《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Plant-Based Fat Substitutes: From Structural Design to Application-Specific Performance
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•本综述聚焦于面向结构的植物基脂肪替代物及多相胶体系统的设计。•本综述阐明了结构–功能关系、胶体形成机制及食品应用。本综述强调了改善感官品质、加工稳定性和可扩展性的必要性。引言随着现代生活方式的变化和长期高能量密度饮食模式的流行，肥胖及相关代谢疾病（包括高脂血症、2型糖尿病和
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本综述聚焦于面向结构的植物基脂肪替代物及多相胶体系统的设计。
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本综述阐明了结构–功能关系、胶体形成机制及食品应用。本综述强调了改善感官品质、加工稳定性和可扩展性的必要性。
引言
随着现代生活方式的变化和长期高能量密度饮食模式的流行，肥胖及相关代谢疾病（包括高脂血症、2型糖尿病和心血管疾病）在全球范围内持续上升（Alebna et al., 2024）。在低脂饮食和清洁标签食品追求的推动下，在保留良好感官品质的同时减少饱和脂肪酸和反式脂肪酸的摄入，已成为食品科学和公共营养学领域的一项关键研究焦点（Tosif et al., 2025）。然而，脂肪减少并非简单地去除一种营养成分，因为脂肪在食品中发挥着多种结构与功能作用，有助于润滑、风味释放、质地形成、水分保持以及食品基质的整体结构组织。因此，开发有效的脂肪替代物需要重建这些多种功能，而非仅仅减少脂肪含量。动物脂肪的生产对环境造成了严重的压力，产生了大量的温室气体排放以及过度的土地和水资源使用。与此同时，公众对人类健康和生态可持续性的日益关注，有力地推动了植物基脂肪替代技术的发展。
如图1所示，脂肪替代物的研究始于20世纪80年代和90年代，并从原料替代逐步发展为面向功能的结构重构（Wylie-Rosett., 2002）。早期的脂肪替代策略主要关注弥补脂肪减少所造成的物理变化，如体积、粘度和保水性的丧失。碳水化合物亲水胶体（包括淀粉、麦芽糊精、果胶、胶体/树胶和纤维素衍生物），连同明胶和乳清蛋白，被用于通过增稠、凝胶化和保水性来恢复这些基本功能。这些系统主要产生高水分凝胶和低脂水包油乳液，代表了基本功能补偿阶段而非全面的脂肪仿生。随着对脂肪相关感官功能的理解不断深入，后来的发展引入了微粒状乳清/酪蛋白脂肪仿生体和合成或不可消化的脂质，将脂肪替代物扩展到更复杂的多相系统（Guo, Cui, & Meng, 2023; Kew et al., 2020）。在21世纪至2010年代，研究转向结构化脂质和非共价油脂结构化，包括结构化甘油三酯、乳液凝胶以及含有蛋白质、多糖、单/双甘油酯和乙基纤维素的结构化油脂系统（Jia-Wei et al., 2025），实现了对油脂分布和质地特性的更精确控制。自2010年代以来，胶体与软物质工程的进展推动了油凝胶、高内相乳液和多组分复合网络的发展。这些先进的架构将植物基脂肪替代从感官模仿扩展至关键脂肪相关功能的结构工程，包括油脂固定、热稳定性、机械增强和可控脂质释放。最近，功能驱动的设计——特别是面向植物基肉类替代品的脂肪组织启发系统——已经出现，以重现脂肪组织的选定结构和动态特性。与一般的脂肪替代相比，这些系统将设计目标从单个脂肪相关功能扩展至组织水平组织及其相关的机械、热和感官行为。总体而言，植物基脂肪替代物的演变反映了从基于材料的替代向功能驱动的结构设计的转变，其中不同的结构架构根据特定的脂肪功能和应用要求进行合理设计。
在目前的植物基脂肪替代策略中，植物来源的蛋白质、多糖及其整合结构，为重现特定的脂肪相关功能提供了多样化的平台（Chen et al., 2023）。这些成分并非作为直接替代品，而是可以被组织成不同的架构以实现定向功能。蛋白质基结构主要贡献于界面稳定和机械增强，而多糖基结构则调节水分分布和流变行为，从而在脂肪减少后改善质地、润滑性和结构稳定性（Tang, Roos, & Miao, 2024; Zhao et al., 2023）。此外，不同结构成分的组合使得开发复合系统成为可能，包括乳液、凝胶和Pickering结构，这些系统在各种食品应用中提供了对保油性、感官特性和加工稳定性的增强控制（Zhang et al., 2025, Zhang et al., 2025; Nacak et al., 2021; Narala et al., 2022）。
尽管取得了这些进展，目前的植物基脂肪替代系统在完全重现动物脂肪的多功能作用方面仍然面临挑战。它们同时实现理想感官特性、加工稳定性和结构适应性的能力仍然有限。此外，结构特征、功能表现和应用需求之间的关系尚未得到充分阐明。虽然已有大量综述总结了基于蛋白质、碳水化合物和脂质的脂肪替代物，但大多数研究仍然按照材料类别而非这些结构旨在解决的具体功能挑战来组织。
在这一背景下，本综述旨在建立一个功能驱动的框架，以理解植物基脂肪替代系统的结构设计原理。通过整合植物来源成分、结构组装机制和应用特定需求，本综述分析了不同的结构策略（包括界面组织和网络形成）如何有助于重建关键的脂肪相关功能。系统特征与功能表现之间的关系（如润滑性、保油性、热稳定性、机械性能和感官感知）被系统地加以讨论，以明确不同食品应用中结构–功能匹配的原则。最后，本综述讨论了植物基脂肪替代物的当前挑战和未来展望，重点在于可持续原料的开发、多功能结构设计、智能可扩展制造策略，以及感官、加工和营养性能评估的改进。
各节摘要
植物基脂肪替代物的结构建筑与功能角色
植物基脂肪替代物的功能来源于其组成成分的组织与相互作用，而非仅来源于其成分本身。这些结构特征决定了其性能，并为将多种成分整合到更复杂的脂肪替代系统中提供了基础。
植物基脂肪替代结构的形成与调控
植物基脂肪替代物的形成涉及分子、胶体和宏观尺度的结构变化。在分子水平上，蛋白质构象、淀粉组织和脂质结晶可以通过成分和加工条件进行调节。这些变化随后影响胶体尺度的界面组装、凝胶网络形成、颗粒重排和脂质相结构化，最终决定宏观性质，如流变学……
应用特定需求与结构匹配
植物基脂肪替代物被应用于烘焙、肉类、乳制品、调味品、冷冻及其他加工食品中，但这些应用对结构提出了非常不同的要求。其适用性取决于最终系统能否提供在特定加工和消费条件下所需的功能，包括烘焙食品中的充气和保水性，熟肉系统中的热和机械稳定性以及保油性，以及奶油感……
植物基脂肪替代物的未来趋势与挑战
植物基脂肪替代物的未来发展既涉及结构和技术创新方面的机遇，也涉及实际应用方面的挑战，如图6所示。未来趋势包括可持续原料来源、结构–功能设计、智能配方与先进制造，以及工业化放大。主要挑战包括感官等同性、加工稳定性、成本与供应链限制，以及营养安全性与监管，而……
结论
总之，植物基脂肪替代物已从简单的原料替代发展为结构引导的设计。蛋白质基、碳水化合物基和脂质基系统通过不同的结构机制实现脂肪替代。蛋白质基系统主要依赖蛋白质修饰、界面组装和凝胶网络形成。碳水化合物基系统通过分子重排、糊化和网络形成来调节水合、流变特性和润滑性……
未引用参考文献
Chen et al., 2023; Du et al., 2025; Fu et al., 2025; Huang et al., 2025; Li et al., 2026; Ramezani et al., 2024; Zhang et al., 2026.
CRediT作者贡献声明
Shidi Men：撰写—原稿、软件、构思。
Yuanhao Xu：撰写—审阅与编辑、构思。
Jiawei Liu：形式分析、可视化、软件。
Yi Wang：监督、数据整理。
Huanhuan Yang：可视化、构思。
Xiangbo Zeng：数据整理、资金获取。
Hansong Yu：监督、资金获取。
致谢
本研究得到了中国农业部农业研究系统（MOF and MARA，项目号：CARS-04）、吉林省科技计划项目（20260202058NC）以及吉林省博士后在站研究人员择优资助项目的支持。
Shidi Men|Yuanhao Xu|Jiawei Liu|Yi Wang|Huanhuan Yang|Xiangbo Zeng|Hansong Yu
