植物蛋白肉領域發展現狀及研究進展

◎ 唐春蘭，馬 航，吳 冉，宗世榮，袁加紅，李 超，萬邦隆

（云南云天化股份有限公司研發中心，云南 昆明 650100）

植物蛋白肉是以植物蛋白為原料、輔以其他植物性成分經過加工制成的產品，產品在成分、風味、外觀等方面具有真實肉類的特性，屬于“人造肉”中的一種。植物蛋白肉又稱植物肉、植物基人造肉、植物蛋白人造肉、植物性肉等，在國外多使用“plantbased meat（植物基肉）”“simulated meat（模擬肉類）”“mock meat（仿肉）”“meat analogues（肉類似物）”“meat alternatives（肉替代物）”等稱謂[1]。關于如何命名植物蛋白肉產品，目前行業內發布的團體標準《植物基肉制品》（T/CIFST 001 2020）[2]中表明命名植物蛋白肉產品可以采用“植物XX”“植物基XX”“植物源XX”“植物蛋白XX”“植物制成的XX”等、模擬的動物肉制品標準中的名稱或常見名稱；使用“植物源”“非動物源”等詞語輔助描述終產品的原料來源，可同時使用“素”字輔助說明。

植物蛋白肉的出現可以緩解因畜牧業占用的農業用地資源問題[3-5]；減小因飼養牲畜后產生溫室氣體所造成的全球變暖壓力[6-7]；降低人類因食用家禽牲畜感染動物傳染性疾病的風險。植物蛋白肉富含蛋白質，低脂、低糖、低熱量、低飽和脂肪酸[8]，不含膽固醇和激素，可添加多種氨基酸、食物纖維素、維生素等多種有益于人體健康的營養元素。植物蛋白肉具有傳統肉類的質構、風味、形態，可為食用者提供傳統肉類特有的營養，能促進環境和能源可持續性增益[9]。因此，植物蛋白肉可以作為傳統肉類的替代品之一[10]。

我國植物蛋白肉發展尚處于初期，但未來發展潛力不可估量，2022 年5 月國家發改委印發《“十四五”生物經濟發展規劃》提出，發展合成生物學技術，探索研發“人造蛋白”等新型食品，實現食品工業迭代升級，降低傳統養殖業帶來的環境資源壓力。《“十四五”全國農業綠色發展規劃》中指出我國要堅持走綠色低碳循環發展之路，“十四五”規劃綱要中表明要力爭“2030 年前實現碳達峰，2060 年前實現碳中和”。基于政策的加持、企業和資本大量涌入市場、中國龐大的人口基數，中國植物蛋白肉發展會更為迅速。本文就植物蛋白肉的產業發展現狀、行業生產監管法規、工藝配方組成、加工技術及行業內現存問題進行了綜述。

1 國內外行業發展現狀

1.1 產業發展現狀

2019 年，美國人造肉企業Beyond Meat 在納斯達克掛牌上市，自此人造肉行業熱度攀升，發展前景備受國內外企業和資本看好。據中國證券報記者統計，截至2022 年5 月，人造肉相關企業累計融資80 余起，融資金額超過240 億元[11-12]，Wind 人造肉指數成分股已超過16 家。2019 年全球植物蛋白肉的市場規模約為121 億美元，中國植物蛋白肉的市場規模為70 億美元，預計全球植物蛋白肉的規模每年將以15%的復合增長率增長，到2025 年市場規模將達到279 億美元[11-13]。

美國Impossible Foods 公司的“人造肉”漢堡產品具有真實肉類的烹飪口感，其中添加了從大豆根部提取的血紅蛋白，產品風味也與普通漢堡無異[14-15]；新加坡Next Gen Foods 公司使用其獨有的Lipi 混合植物油脂技術與蛋白擠壓工藝生產出的TiNDLE 植物基雞肉產品，具有與傳統雞肉相似的風味和口感。東方集團旗下福肴公司是我國最早研究高水分植物蛋白肉應用的企業，擁有國內第一條高水分植物蛋白肉生產線，采用的是雙螺桿高水分擠出技術，目前已有30 余種高水分植物蛋白肉產品[16]。Hey Maet 公司擁有全球領先的植物蛋白肉研發技術，研發團隊核心成員均為國內外植物蛋白領域專家，擁有漢堡、小籠包、餛飩在內的多種中西式產品。寧波素蓮食品作為全品類植物肉供應鏈，擁有較為完整的植物人造肉產品和技術，技術包括植物蛋白纖維化、結構重組、風味調和技術，擁有植物蛋白肉松、植物蛋白午餐肉、植物蛋白五花肉、植物蛋白蝦滑等植物肉產品。此外，雙塔食品、金字火腿、雙匯發展、新希望等企業也接連進入人造肉市場[17]。除了企業外，包括江南大學、北京工商大學、華南理工大學和中國農科院農產品加工研究所在內的多個高校及科研院所都對植物蛋白肉技術展開了深入研究，擁有植物蛋白肉領域核心技術。

1.2 行業生產監管法規標準

自然界肉類肥瘦皆有，不同動物同一部位、同一動物不同部分口感有別、形色各異，植物蛋白肉在生產過程中涉及著色劑和香精調料等添加劑，這些添加劑并不都安全無害，需完善行業內標準和市場監管法規，減小所帶來的食品安全風險[11]。

國際食品法典委員會專門針對植物蛋白肉的標準僅有《食品添加劑通用標準》（CXS 192 1995），規定了肉替代物的產品類別。另外，包括美國、歐盟、澳新、新加坡在內的歐美國家和地區都針對素肉制定了專門的法規標準，這些發達國家的法規標準基本都規定了可使用的食品添加劑這一內容，其他規定內容還包括肉類似物和肉替代物的產品類別、食品原料、可使用的維生素和礦物質等[1]。2020 年發布的《植物基肉制品》（T/CIFST 001 2020）團體標準[2]是我國唯一的關于植物基肉制品的標準規范，標準中規定了植物基肉制品的術語和定義、基本要求、技術要求、檢驗規則、判定規則、標簽、標識、包裝、運輸和貯存、命名。

2 工藝配方與工藝制作

2.1 工藝配方組成

植物蛋白肉組成配方包括50%～80%的水、10%～25%的植物蛋白質、4%～20%的碳水化合物、0%～15%的脂肪、3%～10%的風味物質和0%～0.5%的著色劑[18-19]，通過不同的工藝配方獲得的植物肉產品，在風味和品質上存在差異。其中，T/CIFST 0012020[2]中規定，除水和食用鹽外其他非植物性配料含量不應該超過10%。

2.1.1 蛋白質

多種農作物富含植物蛋白，油料種子包括油菜籽、棉籽、花生、葵花籽等；谷物包括小麥、玉米、大米、大麥、燕麥、高粱等；豆類包括豌豆、蠶豆、鷹嘴豆、瓜爾豆等；葉子蛋白包括紫花苜蓿、煙草、甘蔗、甜菜、三葉草等[20]。豆類是目前國內外使用較為廣泛的植物肉蛋白原料[21]，但其蛋白結構柔軟，難以形成良好的凝膠結構，在持水性、持油性方面存在不足，有豆腥味。不同種類的植物蛋白營養價值不同，谷物類蛋白質中缺少必需氨基酸[22]。

大多數植物蛋白肉產品在原料上豐富多樣化，其原因在于不同原料的植物蛋白結構和特性不同，導致產品品質不同；多種蛋白的混合可以充分發揮蛋白質的互補作用，比單一蛋白更有利于人體健康需求[23-24]，以豆類蛋白與豆類蛋白、谷物蛋白混合偏多。例如，Impossible Foods 公司推出的“Impossible Burger”主要以小麥蛋白和土豆蛋白為底料制成“人造肉”漢堡，口感和風味與一般漢堡高度相似[25]；Beyond Meat 公司的植物肉產品蛋白原料主要為大豆、豌豆等豆類蛋白分離物及其他植物蛋白；Rebellyous Foods 公司推出的“脆皮素食全麥雞塊”使用小麥蛋白和玉米蛋白制作，味美多汁；肯德基的“植培黃金雞塊”使用大豆蛋白、小麥蛋白及豌豆蛋白為原料，擁有類似真肉的質感和風味[26]。

植物蛋白提取的原理是利用目標蛋白特有的性質將植物蛋白中的目標蛋白與非目標蛋白和其他非蛋白物質分開，常用的方法包括堿溶酸沉法、酶提取法、有機溶劑提取法、鹽溶提取法和反膠束萃取法，較少使用的方法還包括輔助提取法和復合提取法[27]。

2.1.2 碳水化合物

碳水化合物可作為黏合劑，分為淀粉和凝膠劑或纖維素，包括魔芋膠、黃原膠、明膠、阿拉伯膠和甲基纖維素等。碳水化合物可促進植物蛋白與水、脂肪的黏合，使黏合物形成穩定結構且緊湊富有彈性，改善產品感官品質和穩定性[28]。淀粉可以改善產品品質和稠度，但添加過多會使產品組織程度降低[29-30]，纖維素可以提升產品凝膠性和持水性能力。

2.1.3 脂肪

植物蛋白肉中的脂肪以植物油為主，包括椰子油、菜籽油、橄欖油、玉米油等，植物性脂肪可以減少脂肪在人體中的堆積，加速體內脂肪的轉化率。添加適量的脂肪可以使植物蛋白肉具有傳統肉類的口感和質地，多汁嫩滑。同時在擠壓和剪切過程中可以增加物料潤滑度，使其更容易被擠出。但脂肪添加量過多會導致產品結構質地緊密性變差，不能形成穩定的纖維結構[31-32]。

2.1.4 風味物質

風味物質主要包括基本調味料、天然香料、提取物、肉味香精等[28]，可以使植物蛋白肉具有傳統肉類的風味。自然界肉類的香味取決于肉類中特有的蛋白質、脂肪、含硫化合物、含氮雜環化合物及微量的醛、酮、醇等[33-34]，如甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、半胱氨酸和胱氨酸等氨基酸都有使食物產生香味的功能，同時也取決于肉類在烹飪過程中的加熱反應[35]。而植物蛋白肉則需添加風味物質來獲得肉香，以滿足消費者的嗅覺需求，其中肉味香精是一種食品添加劑，可以模仿多種動物肉味道，包括雞肉味、豬肉味、牛肉味等。

2.1.5 著色劑

著色劑包括血紅蛋白、紅曲紅、甜菜紅、番茄紅、高粱紅、胡蘿卜素、麥芽和焦糖色素等，添加后可使植物蛋白肉具有傳統肉類的色澤，但不同的著色劑添加效果存在較大差異。其中，血紅蛋白可使植物蛋白肉擁有與真實肉類相似的色澤[36]，除了從植物中提取外，也可通過轉基因技術合成，但人工合成的血紅蛋白僅被美國食品和藥物管理局（FDA）和澳大利亞和新西蘭食品標準局（FSANZ）批準使用，在國內目前還未被批準使用。

2.2 加工技術

目前，擠壓技術、靜電紡絲技術、食品3D 打印技術是植物蛋白肉生產的主要技術[37-38]。其中擠壓技術中的濕法擠壓技術最為成熟，應用廣泛[39-40]。Beyond Meat、Impossible Food、東方集團、寧波素蓮食品有限公司等國內外企業均采用高水分擠壓技術生產植物肉蛋白產品。

2.2.1 擠壓技術

擠壓技術包含高溫、高壓和高剪切作用[41]，不同的擠壓條件（原料、擠壓溫度、水分、進料速度和螺桿轉速等）會影響擠出物的揮發性風味物質和不良風味物質含量[42-43]。擠壓技術包括干法擠壓技術（低水分擠壓技術）和濕法擠壓技術（高水分擠壓技術）。

目前，干法擠壓技術已經非常成熟，擠壓設備以單螺桿擠壓機為主，產品水分含量較低，需進行復水處理。傳統的植物素肉產品大多采用干法擠壓技術制造，我國傳統素肉經過選豆、脫殼、榨油、榨油后的豆餅粉碎成面、拌料、擠壓膨化成型和干制包裝后形成[44]，但通過干法擠壓技術加工而成的植物蛋白肉產品在視覺、味覺、嗅覺上與肉制品存在很大差距，如素雞、面筋等肉型松散、質感差。

濕法擠壓技術中，蛋白質受到外界壓力后，二硫鍵、氫鍵和離子鍵被破壞后進行新的重組形成組織化蛋白[45-46]。組織化植物蛋白具有更類似肉的纖維狀組織結構，是目前人造肉加工技術及產業關注的焦點[40]。擠壓設備以雙螺桿擠壓機為主，要求原料蛋白質含量在60%以上，通過濕法擠壓技術加工而成的植物蛋白肉產品水分含量較高，具有纖維化質地和結構，富有彈性和韌性，接近傳統肉制品。

2.2.2 靜電紡絲技術

靜電紡絲技術屬于紡絲技術的一種，該技術是使紡絲原液經過擠壓噴出形成細流，進而凝固成纖維[20]。靜電紡絲技術通常是在堿性溶液中使高黏度的蛋白液通過噴絲板改變其結構使之變成酸性凝固液體，從而連續制作納米級別纖維[47]。紡絲技術制作植物蛋白肉成本高、蛋白質物料要求高、工藝復雜、制作組織化蛋白過程中會產生有毒物質和大量廢水，產業化難度較大[48]。

2.2.3 食品3D 打印技術

3D 打印技術也稱“增材制造”，是一項將多種專用材料通過軟件與數控系統按照擠壓、燒結、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實體物品的技術[49]。該技術以數字模型文件為基礎，融合了計算機輔助設計、材料加工與成型技術，一直以來主要用于打印“人工假體”，其中的擠壓式打印被用于植物蛋白肉加工制作。當溫度低于60 ℃時，蛋白質無法解聚并進行結構重組，使用3D 打印技術生產出來的植物蛋白肉雖在形狀上更接近真實肉，但口感與肉糜相似[50]。

3 植物蛋白肉行業現存的問題

目前，植物蛋白肉行業雖備受國內企業和資本青睞，植物肉產品多樣化，從西式快餐到中式菜肴應有盡有，可以滿足市場消費需求，但市場態度卻不容樂觀，該產業的發展還存在許多問題。

（1）國內消費者對于植物蛋白肉產品的認可度較低。對于人造肉類科技產品的安全性、健康性、食用感受等認知不足，廣大消費者對于植物蛋白肉的接受和認可度很低。如何加強對消費者推廣普及植物蛋白肉相關知識，還需要行業內企業做大量的工作，認真思考、精心引導消費者對植物蛋白肉這種新產品樹立正確認知。

（2）市場布局單薄。在中國市場，植物蛋白肉多以西式快餐食品原料的形式出現，雖然Beyond Meat、雀巢、HEY MAET、星期零等植物蛋白肉產品企業與包括星巴克、肯德基、德克士、瑞幸、喜茶、盒馬鮮生等在內的單家或多家建立了合作關系，但除此之外，在主流餐飲中仍很難看到植物蛋白肉的身影。不斷豐富市場布局方式、提高植物蛋白肉“出鏡率”，對于消費者了解并接受植物蛋白肉產品具有重要作用。

（3）監管法規標準缺失。一直以來，食品安全備受關注，然而目前針對植物蛋白肉行業內僅發布了唯一一個團體標準，沒有任何其他更嚴格、精準、權威的標準和監管辦法，政府相關部門和企業需要健全完善生產監管和相關標準，規范化地制定并實施相關生產標準、生產許可、產品品質指標、食品添加劑指標、微生物限量值等，從而促進行業規范化發展。

（4）植物蛋白肉產品成本偏高。在某網上商城中，植物蛋白肉漢堡售價是普通肉類漢堡的3 倍。相比價格高且陌生的新興產品植物蛋白肉，大多數消費者更愿意選擇購買所熟悉的傳統肉類，所以降低植物蛋白肉產品的成本和售價對行業的發展至關重要。

（5）工藝和設備研發有待突破。雖然市面上部分植物蛋白肉產品口感與真肉無異，但形態、色澤與風味還存在較大差異，還需要進一步研發；另外，各個國家和地區飲食習慣不同，開發更多品類、口味的植物蛋白肉產品也很重要。目前僅有實力較強的植物蛋白肉企業能夠自主研發生產加工設備，大部分企業沒有能力去研發設備，造成設備技術落后、生產成本偏高、產品質量難以控制。因此，引入更多有實力的設備制造企業進入植物蛋白肉行業，不斷研發技術先進、高自動化、高加工精度的設備，也是促進行業發展的重要一環。

4 結語

雖然植物蛋白肉產業在國內仍屬于發展的初期，還有很多問題需要解決，但隨著國內消費者對于食品多元化、健康性、綠色環保等方面的要求日益提升，相信植物蛋白肉產業將成為未來國內食品行業中最具發展前景和潛力的新興產業。