《Current Food Science and Technology Reports》:Bioactive Compounds in Plant-Based Meat Analogs: Sources, Functional Roles and Effects on Chemical, Technological and Sensory Quality
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综述目的:本综述旨在评估关于富含农业工业副产物中生物活性化合物的植物基肉类类似物的近期研究,重点突出其来源、功能特性以及对化学、技术和感官特性的潜在影响。近期发现:多酚、姜黄素类(curcuminoids)和类胡萝卜素(carotenoids)等成分因其抗氧化
综述目的:本综述旨在评估关于富含农业工业副产物中生物活性化合物的植物基肉类类似物的近期研究,重点突出其来源、功能特性以及对化学、技术和感官特性的潜在影响。近期发现:多酚、姜黄素类(curcuminoids)和类胡萝卜素(carotenoids)等成分因其抗氧化能力而有助于健康益处。这些化合物还可与蛋白质相互作用,影响食品基质的质构和结构特性。此类相互作用可能影响生物活性化合物在胃肠消化过程中的释放,进而影响其在人体中的生物利用度。总结:将富含生物活性化合物的植物源成分掺入肉类类似物中,可显著增强其抗氧化能力和功能特性。然而,某些技术挑战仍然存在,特别是这些化合物的热稳定性问题,它们在加工过程中可能发生降解。
Introduction
该部分首先指出农食工业废弃物(包括副产物和加工残留)是回收生物活性化合物的战略来源,其中膳食纤维因其作为天然添加剂和功能性成分的应用潜力而备受关注。功能性食品需求的增长推动了生物活性化合物市场的扩张,而利用植物和食品加工废弃物中的天然化合物,有助于通过将残留物转化为增值资源来实现农食产品的可持续增值。食品生产是全球面临的主要挑战之一,未来几十年食品需求将显著增加,开发基于植物成分的可持续食品与联合国可持续发展目标(SDGs)中关于负责任消费和生产、粮食安全以及减少环境影响的指标一致。植物蛋白是植物基肉类类似物配方中的关键组分,决定产品特性如质地、营养价值和感官接受度。植物蛋白的技术和功能表现受溶解度、持水持油能力、流变行为、氨基酸谱及其他组分相互作用的影响。此外,通过添加膳食纤维和生物活性化合物(传统肉类中天然缺失或含量较低)来提高产品的营养和功能质量是一种重要策略。消费者对营养的关注及对清洁标签和天然成分的期望,推动了健康促进成分的掺入。因此,开发新产品可受创新成分影响,并与食品加工技术进步和生物活性成分知识扩展相关。将生物活性化合物掺入植物基肉类类似物有助于增加功能、技术和环境价值,同时减少废弃物并改善产品营养概况。
Methodology
该研究进行了整合性综述,以综合现有关于植物基肉类类似物中生物活性化合物的科学证据。除考察其结构、感官特性以及农业工业副产物作为化合物来源的潜在用途外,研究团队在主要科学数据库中进行检索,检索词采用英语、西班牙语和葡萄牙语,单独或组合使用,以最大化覆盖率和精度。初始描述词选自卫生科学描述词(DeCS)和医学主题词表(MeSH),包括plant-based meat、plant protein、meat-like、meat analogues、biologically active compounds、components interactions、food structure和agro-industrial by-products等。随后使用布尔运算符“AND”和“OR”组合检索词。纳入近十年(2016—2026)发表的原始研究和综述文章,这些文章直接涉及肉类类似物中生物活性化合物的使用及其对结构、功能、感官和农业工业副产物利用的影响。第一阶段,两位研究人员(Z.C.M.和N.M.S.)独立筛选标题和摘要;第二阶段,应用纳入标准对全文进行评估,并检查参考文献列表。分歧通过讨论解决,必要时由第三位评审员决定。最终使用Mendeley? Cite v1.69.3进行文献管理和去重,采用描述性和解释性方法进行数据分析,以整合发现、比较结果并识别领域内文献空白。
New Possibilities in Meat Analogs
肉类类似物旨在模仿肉类的结构和感官特性,但营养成分不同。评估时需考虑社会、哲学、文化和可持续性问题,以及蛋白质质量和含量等营养属性。目前市场上的植物基替代品通常包含天然油脂和提取物(如椰子油和甜菜汁),以实现与传统肉类产品相似或更优的营养特征。许多植物成分来自豆类、谷物、蔬菜、水果和种子以及农业工业副产物,这些材料正被探索作为生物活性化合物的潜在来源。研究提到浆果渣(来自果汁和葡萄酒工业)富含膳食纤维、多酚、维生素、矿物质,但掺入存在组成变异、不良风味和加工技术挑战。草药和香料如罗勒、月桂叶、莳萝、牛至、香菜、迷迭香、墨角兰、薄荷、欧芹、鼠尾草、百里香和龙蒿,也被用于改善风味、增强抗氧化能力和提供抗菌特性。一些研究如Bulgaru等人使用鹰嘴豆粉、花生油提取残渣、豌豆蛋白分离物、大豆蛋白浓缩物和分离物,发现这些成分在开发肉类类似物方面具有潜力,其中花生油残渣含有多种酚类化合物。
Bioactive Compounds in Food Matrices
生物活性化合物是食物中天然存在或在加工过程中形成的物质,可调节代谢途径并对人体健康产生有益影响。它们可分为亲脂性化合物(如精油、油树脂、姜黄素类和类胡萝卜素)和亲水性化合物(如多酚),这种分类指导提取策略并影响其在食品基质中的行为,包括加工稳定性和与蛋白质、多糖等大分子的相互作用。过去二十年,从植物基质中提取生物活性化合物的兴趣增加,农业食品副产物的增值被用于回收生物活性分子和开发功能产品,符合可持续食品系统需求,可提高资源利用效率、减少环境影响并产生经济效益。食品工业对多酚的兴趣日益增加,因为其可用于延长产品保质期、减少合成添加剂,同时改善感官特性并保留营养和功能益处。
Technological and Sensory Effects of Ingredient Combinations in Plant-Based Meat Alternatives
开发植物基肉类类似物需要全面理解配方中所有成分的技术功能特性,包括蛋白质来源、膳食纤维和生物活性成分。一些植物基肉类类似物的营养状况可能低于传统蛋白质产品,主要由于必需氨基酸和微量元素利用率降低。技术上,需要具有良好乳化能力、水溶性和平衡氨基酸谱的植物蛋白,同时凝胶能力、粘度、持水持油能力也很重要。此外,成分间的协同相互作用可能增强或限制最终产品的功能性能。合成防腐剂如硝酸盐虽然有效,但因潜在健康风险和消费者意识增强而越来越不受欢迎。多酚被探索为天然防腐剂,具有抗氧化和抗菌特性,还可作为天然着色剂。生物活性化合物与蛋白质的相互作用受稳定性、生物利用度和食品系统功能特性影响,这种相互作用可保护分子免受不利加工和消化条件影响,提高稳定性并增强肠道吸收。在低脂产品如植物基肉类类似物中尤具相关性。但这些相互作用也可能改变质地、颜色和风味,黄酮类、萜烯和酚酸常导致苦味和涩味增加,因此需要优化配方和加工条件以提高消费者接受度。
Characteristics of Plant-Based Meat Analogs with Added Bioactive Compounds
多种策略已被探索将富含酚类的提取物、完整植物成分和农业工业副产物掺入肉类类似物,在提供蛋白质和纤维的同时引入生物活性化合物。研究指出,多酚类植物成分在植物基产品中的作用,以及豌豆肉类似物中掺入成分的抗氧化效果。总体上,将富含生物活性化合物的植物源掺入肉类类似物可显著改善抗氧化能力和功能特性,但技术挑战仍然存在,尤其是热稳定性导致加工中降解。花青素对温度和光敏感,需保护以减少降解。酚类化合物通过清除活性氧和螯合促氧化金属离子减少脂质和蛋白质氧化,黄酮类和酚酸还具备抗腐败微生物活性,可部分替代合成防腐剂。文献报道苹果渣添加到萨拉米香肠肉混合物中提高了总酚含量(8.56 mg GAE/g)、黄酮类含量和抗氧化活性(ABTS 22.13 mg TE/g,DPPH 11.77 mg TE/g)。类似方法用于肉类类似物,如基于纹理化豌豆蛋白结合巴西莓油、低芥酸菜籽油、橄榄油、蜂胶提取物、荞麦蜂蜜和辣椒提取物的配方,含蜂蜜的配方显示出更高的多酚和黄酮含量,以及更强的抗氧化能力。使用香蕉皮的汉堡肉饼显示出高纤维含量、增强的抗氧化能力和更大的持水能力。此外,植物副产物的掺入可改善感官特性,如增加感知水分和紧实度,带来新鲜蔬菜和豆类香气,减少大蒜气味、粘性和弹性。果渣等副产物作为天然抗氧化剂、防腐剂和着色剂,符合清洁标签策略。
Study Limitations
尽管整合性综述取得了进展,但解释发现时需考虑若干局限性。文献检索难以找到同时评估生物活性化合物掺入、其与植物蛋白相互作用及对结构、功能和感官特性综合影响的研究。另一个局限是研究间方法学异质性,植物来源、生物活性化合物类型和浓度以及加工条件(如挤压、热处理和强化策略)的差异使直接比较困难,限制结果的普遍性。此外,一些研究只关注基本配方,未提供详细产品表征或评估加工条件,产品特性可能在加工和结构化阶段变化,影响质量。未来研究应采用更全面综合的方法阐明生物活性化合物对植物基肉类类似物结构、功能和感官特性的影响。纳米技术为封装和控制释放生物活性化合物提供有前景的策略,可改善稳定性、生物利用度和感官品质保持。
Conclusion
研究表明,所研究的生物活性化合物中,多酚在植物基肉类类似物配方中研究最广泛,主要因其抗氧化能力、抗菌潜力和对产品氧化稳定性的贡献。从农业工业副产物中提取的这些化合物的掺入,强化了技术创新与可持续资源利用策略的一致性。对综述研究分析表明,汉堡是最常评估的肉类类似物类型,可能因其结构较简单且消费者接受度高。总体而言,掺入生物活性化合物可提高抗氧化能力,在某些情况下改善持水性和结构稳定性,但效果取决于植物来源、浓度、比例和加工条件。确定最佳掺入水平仍具挑战性,高含量可能导致涩味或苦味、改变颜色和质地。需要关注与植物蛋白的潜在相互作用,其可能影响生物利用度和结构行为。纳入生物活性化合物是提高技术和营养价值的有效策略,同时促进农业工业副产物利用。然而,还需更多标准化实验研究来确定合适的掺入水平,不损害感官属性或产生不良相互作用,并评估加工过程中生物活性化合物的热稳定性和降解。