《Future Foods》：Effects of high-moisture extrusion on the nutritional quality of protein isolates and concentrates from different sources
编辑推荐：
为解决植物基肉类似物(PBMAs)因原料特性及加工过程引发的营养品质担忧，本研究评估了高湿挤压(HME)对商业豌豆蛋白分离物(PPI)、蚕豆蛋白分离物(FBI)、大豆蛋白浓缩物(SPC)及小麦面筋(VWG)中抗营养因子(ANFs)、体外蛋白消化率、氨基酸评分及矿物质生物可及性的影响。结果表明，HME可降低多酚及胰蛋白酶抑制剂活性，但对体外蛋白消化率的整体影响有限，氨基酸评分小幅下降，矿物生物可及性大多保持稳定。该研究为HME对植物蛋白原料的营养效应提供了原料特异性的综述，表明原料固有属性对营养品质的影响大于HME加工过程。
随着消费者对健康和环境问题的日益关注，减少肉类消费、增加植物性食品摄入成为一种重要趋势。植物基肉类似物应运而生，旨在模仿真肉的感官体验和部分宏量营养素构成。然而，为了获得高蛋白含量的原料并塑造出类似肉类的纤维质地，植物原料需要经过深度加工，这使其常被归类为超加工食品。同时，植物原料中天然存在的抗营养因子，如多酚、植酸和胰蛋白酶抑制剂，可能影响蛋白质的消化吸收以及铁、锌、钙等必需矿物质的生物利用度。这些因素共同引发了人们对植物基肉类似物营养充分性的担忧。高湿挤压是制造这类产品的一种关键技术，但目前关于该加工过程对不同植物蛋白原料营养品质影响的具体认知仍然有限。为了填补这一知识空白，并为食品工业开发下一代营养均衡的植物基肉类似物提供决策依据，一项深入研究显得尤为重要。
在发表于《Future Foods》的这项研究中，研究人员旨在系统评估高湿挤压加工对四种常见商业植物蛋白原料营养特性的影响。研究使用了蚕豆蛋白分离物、豌豆蛋白分离物、大豆蛋白浓缩物和重要小麦面筋。研究采用的关键技术方法包括：高湿挤压加工，并使用特定机械能来量化加工过程的能量输入；对抗营养因子（总多酚、植酸、胰蛋白酶抑制剂）的含量测定；通过模拟体外胃肠消化结合水解度测定和可溶性氮测定来评估蛋白质消化率；基于世界卫生组织推荐量计算氨基酸评分；以及通过体外消化模型结合电感耦合等离子体光谱技术，评估铁、锌、钙、镁的矿物质生物可及性和可溶性部分。
3.1. 高湿挤压物的表征
研究首先对不同原料的高湿挤压过程进行了表征。结果显示，不同原料在相同加工条件下的特定机械能存在差异，大豆蛋白浓缩物所需能量最高，其次是蚕豆蛋白分离物、豌豆蛋白分离物和小麦面筋，这反映了不同蛋白质流变特性的差异。在视觉外观上，豌豆蛋白和大豆蛋白基的挤压物表面较为光滑，而蚕豆蛋白和小麦面筋基的挤压物表面出现了明显的裂纹或“鲨鱼皮”现象，这可能与物料挤出模具时的应力不均有关。尽管如此，所有挤压物内部均观察到了各向异性的纤维结构。
3.2. 原料和挤压物的组成
成分分析表明，蚕豆蛋白分离物的蛋白质含量最高，四种原料的矿物质含量差异显著。例如，豌豆蛋白分离物的铁和锌含量最高，而大豆蛋白浓缩物富含钙和镁，小麦面筋的矿物质含量则最低。高湿挤压处理对所有原料的矿物质含量均未产生显著影响。与膳食参考值对比发现，一份100克的蚕豆或豌豆蛋白原料即可满足成人每日的铁需求，大豆蛋白浓缩物可满足镁的需求，但没有一种原料能单独提供足够的锌或钙。
3.3. 高湿挤压对抗营养因子的影响
高湿挤压处理显著降低了大部分原料中的总多酚含量和胰蛋白酶抑制剂活性。多酚含量的降幅在8%到35%之间，而胰蛋白酶抑制剂活性的降幅更为明显，达到44%到67%。然而，植酸含量在所有原料中均保持稳定，未因高湿挤压处理而发生显著变化。这主要是因为植酸在高达150°C时仍能保持热稳定性，而本研究的加工温度为120°C。
3.4. 高湿挤压对体外蛋白质消化率的影响
通过水解度和可溶性氮两种方法评估体外蛋白质消化率。研究发现，高湿挤压处理后，豌豆蛋白分离物、大豆蛋白浓缩物和小麦面筋的水解度有所增加，增幅分别为5%、16%和75%，但蚕豆蛋白分离物的水解度无显著变化。然而，在可溶性氮方面，仅大豆蛋白浓缩物在处理后增加了15%，其他三种原料均无显著变化。这表明高湿挤压可能改变了肽段的大小分布，而非增加了总的可溶化氮量，因此其对体外消化率的整体影响有限。统计分析表明，原料类型是影响消化率的主要因素，其重要性超过了加工处理本身。
3.5. 高湿挤压对氨基酸评分的影响
氨基酸评分计算显示，蚕豆蛋白、豌豆蛋白和大豆蛋白的限制性氨基酸是甲硫氨酸和半胱氨酸，而小麦面筋的限制性氨基酸是赖氨酸。高湿挤压处理后，所有原料的氨基酸评分均出现小幅但显著的下降，降幅在0.9%到3.7%之间，其中豌豆蛋白的降幅最小。这种下降可能与加工过程中的氨基酸氧化有关，尤其是含硫氨基酸和芳香族氨基酸更易受到影响。豌豆蛋白中较高的多酚含量可能提供了抗氧化保护，从而使其氨基酸评分下降幅度最小。
3.6. 高湿挤压对体外矿物质生物可及性的影响
矿物质生物可及性和可溶性部分的结果因元素和原料而异。总体而言，钙和镁的生物可及性较高，而铁的生物可及性为低到中等，锌则因消化液背景值高而无法准确评估。高湿挤压处理对大多数原料和矿物质的生物可及性及可溶性部分影响不显著。显著的例外是蚕豆蛋白分离物，其处理后的铁生物可及性和可溶性部分显著降低，而钙的生物可及性和可溶性部分则显著提高。抗营养因子（特别是植酸）的含量并未能预测不同原料间的矿物质生物可及性差异。
本研究系统评估了高湿挤压加工对四种商业植物蛋白原料营养品质的影响。核心结论是，高湿挤压处理虽然能有效降低多酚和胰蛋白酶抑制剂等抗营养因子，但对蛋白质体外消化率的提升作用有限，且导致氨基酸评分轻微下降。矿物质生物可及性在大多数情况下保持稳定，未因加工而改善。这些发现凸显，原料固有的营养属性，如蛋白质结构、氨基酸组成、矿物质和抗营养因子本底含量，是决定其最终营养品质的主导因素，其影响远超高湿挤压这一加工步骤本身。
这项研究的意义在于，它为当前关于加工食品营养的讨论提供了实证依据。结果表明，采用高湿挤压技术来结构化植物蛋白，其本身并不会必然损害产品的营养价值，关键在于起始原料的选择。该研究为食品工业开发下一代植物基肉类似物提供了重要的科学参考：食品生产者可以通过有意识地选择和复配不同植物蛋白原料，来针对性地优化最终产品的蛋白质质量、氨基酸平衡和矿物质供应，从而设计出营养更均衡、更能满足消费者健康需求的产品。未来研究可进一步探索原料复配、加工工艺优化以及结合营养强化策略，以全面提升植物基肉类似物的整体营养品质。
