Sự mở rộng quy mô của thị trường sản phẩm thay thế thịt hiện nay là do sự nhận thức rõ rệt hơn của người tiêu dùng về những tác động tiêu cực của các sản phẩm từ động vật đối với sức khỏe và môi trường, và một phần nữa là do hiệu quả sản xuất thịt động vật tương đối thấp. Thuật ngữ “sản phẩm thay thế thịt” dùng để chỉ các sản phẩm thực phẩm không làm từ thịt nhưng có kết cấu, hương vị và hình dáng tương tự với thịt (thịt nguyên miếng hoặc thịt đã qua chế biến). Các sản phẩm thay thế này có thể có nguồn gốc từ thực vật (đậu nành, đậu Hà Lan, gluten), từ tế bào (trong ống nghiệm hoặc thịt nuôi cấy) và thu được từ quá trình lên men (mycoprotein được tạo ra khi lên men bào tử nấm cùng với glucose và các chất dinh dưỡng khác). Các sản phẩm phát triển từ tế bào và lên men chứa các protein dạng sợi, do đó tạo kết cấu giống như thịt, nhưng việc sản xuất chúng đang được phát triển để cải thiện hơn nữa do chi phí sản xuất cao và tác động khí hậu tiêu cực. Vì vậy, các sản phẩm thay thế thịt từ thực vật được sản xuất với chi phí thấp hơn vẫn là những sản phẩm chính của thị trường mới nổi này. Tuy nhiên, do các protein thực vật không có dạng sợi giống như protein động vật hay protein được sản xuất trong ống nghiệm hay từ quá trình lên men, việc đạt được kết cấu giống thịt động vật (đặc biệt là thịt nguyên miếng) từ protein thực vật không hề dễ dàng. Do đó, protein thực vật chỉ có thể được sử dụng để chế biến các sản phẩm thịt đã qua chế biến như xúc xích, thịt băm nhuyễn, trong khi 2 loại protein còn lại có thể được sử dụng trong chế biến sản phẩm thịt dạng nguyên miếng hoặc đã chế biến.
Protein là thành phần cốt lõi trong các sản phẩm thay thế thịt từ thực vật vì chúng quyết định phần lớn kết cấu của sản phẩm. Hầu hết tất cả các protein thực vật đều có thể được sử dụng trong các sản phẩm thay thế thịt, nhưng protein đậu nành và đậu Hà Lan được sử dụng rộng rãi nhất do những loại đậu này nhiều và rẻ. Tuy nhiên, protein họ Đậu là hình cầu ở dạng nguyên bản, do đó không có khả năng liên kết tạo mạng lưới hay giữ nước như các protein động vật dạng sợi. Do đó, các quá trình xử lý, chẳng hạn như ép đùn nhiệt và tạo liên kết chéo bằng enzym, là cần thiết để biến đổi các protein dạng cầu thành các protein dạng sợi có khả năng liên kết với nhau, từ đó cải thiện khả năng hòa tan, gel hóa, và nhũ hóa của protein thực vật. Gluten lúa mì với cấu trúc kéo dài thường được thêm vào các sản phẩm làm từ protein họ đậu để cải thiện kết cấu, tăng độ dai để giống thịt động vật hơn. Ngoài ra, protein gạo và đậu xanh cũng thường được bổ sung vào, chúng có thể tương tác vật lý với các protein họ đậu, góp phần làm những sản phẩm thay thế thịt đạt được kết cấu đặc trưng của thịt, đồng thời bổ sung thêm các chất dinh dưỡng.
Bên cạnh protein, các thành phần phụ gia (không phải protein) cũng được bổ sung vào các sản phẩm thay thế thịt để cải thiện các tính chất cảm quan và độ dinh dưỡng của các sản phẩm này. Chất béo rắn chiết xuất từ quả nhiệt đới, ví dụ như dừa và hạt ca cao, thường được trộn với dầu thực vật và bổ sung thêm vào thực phẩm thay thế thịt. Chất béo rắn thường là chất béo bão hòa và chất béo không bão hòa đơn giống như chất béo động vật mà lại không chứa cholesterol – một thành phần nếu tiêu thụ nhiều sẽ làm tăng khả năng bị bệnh tim. Bên cạnh đó, khi được bổ sung với dầu thực vật chứa nhiều chất béo không bão hòa đơn, vitamin và các chất chống oxy hóa, các thực phẩm thay thế thịt sẽ chứa nhiều chất dinh dưỡng tốt cho cơ thể hơn và bảo quản được lâu hơn. Bên cạnh đó, các chất tạo đặc và chất kết dính cũng có tác dụng cải thiện khả năng liên kết giữa các protein và độ nhất quán của kết cấu các sản phẩm thay thế thịt. Chất tạo màu tự nhiên (leghemoglobin, chiết xuất nước củ cải đường, bột quả lựu, chiết xuất cà rốt) và hương liệu (chiết xuất men mặn, đường) cũng hay được sử dụng trong các sản phẩm thay thế thịt từ thực vật để tạo ra màu đỏ như thịt và tăng mùi vị thịt trong các sản phẩm protein thực vật thường nhạt hoặc có hậu vị đặc trưng.
Các kỹ thuật chế biến chuyên sâu để biến đổi kết cấu protein thực vật hình cầu thành mạng lưới protein dạng sợi như protein động vật đã được phát triển. Các phương pháp truyền thống bao gồm đùn nhiệt, kéo sợi ướt, quay điện, cắt hình nón, còn các công nghệ được phát triển gần đây bao gồm tế bào cắt hình nón nhiệt độ cao và sản xuất phụ gia (hoặc công nghệ in 3D). Đùn ép nhiệt hiện là công nghệ chính trong sản xuất sản phẩm thay thế thịt vì năng suất cao, chi phí thấp và tiết kiệm năng lượng. Trong một quy trình ép đùn điển hình, tất cả các thành phần, bao gồm các protein thực vật chính (hỗn hợp protein đậu - chủ yếu là đậu nành và đậu Hà Lan), gluten, tinh bột, chất làm đặc và các phụ gia, trải qua một quá trình nhiều bước, từ trộn, hydrat hóa, cắt, đồng nhất, nén, khử khí, làm nóng, định hình.
Bất chấp những nỗ lực trong phát triển sản phẩm, sự phát triển của ngành công nghiệp của các sản phẩm thay thế thịt đang vẫn đang bị cản trở bởi những thách thức về công nghệ và tâm lý người tiêu dùng. Việc mô phỏng các đặc điểm cảm quan (kết cấu và hương vị) của các sản phẩm thịt động vật từ thực vật là không hề dễ dàng. Mặc dù các công nghệ xử lý như đùn và cắt cơ nhiệt đã phần nào cải thiện được điểm yếu này, mạng lưới các protein thực vật tạo ra nhờ những công nghệ này vẫn có cấu trúc ba chiều không giống với những protein sợi của động vật. Ngoài ra, các loại gia vị và thảo mộc được bổ sung trong quá trình sản xuất không thể bù đắp hoàn toàn cho việc thiếu hương vị đặc trưng của thịt động vật hay loại bỏ hoàn toàn hương vị đặc trưng của một vài loại thực vật. Mặc dù các sản phẩm thay thế thịt từ thực vật được cho là cung cấp nhiều lợi ích sức khỏe hơn so với thịt và các sản phẩm từ thịt động vật thông thường, những chất dinh dưỡng này, dù là có sẵn hay được thêm vào, đều có thể bị mất dần sau quá trình chế biến.
Nhìn chung, các sản phẩm protein từ thực vật tạo ra thêm một sự lựa chọn cho thực đơn của cả người ăn chay và người tiêu dùng thịt truyền thống. Những nghiên cứu sâu hơn về chức năng của protein, tương tác hóa lý giữa các thành phần protein và không phải protein, và tác động của điều kiện chế biến có thể giúp vượt qua các rào cản nói trên và tăng độ yêu thích và tin tưởng của người tiêu dùng đối với các sản phẩm thay thế thịt.
Lược dịch từ LeiSha and Youling L.Xiong (2020), Plant protein-based alternatives of reconstructed meat: Science, technology, and challenges, Trends in Food Science & Technology, Volume 102, Pages 51-61.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924224420304830
Lê Minh Nguyệt – Bộ môn Quản lý chất lượng và An toàn thực phẩm