Ako vedci vytvárajú vegánsku alternatívu hovädzieho mäsa?

Keď kalifornská potravinárska spoločnosť Beyond Meat v máji uviedla na trh svoj nový rastlinný burger vo Whole Foods v Colorade, zásoby sa vypredali. za jednu hodinu . Startup tvrdí, že Okrem Burgera je úplne vegánsky a neobsahuje sóju ani lepok, ale má sa variť ako skutočný hovädzí burger.

Primárnou zložkou burgeru je proteín zo žltého hrášku. „Ukázalo sa, že hráškový proteín má peknú textúru,“ hovorí Joseph D. Puglisi, profesor štrukturálnej biológie na Stanfordskej univerzite, ktorý je tiež vedúcim vedeckého poradného výboru na Beyond Meat.

Keď tento spisovateľ ochutnal Beyond Burger, mal mierne mäsitý pocit v ústach a komplexnú, vláknitú štruktúru, podobnú textúre jeho náprotivku z mletého hovädzieho mäsa. Placka bola menej mastná a ľahšia (repkový olej a kokosový olej prispievajú k obsahu tuku) a aróma viac rastlinná, ale inak držala pohromade, keď som ju jedol – dobré znamenie pre grilovačov.

Ako teda vyrobiť úplne vegánsky produkt, ktorý napodobňuje textúru, vôňu a chuť burgeru z mletého hovädzieho mäsa? 'Veľa pokusov a omylov, ako celá veda,' hovorí Puglisi. Science Friday hovoril s Puglisi o výzvach napodobňovania mäsa a o tom, či môžeme v budúcnosti očakávať rastlinné steaky.

Vaše vzdelanie je v štrukturálnej biológii. Čo to má spoločné s vytvorením rastlinného burgeru?

Mám titul Ph.D. v chémii, ale moje odborné znalosti sú v tvaroch a štruktúrach a fyzikálnom správaní biologických molekúl, hlavne ako sa vyrábajú proteíny. Takže študujem syntézu bielkovín.

Výzvou je tu mäso. Milujem jesť mäso; je to výborné. Ale čo je mäso? Mäso je svalové tkanivo, však? Je to tkanivo, na ktoré sme sa vyvinuli. Je to veľmi funkčný, biologický súbor buniek, ktorý vykonáva špecifickú funkciu, a už vidíte tú výzvu: potrebujem nejakým spôsobom prijať rastlinné bielkoviny a napodobniť niečo, čo rastliny nerobia – rastliny sa nehýbu, napr. z väčšej časti. Sú statické. Svaly sú súborom vlákien – aktínových a myozínových, ktoré sa pohybujú proti sebe a využívajú energiu na vytváranie pohybu. Tu sa dostáva k môjmu druhu sveta – k tvarom a štruktúram biologických molekúl. Tak sme sa pýtali, ako to môžeme napodobniť – nie na molekulárnej úrovni, pretože to pravdepodobne nedokážeme – ale na úrovni skúseností? Aký je zážitok z jedenia hamburgera?

Keď si hamburger vložíte do úst, je tu šťavnatosť, žuvanie, ktoré pochádza zo svalových vlákien a zmeny, ku ktorým dochádza vo svalových vláknach, keď ich varíte. Ako to teda môžeme napodobniť?

Aké odborné znalosti ste hľadali, keď ste zostavovali tím vedcov pre tento projekt?

Je to ťažké, pretože máme viacero cieľov – musíme vyvinúť surový hamburger, ktorý uspokojí spotrebiteľa, keď si ho kúpi, a potom musí zmeniť farbu, textúru a vôňu a chuť, keď ho varíme. Surové mleté ​​hovädzie mäso má veľmi odlišný chuťový profil ako varené mleté ​​hovädzie mäso.

Potrebovali sme typy vedcov, ktorí by rozumeli prírodným pigmentom a tomu, ako tieto prírodné pigmenty zmenia farbu – sú to ľudia s chemickým zázemím. Potrebovali sme ľudí, ktorí pochopili, ako dodávame tuk, ktorý sa nachádza medzi vláknami v prirodzených svalových bunkách. Sú to ľudia, ktorí pochádzajú trochu viac z potravinárskej chémie alebo chémie. A potom sme potrebovali vyvinúť vôňu a chuť z prírodných zložiek. Takže sú to aj ľudia, ktorí pochádzajú z chemického prostredia. Jedným zo spôsobov, ako sa aróma často vyvíja v potravinách, je niečo, čo sa nazýva Maillardova reakcia, ku ktorej dochádza pri vysokých teplotách, keď cukry reagujú so zložkami bielkovín a vytvárajú príjemnú, bohatú chuť, ktorá sa rozvinie, keď opečiete pekný kus mäsa, napríklad. Takže sme museli dosiahnuť, aby sa tieto reakcie objavili. A potom sme tiež museli pochopiť, ako mäso mení svoju štruktúru, keď ho varíte. Normálny burger z mletého hovädzieho mäsa začína byť veľmi poddajný, ako napríklad Play-Doh, a keď ho varíte, stvrdne. Potrebovali sme teda ľudí, ktorí rozumejú tomu, ako teplota ovplyvňuje materiálové vlastnosti bielkovín.

A potom sme potrebovali aj kuchára. Na konci dňa to musí dobre chutiť a musí to byť niečo, čo šéfkuchár povie: ‚Áno, podával by som to vo svojej reštaurácii.‘

Aká veľká časť náročnosti výroby tohto hamburgera bola kvantifikovateľná? Môžete napríklad merať pocit v ústach?

Povedal by som, že významná časť bola kvantifikovateľná. Je zrejmé, že veci ako farba a zmeny v štruktúre, ktoré sa vyskytujú počas varenia, sú veľmi kvantifikovateľné. Molekuly, ktoré prispievajú k chuti, sú veci, ktoré môžeme merať. Ale nuansy pocitu v ústach, súhry arómy a chuti, nepatrné zmeny, kde by niekto zistil horkosť – tam bolo ľudské telo lepším meracím zariadením ako čokoľvek v laboratóriu. Chcem len objasniť, že nie všetko o výrobe potravinárskeho produktu je veda. Stále je v tom umenie, a to preto, že ľudská skúsenosť s jedením je taká komplexná zmyslová udalosť.

Nové rastlinné hamburgery pochádzajúce z Beyond Meat and Impossible Foods zdôrazniť, že sa snažia napodobňovať skutočné mleté ​​hovädzie mäso, namiesto toho, aby boli len ich vlastným druhom vegánskeho produktu. Prečo si myslíte, že tu bola voľba napodobňovať skutočné mäso?

Myslím, že minulé produkty, ktoré boli vegánske, si možno mysleli, že tento cieľ je príliš ťažký. Takže si myslím, že súčasťou toho je, že sme si stanovili jasný cieľ. Rozumeli sme parametrom, pokiaľ ide o biologické a fyzikálne a chemické správanie, ktoré sme chceli v hamburgeri. Rozdelili sme problém na jeho jednoduchšie komponenty a urobili sme jednoduché experimenty. Som veľkým zástancom toho, že veda by mala byť zbavená svojich základných princípov a jednoduchých prístupov.

Veľa z dôvodov, prečo si myslím, že je to skvelý moment pre tento typ prístupu, dôvod, prečo existuje Impossible Foods and Beyond Meat, nie je len preto, že spotrebitelia sú na to pripravení a je to potrebné – z hľadiska znižovania konzumácia mäsa a chov mäsových zvierat z environmentálnych a spoločenských dôvodov – ale veda je na to pripravená. Dokážeme vykonávať merania, ktoré sme nikdy predtým nedokázali. Dokážeme zobraziť biologické systémy, aby sme pochopili mikroštruktúry, ktoré vedú k hrubým vlastnostiam potravín, lepšie, ako sme to dokázali predtým. Rozumieme genetickej výbave všetkých rastlín, s ktorými pracujeme. Súhru jedla a zdravia chápeme oveľa viac ako kedykoľvek predtým. Takže je len toľko vecí, ktoré viedli k tomu, že to bol skvelý moment. Veľa z toho sú len podporné technológie. Áno, bolo tam veľa pokusov a omylov, ale základom toho bolo veľa meraní, ktoré nás viedli k tomu, ako veci zlepšiť. A samozrejme veľa ochutnávok. Zábavné na tomto druhu vedy je, že svoj experiment môžete zjesť.

Takže čo bude ďalej – rastlinný steak?

Môžete si predstaviť, že ďalšou výzvou je vytvorenie mletého hovädzieho mäsa, z ktorého urobíte sekanú a mäsové guľky. Práve teraz sa zameriavame na hamburger, čo je definovaný zážitok z varenia, ale hovädzie mäso sa používa aj na výrobu ragu, kde ho varíte veľmi dlho. Dokážeme napodobniť všetky spôsoby varenia mletého hovädzieho mäsa? Bol to skvelý základný projekt. Vytvorí to vynikajúce hamburgery, ktoré si ľudia budú naozaj vychutnávať, no poskytuje nám to vedomostnú základňu, ktorú môžeme rozšíriť a vydať sa mnohými rôznymi smermi, ako je napríklad pokus o vytvorenie steaku alebo iných kusov mäsa.

Tento rozhovor bol upravený kvôli priestoru a prehľadnosti.