中国农业科学院农产品加工研究所王强团队：五类植物蛋白高水分挤压纤维结构应用特点

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国际知名学术期刊Food Research International（中科院1区， IF: 7.425 ）在线发表了题为“Application of transglutaminase modifications for improving protein fibrous structures from different sources by high-moisture extruding”的最新研究成果。本团队在高水分挤压植物基肉制品理论及应用研究方面开展了系列研究，此成果是植物基肉制品原料筛选与优化方面的又一延续性工作。中国农业科学院农产品加工研究所张金闯副研究员和2021级硕士研究生李同庆为论文共同第一作者，王强研究员为通讯作者。

高水分挤压是新型植物基肉制品高效制造的前沿热点技术之一，挤出物具有更接近动物肉的纤维结构和质地的特点。然而，不同植物蛋白原料的高水分挤压纤维结构应用特点不明确，不利于植物基肉制品原料的筛选与搭配，阻碍了相应质地产品的研发。因此，本研究选取大豆蛋白（SPI、SPC）、豌豆蛋白（PPI）、花生蛋白（PPP）、小麦蛋白（WG）和大米蛋白（RPI）为原料，探究了高水分挤压-酶改性联用技术对不同植物蛋白挤出物品质的影响。

结果表明，在高水分挤压过程中，TG酶催化蛋白质质构重组的过程既受蛋白质种类的影响，又受蛋白质浓度的影响。研究发现，TG酶使PPP挤出物的硬度显著降低，而显著提高了SPI挤出物的硬度，对于PPI则无显著影响。对比TG酶催化SPI和SPC的挤出效果，发现蛋白质浓度过高（90%以上）不利于TG酶诱导凝胶的形成，而会促进纤维结构形成。本研究初步判断，高水分挤压过程中，蛋白质凝胶化和纤维结构形成存在竞争关系，凝胶过快或不利于纤维结构形成。

项目资助：

本研究受到了国家重点研发计划（2021YFC2101402）、中国农业科学院农业科技创新计划（CAAS-ASTIP-Q2022-IFST-05）、潍坊食品科学与加工技术研究院财政基金科研专项（WFIFST-2022-01）、国家自然科学基金青年基金项目（31901608）的资助。

图1 高水分挤压-酶改性联用技术对不同植物蛋白挤出物品质的影响

通讯作者介绍：

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，入围“全球前2%顶尖科学家榜单”。现任中国农业科学院植物蛋白结构与功能调控创新团队首席专家、国家花生产业技术体系加工研究室主任、九三学社中央农林委委员。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，农业农村部神农领军人才，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。

第一作者介绍：

张金闯，副研究员，硕士生导师，中国农业科学院农产品加工研究所植物蛋白结构与功能调控创新团队科研骨干，主要从事植物蛋白资源利用与人造食品创制研究工作，入选中国科协“青年人才托举工程”，中国农业科学院“优秀博士学位论文”获得者，中国农业科学院加工所“珠峰计划”人才。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，以第一/通讯作者在Trends in Food Science & Technology（IF:16.002）、Crit Rev Food Sci（IF:11.208）、Food Hydrocolloids（IF:11.504，5篇）、FOOD CHEM（IF:9.231 ，4篇）、Food Research International（IF:7.425）、J FOOD ENG（IF:6.203）、J AGR FOOD CHEM（IF:5.895）、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30余篇（其中JCR前5%SCI论文17篇），累计影响因子142.833，被引次数500余次，以主要完成人授权中国、美国、荷兰等发明专利10件，获得软件著作权1项，参编著作3部，参与制订植物基肉制品相关标准3项。研究成果入选中国科协2021“科创中国”现代农林领域十大先导技术榜单、2022中国食品科技十大进展，在良品铺子、益海嘉里等知名企业转化应用，得到了全球最大人造肉公司Impossible Food创始人兼总裁Patrick Brown教授、美国塔夫斯大学David Kaplan教授（h-Index:160）等国际知名专家学者的高度评价。受邀担任国际期刊《Gels》客座主编，Trends in Food Science & Technology、Food Chemistry、Food Research International、LWT等国际知名刊物审稿专家。

李同庆，中国农业科学院农产品加工研究所2021级硕士研究生，研究课题为蛋白交联酶在高水分挤压植物基肉制品中的应用研究。目前以第一作者在Food Research International（IF:7.425）、农业工程学报、食品科学发表学术论文3篇，参与国家重点研发计划、国家自然科学基金等4项。