Advancing plant-based seafood: nutritional and organoleptic improvement of raw tuna

Abstract

ENG- Overfishing and the growing global demand for seafood, particularly tuna, are placing significant pressure on marine ecosystems. Although aquaculture has expanded as a partial solution, it remains heavily dependent on wild fish stocks and faces ongoing sustainability challenges. In response, plant-based seafood alternatives are emerging as a promising strategy to reduce environmental impact while continuing to meet consumer expectations for taste and nutrition.

This research focused on the development of a plant-based raw tuna analog that closely replicates the sensory and nutritional qualities of conventional animal-based tuna. By characterizing the physicochemical properties, texture, appearance, and flavor profile of raw tuna, this study established reference targets for developing a comparable plant-based product. A wide range of plant protein sources, including pea, rice, and potato proteins, were evaluated for their nutritional content, textural capabilities, and ability to replicate the translucent and delicate structure of raw tuna muscle.

Through iterative formulation and testing, several prototypes were developed. One formulation, based on pea protein hydrolysate, achieved successful internal testing and was launched commercially in 2022. Other prototypes explored higher protein content blends, combining plant protein hydrolysates and optimizing texture with hydrocolloid additions. These new formulations demonstrated significant improvements in protein levels, appearance, and mouthfeel compared to the first generation of products available on the market. Nutritionally, the plant-based formulations matched or exceeded essential amino acid requirements, with adjustments made to lipid profiles through the addition of algae-based omega-3 oils to replicate the health benefits of animal tuna.

While challenges remain—particularly in replicating the fibrous, anisotropic structure characteristic of tuna muscle—this research marks a significant step forward in advancing sustainable seafood alternatives. By aligning with existing production technologies, the proposed formulations have potential to be immediately introduced in the market. Continued innovation in ingredient selection and texturization strategies will further improve the quality of plant-based seafood products, helping to create a more sustainable, nutritious, and environmentally responsible future for food systems

CAT- La sobrepesca i la creixent demanda global de peix, especialment de tonyina, estan amenaçant la salut dels ecosistemes marins. Tot i que l’expansió de l’aqüicultura podria ser vista com a una potencial solució, és una activitat que continua depenent de les poblacions salvatges de peixos i segueix presentant reptes de sostenibilitat. Davant d'aquesta situació, les alternatives vegetals al peix sorgeixen com una estratègia esperançadora per reduir l'impacte ambiental del consum de tonyina, mantenint les expectatives dels consumidors pel que fa les seves característiques sensorials i nutricionals .

Aquesta tesi s’ha centrat en el desenvolupament d'un anàleg de tonyina crua d'origen vegetal que repliqui les qualitats sensorials i nutricionals de la tonyina convencional. Mitjançant la caracterització de les propietats fisicoquímiques, la textura, l’aparença i el perfil de sabor de la tonyina crua, aquest estudi ha establert valors de referència pel disseny d'un producte comparable basat en proteïna vegetal.

Es van avaluar diverses fonts de proteïna, com la de pèsol, arròs i patata, pel seu contingut nutricional, la seva capacitat de texturització i el seu potencial per replicar l’estructura translúcida i delicada del múscul de la tonyina crua. Mitjançant un procés iteratiu, es van desenvolupar diversos prototips. Una de les formulacions, basada en l'hidrolitzat de proteïna de pèsol, va superar amb èxit les expectatives de l’empresa i es va llançar comercialment l'any 2022. En altres prototips es van explorar fórmules amb un contingut proteic més elevat, combinant hidrolitzats de proteïnes vegetals, i optimitzant la textura amb l'ús d'hidrocol·loides. Aquestes noves formulacions van representar una millora important pel que fa a la qualitat nutricional, l'aparença i la sensació en boca en comparació amb la primera generació de productes disponibles al mercat. Nutricionalment, les formulacions vegetals van igualar o superar els requeriments d'aminoàcids essencials, i la incorporació d'olis d'algues rics en omega-3 van permetre ajustar el perfil lipídic per replicar els beneficis saludables atribuïts a la tonyina animal.

Tot i que encara queden reptes per superar, especialment replicar l'estructura fibrosa i anisotròpica pròpia del múscul de tonyina, aquesta recerca representa un avenç important en el desenvolupament d'alternatives sostenibles al peix tradicional. Les formulacions proposades en aquesta tesi tenen potencial d’introduir-se directament al mercat ja que es basen en tècniques ja existents. La innovació contínua en la selecció d'ingredients i les tècniques de texturització millorarà encara més la qualitat dels anàlegs de peix d'origen vegetal, contribuint a la creació d'un sistema alimentari més sostenible, nutritiu i respectuós amb el medi ambient