石 杰,楊慶麗,姬妍茹,董 艷,宋淑敏,劉宇峰
(黑龍江省科學院大慶分院,黑龍江大慶 163318)
漢麻(Cannabis Sativa L) 在我國又名大麻、線麻、寒麻、云麻、魁麻、火麻、麻籽等,是大麻科(Cannabaceae) 大麻屬(Cannabis) 的一年生草本植物[1]。漢麻是目前我國麻類產(chǎn)業(yè)研發(fā)的主導作物,也是我國麻類產(chǎn)業(yè)進程中發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè),從農(nóng)業(yè)種植延伸到紡織、服裝、造紙、軍需、化工、粘膠、木塑、新型建材、食藥保健等十幾個產(chǎn)業(yè)鏈[2]。漢麻籽的開發(fā)利用不僅對漢麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重要作用,同時也為人們提供了一種具有豐富營養(yǎng)價值和保健價值的食物資源,關于漢麻籽保健食品的研究與開發(fā)已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)熱點之一。漢麻籽富含不飽和脂肪酸、人體必需氨基酸和微量元素等營養(yǎng)組分,其中,脂肪酸含量占25%~35%,蛋白質(zhì)占20%~25%,碳水化合物占20%~30%[3]。傳統(tǒng)的漢麻籽利用方式是提煉油脂,漢麻籽油不僅營養(yǎng)全面,還可以制備化妝品、潤滑油和涂料樹脂。然而,提油后的漢麻籽粕仍然具有很高的利用價值,歐美市場通常利用漢麻籽粕制備漢麻籽蛋白粉、漢麻面粉等保健食品[4],產(chǎn)品類型較單一,具有廣闊的市場開發(fā)空間。仿生肉制品(Meat-substitute) 越來越受到大眾的歡迎,它不僅能夠滿足消費者的文化需要,同時從健康飲食和均衡營養(yǎng)的角度考慮,仿生肉是一個絕佳的選擇。作為植物蛋白,漢麻籽蛋白在營養(yǎng)保健方面遠勝于仿生肉制品的傳統(tǒng)原料——大豆蛋白。漢麻籽蛋白仿生肉的出現(xiàn)實現(xiàn)了漢麻籽粕的高效利用和漢麻籽蛋白產(chǎn)品的多樣化。因此,就漢麻籽蛋白在仿生肉制備過程中的可行性及應用前景進行綜述,以期為開發(fā)漢麻籽蛋白仿生肉制品提供新思路。
由于宗教的存在,我國具有歷史悠久的素食飲食文化。隨著社會的進步和發(fā)展,越來越多的人選擇素食,使得素食成為21世紀最時尚最流行的食品。這不僅是對傳統(tǒng)文化的繼承,更多的是現(xiàn)代社會發(fā)展導致了素食主義的產(chǎn)生[5]。一方面,隨著激烈的社會競爭,高血壓、高脂血癥、糖尿病等現(xiàn)代病已經(jīng)成為高發(fā)疾病,從而導致素食成為現(xiàn)代人飲食的優(yōu)先選擇。另一方面,西方素食主義者倡導的人與動物的道德倫理,以及畜牧業(yè)對地球環(huán)境產(chǎn)生的壓力等原因?qū)е铝怂厥钞a(chǎn)業(yè)的興起[6]。而在素食的選擇過程中,人們除了選擇維生素、礦物質(zhì)、纖維素含量豐富的果蔬外,按照人體健康需求,還會選擇攝取豐富多樣的優(yōu)質(zhì)植物蛋白。仿生肉就是在素食產(chǎn)業(yè)中誕生的肉代制品,其外形、色、香、味等與實肉相似,具有食用方便、營養(yǎng)健康等特點[7]。
仿生肉是基于消費者的素食訴求而誕生的一類大豆蛋白制品,是近年來非常受歡迎的一類素食產(chǎn)品。它可以作為原料烹調(diào)菜肴或作為肉制品加工中的輔料,具有蛋白質(zhì)含量高、熱量低、無動物公害,以及接近肉類的質(zhì)地、纖維、風味、咀嚼感等特點[8]。
目前制備仿生肉的原料主要是大豆蛋白、小麥蛋白、松子粕和菌類蛋白,同時添加淀粉、氨基酸等輔料。大豆蛋白往往來源于大豆餅粕(即濃縮蛋白) 或大豆分離蛋白[9]。鄭州糧食學院研制了以大豆和花生蛋白粉、谷朊粉、水解蛋白等原料制造仿生肉的技術。吳祖芳等人[10]以脫脂豆粕(DSM) 為主要原料考查了玉米淀粉添加量對仿生肉制品產(chǎn)品參數(shù)的影響。馬寧等人[11]研究了小麥面筋蛋白制備仿生肉的影響因素。高培棟等人[12]以松粕等原料制備了仿生素肉。呂斌等人[13]研究了以豆渣為原料的仿生肉產(chǎn)品營養(yǎng)因子的含量。武漢大學通過提取菌類纖維化蛋白質(zhì)中加入不同量的氨基酸等原料后,制成了菌體仿生禽、畜、魚類食品,出口到美國等地[14]。
仿生肉的制備過程其實是植物蛋白的組織化改性[15],目前常用的方法是擠壓技術,擠壓過程涉及的是蛋白質(zhì)本身及與各組分之間相互的物理、化學作用,擠壓過程的工藝參數(shù)是目前相關領域的研究熱點。市面上常用的仿生肉制作設備包括拌粉機和膨化機。已有文獻報道在高水分下擠壓和用雙螺桿擠壓機擠壓時各擠壓參數(shù)對仿生肉特性的影響[16]。同時也有學者對擠壓組織化過程中添加劑的影響進行了研究[17],常見的有鹽類、乳化劑、酸堿調(diào)節(jié)劑等。
漢麻籽具有豐富且合理的營養(yǎng)組成。漢麻籽含有28%~51%的油脂,漢麻籽油中含有豐富的α-亞麻酸、亞油酸、花生四烯酸等人體必需的多聚不飽和脂肪酸[18],并且亞麻酸(ω-6) 與亞油酸(ω-3)比例是FAO/WHO和中國營養(yǎng)學會提出的最佳比例,因此漢麻產(chǎn)業(yè)主要的漢麻籽利用途徑就是漢麻油的提取。與大豆相似,作為油料作物漢麻籽去油成粕后主要包含的是漢麻籽的第二大營養(yǎng)成分——漢麻籽蛋白,可以制備漢麻蛋白粉、漢麻蛋白飲料、漢麻豆腐等[19]。漢麻籽含有20%~25%的優(yōu)質(zhì)蛋白,與大豆不同,漢麻籽蛋白不含大豆寡聚糖和致敏因子,并且可以促進人體產(chǎn)生膠原蛋白,主要由麻仁球蛋白和清蛋白組成[20]。漢麻的蛋白不同于大豆、花生、雞蛋,其比例完整,類似于母乳和血漿,不會造成胃脹、反胃和過敏反應[21]。所以,漢麻籽蛋白消化速率遠高于傳統(tǒng)的大豆蛋白、花生蛋白。吳勝菊等人[22]發(fā)現(xiàn)漢麻仁蛋白粉對腫瘤患者手術聯(lián)合化療后的營養(yǎng)不良具有改善作用。葉志兵[23]研究發(fā)現(xiàn)漢麻籽蛋白能有效改善限制體重項目運動員的血紅蛋白、血清蛋白和血清前蛋白等營養(yǎng)指標值。組成漢麻籽蛋白的氨基酸有20多種,包括8種人體必需的氨基酸。此外,漢麻籽中精氨酸、谷氨酸和天冬氨酸的含量也較高。對于兒童來說,精氨酸也是必需氨基酸。漢麻籽與漢麻葉、花、莖不同,其不含有大麻的毒品物質(zhì)——四氫大麻酚(THC),食用時不必擔心中毒或上癮。魏月媛等人[24]通過小鼠試驗,發(fā)現(xiàn)漢麻籽蛋白對受試物無毒性作用。同時有研究發(fā)現(xiàn),漢麻籽蛋白分解成多肽后,具有抗氧化、抑菌、保肝、降血脂及降血糖等生物活性[25]。有資料顯示,長期使用漢麻仁可以改善性激素水平,是養(yǎng)生延年的良好食品。因此,漢麻籽蛋白作為制備仿生肉產(chǎn)品的原料不僅不含有致敏因子,并且具備很多的營養(yǎng)作用和保健功效。
漢麻在我國種植主要是收獲和利用纖維,而在美洲和歐洲的大多數(shù)國家主要收獲利用的是漢麻籽(即種子)。并且在美國市場上,漢麻籽的相關產(chǎn)品,特別是漢麻蛋白粉非常暢銷,深受消費者的歡迎。漢麻籽蛋白與大豆蛋白有著相似的物理性質(zhì),廣西巴馬人利用豆腐的制備工藝成功制成漢麻豆腐。
仿生肉制備過程中的關鍵技術是蛋白的組織化,其機理主要是在擠壓機中含有較高蛋白質(zhì)的物料與水分混合,經(jīng)過高溫、高壓、高剪切和摩擦等一系列作用,使得蛋白質(zhì)的高級結構遭到破壞,從而形成相對線性的蛋白質(zhì)分子鏈,再經(jīng)過冷卻發(fā)生晶體聚集,從而形成了一定的纖維狀和多層次結構。高濕擠壓技術在1980年由法國和日本的研究人員研制成功,目前技術非常成熟,在大豆組織蛋白的制備中應用最多,產(chǎn)業(yè)化程度最高。但也有多種植物蛋白成功使用高濕擠壓技術制備了植物組織蛋白,如豌豆、松粕、小麥面筋粉等高蛋白植物原料。
大豆仿生肉的常用生產(chǎn)工藝流程如下:
原料(大豆)→清選→脫皮→去油→磨粉→調(diào)和→擠壓膨化→烘干→整理包裝→入庫。
該工藝主要是利用大豆榨油后的餅粕進行后續(xù)的植物蛋白組織化。針對漢麻的清選、脫皮、去油和磨粉的高效機械設備目前在市場上已有成品銷售。由于漢麻油相較于大豆油含有大量的α-亞麻酸,因此在漢麻油提取過程中為防止α-亞麻酸的損失應避免加熱,往往采用冷榨或超臨界萃取。由于超臨界萃取方式對設備和工藝的要求較高,因此現(xiàn)在漢麻油往往采用原始的冷榨,冷榨后的漢麻餅粕含有大量原始的植物蛋白。在調(diào)和配方后,通過目前市場上常用的高濕擠壓技術和變化機理同樣可以使?jié)h麻籽蛋白在剪切、高溫、高壓等綜合作用的影響下形成熔融狀態(tài)的“膠溶體”,使得蛋白間的化學鍵斷裂重排,從而形成高度組織化、纖維化的漢麻籽蛋白仿真肉制品,其可操作性高,易成規(guī)模。
漢麻最早在中國種植,大約在公元前1 500年傳入歐洲。漢麻全身是寶,皮、稈、籽、根、葉、花均有非常高的利用價值,現(xiàn)在已被國家列為一種高值特種生物資源。自2002年衛(wèi)生部將漢麻歸列入藥食同源目錄中后[25],漢麻籽的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用已經(jīng)開始,但基本限于傳統(tǒng)籽仁的低值食用,未能形成全產(chǎn)業(yè)鏈的高值化藥食綜合利用。所以,市場上的漢麻籽產(chǎn)品,除了油用以外,僅僅以各種配方蛋白粉或雜糧的形式使用。產(chǎn)品的形式和口味都過于單一。但是近年來,以植物蛋白仿生為產(chǎn)品概念的膨化豆制品正在成為一個新的市場熱點,受到越來越多的素食消費者的青睞。仿生肉不僅可以制成口感各異的仿生牛肉、仿生雞肉等,并且由于具有與動物肉相似的烹飪屬性,可以廣泛應用于涼拌菜及煎炒烹炸處理的各類菜肴。不但形式多樣、味道多變,更豐富了漢麻籽蛋白產(chǎn)品的類型,同時為發(fā)揮漢麻籽蛋白的營養(yǎng)功效提供了更多途徑。漢麻籽蛋白仿生肉營養(yǎng)豐富、無致敏因子,具有比大豆蛋白更好的保健效果,如果使用漢麻油進行烹調(diào),對合理全民飲食結構具有重要意義。當然,從理論角度講,使用漢麻籽蛋白制備仿生肉是可行的,但是具體的調(diào)和配方、工藝參數(shù)還需要實踐摸索,這將是今后漢麻仿生肉制備領域研究的關鍵技術。