豆类与油籽蛋白浓缩物的组成特性及其在高水分挤压加工中的应用潜力分析

本刊推荐：为解决植物基肉类似物成本高、感官品质差的问题，研究人员系统评估了豌豆、蚕豆、亚麻籽和大麻籽蛋白浓缩物在高水分挤压加工（HMEP）中的应用潜力。研究发现大麻蛋白在蛋白质含量、低纤维特性及低蛋白提取率方面与分离蛋白最为接近，而豆类浓缩物的高蛋白提取率可能阻碍纤维结构形成。该研究为新型植物蛋白原料的筛选提供了重要理论依据，对推动可持续食品产业发展具有重要意义。

　　

随着联合国可持续发展目标的推进，全球食品体系正经历从动物蛋白向植物蛋白的快速转型。高水分挤压加工（High-Moisture Extrusion Processing, HMEP）作为制备全切割肉类似物的关键技术，能够模拟肉类的纤维状结构，但当前主要依赖成本较高的蛋白质分离物（如大豆、小麦和豌豆分离蛋白），导致植物肉产品价格居高不下（约20欧元/公斤），显著高于碎牛肉（10欧元/公斤）。此外，消费者对含有精制成分的挤压肉类似物的兴趣因高价格和较差感官品质而下降。因此，开发成本更低、感官更优的新型植物蛋白原料成为行业迫切需求。

在此背景下，由芬兰VTT技术研究中心Martina Lille领衔的研究团队在《Future Foods》发表论文，系统评估了北欧地区适生作物（豌豆、蚕豆、亚麻籽和大麻籽）的蛋白浓缩物在HMEP中的应用潜力。研究通过综合分析这些原料的化学组成和理化特性，并与传统HMEP常用原料（小麦麸质和豌豆分离蛋白）进行对比，旨在为新型植物蛋白原料的筛选和应用提供科学依据。

研究采用多维度技术手段：通过杜马斯燃烧法测定蛋白质含量，AOAC 2011.25方法分析膳食纤维，高效阴离子交换色谱检测低聚糖，气相色谱分析脂肪酸组成，光谱法测定酶活性和酚类物质；采用激光衍射仪分析粒径分布，光学和共聚焦显微镜观察微观结构，快速粘度分析仪（RVA）测定流变特性，差示扫描量热仪（DSC）分析热行为；并通过主成分分析（PCA）整合化学和物理特性数据。

4.1 化学组成与酶活性

研究发现蛋白质含量差异显著：大麻浓缩物（76%）和油籽原料的胱氨酸比例最高，而豆类浓缩物富含赖氨酸但缺乏含硫氨基酸。豆类浓缩物的水苏糖和棉子糖等FODMAP化合物含量较高（5-10%），大麻和亚麻籽则富含植酸（98 mg/g和47 mg/g）。豆类浓缩物的脂肪氧合酶活性显著较高（如黄豌豆达807 μmol/g/min），这可能引发储存期间的异味问题。

4.2 理化特性

粒径分析显示干法分馏的豆类浓缩物粒径最小，而豌豆分离蛋白在干燥状态下粒径最大（因加工中的热变性）。蛋白提取率测定表明豆类浓缩物在pH>6时提取率超过70%，而大麻提取率始终低于20%。流变特性显示，15%浓度下加热后大麻和小麦麸质出现聚集现象，而豆类浓缩物形成均匀分散体系。热分析证实干法分馏的原料仍保留蛋白质天然结构，而豌豆分离蛋白和亚麻籽蛋白完全变性。

4.3 原料对比分析

PCA分析将原料明确分为谷物、豆类和油籽三类。大麻蛋白在高蛋白含量（76%）、低膳食纤维（14%）、低提取率、高胱氨酸比例和加热聚集特性方面与参考原料最为相似。亚麻籽虽具有类似蛋白特性，但其低蛋白含量（47%）和高不溶性纤维（28%）可能限制其应用。豆类浓缩物的高蛋白提取率可能不利于HMEP中的纤维结构形成。

本研究通过系统表征揭示了不同植物蛋白原料的特性差异，为大麻蛋白等新型原料在HMEP中的应用提供了理论支持。研究发现原料的蛋白含量、提取率、流变行为和热特性共同影响纤维结构形成，而抗营养因子和酶活性则关系产品营养价值和风味稳定性。该研究不仅为植物肉原料筛选提供了科学依据，更推动了可持续食品加工技术向低成本、高品质方向发展，对实现蛋白质转型战略具有重要实践意义。