研究チームは、化学薬品を一切加えずに水分を閉じ込めて食感と口当たりを向上させるミクロゲルを作成することにより、植物ベースのタンパク質を乾燥したものからジューシーで脂肪のようなものに変えました。この研究結果は、植物由来のタンパク質に対する消費者の関心を高め、動物性食品への依存を減らすことで世界的な気候変動目標に貢献すると期待されています。


植物ベースの肉代替品を採用する際の最大の障壁の 1 つは、それらを食べると乾燥していて渋い味がすることが多いことです。リーズ大学のアンウェシャ・サーカー教授率いる科学者チームは、植物タンパク質の質感を変えるというアイデアの先駆けとなっている。彼らは、植物タンパク質に対する人々の認識を、ぬるぬるしたパサパサした感触から、脂肪に似たジューシーで濃厚な感触に変えることに取り組んでいます。そして、植物タンパク質に加えるのは水だけです。

植物性タンパク質ミクロゲル

この変化を達成するために、科学者たちはミクロゾライゼーションと呼ばれるプロセスを通じて植物タンパク質マイクロゲルを作成しました。

植物性たんぱく質は最初は乾燥していてザラザラした食感になっており、水に入れて加熱します。これによりタンパク質分子の構造が変化し、分子が凝集し、植物タンパク質の周囲に水を閉じ込める相互接続されたネットワークまたはゲルを形成します。

次にゲルは均質化され、タンパク質のネットワークが肉眼では見えない小さな粒子に破壊されます。消費時などに圧力がかかると、ミクロゲルから水分がにじみ出て、単一のクリームと同様の潤滑効果を生み出します。

原子間力顕微鏡を用いた分析により、植物タンパク質ミクロゲルは凝集しておらず、水で満たされていることが判明した。画像出典: Ben Kew、リーズ大学

サーカー教授は、「私たちがやっているのは、乾燥植物タンパク質を水和植物タンパク質に変換することです。植物タンパク質を使って植物タンパク質の周囲に水を保持するクモの巣を形成します。これにより、必要な水分と口にジューシーな感触が得られます。現在食品業界で広く使用されている技術を使用すると、化学薬品や配合物を一切加えずに植物タンパク質マイクロゲルを作成できます。重要な成分は水です。」と述べました。

消費者の関心を活性化する

研究チームは研究結果を科学誌ネイチャー・コミュニケーションズに発表し、植物タンパク質の乾燥が「消費者に受け入れられる上で重要なボトルネックになっている」と述べた。

この画期的な成果により、チームは植物ベースのタンパク質に対する消費者の関心を再燃させ、世界的な気候変動目標を達成するために必要なステップであるタンパク質摂取における動物性食品への依存を減らすよう人々を奨励したいと考えています。

毎年食料生産によって生成される二酸化炭素換算量 180 億トンのうち、半分以上は動物製品の飼育と加工に由来しています。研究者らは、タンパク質マイクロゲルが「健康的でおいしい、持続可能な次世代の食品を設計するための独自のプラットフォームを提供する」と述べている。

研究全体を通して、チームは植物タンパク質マイクロゲルの挙動を数学的にモデル化し、自分たちのアプローチがうまくいくと確信しました。

しかし、リーズ工学物理科学大学院の原子間力顕微鏡スイートで作成された視覚化は、この点を証明しています。原子間力顕微鏡では、小さなプローブを使用して分子の表面をスキャンし、その形状の画像を取得します。これらの画像は概念実証に相当します。

植物タンパク質は最初は塊状で、水分が不足しています。水を加えて加熱します。タンパク質は形状を変化させ、それ自体の周囲に水を閉じ込めてゲルを形成します。ゲルは植物タンパク質のミクロゲルに分解され、植物タンパク質の粒子が水に囲まれています。画像出典: Ben Kew、リーズ大学

サーカー教授はさらに、「原子間力顕微鏡の画像を見るのは、私たちにとって刺激的な瞬間でした。視覚化により、タンパク質マイクロゲルの形状は本質的に球形であり、凝集したり凝集したりしないことがわかりました。独立した間隔で配置された植物タンパク質マイクロゲルを見ることができました。私たちの理論的研究では、これが起こるだろうと述べていましたが、それが起こるのを直接見ることに勝るものはありませんでした。」

リーズ大学食品科学栄養学部の准教授で論文著者の一人であるメル・ホームズ博士は、「この研究は、タンパク質の化学や口の中で食べ物がどのように感知されるか、トライボロジー（口の中の材料と感覚細胞の間の摩擦）の理解に至るまで、現代の食品技術に関わる科学の創意工夫と奥深さを明らかにしている。食品科学における大きな問題を解決するには、学際的な科学が必要である。」と述べた。

ミクロゲルの潤滑性（単一クリームの潤滑性と同様）を考えると、これは、より健康的な食品を開発するために食品から除去された脂肪の代替など、食品加工業界の他の目的にマイクロゲルを使用できることを意味します。

リーズ大学食品科学栄養学部の博士課程の学生で、このプロジェクトの主任研究員であるベン・キュー氏は、「これは本当に注目に値する発見だ。驚くべきことに、マイクロゲルは脂肪を一滴も加えなくても20％脂肪エマルションと同様の潤滑性を有しており、我々はこれを初めて報告した。」と述べた。

「私たちの実験データは理論分析によって裏付けられています。これは、脂肪を除去する必要がある食品にこれらの植物タンパク質マイクロゲルを使用し始めて、より健康的な次世代の植物タンパク質食品に再配合できることも意味します。」