谷物資源在植物基食品中的研究進展

王涵　陶然　路帥帥　隋佳怡　李傲強　袁媛

摘要：隨著健康食品意識的興起和社會可持續發展理念的發展，新型原料的開發和相關技術的完善促進了植物基食品行業迅速發展，并在國內外推出多種商業化的產品。同時素食主義人群的增多，也成為了植物基食品行業進一步發展的動力源泉。對于植物基食品的研究，基于我國農業大國的國情、國民的飲食習慣和植物基食品產業發展初期的現狀，本文著重研究谷物資源在植物基食品中的應用，對谷物原料在植物基食品中的呈現形式、風味物質和技術手段進行綜述，對于谷物資源在植物基食品中的未來研究進行展望。

關鍵詞：谷物資源 植物基 食品 植物蛋白

由于環境污染、能源危機和氣候變化等生存風險的挑戰，消費結構及生活方式轉變向食品產業體系提出更高要求，人們開始追求更健康、安全、營養的飲食，這一趨勢催生了植物基食品在全球市場的快速增長。植物基食品是以植物為原料，經一定工藝制成的，模擬動物基食品的口感、風味和質構等特征的食品。

谷物作為我國人民一日三餐中的主食原料，為人體提供必要的碳水化合物，在《中國居民膳食指南》中處于“塔基”部分，比例遠超其他來源的食材，此外，谷物還富含蛋白質、礦物質和膳食纖維等多種物質，對于維持國民的膳食平衡起重要作用[1]。谷物中還含有維生素B族、多酚和黃酮等植物化學物質，可以降低心腦血管疾病、高血壓和糖尿病等慢性疾病，具有營養保健功能，也是植物基食品的主要原料。

根據中國食品科學技術學會起草的《植物基食品通則（征求意見稿）》團體標準，植物基食品可以分為五大類：植物基肉制品（植物肉）、植物基乳制品、植物基蛋制品、植物基冷凍品及制作料、其他植物基食品[2]。本文以植物基食品中較為流行的植物肉、植物乳和植物蛋三者為研究對象，綜述谷物資源在三種植物基食品中的應用發展，指出現階段存在問題，展望谷物資源在植物基食品中的開發方向，希望為國內植物基食品在谷物資源領域的發展提供一定的參考。

一、谷物資源在植物基肉制品中應用

（一）植物基肉制品的介紹

根據T/CIFST 001—2020《植物基肉制品》，植物基肉制品是以植物原料（包括藻類及真菌類等）或其加工品作為蛋白質、脂肪的來源，添加或不添加其余的輔助配料，經過一系列加工制成的具有類似動物肉制品口感、風味和質構等特征的食品[3]。植物肉制品以植物蛋白代替動物蛋白，經過產品加工制成的類肌肉纖維狀結構和脂肪組織，口感和外觀上與動物肉相似[4]。

植物基肉制品相對于傳統養殖肉，在健康、安全和環保等方面更具優勢。植物基肉制品的出現，減輕了長期攝入動物性食物對人健康的潛在性危害，減少了動物養殖過程中的碳排放，解決了肉類在地球環境資源的低效利用，對降低溫室效應也有顯著影響[5]。

（二）大豆資源在植物基肉制品中的應用

植物蛋白是一種優質的蛋白資源，含有與人體所需比例接近的必需氨基酸；不含導致“文明病”的激素、抗生素、膽固醇和反式脂肪酸；加工特性上吸水性與吸油性、乳化性與乳化穩定性、黏性及凝膠形成性等良好，符合當代人健康飲食要求，同時也奠定了植物蛋白在食品加工中的應用基礎[6]。植物基肉制品在原料的選擇上多種多樣，如谷物蛋白原料（大豆蛋白、豌豆蛋白和花生蛋白）是比較常見的商業化植物基肉質產品的蛋白原料。其中大豆蛋白的應用在我國更為普遍，根據是否加入其他植物蛋白原料，分為只有大豆蛋白的單一體系和加入其他植物蛋白后組成的大豆蛋白復合體系[6]。相對于一種蛋白質在營養和功能上的限制，在大豆蛋白復合體系中，加入其他的植物蛋白結合，通過多種蛋白協調發揮作用改善產品品質[7]。植物基肉制品在國內外都已面向消費者推出了商業化產品，國外企業以大豆蛋白質為主要原料混合椰子油和葵花籽油，生產出植物豬肉產品；國內企業綜合多種技術，獲得了具有肉皮，口感層次分明，肥瘦兩相宜的新素食“豬五花肉”[8]。

（三）谷物在植物基肉制品中的加工技術

目前谷物在植物基肉制品生產中，較為常見的是擠壓加工工藝，將谷物原料如大豆蛋白、小麥蛋白和豌豆蛋白等，以水為介質作用于谷物原料，熱能和機械能交互式輸入[9]，混合加入進料口，進行加壓、加熱和機械剪切等一系列操作[10]。大豆蛋白和其他成分（如小麥蛋白）生產產品產生的紋理化植物蛋白，通過擠壓技術可以模擬肉制品形態、風味和質構，而且無需添加任何肉類成分[11]。

值得一提的是，大豆蛋白和小麥蛋白的混合比例會影響植物基肉制品的纖維結構、保水性和多汁性[12]。植物基肉制品中，根據水分含量的不同進行劃分，水分含量為20%～40%的是低水分產品，水分含量為 40%～80%的是高水分產品。在擠壓加工工藝中，根據產物含水量不同分為，低水分擠壓和高水分擠壓。低水分擠壓技術原料應用范圍更廣，得到的產品干燥易保存，但后續工藝復雜，食用前需要復水。高水分擠壓技術原料應用選擇更為嚴格，得到的產品最終會含水量大于50%，食用前無需復水。且高水分擠壓后的產品通常還會進行冷凍加工，目的是增強其纖維結構[13]。

二、谷物資源在植物基乳制品中應用

（一）植物基乳制品的介紹

乳制品是一項國民日常飲食中的高品質、高營養的傳統食物。而我國有大約85%的乳糖不耐受人群，這不僅限制了人們食用乳制品，還進一步制約了乳制品市場的發展[14]。技術進步，各種新茶飲和乳飲料不斷涌入消費者視野中，刺激了我國奶制品市場對原料的選擇；時代發展，重度發展畜牧業造成的環境污染和人口快速發展乳源供應不足的矛盾[15]。以上因素的刺激，使具有不含乳糖和膽固醇，具有高蛋白等特點的植物基乳制品受到了人們的追捧，市場占有率持續增長。

作為新興的產業名詞，有關植物乳的產品命名和定義尚未達成統一認識。中國食品科學技術學會團體標準《植物基食品通則》（T/CIFST 002-2021）中將植物基乳制品命名為：植物基乳制品是以植物原料（包括藻類和真菌類）或其制品為蛋白質、脂肪等來源，添加或不添加其他配料，經一定工藝制成的，具有類似某種動物乳及乳制品相應特征的植物基食品[2]。美國植物基食品協會在《美國植物乳飲品的標簽建議標準》中的定義為：植物基乳產品是一種將堅果、谷物、豆類、種子（或這些食物中的提取成分）或其他植物性成分與水和其他可選的非動物性成分混合而成的液體食品[16]。

（二）燕麥資源在植物基乳制品中的應用

植物基乳制品是從植物的水溶性提取物中獲取的[17]，具有低致敏性，且蛋白類原料是植物基乳制品必不可少的原料之一。植物基乳制品根據狀態類別不同分為植物基性質的發酵乳、乳酪、乳粉和飲料等；根據原料來源、富含營養素的不同可以分為豆類乳制品、谷物類乳制品、堅果類乳制品和其他植物類乳制品[15]。植物基谷物類乳制品常用原料有大豆、綠豆、燕麥及小米等，在谷物類乳制品中以燕麥類乳制品備受人們青睞。燕麥中賴氨酸含量為小麥的2倍以上，色氨酸含量為小麥的1.7倍以上[18]，此外，燕麥中還含有皂苷、生物堿等其他功能性成分[19]。燕麥中高油脂、高蛋白、可溶性膳食纖維，都表明燕麥是制作谷物蛋白飲料的良好原料[20]。在實際研究中，Deswal等[21]發現通過調整酶處理條件，發酵酶解后的燕麥漿料，不僅對燕麥奶的產量、總固體含量和流變參數產生影響，還能夠提高產品營養價值。

（三）谷物在植物基乳制品中的加工技術

谷物加工技術對于植物基乳制品的風味物質、感官評價和儲藏品質也有顯著影響。以植物基乳制品類別下的植物基飲料為例，谷物飲料屬于植物基飲料的一種，可以細分為谷物液體型、谷物固體型和谷物發酵型等[22]。市面上常見的谷物飲料是谷物液體型，經預處理、調配和殺菌等一系列工藝制作而成。谷物固體型飲料中的關鍵技術是干燥技術，有熱風干燥技術和冷凍干燥技術，熱處理發芽小麥制備發芽小麥茶粉包則是應用了第一種干燥技術[23]。而谷物發酵型飲料顧名思義，在谷物原料中加入功能性微生物，經過發酵制成的飲料。

不同地區的植物基乳制品，在谷物加工上也略有不同。歐美地區在殺菌工藝上采用高功率、長時間的非熱超聲技術，使菌膜削弱和裂解，短暫影響或亞致死損傷病原體，延遲細菌生長，延長植物基乳制品保質期[24]。亞洲地區打破植物基發酵乳傳統制作工藝上，時間漫長，質地和營養成分受損的限制，在植物基乳制品加工上采用高壓加工，有效減少了營養成分損失，縮短了加工時間[25]。國內的植物基乳制品加工中，以豆乳加工為例，采用高壓均質技術輔助蛋白酶酶解，使豆乳粒徑均勻，無明顯沉淀，穩定性提高。對抗營養因子起到較好的抑制作用[26]。

三、谷物資源在植物基蛋制品中應用

（一）植物基蛋制品的介紹

雞蛋凝膠性能良好，在食品加工中以蒸蛋的形式存在或作為功能性原料應用于食品中[27]。與傳統雞蛋相比，植物基蛋制品具有低飽和脂肪酸，不含過敏原和膽固醇[28]，不受禽流感影響的優良特點[29]。

（二）豆類資源在植物基蛋制品中的應用

植物蛋可以選擇多種原料，以大豆、綠豆和豌豆比較常見。如以豌豆蛋白、豌豆淀粉和亞麻籽為原料加工，生產植物蛋；加工處理維持綠豆分離蛋白原有性質和功能，輔以調味品調味，姜黃粉調色生產植物蛋[8]。

（三）谷物在植物基蛋制品中的加工技術

利用谷物資源的凝膠形成性是植物基蛋制品加工的一種重要方式，如大豆蛋白具有獨特的膠凝特性，被廣泛使用來替代動物蛋白[30]，小麥蛋白在擠壓過程也可以產生彈性凝膠[31]。李鑫[32]在三種優選植物基蛋清模擬配方蒸蛋應用試驗中表明，100 mM NaCl+0.4%Vc時，盡管凝膠強度略差，但植物蛋的蛋清外觀和感官評定與真實蛋清最為相似；2%果膠+pH 6.5時，植物蛋的蛋清凝膠強度與真實蛋清最為接近但外觀偏黃。植物基蛋黃模擬體系中，2%果膠+pH 6.5時，植物蛋與真實全蛋最為相似。

四、現階段存在問題

盡管谷物資源在植物基食品應用較為廣泛，但我國植物基產業處于萌芽時期，受加工制造關鍵核心技術的限制，導致加工技術單一、加工水平較低，同時還存在以下的問題。

1.谷物資源應用在植物基肉制品，其質構、口感、風味與營養等品質上與真實肉制品仍然存在較大差距。口感上，植物基肉制品與動物肉相比，纖維結構的緊密性和豐富性較差，肉質持水能力一般，缺少彈性和咀嚼性[6]。風味上，一是谷物中以大豆蛋白為原料的植物基肉制品豆腥味較重；二是植物基肉制品的風味調控是通過加入調味品輔助，如肉味香精等，但是這種調味品包易出現粉味重、肉香氣味弱、效果差的問題[33]。未來，針對第一個問題需要深入研究大豆蛋白的異味物質及產生機制，以尋求安全、高效清除大豆蛋白豆腥味的方法；針對第二個問題，可以通過篩選肉味香精原料配方和優化美拉德反應條件來實現。

2.植物基乳產品的液態飲品種類多，其它品類的市場相對空白。我國的植物基乳產品90%以上為液態飲品，實際在形態上除了液態飲品外，還應包括粉體產品、半固體、冷飲等[34]。我國的植物基乳產品在銷售模式上是作為單品進行銷售，在銷售渠道上也較為單一。

3.谷物資源在植物基乳制品，以飲品更為明顯，常出現穩定性差的問題。由于谷物的添加，飲品出現分層沉淀、脂肪上浮和乳液狀態差的現象，影響產品保質期和感官品質。

4.我國谷物資源在植物基食品行業上整體產品同存在質化現象，導致市面上所存在的商品差異化、特色化不足。產品結構和種類應以消費者為中心，可以按需定制。部分企業在產品研發能力方面欠缺，產品更新換代速度慢，適應市場變化的能力較弱，難以滿足消費者市場需求。

5.部分消費者的飲食方式改變意愿低[35]。盡管當代人的健康意識、環境保護意識增強，購買植物基食品的偏好提高[36]，但由于消費者對植物基食品的熟悉度遠低于傳統動物制品食物，缺乏對動物類食品消費與環境保護之間的關聯認識，使其對植物基食品的接受度并不高。

總 結

谷物是人體獲取營養和能量的主要膳食來源，植物基食品既可以符合人民群眾飲食健康的標準，又在觀念上契合了習近平總書記“大食物觀”的要求。以全球視野來看，歐美植物基市場較成熟，我國植物基市場任處于初級階段，以谷物資源應用較多，分析全球植物基市場發展趨勢，結合國民飲食習慣和消費水平，探索國內谷物資源在植物基市場發展方向。

同時注重谷物資源應用的科技創新，加強核心技術支撐。革新工藝設備，改善產品質構；改進調味品配比調香，增強產品感官評價；增強科技的核心力量，緊跟市場需求，發掘谷物資源在植物基食品的廣闊市場前景。

參考文獻：

[1]程朝陽，莫樹平，柏建玲等.我國谷物飲料研究進展與生產概況[J]. 飲料工業，2012，15（06）：6-10.

[2]中國食品科學技術學會.植物基食品通則：T/CIFST 002-2021[S].北京：中國標準出版社，2021：1-2.

[3]中國食品科學技術學會.植物基肉制品：T/CIFST 001—2020[S].北京：中國標準出版社，2021.

[4]Jessica A， Futtrup R G， Paola F， et al. Plant-based food and protein trend from a business perspective： markets，consumers，and the challenges and opportunities in the future. [J]. Critical reviews in food science and nutrition， 2020， 61 （18）： 1-10.

[5]中國食品科學技術學會植物基食品分會. 植物基食品的科學共識（2022年版） [J]. 中國食品學報，2022，22 （10）：450-457. DOI：10.16429/j.1009-7848.2022.10.045

[6]江連洲，張鑫，竇薇等.植物基肉制品研究進展與未來挑戰[J].中國食品學報，2020，20（08）：1-10.DOI：10.16429/j.1009-7848.2020.08.001

[7]Sun C ， Ge J ， He J ，et al.Processing，Quality，Safety，and Acceptance of Meat Analogue Products[J].工程（英文），2021，7（5）：5.DOI：10.1016/j.eng.2020.10.011.

[8]全振陽，張莉莉，李倫等.植物基食品研究進展[J].食品研究與開發，2023，44（22）：199-204.

[9]張金闖.高水分擠壓過程中花生蛋白構象變化及品質調控[D].中國農業科學院，2019.

[10]Maurya A.K.，Said P.P.Extrusion processing on physical and chemical properties of protein rich products-an overview[J].Cancer Causes and Control，2014，2：61-67

[11]Orcutt M.W.，McMindes M.K.，Chu H.，et al.Textured soy protein utilization in meat andmeat analog products[J].Soy applications in food，2006：155-184

[12]Cornet H S ，Goot D V J A ，Sman D V G R . Effect of mechanical interaction on the hydration of mixed soy protein and gluten gels [J]. Current Research in Food Science， 2020， 3 （prepublish）： 134-145.

[13]Dekkers L B ，Boom M R ，Goot D V J A . Structuring processes for meat analogues [J]. Trends in Food Science & Technology， 2018， 81 25-36.

[14]張麗靜，袁瑋藝，雷文平等. 無乳糖乳制品研究進展 [J]. 農產品加工， 2021， （18）： 79-84.DOI：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2021.09.054

[15]時晨陽，張筠，呂歌等.植物基類乳制品的研究現狀及發展趨勢——國內外食品配料的研究熱點[J].中國食品添加劑，2023，34（11）：248-254.DOI：10.19804/j.issn1006-2513.2023.11.034

[16]U.S. Plant Based Foods Association. Voluntary standards for the labeling of meat alternatives in the United States [EB/OL]. （2019-12-09） [2023-09-05]. https：//www.plantbasedfoods.org/wpcontent/uploads/PBFA-Labeling-Standards-for-Meat-Alternatives.pdf.

[17]McClements J D ，Newman E ，McClements F I . Plant‐based Milks： A Review of the Science Underpinning Their Design， Fabrication， and Performance [J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety， 2019，18（6）：2047-2067.

[18]唐凝.燕麥的營養成分與保健效用[J].現代食品，2021，（11）：140-142.DOI：10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2021.11.040

[19]劉會省，王彥明，任文秀.燕麥營養成分研究進展[J].現代食品，2021，（06）：127-130+141.DOI：10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2021.06.037

[20]嚴莎莎，王少君，馬挺軍.燕麥谷物飲料的研究進展[J].保鮮與加工，2022，22（12）：92-96.

[21]Deswal A ，Deora S N ，Mishra N H.Optimization of Enzymatic Production Process of Oat Milk Using Response Surface Methodology [J].Food and Bioprocess Technology，2014，7（2）：610-618.

[22]張瑞，劉敬科，常世敏等.谷物飲料的研究進展[J].食品科技，2023，48（08）：152-158.DOI：10.13684/j.cnki.spkj.2023.08.011

[23]Thinzar A ，Ram B K ，Jeong M K . Optimized Roasting Conditions of Germinated Wheat for a Novel Cereal Beverage and Its Sensory Properties[J].Foods，2022，11（3）：481-481.

[24]Iorio C M ，Bevilacqua A ，Corbo R M ， et al. A case study on the use of ultrasound for the inhibition of Escherichia coli O157：H7 and Listeria monocytogenes in almond milk[J]. Ultrasonics Sonochemistry， 2019，52 477-483.

[25]Sim J Y S ，Hua Y X ，Henry J C . A Novel Approach to Structure Plant-Based Yogurts Using High Pressure Processing[J].Foods，2020，9（8）：

[26]齊寶坤，王琪，鐘明明等.高壓均質輔助酶解豆乳對蛋白結構及抗營養因子的影響[J].農業機械學報，2023，54（02）：368-377.

[27]閆文芳，李文釗，代任任等. 米面制品用功能性雞蛋蛋白粉研究進展[J].中國家禽，2019，41（21）：52-57.DOI：10.16372/j.issn.1004-6364.2019.21.011

[28]Brown D J，Schrader L F. Cholesterol information and shell egg consumption[J].American Journal of Agricultural Economics，1990，72（3）： 548-555.

[29]Whiley H ，Ross K . Salmonella and Eggs： From Production to Plate [J].International Journal of Environmental Research and Public Health， 2015，12（3）：2543-2556.

[30]Lan T ，Dong Y ，Zheng M ， et al. Complexation between soy peptides and epigallocatechin-3-gallate （EGCG）： Formation mechanism and morphological characterization[J].LWT，2020，134

[31]Singh H ，MacRitchie F.Application of Polymer Science to Properties of Gluten [J].Journal of Cereal Science，2001，33（3）：231-243.

[32]李鑫.大豆蛋白凝膠性的提高及其在植物基模擬蛋中的應用[D].江南大學，2023.

[33]歐雨嘉，鄭明靜，曾紅亮等.植物蛋白肉研究進展[J].食品與發酵工業，2020，46（12）：299-305.DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.023823

[34]郭順堂，徐婧婷.植物基乳產業的發展趨勢與技術創新[J/OL].食品科學技術學報， 1-11[2024-01-18] http：//kns.cnki.net/kcms/detail/10.1151.TS.20231101.1034.002.html.

[35]Macdiarmid J I ， Douglas F ， Campbell J .Eating like there's no tomorrow： Public awareness of the environmental impact of food and reluctance to eat less meat as part of a sustainable diet[J].Appetite， 2016， 96：487-493.DOI：10.1016/j.appet.2015.10.011.

[36]Xazela， Nomasonto M ，Hugo，et al.Sustainability， Vol. 9， Pages 830： Perceptions of Rural Consumers on the Aspects of Meat Quality and Health Implications Associated With Meat Consumption[J]. 2017.

基金項目：遼寧省教育廳科學研究青年項目（L2020107）；沈陽師范大學大學生創新創業訓練計劃項目（202221036，XZOZ2101066024）。

作者簡介：王涵（2002—），女，本科，從事食品深加工方面的研究。

通訊作者：袁媛（1982—），女，博士，講師，從事糧油副產物綜合利用方面的研究。