(中國食品科學技術(shù)學會植物基食品分會 北京 100048)
習近平總書記在2022年兩會期間關(guān)于“大食物觀”的講話,為未來我國食品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展指明了方向。這要求食品產(chǎn)業(yè)一是改變依賴種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的傳統(tǒng)食物供給模式,向更豐富的自然資源拓展,實現(xiàn)食物供給來源的多元化,向森林、向江河湖海要食物,向動物植物微生物要熱量、要蛋白;二是食物供給不僅要在數(shù)量上保障國家食物安全,而且要在質(zhì)量上保證食品的營養(yǎng)與功能,滿足人民群眾對美好生活的需求。植物基食品不論從原料來源上,還是從滿足人民群眾健康需求上,都有效契合了總書記“大食物觀”的要求。目前,全球植物基食品產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展迅速,國內(nèi)外企業(yè)紛紛布局。然而,行業(yè)、監(jiān)管部門和消費者對植物基食品的認識還不夠清晰和統(tǒng)一。鑒于此,中國食品科學技術(shù)學會組織食品科技界與產(chǎn)業(yè)界專家和代表,針對植物基食品的發(fā)展理念、營養(yǎng)特性、加工技術(shù)和政策法規(guī)等進行認真研討,形成了共識,旨在為我國植物基食品的科學研究與產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展指明方向,奠定科學基礎(chǔ)。
植物基食品(Plant-based foods)是指以植物原料(包括藻類和真菌類)或其制品為蛋白質(zhì)、脂肪等來源,添加或不添加其它配料,經(jīng)一定加工工藝制成的,具有類似某種動物來源食品的質(zhì)構(gòu)、風味、形態(tài)等品質(zhì)特征的食品。與我國食品工業(yè)行業(yè)管理分類相對應(yīng),可將植物基食品分為植物基肉制品、植物基乳制品、植物基蛋制品、植物基冷凍飲品及制作料和其它植物基食品[1]。
人類社會可持續(xù)發(fā)展和健康意識的覺醒促進了植物基食品在世界范圍內(nèi)興起:世界人口的快速增長和食物供給能力不足促使人們選擇高效的植物蛋白供給模式;動物養(yǎng)殖過程所產(chǎn)生的大量碳排放使人們選擇減少動物性食物攝入來減輕環(huán)境壓力;對動物福利的關(guān)注使人們在道德層面上降低對動物性食品的依賴;長期過量攝入動物性食物潛在的健康危害使人們更加青睞植物基食品,也更傾向于選擇優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)作為動物蛋白質(zhì)的補充或替代。當今人類社會發(fā)展所面臨的這些挑戰(zhàn)催生的新理念推動了植物基食品的飛速發(fā)展。
植物基食品的概念與我國傳統(tǒng)意義上的素食、齋食等植物性食品有明顯區(qū)別。植物性食品產(chǎn)品類別更為寬泛,如不含動物成分的糧油制品、豆制品、蔬菜制品、果蔬汁、茶、咖啡等,且特定的消費群體與宗教理念使植物性食品在不同程度上對產(chǎn)品和加工過程有特別要求,通常情況下更注重原料的來源和形似與否,可能對食品的全面營養(yǎng)健康考慮不足。然而,植物基食品的目標消費者是指那些希望以植物來源食品獲得類似動物來源食品消費體驗的人群,即植物基食品是食品加工技術(shù)發(fā)展到一定程度后的必然產(chǎn)物,以植物蛋白替代動物蛋白為主要特征,在滿足素食者消費訴求的同時進一步擴大了“彈性素食者”這一類消費群體。因此,植物基食品更注重于滿足人們對動物來源食品的感官特征和營養(yǎng)需求,其目的還在于作為相應(yīng)動物來源食品的有益補充或部分替代,給予消費者更多的選擇權(quán)和更好的消費體驗。
目前國際上高度關(guān)注植物基食品對“動物來源成分”的限制程度。我國植物基食品的發(fā)展仍處于起始上升階段,對于大部分植物基食品生產(chǎn)企業(yè)來說,雖然還需要少量含有非植物源成分的食品添加劑、微生物和微生物來源的配料等來提升產(chǎn)品品質(zhì),但要保證其總添加量或投料量限定于合理水平[1]。以植物基肉制品為例,除水和食用鹽外,其它非植物性配料的總添加量或投料量的質(zhì)量分數(shù)建議不超過產(chǎn)品總質(zhì)量的10%[2]。未來植物基食品的科學研究與創(chuàng)新開發(fā)既要減少或完全避免非植物源配料的使用,又要保證并進一步提升植物基食品的質(zhì)量,實現(xiàn)植物基食品科技領(lǐng)域新突破。
隨著人口的增長,全球面臨著食物供給不足的挑戰(zhàn)。聯(lián)合國數(shù)據(jù)顯示,全球仍有超過7.68 億人處于饑餓狀態(tài)[3]。預(yù)測至2050年全球人口數(shù)量將達到97 億[4],食物供給系統(tǒng)亟需重構(gòu)。
畜牧業(yè)的發(fā)展為消費者提供了優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì),而動物蛋白的大量生產(chǎn)也給全球的水資源、土地資源及生態(tài)環(huán)境帶來了負面影響[5]。生產(chǎn)單位千克的牛肉所消耗的水資源為4 t,是單位千克大豆的5 倍[6-7]。在食物鏈中,動物攝入植物后,僅有少部分植物蛋白質(zhì)能夠轉(zhuǎn)化為動物蛋白質(zhì)。對人體而言,直接攝入植物蛋白質(zhì)的生物利用效率更高。以普通牲畜的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化效率為例:牛肉(2.5%)<豬肉(9%)<乳制品(14%)<禽肉(21%),從飼料到食物的轉(zhuǎn)化過程中蛋白質(zhì)發(fā)生了大量損失,因此發(fā)展植物基食品產(chǎn)業(yè)有助于實現(xiàn)資源的高效利用[8]。我國畜牧業(yè)高度依賴大豆加工副產(chǎn)物豆粕,2021年我國飼用豆粕用量高達0.69 億t,而我國國內(nèi)大豆產(chǎn)量不足,對外依存度過高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計,2020年我國大豆進口量達1 億多t,而同期國內(nèi)大豆產(chǎn)量不足進口量的五分之一[9]。因此發(fā)展植物基食品,有利于實現(xiàn)食物資源高效利用,保障我國糧食安全[10]。
此外,植物基食品的發(fā)展對減少溫室氣體排放具有一定潛力[11]。從農(nóng)田到餐桌食品全產(chǎn)業(yè)鏈的溫室氣體排放約占全球溫室氣體排放總量的26%,且比重不斷上升,僅畜牧業(yè)和漁業(yè)就占食品產(chǎn)業(yè)溫室氣體排放總量的約31%,其排放源涵蓋了飼料生產(chǎn)、糞便發(fā)酵、場地管理能耗等方面[12]。以每千克蛋白質(zhì)計,溫室氣體排放量大小:豆類<谷物<雞蛋<魚肉<豬肉<牛肉[7]??梢?,發(fā)展植物基食品有助于減少碳排放,減輕環(huán)保的壓力[13]。
合理膳食是保證健康的基礎(chǔ)[14]。《柳葉刀》在2017年發(fā)表的“全球疾病負擔研究:膳食營養(yǎng)因素研究報告”中指出,全球1 100 萬人的死亡(占成人死亡總數(shù)的22%)與不健康膳食有關(guān)?!吨袊用駹I養(yǎng)與慢性病狀況報告(2020年)》指出,我國居民膳食結(jié)構(gòu)不合理問題仍未得到有效改善,表現(xiàn)為居民豬牛羊等畜肉攝入較多,膳食脂肪供能比仍在上升?!吨袊用裆攀持改峡茖W研究報告(2021)》顯示,我國18~44 歲人群和城市居民畜禽肉攝入量超過膳食推薦量(≥75 g/d)的比例均較高,分別為58.4%和59.5%。然而,居民膳食蛋白質(zhì)中優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)比例低,如大豆類蛋白質(zhì)僅占5.9%[15]。適量的肉類攝入雖可提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和多種微量營養(yǎng)素,但過量食用肉類會增加脂肪的攝入,特別是飽和脂肪酸的攝入,可引起超重等諸多健康問題。我國目前已有64.7%的成年人膳食脂肪供能比超過健康膳食要求的30%E,其中有31.7%的人≥40%E。膳食脂肪供能比過高是導致居民超重肥胖增加的主要營養(yǎng)因素之一。目前,我國18 歲及以上居民超重率和肥胖率已達到34.3%和16.4%。超重、肥胖是心腦血管病、糖尿病、癌癥等重大慢性病的共同危險因素。作為優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)來源的大豆及其制品消費可降低心血管疾病、乳腺癌、圍絕經(jīng)期女性骨質(zhì)疏松的發(fā)病風險[15]。2020年美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)國家癌癥研究所的研究發(fā)現(xiàn)[16],用植物蛋白質(zhì)替代3%的動物蛋白質(zhì),總體死亡率將降低10%,男性和女性由心血管病導致的死亡率也分別降低11%和12%。因此,適當增加植物基食品的攝入,能夠改善我國居民畜肉攝入過多,膳食脂肪供能比偏高的狀況,降低相關(guān)疾病的發(fā)病風險。
作為動物食品的重要補充或替代,植物基食品通常富含植物蛋白質(zhì)和一定量的膳食纖維,飽和脂肪酸含量低。與此同時,植物基食品還應(yīng)從營養(yǎng)互補角度注重營養(yǎng)設(shè)計,以更好滿足人群營養(yǎng)需求。對于植物原料中容易缺少的營養(yǎng)素或某些必需氨基酸,可以進行針對性的添加,或通過不同植物蛋白原料的合理搭配優(yōu)化氨基酸組成與比例。針對植物中存在抗營養(yǎng)因子,如大豆中的單寧、植酸、凝集素、寡糖、脲酶和胰蛋白酶抑制劑,可以在植物基食品的加工中對這些抗營養(yǎng)因子進行處理,以消除其影響。在植物基食品加工中還需要適當控制鈉鹽、油、糖等調(diào)味品的添加量。
1) 改善氨基酸平衡和消化率,提升蛋白品質(zhì)
植物基食品的重要特性之一是提供一定量的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。氨基酸平衡和消化吸收率是評價蛋白質(zhì)優(yōu)質(zhì)程度的關(guān)鍵指標。研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化和植物蛋白質(zhì)的消化率、吸收代謝的相關(guān)性,在不同蛋白原料配比的基礎(chǔ)上,調(diào)控必需氨基酸的供給量及構(gòu)成,實現(xiàn)植物基食品的氨基酸平衡。提高植物蛋白消化率和改善吸收利用率,一是要通過物理、生物等加工手段改變植物蛋白的結(jié)構(gòu)特性[17],二是要注意植物基食品中各組分的相互作用,如多糖、脂肪等組分都會與蛋白質(zhì)相結(jié)合,阻礙蛋白質(zhì)的消化吸收[18]。此外,部分植物蛋白質(zhì)中含有過敏原,在加工技術(shù)層面也要采用酶解等手段加以控制。
2) 調(diào)控生物活性物質(zhì)種類及含量,提高營養(yǎng)健康價值 除了提供優(yōu)質(zhì)植物蛋白外,植物基食品的加工還要注重其它營養(yǎng)素的平衡,控制加工過程中營養(yǎng)成分的損失和降低抗營養(yǎng)因子活性。第一,可以根據(jù)原料成分特點與消費者需求,通過發(fā)酵、酶解等手段提高植物基食品中生物活性物質(zhì)的含量,強化維生素和礦物質(zhì)等成分。例如,發(fā)酵可以降解豆乳中的大分子,增加多酚、游離氨基酸、異黃酮等活性物質(zhì)含量,從而提高產(chǎn)品的營養(yǎng)與健康價值[19-20]。第二,要采用適當?shù)脑项A(yù)處理技術(shù)和加工過程控制等手段,減少蛋白、多糖等主要營養(yǎng)成分和其它微量營養(yǎng)素的損失,提升產(chǎn)品的營養(yǎng)價值[21]。第三,要通過熱處理等技術(shù)手段消減脲酶、胰蛋白酶抑制劑等抗營養(yǎng)因子的活性,確保植物基食品的食用安全[22]。
3) 強化工藝設(shè)備創(chuàng)新,改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu) 改善植物基食品的結(jié)構(gòu),實現(xiàn)質(zhì)構(gòu)擬真是對植物基食品加工的關(guān)鍵要求。目前,市售植物基肉制品雖基本可以模擬動物肉制品的纖維口感,但在整體質(zhì)構(gòu)品質(zhì)上仍需改進。一方面是改善因植物蛋白質(zhì)原料本身特性所帶來的口感發(fā)干、發(fā)“面”、缺乏爽滑感等問題;另一方面是要改善產(chǎn)品彈性不足或過強、結(jié)構(gòu)松散、多汁性較差等缺點[23]。針對質(zhì)構(gòu)改善,需要進一步提升纖維化技術(shù)水平,強化配料技術(shù),如加強動物脂肪模擬物的研究,實現(xiàn)與植物蛋白的有機結(jié)合,提升植物基肉制品的多汁性。此外,還要加強關(guān)鍵工藝設(shè)備創(chuàng)新。目前,植物基肉制品主要采用螺桿擠壓技術(shù),無論低水分擠壓還是高水分擠壓,應(yīng)進一步研究擠壓機螺桿結(jié)構(gòu)、模具等擠壓裝備,從設(shè)備選材、尺寸大小、傳感器設(shè)置等方面解決植物基肉制品加工設(shè)備卡脖子問題,提高設(shè)備的通用性、可視性和智能化水平,滿足不同植物原料的加工需求和最終產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)要求[24]。
4) 創(chuàng)新調(diào)味調(diào)香技術(shù),賦予產(chǎn)品優(yōu)良風味滿足消費者所熟悉和期待的類似動物性食品風味是植物基食品的另一個重要特征。植物基食品的風味可以通過調(diào)香或調(diào)味來提升[25]。通過分析動物性食品本身具有的或在烹飪過程中產(chǎn)生的風味物質(zhì)構(gòu)成,在植物基食品的加工過程中添加一些風味前體物質(zhì)(如還原糖、氨基酸等),可以促進特定風味活性化合物的生成[26]。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)風味物質(zhì)揮發(fā)性的差異,選擇相應(yīng)的包埋手段,并結(jié)合反應(yīng)香精技術(shù)對處理條件進行優(yōu)化,則可以更好地保留風味物質(zhì),實現(xiàn)植物基食品良好的多層次風味體驗。部分植物基食品原料還存在異味,例如青草味、豆腥味和苦澀味等,可以采用異味掩蓋技術(shù)阻斷異味的感知,也可以通過發(fā)酵等加工工藝,結(jié)合受控的蛋白水解和改性等異味修飾技術(shù),將一部分異味物質(zhì)利用、轉(zhuǎn)化,從而降低異味閾值,改善植物基食品的風味。然而,不能僅考慮植物基原料本身的性質(zhì),還需要關(guān)注加工過程中產(chǎn)生的各種化學物質(zhì)對風味的影響[27]。此外,風味的感知還與食品質(zhì)構(gòu)有關(guān),進一步控制風味物質(zhì)與食品基質(zhì)的選擇性結(jié)合以及風味物質(zhì)與蛋白等組分的相互作用,也是植物基食品風味改善技術(shù)實現(xiàn)突破的重點[28]。
5) 利用著色物質(zhì)和美拉德反應(yīng),調(diào)節(jié)產(chǎn)品色澤 色澤是植物基食品基本的感官特性。植物基食品的色澤可通過添加天然色素和有色蛋白得到[29]。在加工過程中,這些植物色素可能會因氧化或美拉德反應(yīng)等發(fā)生變色,也可以對這一點加以利用,提供植物基食品烹飪過后應(yīng)有的色澤[30-31]。然而,由于著色物質(zhì)在高溫下易被降解和清除,因此采用耐熱的著色物質(zhì),使用酸化劑調(diào)節(jié)食品pH值,并利用顏色保留劑來控制其顏色遷移是目前改善植物基食品色澤的有效途徑。針對植物基食品的色澤問題已經(jīng)有了許多解決方案,使添加的著色物質(zhì)在提供相似色澤的同時也能在產(chǎn)品營養(yǎng)品質(zhì)等方面發(fā)揮作用。
植物基食品加工技術(shù)的成本控制和提質(zhì)增效是實現(xiàn)其市場化應(yīng)用的前提。要推動我國植物基食品全產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新發(fā)展,就需要掌握基本原理和把好核心技術(shù)關(guān),探索綠色、環(huán)保、可持續(xù)的加工工藝和裝備,在智能化發(fā)展的大背景下逐步實現(xiàn)植物基食品加工精準控制、個性化設(shè)計和低成本。同時以技術(shù)創(chuàng)新推動清潔標簽,豐富植物基食品的健康內(nèi)涵。讓產(chǎn)品價格更友好,并做好與消費者的溝通,讓消費者客觀認識植物基食品。
植物基食品的行業(yè)發(fā)展需要國家政策引導、鼓勵和支持。作為實現(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要發(fā)展方向,植物基食品得到了國家的高度關(guān)注和支持,也相繼出臺了一系列重要政策和文件。例如科技部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家糧食和物資儲備局等已將促進營養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推進植物基食品研發(fā)列為重點工作任務(wù);《國民營養(yǎng)計劃 (2017-2030年)》中也將植物蛋白推薦為主要營養(yǎng)基料,鼓勵加大基礎(chǔ)研究與加工技術(shù)工藝創(chuàng)新研究的力度[32]。這些舉措正在極大推動我國植物基食品產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。然而,行業(yè)的發(fā)展需要持續(xù)的政策支持與引導,更需要長遠的戰(zhàn)略規(guī)劃。
隨著新興植物基食品在全球市場的迅速興起和推廣,已有國際協(xié)會或標準化組織開展了相關(guān)標準法規(guī)的制定工作。2021年3月,國際標準化組織(ISO)發(fā)布了《適用于素食者和純素食者的食品和食品配料的定義及技術(shù)指標》,以此來規(guī)范國際貿(mào)易中該類食品的標簽標識[33]。英國標準化協(xié)會(BSI)也于2020年12月發(fā)布了《PAS 224:2020 100%植物基食品 特征和組成 實施規(guī)程》,對聲稱100%植物基的食品需遵循的原則給出了規(guī)定[34]。此外,德國食品法典委員會于2018年12月制定了 《與動物源食品相似的素食和純素食指南》,明確了相關(guān)食品的定義、生產(chǎn)控制和標簽標識要求[35]。而在歐盟層面,植物基食品、素食、純素食的定義和標簽標識一直是熱議的話題,明確的標準或法規(guī)仍在討論中。
針對植物基食品所包含的細分品類,自2018年以來,美國植物基食品協(xié)會(PBFA)先后提出了一系列推薦性標準,包括植物基奶、肉類替代品和植物基酸奶,主要對產(chǎn)品標識的要求進行規(guī)定[36-38]。日本農(nóng)林水產(chǎn)省則是于2022年2月發(fā)布了《豆基仿肉食品標準》(JAS0019-2022) 對使用大豆為主要原料的仿肉食品進行了定義和提出了要求[39]。加拿大2006年3月出臺的《食品藥品法規(guī)》中也對模擬肉制品進行了規(guī)定,詳細定義了其產(chǎn)品的理化指標、營養(yǎng)要求等內(nèi)容[40]。
在植物基食品的監(jiān)管方面,產(chǎn)品分類與商品屬性、命名與標簽標識、新食品原料的應(yīng)用等仍存在一定的爭議,缺乏標準的痛點逐漸顯現(xiàn)。中國食品科學技術(shù)學會匯聚科研機構(gòu)與相關(guān)企業(yè)專家的力量,于2020年和2021年相繼組織制定并發(fā)布了T/CIFST 001-2020《植物基肉制品》[2]和T/CIFST 002-2021《植物基食品通則》[1]兩項團體標準,兩項團體標準的出臺雖有助于解決企業(yè)無據(jù)可依、市場魚龍混雜、產(chǎn)業(yè)監(jiān)管難等行業(yè)問題,但仍需在這些標準的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展行業(yè)標準、國家標準。
此外,植物基食品作為新的食品類別,尚未列入我國食品安全國家標準分類體系,目前已經(jīng)取得食品生產(chǎn)許可的植物基食品大多參考了相近食品類別,不能滿足植物基食品合規(guī)使用符合其加工需求或營養(yǎng)強化需求的食品添加劑和營養(yǎng)強化劑的使用要求。因此,建議在《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》(GB 2760-2014)和《食品安全國家標準 食品營養(yǎng)強化劑使用標準》(GB 14880-2012)等相關(guān)國家標準的食品分類體系中,新增明確、獨立的植物基食品及其細分食品類別,明確植物基食品的食品添加劑和營養(yǎng)強化劑的使用要求。同時,在我國植物基食品產(chǎn)業(yè)充滿活力的科技創(chuàng)新中,大量涌現(xiàn)的新產(chǎn)品、新技術(shù)必然會進一步促進標準法規(guī)體系的建設(shè)。因此,政府、科技界與產(chǎn)業(yè)界還應(yīng)匯集力量,及時更新和完善植物基食品標準法規(guī)體系,以期進一步明確植物基食品的定義與市場定位,推動行業(yè)創(chuàng)新與技術(shù)進步,從而更好地規(guī)范企業(yè)行為,保護消費者的合法權(quán)益。
顧問:
陳 堅 中國工程院院士、江南大學
項目組專家(按姓氏漢語筆畫排序):
馬冠生 北京大學
王 強 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所
王 靖 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所
喬全勝 中國食品科學技術(shù)學會植物基食品分會
劉新旗 北京工商大學
江連洲 東北農(nóng)業(yè)大學
李 寧 國家食品安全風險評估中心
沈 群 中國農(nóng)業(yè)大學
周景文 江南大學
高麗娟 雀巢(中國)有限公司
郭順堂 中國農(nóng)業(yè)大學
程若瓊 甘肅奇正實業(yè)集團有限公司
共同執(zhí)筆人:
黃 建 中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與健康所
李 健 北京工商大學
王 歡 東北農(nóng)業(yè)大學
梁克紅 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所
劉欣然 中國農(nóng)業(yè)大學
張金闖 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所
陳 錚 中國食品科學技術(shù)學會
戰(zhàn)曉青 中國食品科學技術(shù)學會