研究动态｜植物基蛋白发展机遇与挑战

由于世界人口的飞速增长，肉类食品消费量骤增，导致资源环境压力过大以及动物福利等多方面原因，人们逐渐意识到向低肉类消费转变的重要性，植物基蛋白正迅速成为动物蛋白的合适替代品。然而，植物基蛋白在食品配方中往往存在味道、功能较差或关键营养成分缺失等问题。

近日，《Annual Review of Food Science and Technology》上发表的题为“Plant-Based Proteins: The Good, Bad, and Ugly”的综述论文，介绍了植物基蛋白的生产技术、营养价值、未来应用前景等问题。

发展植物基蛋白产品是实现食物供给可持续的举措

近年来，随着世界人口总数的飞速增长以及经济发展水平的不断提升，人们对于蛋白质的需求量也与日俱增。据预测，到2050年，世界人口可能会突破90亿，对于肉类蛋白的需求量将达到4.65亿吨。随着食品科学技术的发展以及传统农业系统的改变，出现了一些以大豆、小麦、玉米等植物蛋白为原料的新型植物基蛋白制品，它们在质地、风味、外观等方面与动物蛋白十分相似，在一定程度上可以减少肉类消费，从而缓解动物肉生产过程中带来的资源、环境、健康、伦理等方面的问题，这将会成为未来农产品生产的重要发展趋势。如果植物基蛋白食品能够进行商品化生产，相比于传统畜牧业，可以节省75％的水，减少87％的温室气体排放，需要的土地面积也将减少95％。

满足消费者需求是植物基蛋白食品开发的前提

消费者巨大的购买力推动着食品行业不断地开发新型植物基蛋白食品。消费者在选购产品时，感官是评价食品品质优劣的一个重要标准。其中食物的滋味和香气是十分重要的因素。目前已有大量文献记载植物基蛋白与食物中的挥发性化合物之间的相互作用关系，但相关的机制尚不清晰，探究蛋白质与风味之间的相互作用还需进一步的研究。由于植物基蛋白与食品中的挥发性和非挥发性香气成分的相互作用，许多食品研发过程中通常需要风味阻滞剂和增效剂来进行测试，所以植物基蛋白食品研发的成本高且耗时，并且，食品研发工程师必须熟悉所有植物基蛋白食品，才能开发出口感最佳的产品。

此外，植物基蛋白食品之间的质量差异很大，为了尽快推出新产品并在植物基蛋白食品火热时期进行商业利用，许多新的植物基蛋白通常使用多种的植物基蛋白混合制作。植物蛋白质还具有凝胶性、吸水性、脂肪吸收、乳化、弹性和颜色控制等重要的功能特性，使植物基蛋白食品在加热、冷冻和解冻过程中保持水分和结合水分等方面更有优势，可以有效减少加工过程中风味物质的散发。

随着消费者对营养健康食品的更高追求，需要提高植物基蛋白食品的附加营养价值，科学家们正积极着手研究植物蛋白与其他食品成分之间的相互作用。但这些研究成果主要在实验室阶段，当转化成多相配方食品时，实际的相互作用结果与在实验室观察到的现象存在较大差异。

图 大豆蛋白肉

植物基蛋白开发利用的挑战

现有的植物基蛋白食品存在味道不佳、消化率低、营养素缺乏等不足。世界上有近万种维管食物，近一半可食用，而我们只食用了其中大约200种，而其中应用于植物基蛋白食品的种类更少。因此，科学家们不仅要改进我们现在商业化生产的植物基蛋白食品，并且对于其风味还有相当大的空间需要进一步探索。

植物蛋白与动物蛋白的组成有一定的差异，动物蛋白与人体蛋白组成相似，可以很好的为人体提供各种必需氨基酸。植物蛋白中虽然不含胆固醇，但赖氨酸、色氨酸等人体必需氨基酸的含量较低。一些植物蛋白中含有多种抗营养因子，如胃蛋白酶抑制剂、胰蛋白酶抑制剂、植物凝集素和胃胀气因子等，会降低人体对植物蛋白的消化吸收率，长期食用会对人体产生不良影响。

花生、大豆、扁豆、普通豆类、绿豆、鹰嘴豆、豌豆和坚果等一些植物蛋白中含有一些致敏性因子，随着植物基蛋白食品消费量的增加，与植物蛋白相关的食物过敏和不耐受情况正在全球范围内持续增长，这可能引发一系列的公共卫生和食品安全问题。

随着新型植物基蛋白食品进入商业化阶段，为确保植物基蛋白应用在食品中的功效性，科学家们对半纯化蛋白（如浓缩蛋白和分离蛋白）进行表征，并对食品体系中蛋白质的功能性进行测试和验证。植物蛋白的某些功能性只有在特殊情况下才能发挥作用，例如，只有在食品系统中存在较高的氯化钠水平时，植物基蛋白食品才表现出良好的凝胶特性，但从感官和健康的角度来看，这并不符合消费者对于食物的需求。

图 扁豆汉堡肉饼

未来研究方向

风味和质构是植物基蛋白食品最重要的感官属性，这些因素对消费者的吸引力和接受度有很大影响。植物基蛋白食品往往风味单薄、多汁性差。目前主要是通过添加香精和色素对其进行调味，但无法制作出动物肉特有的风味。研究人员已经开发多种方法来改善大豆蛋白的风味，但味觉呈现机制需要进一步研究。

植物基蛋白还存在商品种类单一、加工技术不够成熟等瓶颈问题。例如，植物蛋白纤维结构的重组已通过高水挤压等技术成功实现，但对蛋白质结构的精确控制仍是研究的难点。因此，在未来的研究中需要注重植物基蛋白食品专用原料的开发，优化植物基蛋白组织化的处理工艺，健康、高效地提升植物基蛋白食品的风味与质构特性。

撰文：李健

教授，博士生导师

北京工商大学教授，北京食品学会副理事长，中国食品科学技术学会特殊食品分会理事，中国粮油学会粮油营养分会理事，《食品工业科技》青年编委。主要从事植物基食品开发利用，开发出风味自然的植物蛋白肉产品10余个，发表论文50余篇，授权专利12项，获得山东省科技进步二等奖、中国产学研合作创新奖、中国发明协会发明创业奖二等奖等多个奖项。

参考文献

Aimutis W.R. Plant-Based Proteins: The Good, Bad, and Ugly Annu. Rev. Food Sci. Technol. 2022. 13: 11.1–11.17. 

doi: 10.1146/annurev-food-092221-041723

编辑：Terrence