《Sustainable Food Technology》：Freezing as a structuring process for protein gels: process–structure relationship, material characterization, and comparison with meats
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本综述系统阐述冷冻结构化技术（Freeze Structuring）在构建大豆分离蛋白（SPI）凝胶中的关键作用，通过全因子设计（FFD）分析固形物含量（X1）、pH（X2）和冷冻温度（X3）对硬度（Y1）和内聚性（Y2）的协同调控机制。研究证实中心点参数（9%固形物、pH 5.5、-10°C）可形成层状结构和高于1的纹理化度（DT），其质地剖面分析（TPA）与西冷牛排、鸡胸肉等实际肉类高度吻合，为可持续蛋白质替代品开发提供新范式。
材料与方法创新性设计
研究采用创新性的冷冻排列技术，通过单向冷冻控制实现大豆蛋白的定向重组。实验设计包含三元变量系统：固形物含量（5%-13%）、pH（5.0-6.0）和冷冻温度（-15°C至-5°C），通过二阶三因子全因子设计（23FFD）结合中心点重复实验，精准解析各参数对凝胶质构的调控规律。
凝胶形成机制与结构表征
冷冻过程中冰晶的定向生长驱动SPI分子重排，形成类似肌肉纤维的层状结构。扫描电镜（SEM）显示样品S6（13%固形物/pH5.0/-5°C）、S8（13%/pH6.0/-5°C）和S9（9%/pH5.5/-10°C）具有显著各向异性，纹理化度（DT）值分别为1.65、1.67和1.45（DT>1表明纤维结构形成）。宏观结构分析证实低温慢冻（-10°C）更利于形成平行排列的片层孔隙。
质构特性与肉类对标分析
质地剖面分析（TPA）显示凝胶硬度范围44.65-127.16N，与鸡胸肉（71.41N）和西冷牛肉（54.17N）无显著差异。中心点样品S9的硬度（93.06N）和内聚性（0.66）与肉类最为接近，其咀嚼性（55.64N）显著高于鱼片（12.54N），表明凝胶网络具有更强的分子交联度。颜色参数测定中，样品与鸡胸肉的总色差ΔE*最低达3.86（S5），证实视觉相似性。
理化指标与保存潜力
产品呈现高水分特性（63.35%-69.84%）和水活性（0.992-0.996），酸性环境（pH5.54-6.54）和可滴定酸度（0.079-0.167g乳酸/100g）赋予其天然防腐优势。蛋白质含量达23.78%-32.92%，通过调整海藻酸钠（SA）与SPI比例（9.5:0.5）可进一步优化持水性，为商业化储存提供理论基础。
工艺参数交互作用解析
数学模型揭示固形物含量与pH（X1X2）及冷冻温度（X1X3）的交互作用对硬度影响显著（p<0.05），而pH与温度交互（X2X3）主导内聚性变化。验证实验证实模型预测误差<15%，其中11%固形物/pH5.75/-7.5°C组合使硬度达121.87N，较理论值高16.7%。
可持续性贡献与应用前景
该技术契合联合国可持续发展目标（SDG 2、9、13），利用豆类加工副产物SPI，通过低温节能工艺实现肉类纹理模拟。未来可通过添加植物多糖和脂质进一步优化纤维结构，结合活性包装技术延长高水分产品货架期，为植物基肉制品产业化提供完整解决方案。
