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为解决植物基肉制品（如大豆分离蛋白 SPI 基产品）质构、风味和消化率瓶颈，研究人员将蛋白核小球藻突变体（A4-1 株）经发酵制备的金色藻粉（含 43.8% 蛋白）与 SPI 共混进行高水分挤压（HME）。发现 5% 破细胞藻粉（DAP）与 95% SPI 复配时，产品质构、风味和消化率最优，体外消化率提升 37.6%，为改善 SPI 基肉制品品质提供新策略。
研究背景与意义
随着全球人口增长与环境压力加剧，以动物蛋白为主的饮食模式面临可持续性挑战。植物基肉制品因契合环保与健康需求成为热点，其中大豆分离蛋白（SPI）通过高水分挤压（HME）技术可形成类似动物肌肉的纤维结构，是当前主流原料。然而，SPI 基产品存在必需氨基酸组成不完善、质构僵硬（如硬度高）、消化率不足（体外消化率较低）以及风味缺陷（如苦味、涩味明显）等问题，限制了其市场接受度。开发新型功能性添加剂以协同改善 SPI 基产品的多维品质，成为植物基肉制品产业升级的关键。
在此背景下，国内研究团队聚焦于微藻资源的创新应用。蛋白核小球藻（Auxenochlorella pyrenoidosa）突变体 A4-1 株经黑暗发酵后，其金色藻粉（AP）不仅蛋白质含量高达 43.8%（干重），还通过代谢调控显著降低了传统微藻的绿色素与异味物质，具备作为优质蛋白源的潜力。研究人员假设，将该藻粉与 SPI 复配进行 HME，可通过蛋白 - 蛋白相互作用优化产品的纤维结构、水分分布与消化特性，从而突破传统 SPI 基产品的品质瓶颈。该研究发表于《Bioresource Technology》，为植物基肉制品的配方创新提供了新思路。
主要研究方法
研究采用 5L 自动控制发酵罐对 A4-1 株进行高密度培养，通过筛选硝酸钠、氯化铵、尿素等氮源优化生物质产量与蛋白含量。将不同比例的破细胞藻粉（DAP，通过物理方法破坏藻细胞结构）与 SPI 混合，经 HME 工艺（水分含量 40%-80%）制备样品。运用质构仪测定弹性（springiness）、咀嚼性（chewiness）、硬度（hardness）等参数；通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析蛋白质二级结构中 α- 螺旋含量；采用低场核磁共振（LF-NMR）检测结合水含量；利用体外模拟消化模型评估消化率；通过感官评价分析苦味、涩味等风味属性。
研究结果
质构优化
通过对比不同 DAP 添加比例（0%-10%），发现 5% DAP 与 95% SPI 复配时，产品弹性较纯 SPI 组提升 210.6%，咀嚼性提升 141.7%，而硬度降低 19.36%。扫描电镜（SEM）观察显示，该比例下形成了更致密的纤维状三维（3D）结构，类似动物肌肉的肌原纤维排列，表明 DAP 与 SPI 通过热挤压过程中的蛋白交联增强了网络结构的柔韧性。
蛋白质结构与水分分布
傅里叶变换红外光谱分析表明，添加 5% DAP 使蛋白质二级结构中 α- 螺旋比例显著增加，β- 折叠比例降低，说明有序结构的形成有利于提升产品弹性。低场核磁共振结果显示，结合水含量随 DAP 添加量增加而升高，5% 组结合水比例达峰值，均匀的水分分布进一步稳定了纤维网络，减少了质构劣化。
消化率与风味改善
体外模拟消化实验显示，5% DAP 组的蛋白质消化率较纯 SPI 组提升 37.6%，可能与破细胞处理释放的藻蛋白肽链更易被消化酶识别有关。感官评价表明，该比例下产品的苦味强度降低 45%，涩味降低 38%，归因于藻粉中多酚类物质与 SPI 中苦味肽的相互作用，以及代谢产物对涩味物质的掩蔽效应。
发酵工艺优化
在 5L 发酵罐中，以硝酸钠为氮源时，A4-1 株在 74 小时进入稳定期，细胞密度与蛋白质产量最高，葡萄糖通过生物需氧量控制系统（BODS）自动维持在 10±5.6 g/L，为规模化生产提供了工艺参数。
结论与讨论
本研究首次将蛋白核小球藻突变体金色藻粉应用于 SPI 基植物基肉制品的 HME 工艺，证实 5% 破细胞藻粉（DAP）复配可协同改善产品的质构（弹性、咀嚼性提升，硬度降低）、蛋白质二级结构（α- 螺旋增加）、水分分布（结合水含量升高）及消化特性（体外消化率提升 37.6%），同时有效缓解苦味与涩味。其作用机制可能涉及藻蛋白与 SPI 的热诱导交联、破细胞处理释放的功能性成分（如多糖、不饱和脂肪酸）对蛋白网络的增塑效应，以及代谢产物对风味物质的调控。
该研究突破了传统微藻因颜色与异味难以应用于食品的限制，为开发高附加值微藻基食品配料提供了技术路径，同时为植物基肉制品的营养强化与品质升级提供了新原料选择。未来可进一步探索藻粉添加对产品货架期、营养成分保留率的影响，以及规模化生产中 HME 工艺参数的优化，推动该创新配方的产业化应用。研究结果不仅拓展了微藻在食品领域的应用场景，也为解决全球蛋白质短缺与可持续食品体系构建提供了科学依据。
