利用Baru（Dipteryx alata Vog.）副产品通过热塑性挤出工艺制备具有纹理的植物蛋白，以应用于植物基产品中

《ACS Food Science & Technology》：Use of Baru (Dipteryx alata Vog.) Byproduct to Obtain Textured Vegetable Proteins through Thermoplastic Extrusion for Application in Plant-Based Products

巴鲁油提取副产物（DBF）替代大豆蛋白浓缩物（SPC）用于挤压成型 textured vegetable proteins（TVPs）的工艺优化研究。通过中心复合旋转设计考察水分含量（18-30%）、DBF浓度（4-20%）和 vital wheat gluten（VWG）浓度（4-10%）对TVP techno-functional properties 的影响，结果表明当水分18-24%、DBF浓度4-10%、VWG浓度4-10%时，可实现16% DBF替代SPC并保持适宜的膨胀指数（3.18-5.05）、水分保持能力（580-731.79 g/g）和低细粉释放率（0.48-1.93%），为开发植物基汉堡原料提供理论依据。

　　### 解读：利用巴西坚果副产品开发植物基肉替代品的技术潜力

#### 引言

巴西坚果（*Dipteryx alata* Vogel）是巴西塞拉多生态区的原生植物资源之一，以其高营养价值、感官吸引力和经济价值而著称。该坚果的果实通常包含约30%的果肉、5%的果仁和65%的内果皮，其中果仁是经济价值最高的部分。巴西坚果的生产链近年来经历了显著增长，年产量超过300,000吨，其主要驱动力包括果仁和副产品的优良特性，以及其在可持续农业和保护当地文化方面的潜力。此外，巴西坚果果仁含有丰富的不饱和脂肪酸（如油酸和亚油酸），以及高含量的蛋白质、纤维和矿物质（如铁、锰和锌），这些都使其成为一种具有高营养价值的食品原料。

#### 材料与方法

本研究使用了三种原料：大豆蛋白浓缩物（SPC）、巴西坚果脱脂粉（DBF）和小麦面筋（VWG）。这些原料的物理和化学特性在生产过程中至关重要，尤其是水分含量和水分活度（Aw）对产品的稳定性、微生物安全性和感官质量有直接影响。SPC具有较高的蛋白质含量（约60%），而DBF则以高纤维含量（约25%）为特色。VWG在形成具有粘弹性特性的面筋网络中起到关键作用，有助于提高TVPs的结构稳定性。

实验设计采用了中心复合旋转设计（CCRD），并结合响应面法（RSM）对水分含量、DBF浓度和VWG浓度的影响进行分析。实验总共有18组，其中包含8个因子点（?1和+1）、6个轴点（?1.68和+1.67）和4个中心点重复。这些实验旨在探索如何在低水分热塑性挤出过程中，通过调整原料比例和加工参数，获得具有优良技术特性的TVPs，从而用于植物基汉堡等产品。

#### 实验结果与讨论

实验结果表明，水分含量在18%至24%之间，结合4%至10%的VWG，是实现最高16% DBF含量的必要条件。这些条件能够产生适合用于植物基汉堡的TVPs，其技术特性表现出良好的膨胀能力、水吸收和保留能力，以及合理的结构稳定性。

在分析过程中，发现DBF的高纤维含量和不饱和脂肪酸含量对TVPs的结构和感官特性有重要影响。DBF的高水分活度（Aw）表明其具有较低的微生物生长风险，因此在加工过程中需要通过干燥处理来降低水分含量至安全的水平。此外，实验还显示，DBF和VWG的加入可以提高TVPs的水分吸收能力（HC）和膨胀指数（EI），这表明这些原料在改善TVPs的性能方面具有重要作用。

在视觉分析方面，发现不同实验条件下，TVPs的颜色、表面形态和颗粒均匀性存在差异。这与不同比例的DBF和VWG以及水分含量有关。通过观察实验数据，发现水分含量和DBF浓度对TVPs的水分和Aw有显著影响，而VWG浓度对pH和酸度也有一定影响。同时，DBF的加入对TVPs的颜色产生显著影响，尤其是在模拟肉类替代品时，其红色调与动物蛋白的色泽相似，减少了对额外着色剂的需求。

此外，实验还显示，水分含量和VWG浓度之间的相互作用对TVPs的膨胀指数有显著影响。较高水分含量和VWG浓度有助于提高TVPs的膨胀能力，而较低的水分含量和VWG浓度则会降低膨胀指数，同时增加TVPs的密度。这种关系表明，在调整水分含量和VWG浓度时，可以有效控制TVPs的结构和感官特性。

在水分吸收和溶解能力的分析中，发现DBF的加入显著提高了TVPs的水分吸收指数（WAI）和溶解指数（WSI），这表明DBF具有较高的水和溶质结合能力。同时，水分含量对WAI和WSI也有一定影响，较高的水分含量有助于提高这些指标，而较低的水分含量则会降低它们。

#### 技术与营养潜力

TVPs的结构和性能受到原料选择和加工条件的显著影响。水分含量是控制TVPs结构的关键因素，因为它影响熔体粘度，从而影响摩擦、热量产生和出口喷嘴压力，最终影响TVPs的膨胀和密度。较高的水分含量可以降低摩擦和出口喷嘴压力，导致较低的膨胀和较高的密度，同时增加最终产品的水分保留。

在研究中，发现水分含量和VWG浓度的相互作用对TVPs的膨胀指数有显著影响。较高的水分含量和VWG浓度可以提高膨胀指数，而较低的水分含量和VWG浓度则会降低它。这种关系表明，在调整加工条件时，需要平衡水分含量和VWG浓度，以获得最佳的TVPs性能。

此外，DBF的加入显著提高了TVPs的水分吸收能力，这表明其具有较高的水结合能力。较高的水分吸收能力有助于改善TVPs的结构，使其更加多孔和柔软，从而更好地模拟肉类的口感和质地。然而，过高的水分吸收可能导致TVPs结构的不稳定，而过低的水分吸收则会使其更加坚实和干燥，这些特性在植物基肉替代品的开发中需要谨慎考虑。

在感官特性方面，发现TVPs的颜色与原料的天然颜色密切相关。DBF的加入使TVPs呈现出更丰富的红色调，这有助于模拟肉类的色泽。同时，水分含量和VWG浓度的相互作用对TVPs的颜色有显著影响，较高的水分含量和VWG浓度可能导致更明显的颜色变化，而较低的水分含量和VWG浓度则会减少这种变化。

#### 结论

本研究通过调整水分含量、DBF和VWG的浓度，成功开发出具有优良技术特性的TVPs，其性能适合用于植物基汉堡等产品。这些结果表明，DBF作为巴西坚果的副产品，具有较高的营养价值和技术潜力，可以作为植物基肉替代品的重要原料。此外，研究还强调了水分含量和VWG浓度在控制TVPs结构和性能中的关键作用，以及DBF在改善TVPs的感官特性和功能特性中的重要性。

这些发现不仅为植物基食品的开发提供了新的思路，也为巴西坚果的可持续利用和价值提升提供了支持。通过优化加工条件和原料比例，可以提高TVPs的性能，使其更接近动物蛋白的质地和口感，从而满足消费者对植物基肉替代品的需求。同时，这种技术方法也符合联合国可持续发展目标（SDG 12），即促进负责任的生产和消费，减少废弃物，并增加区域社区的经济价值。

因此，本研究为植物基食品的开发提供了一种新的方法，通过利用巴西坚果的副产品，可以实现对传统大豆蛋白的替代，从而提高植物基肉替代品的营养价值和感官质量。这种研究不仅具有重要的科学意义，也具有显著的经济和环境价值。