综述：植物基脂肪替代品的研究进展：面向3D/4D打印应用的结构、风味与色泽策略

《Food Chemistry》：Advancing plant-based fat substitutes: structural, flavor, and color strategies for 3D/4D printing applications

本综述系统探讨了植物基材料在模拟脂肪结构、风味及色泽方面的策略，重点评述了水凝胶、油凝胶及乳液凝胶等制备方法的优劣，并前瞻性地指出3D/4D打印技术在实现脂肪替代品结构、风味、色泽精准调控及个性化定制方面的巨大潜力，为推进食品制造向精准化、可持续化发展提供了重要理论参考。

　　

植物基脂肪替代品的重要性与挑战

脂肪作为食品体系的关键组分，在质地、风味释放和色泽形成中扮演着不可替代的角色。然而，动物脂肪富含饱和脂肪酸，而部分氢化植物油则含有反式脂肪酸，长期过量摄入会增加冠心病、心血管疾病、动脉粥样硬化、Ⅱ型糖尿病和肥胖等健康风险。此外，畜牧业扩张加剧了环境与气候问题，因此，用植物基替代品取代动物脂肪的需求日益迫切。

植物基脂肪替代品的结构调控策略

为模拟动物脂肪的结构特性和持水性，研究人员利用多糖、蛋白质和植物油等基础材料，通过特定加工方法诱导组分间相互作用，形成模拟脂肪质地和持水性的胶体网络。目前主要方法包括水凝胶（hydrogels）、油凝胶（oleogels）和乳液凝胶（emulsion gels）。水凝胶具有层状或网状结构，表现出优异的持水性和润滑性，但脂肪替代率低，且对非极性挥发性风味物质的负载能力不足。油凝胶通常含油量超过90%，通过油凝胶剂（oleogelators）形成热可逆三维凝胶网络结构来固定油脂，但其易发生氧化。乳液凝胶则结合了乳液和凝胶的特性，通过乳化剂和增稠剂的作用形成凝胶状结构，在调节结构、风味和色泽方面展现出卓越的多功能性，是目前最具潜力的策略之一。

植物基脂肪替代品的风味形成机制与调控策略

风味特征是消费者评价肉制品品质的关键指标。脂肪是风味形成的重要前体物质，其独特的氧化产物决定了不同肉品的风味差异。脂质氧化对食品风味的影响呈现典型的“双相效应”：适度氧化阶段（过氧化物值POV<10-20 meq/kg）产生醛类、酮类等理想风味物质，而过度氧化则导致酸败味等不良风味。植物基脂肪替代品需有效模拟这一过程。调控策略包括：筛选富含特定不饱和脂肪酸的植物油作为风味前体；利用微胶囊化等技术包埋风味物质，控制其在加工和储存过程中的释放；以及通过调整替代品的微观结构（如乳液凝胶的界面性质）来影响风味化合物的保留与释放速率。

植物基脂肪替代品的色泽策略

在竞争激烈的食品市场中，产品色泽是影响消费者选择的关键因素。脂肪替代品的色泽能增强食品的视觉吸引力，传达产品新鲜度、营养价值和整体品质的信息。模拟动物脂肪（如大理石花纹脂肪的白色或奶油色）是植物基替代品面临的一大挑战。常用的着色策略包括使用天然色素（如番茄红素、β-胡萝卜素）、矿物色素（如二氧化钛TiO₂）以及基于米氏散射理论（Mie theory）的微观结构设计（如调控乳液滴尺寸分布）来调控光学性质，从而模拟动物脂肪的色泽和光泽度。

3D/4D打印技术的应用

3D打印（Three-Dimensional Printing）作为一种新兴的精密制造方法，通过逐层堆积材料制造三维物体，在植物基人造脂肪生产中具有独特优势。挤出打印是食品领域最常用的技术。4D打印（Four-Dimensional Printing）则指打印结构在特定环境刺激（如温度、湿度、pH值）下随时间发生可控变化，这为设计定制化植物基脂肪替代品并精确控制其特性（如打印后风味释放、色泽变化）提供了激动人心的可能性，有望显著推动食品制造向精准化、个性化和可持续发展。

结论

近年来，植物基脂肪替代品研究取得了显著进展，但在模拟传统脂肪的结构、风味和色泽方面仍存在局限。水凝胶、油凝胶和乳液凝胶各有优劣，其中乳液凝胶在综合性能上表现突出。未来，结合4D打印等先进技术，有望实现植物基脂肪替代品在结构、风味、颜色等多属性的精准模拟与调控，推动清洁标签食品体系的创新与发展。