Characterization of proteins and lipids from alternative proteins for application in food emulsion production

Abstract

This research aimed to study the chemical quality and functional properties of proteins and fats from alternative proteins. Three types of alternative proteins were studied: silkworm pupae, house crickets, and watermeal to find the most suitable raw materials to develop emulsion food products. The results showed that silkworm pupae had the highest fat content, while house crickets had the highest protein content and watermeal had the highest dietary fiber and carbohydrate content. Silkworm pupae had the highest amino acid content (61.81 g/100 g dry weight), followed by house crickets and watermeal, respectively. Silkworm pupae had the most suitable fatty acid ratio (SFA:MUFA:PUFA; 1:1:1), as well as high oil holding capacity (15.83 g/g) and emulsifying properties (26.25%) and the highest emulsion stability (92.71%). Therefore, silkworm pupae were suitable for developing emulsion products from alternative proteins. It was developed into four formulas of meat analogue products from silkworm pupae by freezing technique, namely, reference formula (soy protein) and formulas added with 5, 10 and 15% of silkworm pupae, respectively (SP 5%, 10% and 15%). The study found that increasing the amount of silk pupae resulted in the viscosity and flow behavior of the slurry mixture as a pseudoplastic fluid, with the SP 15% formula showing the highest viscosity and having a gel-like texture with more elasticity than the reference formula. Increasing the amount of silkworm pupae decreased the lightness of the product, while increasing the redness and yellowness. In addition, adding silkworm pupae could increase the firmness, hardness and tighter internal fiber-like structure. Chemical composition analysis found that adding silkworm pupae significantly increased the protein, fat and ash contents. Consumer acceptance test indicated that the SP 5% formula received the highest acceptance score. When studying the changes throughout the storage period at 4±1 °C for 28 days, it was found that the storage period decreased the color, pH and water-holding capacity, while the firmness value increased. Including when testing for the total amount of microorganisms, yeast and mold, it was found that the product could be stored for 14 days and no yeast or mold contamination was found. This research demonstrates the potential of alternative proteins to be developed into quality emulsion food products and reflects the opportunity to expand the results for the development of alternative protein food products that meet the future market needs in terms of nutrition, safety, and consumer acceptance.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณภาพทางเคมี และสมบัติเชิงหน้าที่ของโปรตีนและไขมันจากโปรตีนทางเลือก โดยทำการศึกษาโปรตีนทางเลือก 3 ชนิด ได้แก่ ดักแด้ไหม จิ้งหรีดบ้าน และไข่ผำ เพื่อหาวัตถุดิบที่เหมาะสมมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์อาหารอิมัลชัน จากผลการศึกษาพบว่า ดักแด้ไหมมีปริมาณไขมันสูงสุด ขณะที่จิ้งหรีดบ้านมีโปรตีนสูงสุด และไข่ผำมีใยอาหารและคาร์โบไฮเดรตสูงสุด ดักแด้ไหมมีกรดอะมิโนที่สูง (61.81 กรัม/100 กรัม น้ำหนักแห้ง) รองลงมาคือจิ้งหรีดบ้าน และไข่ผำ ตามลำดับ ดักแด้ไหมมีกรดไขมันในสัดส่วนที่เหมาะสม (SFA:MUFA:PUFA; 1:1:1) รวมถึงมีสมบัติด้านความสามารถในการอุ้มน้ำมัน (15.83 กรัม/กรัม) และสมบัติของอิมัลชันที่สูง (ร้อยละ 26.25) และมีความคงตัวของอิมัลชันสูงที่สุด (ร้อยละ 92.71) ดักแด้ไหมจึงเหมาะสมที่นำมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์อิมัลชันจากโปรตีนทางเลือก โดยนำมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์เนื้อเทียมจากดักแด้ไหมด้วยเทคนิคการแช่แข็งทั้งหมด 4 สูตร คือ สูตรอ้างอิง (โปรตีนถั่วเหลือง) และสูตรที่เติมดักแด้ไหมร้อยละ 5 10 และ 15 ตามลำดับ (SP 5% 10% และ 15%) จากการศึกษาพบว่า การเพิ่มปริมาณดักแด้ไหมส่งผลให้ค่าความหนืดและแสดงพฤติกรรมการไหลของส่วนผสมข้นเหลวเป็นของไหลแบบนอนนิวโตเนียนประเภทซูโดพลาสติก (pseudoplastic fluid) โดยสูตร SP 15% แสดงค่าความหนืดสูงสุด และมีลักษณะคล้ายเจลที่มีความยืดหยุ่นมากกว่าสูตรอ้างอิง การเพิ่มปริมาณดักแด้ไหมทำให้ค่าความสว่างของผลิตภัณฑ์ลดลง ในขณะที่เพิ่มค่าสีแดงและสีเหลือง นอกจากนี้ การเพิ่มดักแด้ไหมสามารถเพิ่มค่าความแน่นเนื้อ ค่าความแข็ง และโครงสร้างเส้นใยภายในที่แน่นขึ้น การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี พบว่าการเติมดักแด้ไหมเพิ่มปริมาณโปรตีน ไขมัน และเถ้าอย่างมีนัยสำคัญ และจากการทดสอบการยอมรับของผู้บริโภคชี้ให้เห็นว่าสูตร SP 5% ได้รับคะแนนการยอมรับมากที่สุด และเมื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงตลอดอายุการเก็บที่อุณหภูมิ 4±1 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 28 วัน พบว่า ระยะเวลาในการเก็บรักษาส่งผลให้ค่าสี ค่า pH และความสามารถในการอุ้มน้ำลดลง ในขณะที่ค่าความแน่นเนื้อเพิ่มขึ้น รวมถึงเมื่อทำมาทดสอบปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ทั้งหมด ยีสต์ และรา พบว่า ผลิตภัณฑ์สามารถเก็บรักษาได้เป็นเวลา 14 วัน และไม่พบการปนเปื้อนของยีสต์และรา งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของโปรตีนทางเลือกที่สามารถพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์อาหารอิมัลชันที่มีคุณภาพ ทั้งยังสะท้อนโอกาสในการขยายผลเพื่อการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารโปรตีนทางเลือกที่ตอบโจทย์ตลาดในอนาคต ทั้งในด้านโภชนาการ ความปลอดภัย และการยอมรับของผู้บริโภค