商业植物基肉类类似物与常规牛肉汉堡的营养品质及体外蛋白质消化率评估

《Food Chemistry Advances》：Assessment of nutritional quality and in vitro protein digestibility in commercial plant-based meat analogues compared to conventional beef burger

　　

评估商业植物基肉类类似物与常规牛肉汉堡的营养品质及体外蛋白质消化率 摘要：蛋白质品质和消化率是决定营养充足性的基本因素，影响机体利用膳食蛋白质以维持重要生理功能的能力。高质量蛋白质以最佳比例提供全部九种必需氨基酸（EAAs），这些氨基酸无法内源性合成。传统上，动物源蛋白质被认为比植物源蛋白质具有更完整的氨基酸谱和更高的消化率，部分原因在于后者含有植酸和胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子。适当的加工处理，包括挤压和发酵，可显著缩小这一差距。为系统评估蛋白质品质，已开发出标准化评分方法，其中最著名的是蛋白质消化率校正氨基酸评分（PDCAAS）和近期提出的可消化必需氨基酸评分（DIAAS）。本研究未生成PDCAAS或DIAAS评分，而是采用体外蛋白质回收率作为消化率的初步指标，正式评分方法被确定为未来工作的方向。全球向可持续食品系统的转变加剧了对植物基蛋白质替代品的兴趣，植物基汉堡产品是其中重要且快速增长的分部，2022年市场价值为48亿美元，预计2022至2032年间复合年增长率（CAGR）为12.5%。植物基肉类类似物主要使用豆类、谷物和油籽来源的富含蛋白质原料配制，最常用的原料包括大豆分离蛋白和大豆浓缩蛋白（SPC），分别含90%和65-70%的蛋白质，具有优异的乳化性、持水性和凝胶形成等功能特性。小麦面筋（约75-80%蛋白质）常被用于增强质构和弹性。近年来，豌豆分离蛋白、蚕豆蛋白、扁豆蛋白和大米蛋白作为无过敏原替代品受到关注。将这些植物蛋白转化为类肉结构需要精密加工技术，高水分挤压（HME）已成为主要方法。研究人员评估了泰国市场上五种商业植物基汉堡肉饼（S1-S5），以常规牛肉汉堡为对照，采用多种分析手段，包括近似成分分析、理化性质评估、蛋白质分子谱分析（SDS-PAGE）、体外消化模拟和氨基酸表征。研究发现，植物基汉堡蛋白质含量为11.7-19.1%，而牛肉为17.4%；植物基肉饼的体外蛋白质回收率为81-88%，牛肉为84%；SDS-PAGE显示牛肉和植物蛋白具有不同的分子量谱；S3中蛋氨酸单独为限制性氨基酸，但含硫氨基酸总和充足。

植物基肉类类似物营养品质与消化率研究解读

一、研究背景与意义

蛋白质品质和消化率是决定营养充足性的基本因素，直接影响机体利用膳食蛋白质维持肌肉功能、免疫应答和整体代谢的能力。高质量蛋白质需提供全部九种必需氨基酸（EAAs）且比例适当，这些氨基酸无法内源性合成。传统观点认为动物源蛋白质氨基酸谱更完整、消化率更高，而植物蛋白因含植酸、胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子，其消化率和氨基酸完整性相对不足。为系统评估蛋白质品质，学界已建立蛋白质消化率校正氨基酸评分（PDCAAS）和可消化必需氨基酸评分（DIAAS）等标准化方法，但本研究未生成上述评分，而是采用体外蛋白质回收率作为消化率的初步指标。

全球向可持续食品系统的转型推动植物基蛋白质替代品市场快速增长，植物基汉堡产品2022年市场价值达48亿美元，预计2022至2032年复合年增长率（CAGR）为12.5%。植物基肉类类似物主要采用大豆分离蛋白、大豆浓缩蛋白（SPC）、小麦面筋、豌豆蛋白、蚕豆蛋白等原料，通过高水分挤压（HME）等加工技术形成类肉纤维结构。尽管已有研究评估欧美市场的商业植物基产品，但东南亚市场——尤其是泰国——的商业配方研究仍相对缺乏。消费者实际购买的是成品而非实验室原型，因此直接评估商业产品能真实反映该区域消费者的营养摄入状况。此外，不同市场的配方策略差异显著，某一区域产品的结论不能简单推广至其他区域。本研究正是针对这一空白，系统评估泰国市场上五种商业植物基汉堡肉饼的营养品质和体外蛋白质消化率，为消费者选择和产品改良提供依据。

二、研究设计与主要技术方法

研究人员从泰国清莱本地超市购买五种商业植物基汉堡肉饼（S1-S5），产地包括泰国（S1、S2、S4）、南非（S3）和美国（S5），并以当地超市购买的常规牛肉汉堡肉饼作为对照（C）。样品在4°C解冻15小时后，于176°C煎锅中烹饪至中心温度达71°C。研究采用的主要技术方法包括：近似成分分析（AOAC标准方法，测定水分、灰分、脂肪、蛋白质和膳食纤维含量）；理化性质评估（烹饪损失、解冻损失、色泽和质构分析）；蛋白质分子谱分析（SDS-PAGE电泳）；体外模拟胃肠道消化（评估蛋白质回收率）；氨基酸组成分析（鉴定限制性氨基酸）。每种产品代码代表一个零售购买批次，三次重复测量反映该批次内的分析重复而非跨生产批次的独立重复。

三、研究结果

3.1 近似成分分析

植物基汉堡的蛋白质含量范围为11.7%-19.1%，而牛肉汉堡为17.4%，表明部分植物基产品蛋白质含量接近甚至超过牛肉。脂肪含量、水分含量、灰分含量和总碳水化合物含量在不同产品间存在显著差异，反映了配方策略的多样性。膳食纤维含量在植物基产品中普遍高于牛肉。

3.2 理化性质

烹饪损失和 thawing loss（解冻损失）在不同产品间差异显著，植物基产品的烹饪损失普遍低于或接近牛肉对照。色泽参数（L、a、b*）和质构特性（硬度、弹性、咀嚼性）因配方和加工工艺不同而呈现明显差异，表明不同植物蛋白组合和添加剂的使用对产品感官特性有重要影响。

3.3 SDS-PAGE蛋白质谱分析

SDS-PAGE结果显示牛肉和植物蛋白具有截然不同的分子量分布谱。牛肉蛋白呈现典型的肌球蛋白重链、肌动蛋白等特征条带，而植物基产品则显示大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、小麦面筋蛋白等植物蛋白特征条带。不同植物基产品之间的蛋白谱也存在差异，反映了其蛋白质来源组合的不同。

3.4 体外蛋白质消化率

体外模拟消化实验显示，植物基肉饼的蛋白质回收率为81%-88%，牛肉为84%，表明多数植物基产品经加工后其蛋白质消化率已达到与牛肉相当的水平。不同产品间的消化率差异可能与其蛋白质来源、加工强度及抗营养因子灭活程度有关。

3.5 氨基酸组成分析

氨基酸分析显示，S3产品中蛋氨酸单独为限制性氨基酸，但含硫氨基酸（蛋氨酸+半胱氨酸）总和满足需求，表明该产品的氨基酸谱整体充足。其他植物基产品未出现单一必需氨基酸显著缺乏的情况，反映了配方中蛋白质互补策略的有效性。

四、讨论与结论

研究讨论指出，植物基产品通过适当的加工处理和蛋白质互补配方，其蛋白质含量和体外消化率已可接近甚至达到牛肉水平。SDS-PAGE结合体外消化实验的联合分析能够将蛋白质降解差异追溯到特定配方或加工阶段，这是本研究区别于以往仅做成分分析研究的重要创新。研究同时指出，蛋白质含量采用统一6.25氮-蛋白转换系数计算，对于小麦（5.70）和大豆（5.71）来源蛋白而言，S1-S4的蛋白质值应视为略偏保守的上限估计而非基质校正值。

研究结论认为，商业植物基汉堡产品在蛋白质含量和体外消化率方面已具备与常规牛肉汉堡相当的营养潜力，但不同产品间存在显著差异，消费者应根据具体产品配方做出选择。对于高蛋白质需求人群（如运动员、肌少症老年人和术后康复者），选择蛋白质含量和消化率较高的植物基产品尤为重要。研究为植物基食品制造商提供了配方优化的科学依据，特别是通过蛋白质互补和加工工艺改进来提升氨基酸平衡性和消化率。未来研究应结合体内消化实验和PDCAAS/DIAAS正式评分，进一步验证植物基产品的蛋白质品质。