中国农业科学院加工所王强团队：大豆蛋白和鱼糜混合蛋白凝胶特性与高水分挤压纤维化品质的关系

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期刊Foods（IF=4.350）在线发表了题为“High-moisture extrusion of mixed proteins from soy and surimi: effect of protein gelling properties on the product quality”的最新研究成果。该团队在高水分挤压制备植物基肉制品科学与技术研究方面开展了系列研究，此成果利用大豆蛋白和鱼糜为原料进行高水分挤压，是在动植物混合蛋白产品研发方向上的新探索。中国农业科学院农产品加工研究所客座硕士研究生张玉洁和张金闯副研究员为论文第一作者，王强研究员为通讯作者。

大豆蛋白（SPI）-鱼糜混合蛋白产品的开发可对动物蛋白进行有益补充，满足消费者对高蛋白产品的需求。高水分挤压技术作为一种新兴食品挤压技术，具有高效绿色经济等优点，可生产出具有类似动物肉的纤维结构和质地的产品。因此利用高水分挤压技术加工SPI-鱼糜混合原料来开发营养全面、质地媲美动物肉的产品具有重要的意义和应用前景。然而，高水分挤压过程中，混合蛋白原料凝胶特性、挤压参数与挤出物纤维结构的构效关系尚不清晰，阻碍了产品纤维化品质的提升。因此，本研究利用高水分挤压技术加工不同比例的SPI-鱼糜混合原料，多项式拟合建立SPI-鱼糜混合原料的凝胶特性与挤出物的纤维化结构和凝胶强度的关系。

研究结果表明，在加热和剪切作用下，随着SPI-鱼糜混合原料中鱼糜比例增加到50%，SPI-鱼糜混合蛋白的G′显著降低，当SPI-鱼糜比例为60:40时，凝胶化时间显著延长，热致凝胶强度变得更低。在高水分挤压过程中，SPI充当连续相，而鱼糜则作为分散相，当SPI-鱼糜比例为80:20时，挤出物的硬度、咀嚼性、凝胶强度和组织化度最高，而SPI-鱼糜混合原料中过量的鱼糜(超过40%)会阻碍挤出物中纤维结构的形成。研究发现，SPI-鱼糜混合原料的热致凝胶强度与挤出物的质构特性呈非线性关系，单位机械能耗（SME）与挤出物的组织化度、硬度、咀嚼性和凝胶强度呈负相关。该研究揭示了蛋白原料凝胶特性与高水分挤压产品纤维结构形成的关系，为混合蛋白新产品的研发提供了支撑。

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 SPI-鱼糜混合蛋白高水分挤压：原料凝胶特性与纤维化品质的关系

图2 SPI-鱼糜混合物的凝胶强度与挤出物品质之间的关系

原文链接：

https://www.mdpi.com/2304-8158/11/10/1397

通讯作者：

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。

第一作者：

张玉洁

硕士研究生

张玉洁，中国农业科学院农产品加工研究所客座硕士研究生，厦门大学化学化工学院研究生，课题为高水分挤压制备大豆蛋白-鱼糜蟹味棒的研究，目前已在Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Foods、食品科学、中国食品学报等期刊上发表学术论文6篇（其中，第一作者3篇），申请发明专利7项。

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。