本技术涉及食品行业领域。具体地，涉及作为肉类替代品和可定制食品的蛋白质类产品的领域。
背景技术：
1、蛋白质是所有活生物体中的基本成分，并且用于健康饮食的蛋白质营养素可以通过动物和植物来源的食物获得。根据欧洲委员会科学和知识服务的“健康促进和疾病预防知识门户”报告(2017)，包含不同蛋白质营养素的混合饮食是人体正常运转的基础，为身体的酶活性、免疫力、细胞信号转导和肌肉工作提供条件。在作为蛋白质结构区块的氨基酸中，一组称为必需氨基酸(iaa)或必要氨基酸(eaa)：人体本身不能合成它们，因此必须在饮食中提供它们以使身体实现其生理功能。世界上一些农村地区的植物类饮食中常见的较少种类的食物可能导致饮食蛋白质不足。另一方面，大多数西方(包括欧洲)饮食在蛋白质摄入方面是高质量的，因为这些饮食基于多种植物来源和动物类食物的蛋白质的组合，两者都能够提供良好的iaa摄入。蛋白质缺乏的后果包括智力下降和诸如夸希奥科病等疾病，特别是在受营养不良或饥荒影响的国家。对于具有正常身体活动水平的成年男性和女性，饮食蛋白质的推荐日摄入量为约0.80至0.83g/千克体重，而对于儿童和孕妇的推荐量更高，以分别支持身体的生长和产奶。在老年人的特殊情况下，推荐他们的日常饮食在蛋白质摄入方面等于或高于年轻的成年人，但这取决于他们缺乏蛋白质的趋势。
2、必须考虑世界人口的增长(据fao预测，2050年96亿)以及随之而来的对植物和动物来源蛋白质的需求的增加对气候变化的影响，因为目前从牲畜中获取大多数动物来源蛋白质的策略在气候变化方面发挥着重要作用。畜牧业对全球变暖的贡献甚至超过运输业(比包括汽车、卡车、飞机、火车和轮船在内的所有运输工具加起来要多40％)。最近，据估计，畜牧业贡献了地球上所有人类引起的温室气体(ghg)排放的14.5％。其中包括37％的人为因素的甲烷和65％的一氧化二氮，它们分别使co2的gwp(全球变暖潜能)扩大23倍和296倍。与牛肉、牛奶生产、猪肉和家禽有关的牲畜活动分别贡献了来自该领域的ghg排放总量的41％、20％、9％和8％，而其余的贡献则由来自牲畜的产品的肥料储存、加工和运输提供。此外，牲畜对淡水污染和可获性、生物多样性、土地退化、荒漠化和毁林也有相当大的影响，最后一项是产生最多ghg排放的土地相关的变化活动。已经研究了不同饮食模式的环境影响，发现素食具有最低的影响。此外，已知基于植物的农业对于淡水使用、所需土地的量和产生的废物的环境影响比生产肉类的农业要低得多。
3、考虑到先前描述的关于包含多种蛋白质营养素的饮食对改善全球公共卫生的贡献以及关于向更可持续的农业和畜牧业系统前进的重要性的论点，对于寻找健康的可替代从动物产生的肉的策略的需要似乎是根本且紧迫的。
4、最近，出现了对于来自家畜的肉的一些替代品：其中一些基于使用如大豆等植物类成分来模仿肉，而另一些基于组织工程技术，其中细胞与支架和生长因子结合以产生所谓的清洁肉制品。
5、在美国专利9808029-b2(2017)中，fraser等公开了包含含血红素的蛋白质的植物类食品，其在烹饪时产生具有牛肉相关香味的化合物，从而模拟肉的风味。然而，基于使用植物类蛋白质来模仿肉的风味的现有技术不能模仿动物来源的纤维状肉的稠度、纤维状质地和弹性。事实上，肉的力学性质和质地的主要原因之一是由于其典型的各向异性。
6、如植物类食品的模制等传统技术不能模仿动物的天然组织，因为它们不能模仿来自活的动物的肉的典型的纤维各向异性分布和取向。当模制植物类材料时，获得的成型物的网络微结构将与肉的典型的各向异性微结构差别非常大。
7、为了更好地模拟传统的动物肉质地，krintiras等，“on the use of couettecelltechnology for large scale production of textured soy-based meatreplacers”，journal offood engineering，2016，第169卷，pp.205-213开发并公开了使用植物蛋白(大豆蛋白分离物和麸质)的颗粒混合物的纤维状结构模式。krintiras等证明在包括同轴圆筒的装置中施加简单的剪切流和热量，可以获得具有各向异性纤维并类似于肉的纤维状结构。纤维沿遍布两个圆筒的材料的流动方向排列。该材料被认为是良好的肉替代品，但它仍然不能模拟高度质感和纤维状的肉。另外，需要特殊的装置。
8、在美国专利us 8703216-b2(2014)中，forgacs等人公开了一种形成组织工程化可食用肉制品的方法，所述肉制品形成为多个多细胞体，包括以层的形式彼此粘附的非人类细胞(特别是肌细胞)，所述方法包括基于生物打印的策略，其是利用嵌入到生物相容性墨水(称为生物墨水)中的活细胞进行3d打印的过程。然而，在基于组织工程的技术中，需要在实验室中培养动物细胞，以使它们产生类似于来自活动物的肉的细胞结构。此外，与天然动物组织相比，当前的组织工程技术仅能产生简化的人造组织。尽管组织工程技术试图引导细胞在细胞水平上模仿天然组织结构，但是这些策略需要在实验室中维持大规模细胞培养，这是非常昂贵且复杂的，并且通常需要向培养的细胞提供大量的所谓的胎牛血清(fbs)形式的动物来源的蛋白质，以使其生长。
9、在美国专利申请us2016135493-a1(2016)中，kuo等公开了一种增材制造打印系统，其包括多个胶囊保持器，能够经伸缩挤出装置通过3d打印制造食品。
10、其他作者也评估了蛋白质和纤维状食品材料的适印性。一个实例是在lille等，“applicability of protein and fibre-rich food materials in extrusion-based3dprinting”，journal of food engineering-2017，http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.201704.034中制造和公开的小吃产品。lille等人评估了包含不同浓度的蛋白质和/或糖(例如淀粉、脱脂乳、半脱脂乳)的不同可食用组合物、这些可食用组合物的组合、黑麦麸、燕麦和蚕豆的适印性。对于许多这些组合物，测量了粘弹性，包括储能模量(g')和损耗模量(g")以及相角值，最后得出结论，可用于印刷并且印刷后还具有自支撑性的组合物应具有低于1900pa的g'。在任何其他情况下，会发生高粘性组合物堵塞挤出机或组分相分离。打印机结构用基于nscrypt技术(nscrypt inc，orlando，florida)的vtt微米级分配环境和引导喷嘴以逐层方式沉积3d结构的cad控制的xyz运动控制系统制成。lille等人还评估了印刷材料在自支撑能力方面的能力，以及在印刷之后冻干和在烘箱中加热的效果。
11、另外，已经进行了许多努力来获得还易于制造和加工的可食用纤维材料。然而，高纤维材料组合物的流变参数需要特殊的设备，例如couette槽，以便获得部分模拟纤维状各向异性食品(肉)的质感。此外，这些流变特性还意味着在使用3d打印装置的情况下堵塞挤出机，因此很难打印高度纤维状的食品，并且将3d打印策略局限于具有柔软质地的可食用组合物(小吃、巧克力图案、比萨饼底等)。生产植物类产品的现有技术不能同时模拟来自活动物的肉的风味、外观、稠度、纤维状质地和弹性。基于组织工程的清洁肉类技术具有一系列缺点，包括其工艺的成本、复杂性和耗时特性。
12、因此，需要能够提供所有必需营养素同时特别是减少动物肉生产的其他方法和材料，所述材料可避免上述缺点。
技术实现思路
1、已经令人惊奇地发现，特定粘弹性组合物或材料(其可以是微挤出的，同时在微挤出后具有自支撑性)的组合，和包含由所述粘弹性组合物制成的微挤出单元的层的特定布置，得到了具有类似于传统肉或具有高纤维稠度的食品类型的最终质地和力学性质的可食用产品。因此，获得了下述的产品，其具有所需营养特性(由于粘弹性材料的组成)、三维(3d)形状、宏观和微观形态、稠度、在拉伸和压缩应力下的弹性以及模仿不同动物和植物天然组织的特定力学和营养特性的质地。
2、因此，如以下实例所示，可食用微挤出产品的许多力学性质使其成为有用的肉类替代品、人造肉或组织工程肉，其可包括由所述粘弹性组合物提供的所需的营养素组成。
3、因此，本发明的第一方面涉及一种制造包括两个以上的粘弹性微挤出单元的层的可食用微挤出产品的方法，其中，各个挤出单元包含蛋白质、可食用假塑性聚合物和合适的可食用溶剂，该方法包括以下步骤：
4、(i)提供粘弹性组合物，所述粘弹性组合物在合适的可食用溶剂中包含蛋白质和可食用假塑性聚合物，所述粘弹性组合物包含重量百分比为19％至49％的蛋白质和至少45％的可食用溶剂，所述百分比均相对于所述粘弹性组合物的总重量，所述可食用溶剂补足所述粘弹性组合物的100重量％；
5、(ii)通过宽度或直径为10μm至1000μm的孔口将所述粘弹性组合物微挤出，以获得一个或多个微挤出单元；和
6、(iii)将两个以上的包含微挤出单元的层堆叠为使得可食用微挤出产品的垂直截面显示出在层内相交的微挤出单元，或者在不同层之间重叠且不同取向的微挤出单元；或者将两个以上的层堆叠为使得层之间的微挤出单元平行取向。
7、实施该方法的具体方式在下一部分中详述。
8、本发明涉及并提供了一种包括两个以上的粘弹性微挤出单元的层的可食用微挤出产品，其中，各个挤出单元包括蛋白质、可食用假塑性聚合物和合适的可食用溶剂，其中：
9、-蛋白质相对于微挤出单元总重量的重量百分比为19％至49％，可食用溶剂相对于微挤出单元总重量的重量百分比为至少45％；
10、-微挤出单元的截面宽度为10μm至1000μm；
11、-可食用微挤出产品的压缩弹性模量为1.0×103pa至5.0×106pa，可食用微挤出产品的拉伸杨氏模量为5.0×103pa至11.0×106pa，所述压缩弹性模量和拉伸杨氏模量在伺服液压测试系统中以等于1mm/min的夹具位移速率在23℃下并在可食用微挤出产品中的溶剂量为45重量％至90重量％的情况下测量；并且
12、-将所述两个以上的微挤出单元的层堆叠为使得可食用微挤出产品的垂直截面显示出在层内相交的微挤出单元，或者在不同层之间重叠且不同取向的微挤出单元；或者，将所述两个以上的层堆叠为使得层之间的微挤出单元平行取向。
13、因此，本发明的第二方面是通过上述方法能够获得的可食用微挤出产品，所述产品包含如上文限定的两个以上的粘弹性微挤出单元的层，并且其中，可食用微挤出产品的压缩弹性模量为1.0×103pa至5.0×106pa，可食用微挤出产品的拉伸杨氏模量为5.0×103pa至11.0×106pa，所述压缩弹性模量和拉伸杨氏模量在伺服液压测试系统中以等于1mm/min的夹具位移速率在23℃下并且在可食用微挤出产品中的溶剂量为45重量％至90重量％的情况下测量。
14、这些压缩弹性和杨氏模量是由制造粘弹性微挤出单元的粘弹性组合物的定性和定量特征与可食用微挤出产品的其他特征(即单元的截面和微挤出单元的层的堆叠)所得到的。
15、该可食用微挤出产品通过不影响其可食性和营养特性的不同机械和可选的化学步骤获得。另外，微挤出可以通过3d打印使用粘弹性组合物作为制造微挤出单元的3d打印用可注射油墨而进行。这是由于在合适的溶剂中、特别是在水中包含蛋白质和假塑性聚合物的所述粘弹性组合物的流变性所致的。
16、本发明的另一方面是上述可食用微挤出产品作为肉类替代品的用途。该方面也可配制成包含本发明第一方面的可食用微挤出产品或由本发明第一方面的可食用微挤出产品组成的肉类替代品。本发明的“肉类替代品”是用于减少或“替代”真正的来自动物的肉以获得来自动物的肉(肉排、香肠等)和肉类替代品的混合物的产品。
17、本发明的又一方面是如上定义的可食用微挤出产品作为人造肉的用途。该方面还可以配制成包含本发明第一方面的可食用微挤出产品或由本发明第一方面的可食用微挤出产品组成的人造肉。“人造肉”通常被理解为肉替换物、肉替代物、仿肉、假肉、模拟肉、素肉、基于植物的肉或植物肉，接近特定类型肉的某些美学品质(例如质地、风味、外观)或化学特性。有时它们也被称为“肉类替代品”(参见krintiras等，如上)。
18、如上所述，本发明的一个目标是能够微挤出以获得自支撑微挤出单元的特定定性的粘弹性组合物和将所述微挤出单元布置在两个以上的层内的有效组合。由于假塑性聚合物的存在，该粘弹性组合物具有使其能够微挤出的适当粘弹性参数。假塑性聚合物是具有剪切稀化(或同样在剪切应变下粘度降低)的聚合物化合物。
19、令人惊讶地发现，在第一方面的可食用微挤出产品的制备中，使用具有特定粘弹性参数的在溶剂(即在水中)中的蛋白质和假塑性聚合物的新混合物是特别好的。因此，还开发了特定的新型粘弹性组合物，其具有高蛋白质含量(组合物中为19％至49％)并且在可食用溶剂中还包含可食用假塑性聚合物。参数限定的这些新型粘弹性组合物的储能模量g'高于损耗模量g″，所述g'和g″在0.16hz的频率和23℃的温度下在一对平行的锯齿状板中在组合物中的溶剂量为45重量％至90重量％的情况下测量，储能模量g′高于1700pa，损耗模量g″高于350pa，并且粘弹性组合物中的比率g″/g′为0.24至0.88。该比率也称为损耗角正切(tan(δ))。
20、因此，本发明的另一方面是可食用粘弹性可微挤出组合物，其在合适的可食用溶剂中包含：相对于粘弹性组合物的总重量的重量百分比为19％至49％的蛋白质，所述蛋白质选自植物来源的蛋白质、昆虫蛋白质、藻类来源的蛋白质、细菌来源的蛋白质及其组合；和相对于全部粘弹性组合物的重量百分比为0.2％至40％的可食用假塑性多糖，其选自藻酸盐、黄原胶、糖胺聚糖、琼脂糖、结冷胶、果胶、卡拉胶及其组合；并且所述粘弹性组合物包含相对于所述组合物总重量为至少45重量％的可食用溶剂。重量的余量是溶剂，直至100％的粘弹性组合物。
21、该粘弹性组合物是可微挤出的，因此具有低于进行微挤出的孔口的宽度或直径的60％的成分(即蛋白质、可食用溶剂和假塑性聚合物)的混合物的粒径的均一分布。均一分布是指超过90重量％的颗粒的粒径低于进行微挤出的孔口的宽度或直径的60％。
22、因此，如果要通过具有10μm至1000μm的特定宽度或直径的孔口将粘弹性组合物微挤出，则粘弹性组合物具有从低于6μm至低于600μm的粒径的均一分布。因此，如果要进行微挤出的孔口的宽度或直径为10μm，则超过90重量％的颗粒具有低于6μm的粒径；或者如果要进行微挤出的孔口的宽度或直径为1000μm，则超过90重量％的颗粒具有低于600μm的粒径。
23、在这种为孔口的宽度或直径的60％的情况下，避免了在本发明的方法的步骤(ii)中使用的挤出机的堵塞。
24、获得具有粒径的均一分布的具有高蛋白质含量(19％至49％)和假塑性聚合物的粘弹性组合物是重要的，因为高重量百分比的蛋白质和假塑性材料的混合物倾向于相分离，因此由于挤出机的堵塞和/或待微挤出的材料的分解而使得挤出不能进行。另一方面，混合物必须保持蛋白质结构，以确保微挤出后的动物类(或肉样)纤维材料的适口性(口感)和质地。
25、发明人惊奇地发现，混合物中重量百分比为19％至49％的蛋白质、假塑性聚合物和至少45％的可食用溶剂(补足混合物的100％)的均匀混合物可通过以下方法获得：
26、(a)将蛋白质、可食用假塑性聚合物和可食用溶剂在容器中混合；和
27、(b)在将温度从室温(即20℃)升高至低于95℃的过程中以高离心力施加搅拌并且将搅拌和温度维持1分钟(min)至30分钟(min)的时间。
28、尽管有强搅拌，但蛋白质结构并没有被破坏至失去结构和感官特性的程度，同时混合物由尺寸足以穿过微挤出机而不将其堵塞的颗粒构成。
29、这些高重力通常用于陶瓷领域，以获得水泥或陶瓷材料的均匀混合物。然而，它们在包含蛋白质作为纤维材料的组合物中的用途由于对所述蛋白质的变性作用而受到阻碍。
30、因此，本发明的另一方面是一种新型可食用粘弹性可微挤出组合物，其包含可食用假塑性聚合物、重量百分比为19重量％至49重量％的蛋白质和至少45重量％的可食用溶剂，所述溶剂补足所述粘弹性组合物的100重量％，所有百分比均相对于所述粘弹性组合物的总重量，所述粘弹性组合物具有从低于6μm至低于600μm的粒径的均一分布，并且能够通过以下方法获得：
31、(a)将蛋白质、可食用假塑性聚合物和可食用溶剂在容器中混合；和
32、(b)可选地在多于一个方向上以10g至4000g的离心力或相对离心力(rcf)施加一个或多个搅拌循环，同时将温度从20℃升高至低于95℃的温度，并且将搅拌和温度维持1分钟至30分钟的时间。
33、在半径为10cm的转子中，约10g的相对离心力对应于300转/分(rpm)。4000g对应于约6000rpm，即5976rpm。在半径为10cm的转子中，约60g的相对离心力对应于730转/分(rpm)。
1.一种可食用微挤出产品，其包括一个或多个粘弹性微挤出单元，其中，各个挤出单元包含蛋白质、可食用假塑性聚合物和合适的可食用溶剂，其中：
2.如权利要求1所述的可食用微挤出产品，所述可食用微挤出产品由包含所述蛋白质、所述可食用假塑性聚合物和所述合适的可食用溶剂的粘弹性组合物制成，其中，蛋白质、可食用假塑性聚合物和可食用溶剂相对于所述粘弹性组合物的重量百分比与所述粘弹性微挤出单元中的百分比相同。
3.如权利要求1或2所述的可食用微挤出产品，其中，所述一个或多个粘弹性微挤出单元选自微挤出片、微挤出丝及其组合。
4.如权利要求1或2所述的可食用微挤出产品，其中，蛋白质的重量百分比为25％至49％，可食用溶剂的重量百分比为至少45％。
5.如权利要求1或2所述的可食用微挤出产品，其中，蛋白质的重量百分比为29％至49％，可食用溶剂的重量百分比为至少45％。
6.如权利要求1或2所述的可食用微挤出产品，其中，所述蛋白质选自：非人动物来源的蛋白质、植物来源的蛋白质、藻类来源的蛋白质、酵母来源的蛋白质、细菌来源的蛋白质及其组合。
7.如权利要求1或2所述的可食用微挤出产品，其中，所述可食用假塑性聚合物选自多糖、假塑性蛋白及其组合。
8.如权利要求7所述的可食用微挤出产品，其中，所述假塑性聚合物是选自藻酸和藻酸的可食用盐、黄原胶、糖胺聚糖、琼脂糖、结冷胶、果胶及其组合中的多糖。
9.一种可食用复合产品，其包含：一部分的权利要求1至8中任一项所述的可食用微挤出产品；和一部分的包含选自一种或多种甘油三酯、胆固醇、一种或多种磷脂、一种或多种脂肪酸及其组合的脂肪的固化组合物；和/或一部分的包含软骨物质的固化组合物；和/或包含硬骨物质的一部分，所述部分的包含脂肪和/或软骨物质和/或硬骨物质的组合物与该部分的所述可食用微挤出产品相邻并接触。
10.一种可食用微挤出层，其包括一个或多个粘弹性微挤出单元，其中，各个挤出单元包含蛋白质、可食用假塑性聚合物和合适的可食用溶剂，其中：
