植物蛋白在无乳无蛋布丁微观结构、流变学、摩擦学及感官感知中的关键作用研究

推荐：为开发口感接近传统乳制品的植物基布丁，研究人员系统评估了豌豆(PE)、马铃薯(PO)和大豆(SO)蛋白在不同浓度(2.5%-10%)下对产品微观结构、流变特性(G'LVR、γcr)及感官指标(creaminess、graininess)的影响，发现4%大豆蛋白能最佳模拟动物基参照(REF_ME)的质地特性，为植物基甜品开发提供科学依据。

　　

随着消费者对可持续食品需求的增长，植物基乳制品替代品市场迅速扩张。然而，开发不含乳制品和鸡蛋的布丁面临重大挑战——动物蛋白特有的功能特性（如凝胶形成能力和乳化作用）难以被植物蛋白完全替代。传统布丁的质地和口感源于牛奶、蛋黄和淀粉形成的复杂弱凝胶基质，其中蛋白质网络对稳定脂肪分布和创造奶油般口感至关重要。目前对植物蛋白在复杂多相体系中的结构-功能关系研究仍存在空白，特别是不同植物蛋白的凝胶行为差异如何影响终产品特性尚不明确。

针对这一科学问题，来自荷兰瓦赫宁根大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表研究，系统比较了豌豆(PE)、马铃薯(PO)和大豆(SO)蛋白在三种浓度(2.5%、4%、10%)下制备的植物基布丁，通过多尺度表征揭示了蛋白类型和浓度对产品性能的影响规律。

研究采用激光衍射粒度分析、共聚焦显微镜(CLSM)、流变学(LAOS测试)和摩擦学检测等关键技术，结合90人消费者感官评价，构建了物性参数与感官属性的关联模型。结果显示：

3.1 水分和理化性质
所有样品水活度(a_w)稳定在0.975左右，pH值中性偏碱(6.55-7.34)，说明糖含量是决定a_w的主要因素，而蛋白来源影响pH值。

3.2 粒度分布
动物基参照(REF_ME)呈单峰分布(主峰10μm)，植物基对照(CON_St)显示双峰(10μm和50μm)。10%蛋白添加导致PE_10和SO_10出现100μm宽峰，CLSM证实这与蛋白聚集体和脂肪分布不均有关。

3.3 微观结构
CLSM三维染色显示：4%大豆蛋白(SO_4)形成的均匀网络最接近REF_ME；马铃薯蛋白在低浓度(2.5%)即形成连续网络；豌豆蛋白易形成大聚集体，尤其在10%浓度时出现致密不均相。

3.4 流变特性
所有样品均呈现剪切稀化行为。马铃薯蛋白显著提高储能模量(G'_LVR)，PO_10的G'_LVR达4866 Pa，是REF_ME的12倍；大豆蛋白使临界应变(γ_cr)降至2.5%-3.7%，接近动物参照(3.7%)。

3.5 感官关联
PCA分析表明：粘度参数(k)与厚度感正相关(r=0.82)，与融化速率负相关；D[4,3]粒度>80μm显著降低奶油感(creaminess)。4%大豆蛋白(SO_4)在质地和总体喜好度上最接近REF_ME，而马铃薯蛋白因过强凝胶性导致口感评分降低。

该研究创新性地揭示：植物蛋白通过两种机制影响布丁品质——凝胶能力决定网络连续性(马铃薯>大豆>豌豆)，而蛋白聚集尺寸影响颗粒感感知。研究首次证实，在5.5%脂肪含量体系中，摩擦系数(μ)对奶油感无显著贡献，颠覆了传统润滑理论在该类产品中的适用性。这些发现为精准设计植物基甜品提供了关键参数：匹配参照样的蛋白聚集体尺寸(D[4,3]<20μm)、粘度(k≈100 Pa·sⁿ)和临界应变(γ_cr≈3%)可实现最佳口感模拟。

特别值得注意的是，大豆蛋白在4%添加量时展现出独特优势：既能形成适度连续的蛋白网络，又不会过度抑制淀粉溶胀，这种"双相平衡"机制使其成为替代动物蛋白的最优选择。该成果不仅为食品工业提供了配方优化指南，更建立了复杂多相体系中结构-功能-感知的定量关联模型，对开发下一代植物基食品具有重要指导意义。