植物蛋白团队明确了高水分挤压过程中脂肪酸不饱和度对植物蛋白纤维结构的改善作用

近日，中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队在食品领域国际著名学术期刊Food Chemistry（中科院1区，IF=7.514）在线发表了题为“Effect of fatty acid saturation degree on the rheological properties of pea protein and its high-moisture extruded product quality”的最新研究成果，是该团队在高水分挤压植物基肉制品科学与技术研究的基础上，对植物蛋白高水分挤压纤维结构形成机理与品质调控方面的又一探索性成果。中国农业科学院农产品加工研究所博士研究生陈琼玲为论文第一作者，王强研究员和张金闯副研究员为通讯作者。

油脂是植物基肉制品重要的组成成分之一，在挤压过程中具有乳化和增塑作用，可增加蛋白质的分子流动性，降低熔融物粘度，从而影响挤压过程中物料输送和产品中纤维结构的形成，有利于提高植物基肉制品的多汁性、柔嫩度和风味。然而，不同油脂的脂肪酸组成存在较大差异，且不同饱和度的脂肪酸具有不同的熔融温度、表面活性、乳化特性，与蛋白质通过不同方式作用，将对挤压过程中蛋白基质的流动行为及纤维结构的形成产生重要影响。因此，本研究针对不同饱和度的脂肪酸（硬脂酸、油酸、亚油酸）对高水分挤压豌豆蛋白品质的影响机制进行了研究。

研究结果表明，随着添加脂肪酸（硬脂酸、油酸、亚油酸）的不饱和度增加，润滑作用和塑化作用增强，豌豆蛋白溶液的表观黏度、储能模量和损耗模量显著降低，进而导致高水分挤压过程中模口压力、扭矩和产量逐渐降低，模口温度和单位机械能耗逐渐增加。同时，添加脂肪酸会延缓蛋白质分子链的伸展、缔合，阻碍豌豆蛋白7S和11S亚基聚集，促进α-螺旋和β-折叠结构向β-转角和无规则卷曲转变。随着脂肪酸不饱和度的增加，挤出物的硬度、咀嚼性、组织化度和体外消化率显著降低，但抗拉伸力显著增加。因此，不饱和度较高的脂肪酸，不利于豌豆蛋白高水分挤压过程中各向异性纤维结构的形成，这将为植物基肉制品制备过程中脂质的选择和产品品质改善提供参考。

项目资助：

本研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2101402）、国家自然科学基金（31901608）和中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-2020-IFST）的资助。

图1 脂肪酸不饱和度对豌豆分离蛋白流变性、系统响应参数及挤出物品质的影响

图2 豌豆分离蛋白-脂肪酸挤出物沿着（a，c，e）及垂直于（b，d，f）挤出方向的光学显微镜观察结果（a，b）、处理图（A，B）及扫描电镜图（e，f）

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133139

作者简介：

王  强

二级研究员/博士生导师

王强，二级研究员，博士生导师，国际食品科学院院士，2021年中国工程院院士增选有效候选人。现任中国农业科学院农产品加工研究所特约顾问，九三学社中央农林委委员，“国家花生产业技术体系”加工研究室主任。全国优秀科技工作者，全国首批农业科研杰出人才，全国科技助力精准扶贫先进个人，入选国家“百千万人才工程”并获“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院特殊津贴，农业部“粮油加工技术与工程”创新团队首席，中国农业科学院领军人才，中国粮油学会花生食品分会会长，中国食品科学技术学会植物基食品分会副理事长，《Journal of Integrative Agriculture》食品栏目执行主编，《NPJ Science of Food》编委、《Foods》客座主编。

长期从事粮油加工与营养健康领域科学研究，首次构建了花生加工适宜性评价技术，筛选出加工专用品种，解决了我国花生混收混用、产品品质差的瓶颈问题；颠覆了传统压榨技术与方法，建立了国内第一条花生低温制油与蛋白联产生产线，开发出高品质系列新产品，推动了花生加工业的高质量发展；在国际上首次提出高水分挤压过程中蛋白纤维结构形成的“分层叠变”新理论，创建了基于高水分挤压的植物基肉制品颠覆性加工技术，革新设计了智能化加工装备和可视化平台，引领了产业发展方向。主持“十三五”国家重点研发计划专项（基础研究类）、国家自然科学基金、863、公益性农业行业科研专项等国家项目40余项。以第一完成人获得2014年国家技术发明二等奖、2013和2019中华农业科技奖一等奖、2015年中华农业科技奖“优秀创新团队类”、2012年ICC最高学术奖、2014年中国专利优秀奖、2017年中国商业联合会科学技术奖特等奖、2019年中国农业农村十大新装备，主笔撰写的《关于大力发展新疆花生产业夯实新疆长治久安基础的建议》、《关于“大力推动我国花生产业高质量发展”的建议》分别得到中共中央领导和国务院领导的批示。授权发明专利90余项（其中国际专利12项），软件著作权12项，制修订国家和行业标准9项，出版著作12部（英文专著3部），发表学术论文330余篇，其中SCI 论文120篇、JCR一区57篇、ESI全球前1%高被引论文2篇、F5000高被引论文1篇，总影响因子792，被引近3000次，培养硕博研究生、博士后及外国留学生100多人。

陈琼玲  

博士研究生

陈琼玲，中国农业科学院农产品加工研究所2019级博士研究生，主要研究方向为高水分挤压过程中生物大分子相互作用机制及在植物基肉制品中的应用研究。近五年，以第一作者在Food Hydrocolloids（IF:9.147）、Food Chemistry（IF:7.514）等知名期刊发表学术论文4篇，申请国家发明专利11项，参编著作3部。

张金闯

博士 副研究员

植物蛋白结构与功能调控创新团队科研骨干，中国农科院加工所珠峰计划B类人才，荣获北京市优秀毕业生、中国农科院优秀博士学位论文等荣誉奖励。主要从事植物蛋白挤压技术与应用研究工作，主持国家自然科学基金、国家重点研发计划等国家级项目课题3项。近五年，以第一作者在Crit Rev Food Sci（IF:11.176）、Food Hydrocolloids（IF:9.147）、J AGR FOOD CHEM（IF:5.279）、农业工程学报、中国食品学报、食品科学等食品科学与工程领域知名期刊发表相关SCI/EI收录论文20余篇（其中JCR前5%SCI论文11篇），累计影响因子84.90，被引次数300余次，授权美国发明专利1项、中国发明专利4项、实用新型专利3项，获得软件著作权1项，参编著作2部，参与制订植物基肉制品相关标准3项。相关成果在良品铺子等知名企业转化应用，入选中国科协2021“科创中国”现代农林领域十大先导技术榜单，得到了全球最大人造肉公司Impossible Food创始人兼总裁Patrick Brown教授、世界卫生组织Gerald G.MOY教授、美国塔夫斯大学David Kaplan教授（h-Index:153）、美国康奈尔大学Syed S. H. Rizvi教授等国际知名专家学者的高度评价。