陳瓊玲，張金闖，劉 麗，王 強(qiáng)

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100193）

2019年6月，聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事務(wù)部發(fā)布報(bào)告稱，預(yù)計(jì)到2050年世界人口將達(dá)到97 億[1]，食品需求量將增加70%，肉類需求量將達(dá)到4.7億t，畜牧養(yǎng)殖業(yè)的肉類供應(yīng)將難以滿足人類的需求[2-3]。同時(shí)動(dòng)物養(yǎng)殖過程中存在的環(huán)境污染、抗生素和激素殘留、病毒感染、生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率低等問題已引起世界各國的廣泛關(guān)注[4]。以植物蛋白為原料生產(chǎn)肉類部分替代品即人造肉，降低肉類消費(fèi)量，已成為大勢(shì)所趨。2019年5月，“人造肉第一股”Beyond Meat 公司股價(jià)在上市首日暴漲163%，使植物基人造肉的開發(fā)成為全球食品行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)[5]。國外Impossible Foods、Beyond Meat、Gardein、Field Roast、Memphis Meats 等企業(yè)紛紛推出人造肉產(chǎn)品，同時(shí)國內(nèi)珍肉、金字火腿、百草味、齊善、春發(fā)等企業(yè)也在不斷加大植物基食品的研發(fā)力度。

作為未來食品的標(biāo)志性產(chǎn)品，人造肉目前在國際上多稱為模擬肉（Meat analogue）、肉類替代物（Meat substitute/alternatives）[6]，荷蘭瓦赫寧根大學(xué)還提出新蛋白食品（Novel protein foods）的概念，包括植物蛋白和微生物來源的所有肉類替代產(chǎn)品[7]，該說法涵蓋范圍太廣，未突出標(biāo)識(shí)植物蛋白組分。國內(nèi)早期稱為人造肉、素肉，后將纖維紡絲法及低水分?jǐn)D壓制得的產(chǎn)品統(tǒng)稱為組織蛋白或拉絲蛋白。組織/拉絲蛋白產(chǎn)品呈多孔海綿狀，使用前需經(jīng)復(fù)水、乳化、斬拌等工藝進(jìn)行后續(xù)加工，制得的產(chǎn)品存在纖維結(jié)構(gòu)松散、有豆腥味、模擬程度低、營養(yǎng)損失大等缺點(diǎn)。20世紀(jì)90年代興起的高水分?jǐn)D壓技術(shù)用于制備新型植物基肉制品，不僅具有生產(chǎn)過程一次成型、能耗低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，而且產(chǎn)品纖維結(jié)構(gòu)豐富，口感和質(zhì)地與動(dòng)物肉十分接近，具有即食性，是比較理想的動(dòng)物蛋白替代品[8]。目前國內(nèi)已實(shí)現(xiàn)了由纖維結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的研究到關(guān)鍵技術(shù)裝備與產(chǎn)品開發(fā)的突破，可在線一次性完成熟化、拉絲、成型、調(diào)色、調(diào)味等諸多工序，無需復(fù)水、油炸等繁瑣的后續(xù)加工，產(chǎn)品具有豐富的動(dòng)物肉纖維結(jié)構(gòu)，質(zhì)地與雞肉接近[8-9]。然而，目前植物基肉制品仍存在諸多問題，如汁水感較差、風(fēng)味不足等，不能完全滿足消費(fèi)者的品質(zhì)需求。

植物基肉制品的制備過程中蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)等生物大分子及分子間相互作用是形成產(chǎn)品外觀、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等品質(zhì)的分子基礎(chǔ)[10]。其中，蛋白質(zhì)發(fā)生變性、交聯(lián)、聚合等反應(yīng)，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成植物基肉制品產(chǎn)品的“骨架”；脂質(zhì)可作為塑化劑或潤滑劑，并發(fā)生順反異構(gòu)化、氧化反應(yīng)，改善產(chǎn)品的質(zhì)地和口感；碳水化合物發(fā)生美拉德反應(yīng)、淀粉糊化、纖維素降解、多糖接枝反應(yīng)，增強(qiáng)蛋白纖維結(jié)構(gòu)的形成[11-12]。此外，氧化還原劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、乳化劑、鹽離子等可影響這些生物大分子間的相互作用方式，從而影響產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、風(fēng)味、顏色、滋味等感官品質(zhì)。然而，目前植物基肉制品制備過程中生物大分子間的相互作用機(jī)制及其對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響仍不明晰。

本文在參考國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)制備植物基肉制品常用的蛋白質(zhì)種類及其結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)，梳理蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)表征及植物基肉制品品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，分析植物基肉制品制備過程中生物大分子間的相互作用及其對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，提出植物基肉制品發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及未來重點(diǎn)研究方向，旨在為植物基肉制品品質(zhì)控制和改善提供參考。

1 制備植物基肉制品的蛋白質(zhì)種類及其結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)

擠壓法制備植物基肉制品最重要的原料組分為蛋白質(zhì)，擠壓過程中涉及的植物蛋白質(zhì)資源主要包括：①油料類蛋白：如大豆[13]、花生[14]、油菜籽[15]、亞麻籽[16]；②谷物類蛋白：如小麥[17]、大米[15]、大麥[15]等；③雜糧類蛋白：如玉米[18]、小米[19]、豌豆[20]、羽扇豆[21]、鷹嘴豆[22]、馬嘴豆[23]等；④其它來源蛋白：食用菌類（如雙孢菇[24]）、果蔬類（如馬鈴薯[15]、豇豆[24]、面包果種子、班巴拉果[25]）等。植物蛋白根據(jù)其溶解度可分為球蛋白、清蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白[26]，其中谷物類蛋白以谷蛋白和醇溶蛋白為主，富含脯氨酸與谷氨酸；而油料類蛋白及雜糧類蛋白以球蛋白為主，富含賴氨酸、色氨酸和甲硫氨酸[27]。不同氨基酸組成和蛋白組分差異導(dǎo)致各種植物蛋白的分子質(zhì)量、溶解度、變性溫度、黏度、凝膠能力等性質(zhì)不同，蛋白質(zhì)分子間相互作用方式和程度也隨之變化，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品的硬度、彈性、咀嚼度、組織化程度等品質(zhì)。郭蓮東[19]研究發(fā)現(xiàn)，擠壓過程中，球蛋白最易變性發(fā)生聚集和交聯(lián)，并轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚪Y(jié)構(gòu)；清蛋白間發(fā)生不同程度的融合與拉伸；谷蛋白發(fā)生一定程度的聚集和融合，并以分布狀態(tài)存在；醇溶蛋白結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，分子變化程度最小。Osen[20]和Zhang 等[14]研究豌豆分離蛋白和花生蛋白高水分?jǐn)D壓過程中的變化，也發(fā)現(xiàn)擠壓后球蛋白交聯(lián)程度增加，其對(duì)纖維結(jié)構(gòu)的形成起更關(guān)鍵的作用。

擠壓過程中，在高溫、高壓和高剪切等綜合作用下，蛋白質(zhì)分子內(nèi)或分子間原有的化學(xué)鍵被破壞，分子鏈伸展，埋藏在內(nèi)部的疏水基團(tuán)和巰基暴露，分子內(nèi)和分子間發(fā)生締合、聚集、交聯(lián)、分解、氧化、還原等反應(yīng)，蛋白質(zhì)分子重新排列、聚合，形成新的有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[11，28]（見圖1）。在此過程中，水分參與蛋白質(zhì)伸展和定向，增加蛋白質(zhì)鏈的柔性和移動(dòng)性，降低蛋白質(zhì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)蛋白質(zhì)變性[29]。一般而言，原料蛋白質(zhì)含量（＞50%）和氮溶指數(shù)（＞70%）都比較高時(shí)，制得產(chǎn)品的組織化程度較高，即纖維感較好[30]。同時(shí)，分子質(zhì)量較大的長鏈狀、具有線性對(duì)稱結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)原料易于獲得較好的纖維結(jié)構(gòu)[12]。擠壓過程中蛋白質(zhì)分子間相互作用力主要包括肽鍵、二硫鍵、氫鍵、離子鍵等，而不同作用力在穩(wěn)定擠出物結(jié)構(gòu)中的貢獻(xiàn)率目前尚不確定[31]。一般認(rèn)為大豆蛋白、豌豆蛋白和小麥蛋白三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成與穩(wěn)定主要靠二硫鍵[17，20，32-33]，而花生蛋白是靠氫鍵與二硫鍵交互作用[14]。

圖1 蛋白質(zhì)分子在擠壓過程中的構(gòu)象變化Fig.1 The conformational changes of protein during high moisture extrusion process

2 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)表征方法及產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化及分子間相互作用是植物基肉制品纖維結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)，常通過分析蛋白質(zhì)分子質(zhì)量、氨基酸組成、分子構(gòu)象、相互作用力、熱特性、流變學(xué)性質(zhì)等信息表征蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化（見表1）。由于不同方法的表征角度和反映信息不同，可結(jié)合多種分析手段多尺度表征擠壓過程中蛋白質(zhì)構(gòu)象變化過程，用于揭示產(chǎn)品纖維結(jié)構(gòu)及品質(zhì)形成機(jī)理。Selling[18]、Zhou 等[34]、Beck 等[35]結(jié)合傅里葉紅外、圓二色譜、核磁共振、拉曼光譜等手段解析擠壓過程中蛋白質(zhì)構(gòu)象變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在擠壓機(jī)筒內(nèi)受溫度、壓力和剪切力等作用，蛋白質(zhì)分子內(nèi)氫鍵、二硫鍵等作用力被破壞或減弱，分子去折疊化，α-螺旋、β-折疊比例下降，β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)則卷曲比例增加；而在冷卻成型過程中，蛋白質(zhì)分子沿流出方向重新排列或聚集，形成新的有序結(jié)構(gòu)，α-螺旋比例又有所增加[8，19]。Zhang 等[14]結(jié)合X-射線顯微成像技術(shù)、納米紅外技術(shù)等先進(jìn)的手段，揭示擠壓過程中花生蛋白纖維結(jié)構(gòu)形成的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品纖維結(jié)構(gòu)主要靠氫鍵和二硫鍵交互作用維持，且球蛋白尤其是分子質(zhì)量42，39，22 ku 的球蛋白亞基對(duì)纖維結(jié)構(gòu)的形成發(fā)揮更重要的作用。

表1 蛋白質(zhì)構(gòu)象變化表征方法Table 1 Methods for characterization of protein conformational changes

植物基肉制品品質(zhì)評(píng)價(jià)主要包括：①感官評(píng)價(jià)：色澤、質(zhì)地、風(fēng)味、口感等[9]；②物理特性：組織化度、抗拉伸力、楊氏模量、蒸煮得率等[8，17，21]；③營養(yǎng)安全性：體外消化率、菌落總數(shù)、大腸菌群等[9，15，23]。其中纖維結(jié)構(gòu)作為植物基肉制品產(chǎn)品的重要品質(zhì)特征，可通過測(cè)定其力學(xué)指標(biāo)、觀察微觀形態(tài)、分析光學(xué)特性等手段進(jìn)行表征，具體方法包括質(zhì)構(gòu)分析[8-9]、掃描電鏡[14，41]、激光共聚焦顯微鏡[42]、X-射線顯微成像[14，41]、熒光偏振法[43]、光子遷移法[44]、自旋回波小角中子散射法[45]等。目前應(yīng)用最廣泛的仍為采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定纖維結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，植物基肉制品纖維結(jié)構(gòu)及整體品質(zhì)評(píng)價(jià)缺乏統(tǒng)一、科學(xué)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[9]。

表2 植物基肉制品纖維結(jié)構(gòu)表征方法Table 2 Characterization methods for the fiber structure of plant-based meat substitutes

3 蛋白質(zhì)-脂質(zhì)相互作用及其對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

擠壓過程中脂質(zhì)可發(fā)生氧化和分解反應(yīng)，生成的氫過氧化物及分解產(chǎn)物可與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，形成復(fù)合物；同時(shí)過氧化反應(yīng)產(chǎn)生的自由基可以誘導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)分子間聚合和交聯(lián)，提高蛋白質(zhì)凝膠性，從而促進(jìn)纖維結(jié)構(gòu)的形成，并改善產(chǎn)品的質(zhì)地和口感[46-47]。黃友如等[47]研究脂質(zhì)氧化誘導(dǎo)大豆蛋白聚集的機(jī)理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大豆蛋白7S 和11S 亞基均受到脂質(zhì)氧化產(chǎn)物過氧化亞油酸的攻擊，形成蛋白-脂質(zhì)共價(jià)復(fù)合物，同時(shí)自由基中間體促進(jìn)蛋白質(zhì)分子重新折疊和組裝，形成較大的聚集體。

蛋白質(zhì)和脂質(zhì)間還可以通過靜電作用力、氫鍵、疏水相互作用、范德華力等非共價(jià)鍵發(fā)生相互作用，作用的飽和程度由蛋白質(zhì)在擠壓過程中獲得或暴露的疏水位點(diǎn)所決定[10，46]。王洪武等[30]研究發(fā)現(xiàn)，適量的油脂可與蛋白質(zhì)發(fā)生水合作用，當(dāng)脫脂大豆粉中油脂添加量在2%左右時(shí)，既可提高產(chǎn)品的組織化度，又可提高產(chǎn)量和改善口感；當(dāng)油脂添加量大于5%時(shí)，產(chǎn)品纖維結(jié)構(gòu)變得松散。

脂質(zhì)在擠壓過程中還可作為潤滑劑和塑化劑，以液滴形式分散在蛋白質(zhì)基質(zhì)中，或覆蓋在蛋白質(zhì)分子表面，阻礙其伸展與聚合，從而影響纖維結(jié)構(gòu)的形成[8，30]。De Pilli 等[48]研究發(fā)現(xiàn)，擠壓過程中添加的油酸具有塑化作用，可降低小麥粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，增加熔融物的黏度，降低擠壓產(chǎn)品膨脹度。Zhang 等[14]以低溫脫脂花生蛋白粉為原料進(jìn)行高水分?jǐn)D壓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在?？趨^(qū)由于熱不兼容性，蛋白質(zhì)與脂質(zhì)形成相分離，脂質(zhì)覆蓋在蛋白質(zhì)聚集體表面，阻礙蛋白質(zhì)分子交聯(lián)；在冷卻模具中脂質(zhì)分散在蛋白質(zhì)聚集體形成的多層結(jié)構(gòu)中；在擠出物中脂質(zhì)進(jìn)一步融合到蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。

4 蛋白質(zhì)-碳水化合物相互作用及其對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

植物基肉制品制備過程中，小分子糖類或多糖分解產(chǎn)物可與蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，形成共聚接枝物，改變產(chǎn)品顏色、風(fēng)味及營養(yǎng)價(jià)值[49]。Guerrero 等[50]研究發(fā)現(xiàn)擠壓過程中大豆蛋白與乳糖、蔗糖形成接枝物，導(dǎo)致產(chǎn)物高度褐變。Koch等[51]研究擠壓過程中蛋白質(zhì)與柑橘果膠的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在螺桿帶有反向元件和機(jī)筒溫度140 ℃條件下形成的蛋白質(zhì)-果膠共聚物量最大，且擠壓溫度、螺桿構(gòu)型等工藝參數(shù)對(duì)接枝物的形成、蛋白質(zhì)的聚合與降解產(chǎn)生重要影響。

蛋白質(zhì)還可與多糖類物質(zhì)形成復(fù)合物，影響最終產(chǎn)品的品質(zhì)。Allen 等[52]研究發(fā)現(xiàn)，在溫度158～170 ℃范圍，玉米直鏈淀粉分子與乳清蛋白發(fā)生共價(jià)相互作用，產(chǎn)生不溶性聚合物，聚合物的相互作用增加會(huì)降低蛋白質(zhì)和淀粉的持水力，增加產(chǎn)品彈性并降低其膨脹度。

植物基肉制品制備過程中多糖的存在可影響物料流變特性[53]，在冷卻模具中流體排列過程中蛋白質(zhì)和碳水化合物發(fā)生相分離，阻止蛋白質(zhì)橫向聚集，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)各向異性纖維結(jié)構(gòu)的形成[54]。最終產(chǎn)品的纖維結(jié)構(gòu)受蛋白質(zhì)與多糖兩相各自的黏度、表面張力、形成凝膠的速度等因素影響[53]。Palanisamy 等[55]以大豆?jié)饪s蛋白為原料，研究高水分?jǐn)D壓過程中添加卡拉膠對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果表明添加卡拉膠會(huì)影響蛋白質(zhì)凝膠過程，導(dǎo)致產(chǎn)品網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更致密，擠出物纖維結(jié)構(gòu)更豐富，可顯著提高產(chǎn)品總體感官接受度。Zhang 等[56]研究在花生蛋白高水分?jǐn)D壓過程中添加卡拉膠、海藻酸鈉、小麥淀粉等多糖對(duì)產(chǎn)品纖維結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：添加0.1%卡拉膠、0.1%海藻酸鈉、2%小麥淀粉可提高花生蛋白熱轉(zhuǎn)變溫度，破壞蛋白分子內(nèi)二硫鍵，增加疏水相互作用和物料表觀黏度，促進(jìn)蛋白質(zhì)分子間發(fā)生聚合作用，有利于產(chǎn)品在擠壓過程中形成纖維結(jié)構(gòu)。

5 食品添加劑對(duì)生物大分子相互作用及產(chǎn)品品質(zhì)的影響

在植物基肉制品的原料中添加氧化還原劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、鹽離子、乳化劑等，均可影響蛋白質(zhì)等生物大分子相互作用方式和程度，進(jìn)而影響產(chǎn)品纖維結(jié)構(gòu)的形成[28]。

擠壓過程中添加氧化還原劑，可改變-SH 基團(tuán)的濃度，影響加熱過程中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)通過巰基/二硫鍵交換反應(yīng)締合的能力，從而影響蛋白分子鏈的靈活性及聚合反應(yīng)程度[10]。Barone 等[57]研究發(fā)現(xiàn)，添加還原劑亞硫酸鈉可降低擠壓過程中的二硫鍵，增加蛋白質(zhì)分子的移動(dòng)性和重排、定向與結(jié)晶。劉艷香等[58]研究半胱氨酸對(duì)小麥蛋白高水分?jǐn)D壓產(chǎn)品品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)適量（0.03%～0.09%）添加半胱氨酸有利于促進(jìn)蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)作用，產(chǎn)品具有明顯的纖維結(jié)構(gòu)，且半胱氨酸參與美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致色澤變深。

堿性條件下擠壓可促進(jìn)蛋白質(zhì)分子間聚合作用，形成纖維結(jié)構(gòu)更豐富的產(chǎn)品[36]；而酸性條件則降低聚合作用及交聯(lián)密度[59]。Li 等[36]研究添加NaHCO3、Na2CO3、NaOH 等堿性物質(zhì)對(duì)小麥蛋白擠壓過程中的聚合作用和產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿性物質(zhì)有利于促進(jìn)二硫鍵的形成和脫氫丙氨酸誘導(dǎo)的交聯(lián)作用，提高產(chǎn)品的彈性、咀嚼度等質(zhì)構(gòu)特性，有利于擠出物形成纖維結(jié)構(gòu)和規(guī)則表面。

鹽離子一方面可以改變蛋白質(zhì)所處的微環(huán)境，影響蛋白質(zhì)溶解度和變性程度；另一方面通過靜電相互作用與水合作用改變蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間相互作用，從而影響蛋白質(zhì)凝膠強(qiáng)度及纖維結(jié)構(gòu)的形成[60]。陸毅[60]研究鹽離子對(duì)熱誘導(dǎo)小麥面筋蛋白凝膠性質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加適當(dāng)濃度的Na+和Ca2+可減弱蛋白質(zhì)分子間的靜電排斥作用，有利于面筋蛋白分子間的交聯(lián)，促進(jìn)其形成結(jié)構(gòu)緊密、均勻的熱誘導(dǎo)凝膠。劉艷香等[58]研究NaCl對(duì)高水分?jǐn)D壓小麥蛋白產(chǎn)品特性的改善效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加0.5% NaCl 時(shí)，可改善組織化蛋白的纖維結(jié)構(gòu)，加大添加量時(shí)色澤差異較小，組織化度、硬度及咀嚼度呈下降趨勢(shì)，不利于蛋白網(wǎng)絡(luò)狀纖維結(jié)構(gòu)的形成。這是因?yàn)檫^量NaCl 使蛋白質(zhì)周圍離子濃度過高，溶解度下降，阻礙蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)伸展及基團(tuán)暴露，不利于蛋白質(zhì)分子間發(fā)生交聯(lián)作用，影響纖維結(jié)構(gòu)的形成。

適量添加乳化劑可加強(qiáng)蛋白質(zhì)與脂質(zhì)間的相互作用，參與蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-淀粉復(fù)合物的形成，改善植物基肉制品的纖維結(jié)構(gòu)。Vaz 等[61]研究發(fā)現(xiàn)，擠壓過程中一定量磷脂（3.8%）使擠出過程更穩(wěn)定，促進(jìn)更多的蛋白通過非共價(jià)鍵（疏水相互作用和靜電作用力）和二硫鍵形成纖維結(jié)構(gòu)，在蛋白形成纖維結(jié)構(gòu)過程中，添加磷脂比擠壓溫度和水分含量起更大的作用。

6 結(jié)論與展望

植物基肉制品制備過程中蛋白質(zhì)分子伸展、締合、聚集、重排，并與原料中的脂質(zhì)、碳水化合物等生物大分子通過二硫鍵、氫鍵、離子鍵、疏水鍵等作用力發(fā)生相互作用，最終決定產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味、口感和纖維結(jié)構(gòu)。其中，蛋白質(zhì)分子質(zhì)量大小、分子鏈長度和對(duì)稱性、分子鏈柔性與移動(dòng)性影響蛋白質(zhì)分子間相互作用的程度及方式，且在擠壓過程中蛋白質(zhì)分子伸展后重新聚集與交聯(lián)，形成纖維結(jié)構(gòu)的“骨架”；脂質(zhì)可通過共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，過氧化自由基可誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集和交聯(lián)，影響纖維結(jié)構(gòu)的形成，并改善產(chǎn)品的質(zhì)地和口感；碳水化合物與蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，并形成相分離，促進(jìn)纖維結(jié)構(gòu)與色澤的形成；氧化還原劑可影響蛋白分子鏈的靈活性及聚合反應(yīng)程度，堿性條件及適度鹽離子、乳化劑有利于促進(jìn)蛋白質(zhì)分子間交聯(lián)及蛋白-脂質(zhì)相互作用，使產(chǎn)品感官質(zhì)量提高，纖維結(jié)構(gòu)更明顯。

常結(jié)合多種表征手段分析蛋白質(zhì)構(gòu)象變化對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。然而，蛋白質(zhì)原料的多樣性、加工過程的復(fù)雜性、評(píng)價(jià)方法的局限性使植物基肉制品的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)：

1）不同來源、不同種類蛋白原料的氨基酸組成、空間構(gòu)象、分子鏈柔性、溶解性、凝膠性等千差萬別，制得產(chǎn)品的硬度、彈性、咀嚼度、口感、風(fēng)味等品質(zhì)也大相徑庭。同時(shí)，現(xiàn)有植物基肉制品多以單一的大豆蛋白為原料，仍存在汁水感差、纖維結(jié)構(gòu)松散、豆腥味濃等問題，產(chǎn)品品質(zhì)有待升級(jí)與突破。

2）加工過程能量輸入的多樣性、食品組分的復(fù)雜性使生物大分子間相互作用機(jī)制、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域的形成過程與產(chǎn)品品質(zhì)間關(guān)系仍不明晰，且現(xiàn)有研究多集中于探究蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-其它組分間相互作用，而對(duì)擠壓過程中蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-碳水化合物三元生物大分子間復(fù)合作用尚無報(bào)道。

3）現(xiàn)有纖維結(jié)構(gòu)及品質(zhì)評(píng)價(jià)手段存在表征信息單一、分析過程繁瑣、微觀形態(tài)難以定量、結(jié)果易受主客觀因素影響等局限性，導(dǎo)致植物基肉制品的品質(zhì)評(píng)價(jià)缺乏系統(tǒng)、科學(xué)、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)監(jiān)管尚無規(guī)范的科學(xué)依據(jù)。

在今后的研究中應(yīng)重點(diǎn)探討以下幾個(gè)方面：

1）在原料蛋白的選擇中，開發(fā)利用更多雜糧資源、真菌類資源和海洋資源的蛋白質(zhì)，如黑豆蛋白、亞麻籽蛋白、葉蛋白、菌類蛋白、藻類蛋白等，分析不同來源蛋白質(zhì)的氨基酸組成及空間構(gòu)象差異，明確不同種類蛋白質(zhì)分子在加工過程中的構(gòu)象變化規(guī)律及其形成的產(chǎn)品品質(zhì)特征，構(gòu)建原料加工適宜性評(píng)價(jià)體系。研究不同來源蛋白質(zhì)在復(fù)合加工過程中的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同肉類的模擬，開發(fā)營養(yǎng)全面均衡的新型植物基肉制品。

2）探究擠壓過程不同區(qū)段，尤其是高水分?jǐn)D壓冷卻模具中，物料的溫度梯度和黏度梯度對(duì)其流動(dòng)狀態(tài)及相轉(zhuǎn)變的影響，借助仿真計(jì)算流體力學(xué)軟件模擬物料在擠壓過程中的流動(dòng)狀態(tài)，闡明關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域形成的動(dòng)態(tài)過程，揭示植物基肉制品纖維結(jié)構(gòu)形成機(jī)理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)可定制化生產(chǎn)。

3）與力學(xué)、材料學(xué)、流體學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科相融合，采用更先進(jìn)、精密的研究手段如小角X-射線散射、冷凍透射電鏡等多尺度表征分子構(gòu)象變化過程，分析蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-碳水化合物三元組分在擠壓過程中的締合、組裝、轉(zhuǎn)化等作用機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的精準(zhǔn)高效調(diào)控。

4）將食品感知科學(xué)與儀器分析相結(jié)合，采用色差計(jì)、電子鼻、電子舌、咀嚼模擬機(jī)、肌電儀等擬人化智能感官技術(shù)定量分析植物基肉制品的色澤、風(fēng)味、口感、纖維結(jié)構(gòu)等品質(zhì)，建立快速、無損、智能、精確的品質(zhì)評(píng)價(jià)方法，推動(dòng)植物基肉制品行業(yè)健康穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。