پروتئین‌های جایگزین؛ منابع پروتئین آینده

چکیده‌ای از وبینار دکترSobhy El-Sohaimy ;استاد بیوشیمی مواد غذایی از دانشگاه South Ural State 

جمعیت جهان تا سال 2050 به 10 میلیارد نفر می رسد که به معنای نیاز بیشتر به غذا و محصولات کشاورزی است که به‌دنبال آن پیش بینی می‌شود میزان پروتئین جایگزین و غذاهای آینده تا سال 2035 به 290 میلیارد دلار برسد.

«جهانی عاری از گرسنگی و سوء تغذیه؛ جایی که غذا و کشاورزی به شکلی که از نظر اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی پایدار است، نقش مهمی در بهبود استانداردهای زندگی همه به‌ویژه فقیرترین افراد دارد»؛ این چشم‌انداز فائو (سازمان جهانی غذا و کشاورزی) است. اما افزایش جمعیت جهان از یک طرف و رشد درآمد اقشار متوسط و کم‌درآمد از طرف دیگر، افزایش استفاده از منابع غذایی همچون گوشت، سبزیجات ، میوه‌ها و غلات را به‌دنبال خواهد داشت. از این‌رو نیاز به منابع طبیعی تأمین غذا بیش‌تر خواهد شد.

پیش‌بینی می‌شود که پروتئین جایگزین و غذاهای آینده (Alternative Proteins and Future Foods: AP-FF) تا سال 2035 به 290 میلیارد دلار برسد، در حالی که غذاهای آینده در سال 2020 تنها 2 درصد از کل بازار پروتئین حیوانی را تشکیل می‌دادند.

غذاهای نیمه‌گیاهی

‌به‌طور کلی، یک رژیم غذایی نیمه‌گیاهی بر پایه گیاهان است اما بخش کوچکی از گوشت را نیز شامل می‌شود. اما این بخش گوشتی به‌درستی تعریف نشده است؛ در برخی رژیم‌های نیمه‌گیاهی همه انواع گوشت اما در زمان‌های مشخص مصرف می‌شود (به‌عنوان مثال یک بار در هفته، یک بار در ماه، دوشنبه‌های بدون گوشت)، برخی دیگر گوشت قرمز را حذف می‌کنند اما ماهی و مرغ را در رژیم خود دارند. بنابراین درک چگونگی پایدار سازی این رژیم‌ها در آینده به‌گونه‌ای که در قالب توسعه پایدار قرار بگیرند بسیار مهم است.

منابع جایگزین پروتئین

  1. گوشت‌های گیاهی که مستقیماً به‌عنوان جایگزین‌های گوشت به فروش می‌روند، مانند برگر‌های گیاهی، یا جوجه‌کباب گیاهی
  2. محصولات بر پایه قارچ (مانند mycoprotein)
  3. حشرات
  4. گوشت مصنوعی

گوشت‌ گیاهی جایگزینی قدیمی

گوشت گیاهی اساس پروتئین‌های جایگزین در سرتاسر دنیا است. آغاز به کار صنعت گوشت گیاهی به قرن نوزدهم باز می‌گردد و چندین شرکت پیش‌تاز و عمده در زمینه گوشت گیاهی بین دهه 70 و 90 در سرتاسر دنیا تأسیس شدند. اما تا همین اواخر، بازار این محصولات به میزان زیادی محدود به وگان‌ها و گیاه‌خواران بود تا اینکه در چند سال اخیر بازار آن بیش از پیش رشد یافته و محصولاتی تولید شده‌اند که از لحاظ طعم و مزه تفاوتی با محصولات گوشتی معمول ندارند.

گوشت گیاهی مستقیماً از گیاهان تهیه می‌شود. با استفاده از جادوی تکنولوژی می‌توان پروتئین گیاهانی همچون سویا، نخود، سبزیجات و دانه‌های کامل را به محصولی شبیه گوشت تبدیل و در محصولاتی چون برگر، سوسیس، هات‌داگ، ناگت‌های مرغ و ماهی استفاده کرد.

گوشت‌های گیاهی از پروتئین، چربی، ویتامین، مواد معدنی و آب تشکیل شده‌اند و نسل بعدی آن‌ها از نظر ظاهری، پخت‌و‌پز و طعم شبیه گوشت معمولی خواهد بود.

گوشت گیاهی برای زمین، مردم و حیوانات بهتر است

گوشت گیاهی 72 تا 99% آب کمتر و 47 تا 99% زمین کمتر نیاز دارد، 51 تا 91% آلودگی آبی کمتری ایجاد می‌کند و تولید گازهای گلخانه‌ای را 30 تا 99 درصد کاهش می‌دهد. در تولید گوشت گیاهی همچنین نیازی به مصرف آنتی‌بیوتیک نیست. پس تولید آنتی‌بیوتیک برای مصارف دامی کم می‌شود و فقط به مصارف انسانی می‌رسد و با خارج‌کردن حیوانات از این معادله و ورود گوشت‌های گیاهی خطر ابتلا به بیماری‌های همه‌گیر به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.

افزایش قابل توجه مصرف گوشت‌های گیاهی

در سال 2020 فروش غذاهای گیاهی در بازار خرده‌فروش اروپا حدود 3.6 میلیارد یورو  بود که نسبت به سال‌های 2019 و 2018 به‌ترتیب 28 و 49% افزایش داشت. آلمان به عنوان پیشتاز بازار با فروشی حدود 993 میلیون یورو مقام اول را در زمینه فروش گوشت‌های گیاهی و انگلستان با 750 میلیون یورو مقام دوم را به خود اختصاص داده‌اند. میزان فروش گوشت گیاهی خود به‌تنهایی 1.4 میلیارد یورو بود که 63% نسبت به سال 2018 افزایش نشان می‌داد.

قارچی غنی از پروتئین

کلمه مایکوپروتئین ریشه یونانی دارد و به معنای پروتئین قارچی است. تحقیق در مورد توسعه مایکوپروتئین در دهه 1960 آغاز شد و تحقیقات زیادی انجام گرفت تا اینکه Fusarium venenatum به عنوان قارچی که بتواند مورد استفاده قرار بگیرد شناسایی شد و توسعه یافت. مایکو پروتئین برای اولین بار در سال 1983 توسط یک شرکت انگلیسی به نام Quorn به فروش رفت. مایکوپروتئین جایگزین گوشت برای رژیم‌های گیاه‌خواری و وگان است و گرچه از محصولات گوشتی به دست نیامده، بافتی شبیه به گوشت دارد.

قارچFusarium venenatum  از خاک استخراج می‌شود و از طریق تخمیر با استفاده از گلوکز به عنوان منبع انرژی رشد می‌کند. سپس بخاردهی، خنک و منجمد می‌شود. این فرایند به مایکوپروتئین بافتی شبیه گوشت می‌دهد. در مراحل بعدی آلبومین تخم‌مرغ به‌عنوان بایندر برای حفظ بهتر شکل محصول اضافه می‌شود. در مایکوپروتئین‌های وگان از عصاره سیب‎‌زمینی به‌عنوان جایگزین استفاده می‌کنند. محصول به‌صورت منجمد در سوپر‌مارکت‌ها توزیع و فروخته می‌شود. محصولات مایکوپروتئین شامل فیله ماهی، استیک ماهی، کتلت مرغ، ناگت مرغ، برگر گوشت، استیک گوشت، سوسیس، گوشت قلقلی و غذاهای آماده است.

این ماده غنی از پروتئین و فیبر و حاوی تمام اسیدهای آمینه و فاقد کلسترول است و اسید چرب اندکی دارد. در مقایسه با سایر پروتئین‌های گیاهی مثل لوبیا، میزان پروتئین بیش‌تری دارد. اما نکته منفی این پروتئین طعم و شرایط رشد آن است که برای جلوگیری از آلودگی میکروبی باید به‌خئبی کنترل گردد.

ریزجلبک‌های خوردنی

پروتئین ریزجلبک (Microalgal Protein) از گونه سبز آبی جلبک‌ها (سینوباکتری) به دست می‌آید و حاوی میزان پروتئین قابل توجهی است. به‌عناون مثال، جلبک اسپیرولینا ماکسیما حاوی 60 تا 71 درصد پروتئین، 13 تا 16 درصد کربوهیدارت، 6 تا 7 درصد چربی و 3 تا 4.5 درصد اسید‌نوکلئیک بر اساس وزن ماده خشک است. ازاین نوع جلبک در تهیه مواد غذایی انسانی و حیوانی به صورت پودر، عصاره مایع، چیپس، نوشیدنی و قرص و همچنین در مواد آرایشی و از جلبک دونالیلا سالینا نیز در تولید بتاکاروتن و مواد غذایی انسانی و محصولات آرایشی استفاده می‌شود.

مصرف آب و زمین کم‌تر در تولید پروتئین حشرات

حشرات خوراکی گونه‌هایی از حشرات هستند که برای مصرف انسان، به‌صورت کامل یا به‌صورت پودرشده به‌عنوان جزئی از محصولات غذایی فرآوری‌شده مانند برگر، پاستا و یا تنقلات و اسنک‌ها استفاده می‌شوند. حشرات در مقایسه با سایر منابع گوشتی از نظر مواد مغذی، موثرتر هستند. آنها بسته به نوع گونه حشره 60 تا 77 درصد پروتئین دارند. حشراتی مانند سوسک، حاوی مقادیر مناسبی پروتئین کامل هستند. فیبر غذایی دارند و عمدتاً شامل چربی غیراشباع و برخی ویتامین‌ها مانند ویتامین B12، ریبوفلاوین، ویتامین A و همچنین مواد معدنی ضروری هستند. کیفیت پروتئین حشرات در حد کیفیت گوشت حیوانی است. اما به دلیل در‌دسترس‌نبودن، ممکن است قیمت بالاتری داشته باشند.

محصولات حاصل از پروتئین حشرات در آمریکای شمالی، کانادا و اروپا شامل آرد حشرات مانند آرد سوسک، برگر حشرات (از آرد حشرات)، بارهای پروتئینی ورزشی حشرات شامل پودر حشرات (اغلب سوسک‌های خانگی)، پاستای حشرات که از آرد گندم غنی‌شده با آرد حشرات تولید می‌شود، نان حشرات، اسنک حشرات و غیره هستند.

از نظر توسعه‌پایدار، برای هر کیلوگرم تولید گوشت گاو نسبت به یک کیلوگرم پروتئین حشرات، 95 برابر زمین بیش‌تر، 26 برابر آب بیش‌تر و 8.3 برابر خوراک بیش‌تر مصرف می‌شود و دی‌اکسید‌کربن حاصل از تولید یک کیلوگرم گوشت گاو 7.7 برابر بیش‌تر است. درواقع برای تولید یک کیلوگرم پروتئین حشرات 8 لیتر آب مصرف می‌شود درحالی‌که در تولید یک کیلوگرم گوشت مرغ و گاو به ترتیب 1250 و 8350 لیتر آب مصرف می‌شود.

گوشت‌هایی که از آزمایشگاه بیرون می‌آیند

ایده گوشت‌های مصنوعی که به‌عنوان گوشت آزمایشگاهی یا invitro نیز شناخته می‌شوند، اوایل دهه 2000 به‌وسیله Dr. Jason Matheny  مطرح شد. و  Dr. Mark Post در دانشکاه ماستریخت هلند در سال 2013 برای اولین بار آن را تأیید عمومی کرد. اولین فروش تجاری در جهان نیز در دسامبر 2020 در رستورانی در سنگاپور رخ داد.

گوشت مصنوعی در حقیقت همان گوشت حیوانی است که در آزمایشگاه بدون کشتار حیوان و از سلول‌های ماهیچه حیوان تولید می‌شود. این محصول جایگزین غیرحیوانی گوشت است که از کشتار صنعتی دام، اختلال در زنجیره تأمین، جنگل‌زدایی مرتبط با کشاورزی، انتشار گازهای گلخانه‌ای، بروز بیماری‌هایی که از حیوان به انسان منتقل می‌شوند، مقاومت آنتی‌بیوتیکی و گوشت آلوده جلوگیری می‌کند.

سلول‌های بنیادی مشتق‌شده از حیوان در محیط کشت رشد داده و به سلول‌های اولیه بدل می‌شوند. سپس این سلول‌ها در مقیاس بالاتر و در ادامه درون بیورآکتورها کشت داده می‌شوند. سپس تفکیک و بلوغ ماهیچه‌ها‌ انجام می‌گیرد و در نهایت بافت‌های ماهیچه ای حاصل می‌گردند.

غنی‌سازی محصولات غذایی با پروتئین‌های گیاهی

علاوه‌بر استفاده از پروتئین‌های گیاهی به‌عنوان جایگزین پروتئین حیوانی می‌توان محصولات غذایی را با این پروتئین‌ها غنی کرد. نمونه‌ای از غنی‌سازی محصئلات غذایی با پروتئین‌های گیاهی، استفاده از کینوآ به‌صورت آرد در نان است؛ افزودن 30 درصد آرد کینوآ به نان می‌تواند محتوی پروتئین را بیش از 3.5 درصد افزایش دهد. به‌علاوه آن‌که میزان اسیدهای آمینه ضروری و مواد معدنی نیز با افزودن آرد کینوآ نیز افزایش می‌یابد

افزودن ایزوله پروتئین نخود به انواع کیک، مافین و پاستا نیز می‌تواند ارزش غذایی آنها را بالا ببرد. به‌عنوان مثال با افزودن 15% ایزوله پروتئین نخود به پاستا می‌توان محتوی پروتئین آن را تا 15 درصد افزایش داد درحالی‌که محتوی نشاسته آن از 70 درصد به 62% کاهش می‌یابد.

ایزوله شاهدانه و ایزوله پروتئین گندم سیاه نمونه‌های دیگری از موادی هستند که می‌توانند محصولات را از نظر ارزش غذایی ارتقا دهند.