植物基肉糜替代品的消费者偏好：物理化学性质、结构特征与感官属性的关联研究

《Food Structure》：Consumer Preferences of Plant-Based Minced Meat Analogs: Linking Physico-Chemical Properties, Structural Features, and Sensory Attributes

植物基肉糜类产品的物理化学特性与感官评价研究，分析了四种商业产品（大豆Ⅱ和豌豆Ⅱ等）的质地、水分保持、颜色及纤维结构，发现大豆Ⅱ因高硬度、咀嚼性和纤维定向更受消费者青睐，且感官评价与仪器测量结果高度一致，揭示了微结构特征对消费者接受度的影响。

　　
本研究的核心目标是探究植物基肉糜类产品的物理化学特性与消费者感官评价之间的关联性，为优化植物基肉制品的质地和口感提供科学依据。研究选取了四种市售产品（两种大豆基和两种豌豆基），通过多维度实验分析其微观结构、理化指标与感官评价的关联，并重点考察了纤维取向、水分保持能力、颜色特征等关键参数对消费者偏好的影响。

### 一、研究背景与意义
随着全球对可持续饮食的关注度提升，植物基肉制品的开发成为食品科学的重要方向。然而，消费者对现有产品的口感、质地和外观的满意度仍存在显著差距。本研究通过结合物理化学分析（包括压力分布图谱、水分保持能力测试、显微成像等）与感官评价，系统解析了植物基肉制品的结构特性与消费者接受度的关联机制。

### 二、实验方法与关键发现
#### 1. 物理特性分析
（1）**质地剖面分析（TPA）**：实验发现大豆基产品（Soy I和Soy II）的硬度、粘着性和咀嚼性显著高于豌豆基产品（Pea I和Pea II）。其中Soy II的硬度达到55.5 N，表现出更接近传统肉类的咀嚼感，这与其更致密的微观结构相关。

（2）**水分保持能力（LHC）**：通过离心法测试显示，Pea I的水分保持能力最优（离心后仅流失0.4%重量），而Soy II因未添加甲基纤维素（Methylcellulose）导致水分保持较弱。这种差异在感官评价中表现为Soy II的咀嚼感更强，而Pea I的油润度更受认可。

#### 2. 微观结构表征
（1）**纤维取向分析**：采用冷冻切片显微观察和三维CT扫描发现：
- 大豆基产品Soy I的纤维呈现高度定向排列（93%纤维沿同一方向分布），而豌豆基产品Pea I的纤维取向更分散（61%随机分布）
- Soy II通过添加特定增稠剂形成更均匀的纤维网络（3D分析显示其纤维取向离散度低于其他样本）
- 3D结构分析显示Soy II的纤维束在270°-315°方向呈现聚集现象，这种定向排列可能增强产品的机械强度

（2）**颗粒分布特征**：图像分析显示：
- 豌豆基产品（尤其是Pea II）的颗粒面积分布更分散（均值达29 mm2），形成多孔结构
- 大豆基产品（Soy II）的颗粒均匀性最佳（标准差12 mm2），其产品在感官评价中得分最高
- 颗粒尺寸与消费者对"颗粒感"的负面评价存在显著负相关（相关系数-0.67）

#### 3. 颜色与光学特性
（1）**色彩参数**：色差ΔE*分析表明：
- Pea II的红色调最接近真实牛肉（ΔE*=12.3），其配方中添加了红曲粉和甜菜汁
- Soy II的棕色调得分最高（ΔE*=8.8），这与未添加人工色素的配方相关
- 消费者对颜色的偏好呈现两极分化，62%的受访者更倾向暖色调（L*值40以上）

（2）**光学特性**：粒子投影面积分析显示：
- 豌豆基产品表面颗粒分布更密集（Pea II达29±56 mm2）
- 大豆基产品Soy II的颗粒均匀性最佳（CV值18.7%），显著优于其他样本（CV值35-56%）
- 粒子分布均匀性与消费者对"组织均匀性"的评分呈正相关（r=0.68）

### 三、感官评价的核心发现
#### 1. 评价维度与样本表现
（1）**质地感知**：
- 消费者对Soy II的"咀嚼感"评分最高（6.24/9），其微观结构中定向排列的纤维束可能增强咀嚼阻力
- Pea II的"多汁度"得分最优（4.2/5），但消费者更倾向机械强度而非水分保持量
- "颗粒感"负面评价主要出现在Pea II（得分2.29/5），与其颗粒分布离散性相关

（2）**外观评价**：
- Soy II的棕色调（4.27/5）显著优于其他样本（P<0.001）
- Pea II的红色调（3.84/5）虽符合肉类预期，但消费者更偏好自然棕色调
- 粒子均匀性评分与物理测试的颗粒面积标准差呈负相关（r=-0.71）

#### 2. 关键感官参数分析
（1）**正关联特征**：
- 色彩纯度（Chroma值）与整体接受度呈正相关（β=0.42）
- 纤维定向度与咀嚼感评分相关系数达0.63
- 颗粒均匀性评分与组织满意度呈显著正相关（r=0.79）

（2）**负关联特征**：
- 颗粒离散度每增加1 mm2，组织满意度下降0.23分
- 纤维无序度（>60°取向占比）与接受度呈负相关（r=-0.55）
- "颗粒感"负面评价导致整体接受度下降达0.5分

### 四、结构特性与感官评价的关联模型
通过主成分分析和多因子分析发现：
1. **第一因子（权重40%）**：包含硬度（TPA）、纤维定向度（3D CT）、颗粒均匀性等物理特性，与消费者对"质地满意度"（Cohen's d=0.6）呈显著正相关
2. **第二因子（权重35%）**：涵盖颜色参数（L*a*b*值）、水分保持能力（LHC）、颗粒分布等光学和物理特性，与"外观接受度"（d=0.8）高度相关
3. **综合模型**：建立的结构-感官关联模型（RV系数0.94）显示，产品在纤维定向度（因子1贡献率62%）和颗粒均匀性（因子2贡献率48%）的优化可使整体接受度提升0.5-0.7分

### 五、工业化改进建议
基于研究发现提出以下优化方向：
1. **纤维结构调控**：
- 采用定向剪切工艺（如双螺杆挤压机）制备纤维束（推荐纤维取向角度270°-315°）
- 添加0.8-1.2%甲基纤维素可提升水分保持能力20%以上

2. **颗粒分布优化**：
- 通过粒径分级制备技术控制颗粒面积在8-15 mm2区间
- 添加1.5%淀粉基增稠剂可使颗粒均匀性提升35%

3. **颜色平衡策略**：
- 棕色调占比应控制在60-70%（通过焦糖化反应调节）
- 红色素添加量不超过总色素的40%以避免"人工色素"负面感知

4. **质地协同优化**：
- 硬度（50-60 N）与咀嚼感（评分6.0以上）存在最佳平衡点
- 推荐采用梯度压力成型技术（压力梯度0.5-1.2 MPa）

### 六、研究局限性及展望
当前研究的局限性包括：
1. 样品制备参数不透明（如Soy II的纤维取向调控具体工艺）
2. 消费者样本偏差（素食者占比达38%，可能影响评价客观性）
3. 三维纤维取向分析尚缺乏标准化评价体系

未来研究应着重：
1. 建立植物基肉制品的纤维取向-感官特性数据库
2. 开发在线实时监测系统（如结合机器视觉的在线检测）
3. 进行跨文化比较研究（当前样本78%为北欧消费者）

### 七、结论
本研究证实植物基肉制品的消费者接受度与以下结构特性存在强关联：
1. 纤维定向度（>80%同向纤维）可提升咀嚼感评分达25%
2. 颗粒均匀性（CV值<20%）可使组织满意度提升18%
3. 棕色调（L*=38-42，a*=5-7）与颜色接受度呈正相关（r=0.82）

Soy II的成功要素在于其定向纤维网络（3D分析显示纤维取向集中度达43%）与适度颗粒分布（CV=18.7%），这为植物基肉制品开发提供了可复制的结构设计范式。未来研究需结合感官组学技术，深入解析纤维取向的微观构效关系。