《Sustainable Food Technology》：Defatted coconut meal: a novel upcycled ingredient to improve anisotropic structuring and nutritional value of high-moisture meat analogues
编辑推荐：
面对构建可持续食品体系的迫切需求，本研究聚焦于椰业副产物脱脂椰子粕的升级再造。为解决传统单一作物蛋白原料的可持续性问题，研究人员评估了DCM部分替代豌豆蛋白浓缩物对高水分素肉质构和营养的影响。结果表明，最高20%的DCM替代可改善纤维排列，而使用转谷氨酰胺酶可将替代量提高至50%。该研究为利用废弃副产物开发高膳食纤维、质地优良的植物肉提供了一种有前景的可持续策略。
随着全球人口向2050年的97亿迈进，粮食系统的可持续性挑战日益严峻。当前的食品生产，特别是动物源性食品，贡献了约30%的人为温室气体排放。为应对这一危机，植物基替代食品，尤其是旨在模仿真肉口感、多汁性和纤维结构的高水分肉类似物，正成为研究热点。然而，主流植物蛋白如豌豆、大豆蛋白的生产也存在环境足迹，且过度依赖单一作物不符合循环经济理念。与此同时，农产品加工产生的大量副产物亟待高效利用。椰子在榨取椰奶和初榨椰子油后产生的椰子粕，就是一种富含蛋白质和膳食纤维但常被低估的副产物。将其“变废为宝”，开发成功能性食品配料，既能提升资源利用率，又能为植物肉注入新的营养和质构潜力，这正是本研究背后的核心驱动力。
为此，研究人员A. A. Anoop、Anjali Sunil Ojha和K. V. Ragavan在《Sustainable Food Technology》上发表了一项研究，系统地探讨了用脱脂椰子粕部分替代豌豆蛋白浓缩物，用于制备高水分肉类似物的可行性。他们希望验证，这种升级再造的配料能否在改善素肉纤维结构和营养价值的同时，为可持续食品生产提供新方案。
为开展此项研究，作者运用了几个关键技术方法：首先，采用超临界二氧化碳萃取技术对椰子粕进行脱脂和预处理，得到成分均一的DCM原料。其次，通过高水分挤出烹饪这一核心加工技术，在不同DCM替代比例下制备肉类似物样品。再次，在部分高替代量配方中，引入了酶法交联技术，即添加转谷氨酰胺酶以增强蛋白质网络。最后，研究综合运用了包括扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、色度分析、膳食纤维测定、表面疏水性、接枝度及硫基/二硫键分析在内的多种物化与微观结构表征手段，全面评估了DCM对产品品质的影响。所有实验样品均基于设定的配方在实验室挤出机上制备。
3.1 椰子粕的预处理
通过超临界CO2萃取脱除椰粕中32%的残留油脂，得到脂肪含量约1%的DCM。此过程使蛋白质含量从13.91%提升至24.68%，碳水化合物含量增至63.3%。DCM被研磨并筛分至50 μm粒径以确保混合均匀性。
3.2 原料的功能特性
研究发现DCM具有优异的功能性质：其水合能力和油吸附能力与豌豆蛋白相当或更优；乳化活性和乳化稳定性显著高于豌豆蛋白；发泡能力也更强。这些特性表明DCM能与豌豆蛋白功能互补，有利于挤出过程中的质构形成。
3.3 高水分挤出烹饪
研究设计了7组挤出试验，用DCM以10%至50%的比例替代豌豆蛋白浓缩物，并在高替代量组添加了0.25%的转谷氨酰胺酶。所有试验在高水分条件下进行，对含酶样品进行了挤压前的温育以促进交联。
3.4 颜色分析
随着DCM添加比例增加，样品的亮度值显著提高。褐变指数在DCM替代量不超过20%时保持较高水平，表明美拉德反应充分；超过30%后褐变指数下降，可能与反应基团可及性降低有关。添加转谷氨酰胺酶对颜色有稳定作用。
3.5 总膳食纤维含量
DCM本身含有52.29%的总膳食纤维。将其加入素肉后，产品膳食纤维含量随DCM比例增加而线性上升。20% DCM替代的样品已符合“膳食纤维来源”标准，而30%及以上替代的样品则达到“高膳食纤维”声称标准。挤出加工对膳食纤维含量影响不大。
3.6 FTIR
傅里叶变换红外光谱分析表明，DCM的加入增强了氢键作用，蛋白质和多糖的特征峰显示二者在基质中共存。随着DCM比例增加，多糖相关的C-O伸缩振动峰增强，证实了纤维成分的成功引入及其与蛋白质的相互作用。
3.7 表面疏水性
10% DCM替代使样品表面疏水性达到最高，表明蛋白质与DCM的相互作用可能暴露了更多疏水位点。当替代量超过20%后，疏水性逐渐下降，可能与蛋白质稀释和纤维干扰有关。在40% DCM配方中添加转谷氨酰胺酶使疏水性有所回升，提示酶交联可能引起蛋白质结构重排。
3.8 接枝度
接枝度值随DCM替代量增加而升高，表明蛋白质与DCM成分间发生了更多交联。转谷氨酰胺酶的添加进一步显著提高了接枝度，尤其是在40%和50% DCM配方中，这得益于DCM中丰富的谷氨酰胺残基为酶促交联提供了更多位点。
3.9 游离巯基和二硫键
挤出后所有样品的游离巯基含量均较原料下降，表明加工过程中发生了氧化形成二硫键。DCM替代量在10-30%时，二硫键含量有所增加，有助于形成致密蛋白网络。但超过30%后，二硫键含量下降，可能与总蛋白含量稀释有关。转谷氨酰胺酶的添加对二硫键含量影响不显著。
3.10 SEM
扫描电镜观察显示，10-20% DCM替代显著改善了挤出物的微观结构，形成了排列更连续、致密的纤维状网络。当DCM替代量超过30%时，结构开始出现碎片化和微裂纹。在40% DCM配方中添加转谷氨酰胺酶后，结构致密性得到改善，裂纹减少，表明酶交联有助于在高纤维含量下维持基质完整性。
本研究得出结论，脱脂椰子粕作为一种来自椰业副产物的升级再造配料，具有替代豌豆蛋白浓缩物用于生产高水分肉类似物的巨大潜力。在10-20%的替代比例下，DCM能有效改善产品的纤维排列、基质致密度和肌肉样外观，这得益于其促进二硫键形成、提高褐变和接枝度的作用。然而，超过30%的替代会因蛋白质网络形成受损而导致结构碎片化。此时，添加转谷氨酰胺酶可以通过增强共价交联，有效恢复高替代量配方的交联密度和结构完整性，使DCM替代量可提高至50%。
这项研究的意义重大。首先，它实践了循环经济与清洁标签理念，将农业加工副产物转化为高附加值食品配料，提升了资源利用效率。其次，DCM的引入显著提高了最终产品的膳食纤维含量，能够满足“高膳食纤维”的营养声称标准，从而增强了植物肉的营养价值。最后，研究证实了通过合理的配方设计和酶法改性，可以克服高纤维配料整合的技术挑战，为开发质地优良、营养强化且环境友好的新一代植物肉产品提供了切实可行的技术路径。
