大麻分离蛋白对高水分植物肉品质及体外消化的影响

《Journal of Food Engineering》：Effect of hemp protein isolate on the quality and in vitro digestion of high moisture plant-based meat

　　- 通过将大麻蛋白分离物（HPI）与大豆蛋白分离物（SPI）和小麦谷蛋白（WG）共混，采用高水分挤出技术制备出一种新型植物基肉。- HPI增强了PBM的颜色、纤维结构和二硫键介导的网状稳定性。- 添加30%的HPI可使PBM的体外蛋白质消化率最大化。- 添加HPI的PBM产生了28种独特肽段和6种预测的α-葡萄糖苷酶抑制剂。## 引言蛋白质是人体不可或缺的大分子营养素，提供必需氨基酸，并在维持正常生理活动、促进生长发育以及调节免疫功能方面发挥着关键作用（Hadidi et al., 2023; McClements et al., 2022）。传统上，动物蛋白因其营养价值高而成为人类膳食蛋白质的主要来源（Andreani et al., 2023）。然而，随着全球人口的持续增长，对蛋白质的需求不断上升，动物蛋白正逐渐面临供需失衡的挑战（Zhang et al., 2022a）。此外，动物蛋白的生产和加工也引发了显著的环境和伦理问题（Zhang et al., 2023）。另外，动物肉类富含饱和脂肪酸，过量摄入会增加肥胖、心血管疾病、结直肠癌和2型糖尿病等慢性病的发生风险，从而对人类健康产生不利影响（López-Suárez, 2019）。因此，开发动物肉的替代品已成为当前食品研究领域的重要方向。在这一背景下，植物基肉（PBM）作为一种有前景的替代品应运而生（Liu et al., 2023; Cheng et al., 2024）。PBM是通过高水分挤出技术制备的质地化蛋白质产品，具有口感、风味等感官特性，并具有与动物肉相似的纤维结构（Choudhury et al., 2020）。与真正的动物肉相比，PBM具有饱和脂肪含量低、不含反式脂肪酸和胆固醇等优势，符合当前消费者对食品健康和营养的追求（Ahmad et al., 2022; Zhang et al., 2022b）。高水分挤出技术主要利用水蒸气热量来烹熟原料（Zhao et al., 2023）。与低水分挤出相比，高水分挤出所得产品的弹性更高、质地化程度更高，且结构特性与动物肉更为相似（Jiang et al., 2022）。此外，该技术加工温度相对较低，具有能耗低、生产效率高等优势，因此在优质植物基肉的制备中被广泛采用（Wang et al., 2023; De Angelis et al., 2024）。蛋白质原料的选择和共混对于优化PBM的质量至关重要。大豆蛋白分离物（SPI）因其优异的加工性能、全面的营养以及能够提供人体所需的全部必需氨基酸（尤其是其赖氨酸含量高）而在PBM生产中广泛应用（Webb et al., 2023; Ishaq et al., 2022）。SPI还富含各种活性物质和生物活性肽，具有预防和减轻高血压、高血糖和心血管疾病等潜在的健康益处（Ye et al., 2024; Yuan et al., 2021; Deng et al., 2023）。小麦谷蛋白（WG）由于其优异的粘弹性、热凝性和延展性，容易在质地化产品中形成蛋白质网络结构（Hou et al., 2023; Samard and Ryu, 2019）。它常与其他植物蛋白共混，以促进分子交联（Chiang et al., 2019; Zhang et al., 2022c），增强纤维结构的形成并改善产品品质特性（Day et al., 2006）。大麻蛋白分离物（HPI）作为一种新兴的植物蛋白资源，展现出独特的营养优势（Zahari et al., 2023; Liu et al., 2024）。用于HPI生产的工业大麻（*Cannabis sativa* L.）按法律规定其四氢大麻酚（THC）含量必须低于0.3%，因此不具有精神活性效应。HPI富含精氨酸（约12%），它是硝酸的一级前体，有助于心血管健康（Kamle et al., 2024）。此外，HPI含有高水平的含硫氨基酸，并具有优异的消化性（Shen et al., 2021）。这些特性使HPI成为优化PBM营养质量和功能特性的理想共混原料（Wang et al., 2008）。在本研究中，将大豆蛋白分离物、小麦谷蛋白以及不同添加水平的大麻蛋白分离物共混，通过高水分挤出技术制备植物基肉。系统研究了HPI添加量对产品理化性质、结构特征和消化性的影响，并初步探讨了HPI在纤维结构形成中的内在机制。通过阐明HPI对PBM质量、结构和营养特性的调控作用，本研究旨在为开发具有较高营养质量的植物基肉产品提供理论依据和技术支持。在此过程中，本研究还致力于提高大豆蛋白和大麻蛋白的综合利用，并推动此类产品制备体系的建立。## 分节摘要### 材料大豆蛋白分离物（SPI）、大麻蛋白分离物（HPI）和小麦谷蛋白（WG）分别购自山东中国高唐兰山集团公司、辽宁巧牌生物科技有限公司和河南威惠万德富农业发展有限公司。它们的干基蛋白含量分别为90%、70%和80%，含水量分别为7%、5%和8%。这三种蛋白的粒径分布通过率均≥99%。### 肉制品替代品的结构不同HPI添加水平下PBM的微观形态和宏观外观分别如图1和图S1所示。观察到，当不添加HPI时，PBM呈现出片状或层状纤维结构，但纤维取向并不明显。这是由于蛋白质在高温、高压和高剪切环境下发生变性、展开、交联和重排所致（Dou et al., 2022）。当HPI添加量为……### 结论本研究系统评估了加入大麻蛋白分离物（HPI）以改善由大豆蛋白分离物（SPI）和小麦谷蛋白制备的植物基肉（PBM）产品理化性质的可行性。结果显示，当HPI添加量为30%–40%时，PBM的力学性能显著增强，形成了发育良好的纤维网络；质地化程度在40%添加水平下最高，此时……### CRediT作者贡献声明**Dongling Yan（严冬玲）**：初稿撰写、方法学、调查研究、正式分析。**Wangrui Dong（董王瑞）**：验证、调查研究。**Fengkai Zhang（张凤开）**：审阅与编辑。**Dan Li（李丹）**：可视化、监督、数据整理。**Huanyu Zheng（郑欢雨）**：审阅与编辑、监督、经费获取、数据整理、构思。## 利益冲突声明作者声明他们没有已知会可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。## 致谢本研究得到以下项目资助：黑龙江省科研院所科研业务费项目（CZKYF2022-1-B009）；黑龙江省重点研发计划（2024ZXDXB42）。Dongling Yan|Wangrui Dong|Fengkai Zhang|Dan Li|Huanyu Zheng