נושא הפרוייקט
מספר פרוייקט
מחלקה
שמות סטודנטים
אימייל
שמות מנחים
השוואה כימו-פיזיקלית בין תחליפי בשר מן הצומח לבשר מן החי באמצעות סנסור נ.מ.ר
chemo-physical comparison of plant based meat alternatives to animal meat using LF-NMR sensor
תקציר בעיברית
הפרויקט עוסק בהשוואה כימו-פיזיקלית בין תחליפי בשר מן הצומח לבשר מן החי באמצעות סנסור LF-NMR (Low Field Nuclear Magnetic Resonance). הביקוש העולה בשנים האחרונות לתחליפי בשר מן הצומח מטעמים בריאותיים, סביבתיים ומוסריים העלו את הצורך ביצירת תחליפי בשר מן הצומח הדומים ככל הניתן לבשר אמיתי. השוני הכימי והפיסיקלי במרכיבי הבשר הצמחי לעומת בשר אמיתי, בעיקר במבנה החלבונים, השומנים והסיבים יוצרים שוני בטקסטורה ובטעם היצרים שוני בחוויה בסנסורית שאנו חווים באכילת התחליף לעומת בשר אמיתי. שיטות לניתוח כימי או פיזיקלי של בשר ותחליפו כוללים אנליזות ספקטרוסקופיות כגון Near Infrared (NIR) או Raman Spectroscopy (RS) או טכניקות כגון Texture Analyzer, אולם שיטות אלו מספקות מידע חלקי על ההיבט הכימי או הפיזיקלי בלבד והינן הרסניות. ספקטרוסקופית LF-NMR (Low Field Nuclear Magnetic Resonance) השיטה העיקרית בפרויקט זה, מתגברת על חסרונות אלו מכיוון שנעשה בה אפיון עבור תכונות כימיות ופיזיקליות יחדיו, בצורה שאינה הרסנית. מנגנון שיטה זו כולל שימוש בתכונות המגנטיות של פרוטונים ובזמני רגיעתם לאחר ערעור עם גלי רדיו. מטרת הפרויקט היא לאפיין את פרופיל הNMR- של תחליפי הבשר ושל בשר אמיתי ולהבחין ולאפיין את השוני ביניהם. לצורך כך בוצעו 100 חזרות על המבורגרים מן הצומח ו-100 חזרות על המבורגרים עשויים בקר הכוללות בדיקות מקדם דיפוזיה, T1, T2ו-D2 ונותחו התוצאות באמצעות אקסל, מטלב ושיטות סטטיסטיות. מתוצאות המחקר ניתן להבחין בפרופיל ה-NMR של תחליפי בשר מן הצומח ולהבחין באזורי החלבונים, השומנים והסיבים. מניתוח התוצאות ניתן לראות ולהבחין בהבדלים בין תחליפי הבשר לבשר אמיתי ולאפיין שהשוני המשמעותי ביותר הינו בחלבונים הגלובולריים הצמחיים לעומת החלבונים האנימליים הסיביים. המסקנה היא שניתן באמצעות LF-NMR להבחין בין בשר צמחי לבשר אמיתי ולאפיין הבדלים ביניהם. הפוטנציאל של מחקר זה הוא יצירת תחליפי בשר מן הצומח המחקים בצורה הטובה ביותר בשר אמיתי.
תקציר באנגלית
This project focuses on characterizing the chemical and physical properties of plant-based meat alternatives in comparison with animal meat using LF-NMR (Low Field Nuclear Magnetic Resonance) sensor. The industry's need is to develop substitutes that closely resemble real meat to meet the increasing demand driven by health, environmental, and ethical considerations. However, variations in protein, fat, and fiber composition and structure between plant-based and real meat, especially differences in protein structure, lead to variations in taste and texture which create distinct sensory experiences. Methods for chemical or physical analysis of meat and its substitutes include spectroscopic methods such as Near Infrared (NIR) or Raman Spectroscopy (RS) or techniques such as Texture Analyzer, but these methods provide only partial information on the chemical or physical aspect and are destructive. LF-NMR (Low Field Nuclear Magnetic Resonance) spectroscopy, the main method utilized in this project, overcomes these shortcomings due to its ability to characterize the chemical and physical properties together, in a non-destructive way. The mechanism of this method includes the utilization of the magnetic properties of protons and their relaxation times after energetic excitation with radio waves. The main goal was to characterize the NMR profiles of plant-based meat substitutes and real meat, enabling the identification and description of discrepancies. The study includes 100 repetitions of plant-based and beef hamburger samples, utilizing diffusion coefficient, T1, T2, and 2D tests. Data analysis was conducted using Excel, Matlab and statistical methods. The results successfully distinguish the NMR profiles of plant-based meat substitutes from real meat, providing valuable information on variations in protein, fat, and fiber content which indicate the variation in structure and texture. The analysis reveals the areas where the most significant disparities exist between substitutes and real meat, while indicating that the largest differences occur between the globular plant proteins and the fibrous animal proteins. Overall, the research confirms the suitability of LF-NMR for differentiating between plant-based and real meat, effectively characterizing their distinctions. The findings facilitate the development of more realistic and desirable alternatives that closely replicate the sensory experience of real meat. This research addresses the growing demand for sustainable and ethical food choices, paving the way for future advancements in plant-based meat substitutes.