陶相錦 黃立強(qiáng) 王冬玲 馬文平 馬世岷

摘 要：植物蛋白肉作為肉類的替代品，有廣闊的市場(chǎng)前景。本文分析了加工過(guò)程中溫度、水分含量以及原料配方等對(duì)植物蛋白肉的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、色度、口感、纖維結(jié)構(gòu)的影響，并展望了植物蛋白肉的發(fā)展方向，以期為生產(chǎn)口感和營(yíng)養(yǎng)更佳的植物蛋白肉提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：植物蛋白肉；水分含量；溫度；原料配方；關(guān)鍵因素

Analysis of Key Factors of Plant Protein Meat Production

TAO Xiangjin， HUANG Liqiang， WANG Dongling， MA Wenping， MA Shimin

（Heze Institute for Food and Drug Control， Heze 274000， China）

Abstract： As a substitute for meat， plant protein meat has a broad market prospect. The factors of moisture content， temperature and ingredient formula on the nutritional quality， coloration and fiber structure of meat products were summarized and the future development direction of plant protein meat was prospected， in order to provide scientific basis for creating better plant protein meat.

Keywords： plant protein meat; moisture content; temperature; ingredient formula; key factors

肉類具有獨(dú)特的味道和質(zhì)地，含有優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，能夠提供人體健康所需的營(yíng)養(yǎng)，是食品的重要組成部分。然而，全球人口的急劇增長(zhǎng)導(dǎo)致肉類供應(yīng)短缺，與此同時(shí)，養(yǎng)殖動(dòng)物需要占用大量的土地和糧食等資源，養(yǎng)殖過(guò)程中糞便和污水的排放加劇了環(huán)境污染。為了滿足人們的需求，與肉類具備相似口感、提供相似營(yíng)養(yǎng)的植物蛋白肉進(jìn)入市場(chǎng)，取代了一些現(xiàn)有的肉類產(chǎn)品。

植物蛋白肉是以植物蛋白為原料，輔以植物油、調(diào)味料等，通過(guò)生物技術(shù)生產(chǎn)的一種類似于肉的制品。目前植物蛋白肉常用的制備技術(shù)有高水分?jǐn)D壓法、高溫誘導(dǎo)剪切法、靜電紡絲法和3D打印法等[1]。相關(guān)研究多集中在工藝的優(yōu)化、植物蛋白肉特性的研究等，對(duì)肉制品的影響因素的論述相對(duì)較少。本文綜述了影響植物蛋白肉的口感和品質(zhì)的關(guān)鍵因素，并對(duì)植物蛋白肉未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，旨在為植物蛋白肉制備技術(shù)的發(fā)展提供科學(xué)參考。

1 水分含量

水在擠出加工過(guò)程中具有多種作用。例如，水在擠出機(jī)內(nèi)可充當(dāng)潤(rùn)滑劑，水分含量增加，材料通過(guò)模頭出口所需的力降低，材料、螺桿和機(jī)筒之間發(fā)生的摩擦力會(huì)降低。此外，水分還能決定熔體的黏度、影響擠出過(guò)程的溫度和壓力、充當(dāng)增塑劑和發(fā)泡劑等。植物蛋白肉的水分含量與持水能力和水結(jié)合能力有關(guān)，而這些又與直接影響產(chǎn)品口感的多汁性有關(guān)[2]。

岳程程等[3]發(fā)現(xiàn)水分含量顯著影響植物蛋白肉的硬度、咀嚼度和彈性，隨著水分含量的增加，植物蛋白肉的質(zhì)地更柔軟，硬度、彈性和咀嚼度明顯降低，尤其是硬度變化最明顯。因此，可通過(guò)調(diào)節(jié)水分含量控制植物蛋白肉的口感，以期與動(dòng)物蛋白肉接近。孫照勇等[4]研究表明當(dāng)物料含水率從28%增加到38%時(shí)，大豆蛋白植物擠出肉的組織度、硬度、咀嚼度和吸水能力沒(méi)有顯著差異。當(dāng)含水率高于38%時(shí)，組織度和吸水能力迅速增大，顏色變亮，硬度和咀嚼度明顯下降。在高水分范圍（60%～70%），質(zhì)構(gòu)化大豆蛋白的吸水能力和溶解度隨含水量的增加而增加，這可能與模具壓力和蛋白變性有關(guān)。CARMO等[5]研究了在高水分?jǐn)D壓過(guò)程中溫度、水分含量與產(chǎn)品進(jìn)料比、產(chǎn)品進(jìn)料速率等因素對(duì)蠶豆蛋白肉理化性質(zhì)的影響，評(píng)估了產(chǎn)品的功能、質(zhì)地和感官特性，發(fā)現(xiàn)水分含量對(duì)蠶豆蛋白肉的影響通常高于溫度和進(jìn)料速率的影響。魏益民等[6]提出了“膜狀氣腔”理論假設(shè)用來(lái)解釋水分對(duì)植物蛋白肉品質(zhì)的影響。當(dāng)水分含量高于40%時(shí)，制備蛋白肉的物料相互作用劇烈，大量疏水基團(tuán)暴露，加劇蛋白質(zhì)的變性，形成的植物蛋白肉的持水性高；而水分含量低于40%時(shí)，制備蛋白肉的物料相互作用較小，導(dǎo)致組織化程度輕。

2 溫度

加工過(guò)程中的溫度是植物蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的一個(gè)關(guān)鍵因素。低溫條件下植物蛋白質(zhì)不發(fā)生組織化，高溫條件下植物蛋白質(zhì)的分子降解成片段后，通過(guò)二硫鍵作用形成聚合體，開(kāi)始組織化，隨著溫度的進(jìn)一步升高，二硫鍵斷裂，組織化程度降低。故溫度與蛋白質(zhì)原料在擠出機(jī)中的變性質(zhì)量和纖維結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)，可直接影響植物蛋白肉的最終質(zhì)量。

關(guān)家樂(lè)等[7]發(fā)現(xiàn)在擠壓過(guò)程中隨著溫度的升高，高水分組織化花生蛋白肉的硬度及耐嚼性逐漸增強(qiáng)，產(chǎn)品顏色不斷加深?？刂茰囟葹?50 ℃時(shí)，擠出的花生蛋白肉具有較好的感官特性和質(zhì)構(gòu)特性。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)冷卻溫度也是影響植物蛋白肉組織化蛋白形成的重要因素，冷卻溫度為45 ℃時(shí)組織化度較高。肖志剛等[8]進(jìn)一步證實(shí)了擠壓溫度可以影響大豆組織蛋白肉交聯(lián)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)韌度，并給出了可能解釋，即擠壓溫度影響蛋白質(zhì)與碳水化合物等聚合物之間的相互作用，溫度越高，相互作用越強(qiáng)。通過(guò)調(diào)節(jié)溫度可以改善大豆蛋白肉的結(jié)構(gòu)特性，改善植物蛋白肉的口感和品質(zhì)。KRINTIRAS等[9]應(yīng)用誘導(dǎo)剪切法制備生牛肉類似物時(shí)，發(fā)現(xiàn)90 ℃下制備的蛋白肉未呈現(xiàn)明顯的各向異性結(jié)構(gòu)，95 ℃下制備的蛋白肉樣品在整個(gè)樣品區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出纖維結(jié)構(gòu)，100 ℃下制備的植物蛋白樣品則有時(shí)會(huì)形成明顯的纖維，有時(shí)則會(huì)呈現(xiàn)出具有層狀甚至各向同性的結(jié)構(gòu)。XIA等[10]研究了水分含量和加工溫度對(duì)酵母分離蛋白肉的纖維結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和取向調(diào)節(jié)的影響，發(fā)現(xiàn)相同含水量下，隨著加工溫度的升高，蛋白肉的纖維結(jié)構(gòu)變強(qiáng)，同時(shí)纖維結(jié)構(gòu)的取向與擠出方向之間的角度減小，這一結(jié)果可歸因于酵母分離蛋白肉在較高加工溫度下的變性更強(qiáng)。因此，在冷卻過(guò)程中，高水分的酵母分離蛋白中形成了更強(qiáng)化的纖維結(jié)構(gòu)。

3 原料配方

用于制備植物蛋白肉的蛋白質(zhì)成分是產(chǎn)品識(shí)別的最重要組成部分之一。蛋白質(zhì)在水合和溶解、界面性質(zhì)（乳化和起泡）、風(fēng)味形成、黏度、凝膠化、結(jié)構(gòu)化和面團(tuán)形成等方面具有重要的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系。

盡管植物蛋白成分的選擇是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的起點(diǎn)，但實(shí)際選擇時(shí)通常考慮蛋白質(zhì)的可用性、作物的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)的提取潛力。常用的植物蛋白成分的共同特征是最初為食品工業(yè)的副產(chǎn)品（主要是油或淀粉生產(chǎn)）。大豆蛋白作為提取油脂的副產(chǎn)品，價(jià)格低廉，在加工過(guò)程中表現(xiàn)出良好的溶解性、乳化性、凝膠性和持水性等特性，是生產(chǎn)植物蛋白肉的最常用蛋白質(zhì)。加工過(guò)的大豆蛋白與未經(jīng)加工或最低程度加工的蛋白相比，含有更多的不可缺少的氨基，這使加工大豆蛋白獲得蛋白質(zhì)消化率校正氨基酸得分（Protein Digestibility Corrected Amino Acids Score，PDCAAS）為1.00，可與肉類、蛋類和乳制品等動(dòng)物源性食品相媲美。但大豆蛋白具有一定的豆腥味，這對(duì)生產(chǎn)技術(shù)具有一定的挑戰(zhàn)，即如何在保留營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的情況下去除豆腥味，使口感趨近真肉。

谷類蛋白質(zhì)來(lái)源廣泛，種類繁多，有小麥蛋白、大米蛋白、大麥蛋白和燕麥蛋白等。小麥蛋白（面筋）是小麥淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)品，具備良好的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，成為備受關(guān)注的蛋白質(zhì)來(lái)源。小麥蛋白具備優(yōu)良的吸水性和黏彈性，薄膜成型性佳、熱固性好，發(fā)生水合作用后可形成二硫鍵支撐的蛋白質(zhì)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的纖維質(zhì)感，增強(qiáng)黏彈性和韌性，維持色澤穩(wěn)定性等。大米蛋白的賴氨酸含量遠(yuǎn)高于小麥蛋白，其生物效價(jià)與牛肉和魚(yú)類相似，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白，常和大豆蛋白復(fù)用以均衡產(chǎn)品的氨基酸組成。燕麥?zhǔn)前被嶙罹獾墓任镏?，含?8種氨基酸，包含人體必需的8種氨基酸，明顯優(yōu)于小麥、大米等谷物蛋白[11]，是很有發(fā)展?jié)摿Φ闹参锏鞍兹庠稀?/p>

豆科蛋白（豌豆、小扁豆、羽扇豆、鷹嘴豆、綠豆等）資源豐富、營(yíng)養(yǎng)健康，近年來(lái)廣受科研工作者的關(guān)注。從營(yíng)養(yǎng)角度講，未加工的豆科產(chǎn)品的蛋白質(zhì)消化率校正氨基酸得分一般在0.40～0.70，豌豆蛋白的PDCAAS為0.893，其中必需氨基酸配比貼近人體需求，并且賴氨酸的含量尤其豐富。豆科蛋白與其他蛋白質(zhì)成分具有很強(qiáng)的互補(bǔ)功能，相較于大豆蛋白，豆科蛋白豆腥味小，致敏性低，不含雌激素，生物利用度高，乳化性、泡沫穩(wěn)定性強(qiáng)，成為市場(chǎng)上深受歡迎的蛋白原料之一[12]。

隨著人們對(duì)蛋白質(zhì)來(lái)源認(rèn)知的進(jìn)一步加深和科技的發(fā)展，其他來(lái)源的蛋白質(zhì)也備受關(guān)注。異養(yǎng)微藻在生物質(zhì)生產(chǎn)中對(duì)水、土地和養(yǎng)分的使用較少，因此作為蛋白質(zhì)來(lái)源受到了關(guān)注。微藻蛋白含有所有必需氨基酸，PDCASS約為0.5，與大米、豆類和大豆相比，谷氨酸和精氨酸水平更高。螺旋藻具有與蛋清蛋白相當(dāng)?shù)陌l(fā)泡、乳化、凝膠和持水/持油能力，但目前關(guān)于微藻中與食物功能相關(guān)的蛋白質(zhì)的研究非常有限。

其他原料配方也至關(guān)重要，其直接影響植物蛋白肉的質(zhì)地、風(fēng)味、多汁性和口感，如以復(fù)配植物油如椰子油、菜籽油、葵花籽油、可可脂、芝麻油、玉米油等成分模擬肉類產(chǎn)品的脂肪，阿拉伯膠、甜菜果膠、甲基纖維素等為代表的植物蛋白肉黏合劑[13]。

4 結(jié)語(yǔ)

在植物蛋白肉的加工過(guò)程中，溫度、水分含量和原料配方等因素直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)，如口感、色澤、硬度、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等，需要嚴(yán)格控制。為推動(dòng)我國(guó)植物蛋白肉的發(fā)展，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究。①改進(jìn)生產(chǎn)配方，使用單一來(lái)源的蛋白質(zhì)在加工特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面往往達(dá)不到預(yù)期的效果，為提高植物蛋白肉的質(zhì)構(gòu)化質(zhì)量和口感，制備植物蛋白肉過(guò)程中往往需要兩種或以上的蛋白成分復(fù)配協(xié)同使用，完成從單一原料到復(fù)配原料的發(fā)展。②結(jié)合新的生物技術(shù)、酶技術(shù)等改善植物蛋白肉的口感和質(zhì)量，提高產(chǎn)量，為規(guī)?；a(chǎn)提供技術(shù)支持。③加強(qiáng)植物蛋白肉的安全性評(píng)估和全營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)，形成符合我國(guó)國(guó)情的評(píng)估和評(píng)價(jià)體系。④發(fā)展個(gè)性化的定制產(chǎn)品，調(diào)整原料的配方和比列，如減少飽和脂肪酸等成分添加，根據(jù)需要添加礦物質(zhì)和微元素，滿足市場(chǎng)和消費(fèi)者需要。

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