植物蛋白高濕擠壓組織化綜述

許淼杰， 張瑩瑩， 欒廣忠

(西北農林科技大學食品科學與工程學院；糧油功能化加工陜西省高校工程研究中心，楊凌 712100)

目前，全球糧食生產和消費方式正面臨嚴峻挑戰。人口激增、土地、糧食和水資源的短缺導致糧食問題不斷加劇。聯合國世界糧食計劃署(WFP)指出，“2020年全球至少將有約2%的人口陷入危機級別或重度糧食不安全狀況。在新冠疫情的陰霾下，全球糧食體系暴露出更多缺陷，只有建立一個更加公平、更加可持續和更有韌性的糧食體系，才能在2030年前保障全球約85億人的健康糧食需求[1]”。根據世界糧農組織(FAO)預測，2030年肉類需求量將提升約七成；2050年，全球人口將突破90億，屆時要求糧食產量至少提升七成，尤其是蛋白制品[2]。

目前，以經濟、健康且環境友好型的方式滿足人們對蛋白質的需求是全球糧食安全面臨的最大挑戰之一。傳統肉類生產不僅嚴重依賴環境，且產生的大量溫室氣體進一步危害生態環境，并非可持續的蛋白質來源。此外，人們對動物福利保護和自然資源稀缺的意識日益增強，加之人們對植物蛋白健康功能的認識逐漸加深，素食已成為一種生活理念和發展趨勢[3]。

因此，為適應市場需求，以植物蛋白為基礎的肉類替代產品應用而生，其中，組織化植物蛋白(TVP)因其優于傳統動物蛋白的營養優勢而備受關注。

1 組織化植物蛋白技術

組織化植物蛋白即“植物肉”，是人造肉的一種。蛋白質的組織化是指通過擠壓等技術手段使蛋白質發生變性使其獲得質構特性的過程[4]。目前大豆分離蛋白、大豆濃縮蛋白、脫脂豆粉以及谷朊粉等是較為常用的組織化植物蛋白原料[5]。組織化植物蛋白加工形成的人造肉類產品，具有與動物肉類相似的肌肉纖維結構、高吸水能力和高持水能力。其口感、外觀及風味類似肉類，但擁有低脂肪、低熱量和零固醇等特點，是改善飲食結構的優秀平價食物資源[6-9]。

隨著人們對組織化植物蛋白的需求持續增加，加工生產組織化植物蛋白的技術手段也在不斷升級和改進。目前主要的加工方法有熱凝固、擠壓和纖維紡絲等[10]，其中擠壓技術用于生產組織化植物蛋白已有50多年的歷史，近些年高濕擠壓技術(HME)因其能生產出高質量的組織化植物蛋白成為了人們關注及研究的焦點。

2 食品高濕擠壓技術

2.1 食品擠壓技術發展進程

食品擠壓技術大致可分為幾個發展階段：在1940年以前，人們主要通過單螺桿擠出機制造擠壓產品，例如生產灌腸和意大利面(pasta)。第二階段即擠壓膨化階段，在1940-1980年，單螺桿的高溫短時(HTST)擠壓技術成為熱門的食品加工技術，生產出了方便食品、零食和營養食品。20世紀80年代，在日本和法國研究人員合作研發下，開發了具有特殊冷卻模頭的雙螺桿擠壓機，并以大豆分離蛋白為原料，在物料含水量高于45%的條件下進行了擠壓組織化試驗，這是擠壓技術新階段的開始。由于雙螺桿擠壓機可以處理單螺桿擠壓機無法實現的高水分物料的擠壓操作，至此雙螺桿擠出機開始逐步取代單螺桿擠出機。20世紀90年代，新的擠出技術，例如超臨界流體擠出(SCFX)，開始應用于生產植物蛋白肉類類似物或淀粉基材料。擠壓和3D打印的結合也大大提高了擠壓技術的自動化程度，目前制藥領域已有應用[11]。此外，利用擠壓技術開發天然可降解包裝材料也成為研究熱點[12]。在組織化植物蛋白的生產加工中，高濕擠壓是現階段最佳工藝技術。

2.2 高濕擠壓技術優勢

高濕擠壓技術最大特點是物料水分含量較高，雖然國際上對“高濕”尚無明確標準，但一般認為物料濕度大于40%。高濕擠壓與低濕擠壓主要技術特征的對比見表1。

表1 高濕擠壓與低濕擠壓技術特征比較

在高濕擠壓過程中，原料填入雙螺桿擠壓機與加入的水混合。混合物通過螺桿的熱機械運動被剪切、軟化，擠壓機尾部的冷卻模組，使蛋白質重排、層化并趨于堅固，形成纖維化組織，最終得到類似于肉制品的人造肉產品。由于高濕擠壓系統具有冷卻模具，可在相對較低的溫度下使蛋白形成纖維結構從而導致產品營養成分損失少。其最大優勢是加工生產的組織化蛋白產品例如蛋白面、素雞、素肉等具有豐富的纖維和致密的結構、富有彈性和韌性，且含水量較高，不需二次復水就可直接食用，質地均勻一致與肉的質感相近。

圖1 高濕擠壓技術功能分區示意圖

2.3 高濕擠壓設備——雙螺桿擠壓機

在物料水分含量較高的條件下，單螺桿擠壓機不再適用。雙螺桿擠壓機具有更高效的加工能力，更低的能耗，淀粉糊化更完全，且可以在更寬泛的濕度條件下(5%～95%)完成擠壓[13]。相較于單螺桿，雙螺桿擠壓機與物料接觸更充分，輸送效率更高。且在高濕條件下，由于物料黏性小，摩擦低，雙螺桿擠壓機輸送能力更優越。此外，雙螺桿擠壓機應用場景更廣泛，不僅可以處理黏性、油滑物料，還可以處理不同顆粒范圍的物料，且具備自潔能力，清機更加便捷。

用于高濕擠壓的雙螺桿擠壓機一般可分為五個主要功能區：進料區、混合區、熔融區、模口和較長的冷卻區，繪制示意圖見圖1。進料區始終處于室溫，螺桿由輸送元件組成，作用是將物料輸送至下一個區域，此區域物料功能性質基本沒有改變。在混合區，螺桿通常配有捏合元件，注入的液體與物料混合后，通過螺桿的攪拌形成均質“面團”，注入液體的溫度一般低于80 ℃[8]。在熔融區，螺桿上含有更多捏合元件，此區域是核心功能區，是產品獲得合適紋理必需的過程，溫度通常高于130 ℃。模頭部分是控制熔體流動行為的關鍵，模口的形狀、大小都對產品最終形態產生影響。物料通過模具時，由于壓力的驟降，水分的蒸發以及模口的剪切應力等的共同作用下，形成特定的形狀。模具可以提供垂直于擠出方向的剪切應力，促進大分子的分離，便于形成纖維結構[14]。冷卻區是產品成型的關鍵區域，一般冷卻區域溫度略低于75 ℃，經過特殊設計的冷卻區可在物料擠出前增加其黏度，提供組織化所需的黏彈性。冷卻模具使接觸金屬表面的物料擠出速度遠遠小于內部的流動速度，導致熔體層流，產生了類似于肉類的分層特征。蛋白質分子重排和交聯，形成類似動物肉的纖維結構[15]。

2.4 基于分子結構的蛋白質組織化機理研究

食品擠壓技術是一門藝術，可以將擠壓機比作“盲盒”。原料組分的復雜性、發生物理化學變化的不確定性都導致擠壓過程的控制、產品的設計大多仍基于經驗[16]。通常認為擠壓使蛋白質重新排列形成具有同方向均勻的纖維狀結構，在高溫、剪切力等條件下使蛋白重新組合形成纖維蛋白體系。從分子角度，蛋白質在高濕擠壓過程中，分子鏈展開、結合、聚集和交聯，也可能會出現降解或氧化[17]。圖2表示擠壓過程中蛋白質的構象變化，參考Zhang等[8]并有改動。

圖2 擠壓過程中蛋白質的構象變化

2.4.1 物料在不同功能區內的分子結構變化

在混合區，原料中蛋白質分子鏈順著螺桿推進方向展開，暴露出疏水性氨基酸。進入熔融區后，物料受到剪切、高壓及高溫等的綜合作用形成連續的、塑化狀態的“熔融體”并不斷熔合，分離。此時蛋白質發生變性，剪切力與高溫促進了蛋白質間的相互作用和蛋白質與水的相互作用，同時一部分蛋白質分子鏈由于強剪切力而降解[18]。除了蛋白變性，物料中的淀粉在此階段開始糊化，導致物料黏度上升，由于氫鍵的作用，新的分子聚合物結構形成。當溫度持續升高，剪切作用繼續增強，熔融體的黏度開始降低。當熔融狀態的物料被傳送到冷卻模中，突然釋放的熱量和壓力使得蛋白質分子發生重排和交聯，最終使物料形成類似肌肉質地的各向異性纖維結構[2]，充分的冷卻過程確保了熔體在冷卻區內的層流[15]。

2.4.2 分子相互作用

在擠壓過程中，維持蛋白質初始構象的相互作用例如二硫鍵、靜電作用、疏水鍵及氫鍵等均發生了變化，但主要化學鍵如肽鍵沒有發生變化[19-21]。二硫鍵對組織化蛋白形成、產品性質影響最大，疏水相互作用、靜電作用和氫鍵也對纖維形成有重要貢獻。然而對花生蛋白組織化的研究發現，促使形成組織化結構的主要作用力為非共價鍵，二硫鍵次之[22]。其他大分子間的相互作用也對產品起到不同效果的影響，例如脂類在擠壓過程中形成過氧化物等分解產物，一方面與蛋白形成共價化合物聚集體，另一方面可誘導蛋白質分子間聚合及交聯。再如水分子在擠壓過程中，影響了球蛋白定向伸展，改變了二硫鍵與氫鍵、二硫鍵與疏水作用之間協同作用等，最終影響了蛋白質分子的聚合程度[23]。總之，擠壓過程中化學變化復雜且各不相同，仍需更多研究闡明擠壓過程中分子構象的變化。

3 加工原料

3.1 蛋白質

在組織化植物蛋白生產過程中，蛋白的選擇至關重要[9]。不同類型的植物蛋白以及原料間的配比都直接影響到最終產品的性能。大豆蛋白、小麥蛋白、花生蛋白、豌豆蛋白以及玉米蛋白等都能應用于高濕擠壓制造組織化蛋白中。整體而言，為了形成纖維結構，通常需要蛋白質質量分數在50%～70%之間。選擇原料的原則主要包括資源可獲得性、感官、營養及致敏性等因素。

最常見的植物蛋白原料是大豆蛋白，大量研究使用大豆蛋白作為擠壓原料，魏益民，張波等[5, 7]先后研究了高水分大豆蛋白組織化生產工藝和機理并對工藝參數進行優化。當蛋白含量越高，組織化纖維化程度越高，產品的拉伸強度、抗剪切力越強，但潤滑程度有所下降。提高大豆11S球蛋白的含量，在一定程度上可以提高擠壓纖維化產品的品質。高氮溶解指數的原料蛋白，其產品纖維結構更加明顯；此外大豆蛋白的粒度也對產品質地有影響。

谷朊粉具有良好的黏彈性，在熱及壓力下表現出熱固性，且蛋白質交聯能形成網絡結構，在組織化植物蛋白中應用廣泛。大豆分離蛋白、谷朊粉混合物在剪切變形和加熱條件下(95 ℃)即可生成纖維結構[24]。研究表明熱處理對小麥面筋聚合有顯著影響，在溫度高于75℃下發生且隨著熱機械處理的增加而增加，壓力、單位機械能耗(SME)影響不顯著[25]。添加一定比例(20%～40%)的谷朊粉，產品在質構、持香、感官評價等方面都有提升[6, 9, 24]。

近年來，出于風味、纖維結構及致敏性等方面的考慮，更多種類的植物蛋白用于高濕擠壓加工組織化蛋白。高濕擠壓技術適用于羽扇豆這種高蛋白、高膳食纖維及低糖的豆類[26]。豌豆蛋白在擠壓作用下，蛋白質分子間作用力發生改變，穩定性、凝膠強度都有增強。且豌豆蛋白能吸收更多脂肪，可提高產品品質[27]。豌豆蛋白與小麥面筋蛋白混合擠壓后產生明顯的纖維形態，且強度類似于煮熟的雞肉[28,29]。花生蛋白具有獨特風味，其可溶性蛋白質和氮溶解指數高，被認為是新型的人造肉原料蛋白，也有更多研究關注[30-32]。玉米蛋白與淀粉可形成類似小麥面筋的結構，也具有加工潛力。研究表明，擠壓工藝可使玉米醇溶蛋白的結構特性發生改變，物性得以改善，持水力、吸油性和黏度均有不同程度的增加[33]，即玉米醇溶蛋白制作肉類似產品亦有可能。

3.2 碳水化合物

碳水化合物在高濕擠壓過程中也發揮重大作用。小分子碳水化合物如葡萄糖可以與游離氨基酸參與美拉德反應，影響產品的顏色和味道[34]。大分子碳水化合物例如淀粉和粗纖維對產品纖維結構的形成起主要作用。淀粉在熱機械加工下，發生降解和糊化，此過程破壞了分子內二硫鍵、增強疏水相互作用和增加表觀黏度從而穩定了新構象，促進蛋白質分子的聚集。但隨著淀粉質量分數的增大(0%～8%)，產品纖維度降低，硬度和咀嚼性都顯著降低[31]。楊勇等[9]以大豆分離蛋白、谷朊粉為原料，以產品的持水性和持油性最優為目標，確定了直鏈玉米淀粉的最優添加量為3%。在擠壓過程中，適量添加碳水化合物和外源多糖可以改善蛋白質的纖維結構，以達到理想效果，但添加量不宜過多。

3.3 脂肪

脂肪的添加，可以降低摩擦，使物料更容易擠出，使產品表面更光滑且提升產品的風味。有研究表明，脂質在擠壓過程中通過與淀粉或蛋白質形成復合物而起到增塑劑的作用，蛋白質-脂質相互作用使得纖維結構更穩定。Vaz等[35]認為，脂肪添加量為2%～10%時最適宜。脂肪在形成網絡結構的過程中，發揮的作用比溫度和濕度更大，產品隨著油脂含量的增加逐漸變軟，咀嚼度下降，但當脂肪含量過高時會導致物料發生滑動，不利于充分剪切，甚至發生噴射現象。

4 加工條件及模型建立

在高濕擠壓過程中機筒溫度、螺桿轉速、喂料速度、包括模頭、螺桿配置等都是控制組織化蛋白質量的關鍵點[36]。

4.1 溫度

研究認為影響大豆組織蛋白組織化度的最主要因素是溫度。雙螺桿擠壓機擁有多個功能區，不同分區的溫度對產品品質均有影響。例如模頭的溫度可以影響扭矩、壓力和比機械能等，從而改變產品質地[2]，一般不低于100 ℃；再如冷卻區的溫度直接影響擠出物的流速分布，從而影響產品纖維結構[37]，一般應低于75 ℃。熔融區的溫度是改變蛋白質構象的關鍵因素，直接影響擠出產品最終質量。

熔融區溫度對不同植物蛋白的影響也不同，就大豆分離蛋白而言，只有在熔融溫度高于130 ℃時才能形成纖維狀結構[38]，當溫度從130 ℃上升至160 ℃，組織化程度先增加后下降，這與形成的二硫鍵連接先增加后減少有關[39]。眾多研究表明，當溫度為150 ℃時，擠出產品綜合品質最優[5-7, 9, 11, 19]。

對于花生蛋白，有研究指出當溫度高于140 ℃時，能形成明顯的纖維結構，150 ℃時，其組織化蛋白硬度和彈性增加；繼續升高溫度時，其硬度和彈性開始下降[30]。但羽扇豆蛋白在溫度130 ℃至180 ℃的區間內，擠出物沒有顯著變化[27]。小麥面筋蛋白，在130 ℃以下不能完全變性形成纖維結構[4]。當不同植物蛋白混合時，例如豌豆、小麥蛋白的混合原料，在120 ℃擠壓時，產生明顯纖維形態，當140 ℃時，有良好性質[28]，其他眾多研究溫度設定在150 ℃左右時，產品擁有最佳性質。整體而言，高濕擠壓物料水分較高，其溫度較低水分擠壓低，熔融區溫度可參考控制在150 ℃左右。

4.2 水分含量

水分在擠壓過程中起多種作用，一方面可降低物料的玻璃化轉變溫度，改善物料流動性，便于后續加工；另一方面能減少摩擦，降低黏度，同時還可在高溫高壓下氣化，快速熟化食品。總之，水既是聚合物塑化劑又是潤滑劑、導熱劑[40]。水分在擠壓過程中與蛋白發生水合、變性、交聯、聚合，影響組織化蛋白的纖維結構。水分也影響溫度、壓力等參數，影響物料流變學特性進而影響產品性質[4]。

在一定范圍內，水分含量增加，將使得更多疏水基團暴露，導致NSI降低。同時，水分促進了蛋白的伸展變性，有利于組織化的形成，使得產品組織化程度、黏附性、持水能力增強[41]。含水量的增加將導致蛋白質的反應率顯著增加，二硫鍵、氫鍵和疏水相互作用將促進高度纖維結構的形成。陳鋒亮等[40]研究，大豆分離蛋白物料含水率 28%～60%時，隨著水分含量的升高纖維狀和多孔狀結構越明顯，組織化度越大。但當水分含量過高，則導致體系內蛋白原料所受剪切減弱，減弱蛋白聚集體之間的交聯作用，影響最終產品的品質。同時較高的水分含量也會導致水-蛋白體系不均，在模口出現“噴射”現象，不利于穩定加工。由于使用原料、設備以及具體參數條件有所差別，水分含量對最終產品品質影響結果也不盡相同。同時水分與其他工藝條件的協同作用研究還不夠深入，在高、低水分含量的界定上，盡管有學者測定擠壓組織化蛋白自由水含量試圖對水分臨界值進行劃分，但有待進一步研究。

4.3 喂料速度與螺桿轉速

喂料速度與螺桿轉速相輔相成，它們決定了物料在螺桿的分布與在每個功能區的作用時間。康立寧等[42]在研究中指出，進料速度對產品的質構化程度、硬度、咀嚼性、顏色、吸水能力均有影響，但喂料速度取決于機械設備，不同設備應選擇不同進料速度。螺桿的旋轉提供系統的剪切力，并將物料向前推進。當螺桿轉速提高時，物料混合效果提高，分散相可以更好的分散于連續相，且形成更薄的纖維結構，且蛋白分子進一步變性，黏度降低，模頭壓力降低。不同螺桿轉速對最終產品的影響不同；原料組分不同，最佳螺桿轉速選擇也不同。有研究將螺桿的轉速從60 r/min提升至180 r/min時，產品的硬度和咀嚼性都提升，但是組織化程度卻有下降[7]。楊勇等[9]以直鏈玉米淀粉、大豆分離蛋白、谷朊粉為原料確定螺桿轉速120 r/min時，產品持水性持油性最佳；尋崇榮等[6]以大豆分離蛋白，谷朊粉為原料，螺桿轉速300 r/min時，產品性能達到最佳。

除了這些參數外，改變模頭的孔徑、形狀，調整螺桿構型、嚙合元件的長度、間距、角度等都可以改變剪切力從而影響纖維結構的強度。加工條件對組織化蛋白的影響是綜合的、復雜的、協同的。如今，越來越多的研究希望明確系統參數包括扭矩、壓力、單位機械能等與過程參數、目標的數學關系，構建新的分析模型，這對高濕擠壓技術生產組織化蛋白具有積極意義。

注：“O”“R”“C”和“P”分別表示操作參數、響應參數、構象變化和產品質量，“F”是指功能關系。圖3 一種新的擠壓過程系統分析模型

4.4 系統分析模型

擠壓參數可以分為3類，包括過程參數(輸入參數)即原料的特性與組成，添加物料順序，水分含量與溫度，螺桿轉速與進料速度，機筒溫度與螺桿結構和模頭形狀等；系統參數(中間參數)即壓力、扭矩、SME和停留時間分布等；以及產品產量、產品特性、色澤、風味和營養價值等的目標參數(輸出參數)。過程參數直接決定了系統參數，系統參數影響目標參數，三者存在著數學關系[22, 43]。康立寧等[42]研究了大豆蛋白高水分擠壓組織化過程中工藝參數對系統壓力和扭矩的影響，Zhang等[30]研究了花生蛋白在高濕擠壓下系統響應參數與擠出物的質量間的聯系。Valerie等[4, 33]討論了機械能輸入、擠出機壓力與機筒溫度的關系影響，而后建立了一個經驗模型，將小麥蛋白在擠壓過程中聚合反應描述為時間、溫度和剪切速率的函數，為擠出工藝設計提供建議。Zhang等[8]提出了一個新的系統分析模型，如圖3所示。肖志剛等[44]建立模型，利用模糊數學評價法優化素肉餅工藝及其品質研究。

5 品質特性與評價

5.1 質構變化

高濕擠壓工藝生產出的組織化蛋白擁有良好的質地與類肉的感官。通過掃描電子顯微鏡觀察其切片表面較為平整，有明顯的片層狀、纖維拉伸與多層纖維結構，且結構較為緊密，空隙較少。這種結構便于水分和油的保持[2, 9]。通過激光共聚焦掃描顯微鏡同樣發現沿著剪切流方向拉長的蛋白質結構域，在產品中表現出纖維排列[38]。對比擠壓纖維狀組織蛋白與普通組織蛋白，擠出的纖維狀組織蛋白條紋更清晰、質地更細膩、表面更光滑，紋理按擠出方向呈條狀分布，從橫切面觀察內部氣孔更細密。彈性、回復性等指標更為均勻，豆腥味低，質感更接近肉類。此外異性指數表示材料的各向異性結構和纖維化程度，可以量化肉類替代品的質地和感官特征[2]。

不同參數條件對產品品質亦有顯著影響。純SPI擠出物擁有均勻且較硬質地結構，而在SPI中添加其他成分(如淀粉或纖維)會產生更細纖維，形成各向異性結構，且當溫度于140～160 ℃時，在平行方向，擠出物拉伸強度增加。如圖4所示，使用豌豆蛋白、大豆分離蛋白與小麥蛋白混合，在不同溫度下擠壓形成的組織結構也不相同。Palanisamy等[26]研究表明過少(40%)或過多(68%)的含水量都不適合纖維網絡結構的形成。在較低的水分含量下，蛋白質沒有完全水合以參與蛋白質交聯反應，且擠出物質地較硬。在較高的水分含量下，蛋白質變性減少，黏度降低可能也會減少蛋白質相互作用和交聯，導致無法形成理想結構。如圖5所示，不同含水量和溫度的條件下，通過SEM觀察到組織結構存明顯的差異[45]。螺桿轉速影響組織蛋白的斷裂模式，如圖6所示[25]。故在一定范圍內提高螺桿轉速可以加強蛋白質的組織化，從而形成致密的層狀結構。

圖4 豌豆、大豆分離蛋白與小麥蛋白不同溫度下擠壓結構[28]

圖5 在不同進料含水量和擠壓溫度 下的TSP的掃描電子顯微鏡圖像

圖6 不同溫度、螺桿速度下產生的大豆濃縮蛋白的斷裂模式

5.2 營養品質

除了質構、微觀結構等物理方面發生了變化，擠壓過程還對產品在營養功能上有所改善。研究指出通過高濕擠壓技術可以改變膳食纖維含量和纖維溶解度，可溶性纖維質量分數增加211%，不溶性纖維減少7.8%[46]。擠壓后的淀粉發生糊化，總鏈、直鏈淀粉含量都有所下降，淀粉消化率顯著提升。高溫和剪切作用的也使得蛋白質消化率提高。但由于非酶促褐變反應和熱交聯，溫度過高也會降低蛋白質的消化率[26]。肖志剛等[47]研究了擠壓過程對不同谷物蛋白功能性質的影響，對于小米蛋白、玉米醇溶蛋白在一定條件下溶解度降低[48]，而花生蛋白溶解度有所上升。

擠壓過程對豆類、谷物中的抗營養因子如肌醇六磷酸、單寧等起到有效的減少作用[49]。物料濕度、螺桿轉速和溫度等不同條件對抗營養因子的降解效果不同。總體而言，較高的濕度、較慢的轉速和較低的機桶溫度有助于抗營養因子的降解。總之，高濕擠壓這種較為溫和的擠壓方式使得一些營養物質更好的保留、提高蛋白質和淀粉消化率、增加可溶性膳食纖維、降低脂質氧化、提升維生素、礦物質的保留率[50]。

6 總結與展望

6.1 前景與挑戰

世界眾多著名企業家、投資機構和互聯網巨頭等涌入人造肉市場，在短短幾年內諸多人造肉企業迅速發展并吸金頗多，其產品市場份額也在迅猛提升。我國《“健康中國2030”規劃綱要》和《中國居民膳食指南(2021)》的先后出臺，將居民健康提升至國家戰略地位，指南還指出我國居民大豆等植物蛋白攝入不足，提倡以植物性食物為主，減少脂肪膽固醇攝入。進一步加深利用植物蛋白生產替代動物蛋白制品已在社會各界達成共識。隨著人們對植物基食品的關注與了解，以及高濕擠壓加工技術的進步，植物蛋白生產人造肉產品的發展潛力愈發巨大。

目前在產品品質、設備開發、加工工藝、系統研究等方面存在問題亟待解決。在產品品質方面，盡管植物基人造肉已具備類似動物肉的纖維與質地，但在彈性、咀嚼性方面仍有區別，特別是在汁水、鮮嫩口感等方面。其次，人造肉的風味與動物肉仍存差距，一方面豆腥味的處理技術仍需改善，另一方面，動物肉特有的芳香物質還不能很好復刻。除產品本身，設備的升級與開發也成為必然的趨勢。雖然當下設備已具備了加工出優良品質組織化蛋白的能力，但一些設備缺乏穩定、精準的控制，導致產品品質不穩定，同時缺乏數據的監控體系對擠壓過程機理的研究也帶來不便。設備的升級將進一步促進擠壓機理的研究，當下關于擠壓過程的理論研究還較為淺顯，只有少量研究關注參數間的關系，模型的建立等。除此之外，高濕度產品的保存、產品評價標準的建立等都是當前亟待解決的問題。

6.2 未來發展趨勢

面對未來食品的發展趨勢，利用合成生物學、人工智能，增材制造等技術，為人類提供更健康、更安全、更營養、更美味的食品，是當下食品從業人員的更高追求。人造肉技術作為其中最具代表性的食品加工技術，正迅猛發展。未來高濕擠壓組織化技術研究應主要集中在幾個方面：

一是優化現有原料配比，開發新型植物擠壓原料。目前除大豆蛋白外的其他植物蛋白，例如花生蛋白、豌豆蛋白、大米蛋白、蠶豆蛋白、玉米蛋白等利用不夠充分。其添加可豐富產品的營養組成，優化產品的營養結構，提高產品營養品質。同時，優化原料配比，探究開發提高產品組織化的天然添加劑如多糖、纖維素、天然酶類物質等。

二是擠壓設備的升級與提升裝備控制性。目前已有越來越多新型擠壓設備，但仍存在例如參數的實時監測、系統參數的可視化等技術難題需要攻克。特別是螺桿、嚙合元件等眾多設備器件的設計也有優化的必要。總之設備的優化可以進一步提高擠出過程中控制的精準性，對最終產品的優化起決定性作用。

三是進一步探究擠壓過程機理與研究構建科學的模型。擠壓過程伴隨著復雜的物理化學變化，其中機理分析仍具有巨大的挑戰。同時由于擠出過程是在動態平衡下連續進行的，過程參數之間也相互影響，找到工藝優化的規律也極具挑戰，探索物料在螺桿機內的變化機理，以及建立系統的分析模型分析各參數間的內在聯系與數學函數，開發軟件模擬擠壓工作，對原材料性能、擠壓參數、部件的構象變化以及擠出物的質量評估等，是構建和完善高濕擠壓基礎理論及工程體系的基礎，更是該技術研究的核心。