植物基肉制品是指以植物蛋白为原料，经一定加工工艺制成的具有与动物蛋白类似的质构、风味、形态等品质特征的食品。植物基肉制品的出现不仅缓解了资源环境压力，同时也降低了饱和脂肪酸摄入，满足了人们对营养及口味的追求。

豌豆蛋白是一种氨基酸含量相对均衡的优质蛋白质。由于豌豆蛋白没有致敏性并且能够在更温和的气候条件下生长，因此豌豆蛋白正逐渐替代大豆蛋白作为植物基肉制品的原料。目前，植物基肉制品的质构品质与动物肉制品的相似程度是影响其市场接受度的关键因素之一。因此如何改善植物基肉制品的质构口感成为当前面临的主要问题之一。

1、宏观和微观结构分析结果

选取新鲜的豌豆蛋白挤出物样品，拍照观察不同TG诱导对豌豆蛋白组织结构的影响。由图1可知，所有的豌豆蛋白挤出物都呈现出各向异性结构。相较于添加TG的挤出物，未添加TG的挤出物纤维层次感较差，且形成的纤维较粗糙、易断裂。而TG添加量为0.25%～1.00%的挤出物样品组织纤维层次感强烈，且纤维较细密，并且TG添加量越大，挤出物的纤维结构越好，呈现出正相关趋势。这是由于TG的加入促进了蛋白分子间交联，使蛋白分子间形成了致密的网络结构。当TG添加量达到1.5%之后，样品的各向异性减弱，组织纤维感变差，只能看到“V”型的组织化纤维趋势，且纤维易断裂，没有形成细小的纤维结构，原因可能是过量酶的加入对纤维的形成起到了抑制作用。

由图2可知，挤出物的微观结构与样品宏观形态基本保持一致。添加TG的挤出样品与未添加TG样品（图2A）的形态差别较大。可以明显看出未添加TG样品的微观结构纤维感差，蛋白为块状聚集体，略有分层。而添加TG的挤出样品则分层明显，且有强烈的纤维感。当挤出物的TG添加量为1.00%时（图2D），其纤维结构细密且纤维感最强烈，具有类似肉类纤维的层次感和形态。而随着TG添加量的增加，挤出物的微观形态又发生了变化，如图2F所示，虽然有层状结构出现，但纤维感较差，且蛋白多为块状聚集体，缺乏动物肉类的纤维感。结合宏观、微观分析结果可知，TG的加入有利于豌豆蛋白挤出物纤维结构的形成，但过量的TG会起到抑制作用。

2、挤出物质构分析

TG添加量对豌豆蛋白挤出物质构的影响如表2所示。交联酶的添加在一定程度上会有利于挤出物各向异性结构的形成。在一定范围内（0～1%），增加TG添加量，豌豆蛋白挤出物的硬度和咀嚼度均显著增大。当TG添加量在0.25%以上时，样品的硬度和咀嚼度显著大于未添加TG的豌豆蛋白挤出物。当TG添加量为1.00%时，硬度和咀嚼度最大，而弹性最小，约为0.79。但是随着TG添加量的进一步增加，挤出物的硬度和咀嚼度开始减小，原因可能是过量TG的加入由于其高浓度导致表面蛋白分子间快速且高度的交联，形成了致密的蛋白交联网络，进而阻碍了TG与蛋白分子的进一步交联。总而言之，TG诱导豌豆蛋白交联，增加了其硬度与咀嚼感，同时使弹性下降，进一步改善了其凝胶特性。

豌豆蛋白挤出物的组织化度随TG添加量的变化如表3所示。随着TG添加量（0%～1.00%）的逐渐增大，样品的平行切力、垂直切力以及组织化度与0% TG相比都有所提高，这是TG的交联作用造成的。当TG添加量为1.00%时，样品的组织化度最高，而TG添加量超过1.00%，组织化度等指标又出现减小的趋势。由此说明，添加1.00% TG对豌豆蛋白的交联效果最好，此时豌豆蛋白挤出物的组织化度最高。

3、蛋白质溶解度及分子间作用力分析结果

如表4所示。蛋白质分子间的相互作用力有很多种，包括共价键和非共价键及其交互作用。与未添加TG的样品组相比，添加TG的挤出物样品氢键和二硫键数量有所减少，而氢键&二硫键交互作用以及疏水&二硫键交互作用有所增强。总体而言，随着TG添加量的增大，挤出物样品氢键和疏水相互作用的数量呈下降趋势，而氢键&疏水&二硫键作用呈上升趋势。而当TG添加量为0.50%时，氢键&二硫键的交互作用以及氢键&疏水&二硫键作用最强。

4、体外消化过程挤出物的粒度分析

从图3可知，在胃消化过程中，不同添加量TG诱导的豌豆蛋白挤出物的粒度存在明显差异。在胃消化30 min时，未添加TG的样品粒度最大，约为127 μm，与其他添加TG的挤出物存在显著差异（P＜0.05）。这表明TG的加入促进了挤出物纤维结构的分解。经胃消化60 min后，挤出物样品的粒度呈现出减小的趋势，表明大部分纤维结构已被胃蛋白酶水解破坏。当胃消化过程结束时，TG添加量为1.00%的挤出物样品粒度最小，即纤维结构的分解率最高。上述结果表明，TG的加入对挤出物在胃消化过程中的分解速率有很大影响。添加适量TG（1.00%）挤出物的分解率更高。

5、体外消化过程挤出物的SDS-PAGE分析结果

如图4所示，消化前，挤出样品中在蛋白胶泳道上方条带的强度高于未添加TG样品，这可能是由于在挤出过程中形成了蛋白质的聚集和交联。在挤压过程中，蛋白质经历了大约4 种主要的构象变化：分子链的展开、缔合、聚集以及潜在降解或氧化的交联。在胃消化30 min后，可以明显看到所有样品的蛋白条带灰度下降，这表明蛋白质已被水解成肽和游离氨基酸，只有分子质量在44 kDa左右的蛋白条带仍然存在，研究表明该蛋白为11S球蛋白。随着消化时间的延长，胃蛋白酶将大分子蛋白质（＞180 kDa）分解，导致部分蛋白条带变清晰。而大部分条带没有明显变化，说明蛋白水解主要发生在胃消化早期。

结合上述挤出物蛋白质分子间作用力的结果可以得出，挤压过程导致挤出物二硫键数量增多，使挤出物样品的大分子蛋白质含量高于PPI样品，并且TG的加入降低了二硫键的数量，造成了样品更易被胃蛋白酶分解。以上结果表明，豌豆蛋白中隐藏的疏水基团在TG的作用下暴露出来并与其他分子相互作用，而疏水基团的展开导致更多的胃蛋白酶底物受体位点暴露。这种机制可能是造成TG诱导的豌豆蛋白挤出物更易分解的原因。

TG对豌豆蛋白高水分挤出物在模拟胃肠消化下消化率的影响如表5所示。在胃消化30 min时，豌豆蛋白挤出物的消化率已经达到96%左右。这表明豌豆蛋白挤出物在胃中的消化速度更快，但在小肠中的消化速度较慢，这可能是由于绝大多数蛋白已在胃相中被消化，也有研究表明，豌豆蛋白的蛋白质类型、结构组织和膳食纤维更易被胃蛋白酶结合并分解。在胃消化阶段，挤出处理后豌豆蛋白的消化率低于未挤出的豌豆蛋白（PPI粉），这说明在挤出过程中，热机械作用使豌豆蛋白的分子结构发生变化，更难被消化酶所分解。当TG添加量为2.00%的豌豆蛋白挤出物消化率远低于其他样品，这可能是过量的TG诱导导致形成的豌豆蛋白分子网络交联过于紧密，难以在短时间内分解完全。在肠消化阶段，也有相似的趋势。

7、体外消化过程挤出物的游离氨基酸分析结果

TG处理对豌豆蛋白挤出物在胃肠消化过程中游离氨基酸释放的影响如表6、7所示。有研究表明，挤压过程可能有利于美拉德反应的进行，经过挤压处理的蛋白，其分子结构会发生很大的变化，会出现游离氨基酸含量降低，蛋白亚基发生聚集等现象。在胃消化120 min时，挤出后的豌豆蛋白样品释放的游离氨基酸总量均小于PPI粉，这表明挤出过程缓解了豌豆蛋白游离氨基酸的释放。而随着TG添加量的增加，豌豆蛋白挤出物的总氨基酸释放量呈现出先增加后减小的趋势，当TG添加量为1.00%时，挤出物样品的游离氨基酸的总释放量达到最大值，为707.62 mg/mL。这表明TG在一定的添加量范围内（0%～1.00%），能够促进游离氨基酸的释放。样品的消化率也呈现类似的变化趋势。肠消化120 min后，未被挤压的PPI粉的总游离氨基酸释放量要高于豌豆蛋白挤出物。而在豌豆蛋白挤出物中，添加0.50% TG的样品的游离氨基酸总释放量最高。这与样品的消化率呈现出相似的变化趋势。同时这也表明挤压可以增强蛋白样品的耐消化程度，并且可以通过改变TG的添加量来调节游离氨基酸的释放。

专家简介

陈 坚，中国工程院院士，江南大学生物工程学院教授、博士生导师，江南大学未来食品科学中心，长期从事食品生物技术和发酵工程的科研工作。1999年入选教育部跨世纪优秀人才培养计划；2001年获得教育部第二届青年教师奖和全国优秀教师称号；2004年入选首批“新世纪百千万人才工程”国家级人选；2005—2020年任江南大学校长；2021年获全国五一劳动奖章；2022年，领衔的教师团队入选第二批“全国高校黄大年式教师团队”。以第一完成人获国家技术发明奖二等奖2 项、国家科技进步二等奖1 项；获省部级自然科学奖、技术发明奖、科技进步奖6 项；获何梁何利基金科技创新奖、中国专利金奖；国家杰出青年基金获得者；担任国家“973”项目首席科学家。主编的《发酵工程原理与技术》为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材和国家精品课程教材，并获首届中国优秀教材二等奖；以第一完成人获国家教学成果二等奖1 项；牵头的教学团队获全国第一个“发酵工程课程国家级教学团队”。

02 专家简介

刘 潇 助理研究员，江南大学未来食品科学中心。华南理工大学-瓦格宁根大学联合培养博士，主要从事食品胶体结构设计、植物基食品绿色生物制造等方面的研究。近年来共发表高水平研究论文20余篇，其中以第一或通信作者发表论文13 篇，参与出版英文专著1 部；申请发明专利4 项；主持及参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目。