《Food Chemistry: X》：Modulating flavor release and quality attributes of textured vegetable protein patties through κ-carrageenan-based emulsion gels as pork fat replacers
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本研究探讨了不同强度的κ-卡拉胶（κ-carrageenan, κCAR）乳液凝胶（emulsion gels, EGs）作为猪肉脂肪替代物对组织化植物蛋白（textured vegetable protein, TVP）肉饼风味释放和感官特性的影响。研究人员
本研究探讨了不同强度的κ-卡拉胶（κ-carrageenan, κCAR）乳液凝胶（emulsion gels, EGs）作为猪肉脂肪替代物对组织化植物蛋白（textured vegetable protein, TVP）肉饼风味释放和感官特性的影响。研究人员制备了五种不同κCAR浓度（1.0%、1.8%、2.6%、3.5%和4.5%）的EGs，并将其作为脂肪源掺入TVP基肉饼中，以含猪油的肉饼作为对照。研究发现，κCAR浓度的增加显著提高了EGs的硬度、内聚性以及油/水结合能力（P < 0.05）。较高强度的EGs（EG4和EG5）表现出更高的复合黏度和熔融温度（Tm）。在肉饼中，PT-EG4和PT-EG5的硬度显著高于其他处理组（P < 0.05）。挥发性化合物分析显示，PT-PF、PT-EG1和PT-EG2中硫化物、醛类、酮类和醇类含量较高，而PT-EG3、PT-EG4和PT-EG5则积累了更多脂肪酸。感官评价方面，各处理组在喜好度评分上无显著差异（P > 0.05）；然而，描述性分析显示PT-PF具有更明显的烤焦/焦糊香气和酥脆口感，而PT-EG5被描述为具有块状口感。研究结果表明，κCAR基EGs可作为TVP肉饼中猪肉脂肪的有效替代物，但需优化凝胶强度以平衡外观、质构和风味品质，从而实现理想的感官特性。
论文解读
一、研究背景与意义
随着人们对环境可持续性、动物福利和公共健康关注度的不断提升，全球对可持续蛋白质替代来源的需求日益增长。传统畜牧业对温室气体排放、土地退化和水资源消耗有显著贡献，这促使消费者和食品制造商积极寻求动物性食品的替代方案。在众多肉类替代策略中，以组织化植物蛋白（textured vegetable protein, TVP）为基础的植物基肉类类似物备受关注。TVP主要来源于大豆、豌豆和小麦蛋白，具有纤维状质构和高蛋白质含量，适合作为肉类类似物的基础原料。
然而，TVP基产品面临消费者接受度方面的挑战，主要源于大豆特有的豆腥味（beany off-flavor），这种不良风味难以彻底消除。为解决这一问题，可添加肉类风味物质来掩蔽不良风味，但这些风味物质往往不稳定，在加工、储存或烹饪过程中容易降解或挥发。微胶囊化技术提供了一种解决方案，通过保留风味物质、防止其与食品其他成分发生不良相互作用并阻止氧化来维持风味品质。
乳液凝胶（emulsion gels, EGs）作为一种新兴的动物脂肪替代物，可由植物性成分（如蛋白质、多糖、乳化剂和植物油）制备。将EGs掺入TVP基肉类类似物中，可通过在加工和烹饪过程中维持结构稳定性来改善质构和多汁性。更重要的是，EGs不仅能作为脂肪替代物，还能作为风味化合物的载体——通过包埋这些化合物，EGs可防止其早期释放和降解，从而增强肉类类似物的整体风味特征。
风味化合物的包埋效率和释放行为与EGs的机械强度密切相关。稳定的致密凝胶网络非常适合包埋，但烹饪和食用过程中油脂及风味物质的受控释放对于风味形成和感官感知至关重要。烹饪诱导的脂质氧化以及还原糖与氨基酸之间的美拉德反应可产生醛类、酮类和吡嗪类等挥发性化合物，这些化合物赋予理想的风味特征。已有研究表明，消费者对植物基肉制品的偏好与风味和多汁性等属性密切相关，这提示作为脂肪替代物的EGs机械强度可能影响质构和风味释放，最终塑造感官感知。因此，评估硬质或软质EG结构何种更适合实现肉类类似物的最佳风味递送至关重要。
本研究旨在探究不同EG强度如何影响TVP基肉类类似物的风味特征和感官特性。研究选用κ-卡拉胶（κ-carrageenan, κCAR）作为热可逆胶凝剂以模拟热诱导凝胶崩解，通过改变其浓度制备不同刚度的凝胶。除分析EGs和肉饼的关键挥发性及理化性质外，还采用描述性感官评价小组评估凝胶强度对TVP基肉饼风味递送和整体消费者感知的影响，并与含猪脂肪的肉饼进行比较。
二、主要技术方法
研究人员制备了五种不同κCAR浓度（1.0%、1.8%、2.6%、3.5%和4.5%）的乳液凝胶，采用质构分析仪测定凝胶硬度和内聚性，通过离心法评估油/水结合能力，使用流变仪进行温度扫描测试分析复合黏度和熔融温度。肉类风味反应物（meat-like reaction flavoring, MRF）通过美拉德反应制备并包埋于EGs中。TVP基肉饼以猪脂肪或不同强度EGs为脂肪源制备。挥发性化合物分析采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术，结合主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）进行多元统计分析。感官评价招募94名消费者（28名男性和66名女性，平均年龄28.8±11.0岁）进行9点喜好度评分和开放式描述性评价。
三、研究结果
3.1 κCAR乳液凝胶的质构和流变学特性
κCAR EGs的质构特性高度依赖于κCAR浓度。EG5的硬度和内聚性最高（P < 0.05），依次为EG4和EG3，而EG1和EG2较低。油/水结合能力从EG1的82.62%提升至EG5的92.32%（P < 0.05）。EG4和EG5兼具高凝胶强度和优异的油/水结合能力，反映其结构稳定性优越。复合黏度遵循EG5 > EG4 > EG3 > EG2 > EG1的顺序。温度扫描测试显示，EG1的熔融温度（Tm）为49.85°C，而EG2–EG5的Tm为54.01°C，表明较高κCAR浓度形成更稳健的三维网络，具有更高的热稳定性。
3.2 κCAR乳液凝胶的风味释放模式
将MRF包埋于κCAR EGs中赋予肉饼肉味特征并研究风味释放行为。PCA得分图显示，未加热凝胶（EG-raw）与热处理凝胶（EG1-thermal至EG5-thermal）在挥发性化合物谱上明显分离。PLS-DA分析进一步表明，不同凝胶强度的样品在热处理后顶空挥发性谱存在显著差异。较低强度凝胶（EG1–EG3）位于正t[1]维度，EG4向负t[1]维度偏移，EG5位于负t[1]和t[2]维度。这些结果表明凝胶强度可能通过影响挥发性化合物的分配、形成、降解或基质保留来影响顶空挥发性谱。
3.3 TVP肉饼的理化性质
外观评价显示，PT-PF中可见的猪脂肪颗粒在烹饪后因脂肪融化而消失。PT-EG1和PT-EG2因凝胶强度低，在混合过程中结构易破碎，油滴精细分散于蛋白质基质中，外观更均匀。PT-EG3、PT-EG4和PT-EG5的外观与PT-PF相似，较强凝胶在混合和乳化过程中保留部分结构，产生视觉上类似脂肪颗粒的残余凝胶碎片。肉饼硬度方面，PT-PF最低（2.45 kg，P < 0.05），PT-EG1、PT-EG2和PT-EG3之间无显著差异，而PT-EG4和PT-EG5硬度显著升高（4.51和4.92 kg，P < 0.05），这归因于高凝胶强度的κCAR EG颗粒作为不溶性填料增强凝胶基质。烹饪后所有样品均发生褐变，但各处理组间L和b值无显著差异，PT-EG3的a*值高于PT-PF（P < 0.05）。
3.4 TVP肉饼的风味和感官特征
挥发性化合物层次聚类分析显示，PT-PF、PT-EG1和PT-EG2中硫化物（丙烷-1-硫醇、丙-2-烯-1-硫醇）、醛类（己醛、(2E,4E)-癸-2,4-二烯醛、苯甲醛）、醇类和酮类含量较高（P < 0.05），而PT-EG3、PT-EG4和PT-EG5中丁烷-2,3-二酮、3-羟基丁烷-2-酮及短链和中链脂肪酸（丁酸、戊酸、己酸）积累更多（P < 0.05）。较高κCAR浓度下，油脂被包埋在凝胶基质中且κCAR具有抗氧化特性，脂质氧化被延迟，游离脂肪酸积累但进一步氧化受限。较低强度凝胶在混合和加热过程中更易破裂，脂质暴露更快，促进脂解和氧化，产生更多硫化物、烷烃、酮类和醇类。
感官喜好度评价显示，各处理组在整体喜好、外观、香气、味道和质构评分上均无显著差异（P > 0.05）。外观评分普遍较高（5.3–5.8），而味道/风味评分相对较低（4.2–4.6），表明TVP固有的豆腥味仍是限制味道/风味接受度的关键因素。描述性分析显示，PT-PF的烤焦/焦糊香气和酥脆口感频率显著更高（P < 0.001），这归因于猪脂肪融化提高局部温度，促进脂质氧化和美拉德反应。PT-EG1的咸味香气频率显著较高（P < 0.05）。PT-EG4和PT-EG5的豆腥味香气和风味频率较高（P > 0.05），与这些样品中短链脂肪酸积累一致。PT-EG5的块状口感显著高于其他处理（P < 0.05），因最高κCAR浓度形成最强凝胶，烹饪时未完全崩解，留下较大颗粒。
四、讨论与结论
研究结果表明，κCAR基EGs可作为TVP肉饼中猪肉脂肪的有效替代物，但凝胶强度需优化以平衡外观、质构和风味品质。较高凝胶强度（EG4–EG5）虽能模拟猪脂肪的外观并增加肉饼硬度，但致密网络限制了风味释放并阻止烹饪过程中凝胶完全崩解，导致块状口感和更明显的TVP相关异味感知。相反，较弱凝胶崩解更均匀并递送更强风味，但不具备动物脂肪典型的颗粒状外观。
本研究存在一定局限性：TVP的豆腥味和MRF的风味可能掩蔽了凝胶强度依赖的风味释放和感官感知差异。由于所有EG配方中MRF添加量相同，其并非处理间的变化因素。未来研究应使用不含MRF的EG对照组并变化κCAR浓度，以分离凝胶强度的独立效应。量化包埋效率、风味保留率和释放动力学可进一步阐明凝胶强度对风味释放的影响。尽管仪器分析和感官评价使用了不同的烹饪条件，但观察到的结果总体一致：较强EG配方表现出更大的结构持久性和硬度以及质构相关感官属性的差异。
总体而言，κCAR基EGs是植物基肉制品中脂肪的有前景替代方案，但实现平衡动物脂肪视觉相似性与理想感官特性的最优凝胶强度至关重要。调整κCAR浓度以防止过度刚性，可在维持结构功能性的同时增强风味表现和口感。
