多蛋白混合物调控的高水分挤压海产品仿制品：质地、结构与风味特征

《Food Research International》：Multiprotein blends-regulated high-moisture extruded seafood analogs: texture, structure, and flavor profile

高水分挤压技术通过植物蛋白混合物（SPI/WG与RPI/NPI等）的协同作用改善植物基海鲜analogue的质地和风味，其中NPI组形成最佳纤维网络（1.59）且显著降低关键异味物质（如2-戊基呋喃降低5742.21μg/kg），同时提升β-折叠含量（27%），综合性能最优。

　　

冉欣|崔双|刘新艳|聂成振|黄旭辉|秦蕾

大连工业大学食品科学与技术学院，海洋食品加工与安全控制国家重点实验室，国家海洋食品工程技术研究中心，中国大连116034

摘要

高水分挤压（HME）是一种生产植物基海鲜仿制品（PBSAs）的有前景的技术；然而，实现理想的质地和最小化异味仍然是主要挑战。在本研究中，使用大豆蛋白分离物（SPI）和小麦面筋（WG）作为基础制备了HME-PBSAs，并部分用大米蛋白分离物（RPI）、酵母蛋白（YP）、绿豆蛋白分离物（MPI）、豌豆蛋白分离物（PPI）或花生蛋白分离物（NPI）替代SPI。结果表明，蛋白质来源显著影响了流变行为、纤维结构、质地和风味保留。添加MPI、NPI和PPI促进了β-折叠向β-折叠片的转化。含有NPI的挤出物（ENPI）表现出相对较高的β-折叠片含量（27%）和最高的纤维度（1.59），形成了一个发育良好的分层纤维网络。质地分析和主成分分析显示，ENPI的质地特性与烤鳗鱼、烤鱿鱼和烤黑刮刀相似。挥发性化合物分析表明，与其他配方相比，ENPI中的关键异味化合物含量显著较低，包括己醛（74.86 μg/kg）、壬醛（12.44 μg/kg）、2-庚酮（2778.1 μg/kg）和2-戊基呋喃（5742.21 μg/kg）。相比之下，含有YP或RPI的挤出物表现出过高的硬度和咀嚼性、较低的纤维度、更密集的微观结构以及更高的异味含量，导致感官接受度降低。在本研究的实验条件下，NPI的加入在测试的蛋白质混合物中表现出相对更好的性能，有助于改善HME-PBSAs的质地-风味特性。本研究为高质量PBSAs的蛋白质混合物选择和配方优化提供了科学依据。

引言

动物来源的肉类和水产品是高质量蛋白质、必需脂肪酸和微量营养素的核心来源，在人类营养中占据不可替代的地位（Wood等人，2024年）。联合国粮食及农业组织（FAO）预测，到2050年，地球上将有96亿人，对动物肉类的需求将增加到4.55亿吨，比2005年增加76%（Alexandratos & Bruinsma，2012年；Henchion等人，2017年）。这种增长不仅加剧了对土地和水资源的压力，还加剧了环境污染和温室气体排放，进一步导致生物多样性的丧失。与此同时，近年来海洋生态环境恶化，34%的渔业资源处于不可持续的状态（Henchion等人，2017年）。在这种背景下，开发植物基肉类仿制品（PBMAs）已成为解决环境问题的关键途径。与传统肉类和海鲜生产相比，PBMAs大大减少了温室气体排放、土地使用和水资源消耗，同时含有较低的饱和脂肪且不含胆固醇。已经开发了多种生产PBMAs的技术，主要包括电纺、机械拉伸、冷冻结构化、剪切细胞技术、挤压和3D打印（Yuliarti等人，2023年）。在这些加工方法中，高水分挤压（HME）技术被证明特别有效。它通过热机械处理将植物蛋白重构为纤维状、类似肉的基质（Palanisamy等人，2018年）。该技术将植物蛋白转化为具有分层结构的产品，模仿动物肌肉组织的结构。然而，目前关于HME处理过的肉类仿制品的研究主要集中在红肉替代品上，而对植物基海鲜仿制品（PBSAs）的开发关注相对较少。

植物基海鲜仿制品使用植物蛋白成分生产，旨在模仿真实水产品的质地、口感和风味。这在成分选择方面带来了重大挑战。根据最近的研究（Chiang等人，2019年；Webb等人，2023年），小麦面筋和大豆蛋白是制作PBMAs的优质材料。然而，来自不同植物蛋白来源的肉类仿制品在质地和风味上存在显著差异。单一蛋白质加工存在固有局限性：基于大豆的纹理蛋白带有豆腥味，基于小麦的纹理蛋白表面粗糙多孔，而豌豆蛋白的可成形性较差。因此，由于多种植物蛋白的混合具有显著优势，逐渐成为通过挤压和非挤压方法制备的植物基食品系统的研究重点（Rasul等人，2025年；Yuliarti等人，2025年）。例如，研究表明，向大豆蛋白中添加小麦面筋可以促进纤维结构的形成（Jiang, Yang, & Li, 2024年；Yuliarti等人，2023年），并且将绿豆蛋白与大豆蛋白结合用于制备PBMAs可以增强质地特性（Brishti等人，2021年）。尽管取得了这些初步成功，但关于混合植物蛋白在HME中用于PBSAs的潜在应用的研究仍然很少。此外，大多数研究集中在优化加工参数和探究挤压过程中及之后的结构变化上。然而，关于HME-PBMAs风味特性的研究有限。风味特性对于真实模拟肉类或海鲜产品至关重要。

风味是PBSAs的重要感官属性，也是消费者接受度的关键决定因素。原材料的性质直接影响这些产品的风味特性。当蛋白质材料经过挤压并从模具中出来时，会发生膨胀，导致大多数挥发性化合物随蒸汽蒸发而丢失。多种因素影响挥发性化合物在挤压过程中是保留还是丢失，包括原材料的性质、挤压条件、膨胀过程中的蒸汽损失以及挥发性化合物在材料中的扩散性（Guo等人，2020年）。研究表明，高温下植物蛋白可能会结合并捕获风味化合物（Guichard，2006年）。蛋白质结合芳香化合物的能力的变化会影响这些风味成分在最终产品中的保留情况，这对产品的整体味道有很大影响。先前的研究报告称，PBMAs中经常检测到豆腥味、苦味和草腥味等异味。这些异味显著影响后续加工和消费者对植物基肉产品的偏好（Wang, van den Berg等人，2022年）。因此，减少这些源自原材料的异味对于进一步加工至关重要。

然而，系统研究不同植物蛋白如何调节HME生产的PBSAs的结构和风味特性的研究仍然有限。因此，在本研究中，选择了五种不同的植物蛋白（大米蛋白分离物（RPI）、花生蛋白分离物（NPI）、豌豆蛋白分离物（PPI）、绿豆蛋白分离物（MPI）、酵母蛋白（YP）），部分替代大豆蛋白分离物（SPI），并与SPI和小麦面筋（WG）混合，使用HME制备PBSAs。通过测量样品的质地特性、微观结构、蛋白质二级结构和水分分布来表征样品的质量属性，并将其质地属性与七种商业烤鱼片产品进行了比较。使用电子鼻、气相色谱-质谱（GC–MS）和高性能液相色谱-质谱（HPLC-MS）分析了挥发性风味成分、风味活性化合物和整体风味特性的变化。本研究的目的是确定具有理想质地特性的植物蛋白混合物配方，在仪器质地分析中与商业烤鱼片相似，并含有较低水平的异味化合物，从而为PBSAs的开发提供潜在的原材料基础。本研究扩展了适用于HME系统的植物蛋白成分的多样性，并为提高其结构和感官质量提供了有用的见解。

材料与化学品

SPI来自中国山东省临沂山松生物制品有限公司；RPI来自中国江苏省无锡金农生物技术有限公司；MPI来自中国黑龙江省哈尔滨哈达淀粉有限公司；NPI来自中国山东省青岛市常寿食品有限公司；PPI来自中国山东省山东禹旺生态食品工业有限公司；YP来自湖北安琪酵母有限公司

流变行为分析

了解蛋白质混合物的流变特性对于挤压产品中纤维结构和凝胶网络的后续形成至关重要（Zhao等人，2024年）。储存模量（G′）和损耗模量（G′′）描述了材料在变形过程中的弹性和粘性响应。如储存模量和损耗模量曲线（图S1）所示，所有蛋白质混合物的G′和G′′值随着角频率的增加而增加，这可以归因于逐渐

结论

本研究系统评估了不同植物蛋白混合物对HME-PBSAs的质地特性和风味特性的影响。结果表明，蛋白质来源显著影响了HME-PBSAs的质地特性、微观结构、蛋白质二级结构、水分分布和风味特性。具体而言，ENPI在测试的配方中表现出最高的纤维度和更发达的分层纤维网络结构

CRediT作者贡献声明

冉欣：撰写——原始草稿，正式分析，数据管理，概念化。崔双：方法学，调查，数据管理。刘新艳：方法学，调查。聂成振：验证，调查，数据管理。黄旭辉：监督，项目管理，概念化。秦蕾：撰写——审阅与编辑，监督，方法学，调查，概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了大连市科技项目（2023JB11SN007）、国家自然科学基金（32472290）和国家自然科学基金（32572615）的资助。