谷物资源在植物基食品中的研究进展

王涵　陶然　路帅帅　隋佳怡　李傲强　袁媛

摘要：随着健康食品意识的兴起和社会可持续发展理念的发展，新型原料的开发和相关技术的完善促进了植物基食品行业迅速发展，并在国内外推出多种商业化的产品。同时素食主义人群的增多，也成为了植物基食品行业进一步发展的动力源泉。对于植物基食品的研究，基于我国农业大国的国情、国民的饮食习惯和植物基食品产业发展初期的现状，本文着重研究谷物资源在植物基食品中的应用，对谷物原料在植物基食品中的呈现形式、风味物质和技术手段进行综述，对于谷物资源在植物基食品中的未来研究进行展望。

关键词：谷物资源 植物基 食品 植物蛋白

由于环境污染、能源危机和气候变化等生存风险的挑战，消费结构及生活方式转变向食品产业体系提出更高要求，人们开始追求更健康、安全、营养的饮食，这一趋势催生了植物基食品在全球市场的快速增长。植物基食品是以植物为原料，经一定工艺制成的，模拟动物基食品的口感、风味和质构等特征的食品。

谷物作为我国人民一日三餐中的主食原料，为人体提供必要的碳水化合物，在《中国居民膳食指南》中处于“塔基”部分，比例远超其他来源的食材，此外，谷物还富含蛋白质、矿物质和膳食纤维等多种物质，对于维持国民的膳食平衡起重要作用[1]。谷物中还含有维生素B族、多酚和黄酮等植物化学物质，可以降低心脑血管疾病、高血压和糖尿病等慢性疾病，具有营养保健功能，也是植物基食品的主要原料。

根据中国食品科学技术学会起草的《植物基食品通则（征求意见稿）》团体标准，植物基食品可以分为五大类：植物基肉制品（植物肉）、植物基乳制品、植物基蛋制品、植物基冷冻品及制作料、其他植物基食品[2]。本文以植物基食品中较为流行的植物肉、植物乳和植物蛋三者为研究对象，综述谷物资源在三种植物基食品中的应用发展，指出现阶段存在问题，展望谷物资源在植物基食品中的开发方向，希望为国内植物基食品在谷物资源领域的发展提供一定的参考。

一、谷物资源在植物基肉制品中应用

（一）植物基肉制品的介绍

根据T/CIFST 001—2020《植物基肉制品》，植物基肉制品是以植物原料（包括藻类及真菌类等）或其加工品作为蛋白质、脂肪的来源，添加或不添加其余的辅助配料，经过一系列加工制成的具有类似动物肉制品口感、风味和质构等特征的食品[3]。植物肉制品以植物蛋白代替动物蛋白，经过产品加工制成的类肌肉纤维状结构和脂肪组织，口感和外观上与动物肉相似[4]。

植物基肉制品相对于传统养殖肉，在健康、安全和环保等方面更具优势。植物基肉制品的出现，减轻了长期摄入动物性食物对人健康的潜在性危害，减少了动物养殖过程中的碳排放，解决了肉类在地球环境资源的低效利用，对降低温室效应也有显著影响[5]。

（二）大豆资源在植物基肉制品中的应用

植物蛋白是一种优质的蛋白资源，含有与人体所需比例接近的必需氨基酸；不含导致“文明病”的激素、抗生素、胆固醇和反式脂肪酸；加工特性上吸水性与吸油性、乳化性与乳化稳定性、黏性及凝胶形成性等良好，符合当代人健康饮食要求，同时也奠定了植物蛋白在食品加工中的应用基础[6]。植物基肉制品在原料的选择上多种多样，如谷物蛋白原料（大豆蛋白、豌豆蛋白和花生蛋白）是比较常见的商业化植物基肉质产品的蛋白原料。其中大豆蛋白的应用在我国更为普遍，根据是否加入其他植物蛋白原料，分为只有大豆蛋白的单一体系和加入其他植物蛋白后组成的大豆蛋白复合体系[6]。相对于一种蛋白质在营养和功能上的限制，在大豆蛋白复合体系中，加入其他的植物蛋白结合，通过多种蛋白协调发挥作用改善产品品质[7]。植物基肉制品在国内外都已面向消费者推出了商业化产品，国外企业以大豆蛋白质为主要原料混合椰子油和葵花籽油，生产出植物猪肉产品；国内企业综合多种技术，获得了具有肉皮，口感层次分明，肥瘦两相宜的新素食“猪五花肉”[8]。

（三）谷物在植物基肉制品中的加工技术

目前谷物在植物基肉制品生产中，较为常见的是挤压加工工艺，将谷物原料如大豆蛋白、小麦蛋白和豌豆蛋白等，以水为介质作用于谷物原料，热能和机械能交互式输入[9]，混合加入进料口，进行加压、加热和机械剪切等一系列操作[10]。大豆蛋白和其他成分（如小麦蛋白）生产产品产生的纹理化植物蛋白，通过挤压技术可以模拟肉制品形态、风味和质构，而且无需添加任何肉类成分[11]。

值得一提的是，大豆蛋白和小麦蛋白的混合比例会影响植物基肉制品的纤维结构、保水性和多汁性[12]。植物基肉制品中，根据水分含量的不同进行划分，水分含量为20%～40%的是低水分产品，水分含量为 40%～80%的是高水分产品。在挤压加工工艺中，根据产物含水量不同分为，低水分挤压和高水分挤压。低水分挤压技术原料应用范围更广，得到的产品干燥易保存，但后续工艺复杂，食用前需要复水。高水分挤压技术原料应用选择更为严格，得到的产品最终会含水量大于50%，食用前无需复水。且高水分挤压后的产品通常还会进行冷冻加工，目的是增强其纤维结构[13]。

二、谷物资源在植物基乳制品中应用

（一）植物基乳制品的介绍

乳制品是一项国民日常饮食中的高品质、高营养的传统食物。而我国有大约85%的乳糖不耐受人群，这不仅限制了人们食用乳制品，还进一步制约了乳制品市场的发展[14]。技术进步，各种新茶饮和乳饮料不断涌入消费者视野中，刺激了我国奶制品市场对原料的选择；时代发展，重度发展畜牧业造成的环境污染和人口快速发展乳源供应不足的矛盾[15]。以上因素的刺激，使具有不含乳糖和胆固醇，具有高蛋白等特点的植物基乳制品受到了人们的追捧，市场占有率持续增长。

作为新兴的产业名词，有关植物乳的产品命名和定义尚未达成统一认识。中国食品科学技术学会团体标准《植物基食品通则》（T/CIFST 002-2021）中将植物基乳制品命名为：植物基乳制品是以植物原料（包括藻类和真菌类）或其制品为蛋白质、脂肪等来源，添加或不添加其他配料，经一定工艺制成的，具有类似某种动物乳及乳制品相应特征的植物基食品[2]。美国植物基食品协会在《美国植物乳饮品的标签建议标准》中的定义为：植物基乳产品是一种将坚果、谷物、豆类、种子（或这些食物中的提取成分）或其他植物性成分与水和其他可选的非动物性成分混合而成的液体食品[16]。

（二）燕麦资源在植物基乳制品中的应用

植物基乳制品是从植物的水溶性提取物中获取的[17]，具有低致敏性，且蛋白类原料是植物基乳制品必不可少的原料之一。植物基乳制品根据状态类别不同分为植物基性质的发酵乳、乳酪、乳粉和饮料等；根据原料来源、富含营养素的不同可以分为豆类乳制品、谷物类乳制品、坚果类乳制品和其他植物类乳制品[15]。植物基谷物类乳制品常用原料有大豆、绿豆、燕麦及小米等，在谷物类乳制品中以燕麦类乳制品备受人们青睐。燕麦中赖氨酸含量为小麦的2倍以上，色氨酸含量为小麦的1.7倍以上[18]，此外，燕麦中还含有皂苷、生物碱等其他功能性成分[19]。燕麦中高油脂、高蛋白、可溶性膳食纤维，都表明燕麦是制作谷物蛋白饮料的良好原料[20]。在实际研究中，Deswal等[21]发现通过调整酶处理条件，发酵酶解后的燕麦浆料，不仅对燕麦奶的产量、总固体含量和流变参数产生影响，还能够提高产品营养价值。

（三）谷物在植物基乳制品中的加工技术

谷物加工技术对于植物基乳制品的风味物质、感官评价和储藏品质也有显著影响。以植物基乳制品类别下的植物基饮料为例，谷物饮料属于植物基饮料的一种，可以细分为谷物液体型、谷物固体型和谷物发酵型等[22]。市面上常见的谷物饮料是谷物液体型，经预处理、调配和杀菌等一系列工艺制作而成。谷物固体型饮料中的关键技术是干燥技术，有热风干燥技术和冷冻干燥技术，热处理发芽小麦制备发芽小麦茶粉包则是应用了第一种干燥技术[23]。而谷物发酵型饮料顾名思义，在谷物原料中加入功能性微生物，经过发酵制成的饮料。

不同地区的植物基乳制品，在谷物加工上也略有不同。欧美地区在杀菌工艺上采用高功率、长时间的非热超声技术，使菌膜削弱和裂解，短暂影响或亚致死损伤病原体，延迟细菌生长，延长植物基乳制品保质期[24]。亚洲地区打破植物基发酵乳传统制作工艺上，时间漫长，质地和营养成分受损的限制，在植物基乳制品加工上采用高压加工，有效减少了营养成分损失，缩短了加工时间[25]。国内的植物基乳制品加工中，以豆乳加工为例，采用高压均质技术辅助蛋白酶酶解，使豆乳粒径均匀，无明显沉淀，稳定性提高。对抗营养因子起到较好的抑制作用[26]。

三、谷物资源在植物基蛋制品中应用

（一）植物基蛋制品的介绍

鸡蛋凝胶性能良好，在食品加工中以蒸蛋的形式存在或作为功能性原料应用于食品中[27]。与传统鸡蛋相比，植物基蛋制品具有低饱和脂肪酸，不含过敏原和胆固醇[28]，不受禽流感影响的优良特点[29]。

（二）豆类资源在植物基蛋制品中的应用

植物蛋可以选择多种原料，以大豆、绿豆和豌豆比较常见。如以豌豆蛋白、豌豆淀粉和亚麻籽为原料加工，生产植物蛋；加工处理维持绿豆分离蛋白原有性质和功能，辅以调味品调味，姜黄粉调色生产植物蛋[8]。

（三）谷物在植物基蛋制品中的加工技术

利用谷物资源的凝胶形成性是植物基蛋制品加工的一种重要方式，如大豆蛋白具有独特的胶凝特性，被广泛使用来替代动物蛋白[30]，小麦蛋白在挤压过程也可以产生弹性凝胶[31]。李鑫[32]在三种优选植物基蛋清模拟配方蒸蛋应用试验中表明，100 mM NaCl+0.4%Vc时，尽管凝胶强度略差，但植物蛋的蛋清外观和感官评定与真实蛋清最为相似；2%果胶+pH 6.5时，植物蛋的蛋清凝胶强度与真实蛋清最为接近但外观偏黄。植物基蛋黄模拟体系中，2%果胶+pH 6.5时，植物蛋与真实全蛋最为相似。

四、现阶段存在问题

尽管谷物资源在植物基食品应用较为广泛，但我国植物基产业处于萌芽时期，受加工制造关键核心技术的限制，导致加工技术单一、加工水平较低，同时还存在以下的问题。

1.谷物资源应用在植物基肉制品，其质构、口感、风味与营养等品质上与真实肉制品仍然存在较大差距。口感上，植物基肉制品与动物肉相比，纤维结构的紧密性和丰富性较差，肉质持水能力一般，缺少弹性和咀嚼性[6]。风味上，一是谷物中以大豆蛋白为原料的植物基肉制品豆腥味较重；二是植物基肉制品的风味调控是通过加入调味品辅助，如肉味香精等，但是这种调味品包易出现粉味重、肉香气味弱、效果差的问题[33]。未来，针对第一个问题需要深入研究大豆蛋白的异味物质及产生机制，以寻求安全、高效清除大豆蛋白豆腥味的方法；针对第二个问题，可以通过筛选肉味香精原料配方和优化美拉德反应条件来实现。

2.植物基乳产品的液态饮品种类多，其它品类的市场相对空白。我国的植物基乳产品90%以上为液态饮品，实际在形态上除了液态饮品外，还应包括粉体产品、半固体、冷饮等[34]。我国的植物基乳产品在销售模式上是作为单品进行销售，在销售渠道上也较为单一。

3.谷物资源在植物基乳制品，以饮品更为明显，常出现稳定性差的问题。由于谷物的添加，饮品出现分层沉淀、脂肪上浮和乳液状态差的现象，影响产品保质期和感官品质。

4.我国谷物资源在植物基食品行业上整体产品同存在质化现象，导致市面上所存在的商品差异化、特色化不足。产品结构和种类应以消费者为中心，可以按需定制。部分企业在产品研发能力方面欠缺，产品更新换代速度慢，适应市场变化的能力较弱，难以满足消费者市场需求。

5.部分消费者的饮食方式改变意愿低[35]。尽管当代人的健康意识、环境保护意识增强，购买植物基食品的偏好提高[36]，但由于消费者对植物基食品的熟悉度远低于传统动物制品食物，缺乏对动物类食品消费与环境保护之间的关联认识，使其对植物基食品的接受度并不高。

总 结

谷物是人体获取营养和能量的主要膳食来源，植物基食品既可以符合人民群众饮食健康的标准，又在观念上契合了习近平总书记“大食物观”的要求。以全球视野来看，欧美植物基市场较成熟，我国植物基市场任处于初级阶段，以谷物资源应用较多，分析全球植物基市场发展趋势，结合国民饮食习惯和消费水平，探索国内谷物资源在植物基市场发展方向。

同时注重谷物资源应用的科技创新，加强核心技术支撑。革新工艺设备，改善产品质构；改进调味品配比调香，增强产品感官评价；增强科技的核心力量，紧跟市场需求，发掘谷物资源在植物基食品的广阔市场前景。

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作者简介：王涵（2002—），女，本科，从事食品深加工方面的研究。

通讯作者：袁媛（1982—），女，博士，讲师，从事粮油副产物综合利用方面的研究。