未來,肉?

鄭建瑋 銘傳大學生物科技學系副教授

Take Home Message

• 現代人關注食安問題,加上環保、健康、道德等因素產生對傳統畜牧肉品的種種疑慮,未來肉應運而生。

• 未來肉不僅具有肉類的營養,還能藉由調整蛋白質與油脂的比例和來源、重建肉品結構的新技術,塑造肉類的風味與口感。

• 目前未來肉的原料成本高昂,如果能降低成本並擴大生產,或許未來能取代價格逐漸升高的傳統肉類。


▲以Lypid 植物肉丸製作的咖哩料理。(本篇圖片皆由Lypid 活優科技提供)

當人類文明進展到21 世紀,人類的科技隨之進步,多數地方經濟繁榮,人類對生命的期望值也不斷提高。但在許多人心目中,現在的世界似乎沒有變得比較好⸺貧富懸殊、環境汙染、地球暖化、資源枯竭、天災不斷、新興疾病席捲世界,同時地緣政治引發的戰亂更是從未停歇。焦慮感伴隨著許多人的成長,特別是切身的食安問題。

現代人的食安焦慮

食品安全的問題可以由兩個層面來看,第一個是食物來源的安全,另一個則是加工食品的安全。因此不同認知與信仰的人,對於安全來源的食物會有不同的看法,例如有機認證、產銷履歷等。許多人非常在意食材來源是否安全無毒,擔心食用被汙染的食材將會導致日後嚴重的健康問題。

人們希望每餐吃的食物最好都來自安全的農場、牧場,具有產銷履歷、能夠清楚地知道成分,且符合當今環保與人道概念,確認每樣入口的食品都經過層層檢驗。至於加工食品,最容易有疑慮的是食品添加物問題,目前只能透過嚴格的法規和多層次的檢驗管控,讓加工食品的安全盡可能有所保障,其餘就只能靠業者的良心。

肉類飲食的衍生疑慮

在日常飲食中,蛋白質類的食品一直是餐桌上最珍貴的食材。過去所謂的山珍海味基本上就是各種稀有的肉品,能常常吃到肉類的人們通常都是富裕的階級。不過自從綠色革命(Green Revolution)〔註〕以來,基本上人類逐步地解決了飢荒的問題,蛋白質的取得也不再是多麼困難的一件事。

然而物極必反,當大魚大肉之後,前面所提到的飲食焦慮感油然而生。是否因為過度攝取紅肉,引來三高症狀、增加日後心血管疾病的發生率?是否因為自身的口腹之慾,造成環境更大的壓力?畢竟傳統的肉類生產需要大量土地、水、能源,並會產生大量溫室氣體。在了解大規模密集養殖與畜牧的作業方式以後,許多人更加覺得吃肉是一件不人道的事情。


綠色革命又稱第三次農業革命,開始於二次世界大戰之後(1950 ~ 1970 年)直到20 世紀末,而部分第三世界國家還在進行中。當農業生產導入新科技新做法,例如高產量品種、化肥、殺蟲劑、機械化耕,乃至後期的基因改良品種,配合各國政府對農業的大量補貼、農地私有化政策的推行,國際間農業貿易也隨之開放。綠色革命的結果導致農產品的產量大幅提升,雖然減少飢荒的發生,但也帶動了地球人口在1950 年之後大幅增加,並引發地球暖化等環境問題。


▲Sun Berno 的煙燻牛肉堡含植物肉排,並以PhytoFat植物油脂煎煮。

未來肉的誕生

因此未來肉在過去幾年應運而生,有別於傳統的「素肉」,未來肉有著更接近動物肉品的外觀、風味、口感、營養價值。未來肉又稱植物肉或人造肉,它是一種以植物性蛋白質為基礎,透過食品科技加工製成的肉類替代品。一般而言,未來肉可以被程式化(programing),產品的營養成分與熱量可以依不同營養需求而精準設計量身訂做,因此能提供符合每一位消費者需求的營養內容,且通常可含有較低的脂肪、膽固醇、熱量,以及較高的膳食纖維、維他命等營養素含量。未來肉自問世以來,發展極為快速。根據市場研究公司「Markets and Markets」的數據,全球未來肉市場規模預計將從2020 年的46 億美元增長到2027 年的140 億美元。

未來肉的概念其實很簡單,就是以植物性來源的食材替代一般肉品的營養成分,同時利用現代食品加工技術重建出足以在烹調後呈現肉類原本的風味和口感。未來肉研發成敗關鍵成分就是其中的蛋白質與脂肪比例,可參考一般常見肉品的營養成分表製作(表一)。

未來肉的製作

1. 成分來源

在開發未來肉產品時,最重要的就是找到安全、穩定、便宜又營養的植物性蛋白質。最常被使用的植物性蛋白質有豌豆蛋白、大豆蛋白、米蛋白、小麥蛋白。其中大豆蛋白價格便宜,產量又大,在以前的素肉裡面廣泛被使用,然而黃豆特有的味道,還有與傳統素食的連結,限制了大豆蛋白在未來肉裡面的使用。

近年來最受歡迎的未來肉成分是豌豆蛋白。豌豆蛋白和大豆蛋白都是一種優質的植物性蛋白質,胺基酸組成與動物蛋白質相似,缺點是成本較為昂貴。此外還有許多高蛋白質含量的食品,例如藜麥、奇亞籽、大麻籽、螺旋藻,另外鷹嘴豆和堅果也值得研究。

至於脂肪則主要來自於植物油,偶爾也會有廠商加入少部分的動物性油脂,或在烹調時使用動物性脂肪以提升風味。常見的植物油包括椰子油、葵花籽油、芥花油、米糠油、小麥胚芽油、大豆油等。植物油富含不飽和脂肪酸,有助於降低心血管疾病的風險,一般被認為遠比動物性脂肪健康,這也是植物肉的重要賣點。

由於溶點與風味發散性的差異,現在的植物肉在製作過程中通常會混和使用多種植物油,以獲得理想的口感和風味,例如椰子油加上葵花籽油;椰子油加上大豆油;芥花油加上大豆油。在製作植物培根等熔點較高的產品時,也有廠商使用人造脂肪以改善口感。總之,植物肉脂肪飽和脂肪酸含量可以被設計,如果提高不飽和脂肪酸和高密度膽固醇的含量,便能夠降低心血管疾病的罹患風險。至於其他微量營養素,例如維生素和礦物質,則可以使用來自生物科技的濃縮產品。


▲加入Lypid 植物肉丸的義大利麵。

2. 吃起來像肉

然而天然肉品之所以吸引人絕對不會是因為它健康,而是因為它好吃,因此感官上的享受在製作植物肉時也非常重要。例如牛肉、牛排的部位和油花的分布與比例,影響了牛肉的品質更決定它的價格。部位不同,牛肉硬度、含筋量、油脂比例也會有所不同,口感更是天壤之別。構成牛肉結構的是牛隻各部位的肌肉組成,例如肌纖維中的肌凝蛋白(myosin)和肌動蛋白(actin)是牛肉風味的主要來源,結締組織中的膠原蛋白和彈性蛋白則會賦予牛肉一定的風味,牛肉的風味和香氣則來自脂肪組織中的脂肪。此外烹飪方法也會影響牛肉風味的釋放。

所以在利用植物蛋白模擬一般肉品時,可從結構紋理塑造口感,最好能完整地利用植物性蛋白重建動物性肉類的肌肉結構,令肉品的黏彈性、延展性、風味性質與天然動物性肉品一致。目前的做法是在二次結構裡,將經過提取純化的植物性蛋白質紡織成纖維,有時也會加入大量植物性的纖維,以提高肉品的強度。


▲Lypid 植物滷肉少了42%的卡路里(calorie, cal),以及 47%的脂肪。

3. 多樣的製作技術

製作植物肉,先要將植物蛋白質清淨磨碎,再透過物理化學方法分離萃取蛋白質,然後利用以下幾種工程技術重塑產品理化性質:

1. 食品擠壓法(food extrusion):利用食品擠壓機讓產品受熱加壓產生形變,仿製肉品質感的植物肉。

2. 電紡法(electrospinning):將植物蛋白質溶液通過紡絲機紡成植物蛋白纖維絲,再集束加工使它成為有類似肉類纖維結構的植物肉。

3. 3D列印法(3D printing):利用3D列印方法,將純化的植物蛋白質或細胞培養的肌肉細胞,列印出帶有與肉類形狀和結構相似的植物肉。

以上三種方法各有優缺點,目前也都有廠商在使用。例如超越肉類公司(Beyond Meat)的「Beyond Beef」、食品科技公司「JUST」的雞塊「JUST Chicken」、以色列培養肉公司「Aleph Farms」的牛排「Aleph Steak」都使用電紡法製作。素肉生產公司「Impossible Foods」的漢堡肉「Impossible Burger」、泰森食品公司(Tyson Foods)的「Raised & Rooted」系列食品則是用食品擠壓法。另外,超越肉類公司的主要熟食產品(Beyond Burger、Beyond Sausage、Beyond Meatballs、Beyond Crumbles)也都是使用擠壓機製作。

至於3D 列印法則有食品技術公司「Memphis Meats」的雞肉「Memphis Chick」和生物技術公司「Finless Foods」的鮪魚「Finless Tuna」。他們利用細胞大量生產肉品肌肉細胞,再利用3D列印技術製作產品。因為這種方法利用動物的細胞來製作,所以風味可以和天然肉品完全一樣。而這種未來肉就不再是植物肉了,而是以幾乎接近畜養方式生產的未來肉。


▲不包含任何動物成分的Lypid 煙燻五花肉片。

未來肉的發展瓶頸

然而,無論何種方法都無法和原本的肉類完全一樣,還是需要後段加工技術,例如調味烹調,才能讓產品品質更接近動物性的肉品。此外,目前未來肉產業發展的最大問題還是成本,在市場上未來肉的價格約為一般肉品的2 ~ 3 倍。植物性蛋白質的生產與純化萃取加工成本過高,導致市場價格過高也連帶影響需求,在無法產量不足的情形下,價格更是居高不下。

如果未來肉的發展因為高昂的成本而只限於金字塔頂級的客群,勢必影響未來發展。即使來自科技業的資金挹注促進了產業的進步,如果當今的市場狀況仍無法有所突破,未來肉可能僅是曇花一現。因此當務之急應設法降低原料成本,並擴大產量以降低整體生產成本。

隨著環保意識的提升,肉類生產成本愈來愈高,如果有一天產生黃金交叉,也許未來我們在餐桌上吃的「肉」,將不再是今日我們所熟悉的概念。 閱讀完整內容
科學月刊2024/4月號 第652期

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封面故事一:未來,肉?/鄭建瑋

科學月刊

2024/4月號 第652期