植物蛋白肉如何才能拥有和真肉相似的风味、色泽和口感？
近日，Food Chemistry在线发表了江南大学未来食品科学中心和生物工程学院陈坚院士团队赵鑫锐研究员课题组的研究成果“Effect of myoglobin on the flavor, color and texture of high-moisture soy protein concentrate -wheat gluten extrudates”。该研究揭示了毕赤酵母合成纯化所得猪肌红蛋白（PMb）在植物蛋白肉显色、呈味和质构变化中所起的关键作用，为植物基肉制品的发展提供了理论和技术支撑。2021级博士生钱源为论文第一作者，其余作者还包括梁贵江博士、董俊丽博士、周景文教授、李江华教授、陈坚教授、堵国成教授和陈洁教授，赵鑫锐研究员和王召君副教授为论文通讯作者。 随着全球人口的不断增长，肉制品的需求不断攀升，传统畜牧业面临着环境污染、食品安全和动物福利等诸多问题。因此，植物基肉类替代品备受关注，已成为未来食品领域的研究热点。但目前，植物基肉制品在感官品质上与真肉仍存在较大差距。通过技术手段改善植物蛋白肉的风味和色泽失真的问题，是提升植物蛋白肉感官及功能特性的重要途径，将有助于提高植物蛋白肉的可接受性和市场竞争力。高水分挤压技术（HME）可生产出具有肉质感的植物基肉制品，而添加肌红蛋白有望能模拟真肉的色泽和风味。在课题组前期的研究中，利用酿酒酵母(Bioresource Technology, 2023, 370, 128556.)、毕赤酵母(Advanced Science, 2023, 10, 2302826; Metabolic Engineering, 2024, 84, 59-68.)等多种食品级微生物已实现了肌红蛋白的高效合成，并开发出了食品级的发酵和纯化工艺(Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69, 10235-10245.)。 在这项研究中，为了评价毕赤酵母合成纯化所得PMb在植物蛋白肉中的应用效果，研究人员探究了其对高水分挤压大豆浓缩蛋白-小麦面筋（SPC-WG）共混物的影响，并与添加天然提取所得牛血红蛋白BHb的效果进行了对比。研究人员将SPC和WG按 7:3 的比例混合，分别添加0.5%或1%（w/w）的 PMb、0.5%（w/w）的BHb。以不添加肌红蛋白或血红蛋白的SPC-WG作为对照，利用双螺杆同向挤出机制备高水分挤压物。之后通过一系列实验对这些挤压物的感官及功能特性进行了全面分析。 在风味评估方面，研究人员组织了专业的感官评价小组，嗅闻样品气味并打分。同时，运用顶空固相微萃取结合气相色谱-嗅闻-质谱联用技术（HS-SPME-GC/O/MS），对制备所得SPC-WG样品中的挥发性风味物质进行提取、分离、鉴定和定量分析。结果发现，添加合成纯化所得PMb和天然提取所得BHb均能显著改变SPC-WG中的风味物质谱。其中，醛类物质（如己醛、壬醛）含量下降，而酮类物质（如2,3-辛二酮、3,5-辛二烯-2-酮）、吡嗪类物质（如2-乙基-6-甲基吡嗪）和呋喃类物质（如2-戊基呋喃）的含量提高。这使得SPC-WG样品的谷壳味、豆腥味等不良风味减弱，而烤肉味和烘烤味等有益风味增强。 在肉质结构分析方面，结果表明添加0.5% PMb和0.5% BHb的SPC-WG样品内部结构呈层状排列，与对照组相似；但添加1% PMb的样品呈现均匀的凝胶状结构，无明显分层或纤维形成。在颜色检测中，随着PMb添加量的增加，SPC-WG挤压物的颜色变深、变红，a值显著上升。样品中添加1% PMb的呈色效果与添加0.5% BHb的效果相近。拉伸性能检测显示，添加1% PMb会降低挤压物断裂应力各向异性指数，表明SPC-WG结构变弱，更易断裂；而添加0.5% PMb或0.5% BHb对SPC-WG拉伸性能和各向异性指数影响较小。此外，研究还发现添加PMb能抑制美拉德反应，减少晚期糖基化终末产物（如Nε-羧甲基赖氨酸CML）的形成，同时提高SPC-WG挤压物的pH值。 研究证明了添加毕赤酵母合成纯化所得PMb可有效改善SPC-WG挤压物的风味和色泽，减少不良风味，增强烤肉和烘烤香气，提升植物基肉类替代品的可接受度。目前，毕赤酵母合成所得PMb已获FDA批准，应用于植物汉堡的生产中；在我国，毕赤酵母合成所得PMb在食品领域的应用和法规工作也在推进中。相信在研究人员的不断努力下，美味又健康的植物基肉制品会越来越多地出现在符合中国饮食习惯的餐桌上。 上述研究工作得到了国家重点研发项目（2019YFA0906400）、国家自然科学基金（32202081）等项目的资助。
原文链接 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.143102
作者简介 赵鑫锐 ，江南大学研究员，硕士生导师。博士毕业于江南大学，博士期间参与了973项目(2012CB720802)研究。通过对酿酒酵母氮代谢调控网络的分析，对酵母氮代谢调控因子的定点突变和截短表达改造，成功降低了黄酒中潜在致癌物氨基甲酸乙酯的含量。博士毕业后，继续在江南大学进行了两年的博士后研究，期间在毕赤酵母中成功实现了转肽酶sortase A高效表达。 结束国内博士后研究后，在韩国科学技术院(KAIST)合成生物学领域专家SangYup Lee教授(美国工程院和科学院双料院士，英国皇家学会外籍会员)课题组从事博士后研究工作。期间通过对大肠杆菌中血红蛋白必须辅基血红素合成途径系统的分析和优化，实现了血红素在胞内和胞外的高效合成。 结束韩国博士后研究后，于2018年入职江南大学生物工程学院/未来食品科学中心，加入陈坚院士领导的“食品合成生物学与生物制造团队”，开展以血红素为辅基的酶和蛋白(包括可用于未来人造肉食品生产的动植物血红蛋白、可用于人造血液制备的人血红蛋白、可用于合成植物天然产物的P450酶等)的高效合成研究。目前主持了国家自然科学青年基金项目(编号31900067)，参与了国家重点研发计划“合成生物学”重点专项(项目名：基于P450调控的自由基反应催化合成氮、硫杂环分子，编号2019YFA0906400，子课题负责人)和“绿色生物制造”重点专项(项目名：人造肉高效生物制造技术，编号2021YFC2101400，子课题负责人)，并与多家国内知名食品生产企业合作开展了血红素相关蛋白和酶合成与制备的相关工作。
