质地和颜色做出反应。很长一段时间以来，这四种属性使肉类区别于其他食物类别。
然而，近年来，食品公司开始专注于肉类替代品的开发。许多人认为，从以肉类为主的饮食转变为以植物性饮食有助于环境可持续性，并改善自身健康。
研究的两个主要焦点是植物肉替代品和实验室培育肉。两者都面临着有趣的挑战。实验室培育肉需要培养动物细胞并产生肉类产品。植物肉替代品则使用植物材料来重现类似动物的结构和风味。
一些受到消费者喜爱的植物肉替代品的知名食品公司包括Impossible、Beyond Meat、Mosa Meat 和 Quorn。
从科学角度来看，植物肉替代品的开发尤其引人入胜，因为食品制造商和研究人员试图创造出具有与那些多汁汉堡或嫩鸡柳相似的质地、风味、外观和营养成分的产品。
作为一名生物化学家，我向学生们传授食物如何为我们的身体提供能量，我的研究侧重于这些产品的成分和生产，以及它们如何模仿动物肉，这对我来说很有吸引力。
动物肉主要由蛋白质、脂肪和水组成，含有少量碳水化合物、维生素和矿物质。食用的动物组织通常是肌肉，其独特的形状由束在一起的蛋白质纤维和结缔组织构成。
蛋白质纤维的大小和形状会影响肉的质地。特定肌肉组织中天然脂质（脂肪和油）的数量和种类会影响蛋白质结构，进而影响肉的风味、嫩度和多汁性。肉类产品的水分含量也很高。
通常，植物肉替代品使用非动物蛋白，以及增强风味、脂肪、着色剂和粘合剂的化学化合物。这些产品也含有超过 50% 的水分。为了生产植物肉替代品，会将这些成分混合以模仿动物肌肉组织，然后添加风味增强剂等添加剂。
开发出类似肉的质地
大多数肉类替代品都来源于大豆蛋白，因为它相对便宜且容易吸收水分和脂肪，能将这些物质结合在一起，防止它们分离。一些公司会使用其他蛋白质，例如小麦蛋白、豆类（如扁豆、鹰嘴豆、豌豆、豆子）和油籽蛋白。
由于大多数动物肉含有一定量的脂肪，这会增加产品的风味和质地，所以植物肉替代品制造商通常会添加脂肪，如菜籽油、椰子油或葵花籽油，以使产品更柔软、更美味。
蛋白质和脂肪不易与水混合——这就是为什么沙拉酱中的成分有时会分层。使用这些成分时，食品制造商需要进行乳化，或者将它们混合在一起。乳化对于确保蛋白质、脂肪和水形成具有吸引力质地的一体化网络至关重要。否则，食品产品可能会变得油腻、海绵状，或者干脆难吃。
许多素食肉类替代品还使用胶凝剂来结合水分和脂肪。它们有助于乳化，因为它们含有淀粉，淀粉与水和脂肪有很强的相互作用。这使得蛋白质、脂肪和水形成更混合的网络，使其更具肉感，更能吸引消费者。
制造出具有肉样质地的产品并非易事。由于动物肉主要是肌肉组织，其蛋白质、脂肪和水的空间排列方式非常独特。
为了模仿这种结构，制造商会使用拉伸、揉捏、折叠、分层、3D打印和挤出等工艺。目前，最受欢迎的加工方法是挤出。
挤出是一种方法，将干性配料——植物蛋白和脂肪——送入机器，同时加入稳定的水流。机器内部像螺杆一样旋转，结合分子，将植物材料的球形结构转化为纤维状。
每种植物蛋白在制造过程中表现不同，因此一些植物肉替代品可能会使用不同的成分，这取决于它们的结构。
添加鲜味
虽然质地至关重要，但肉类也有独特的鲜味和鲜味。
一种称为美拉德反应的化学反应有助于在烹饪动物肉时形成复杂、浓郁的风味。因此，酵母提取物、味噌、蘑菇和香料等添加剂可以通过促进美拉德反应的发生来增强植物肉替代品的风味。
煮熟的肉类的香气通常来自于糖和氨基酸之间的化学反应。氨基酸是蛋白质的基本组成部分。大量的研究集中于试图复制其中一些反应。
为了促进这些反应，替代肉的开发者会添加褐变剂，包括特定的氨基酸，如半胱氨酸、蛋氨酸和赖氨酸，以及糖和维生素硫胺素。添加来自山核桃或牧豆树的天然烟熏调味料也能使替代肉类具有相似的香气。
眼观六路，口福自然来
正如公元一世纪的罗马美食家阿皮修斯所说：“我们首先用眼睛吃饭。”
这意味着，即使质地完美，味道也恰到好处，消费者仍然会根据外观来决定是否购买和食用素肉。
因此，食品制造商通常会开发出看起来像经典肉类菜肴——汉堡、肉丸、香肠或炸鸡块——的植物肉替代品。他们还会添加天然着色剂，如甜菜根、胭脂树红、焦糖和蔬菜汁，使植物肉替代品看起来更像传统肉类的颜色。
大豆和小麦蛋白等植物蛋白不像动物肉那样会褐变。因此，一些食品制造商会增加豌豆和扁豆蛋白的比例，这使得肉类替代品在烹饪时看起来更褐色。
通过一些研究，模仿动物肉的结构、质地、风味和外观并非难事。但问题依然存在：人们会购买和消费它们吗？
人们似乎确实想要植物肉。世界各国对这些产品的需求都在增加。2023年，全球市场规模已超过70亿美元，预计到2030年将增长近20%。
披露：Julie Pollock 获得美国国立卫生研究院的资助。此外，她还是美国国家科学院 LabX 制作的 YouTube 频道“厨房里的化学家”的联合主持人。
