《Foods》：Innovations in Egg Alternatives: Sustainable Sources, Novel Technologies, Challenges, and Future Perspectives
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摘要专业翻译
研究人员正在开发蛋类替代品，以期在营养、感官和技术功能特性上匹配传统鸡蛋，但目前尚无单一替代成分能够完全复制鸡蛋的多功能性。本综述以替代蛋白和功能性配料为重点，对蛋类替代体系的最新进展进行了批判性评估。比较证据表明，多种豆科蛋白（如红小豆和豇豆）
摘要专业翻译
研究人员正在开发蛋类替代品，以期在营养、感官和技术功能特性上匹配传统鸡蛋，但目前尚无单一替代成分能够完全复制鸡蛋的多功能性。本综述以替代蛋白和功能性配料为重点，对蛋类替代体系的最新进展进行了批判性评估。比较证据表明，多种豆科蛋白（如红小豆和豇豆）可提供接近鸡蛋的功能特性。蛋白浓缩物（protein concentrate）在较低添加浓度下即可表现出优于相应分离物（protein isolate）的功能性能，而谷物蛋白在溶解性、起泡性和乳化性方面普遍存在局限性。亲水胶体（hydrocolloid）、淀粉、膳食纤维和鹰嘴豆水（aquafaba）可进一步改善凝胶性、乳液稳定性和泡沫结构，但其效果强烈依赖于配方与加工条件。尽管取得了上述进展，主要的功能缺口仍在于单一配方中无法同时复现鸡蛋的多重功能。在营养层面，植物基体系普遍受限于氨基酸谱不完整以及维生素等微量营养素含量或生物利用率偏低。因此，现有证据支持一种基于互补蛋白复配、可控的蛋白-多糖-脂质相互作用、针对生物利用率进行靶向强化，以及在不损害感官品质的前提下改善功能性的加工技术的设计策略。未来发展应优先推进多功能配方的开发，并采用标准化的功能、营养、感官和消化率指标，以传统鸡蛋为基准进行验证。
论文主体内容总结
1. 引言
鸡蛋因其优异的营养特性（高质量蛋白、维生素和矿物质）以及出色的技术功能特性（乳化性、凝胶性、起泡性和结合性），成为食品配方中不可或缺的原料。然而，传统蛋鸡养殖在温室气体排放、土地和水资源消耗方面存在环境负担，同时集约化养殖引发的动物福利问题、禽流感等疾病导致的供应链中断风险，以及鸡蛋作为常见过敏原的特性，共同推动了蛋类替代品的研究与商业化发展。全球纯素蛋市场2021年估值达15亿美元，预计2021至2031年间将以8.3%的年复合增长率（CAGR）持续扩张。蛋类替代品开发的核心科学挑战并非复现单一功能，而是在同一体系中同时复现鸡蛋蛋白与蛋黄各自所承担的相互关联的结构、界面、流变和营养功能。
2. 鸡蛋
2.1 概述
鸡蛋是全球消费最广泛的动物源性食品之一，以低成本、适合多样化膳食模式以及作为食品配料提供质地、风味和营养等特点而广泛应用。
2.2 化学组成与营养特性
鸡蛋由蛋清和蛋黄两部分组成，二者化学组成差异显著。蛋清含水量最高，蛋白含量为9.7%–10.6%，脂肪含量极低（0.03%）。卵清蛋白（ovalbumin）是蛋清中的主要蛋白组分，占总蛋白的54.0%，其次为伴清蛋白（conalbumin，12.0%）和卵类黏蛋白（ovomucoid，11.0%）。蛋清的氨基酸谱涵盖全部必需氨基酸，其中亮氨酸（0.95 g/100 g）和缬氨酸（0.84 g/100 g）含量突出。蛋黄是一种水包油型乳液，脂肪含量为31.1%–35.5%，碳水化合物含量仅为0.2%–1%。蛋黄主要包含高密度脂蛋白（HDL，68%）、低密度脂蛋白（LDL，16%）、卵黄活蛋白（livetin，10%）和卵黄高磷蛋白（phosvitin，4%）。蛋黄具有多层级结构，由不溶性蛋白聚集体（颗粒，约占蛋黄蛋白的50%）悬浮于富含类胡萝卜素的黄色血浆中构成。鸡蛋被视为营养最全面的食物，提供全部九种必需氨基酸，并富含维生素A、D、E、K和B族维生素以及铁、锌、磷、硒等矿物质，同时也是叶黄素、玉米黄质和胆碱等生物活性化合物的天然来源。
2.3 技术功能特性
鸡蛋的乳化能力主要源于蛋黄中的卵磷脂（lecithin），其作为天然表面活性剂可稳定蛋黄酱、沙拉酱和调味汁等水包油型乳液。蛋清的起泡特性与卵清蛋白、伴清蛋白和溶菌酶在搅打过程中展开并在气泡周围形成网络有关。鸡蛋蛋白在60–90°C发生热变性并形成热不可逆凝胶，为蛋奶糊、法式咸派和烘焙产品提供结构和质地。相比之下，大豆、扁豆和鹰嘴豆等植物蛋白的变性温度较高（90–120°C），而马铃薯蛋白和RuBisCO蛋白的变性温度与鸡蛋相近或更低。蛋黄还为食品配方提供色泽和风味。蛋类替代品研究应以传统鸡蛋为对照，定量报告起泡率（overrun）和泡沫稳定性、乳化活性和乳化稳定性、黏度或流变参数、热转变温度、凝胶强度、持水性和质构等指标。
3. 蛋类替代品
3.1 概述
蛋类替代品涵盖多种技术类别，包括植物基蛋类替代品（主要功能性配料来源于豆科、谷物、油料种子等陆生植物）、非植物生物质来源的替代品（来源于藻类、真菌等微生物或生物质）、发酵衍生蛋类蛋白（通过精准发酵利用工程微生物生产与特定蛋蛋白分子相同或功能类似的蛋白），以及昆虫和昆虫幼虫来源的配料。蛋类替代品可提供全蛋、蛋清和蛋黄替代形式，分别针对炒蛋、蛋饼、烘焙、蛋白霜、慕斯和糖果等不同应用场景，并以液态或粉末形态销售。
3.2 蛋类替代品的配方
蛋类替代品配方中，蛋白质通常作为蛋清替代的核心骨架，来源包括豆科（绿豆、豌豆、鹰嘴豆）、大豆、油料种子、谷物以及微藻、浮萍等新兴来源。蛋黄替代品的制备相对复杂，通常先将含有β-胡萝卜素、姜黄素、叶黄素等色素的油相加入蛋白水分散液中形成粗乳液，经均质后加入蛋白粉和/或亲水胶体（如β-葡聚糖）制备乳液凝胶。凝胶化可通过加热（如RuBisCO蛋白）、酸诱导（如大豆蛋白）或酶交联等途径实现。蛋清替代品配方需将蛋白含量调整至与鸡蛋相当的水平（约10–11 g/100 g全蛋），并加入亲水胶体调节流变特性，同时控制pH以获得适当的凝胶或流变学特征。全蛋替代品可分别制备蛋清和蛋黄替代品后组合，也可通过制备含植物蛋白、植物油和色素的乳液体系经加热形成凝胶来模拟预煮鸡蛋的黄色外观。
3.3 用于蛋类替代品配方的植物蛋白
3.3.1 豆科植物
红小豆蛋白含量约25%，富含赖氨酸（11.77–21.75 mg/g）和必需氨基酸（48.81–92.76 mg/g），可弥补谷物蛋白赖氨酸不足的缺陷。红小豆蛋白分离物具有优于大豆分离蛋白的起泡能力，其机制与其较低的表面疏水性和较高的游离巯基含量有关，可正向影响界面重排和界面层刚度。研究表明，红小豆蛋白分离物的泡沫稳定性显著高于真实蛋清蛋白，但其缺乏色氨酸这一必需氨基酸。豆科蛋白浓缩物在凝胶形成方面优于对应分离物，鹰嘴豆、豌豆、大豆、扁豆、绿豆和蚕豆的分离物及浓缩物在煎饼配方中作为蛋替代品时，浓缩物以更低浓度（12–14%）即可形成凝胶，而分离物需要16–18%。豇豆白蛋白的冻干产物具有与蛋清相似的起泡能力，豇豆蛋白分离物的热诱导凝胶强度高于商业豌豆和绿豆蛋白分离物，且持水性更好，凝胶微观结构与真实鸡蛋相近。豇豆蛋白基蛋饼在结构强度上优于其他商业蛋白基替代品。
3.3.2 谷物和假谷物
谷物蛋白作为蛋类替代品的研究相对有限，主要集中在小麦谷蛋白和燕麦蛋白。谷物蛋白具有结合、增稠和凝胶化功能。燕麦蛋白含量约20%，氨基酸谱均衡，必需氨基酸约占36%，但其溶解度较低导致起泡性和乳化性弱于豌豆蛋白等常用蛋白。大米蛋白富含蛋氨酸等必需氨基酸，生物价（biological value）为74%，消化率为93%，但大米谷蛋白在中性pH下溶解度低，限制了其技术功能表现。玉米胚芽白蛋白的营养质量可与鸡蛋和乳蛋白相当，但同样受功能局限性制约。假谷物蛋白（苋菜、荞麦、藜麦、奇亚籽）因不含麸质且富含蛋氨酸和半胱氨酸而具有应用优势。苋菜蛋白分离物制备的蛋黄替代品具有较高的持水（2.38 g/g）和持油（4.15 g/g）能力，适用于黏稠食品配方。奇亚籽蛋白水解物制备的替代蛋黄酱在物理和热稳定性、坚实度和黏附性方面与常规蛋黄酱相当。谷物蛋白的优势在于来源丰富、可平衡豆科蛋白的氨基酸谱（谷物富含蛋氨酸而豆科富含赖氨酸）、低致敏性和无麸质特性，以及风味和色泽中性。可通过纤维化、化学修饰、部分水解、发酵和挤压等改性技术改善其功能特性。
3.3.3 新兴蛋白源
藻类中，螺旋藻（Arthrospira spp.）和小球藻（Chlorella spp.）已实现商业化供应。微藻蛋白产量可达4–15吨/公顷，远超大豆（0.6–1.2吨/公顷），部分微藻菌株蛋白含量可达78%。螺旋藻和小球藻的必需氨基酸指数（EAAI）分别为102.6和107.5，与乳酪蛋白相当且高于大豆蛋白。然而，微藻蛋白普遍存在赖氨酸和色氨酸缺乏的问题，褐藻多缺乏赖氨酸，红藻的亮氨酸和异亮氨酸含量偏低，海藻中半胱氨酸通常为最受限氨基酸。昆虫蛋白含量为52%–76%，具有完整的必需氨基酸谱，且养殖所需土地、水和饲料远少于传统畜牧。非洲迁徙蝗虫蛋白分离物在pH 5时起泡率约为200%。但昆虫粉可能引入强烈风味、深色或多余油脂，且面临消费者接受度、食品安全和致敏性等挑战。幼虫蛋白（如龙舌兰白虫、龙舌兰红虫和黄粉虫）具有均衡氨基酸组成、高消化率和低环境影响的优势，已在沙拉酱和无蛋蛋黄酱替代品中展现出应用潜力。真菌蛋白（如镰孢菌（Fusarium venenatum）来源的霉菌蛋白）蛋白含量为8%–40%，氨基酸谱均衡且生物利用率良好。在植物蛋白中添加5%青霉菌（Penicillium limosum）来源蛋白可显著提高高湿挤压肉替代品的黏度、凝胶性、咀嚼性、纤维状结构和体外蛋白消化率（68.65%）。
3.4 亲水胶体
亲水胶体通过与植物蛋白发生静电、氢键、疏水等非共价相互作用来模拟鸡蛋的质构和功能。羟丙基甲基纤维素和甲基纤维素在常温下呈液态、加热后形成稳定凝胶，可有效模拟蛋蛋白的受热凝固行为。琼脂、海藻酸钠、卡拉胶和果胶等可用于形成冷凝胶或烘焙用凝胶结构。黄原胶和κ-卡拉胶可显著改善蛋白体系的乳化活性和稳定性，其机制包括提高连续相黏度、减少液滴运动和碰撞以及提供空间稳定作用。但瓜尔胶对乳化性具有相反效果，表明"胶类混合物"并非适用于所有体系。黄原胶可提高泡沫稳定性和均匀性。鹰嘴豆水（aquafaba）因含有天然亲水胶体、淀粉和蛋白，可作为蛋白霜和海绵蛋糕中的蛋替代品。
3.5 淀粉和膳食纤维
淀粉可通过影响凝胶化、增稠和结合特性来模拟鸡蛋功能。大豆分离蛋白与马铃薯淀粉以8:6比例复配可增强氢键和离子键作用并改善凝胶结构，同时降低体外消化率。改性淀粉可作为增稠剂、稳定剂和胶凝剂用于蛋类类似物。目前淀粉在蛋类替代品中的应用研究相对有限。
3.6 非蛋白基乳化剂和稳定剂
大豆、向日葵、菜籽、玉米、米糠等来源的卵磷脂以及单甘酯、双甘酯、二乙酰酒石酸单甘酯、聚甘油聚蓖麻醇酸酯和皂树皂苷是常用的非蛋白乳化剂。菊粉、车前子壳纤维、谷物β-葡聚糖、纤维素纤维和羧甲基纤维素可作为稳定剂。大豆卵磷脂可增强苋菜蛋白在加热过程中的二硫键形成，从而改善替代蛋饼的结构。
3.7 营养强化配料
植物基蛋类替代品在维生素B12、维生素D、铁、锌、钙和碘等微量营养素方面普遍低于动物性食品。强化策略包括添加关键微量营养素（维生素B12和D、钙、铁）以及通过蛋白互补实现氨基酸谱均衡。研究表明，长链甘油三酯可因快速完全消化而将叶黄素的生物可及性提高约80%。
4. 商业化产品
目前商业化蛋类替代品包括液态、粉末、冷冻即食产品和专用烘焙产品。最具代表性的产品为JUST Egg（美国Eat Just公司），几乎完全由绿豆蛋白构成，作为炒蛋替代品在质构、色泽和风味方面高度接近熟制鸡蛋且不含胆固醇。Zero Egg（以色列/美国）提供适用于烹饪和烘焙的多用途蛋替代品。新加坡Float Foods公司的OnlyEgg开发了豆科基"全蛋"，在视觉和质地上模拟蛋黄与蛋清的分离状态，可用于单面煎蛋或溏心蛋。美国Beleaf公司面向餐饮渠道销售替代"单面煎蛋"产品。法国Algama Foods公司的Tamalga是以微藻蛋白为主要成分的全蛋替代粉末，主要面向烘焙和糕点行业。
5. 创新与未来展望
5.1 改善质构和其他感官特性
利用RuBisCO蛋白制备的水包油乳液凝胶可通过调控油滴粒径来控制色泽和硬度：小粒径（约0.15 μm）和中等粒径（约0.74 μm）的乳液凝胶在硬度（约2000 g）、咀嚼性（约500）和弹性（90%）方面接近真实鸡蛋，而大粒径（约15.17 μm）油滴因无法有效嵌入蛋白网络孔隙而产生结构破坏效应。RuBisCO配方在45–65°C出现复模量（G*）的急剧上升，而真实鸡蛋在约75°C才出现主要上升，表明该配方比传统鸡蛋熟化更快。豌豆蛋白水凝胶与烛果蜡油凝胶（oleogel）经微生物转谷氨酰胺酶（TG）交联可形成双网络"bigel"结构。10% TG可形成强韧弹性凝胶，15%–20% TG则产生变形脆性结构。油凝胶/水凝胶比例为40/60时硬度最大，50/50和60/40比例则形成双连续结构，呈现"可涂抹黄油状行为"。添加NaCl可显著降低硬度和内聚性，使凝胶从脆性固体转变为更柔软顺滑的可涂抹材料。在风味模拟方面，喜马拉雅黑盐因高硫含量可提供硫磺风味，脱水洋葱或大蒜可用于模拟熟制鸡蛋的风味特征。
5.2 改善功能特性
酶法交联可显著改变蛋白功能，例如真菌漆酶处理可改善马铃薯蛋白的溶解度、乳化性和起泡性，但过度氧化交联会降低分子柔性从而削弱功能。蛋白-多酚、多糖-多酚和蛋白-多糖-多酚共轭物可作为多功能配料，具有更高的表面活性、凝胶性和乳化活性，同时兼具抗氧化和抗菌特性。新兴蛋白源包括假谷物、水生植物、微生物细胞以及基因工程或分子农业途径生产的蛋白。
5.3 新型加工技术
等离子体活化水（plasma-activated water）处理可通过产生活性氧和活性氮物种破坏大豆蛋白的氢键网络，将表面zeta电位从?11.2 mV改变至?29.0 mV，暴露埋藏的巯基和疏水位点，从而将泡沫相从弱液体转变为弹性固体凝胶网络，储能模量（G′）从5.8 Pa提高至215 Pa。结合柠檬酸可诱导可控的二硫键重交联形成均匀微聚集体（约290.4 nm），实现508%的起泡率，与天然蛋清相当。高湿挤压（HME）通过精确控制温度曲线、剪切力、水分含量和模具几何形状，可生产具有定制咬合质地的连续均匀蛋白凝胶。微波加热可促进蚕豆蛋白分离物在pH 4条件下的蛋白聚集和气泡合并。精准发酵可生产重组白蛋白和表面活性剂等功能配料。3D打印方面，同轴核-壳墨水可打印脂质蛋黄和蛋白蛋清，并在温和后打印加热过程中定型。
6. 当前挑战与解决方案
6.1 技术挑战
核心挑战在于模拟鸡蛋的多功能性，特别是在烘焙等多组分体系中鸡蛋同时提供结构、充气和保湿功能。解决方案包括蛋白-蛋白、蛋白-多糖、蛋白-脂质复配以及酶交联，并发展精准发酵重组蛋蛋白。规模化生产方面，替代蛋白加工通常需要分级、纯化和功能化等深度精制步骤，推高了成本。原料质量受作物品种、季节性和产地影响。建议优化上游种植和供应链、开发温和高效的提取工艺，以及实施高湿挤压和酶法加工等可规模化方法，并利用数字化过程控制和过程分析技术提高标准化和可重复性。
6.2 营养挑战
多数替代蛋白缺乏一种或多种必需氨基酸，并普遍缺乏维生素B12和D。可通过维生素和矿物质预混料强化、ω-3脂肪酸添加以及蛋白互补（如豆科与假谷物复配）来弥补。致敏性方面，大豆和小麦谷蛋白属于主要过敏原，建议使用绿豆、蚕豆、马铃薯蛋白或微藻蛋白等低致敏蛋白源，并通过蛋白修饰或发酵减少致敏表位，同时加强过敏原标签透明度和消费者教育。
6.3 消费者接受度
消费者普遍认为蛋类替代品在作为主料（如炒蛋）时口感和风味不及真实鸡蛋。建议通过感官导向的配方优化、风味前体和天然挥发物模拟鸡蛋风味特征、结构化脂肪和亲水胶体改善口感，并采用感官评价小组和消费者共创策略。文化心理因素方面，鸡蛋深植于多种烹饪传统，消费者可能将"替代品"视为不天然或过度加工。透明的健康、伦理和环境效益沟通以及强调天然配料和清洁标签的营销策略有助于提高尝试意愿。
6.4 法规与标签问题
蛋类替代品的商业化需符合各地区的食品安全监管框架，新型配料（如发酵或藻类来源蛋白）需在美国获得GRAS（generally recognized as safe）认证或通过欧盟新型食品批准。法规标准限制不含动物源性成分的产品使用"蛋"和"蛋替代品"等传统命名，导致市场信息不一致。"无胆固醇鸡蛋"等可能产生误导的标签不仅可能引发监管干预，也会使消费者困惑。建议采用标准化的描述词（如"蛋类替代品"）以及包装正面营养信息披露。
7. 结论与未来方向
蛋类替代品开发已从单一功能替代演进为多功能配方策略。不同蛋类产品需要不同的配方优先级：炒蛋和蛋饼应重点发展豆科蛋白和RuBisCO、绿豆、豇豆等新兴蛋白与热凝胶亲水胶体的组合；蛋黄酱等蛋黄类乳液应重点控制乳化活性和稳定性、液滴尺寸分布、黏度和氧化稳定性；烘焙应用需同时复现面糊流变学、气泡稳定、产品体积、面包屑结构和质构；蛋白霜等泡沫主导型应用需优化起泡率、排水稳定性、热耐受性和最终质构。未来研究应聚焦于：(i)具有增强功能性和营养品质的互补蛋白组合；(ii)可控的蛋白-多糖-脂质相互作用；(iii)高湿挤压、精准发酵和冷等离子体等具有明确功能优势的加工技术；(iv)以传统鸡蛋为基准的标准化定量评价；(v)功能、营养、感官接受度、成本和环境绩效的综合评估。
