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        谷物資源在植物基食品中的研究進(jìn)展

        2024-06-24 14:15:17王涵陶然路帥帥隋佳怡李傲強(qiáng)袁媛
        糧食問題研究 2024年3期
        關(guān)鍵詞:食品

        王涵 陶然 路帥帥 隋佳怡 李傲強(qiáng) 袁媛

        摘要:隨著健康食品意識(shí)的興起和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念的發(fā)展,新型原料的開發(fā)和相關(guān)技術(shù)的完善促進(jìn)了植物基食品行業(yè)迅速發(fā)展,并在國內(nèi)外推出多種商業(yè)化的產(chǎn)品。同時(shí)素食主義人群的增多,也成為了植物基食品行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的動(dòng)力源泉。對(duì)于植物基食品的研究,基于我國農(nóng)業(yè)大國的國情、國民的飲食習(xí)慣和植物基食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的現(xiàn)狀,本文著重研究谷物資源在植物基食品中的應(yīng)用,對(duì)谷物原料在植物基食品中的呈現(xiàn)形式、風(fēng)味物質(zhì)和技術(shù)手段進(jìn)行綜述,對(duì)于谷物資源在植物基食品中的未來研究進(jìn)行展望。

        關(guān)鍵詞:谷物資源 植物基 食品 植物蛋白

        由于環(huán)境污染、能源危機(jī)和氣候變化等生存風(fēng)險(xiǎn)的挑戰(zhàn),消費(fèi)結(jié)構(gòu)及生活方式轉(zhuǎn)變向食品產(chǎn)業(yè)體系提出更高要求,人們開始追求更健康、安全、營養(yǎng)的飲食,這一趨勢催生了植物基食品在全球市場的快速增長。植物基食品是以植物為原料,經(jīng)一定工藝制成的,模擬動(dòng)物基食品的口感、風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)等特征的食品。

        谷物作為我國人民一日三餐中的主食原料,為人體提供必要的碳水化合物,在《中國居民膳食指南》中處于“塔基”部分,比例遠(yuǎn)超其他來源的食材,此外,谷物還富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和膳食纖維等多種物質(zhì),對(duì)于維持國民的膳食平衡起重要作用[1]。谷物中還含有維生素B族、多酚和黃酮等植物化學(xué)物質(zhì),可以降低心腦血管疾病、高血壓和糖尿病等慢性疾病,具有營養(yǎng)保健功能,也是植物基食品的主要原料。

        根據(jù)中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)起草的《植物基食品通則(征求意見稿)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),植物基食品可以分為五大類:植物基肉制品(植物肉)、植物基乳制品、植物基蛋制品、植物基冷凍品及制作料、其他植物基食品[2]。本文以植物基食品中較為流行的植物肉、植物乳和植物蛋三者為研究對(duì)象,綜述谷物資源在三種植物基食品中的應(yīng)用發(fā)展,指出現(xiàn)階段存在問題,展望谷物資源在植物基食品中的開發(fā)方向,希望為國內(nèi)植物基食品在谷物資源領(lǐng)域的發(fā)展提供一定的參考。

        一、谷物資源在植物基肉制品中應(yīng)用

        (一)植物基肉制品的介紹

        根據(jù)T/CIFST 001—2020《植物基肉制品》,植物基肉制品是以植物原料(包括藻類及真菌類等)或其加工品作為蛋白質(zhì)、脂肪的來源,添加或不添加其余的輔助配料,經(jīng)過一系列加工制成的具有類似動(dòng)物肉制品口感、風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)等特征的食品[3]。植物肉制品以植物蛋白代替動(dòng)物蛋白,經(jīng)過產(chǎn)品加工制成的類肌肉纖維狀結(jié)構(gòu)和脂肪組織,口感和外觀上與動(dòng)物肉相似[4]。

        植物基肉制品相對(duì)于傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉,在健康、安全和環(huán)保等方面更具優(yōu)勢。植物基肉制品的出現(xiàn),減輕了長期攝入動(dòng)物性食物對(duì)人健康的潛在性危害,減少了動(dòng)物養(yǎng)殖過程中的碳排放,解決了肉類在地球環(huán)境資源的低效利用,對(duì)降低溫室效應(yīng)也有顯著影響[5]。

        (二)大豆資源在植物基肉制品中的應(yīng)用

        植物蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白資源,含有與人體所需比例接近的必需氨基酸;不含導(dǎo)致“文明病”的激素、抗生素、膽固醇和反式脂肪酸;加工特性上吸水性與吸油性、乳化性與乳化穩(wěn)定性、黏性及凝膠形成性等良好,符合當(dāng)代人健康飲食要求,同時(shí)也奠定了植物蛋白在食品加工中的應(yīng)用基礎(chǔ)[6]。植物基肉制品在原料的選擇上多種多樣,如谷物蛋白原料(大豆蛋白、豌豆蛋白和花生蛋白)是比較常見的商業(yè)化植物基肉質(zhì)產(chǎn)品的蛋白原料。其中大豆蛋白的應(yīng)用在我國更為普遍,根據(jù)是否加入其他植物蛋白原料,分為只有大豆蛋白的單一體系和加入其他植物蛋白后組成的大豆蛋白復(fù)合體系[6]。相對(duì)于一種蛋白質(zhì)在營養(yǎng)和功能上的限制,在大豆蛋白復(fù)合體系中,加入其他的植物蛋白結(jié)合,通過多種蛋白協(xié)調(diào)發(fā)揮作用改善產(chǎn)品品質(zhì)[7]。植物基肉制品在國內(nèi)外都已面向消費(fèi)者推出了商業(yè)化產(chǎn)品,國外企業(yè)以大豆蛋白質(zhì)為主要原料混合椰子油和葵花籽油,生產(chǎn)出植物豬肉產(chǎn)品;國內(nèi)企業(yè)綜合多種技術(shù),獲得了具有肉皮,口感層次分明,肥瘦兩相宜的新素食“豬五花肉”[8]。

        (三)谷物在植物基肉制品中的加工技術(shù)

        目前谷物在植物基肉制品生產(chǎn)中,較為常見的是擠壓加工工藝,將谷物原料如大豆蛋白、小麥蛋白和豌豆蛋白等,以水為介質(zhì)作用于谷物原料,熱能和機(jī)械能交互式輸入[9],混合加入進(jìn)料口,進(jìn)行加壓、加熱和機(jī)械剪切等一系列操作[10]。大豆蛋白和其他成分(如小麥蛋白)生產(chǎn)產(chǎn)品產(chǎn)生的紋理化植物蛋白,通過擠壓技術(shù)可以模擬肉制品形態(tài)、風(fēng)味和質(zhì)構(gòu),而且無需添加任何肉類成分[11]。

        值得一提的是,大豆蛋白和小麥蛋白的混合比例會(huì)影響植物基肉制品的纖維結(jié)構(gòu)、保水性和多汁性[12]。植物基肉制品中,根據(jù)水分含量的不同進(jìn)行劃分,水分含量為20%~40%的是低水分產(chǎn)品,水分含量為 40%~80%的是高水分產(chǎn)品。在擠壓加工工藝中,根據(jù)產(chǎn)物含水量不同分為,低水分?jǐn)D壓和高水分?jǐn)D壓。低水分?jǐn)D壓技術(shù)原料應(yīng)用范圍更廣,得到的產(chǎn)品干燥易保存,但后續(xù)工藝復(fù)雜,食用前需要復(fù)水。高水分?jǐn)D壓技術(shù)原料應(yīng)用選擇更為嚴(yán)格,得到的產(chǎn)品最終會(huì)含水量大于50%,食用前無需復(fù)水。且高水分?jǐn)D壓后的產(chǎn)品通常還會(huì)進(jìn)行冷凍加工,目的是增強(qiáng)其纖維結(jié)構(gòu)[13]。

        二、谷物資源在植物基乳制品中應(yīng)用

        (一)植物基乳制品的介紹

        乳制品是一項(xiàng)國民日常飲食中的高品質(zhì)、高營養(yǎng)的傳統(tǒng)食物。而我國有大約85%的乳糖不耐受人群,這不僅限制了人們食用乳制品,還進(jìn)一步制約了乳制品市場的發(fā)展[14]。技術(shù)進(jìn)步,各種新茶飲和乳飲料不斷涌入消費(fèi)者視野中,刺激了我國奶制品市場對(duì)原料的選擇;時(shí)代發(fā)展,重度發(fā)展畜牧業(yè)造成的環(huán)境污染和人口快速發(fā)展乳源供應(yīng)不足的矛盾[15]。以上因素的刺激,使具有不含乳糖和膽固醇,具有高蛋白等特點(diǎn)的植物基乳制品受到了人們的追捧,市場占有率持續(xù)增長。

        作為新興的產(chǎn)業(yè)名詞,有關(guān)植物乳的產(chǎn)品命名和定義尚未達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《植物基食品通則》(T/CIFST 002-2021)中將植物基乳制品命名為:植物基乳制品是以植物原料(包括藻類和真菌類)或其制品為蛋白質(zhì)、脂肪等來源,添加或不添加其他配料,經(jīng)一定工藝制成的,具有類似某種動(dòng)物乳及乳制品相應(yīng)特征的植物基食品[2]。美國植物基食品協(xié)會(huì)在《美國植物乳飲品的標(biāo)簽建議標(biāo)準(zhǔn)》中的定義為:植物基乳產(chǎn)品是一種將堅(jiān)果、谷物、豆類、種子(或這些食物中的提取成分)或其他植物性成分與水和其他可選的非動(dòng)物性成分混合而成的液體食品[16]。

        (二)燕麥資源在植物基乳制品中的應(yīng)用

        植物基乳制品是從植物的水溶性提取物中獲取的[17],具有低致敏性,且蛋白類原料是植物基乳制品必不可少的原料之一。植物基乳制品根據(jù)狀態(tài)類別不同分為植物基性質(zhì)的發(fā)酵乳、乳酪、乳粉和飲料等;根據(jù)原料來源、富含營養(yǎng)素的不同可以分為豆類乳制品、谷物類乳制品、堅(jiān)果類乳制品和其他植物類乳制品[15]。植物基谷物類乳制品常用原料有大豆、綠豆、燕麥及小米等,在谷物類乳制品中以燕麥類乳制品備受人們青睞。燕麥中賴氨酸含量為小麥的2倍以上,色氨酸含量為小麥的1.7倍以上[18],此外,燕麥中還含有皂苷、生物堿等其他功能性成分[19]。燕麥中高油脂、高蛋白、可溶性膳食纖維,都表明燕麥?zhǔn)侵谱鞴任锏鞍罪嬃系牧己迷蟍20]。在實(shí)際研究中,Deswal等[21]發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整酶處理?xiàng)l件,發(fā)酵酶解后的燕麥漿料,不僅對(duì)燕麥奶的產(chǎn)量、總固體含量和流變參數(shù)產(chǎn)生影響,還能夠提高產(chǎn)品營養(yǎng)價(jià)值。

        (三)谷物在植物基乳制品中的加工技術(shù)

        谷物加工技術(shù)對(duì)于植物基乳制品的風(fēng)味物質(zhì)、感官評(píng)價(jià)和儲(chǔ)藏品質(zhì)也有顯著影響。以植物基乳制品類別下的植物基飲料為例,谷物飲料屬于植物基飲料的一種,可以細(xì)分為谷物液體型、谷物固體型和谷物發(fā)酵型等[22]。市面上常見的谷物飲料是谷物液體型,經(jīng)預(yù)處理、調(diào)配和殺菌等一系列工藝制作而成。谷物固體型飲料中的關(guān)鍵技術(shù)是干燥技術(shù),有熱風(fēng)干燥技術(shù)和冷凍干燥技術(shù),熱處理發(fā)芽小麥制備發(fā)芽小麥茶粉包則是應(yīng)用了第一種干燥技術(shù)[23]。而谷物發(fā)酵型飲料顧名思義,在谷物原料中加入功能性微生物,經(jīng)過發(fā)酵制成的飲料。

        不同地區(qū)的植物基乳制品,在谷物加工上也略有不同。歐美地區(qū)在殺菌工藝上采用高功率、長時(shí)間的非熱超聲技術(shù),使菌膜削弱和裂解,短暫影響或亞致死損傷病原體,延遲細(xì)菌生長,延長植物基乳制品保質(zhì)期[24]。亞洲地區(qū)打破植物基發(fā)酵乳傳統(tǒng)制作工藝上,時(shí)間漫長,質(zhì)地和營養(yǎng)成分受損的限制,在植物基乳制品加工上采用高壓加工,有效減少了營養(yǎng)成分損失,縮短了加工時(shí)間[25]。國內(nèi)的植物基乳制品加工中,以豆乳加工為例,采用高壓均質(zhì)技術(shù)輔助蛋白酶酶解,使豆乳粒徑均勻,無明顯沉淀,穩(wěn)定性提高。對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子起到較好的抑制作用[26]。

        三、谷物資源在植物基蛋制品中應(yīng)用

        (一)植物基蛋制品的介紹

        雞蛋凝膠性能良好,在食品加工中以蒸蛋的形式存在或作為功能性原料應(yīng)用于食品中[27]。與傳統(tǒng)雞蛋相比,植物基蛋制品具有低飽和脂肪酸,不含過敏原和膽固醇[28],不受禽流感影響的優(yōu)良特點(diǎn)[29]。

        (二)豆類資源在植物基蛋制品中的應(yīng)用

        植物蛋可以選擇多種原料,以大豆、綠豆和豌豆比較常見。如以豌豆蛋白、豌豆淀粉和亞麻籽為原料加工,生產(chǎn)植物蛋;加工處理維持綠豆分離蛋白原有性質(zhì)和功能,輔以調(diào)味品調(diào)味,姜黃粉調(diào)色生產(chǎn)植物蛋[8]。

        (三)谷物在植物基蛋制品中的加工技術(shù)

        利用谷物資源的凝膠形成性是植物基蛋制品加工的一種重要方式,如大豆蛋白具有獨(dú)特的膠凝特性,被廣泛使用來替代動(dòng)物蛋白[30],小麥蛋白在擠壓過程也可以產(chǎn)生彈性凝膠[31]。李鑫[32]在三種優(yōu)選植物基蛋清模擬配方蒸蛋應(yīng)用試驗(yàn)中表明,100 mM NaCl+0.4%Vc時(shí),盡管凝膠強(qiáng)度略差,但植物蛋的蛋清外觀和感官評(píng)定與真實(shí)蛋清最為相似;2%果膠+pH 6.5時(shí),植物蛋的蛋清凝膠強(qiáng)度與真實(shí)蛋清最為接近但外觀偏黃。植物基蛋黃模擬體系中,2%果膠+pH 6.5時(shí),植物蛋與真實(shí)全蛋最為相似。

        四、現(xiàn)階段存在問題

        盡管谷物資源在植物基食品應(yīng)用較為廣泛,但我國植物基產(chǎn)業(yè)處于萌芽時(shí)期,受加工制造關(guān)鍵核心技術(shù)的限制,導(dǎo)致加工技術(shù)單一、加工水平較低,同時(shí)還存在以下的問題。

        1.谷物資源應(yīng)用在植物基肉制品,其質(zhì)構(gòu)、口感、風(fēng)味與營養(yǎng)等品質(zhì)上與真實(shí)肉制品仍然存在較大差距??诟猩?,植物基肉制品與動(dòng)物肉相比,纖維結(jié)構(gòu)的緊密性和豐富性較差,肉質(zhì)持水能力一般,缺少彈性和咀嚼性[6]。風(fēng)味上,一是谷物中以大豆蛋白為原料的植物基肉制品豆腥味較重;二是植物基肉制品的風(fēng)味調(diào)控是通過加入調(diào)味品輔助,如肉味香精等,但是這種調(diào)味品包易出現(xiàn)粉味重、肉香氣味弱、效果差的問題[33]。未來,針對(duì)第一個(gè)問題需要深入研究大豆蛋白的異味物質(zhì)及產(chǎn)生機(jī)制,以尋求安全、高效清除大豆蛋白豆腥味的方法;針對(duì)第二個(gè)問題,可以通過篩選肉味香精原料配方和優(yōu)化美拉德反應(yīng)條件來實(shí)現(xiàn)。

        2.植物基乳產(chǎn)品的液態(tài)飲品種類多,其它品類的市場相對(duì)空白。我國的植物基乳產(chǎn)品90%以上為液態(tài)飲品,實(shí)際在形態(tài)上除了液態(tài)飲品外,還應(yīng)包括粉體產(chǎn)品、半固體、冷飲等[34]。我國的植物基乳產(chǎn)品在銷售模式上是作為單品進(jìn)行銷售,在銷售渠道上也較為單一。

        3.谷物資源在植物基乳制品,以飲品更為明顯,常出現(xiàn)穩(wěn)定性差的問題。由于谷物的添加,飲品出現(xiàn)分層沉淀、脂肪上浮和乳液狀態(tài)差的現(xiàn)象,影響產(chǎn)品保質(zhì)期和感官品質(zhì)。

        4.我國谷物資源在植物基食品行業(yè)上整體產(chǎn)品同存在質(zhì)化現(xiàn)象,導(dǎo)致市面上所存在的商品差異化、特色化不足。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和種類應(yīng)以消費(fèi)者為中心,可以按需定制。部分企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)能力方面欠缺,產(chǎn)品更新?lián)Q代速度慢,適應(yīng)市場變化的能力較弱,難以滿足消費(fèi)者市場需求。

        5.部分消費(fèi)者的飲食方式改變意愿低[35]。盡管當(dāng)代人的健康意識(shí)、環(huán)境保護(hù)意識(shí)增強(qiáng),購買植物基食品的偏好提高[36],但由于消費(fèi)者對(duì)植物基食品的熟悉度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)動(dòng)物制品食物,缺乏對(duì)動(dòng)物類食品消費(fèi)與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)聯(lián)認(rèn)識(shí),使其對(duì)植物基食品的接受度并不高。

        總 結(jié)

        谷物是人體獲取營養(yǎng)和能量的主要膳食來源,植物基食品既可以符合人民群眾飲食健康的標(biāo)準(zhǔn),又在觀念上契合了習(xí)近平總書記“大食物觀”的要求。以全球視野來看,歐美植物基市場較成熟,我國植物基市場任處于初級(jí)階段,以谷物資源應(yīng)用較多,分析全球植物基市場發(fā)展趨勢,結(jié)合國民飲食習(xí)慣和消費(fèi)水平,探索國內(nèi)谷物資源在植物基市場發(fā)展方向。

        同時(shí)注重谷物資源應(yīng)用的科技創(chuàng)新,加強(qiáng)核心技術(shù)支撐。革新工藝設(shè)備,改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu);改進(jìn)調(diào)味品配比調(diào)香,增強(qiáng)產(chǎn)品感官評(píng)價(jià);增強(qiáng)科技的核心力量,緊跟市場需求,發(fā)掘谷物資源在植物基食品的廣闊市場前景。

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        基金項(xiàng)目:遼寧省教育廳科學(xué)研究青年項(xiàng)目(L2020107);沈陽師范大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(202221036,XZOZ2101066024)。

        作者簡介:王涵(2002—),女,本科,從事食品深加工方面的研究。

        通訊作者:袁媛(1982—),女,博士,講師,從事糧油副產(chǎn)物綜合利用方面的研究。

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