《Food Chemistry Advances》：Designing High Moisture Meat Analogues: A review on Future Perspectives to combine of Protein Blending, and Processing for Consumer Acceptance
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摘要：由植物蛋白生产的高水分肉类类似物（high moisture meat analogues，HMMA）是具有替代日常饮食中部分肉类消费潜力的产品。然而，HMMA在质构、风味及营养含量方面的挑战仍需解决。植物蛋白来源的混合可能同时有助于适宜的质构与营养含量
摘要：由植物蛋白生产的高水分肉类类似物（high moisture meat analogues，HMMA）是具有替代日常饮食中部分肉类消费潜力的产品。然而，HMMA在质构、风味及营养含量方面的挑战仍需解决。植物蛋白来源的混合可能同时有助于适宜的质构与营养含量，尤其是在与定制化加工条件相结合的情况下，其中原料蛋白质含量及加工过程中的水分含量是关键参数。总体而言，高水分条件通过提升弹性、内聚性、咀嚼性、切割强度及组织化程度，并保持氨基酸完整性与生物利用度，同时降低抗营养因子含量，对质构产生显著且积极的贡献。为定制风味并减轻不良风味，新型分子干预手段可能具有重要意义，其中利用基因编辑及基于新型微生物途径与酶处理的精准发酵，未来可能产生重大影响。本综述独特地强调了整合方法对成功进行HMMA加工的重要性，包括蛋白质来源的新型组合、加工前精准发酵以及定制化的高水分加工条件。此类方法将有助于新型食品机遇、减少温室气体（greenhouse gas，GHG）排放，并实现联合国可持续发展目标（UN SDGs）第2项（零饥饿）、第3项（良好健康）及第12项（可持续消费）。
论文解读
一、研究背景与问题
随着全球人口增长与环境保护意识的提升，减少肉类消费并以植物基替代品部分替代动物蛋白，已被视为实现全球可持续性的重要途径。植物蛋白基食品替代品近年来受到广泛关注，替代肉类产品的市场收入预计将从2022年的101.1亿美元以15%的年增长率持续增长至2030年，其中欧洲与北美分别贡献52%和27%的市场份额。以大豆为基础的肉类替代品（如豆腐和天贝）目前主导市场，而以大豆、小麦蛋白等为主要原料的高水分肉类类似物（high moisture meat analogues，HMMA）因其在质构和风味上更接近真实肉类，正从食品工业与消费者两个层面获得越来越多的关注。
尽管取得显著进展，HMMA的广泛采用仍面临多重挑战。首先，实现类似肉类的纤维状质构高度依赖于蛋白质来源、组成、蛋白质聚集行为与挤压条件之间的复杂相互作用。其次，风味仍是关键瓶颈，植物蛋白常呈现不良异味，如豆腥味、青草味等，且现有加工技术难以完全实现类似肉类的香气与味道。此外，植物蛋白来源的多样性及其功能特性的差异，为获得一致的产品品质带来了额外挑战。营养方面，氨基酸平衡、蛋白质消化率及抗营养因子的存在，同样是消费者友好型产品的重要考量。
现有文献虽已分别涉及挤压技术、植物蛋白功能特性或感官特性等HMMA的特定方面，但缺乏将原料组成、加工条件与最终结构、感官及营养属性相整合的综合理解。特别是蛋白质来源多样性、复配策略与高水分挤压参数对最终产品性能的联合效应，在现有文献中尚未得到充分整合。因此，本综述旨在通过整合植物蛋白来源、加工条件与产品品质属性（质构、风味与营养价值），提供HMMA的综合视角，识别关键挑战、相应的知识空白与解决方案机遇，并提出未来研究方向，以促进具有改进功能性与消费者接受度的下一代HMMA的开发。
二、研究内容与主要结论
本综述系统整合了蛋白质来源选择、复配策略与高水分挤压加工对蛋白质结构-功能关系的综合影响。研究指出，具有互补功能的植物蛋白复配可改善氨基酸组成，并支持形成纤维状、类似肉类的结构，尤其是在与定制化加工条件相结合时。高水分加工可促进理想的质构属性，包括弹性、内聚性与咀嚼性，同时保持氨基酸完整性并降低抗营养因子含量。然而，植物蛋白之间的组成差异可能产生不良风味并限制产品质量。因此，HMMA的开发需要系统级设计方法，将蛋白质复配与定制化加工条件相整合。为定制风味并减轻不良风味，新型分子干预手段可能具有重要意义，其中基因编辑与利用新型微生物途径和酶处理的精准发酵，未来可能产生显著影响。
三、关键技术方法
研究人员采用叙述性综述（narrative review）方法，系统检索并整合了近年来的研究文献。综述涵盖的研究方法主要包括：高水分挤压（high moisture extrusion，HME）技术，用于生产具有纤维状结构的HMMA；蛋白质复配策略，将不同来源的植物蛋白（如小麦谷蛋白、豌豆蛋白、蚕豆蛋白、油菜籽蛋白等）按不同比例混合；感官评价方法，评估产品的质构、风味与消费者接受度；流变学分析方法，用于评估多蛋白体系在挤压前的面团流变特性；以及分子层面的分析手段，包括近红外反射光谱（NIR）与小角中子散射/小角X射线散射（SANS/SAXS）等在线测量技术，用于理解分子相互作用与纤维形成机制。此外，综述还涉及基因编辑与精准发酵等新型分子干预技术的潜在应用。
四、研究结果
（一）消费者兴趣与感知挑战
消费者对替代肉类的植物蛋白食品的兴趣近年来总体增长，主要由环境关注、健康意识及对替代蛋白来源日益增长的需求所驱动。不同消费者群体对植物基肉类替代品的接受度存在差异：年轻女性消费者对植物基食品替代品接受度更高，而高肉类消费消费者则因对新食物的恐惧、对肉类感官吸引力的偏好及传统观念等因素而持更为怀疑的态度。年轻消费者购买肉类类似物主要出于环境关注与便利性考虑，而年长消费者则更多基于产品熟悉度与口味。在HMMA中，与产品相关的感官属性，包括质构、风味、口感与多汁性，被报告为影响消费者接受度的最关键因素。此外，营养感知在消费者接受度中同样发挥关键作用，消费者对蛋白质质量、氨基酸平衡、加工程度及添加剂存在与否存在担忧。近期研究显示，与肉类相似度不足及消费者对产品的失望，是限制其市场份额增长的主要障碍。
（二）蛋白质来源
肉类类似物（包括HMMA）是旨在替代并结构上模拟肉类的富含蛋白质产品。在植物蛋白中，小麦谷蛋白和大豆蛋白因其功能性与可获得性，一直是大多数肉类类似物产品的主要成分。然而，豌豆、蚕豆和扁豆蛋白因其可获得性和有利的氨基酸谱，已被评估用于HMMA生产。藻类、昆虫和真菌等新兴蛋白质来源也正在研究中，但其在HMMA中的应用仍处于早期阶段。用于生产肉类类似物的蛋白质通过决定结构、质构、颜色和风味等特性，对最终产品的性能产生重要贡献。单一植物蛋白来源常表现出固有局限性：豆类蛋白（如豌豆和蚕豆）可能呈现不良风味且形成强各向异性结构的能力有限，而小麦谷蛋白等谷物蛋白虽在结构化方面高效，但缺乏必需氨基酸。因此，复配策略已成为结合互补功能的有效方法，如将谷蛋白的结构化能力与豆类蛋白的营养品质相结合。优化蛋白质复配比例对于实现理想的纤维状结构至关重要。
（三）加工
挤压是食品工业中应用最广泛的加工方法之一。高水分挤压（水分含量高于40%）相比低水分挤压，在纤维完整性、弹性、内聚性、咀嚼性、切割强度和组织化程度方面具有显著优势。HMMA的生产涵盖三个关键阶段：在挤压机筒内混合和剪切原料、在高温高压的挤压腔中加热和蒸煮、以及在模具出口前通过冷却定型获得最终产品。加热过程使蛋白质混合物熔化并降低粘度，有利于在冷却区形成纤维状结构。纤维形成源于蛋白质富集区与水富集区的相分离，加热阶段形成的广泛蛋白质交联由冷却模具稳定，决定了HMMA的质构与力学性能。研究表明，最后两个加热区（Z3和Z4）的温度对纤维结构的形成至关重要，使用蚕豆和豌豆蛋白时，Z3和Z4区130-150°C的温度可形成纤维结构，而在100-110°C下则无法获得。冷却模具有助于稳定纤维结构，确保质构的均匀性。蛋白质复配组成显著影响挤压前的面团流变学特性，含谷蛋白体系呈现分层和内聚结构，而非谷蛋白体系往往更脆。
（四）颜色、结构与质构
消费者将肉类相似度视为肉类类似物的重要参数，因此颜色、结构和质构等特性至关重要。这三个参数受蛋白质来源和挤压参数的高度影响。肉类产品的特征颜色难以在大多数加工植物蛋白食品中实现，因此常添加着色剂。天然来源的着色剂对许多消费者至关重要，植物基着色剂如甜菜汁、胡萝卜和红甘蓝提取物、桑葚、可可或富含类胡萝卜素的生物质常被选用。在加工参数中，水分和温度对加工植物基食品的颜色影响最大。高水分含量通常产生更浅、更黄的色调，而低水分含量则产生更深的褐色。高温处理因美拉德反应（Maillard reaction）产生更深的色调。蛋白质来源影响质构特性，但仅通过调整加工参数无法在所有质构特征上获得高肉类相似度，需要混合多种蛋白质来源。水分含量被发现是影响肉类类似物结果的重要参数，甚至比蛋白质浓度更为重要。
（五）风味
风味是影响消费者接受度的关键因素，风味挑战是提高HMMA市场可行性的核心问题。与高水分挤压条件对纤维质构的积极影响不同，这些条件对风味谱没有类似的积极效果，反而导致热降解、美拉德反应和挥发性物质释放的组合效应。豆类和油籽蛋白产品常见的不良风味包括豆腥味、青草味、苦味或泥土味，主要源于脂质氧化、氨基酸降解以及皂苷、酚类化合物或残留抗营养因子（如蚕豆特有的蚕豆嘧啶葡萄糖苷和蚕豆脲嘧啶核苷）的存在。高水分挤压产品的不良风味描述与低水分挤压蒸煮产品不同，后者被描述为烤香的、谷物样的、纸板味的、氧化和烧焦的。蛋白质复配已成为平衡风味谱的策略，风味较温和的蛋白质可稀释或掩盖其他来源的不良风味。此外，精准发酵已被证明可降低己醛水平，同时引入有益挥发性化合物；谷氨酰胺酶和肽酶等酶处理可为绿豆基HMMA贡献鲜味。风味掩蔽和香气增强、腌制或表面风味应用等后处理方法也被广泛采用。
（六）营养特性
HMMA的营养特性研究主要集中于蛋白质含量与组成。植物蛋白通常不具备与肉类蛋白相似的必需氨基酸组成。谷物蛋白大多缺乏赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、苏氨酸和色氨酸，但为肉类类似物贡献结构和纤维特征；豆类蛋白具有较好的营养特性，但蛋氨酸、色氨酸和半胱氨酸含量较低。因此，混合多种植物蛋白对于满足HMMA中必需氨基酸的需求是必要的。高水分挤压已被发现优于干法挤压，在保持蛋白质消化率、氨基酸完整性和生物利用度以及灭活抗营养因子方面具有优势。尽管如此，肉类类似物中蛋白质的消化率、生物利用度和生物活性肽含量仍低于相应的肉类产品。然而，肉类类似物显示出其他营养优势，如较高的碳水化合物和膳食纤维含量，以及较低的钠、胆固醇和多不饱和脂肪酸含量。植物材料也是矿物质、维生素和生物活性化合物的来源，但加工过程中大部分（15-100%）维生素和生物活性化合物会损失。
五、讨论与结论
HMMA生产中的挑战主要归为三大主题：产品结构特性应通过纤维形成模拟肉类；风味特征不应呈现不良味道，香气和气味应接近肉类；营养特征应具有类似肉类的氨基酸组成和生物利用度。纤维形成由蛋白质组成、水分含量和加工条件的复杂相互作用决定。具有适宜乳化性和水结合能力的蛋白质对于挤压过程中脂质的包封至关重要，因此微调蛋白质复配组成以获得适宜的质构、咀嚼性和多汁性是关键。不同植物蛋白具有不同的分子组成和功能特性，影响其形成纤维结构的能力。小麦谷蛋白蛋白因其独特的通过二硫键（SS键）交联形成大聚合物的能力，在植物来源中尤为突出，添加小麦谷蛋白可同时改善组织化特性并增强复配体系的整体功能特性。然而，谷蛋白与乳糜泻等敏感反应相关，因此替代性谷物蛋白的添加可能是一种替代方案。
除纤维结构外，多汁性和润滑性等口感属性在消费者感知中发挥关键作用。与肉类中肌内脂肪在咀嚼过程中贡献多汁性和润滑性不同，植物基体系往往缺乏足够的水分释放和脂肪分布，导致产品干燥或口感较差。蛋白质复配在调节这些特性方面可发挥重要作用，不同蛋白质来源表现出不同的持水能力和与脂质的相互作用。
不良风味源于原料中的脂质氧化和酶活性，己醛、己醇、1-辛烯-3-醇和2-戊基呋喃等挥发性醛类和醇类被确定为挤压大豆和豌豆肉类类似物中的关键豆腥味化合物。非挥发性苦味化合物在豆类蛋白挤压产物中持续存在，主要归因于游离酚酸、单宁、皂苷、植酸和蚕豆嘧啶葡萄糖苷/蚕豆脲嘧啶核苷的存在。通过选择蛋白质来源和加工参数（如温度）可减少不良风味问题，添加其他风味化合物进行掩蔽、发酵或酶处理蛋白材料也是可选方案。
要达到类似肉类的氨基酸组成，无法仅使用单一蛋白质来源生产HMMA，因为豆类缺乏蛋氨酸、色氨酸和半胱氨酸，而谷物缺乏赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、苏氨酸和色氨酸。因此，结合不同来源的植物蛋白（包括谷物和豆类）进行生产是有益的。然而，尽管氨基酸谱适宜，HMMA中营养素的生物利用度仍需改进和更好地理解。为改善生物利用度，减少植酸盐、单宁和凝集素等抗营养因子至关重要，蛋白质质量和消化率也需要提高。
本综述强调，从经验配方迈向理性设计，对于增强感官品质、消费者接受度并减少植物基食品的环境足迹至关重要。因此，蛋白质来源的新型组合、加工前精准发酵以及定制化的高水分加工条件是关键，这将有助于新型食品机遇，并具有减少食品生产系统温室气体排放的潜力，同时为实现联合国可持续发展目标第2项（零饥饿）、第3项（良好健康）和第12项（可持续消费）作出贡献。
