قام فريق بحث بتحويل البروتينات النباتية من جافة إلى عصيرية وشبيهة بالدهون عن طريق إنشاء كبسولات هلامية صغيرة تحبس الماء وتعزز الملمس والملمس دون إضافة أي مواد كيميائية. ومن المتوقع أن تزيد النتائج من اهتمام المستهلكين بالبروتينات النباتية وتساهم في تحقيق أهداف تغير المناخ العالمي عن طريق تقليل الاعتماد على المنتجات الحيوانية.
أحد أكبر العوائق التي تحول دون اعتماد بدائل اللحوم النباتية هو أن طعمها غالبًا ما يكون جافًا وقابضًا عند تناولها. يقوم فريق من العلماء بقيادة البروفيسور أنويشا ساركار من جامعة ليدز، بريادة فكرة تغيير نسيج البروتينات النباتية. إنهم يعملون على تغيير تصور الناس للبروتين النباتي من ملمس لزج وجاف إلى ملمس غني وعصير يشبه الدهون. والشيء الوحيد الذي يضيفونه إلى البروتين النباتي هو الماء.
ميكروجيل البروتين النباتي
ولتحقيق هذا التغيير، قام العلماء بتخليق جزيئات بروتينية نباتية صغيرة من خلال عملية تسمى التحلل المجهري.
يبدأ البروتين النباتي جافًا وله قوام خشن، ويتم وضعه في الماء وتسخينه. يؤدي هذا إلى تغيير بنية جزيئات البروتين بحيث تتجمع معًا، وتشكل شبكة مترابطة أو مادة هلامية تحبس الماء حول البروتينات النباتية.
يتم بعد ذلك تجانس الهلام، مما يؤدي إلى تحطيم شبكة البروتين إلى جزيئات صغيرة لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. تحت الضغط، كما هو الحال عند تناولها، تفرز الكبسولات الهلامية الدقيقة الماء، مما يخلق تأثيرًا مرطبًا مشابهًا لتأثير الكريم المنفرد.
وكشف التحليل باستخدام مجهر القوة الذرية أن ميكروجيلات البروتين النباتي لم تتجمع معًا ولكنها كانت مملوءة بالماء. مصدر الصورة: بن كيو، جامعة ليدز
وقال البروفيسور ساركار: "ما نقوم به هو تحويل البروتين النباتي الجاف إلى بروتين نباتي رطب، وذلك باستخدام البروتين النباتي لتشكيل شبكة عنكبوتية تحمل الماء حول البروتين النباتي. وهذا يوفر الرطوبة التي تشتد الحاجة إليها وملمس العصير في الفم. وباستخدام التكنولوجيا المستخدمة الآن على نطاق واسع في صناعة الأغذية، يمكننا إنشاء ميكروجيلات البروتين النباتي دون إضافة أي مواد كيميائية أو تركيبات. العنصر الرئيسي هو الماء."
تنشيط اهتمام المستهلك
ونشر الفريق النتائج التي توصل إليها في المجلة العلمية Nature Communications وقال إن جفاف البروتينات النباتية كان "... عنق الزجاجة الرئيسي في قبول المستهلك".
ومع هذا الإنجاز، يأمل الفريق في إحياء اهتمام المستهلكين بالبروتينات النباتية وتشجيع الناس على تقليل اعتمادهم على المنتجات الحيوانية للحصول على البروتين، وهي خطوة ضرورية لتحقيق أهداف تغير المناخ العالمي.
ويأتي أكثر من نصف ما يعادل 18 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون الناتج عن إنتاج الغذاء كل عام من تربية المنتجات الحيوانية وتصنيعها. ويقول الباحثون إن جزيئات البروتين الدقيقة "... توفر منصة فريدة لتصميم الجيل القادم من المنتجات الغذائية الصحية واللذيذة والمستدامة".
طوال فترة الدراسة، قام الفريق بوضع نموذج رياضي لسلوك البروتينات النباتية الدقيقة وكانوا واثقين من نجاح نهجهم.
لكن التصورات التي تم إنتاجها في جناح Atomic Force Microscopy Suite في كلية الهندسة والعلوم الفيزيائية بجامعة ليدز تثبت هذه النقطة. يستخدم مجهر القوة الذرية مسبارًا صغيرًا لمسح سطح الجزيء للحصول على صورة لشكله. هذه الصور بمثابة دليل على المفهوم.
تبدأ البروتينات النباتية متكتلة وسيئة الترطيب. أضف الماء وقم بتسخينه. يغير البروتين شكله ويحبس الماء حول نفسه، مكونًا مادة هلامية. يتم تقسيم الجل إلى جزيئات بروتينية نباتية صغيرة، مع جزيئات البروتين النباتي المحاطة بالماء. مصدر الصورة: بن كيو، جامعة ليدز
وأضاف البروفيسور ساركار: "كانت رؤية الصور المجهرية للقوة الذرية لحظة مثيرة بالنسبة لنا. فقد أظهر التصور أن جزيئات البروتين الدقيقة كانت في الأساس كروية الشكل ولم تتجمع أو تتجمع معًا. كان بإمكاننا رؤية جزيئات بروتينية نباتية متباعدة بشكل مستقل. وقد قالت دراساتنا النظرية أن هذا هو ما سيحدث، ولكن لم يكن هناك شيء مثل رؤية ذلك يحدث بشكل مباشر".
وقال الدكتور ميل هولمز، الأستاذ المشارك في كلية علوم الأغذية والتغذية بجامعة ليدز وأحد مؤلفي البحث: "يكشف هذا البحث عن براعة وعمق العلوم المشاركة في تكنولوجيا الأغذية الحديثة، من كيمياء البروتينات وكيفية استشعار الطعام في الفم إلى فهم علم الاحتكاك - الاحتكاك بين المواد والخلايا الحسية في الفم. إن حل الأسئلة الكبيرة في علوم الأغذية يتطلب علومًا متعددة التخصصات".
وبالنظر إلى مداهنة الهلاميات الدقيقة (المشابهة لتلك الموجودة في الكريم المنفرد)، فإن هذا يعني أنه يمكن استخدامها لأغراض أخرى في صناعة تجهيز الأغذية، مثل استبدال الدهون التي تمت إزالتها من الأطعمة لتطوير أغذية صحية.
وقال بن كيو، طالب دكتوراه في كلية علوم الأغذية والتغذية في جامعة ليدز والباحث الرئيسي في المشروع: "هذا اكتشاف رائع حقًا. والمثير للدهشة أن الكبسولات الهلامية الدقيقة لها مداهنة مماثلة لتلك الموجودة في مستحلب دهني بنسبة 20٪ دون إضافة قطرة دهون، ونحن أول من أبلغ عن ذلك".
"إن بياناتنا التجريبية مدعومة بالتحليل النظري، وهو ما يعني أيضًا أنه يمكننا البدء في استخدام هذه البروتينات النباتية الدقيقة في الأطعمة التي يجب إزالة الدهون فيها، وإعادة تركيبها إلى أطعمة بروتينية نباتية من الجيل التالي أكثر صحة."