中国农业大学食品科学与营养工程学院赵婧教授等/植物基替代蛋白的利用进展- 大数跨境

食品工业科技编辑部

2024-05-31

导读：中国农业大学食品科学与营养工程学院赵婧教授等综述了植物基替代蛋白的开发和利用对食品产业链上下游的影响。

植物基替代蛋白的利用进展

中国农业大学食品科学与营养工程学院赵婧教授等介绍了植物基替代蛋白在“植物肉”中的应用现状，阐述了植物基替代蛋白新资源挖掘的必要性；总结了植物基替代蛋白的来源、制备手段和加工技术，重点分析了利用高水分挤压技术重构植物蛋白纤维化结构及其机理的研究进展和3D打印技术在蛋白质成型加工方面的研究现状；最后总结了植物基替代蛋白高效利用面临的机遇和挑战，为未来植物基食品的发展方向提供了参考。

研究背景

图片来源于图司机

未来食品<<<<

未来食品，应当在最大限度减少地球资源占有和环境负担的基础上，充分利用交叉学科的前沿技术，高效制造能够满足不同人群对安全、营养、感官等方面个性化需求的食品。

如果饮食中摄入更多的植物基成分，可以大大减少肥胖、糖尿病等饮食相关健康问题的发生，对癌症、心血管疾病等也有积极的预防作用。因此，植物基食品的开发具有广阔的前景。

目的意义<<<<

本文从以“植物肉”为代表的植物基食品的角度，分析阐述了植物基替代蛋白在“植物肉”中的应用和开发利用现状及其面临的机遇和挑战，为未来植物基食品的发展方向提供了参考。

研究内容

植物基食品与植物肉

植物基食品定义为：由从蔬菜、水果、谷物、坚果、种子和/或豆类等植物中获得的成分组成的食品成品。

植物基肉制品，俗称“植物肉”，是近年来植物基食品中发展势头迅猛和极具市场价值的产品。植物肉主要以植物蛋白为原料，通过高水分挤压、3D打印、静电纺丝等技术来生产具有类似肉类结构、口感和风味的动物肉替代品。

植物基替代蛋白在植物肉中的应用

植物肉生产中植物蛋白被用来替代动物蛋白，因此称为植物基替代蛋白(plant-based alternative protein)。目前市售的植物肉产品中应用的植物替代蛋白以大豆蛋白、豌豆蛋白和小麦蛋白为主，其次还有马铃薯蛋白、大米蛋白、绿豆蛋白等。

多品类的植物蛋白资源的挖掘有助于植物肉产品的结构与品质的改进。另外，大豆蛋白如果加工处理不当容易产生“豆腥味”，影响消费者的喜爱度。更多的优质植物蛋白质资源有待开发，以打破“大豆垄断”，缓解蛋白质资源短缺。

植物基替代蛋白的开发

植物基替代蛋白的来源

从表1可以看出，目前市场上的植物基替代蛋白种类仍然较为单一，限制了植物基肉制品的多样化和个性化开发。研究者针对各种植物品类进行了大量的植物蛋白制备的研究，然而目前多数仍停留在实验室研究的阶段，还未达到商业化应用的条件。

植物基替代蛋白的制备

传统的蛋白质提取采用化学法，主要包括水提、碱提、酸提和有机溶剂提取。酶辅助法可以提高植物蛋白的提取效率和品质。超声、微波、脉冲电场、高压等物理手段被用来辅助植物蛋白的提取，以提高提取效率和蛋白质的品质。

植物基替代蛋白的加工技术

以生产“植物肉”为目的的植物基替代蛋白加工技术主要有低水分挤压、高水分挤压、3D打印和其他技术，其中目前最具商业化前景的是高水分挤压技术，3D打印技术由于其数字化和定制化的优势也备受关注。

　低水分挤压技术是指在物料水分含量20%~40%时对蛋白质进行挤压膨化的工艺。低水分挤压对原料的要求范围较宽，脱脂大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白等均可作为原料。

高水分挤压是在低水分挤压技术上发展起来的新型植物肉加工技术，被挤压物料的含水量约在40%~80%，一般要求物料的蛋白质含量达到60%以上。

目前在食品领域应用的3D打印技术有4种类型，分别是挤压式打印(extrusion)、选择性烧结(selective sintering) 、粘合剂喷射( binder jetting)和喷墨打印(Inject printing)。3D打印技术已经应用于多种蛋白基物料的打印。

植物基替代蛋白利用的挑战和发展方向

尽管以植物肉为代表的植物基食品的市场前景广阔，植物替代蛋白的开发仍然面临着诸多挑战：植物基替代蛋白的高效和绿色制备、植物基替代蛋白加工的精准调控、植物基替代蛋白的营养和安全性评价、植物基替代蛋白的风味和口感调控。

展望

目前植物基替代蛋白的商业化面临着品种单一、加工技术瓶颈等问题。植物基替代蛋白新资源的挖掘对产品的多元化开发和农业种质资源利用具有重要的意义。利用高水分挤压重构植物替代蛋白的纤维化结构的技术相对成熟，而利用3D打印技术进行蛋白质成型加工还需要更多的探索，其他技术也得到逐步发展。

植物基替代蛋白在低成本高效制备、加工过程精准化控制、营养和安全性评价以及风味和口感调控等方面面临巨大的挑战，亟需更多的研究来加快推进其产业化应用。

作者简介

赵婧，中国农业大学教授，博士生导师，从事蛋白质结构功能调控、替代蛋白与植物基食品开发相关研究，入选中国科协“青年人才托举工程”项目。主持国家自然科学基金面上项目、北京市自然基金面上项目等国家级和省部级项目/课题7项。以第一作者/通讯作者发表论文30余篇，h-index指数为27，部分成果收录于Nature Communications、JACS等期刊，参编中英文著作2部，参与修订行业标准2项，获中国食品科学技术学会科技创新奖二等奖1项、中国食品工业协会科学技术奖二等奖1项。现任北京食品学会未来食品分会副秘书长、世界中餐业联合会中餐工业化分会委员、国家乡村振兴科技特派员、《食品研究与开发》青年编委、《轻工学报》编委等职务。