植物蛋白肉領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展

◎ 唐春蘭，馬 航，吳 冉，宗世榮，袁加紅，李 超，萬邦隆

（云南云天化股份有限公司研發(fā)中心，云南 昆明 650100）

植物蛋白肉是以植物蛋白為原料、輔以其他植物性成分經(jīng)過加工制成的產(chǎn)品，產(chǎn)品在成分、風(fēng)味、外觀等方面具有真實(shí)肉類的特性，屬于“人造肉”中的一種。植物蛋白肉又稱植物肉、植物基人造肉、植物蛋白人造肉、植物性肉等，在國外多使用“plantbased meat（植物基肉）”“simulated meat（模擬肉類）”“mock meat（仿肉）”“meat analogues（肉類似物）”“meat alternatives（肉替代物）”等稱謂[1]。關(guān)于如何命名植物蛋白肉產(chǎn)品，目前行業(yè)內(nèi)發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《植物基肉制品》（T/CIFST 001 2020）[2]中表明命名植物蛋白肉產(chǎn)品可以采用“植物XX”“植物基XX”“植物源XX”“植物蛋白XX”“植物制成的XX”等、模擬的動(dòng)物肉制品標(biāo)準(zhǔn)中的名稱或常見名稱；使用“植物源”“非動(dòng)物源”等詞語輔助描述終產(chǎn)品的原料來源，可同時(shí)使用“素”字輔助說明。

植物蛋白肉的出現(xiàn)可以緩解因畜牧業(yè)占用的農(nóng)業(yè)用地資源問題[3-5]；減小因飼養(yǎng)牲畜后產(chǎn)生溫室氣體所造成的全球變暖壓力[6-7]；降低人類因食用家禽牲畜感染動(dòng)物傳染性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。植物蛋白肉富含蛋白質(zhì)，低脂、低糖、低熱量、低飽和脂肪酸[8]，不含膽固醇和激素，可添加多種氨基酸、食物纖維素、維生素等多種有益于人體健康的營養(yǎng)元素。植物蛋白肉具有傳統(tǒng)肉類的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、形態(tài)，可為食用者提供傳統(tǒng)肉類特有的營養(yǎng)，能促進(jìn)環(huán)境和能源可持續(xù)性增益[9]。因此，植物蛋白肉可以作為傳統(tǒng)肉類的替代品之一[10]。

我國植物蛋白肉發(fā)展尚處于初期，但未來發(fā)展?jié)摿Σ豢晒懒浚?022 年5 月國家發(fā)改委印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》提出，發(fā)展合成生物學(xué)技術(shù)，探索研發(fā)“人造蛋白”等新型食品，實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)迭代升級(jí)，降低傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境資源壓力?！丁笆奈濉比珖r(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》中指出我國要堅(jiān)持走綠色低碳循環(huán)發(fā)展之路，“十四五”規(guī)劃綱要中表明要力爭(zhēng)“2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”?；谡叩募映帧⑵髽I(yè)和資本大量涌入市場(chǎng)、中國龐大的人口基數(shù)，中國植物蛋白肉發(fā)展會(huì)更為迅速。本文就植物蛋白肉的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)生產(chǎn)監(jiān)管法規(guī)、工藝配方組成、加工技術(shù)及行業(yè)內(nèi)現(xiàn)存問題進(jìn)行了綜述。

1 國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2019 年，美國人造肉企業(yè)Beyond Meat 在納斯達(dá)克掛牌上市，自此人造肉行業(yè)熱度攀升，發(fā)展前景備受國內(nèi)外企業(yè)和資本看好。據(jù)中國證券報(bào)記者統(tǒng)計(jì)，截至2022 年5 月，人造肉相關(guān)企業(yè)累計(jì)融資80 余起，融資金額超過240 億元[11-12]，Wind 人造肉指數(shù)成分股已超過16 家。2019 年全球植物蛋白肉的市場(chǎng)規(guī)模約為121 億美元，中國植物蛋白肉的市場(chǎng)規(guī)模為70 億美元，預(yù)計(jì)全球植物蛋白肉的規(guī)模每年將以15%的復(fù)合增長率增長，到2025 年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到279 億美元[11-13]。

美國Impossible Foods 公司的“人造肉”漢堡產(chǎn)品具有真實(shí)肉類的烹飪口感，其中添加了從大豆根部提取的血紅蛋白，產(chǎn)品風(fēng)味也與普通漢堡無異[14-15]；新加坡Next Gen Foods 公司使用其獨(dú)有的Lipi 混合植物油脂技術(shù)與蛋白擠壓工藝生產(chǎn)出的TiNDLE 植物基雞肉產(chǎn)品，具有與傳統(tǒng)雞肉相似的風(fēng)味和口感。東方集團(tuán)旗下福肴公司是我國最早研究高水分植物蛋白肉應(yīng)用的企業(yè)，擁有國內(nèi)第一條高水分植物蛋白肉生產(chǎn)線，采用的是雙螺桿高水分?jǐn)D出技術(shù)，目前已有30 余種高水分植物蛋白肉產(chǎn)品[16]。Hey Maet 公司擁有全球領(lǐng)先的植物蛋白肉研發(fā)技術(shù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)核心成員均為國內(nèi)外植物蛋白領(lǐng)域?qū)＜?，擁有漢堡、小籠包、餛飩在內(nèi)的多種中西式產(chǎn)品。寧波素蓮食品作為全品類植物肉供應(yīng)鏈，擁有較為完整的植物人造肉產(chǎn)品和技術(shù)，技術(shù)包括植物蛋白纖維化、結(jié)構(gòu)重組、風(fēng)味調(diào)和技術(shù)，擁有植物蛋白肉松、植物蛋白午餐肉、植物蛋白五花肉、植物蛋白蝦滑等植物肉產(chǎn)品。此外，雙塔食品、金字火腿、雙匯發(fā)展、新希望等企業(yè)也接連進(jìn)入人造肉市場(chǎng)[17]。除了企業(yè)外，包括江南大學(xué)、北京工商大學(xué)、華南理工大學(xué)和中國農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所在內(nèi)的多個(gè)高校及科研院所都對(duì)植物蛋白肉技術(shù)展開了深入研究，擁有植物蛋白肉領(lǐng)域核心技術(shù)。

1.2 行業(yè)生產(chǎn)監(jiān)管法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

自然界肉類肥瘦皆有，不同動(dòng)物同一部位、同一動(dòng)物不同部分口感有別、形色各異，植物蛋白肉在生產(chǎn)過程中涉及著色劑和香精調(diào)料等添加劑，這些添加劑并不都安全無害，需完善行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)監(jiān)管法規(guī)，減小所帶來的食品安全風(fēng)險(xiǎn)[11]。

國際食品法典委員會(huì)專門針對(duì)植物蛋白肉的標(biāo)準(zhǔn)僅有《食品添加劑通用標(biāo)準(zhǔn)》（CXS 192 1995），規(guī)定了肉替代物的產(chǎn)品類別。另外，包括美國、歐盟、澳新、新加坡在內(nèi)的歐美國家和地區(qū)都針對(duì)素肉制定了專門的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，這些發(fā)達(dá)國家的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)基本都規(guī)定了可使用的食品添加劑這一內(nèi)容，其他規(guī)定內(nèi)容還包括肉類似物和肉替代物的產(chǎn)品類別、食品原料、可使用的維生素和礦物質(zhì)等[1]。2020 年發(fā)布的《植物基肉制品》（T/CIFST 001 2020）團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)[2]是我國唯一的關(guān)于植物基肉制品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了植物基肉制品的術(shù)語和定義、基本要求、技術(shù)要求、檢驗(yàn)規(guī)則、判定規(guī)則、標(biāo)簽、標(biāo)識(shí)、包裝、運(yùn)輸和貯存、命名。

2 工藝配方與工藝制作

2.1 工藝配方組成

植物蛋白肉組成配方包括50%～80%的水、10%～25%的植物蛋白質(zhì)、4%～20%的碳水化合物、0%～15%的脂肪、3%～10%的風(fēng)味物質(zhì)和0%～0.5%的著色劑[18-19]，通過不同的工藝配方獲得的植物肉產(chǎn)品，在風(fēng)味和品質(zhì)上存在差異。其中，T/CIFST 0012020[2]中規(guī)定，除水和食用鹽外其他非植物性配料含量不應(yīng)該超過10%。

2.1.1 蛋白質(zhì)

多種農(nóng)作物富含植物蛋白，油料種子包括油菜籽、棉籽、花生、葵花籽等；谷物包括小麥、玉米、大米、大麥、燕麥、高粱等；豆類包括豌豆、蠶豆、鷹嘴豆、瓜爾豆等；葉子蛋白包括紫花苜蓿、煙草、甘蔗、甜菜、三葉草等[20]。豆類是目前國內(nèi)外使用較為廣泛的植物肉蛋白原料[21]，但其蛋白結(jié)構(gòu)柔軟，難以形成良好的凝膠結(jié)構(gòu)，在持水性、持油性方面存在不足，有豆腥味。不同種類的植物蛋白營養(yǎng)價(jià)值不同，谷物類蛋白質(zhì)中缺少必需氨基酸[22]。

大多數(shù)植物蛋白肉產(chǎn)品在原料上豐富多樣化，其原因在于不同原料的植物蛋白結(jié)構(gòu)和特性不同，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)不同；多種蛋白的混合可以充分發(fā)揮蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用，比單一蛋白更有利于人體健康需求[23-24]，以豆類蛋白與豆類蛋白、谷物蛋白混合偏多。例如，Impossible Foods 公司推出的“Impossible Burger”主要以小麥蛋白和土豆蛋白為底料制成“人造肉”漢堡，口感和風(fēng)味與一般漢堡高度相似[25]；Beyond Meat 公司的植物肉產(chǎn)品蛋白原料主要為大豆、豌豆等豆類蛋白分離物及其他植物蛋白；Rebellyous Foods 公司推出的“脆皮素食全麥雞塊”使用小麥蛋白和玉米蛋白制作，味美多汁；肯德基的“植培黃金雞塊”使用大豆蛋白、小麥蛋白及豌豆蛋白為原料，擁有類似真肉的質(zhì)感和風(fēng)味[26]。

植物蛋白提取的原理是利用目標(biāo)蛋白特有的性質(zhì)將植物蛋白中的目標(biāo)蛋白與非目標(biāo)蛋白和其他非蛋白物質(zhì)分開，常用的方法包括堿溶酸沉法、酶提取法、有機(jī)溶劑提取法、鹽溶提取法和反膠束萃取法，較少使用的方法還包括輔助提取法和復(fù)合提取法[27]。

2.1.2 碳水化合物

碳水化合物可作為黏合劑，分為淀粉和凝膠劑或纖維素，包括魔芋膠、黃原膠、明膠、阿拉伯膠和甲基纖維素等。碳水化合物可促進(jìn)植物蛋白與水、脂肪的黏合，使黏合物形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)且緊湊富有彈性，改善產(chǎn)品感官品質(zhì)和穩(wěn)定性[28]。淀粉可以改善產(chǎn)品品質(zhì)和稠度，但添加過多會(huì)使產(chǎn)品組織程度降低[29-30]，纖維素可以提升產(chǎn)品凝膠性和持水性能力。

2.1.3 脂肪

植物蛋白肉中的脂肪以植物油為主，包括椰子油、菜籽油、橄欖油、玉米油等，植物性脂肪可以減少脂肪在人體中的堆積，加速體內(nèi)脂肪的轉(zhuǎn)化率。添加適量的脂肪可以使植物蛋白肉具有傳統(tǒng)肉類的口感和質(zhì)地，多汁嫩滑。同時(shí)在擠壓和剪切過程中可以增加物料潤滑度，使其更容易被擠出。但脂肪添加量過多會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)質(zhì)地緊密性變差，不能形成穩(wěn)定的纖維結(jié)構(gòu)[31-32]。

2.1.4 風(fēng)味物質(zhì)

風(fēng)味物質(zhì)主要包括基本調(diào)味料、天然香料、提取物、肉味香精等[28]，可以使植物蛋白肉具有傳統(tǒng)肉類的風(fēng)味。自然界肉類的香味取決于肉類中特有的蛋白質(zhì)、脂肪、含硫化合物、含氮雜環(huán)化合物及微量的醛、酮、醇等[33-34]，如甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、半胱氨酸和胱氨酸等氨基酸都有使食物產(chǎn)生香味的功能，同時(shí)也取決于肉類在烹飪過程中的加熱反應(yīng)[35]。而植物蛋白肉則需添加風(fēng)味物質(zhì)來獲得肉香，以滿足消費(fèi)者的嗅覺需求，其中肉味香精是一種食品添加劑，可以模仿多種動(dòng)物肉味道，包括雞肉味、豬肉味、牛肉味等。

2.1.5 著色劑

著色劑包括血紅蛋白、紅曲紅、甜菜紅、番茄紅、高粱紅、胡蘿卜素、麥芽和焦糖色素等，添加后可使植物蛋白肉具有傳統(tǒng)肉類的色澤，但不同的著色劑添加效果存在較大差異。其中，血紅蛋白可使植物蛋白肉擁有與真實(shí)肉類相似的色澤[36]，除了從植物中提取外，也可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)合成，但人工合成的血紅蛋白僅被美國食品和藥物管理局（FDA）和澳大利亞和新西蘭食品標(biāo)準(zhǔn)局（FSANZ）批準(zhǔn)使用，在國內(nèi)目前還未被批準(zhǔn)使用。

2.2 加工技術(shù)

目前，擠壓技術(shù)、靜電紡絲技術(shù)、食品3D 打印技術(shù)是植物蛋白肉生產(chǎn)的主要技術(shù)[37-38]。其中擠壓技術(shù)中的濕法擠壓技術(shù)最為成熟，應(yīng)用廣泛[39-40]。Beyond Meat、Impossible Food、東方集團(tuán)、寧波素蓮食品有限公司等國內(nèi)外企業(yè)均采用高水分?jǐn)D壓技術(shù)生產(chǎn)植物肉蛋白產(chǎn)品。

2.2.1 擠壓技術(shù)

擠壓技術(shù)包含高溫、高壓和高剪切作用[41]，不同的擠壓條件（原料、擠壓溫度、水分、進(jìn)料速度和螺桿轉(zhuǎn)速等）會(huì)影響擠出物的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和不良風(fēng)味物質(zhì)含量[42-43]。擠壓技術(shù)包括干法擠壓技術(shù)（低水分?jǐn)D壓技術(shù)）和濕法擠壓技術(shù)（高水分?jǐn)D壓技術(shù)）。

目前，干法擠壓技術(shù)已經(jīng)非常成熟，擠壓設(shè)備以單螺桿擠壓機(jī)為主，產(chǎn)品水分含量較低，需進(jìn)行復(fù)水處理。傳統(tǒng)的植物素肉產(chǎn)品大多采用干法擠壓技術(shù)制造，我國傳統(tǒng)素肉經(jīng)過選豆、脫殼、榨油、榨油后的豆餅粉碎成面、拌料、擠壓膨化成型和干制包裝后形成[44]，但通過干法擠壓技術(shù)加工而成的植物蛋白肉產(chǎn)品在視覺、味覺、嗅覺上與肉制品存在很大差距，如素雞、面筋等肉型松散、質(zhì)感差。

濕法擠壓技術(shù)中，蛋白質(zhì)受到外界壓力后，二硫鍵、氫鍵和離子鍵被破壞后進(jìn)行新的重組形成組織化蛋白[45-46]。組織化植物蛋白具有更類似肉的纖維狀組織結(jié)構(gòu)，是目前人造肉加工技術(shù)及產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)[40]。擠壓設(shè)備以雙螺桿擠壓機(jī)為主，要求原料蛋白質(zhì)含量在60%以上，通過濕法擠壓技術(shù)加工而成的植物蛋白肉產(chǎn)品水分含量較高，具有纖維化質(zhì)地和結(jié)構(gòu)，富有彈性和韌性，接近傳統(tǒng)肉制品。

2.2.2 靜電紡絲技術(shù)

靜電紡絲技術(shù)屬于紡絲技術(shù)的一種，該技術(shù)是使紡絲原液經(jīng)過擠壓噴出形成細(xì)流，進(jìn)而凝固成纖維[20]。靜電紡絲技術(shù)通常是在堿性溶液中使高黏度的蛋白液通過噴絲板改變其結(jié)構(gòu)使之變成酸性凝固液體，從而連續(xù)制作納米級(jí)別纖維[47]。紡絲技術(shù)制作植物蛋白肉成本高、蛋白質(zhì)物料要求高、工藝復(fù)雜、制作組織化蛋白過程中會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)和大量廢水，產(chǎn)業(yè)化難度較大[48]。

2.2.3 食品3D 打印技術(shù)

3D 打印技術(shù)也稱“增材制造”，是一項(xiàng)將多種專用材料通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)按照擠壓、燒結(jié)、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實(shí)體物品的技術(shù)[49]。該技術(shù)以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，融合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、材料加工與成型技術(shù)，一直以來主要用于打印“人工假體”，其中的擠壓式打印被用于植物蛋白肉加工制作。當(dāng)溫度低于60 ℃時(shí)，蛋白質(zhì)無法解聚并進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組，使用3D 打印技術(shù)生產(chǎn)出來的植物蛋白肉雖在形狀上更接近真實(shí)肉，但口感與肉糜相似[50]。

3 植物蛋白肉行業(yè)現(xiàn)存的問題

目前，植物蛋白肉行業(yè)雖備受國內(nèi)企業(yè)和資本青睞，植物肉產(chǎn)品多樣化，從西式快餐到中式菜肴應(yīng)有盡有，可以滿足市場(chǎng)消費(fèi)需求，但市場(chǎng)態(tài)度卻不容樂觀，該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還存在許多問題。

（1）國內(nèi)消費(fèi)者對(duì)于植物蛋白肉產(chǎn)品的認(rèn)可度較低。對(duì)于人造肉類科技產(chǎn)品的安全性、健康性、食用感受等認(rèn)知不足，廣大消費(fèi)者對(duì)于植物蛋白肉的接受和認(rèn)可度很低。如何加強(qiáng)對(duì)消費(fèi)者推廣普及植物蛋白肉相關(guān)知識(shí)，還需要行業(yè)內(nèi)企業(yè)做大量的工作，認(rèn)真思考、精心引導(dǎo)消費(fèi)者對(duì)植物蛋白肉這種新產(chǎn)品樹立正確認(rèn)知。

（2）市場(chǎng)布局單薄。在中國市場(chǎng)，植物蛋白肉多以西式快餐食品原料的形式出現(xiàn)，雖然Beyond Meat、雀巢、HEY MAET、星期零等植物蛋白肉產(chǎn)品企業(yè)與包括星巴克、肯德基、德克士、瑞幸、喜茶、盒馬鮮生等在內(nèi)的單家或多家建立了合作關(guān)系，但除此之外，在主流餐飲中仍很難看到植物蛋白肉的身影。不斷豐富市場(chǎng)布局方式、提高植物蛋白肉“出鏡率”，對(duì)于消費(fèi)者了解并接受植物蛋白肉產(chǎn)品具有重要作用。

（3）監(jiān)管法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)缺失。一直以來，食品安全備受關(guān)注，然而目前針對(duì)植物蛋白肉行業(yè)內(nèi)僅發(fā)布了唯一一個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，沒有任何其他更嚴(yán)格、精準(zhǔn)、權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管辦法，政府相關(guān)部門和企業(yè)需要健全完善生產(chǎn)監(jiān)管和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化地制定并實(shí)施相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)許可、產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)、食品添加劑指標(biāo)、微生物限量值等，從而促進(jìn)行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。

（4）植物蛋白肉產(chǎn)品成本偏高。在某網(wǎng)上商城中，植物蛋白肉漢堡售價(jià)是普通肉類漢堡的3 倍。相比價(jià)格高且陌生的新興產(chǎn)品植物蛋白肉，大多數(shù)消費(fèi)者更愿意選擇購買所熟悉的傳統(tǒng)肉類，所以降低植物蛋白肉產(chǎn)品的成本和售價(jià)對(duì)行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

（5）工藝和設(shè)備研發(fā)有待突破。雖然市面上部分植物蛋白肉產(chǎn)品口感與真肉無異，但形態(tài)、色澤與風(fēng)味還存在較大差異，還需要進(jìn)一步研發(fā)；另外，各個(gè)國家和地區(qū)飲食習(xí)慣不同，開發(fā)更多品類、口味的植物蛋白肉產(chǎn)品也很重要。目前僅有實(shí)力較強(qiáng)的植物蛋白肉企業(yè)能夠自主研發(fā)生產(chǎn)加工設(shè)備，大部分企業(yè)沒有能力去研發(fā)設(shè)備，造成設(shè)備技術(shù)落后、生產(chǎn)成本偏高、產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。因此，引入更多有實(shí)力的設(shè)備制造企業(yè)進(jìn)入植物蛋白肉行業(yè)，不斷研發(fā)技術(shù)先進(jìn)、高自動(dòng)化、高加工精度的設(shè)備，也是促進(jìn)行業(yè)發(fā)展的重要一環(huán)。

4 結(jié)語

雖然植物蛋白肉產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)仍屬于發(fā)展的初期，還有很多問題需要解決，但隨著國內(nèi)消費(fèi)者對(duì)于食品多元化、健康性、綠色環(huán)保等方面的要求日益提升，相信植物蛋白肉產(chǎn)業(yè)將成為未來國內(nèi)食品行業(yè)中最具發(fā)展前景和潛力的新興產(chǎn)業(yè)。