《Sustainable Food Technology》：Hybrid plant-meat products – addressing the sustainability debate around processed meat consumption: a review
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本综述系统探讨了混合植物-肉制品（HPM）这一新兴领域，聚焦其作为平衡传统肉类与纯植物基替代品（PBMAs）的可持续解决方案。文章详细分析了HPM产品的配方策略（如掺入切碎植物食材、植物蛋白粉/浓缩物/分离物及组织化植物蛋白）、加工技术（如共挤压、3D打印）及其对产品营养特性、技术品质（色泽、质地）、食品安全、感官接受度和消费者认知的影响。综述指出，HPM产品通过部分替代动物蛋白，能有效降低碳足迹，改善营养平衡（如提供膳食纤维，调整脂肪酸比例），并借助肉类成分维持了类似传统肉制品的感官体验和必需营养素（如维生素B12、高生物利用度铁）水平，但同时在质地模拟、消费者接受度及法规合规方面面临挑战。未来研发需优化植物蛋白功能特性，创新加工工艺，并紧密结合消费者偏好以推动其广泛应用。
引言
肉类作为人类饮食中重要的蛋白质来源，其消费量随人口增长和收入增加持续上升，但由此引发的公共卫生、环境可持续性及动物福利问题日益凸显。为应对这些挑战，替代蛋白质来源的研究备受关注，其中，植物基肉类似物（PBMAs）市场迅速扩张，但其在感官属性（尤其是质地和风味）、营养成分（如蛋白质质量、维生素B12和铁含量）以及消费者接受度方面仍存在局限。混合植物-肉制品（HPM）应运而生，它通过将肉类与植物基成分（如蔬菜、豆类、谷物、蘑菇或植物蛋白提取物）结合，旨在减少肉类消费的同时，保留肉类的感官享受和关键营养素，为消费者提供一种更务实和可持续的饮食选择。HPM产品可呈现为含有切碎植物成分、使用粉末状植物蛋白（如面粉、浓缩物、分离物）或组织化植物蛋白等多种形式。本综述将深入探讨HPM产品的配方、制造、营养特性、技术挑战、感官方面、消费者接受度及监管考量。
HPM产品配方和制造
应用于HPM产品的植物基成分
HPM产品通常基于碎肉或重组肉制品（如肉馅、汉堡、香肠、肉丸）开发，这些产品易于掺入植物成分。常用的植物基成分包括新鲜/脱水蔬菜、水果、蘑菇、豆类、谷物、油籽，以及粉末状植物蛋白提取物（面粉、浓缩物、分离物）和通过低湿或高湿挤压获得的结构化植物蛋白。
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掺入新鲜和脱水植物基食品：切碎的蔬菜、水果、蘑菇等被广泛用于混合香肠、肉饼和肉丸中，主要目的是增强保水性、改善质地、增加营养价值和引入抗氧化特性。例如，杰克果作为部分肉类替代品用于混合肉饼，影响了产品的嫩度和多汁性。适度的掺入量（如25–50%）通常能改善质地和消费者接受度，而过高比例可能显著改变产品结构和结合特性。商业产品中，如Tesco、Heck等品牌推出了含有蔬菜的HPM产品，强调增加蔬菜摄入量和营养益处。然而，使用此类成分也带来色泽、质地和风味上的挑战，需谨慎处理以避免消费者对过度加工的担忧。
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以面粉、浓缩物或分离物形式掺入植物基蛋白：植物蛋白纯度从面粉（蛋白浓度<65%）到浓缩物（>65%）和分离物（>90%）不等。植物蛋白类型和添加比例显著影响HPM产品的技术特性。研究表明，大豆、豌豆和向日葵蛋白与肉基质相容性较好，能形成较好的乳液稳定性，而蚕豆和米蛋白则可能导致质地较弱。随着植物蛋白替代肉比例的增加，HPM产品的质地参数（如硬度）通常会降低，这源于植物蛋白与肉类蛋白结构和水分结合特性的差异。商业案例如ICL Food的混合 Bratwurst（含50%肉类和豌豆蛋白）和Lidl的混合肉馅产品（含60%牛肉和40%豌豆蛋白），强调了健康和环境效益。植物蛋白通常溶解度、乳化性或凝胶能力较低，需通过蛋白质修饰方法改善其功能特性。
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掺入组织化植物基成分：通过挤压等工艺得到的组织化植物蛋白可用于创造HPM产品。挤压过程能降低抗营养因子（ANFs）和过敏原含量，从而改善营养成分。例如，用区域豌豆、向日葵或南瓜籽的组织化蛋白替代30%猪肉制作的混合肉丸，显示了改善的营养Profile（如必需脂肪酸比例）和降低的环境影响（减少10–30%）。然而，掺入挤压植物蛋白可能导致质地变软、色泽变化和异味产生，且组织化过程能耗高，增加了成本。商业HPM产品中同时包含肉类和组织化植物蛋白的情况较少见。
每种植物成分类型各有优劣，需仔细选择和改性以优化HPM产品的营养、技术和感官属性。
非蛋白成分在HPM产品中的作用
为实现类肉的质地和感官属性，HPM产品配方中常包含多种非蛋白成分。脂肪和油脂（如椰子油、葵花籽油）有助于嫩度、多汁性、口感和风味释放。碳水化合物成分（如淀粉、面粉）作为稳定剂、胶凝剂、增稠剂和乳化剂，有助于结合水和脂肪，增强质地和外观。结合成分（如藻类、竹纤维、柑橘纤维）可改善产品形态和稳定性。调味成分（如黑胡椒、糖、酵母提取物、香草）用于模仿肉类风味并掩盖豆类蛋白的异味。着色剂（如甜菜汁、辣椒红提取物）用于模拟肉类产品的色泽。补充矿物质和维生素可提高HPM产品的营养价值。防腐剂、抗氧化剂和酸度调节剂则用于抑制微生物生长、防止氧化变质和调节pH值，保障产品安全和保质期。与纯植物基肉类似物（PBMAs）相比，HPM产品因含有肉类成分，所需添加剂总量可能减少，但仍需深入了解成分相互作用和加工条件的影响。鼓励在HPM产品中使用天然非蛋白成分。
开发HPM产品的加工策略
HPM产品的制造通常始于选择特定的动物蛋白（如禽肉、牛肉、猪肉），然后精心选择植物成分和加工条件以模拟目标肉制品。混合后的原料通过成型（如模具、肠衣、挤压）加工成目标产品（如肉饼、肉丸、块、香肠）。
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共挤压技术：高水分挤压过程（HMEP）基于蛋白质变性和分子结构沿流动方向排列的机制，可产生类似肌肉的纤维结构。共挤压技术将肉类和植物成分预混合后送入挤出机，加工成具有肉样结构的HPM产品。研究表明，肉/大豆蛋白（50:50）共挤压产物的结构与纯大豆组织化产品相当，但质地稍软。使用豌豆蛋白分离物（PI）或碾碎的组织化豌豆蛋白浓缩物（TPC）与牛肉混合挤压时，含TPC的混合挤出物具有更明显的纤维结构和更强的质地，且肉味更突出。共挤压过程中的二硫键形成对蛋白质聚合和质地功能至关重要。然而，对共挤压HPM产品的研究仍有限，需进一步探索配方和工艺参数。
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3D打印技术：3D打印（增材制造）可通过精确控制肉和植物蛋白面糊的沉积来构建肌肉样结构。例如，使用豌豆蛋白分离物和鸡肉糜3D打印混合鸡块的研究表明，含20%鸡肉糊的混合鸡块具有更好的可打印性和纤维结构。但3D打印HPM产品通常质地较软，可能更适合老年人或有吞咽困难的人群。 coaxial 3D打印等技术在构建人工肌肉纤维方面有潜力，但多处于实验室阶段。
除了挤压和3D打印，其他新兴技术如湿法纺丝、静电纺丝、冷冻结构化和剪切细胞技术也已在PBMAs中用于模拟肌肉纤维，但这些技术在HPM产品中的应用研究尚浅。将此类创新结构方法整合到HPM生产中有望增强其类肉特性并扩展产品多样性。需注意，共挤压过程中的高温（约170°C）因停留时间短，可能不足以使HPM产品中的肉类部分完全熟化，因此需进一步研究纤维状HPM产品的食品安全性和储存稳定性。
营养特性
植物基成分的加入必然影响HPM产品的化学成分。HPM产品的粗脂肪和蛋白质含量可能低于、接近或高于100%肉类产品，具体取决于配方。总体而言，HPM产品旨在提供一种营养更均衡的选择，减少与高红肉和加工肉消费相关的风险，同时弥补纯植物基产品可能存在的营养素缺失。
脂肪含量在HPM产品中通常因肉类比例减少和某些植物成分/纤维的稳定作用而降低。蛋白质含量可能因所用植物成分本身蛋白含量较低（如某些蔬菜），或植物蛋白水化后稀释效应而减少。然而，使用高蛋白植物成分（如鹰嘴豆、小扁豆）或蛋白质浓缩物/分离物可能使蛋白含量变化不大甚至增加。就氨基酸组成而言，研究表明掺入适量豌豆产品对HPM香肠的氨基酸谱无显著影响，且挤压处理可降低ANFs（如胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂）和过敏原含量。HPM产品的膳食纤维含量与植物成分添加比例呈正相关，这是纯肉产品所不具备的优势。商业HPM产品常通过加入蔬菜、豆类和谷物来强调改善的营养成分，例如Applegate Farms的混合汉堡和Perdue Chicken Plus产品线，在保持熟悉口感的同时增加了纤维和微量营养素。肉类成分的存在有助于平衡HPM产品的必需氨基酸、铁、锌和维生素B12等营养素水平。
技术特性
色泽
色泽是影响消费者购买决策的关键品质属性。植物成分的加入会显著改变HPM产品的外观。
生鲜HPM产品的亮度（L）值因植物成分的本色和水分结合情况而异。浅色植物成分可能增加L值，而深色成分或脂肪氧化、水分增加也可能影响L。红度（a）值通常因肌红蛋白被稀释和/或植物成分的绿色而降低。黄度（b*）值则常因植物中的黄色素（如类黄酮）而增加。烹煮后HPM产品的色泽变化趋势通常与生鲜状态相似，肌红蛋白降解、植物色素（如豆血红蛋白）以及加热引起的化学变化（如叶绿素分解）都会影响最终色泽。色泽差异可通过使用天然着色剂进行调节。感官评估表明，消费者购买HPM产品的意愿更多受类肉风味而非外观影响。值得注意的是，已知来源（如植物成分和香料）产生的绿色可能不会对消费者期望产生负面影响。
机械特性
质地是复制传统肉制品最具挑战性的方面之一。质地剖面分析（TPA）用于评估HPM产品的质地属性，如硬度、内聚性、胶黏性、弹性、咀嚼性和粘附性。
一般而言，加入植物成分会削弱肉制品的质地，导致HPM产品硬度、内聚性、胶黏性、弹性和咀嚼性降低。这归因于植物蛋白分子间相互作用较弱、非肉蛋白和碳水化合物对蛋白质基质的干扰、水分和脂肪保留增加、纤维含量高以及结构中气泡或大空腔的形成。然而，某些植物成分（如藜麦粉、荞麦粉）或因水分含量低、乳液失衡导致水和脂肪分离，或因带电氨基酸与肉中肌原纤维蛋白形成非共价键，反而可能增加HPM产品的硬度和其他质地参数。
显微镜分析显示，传统肉制品具有均匀、致密的蛋白质基质，而HPM产品通常呈现更异质和多孔的结构。未来研究需通过改性植物蛋白功能特性、探索不同植物蛋白组合、优化加工技术和加入清洁标签成分来增强凝胶特性，以改善HPM产品的质地，使其更接近100%肉类产品。对共挤压HPM产品质地特性的研究尚有限，值得进一步探索。
HPM产品的保质期和食品安全考量
HPM产品面临微生物污染、保质期缩短和潜在过敏原风险等食品安全挑战。植物成分在种植和处理过程中可能因卫生条件差而携带微生物。HPM产品的中性pH、高蛋白含量和较高水活性为腐败微生物和食源性病原体的生长提供了有利条件。研究表明，在肉制品中添加10–15%植物蛋白可能导致细菌计数超过新鲜肉类的典型水平。产品理化性质的变化（如碳水化合物含量和pH值增加）可能进一步影响微生物生长。添加植物成分可能会缩短HPM产品的保质期，但具体影响因成分组成而异（如荞麦粉的抗菌特性可降低细菌总数）。
加工方法在控制微生物风险方面至关重要。挤压植物蛋白的高温处理能有效灭活寄生虫、病毒和大多数细菌细胞，但植物淀粉可能助长腐败菌。对于罐装HPM产品，需监控耐热厌氧芽孢。除了微生物问题，HPM产品可能存在过敏原风险（尤其是麸质、大豆或新型植物蛋白）。未来研究应侧重于优化包装和储存方法以延长保质期，评估不同配方的微生物稳定性，并调查植物成分的致敏性和抗营养作用。
HPM产品的感官方面
感官属性，特别是风味和质地，对HPM产品的消费者接受度至关重要。研究表明，“肉味”是驱动消费者偏好的最关键因素。在盲测中，混合汉堡（如含70%牛肉）的感官接受度可能高于纯植物基替代品，但与100%肉类产品相比，在减少肉类和保持感官吸引力之间取得平衡仍具挑战性。
植物成分的加入可能引入不良的质地变化和异味。例如，增加羽扇豆粉比例会对牛肉香肠的质地和总体接受度产生负面影响；掺入低湿和高湿挤压豆蛋白的香肠可能出现结构缺陷（如果冻状渗出物的大空腔），导致品尝员拒绝。然而，成功的应用案例也存在，如含有组织化大豆蛋白（TSP）的混合肉丸获得了更高的接受度评分，尤其是添加酵母时；含有30%豆基组织化植物蛋白（TVP）的HPM产品保持了较强的消费者吸引力。
为克服感官局限，常使用风味掩蔽剂、天然肉类风味提取物、美拉德反应前体以及加工技术来增强类肉感官体验。例如，有效调味可掩盖豆腥味；HPM产品可能需要更高盐分以达到与肉制品相似的咸味和风味感知；乙醇脱臭可减少组织化豌豆蛋白的异味，但可能影响质地。未来工作可将感官评估与口腔加工过程中变化的仪器测量相结合，以更深入理解HPM产品与肉类产品的质地感知和整体消费体验差异。将消费者偏好整合到开发过程中有助于创建配方更优、接受度更高的HPM产品。
消费者对HPM产品的接受度
消费者调查显示，尽管传统肉类通常被认为比替代蛋白质来源更美味，但对HPM产品的开放态度正在增长。研究表明，消费者更偏好由蔬菜和豆类制成、最小化加工、无添加剂、源自有机和道德农业的HPM产品。过度加工和陌生感会降低接受度，而调味、减脂和低钠含量则增强吸引力。HPM产品常被视为更健康、环境可持续且有利于动物福利，但价格仍是关注点。产品信息显著影响消费者认知：盲测中混合汉堡接受度可能较高，但公布成分细节后接受度可能下降。产品形式和加工水平也影响接受度，通常较少加工的形式更受青睐。蛋白质来源是影响HPM产品选择的最重要因素，其次是价格、脂肪和包装声明。
尽管许多HPM产品已成功上市，但也有产品因市场定位不清、成本等原因未能获得认可而退市（如Tyson Foods的Raised & Rooted混合肉饼和BrewDog的Hybrid Burger）。需要进一步的消费者研究来理解HPM产品被拒的具体原因。
掺入植物基成分的监管考量
HPM产品制造商在全球范围内面临监管挑战，包括标签限制、成分分类和市场准入。在美国，一些州限制在植物基食品标签上使用传统肉类相关术语。在欧盟，通过创新技术提取的熟悉植物蛋白可能被归类为新食品，限制市场准入。法国和比利时等国家已立法禁止植物基蛋白使用肉类相关术语。日本则为大豆蛋白产品制定了新标准，根据其是否适合素食和纯素饮食进行分类。
随着HPM产品获得关注，全球监管挑战持续存在，特别是在成分选择、加工方法和标签要求方面。清晰的标签对于告知消费者这些创新食品的性质和成分至关重要。制造商需应对这些复杂性以确保合规并保持消费者信任。
结论与展望
通过结合传统动物肉与植物成分，HPM产品旨在满足消费者对口味和营养的期望，同时应对与传统肉类消费相关的健康、环境和伦理挑战。优化配方后，HPM产品可提供均衡营养、类肉质地、增强的感官吸引力及经济可行性，最终支持更可持续和广泛接受的饮食转变。
尽管有这些优势，若干挑战限制了HPM产品的大规模采用。消费者接受度仍是关键，对不良口味、陌生成分和营养质量的担忧会降低购买意愿。从营养角度看，混合植物蛋白与肉类可能因消化率降低和抗营养因子（如植酸盐）的存在而降低蛋白质质量，进一步影响营养素生物利用度。HPM产品与肉制品之间的质地差异仍然存在，尤其是在高比例植物蛋白添加情况下。此外，利用共挤压技术在HPM产品中实现纤维状、类肉质地仍然具有挑战性。
为推动更广泛的应用，需通过精细的成分选择和改性、加工工艺创新以及开发符合消费者偏好的产品来应对这些挑战，确保其技术性能和市场接受度。未来研究可侧重于利用酶解、发酵、超声波等技术优化植物蛋白功能性，以改善HPM产品的质地属性。掺入替代蛋白来源（如培养肉、藻类、昆虫）可进一步增强生物利用度、营养品质和可持续性。植物纤维纺丝等加工技术的创新也有助于开发更具纤维结构的HPM产品。对产业而言，扩大HPM生产需要清洁标签加工、消费者偏好的配方并确保食品安全。总之，随着HPM产品开发的不断推进，HPM产品有潜力在传统肉类和植物基替代品之间架起桥梁，为蛋白质消费提供一种可持续且灵活的选择。
