植物蛋白新纪元：油菜籽与豆类蛋白在乳制品替代品中的功能营养评估与应用前景

本刊推荐：针对植物基乳替代品(PBMA)普遍存在的蛋白质含量低、氨基酸不平衡问题，研究人员系统评估了豌豆(PPI)、蚕豆(FPI)、扁豆(LPI)和油菜籽(RPI)蛋白 isolates 的营养成分、氨基酸谱和 techno-functional 特性，并成功制备了标准化PBMA。研究发现，尽管RPI氨基酸谱更优，但其物理稳定性差；而豆类蛋白基MA表现出优异的稳定性和表观粘度，蛋白质含量与牛奶相当。该研究为开发营养均衡、功能良好的新型PBMA提供了重要理论依据和技术支撑。

　　

随着全球对可持续发展和动物福利的关注度日益提升，植物基食品市场迎来了爆发式增长，其中植物基乳替代品（Plant-based milk alternatives, PBMA）更是成为消费者青睐的热点。然而，一个不容忽视的现实是，目前市面上大多数PBMA（除豆奶外）在营养价值上仍难以与牛奶媲美，尤其是蛋白质含量和品质存在明显短板。这背后是植物蛋白原料自身的局限性：许多植物蛋白缺乏某些人体必需氨基酸，或者存在消化吸收率低、功能特性（如溶解性、乳化性）不佳等问题。因此，寻找和评估新型、营养均衡且功能优异的植物蛋白来源，成为食品工业界和学术界亟待攻克的关键课题。

在此背景下，一项发表于《Applied Food Research》的研究应运而生。由Caner Caliskan等人领衔的研究团队，将目光投向了具有巨大潜力的豌豆（Pea）、蚕豆（Faba bean）、扁豆（Lentil）以及作为油脂加工副产物的油菜籽（Rapeseed）这四种蛋白资源。他们的研究旨在系统性地“弥合差距”，深入评估这些蛋白分离物（PPI, FPI, LPI, RPI）的营养成分、氨基酸谱以及技术功能特性，并进一步探索它们在实际应用于模拟低脂低糖半脱脂牛奶的PBMA中的表现。

为了全面回答上述科学问题，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们对四种蛋白原料进行了详细的成分分析（包括蛋白质、脂肪、膳食纤维等）和氨基酸谱测定。其次，系统评估了原料的关键技术功能特性，如蛋白质溶解度、持水/持油性、乳化特性、发泡性、颜色等，并利用扫描电子显微镜（SEM）观察了其微观结构。接着，研究团队以每种蛋白为主要原料，制备了标准化（含3.5%蛋白质、1.5%脂肪、1.9%蔗糖）的PBMA。对这些PBMA，研究人员不仅分析了其氨基酸谱、基于体外消化（INFOGEST标准流程）的蛋白质品质（包括计算DIAAS）、糖类和FODMAPs（可发酵寡糖、二糖、单糖和多元醇）含量，还深入研究了其物理稳定性、流变行为、发泡特性和颜色等关键应用属性。统计分析方法包括方差分析（ANOVA）和事后检验，以确保结果的可靠性。

3.1. 原料表征

研究人员首先对四种蛋白原料进行了细致的“体检”。

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  3.1.1. 成分： 结果显示，RPI的蛋白质含量最高（94.64 g/100g DM），而LPI最低（83.28 g/100g DM）。豆类蛋白原料中含有一定量的膳食纤维，主要以不溶性膳食纤维为主。这为产品带来了潜在的肠道健康益处。
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  3.1.2. 氨基酸谱与蛋白质品质： 氨基酸分析揭示了关键差异。三种豆类蛋白（PPI, FPI, LPI）都表现出含硫氨基酸（SAA，包括甲硫氨酸和半胱氨酸）含量较低的特点，而RPI则富含SAA，其含量几乎是豆类蛋白的两倍。当将氨基酸谱与FAO（联合国粮农组织）推荐的成人必需氨基酸需求模式进行比较时，豆类蛋白的SAA是其短板（仅达到需求的73%-85%），而RPI则能满足所有必需氨基酸需求，其中赖氨酸是其相对最低的（106%）。这表明，从氨基酸平衡角度看，RPI具有显著优势。
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  3.1.3. 技术功能特性： 在功能特性方面，豆类蛋白展现出高持水性（WHC），但持油性（OHC）相对较低；而RPI则相反，持水性低但持油性高。蛋白质溶解度方面，所有原料在pH 7时溶解度均不高（最高为RPI的26.03%）。乳化稳定性测试中，PPI的乳液分离速率最慢，最为稳定。发泡性方面，RPI的发泡能力（109.57%）远高于豆类蛋白，但泡沫稳定性中等。颜色上，LPI的白度指数（WI）最高，最接近牛奶的白色。
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  3.1.4. 微观结构： SEM观察显示，豆类蛋白颗粒分布相对均匀、致密，PPI呈相对球形，FPI和LPI表面褶皱更多；RPI则呈现异质、粗糙、破碎的颗粒形态，这与其加工历程（高温脱溶等）导致的蛋白质变性有关。

3.2. 植物基乳替代品（PBMA）的特性

将原料成功转化为PBMA后，研究人员对最终产品进行了全面评估。

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  3.2.1. 氨基酸谱与基于体外蛋白质消化率的蛋白质品质： PBMA的氨基酸谱基本延续了原料的特征，豆类基MA（PPI-MA, FPI-MA, LPI-MA）SAA含量低，RPI-MA则SAA含量高但赖氨酸含量较低。体外蛋白质消化率评估显示，所有PBMA均表现出较高的消化率（基于氨基酸的方法均高于98%）。更为精细的DIAAS（可消化必需氨基酸评分）分析表明，豆类基MA的SAA是限制性氨基酸，导致其DIAAS较低（PPI-MA: 46.3%, FPI-MA: 37.2%, LPI-MA: 29.7%），而RPI-MA的DIAAS最高，达到93.0%，SAA仍是其限制因素，但已远优于豆类蛋白。这表明RPI在蛋白质质量方面潜力巨大，但仍有提升空间。
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  3.2.2. 糖类和FODMAPs： 所有PBMA中检测到的FODMAPs含量极低，远低于低FODMAP饮食的阈值，表明这些产品适合肠易激综合征（IBS）等需要限制FODMAP摄入的人群食用。与含乳糖的牛奶相比，这是一大优势。
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  3.2.3. 颜色与发泡特性： 所有PBMA的白度指数（WI）在74.16至78.88之间，与商业产品相比表现良好。在发泡特性上，豆类基MA的发泡能力（约28%-33%）显著高于RPI-MA（9.43%），但RPI-MA的泡沫稳定性（65.93%）却远高于豆类基MA（约29%-31%）。这些特性对于PBMA在咖啡拉花等场景的应用至关重要。
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  3.2.4. 物理与化学稳定性： 物理稳定性是PBMA商品化的关键。研究发现，豆类基MA的蛋白质溶解度很高（88%-97%），接近牛奶，且分离速率慢，表现出良好的稳定性。相比之下，RPI-MA的蛋白质溶解度极低（仅9.41%），导致其分离速率快，出现明显的沉淀和乳脂层，物理稳定性差，这是其应用的主要障碍。
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  3.2.5. 流变特性： 流变学分析表明，三种豆类基MA的表现粘度在2.946至3.401 mPa·s之间，与半脱脂牛奶（约3.15 mPa·s）相近。它们的流动行为指数（n）接近1，表现为近似牛顿流体，与牛奶类似，口感可能更易被接受。RPI-MA由于稳定性差，未能获得有效的流变学数据。

综上所述，这项研究对四种具有应用潜力的植物蛋白进行了从原料到终产品的系统性评估。研究结论明确指出，油菜籽蛋白分离物（RPI）虽然拥有更均衡的氨基酸谱和较高的DIAAS，显示出优异的营养潜力，但其在实际应用于PBMA时面临巨大挑战，主要是极低的蛋白质溶解度和由此导致的物理不稳定性（沉淀和分层）。相反，豌豆、蚕豆和扁豆蛋白分离物尽管在含硫氨基酸方面存在不足，但能够制备出物理稳定性良好、表观粘度与牛奶相似、且蛋白质含量达到牛奶水平的PBMA。此外，所有开发的PBMA均具有低FODMAP特性，适合特定饮食需求的人群。

该研究的深刻意义在于为植物基乳制品行业提供了关键的数据支撑和方向指引。它强调了在选择植物蛋白原料时，必须综合考虑其营养价值和功能特性，二者缺一不可。对于油菜籽蛋白，未来的研究重点应在于通过物理或生物技术手段改善其溶解性和乳化稳定性，以释放其营养潜力。而对于豆类蛋白，则可通过与谷物蛋白等复配来弥补氨基酸短板，从而打造营养全面、功能完善的下一代植物基乳制品。这项研究不仅推动了植物蛋白资源的深度开发和价值提升，也为满足消费者对健康、可持续和多样化食品的需求贡献了重要科学依据。