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植物蛋白及其产品应用的研究进展

2022-11-21陈春梅周国强陈召桂

现代食品 2022年20期
关键词:饮品风味蛋白质

◎ 陈春梅,王 确,周国强,陈召桂

(1.浙江五芳斋实业股份有限公司,浙江 嘉兴 314011;2.浙江远江生物科技有限公司,浙江 嘉兴 314011)

近年来,全球变暖、水资源枯竭、生物多样性退化等问题得到了越来越多人的关注。全球气候变暖的杀手不仅仅是二氧化碳,由畜牧产生的甲烷、一氧化二氮也可能会加快全球气候变暖的进程[1]。自1961年以来,全球动物源蛋白质的消费量增加了近30%,而植物蛋白的消费量则大幅下降[2]。这些饮食变化主要源自社会经济的快速发展,人们对蛋白质的需求激增。然而,气候问题非常紧迫,这可能需要更快速、更精准的解决方案来确保获取蛋白质的方式,从而能够让环境得到可持续发展。因此,动物替代蛋白概念的提出也许可以扭转对动物蛋白消费急剧增长的趋势。

目前的动物替代蛋白主要有培养肉[3]、植物蛋白[4]、昆虫蛋白[5]以及微生物(微藻、真菌和细菌)蛋白[6]。获取培养肉的主要步骤包括从动物活体中分离干细胞,然后将这些分离的干细胞在细胞培养基中进行增殖和分化得到所需组织(如骨骼肌)[3]。POST等[3]为了使培养肉获得组织网络结构,采用多种聚合物使细胞附着;为了模拟动物肉的脂肪组织,增加了脂肪组织的干细胞培养。在植物蛋白中,以大豆蛋白的使用最为广泛。在很早的时候亚洲人就开始使用大豆制作豆腐、豆豉[7]。但是,豆腐的组织、口感并不能满足人们的需求,经过组织化处理的植物蛋白[8]就成了传统肉类食品的潜在替代品。传统的肉类替代品是通过发酵、蛋白质凝固、压制、加热、蒸煮、冷却和洗涤等一系列简单步骤制作而成[9]。组织化植物蛋白的制作则应用了一些现代加工技术,如热塑性挤压、剪切技术、3D打印和静电纺丝技术[10]。其中,热塑性挤压是最常用的技术,它不仅经济,还可以制造不同形状和大小的肉类替代品。根据联合国粮食及农业组织的数据,全世界有超过1 900种昆虫可被食用,这些昆虫中含有大量的蛋白质和多不饱和脂肪酸[11]。昆虫在收获后的传统加工主要涉及脱胶和热处理,如煮沸、油炸、烘烤、熏制、烘烤和干燥[12]。目前,一些新型技术已被用于从食用昆虫中提取物质,包括超声波、酶水解、超临界二氧化碳、超声处理和索氏提取[13]。微生物蛋白通常被称为单细胞蛋白(Single Cell Protein,SCP),虽然微生物蛋白在当前人类营养中所占的比例相对较小,但全球对蛋白质日益增长的需求可能会使SCP变得越来越重要[14]。目前其被广泛应用于动物饲料,主要生产步骤是经培养、分离、浓缩后运用到饲料产品中。

虽然替代动物蛋白的来源众多,但从经济和工业发展的状况来说,最为常用且最易被人们接受的还是植物蛋白。优质的植物蛋白与动物蛋白相比具有更易用和更可持续的特点,能够抵消一部分来自动物蛋白消费的压力。本文综述了植物蛋白的原料、植物蛋白的产品及加工工艺,探究并分析了植物蛋白产品在发展中存在的问题,旨在让更多人认识到植物蛋白的重要价值,并推动植物蛋白行业的快速发展。

1 植物蛋白原料

蛋白质是食品中的多功能成分,除了营养价值外,蛋白质在加工过程中的理化和功能特性在决定食品的最终品质方面也起着重要作用。由于蛋白质结构的多样性和两亲性,使它们可以通过一系列相互作用和化学键与食物中的其他成分(碳水化合物、脂肪、水、维生素、矿物质和其他蛋白质)进行相互作用。在植物蛋白中,以大豆蛋白的应用最为广泛。除此以外,小麦蛋白、豌豆蛋白、花生蛋白等其他优质蛋白也逐渐出现。

1.1 大豆蛋白

大豆原产于中国,后在世界各地普遍种植,成为世界上最为重要的豆类作物。大豆不仅富含蛋白质(含量约为35%~40%),还含有脂肪、钙、磷、铁和维生素等人体必需的营养物质[15]。大豆蛋白根据蛋白质含量的不同可分为大豆蛋白粉、大豆浓缩蛋白和大豆分离蛋白,它们的蛋白质含量分别可以达到50%~55%、65%~70%和85%~90%。HUGHES等[16]通过研究发现大豆蛋白在蛋白质消化率校正修正氨基酸评分(Protein digestibility corrected amino acid score,PDCAAS)上可与牛奶、肉类和鸡蛋相媲美。另外,周相玲等[17]发现大豆蛋白还含有分解致癌物质、促进肠道蠕动的低聚糖,可以起到提高抵抗力和防止便秘的作用。在结构方面,大豆蛋白的双亲基团、二硫键、氢键和疏水键等使其具有溶解性、乳化性、凝胶性以及发泡性等多种性质,促使其在食品工业中被广泛 应用[18-19]。

1.2 小麦蛋白

小麦是我国的第三大主粮,其年产量可达到 13 000万t。其干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙和总磷的含量分别为88%、13.4%、1.7%、1.9%、1.9%、0.17%和0.41%[20]。小麦蛋白也称之为谷朊粉,是从小麦粉中分离的天然蛋白质,按其溶解特性可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白[21]。其中,最主要的就是单体的醇溶蛋白和聚集体的谷蛋白[22]。这两种蛋白结构差异大,通过调控二者可以获得强大的三维网络结构。醇溶蛋白可以增强粘度、提高延展性;谷蛋白将有助于网络结构的形成并提高弹性[23]。

1.3 豌豆蛋白

豌豆也是重要的食用豆类之一,其全球的年产量约为1 350万t[24]。豌豆中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质等,蛋白质的含量约占20%~30%,且氨基酸的比例平衡,不含致敏物质,具有降低血压、血脂的功效[25-26]。豌豆蛋白按其溶解特性可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,主要是由盐溶性的球蛋白和水溶性的清蛋白组成。其中,球蛋白的含量约占70%~80%[27]。豌豆蛋白具有较强的凝胶成型能力、表面疏水能力、发泡和分散能力,还有较好的乳化稳定性[28]。部分豌豆蛋白在口感上不仅可以代替脂肪摄入、增添丝滑感;还可以提高咀嚼性,丰富口感。

1.4 花生蛋白

花生是我国传统的油料作物,富含蛋白质、脂肪、微量元素、维生素以及包括8种人体必需氨基酸在内的20多种氨基酸[29]。随着科技的发展,花生的价值不再局限于油脂。由于其蛋白质的消化性好,易于人体的消化吸收,对花生的利用逐渐从利用其油脂向利用其蛋白方向发展[30]。花生中蛋白质含量一般为24%~36%,其中有90%的盐溶性蛋白和10%的水溶性蛋白[31]。但是,花生蛋白的功能特性相较于大豆蛋白存在一定的差距,因此限制了它的应用[32]。

1.5 其他植物蛋白

除了大豆、小麦、豌豆、花生等常见植物蛋白来源外,燕麦、大米、玉米等谷物,鹰嘴豆、芸豆等豆类以及核桃、菜籽等油料作物来源的蛋白也逐渐被研究与利用。在燕麦中,蛋白质含量约在11.35%~19.9%,且氨基酸的组成比例平衡[33]。大米的蛋白质含量约8%,其中谷蛋白是大米中最主要的蛋白,赖氨酸的含量也远超过其他谷物来源蛋白[34-35]。 玉米的蛋白质含量约在12%,其中绝大部分(约75%)的蛋白分布在胚乳中[36]。鹰嘴豆的蛋白质含量在25%~30%,其因良好的乳化性能、风味及功能特性而受到了广泛的关注[37]。芸豆中的蛋白含量在20%~30%,氨基酸组成良好,蛋白水解物具有抗氧化活性的潜力[38]。核桃的蛋白含量在24%,具有较高的消化率,易被人体胃肠消化道中的消化酶水解成小分子肽段或氨基酸[39]。菜籽中含有35%~40%的蛋白质,且含有丰富的碱性氨基酸和含硫氨基酸[40]。

2 植物蛋白肉及加工工艺

植物蛋白肉是以植物蛋白为主要原料,通过添加脂质、黏合剂、色素等基础成分,经调和而还原传统肉制品质构、色泽、风味的食品。植物蛋白肉并不是近期才出现的。中国一直有食用植物蛋白肉的传统,包括豆腐、面筋、腐竹、素鸡。随着现代挤压技术的发展,植物蛋白肉可以为消费者提供更佳的感官体验。

2.1 植物肉

组织化蛋白又被称为“植物肉”,它是以单一或多种植物蛋白为原料辅以多糖等其他成分通过加工处理而得到的一种具有纤维结构和口感的植物蛋白制品。在加工处理所使用的技术中,以热塑性挤压的应用最为广泛。根据挤压时原料的水分含量,可以将挤压技术进一步划分为低水分挤压(水分含量20%~40%)和高水分挤压(水分含量40%~80%)[41]。

低水分挤压技术其实已经相当成熟,早在20世纪60年代就有运用低水分挤压技术生产植物肉的案例,且也是目前市面上的主流产品[42]。低水分挤压技术对设备的要求比较宽泛,单螺杆挤压机和双螺杆挤压机均可以使用。而高水分挤压技术不仅对原料的水分要求高,在设备上必须采用双螺杆挤压机。通过低水分挤压技术生产得到的组织蛋白呈海绵状结构,在食用前需要先进行复水,色泽、滋味、香味等可根据需要进行后期调制。通过高水分挤压技术生产的拉丝蛋白由于自身水分含量高,因此不需要经过复水,便可直接食用。在组织结构上也会比低水分挤压蛋白更具纤维化,更接近禽畜肉[43]。

在挤压过程中,植物肉的原料和挤压设备及参数都会影响最终的组织化蛋白的品质。原料蛋白质含量的不同不仅会影响挤压过程中美拉德反应而导致色泽变化[42],还会影响纤维排列、结构组成和拉伸性能[44]。SCHREUDERS等[45]通过研究发现,以豌豆-小麦面筋蛋白为原料挤压后可获得类似于熟鸡肉纤维感的组织化蛋白。SUN[46]以豌豆蛋白作为原料,经过挤压后发现组织蛋白的稳定性和凝胶性都有一定程度增强;原料的pH变化也会影响最终组织化蛋白的纤维结构;中性条件下获得的组织化蛋白拉伸力比值最优[47]。挤压设备大致可以分为两部分,即机筒内和机筒外。根据功能作用,机筒内又可以分为喂料区、混合区及蒸煮区3个区段;机筒外主要是模具。低水分挤压设备直接连接模具,而高水分挤压设备在机筒外设置了模口和成型两个区段,这也是两种挤压方式设备的不同之处[48]。挤压温度的高低会直接影响最终植物肉的整体品质。以花生蛋白为例,在100~120 ℃挤压时,花生蛋白虽发生了变性但并未出现明显的纤维结构;挤压温度在140 ℃时,花生蛋白的结构致密且纤维结构明显;挤压温度在150 ℃时,挤出物变形且颜色变深[49]。经研究发现,大豆蛋白的最佳挤出温度在 150 ℃[50];花生蛋白的最佳挤出温度为140 ℃[49];小麦蛋白的最佳挤出温度为145 ℃[4]。

2.2 植物基肉制品的加工工艺

目前,市面上所售植物蛋白制品主要涉及的工艺有原料重组混合和拉丝蛋白直接入味两种。原料重组混合的产品主要有素肉排、素肉干、素肉肠、素肉丸;非重组混合类产品主要有素肉、素肉干。

2.2.1 重组混合类产品

(1)植物基鸡排。张贞炜等[51]通过实验研究原辅料对植物基鸡排质构特性的影响并最终确定最佳的配料种类及用量为水54.7%、大豆拉丝蛋白12.1%、花生拉丝蛋白6.6%、大豆油13.6%、大豆分离蛋白3.3%、魔芋胶0.7%、谷朊粉2.7%、TG酶0.3%及其他调味6%。通过该工艺制作的植物基鸡排与鸡排相比,内部纤维感较强,弹性与市售鸡排相差不大,可以较好地模拟鸡排的质构与口感。植物基鸡排加工工艺见图1。

图1 植物基鸡排加工工艺图

(2)重组素肉干。吴进莲[52]采用重组的方式进行素肉干的加工制作,通过实验确定了重组素肉干的最佳配方为大豆拉丝蛋白(湿基)50%、乳化液21%、魔芋胶0.6%、马铃薯变性淀粉8%、盐1%、蔗糖8%、麦芽糖8%、味精0.3%、五香粉0.3%、肉桂粉0.3%、胡椒粉0.6%、红曲红0.03%及其他。重组素肉干加工工艺如图2所示。值得注意的是,在乳化液的制作中大豆分离蛋白∶油∶水=1∶4∶5。与大豆分离蛋白直接以粉状的形式加入对比,经过油脂预乳化可以提高肉干的持水持油能力、增强硬度和咀嚼性。

图2 重组素肉干加工工艺图

(3)素肠。陈林等[53]通过采用油脂预乳化的方式进行了大豆拉丝蛋白素肠的制作,详见图3(a)。通过实验确定最佳乳化条件为菜籽油含量445 g·L-1、大豆分离蛋白浓度105 g·L-1、乳化机剪切速率9.0×103r·min-1。 油脂经过预乳化加入到产品中可以使素肠口感鲜嫩、富有汁液感,整体感官得到显著提升。林晗等[54]也采用图3(a)的加工工艺进行素肠的制作,通过实验确定了大豆分离蛋白、花生蛋白、水、大豆油和淀粉等主要原料配比为水64.8%、大豆油10.2%、淀粉2.1%和植物蛋白22.9%(W大豆分离蛋白∶W花生蛋白=4∶1)。在这种配比下,素肠的组织口感、色泽及风味都会呈现出最佳的状态。刘金波等[55]开发了一种新型蛋白素肠,具体加工工艺如图3(b)所示。通过研究确定了最终的产品配方为冰水58%、大豆分离蛋白11%、杏仁油12%、木薯变性淀粉8%、花生拉丝蛋白7%和调味品4%。师文添[56]通过实验确定仿真烟熏火腿的工艺条件和配方,在工艺上与图3(a)基本一致,不同之处在于灌制后进行了干燥和烟熏两个步骤。烟熏火腿最终确定的最佳配方为大豆拉丝蛋白50%、玉米变性淀粉6%、卡拉胶1.0%、大豆色拉油4%、食盐1.5%、白糖1.5%、香辛料0.2%、猪肉香精0.5%、红曲红色素0.01%、诱惑红色素0.001 1%、水33%及其他添加物;最佳烟熏蒸煮工艺参数为65 ℃干燥30 min,70 ℃烟熏40 min,86 ℃蒸 煮50 min。

图3 素肠加工工艺图

(4)素肉丸。陈玉玲等[57]通过实验对比了大豆拉丝蛋白素肉丸与市售肉丸的营养和质构,发现使用大豆拉丝蛋白制作的丸子具有蛋白质含量高、胆固醇低、氨基酸含量高、有丰富的不饱和脂肪酸、营养价值高以及口感佳等优良特性,因此认为其可以作为肉丸的替代品。该素肉丸是由35%大豆拉丝蛋白、5%大豆分离蛋白、30%水及30%其他成分构成。

2.2.2 非重组混合类产品

(1)素肉。焦文静[58]通过实验比对了3种拉丝蛋白素肉加工工艺(图4)后发现经过油炸(工艺a和b)的素肉颜色较深、口感有层次且灭菌后香气也更浓郁。但经过15 d存放后,工艺c的优势较为明显,色泽与工艺a和b的素肉相差不大、口感适中(工艺a和b的素肉较油腻)、香气柔和(工艺a和b的素肉存在哈喇味)。齐新美[59]的制作工艺比焦文静使用的a工艺节约了一个卤制脱卤的步骤,采用直接拌料的形式进行调味。在调味时,研发了几种新口味,即水煮牛肉风味、烧鸡风味、韩式烤肉酱风味及孜然羊肉风味。豆海港等[60]在制作素肉时选择非油炸工艺,与工艺c相比,其选择在卤制后直接采用烘烤的方式进行干燥脱卤。通过实验确定了3种新口味素肉(香辣牛肉味、孜然牛肉味、咖喱味)以及最佳的烘烤温度 (70 ℃)。

图4 3种素肉的加工工艺图

(2)非重组素肉干。杨柳青[61]通过单因素及响应面实验,确定了素肉干的最佳配方为大豆拉丝蛋白40%、大豆油11.5%、白砂糖21%、盐1%、味精5%、孜然粉1%、山梨糖醇8%、老抽酱油3.91%、素牛肉粉3.44%及其他添加物(图5)。胡盼盼等[62]在制作半干型肉干时,相对简化了加工工艺,用卤制的方式替代了传统的复水、脱水再卤制的步骤(图6)。通过实验探究了高温烘烤、微波加热、低温蒸烤以及油炸4种干燥方式对素肉干品质的影响,发现通过低温蒸烤进行干燥的素肉干的质构最佳。

图5 素肉干加工工艺图

图6 半干型素肉干加工工艺图

3 植物蛋白饮品及加工工艺

牛奶及其加工饮品的消费量非常大,主要是因为其含有丰富的蛋白质。但是,近年来由于牛奶过敏及乳糖不耐症等疾病被人们熟知后,一部分人开始寻找牛奶替代品。豆浆是市场上第一种乳制品替代饮料并且广受欢迎。随后椰奶、杏仁奶等植物蛋白饮品纷纷出现在人们的生活中。现在,市场上有坚果(如杏仁、腰果、榛子)、椰子、谷物(大米、燕麦)、豆类(大豆、豌豆)、种子(亚麻、大麻、芝麻、奇亚籽)和水果(香蕉)等制成的植物蛋白饮料可以选择。这些植物蛋白由于存在生物活性化合物,因此与健康相关联。这些生物活性化合物通过体内和体外研究显示,具有与健康相关的多种生物活性和特性,如抗炎、抗菌、抗糖尿病和抗氧化特性[62]。由于植物蛋白在营养和功能特性等方面的优势逐渐被人们认可,一定程度上也促进了植物蛋白饮品的快速发展。

3.1 非发酵型植物蛋白饮品

非发酵型植物蛋白饮品的工艺主要是将原料进行磨浆后进行辅料调配(图7),研究方向主要集中在蛋白原料、添加剂(稳定剂)、加工工艺条件等方面。冯魏[63]通过探究大米蛋白、豌豆蛋白、花生蛋白和马铃薯蛋白这4种植物蛋白制成的固体饮料的品质,发现添加大米蛋白的固体饮料与乳清蛋白样品的相似度最高。董吉林等[64]以藜麦为主要原料,研制一款营养价值高、可调节人体健康的高纤维植物蛋白饮料。于根等[65]采用黑豆和核桃复合研发了一款营养丰富、口感香浓、易吸收的黑豆核桃露,解决了目前市面上核桃饮品所存在的口感单一、苦涩等问题。曾婷婷等[66]通过实验确定了燕麦植物蛋白饮料的最佳工艺和稳定剂组合,即燕麦片浸泡时间为30 min、打浆料水比为1∶20(g∶mL);最佳复合稳定剂组合为羧甲基纤维素钠0.3%、黄原胶0.04%、单甘酯0.07%、蔗糖酯0.07%。王敏等[67]通过酶解技术开发了一款玉米胚芽植物蛋白饮料,并确定了最优工艺参数(料液比1∶14,酶解时间5.5 h,酶添加量0.62%,酶解温度50 ℃),经过酶解后的饮品的口感、风味更佳, 营养丰富。

图7 非发酵型植物蛋白饮品的加工工艺图

3.2 发酵型植物蛋白饮品

目前,大多数富含益生菌的蛋白质饮品类的产品都是用动物奶制成的。但随着人们对蛋白质来源的认识不断提高,植物源蛋白质饮品受到了广泛关注。与动物蛋白饮品相比,植物蛋白饮品存在着蛋白质含量较低、某些必需氨基酸(蛋氨酸、赖氨酸)缺乏、含有抗营养物质(植酸、单宁和多酚)以及口感粗糙等一系列问题。经过益生菌发酵的植物蛋白饮品在蛋白质含量上已经比较丰富[68]。经乳酸菌发酵植物蛋白可以减少胰蛋白酶抑制剂、单宁和植酸盐等抗营养化合物,从而对人体吸收蛋白质起到促进作用。

对于发酵型植物蛋白饮品的研究主要集中在对菌株的筛选、植物蛋白的选择及工艺条件上(图8)。王敏[69]通过分析枯草芽孢杆菌、黑曲霉、干酵母、混菌(植物乳杆菌∶嗜酸乳杆菌=1∶1)分别发酵脱脂玉米胚芽的发酵液,确定混菌(植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌)为最佳发酵菌种。MANUS等[70]使用由嗜酸乳杆菌CL1285、干酪乳杆菌LBC80R和鼠李糖乳杆菌CLR2组成的商业益生菌发酵植物蛋白饮品,发现混菌发酵可以将大分子量蛋白质水解成更小、更易消化的肽,为植物蛋白饮料提供良好的消化性。潘杨[71]将从酸奶和骆驼乳中分离的保加利亚乳杆菌(L2)以及嗜热链球菌(S2)作为巴旦木植物蛋白发酵饮料的发酵菌种,发现经过复配的菌株可以进一步提高饮品的风味,并确定了巴旦木发酵饮料的最佳发酵工艺条件为接种量5%、发酵温度42 ℃、发酵时间8 h。杨翰南等[72]通过实验确定了发酵椰浆的最佳工艺条件为原液添加量60%,发酵温度36 ℃,发酵时间24 h,此时的饮品能提供人体所需的营养和多种矿物质元素,有益于健康。金子灿[73]以植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌为发酵菌株发酵发芽富硒糙小米饮料,确定两种菌株最佳复配比例为4∶6。最佳工艺条件为料液比1∶12,白砂糖添加量3%,接种量2%,发酵时间10 h。SHI等[74]开发了一款以鹰嘴豆蛋白为主要原料的发酵饮料,基本上可以与普遍接受的豆浆口感保持一致,且脂肪含量更低。

图8 发酵型植物蛋白饮品的加工工艺图

4 植物蛋白制品在发展中存在的问题及分析

近年来,动物源蛋白的消费量显著增加,随后提升了人们对整体蛋白质的浓厚兴趣,预计植物蛋白成分的产品市场将显著扩大。同时,在价格方面,植物蛋白可以抵消动物源蛋白(乳制品、鸡蛋和肉类)的市场份额,具有一定的市场竞争力。动物蛋白食品因其具有良好的感官特性和丰富的营养成分而受到消费者的喜爱。所以,只有当替代产品不仅具有承担起健康、营养和生理功能的作用,还可以承担相关的食物体验(风味和口感)时,动物源蛋白食品消费量才会真正减少。虽然大量研究报道植物基蛋白制品对健康和环境有益,但是在风味、营养等方面仍存在一定的争议。

风味是影响植物基蛋白制品公众接受度的主要因素之一,其所具有的不良风味主要是源于原料本身(来源、加工或储存过程)以及不饱和脂肪酸的氧化。以大豆为例,大豆蛋白中的非挥发性不良风味通常被描述成“苦涩”“金属味”等,这主要是由异黄酮、呋喃、酚类化合物以及皂苷等物质引起的[75];大豆蛋白中的挥发性不良风味通常被描述成“绿色”“豆味”“油漆味”和“草味”,这主要是由己醛等醛类物质、己醇等醇类物质、2-戊基呋喃和1-辛烯-3-酮等物质引起的[76]。目前,针对去除豆类异味的方法主要可以归结为两类,即抑制或去除脂肪氧合酶和去除或掩蔽挥发性不良风味物质。但由于挥发性物质受到多种受体及反应模式的影响,这些方法都无法完全消除挥发性不良风味物质。因此,未来关于植物基蛋白风味(尤其是挥发性风味)的研究应该对植物基蛋白制品的生产过程进行准确的动态风味分析,从而有针对性地解决植物蛋白制品的不良风味。

动物源食品拥有丰富的蛋白质组成,而植物基食品中的蛋白质组成及含量与动物源食品相比还存在着一定差距。因此,完全和弹性素食者的蛋白质摄入情况得到了广泛关注。蛋白质的营养质量是由其必需氨基酸含量、蛋白质消化率、净蛋白质利用率、生物学价值和PDCAAS决定的。与单一植物蛋白相比,动物蛋白更易消化,具有更高的净利用率、生物学价值和PDCAAS[77]。植物蛋白的低PDCAAS与其较低的消化率及某些必需氨基酸(如亮氨酸)的缺乏有关。从消化率角度看,植物蛋白的低消化率与其自身的蛋白结构(具有更多的β-折叠结构和相对较低的α-螺旋)[78]、所具有的纤维及抗营养因子有关[79]。因此,在加工过程中可以使用多种来源的植物蛋白为原料,从而获得足够蛋白质,进而分解成所需的氨基酸,一定程度上可以避免纯植物饮食中必需氨基酸的缺乏。此外,植物蛋白所存在的抗营养因子(如血凝素、植酸、糖基化物、蛋白酶抑制剂)水平也可以通过蛋白纯化技术将蛋白质纯化为最简单的形式(如豌豆分离蛋白、小麦面筋、玉米浓缩蛋白),从而也表现出与动物性蛋白相似的消化率[77,80]。但是,在实际生产过程中植物蛋白并不会以最简单的形式大量存在。因此,为了满足人体的蛋白质需求,深入了解蛋白质营养因素对开发替代蛋白质产品的配方至关重要。

除了蛋白质的影响外,纯植物饮食还可能存在缺乏维生素B12、维生素D、钙、锌和长链脂肪酸等问题,但只要充分规划好饮食搭配便可避免微量营养素缺乏的风险[81]。例如,多食用谷物、豆类可以满足补充锌的需求;食用油菜、核桃、奇亚籽等可满足补充必需脂肪酸的需求[81-82]。

5 结语

与动物蛋白饮食相比,植物蛋白具有更多关于健康和环境方面的益处。完善植物基蛋白产品的风味、确保充足的蛋白质摄入及微量营养素补充将最大限度地减少植物性饮食的潜在缺点。在现代食品加工过程中,为了满足消费者的需求和期望的饮食体验,需要从植物蛋白的源头入手,采用更加先进的科学技术对整个加工过程进行动态跟踪,促使植物基蛋白产品在风味、口感、营养等方面与动物性饮食相媲美。

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