植物基食品（plant-based food）是以植物原料（包括藻类和真菌类）或其制品为蛋白质、脂肪等来源，添加或不添加其他配料，经一定工艺制成的，具有类似某种动物来源食品的质构、风味、形态等特征的食品。植物基食品在国内外已有较多研究，并推出了多种商业化产品。随着食品加工技术的改进，非热加工、原料预处理等新型加工方式使植物原料的开发深度不断提升，植物基食品获得了开发技术保障。目前较为流行的植物基食品主要包括植物肉、植物奶和植物蛋等。
近年来，植物基食品行业快速发展，预计到2030年全球植物基食品市场规模将达到1 620 亿美元[1]。我国植物基食品市场现处于导入期阶段，规模较小，但增速相对全球市场较快。2019 年7 月到2021 年10 月，我国植物基初创品牌累计获得46 次融资，总金额超过12 亿元[2]。植物基食品可以有效节约土地资源、减少CO2 排放、水资源消耗量等[3-4]，同时避免乳糖不耐受[5]以及肉类饮食中高胆固醇和饱和脂肪酸含量所带来的健康问题[6-7]。现代人健康及环保意识的增强为植物基食品的快速发展奠定了基础，素食饮食需求的增加为植物基食品的发展提供了动力。
以植物基食品中植物肉、植物奶和植物蛋三大类代表产品为研究对象，对国内外植物基产品的研究现状进行综述，对植物基食品存在问题进行分析并对未来发展方向进行展望，以期为植物基食品的研发和推广提供参考资料。
1 植物肉
根据T/CIFST 001—2020《植物基肉制品》，植物基肉制品是以植物原料（如豆类、谷物类等，也包括藻类及真菌类等）或其加工品作为蛋白质、脂肪的来源，添加或不添加其他辅料、食品添加剂（含营养强化剂），经加工制成的具有类似畜、禽、水产等动物肉制品质构、风味、形态等特征的食品[8]。作为肉制品的替代品，近年来植物肉为食品行业中存在的健康、环境和伦理问题带来了重大突破[9]。随着原料与加工技术的发展，植物肉已被认为可能是比肉类更健康的蛋白质来源[10]。
植物肉通常由植物来源的蛋白质、油脂、淀粉、风味物质、着色剂等共同组成，各组分功能见表1。
表1 植物肉组分构成及作用
Table 1 Components of plant-based meat and their roles
组分 作用 现有研究 参考文献蛋白质 改善植物肉结构、颜色、质地和风味 大豆是植物肉中主要的蛋白质来源 [11]豌豆蛋白有高适应性、低过敏原性和良好的功能性 [12-13]小麦拉丝蛋白拥有优秀的纤维结构 [14]大豆蛋白、豌豆蛋白分别与小麦蛋白结合均可生成与熟鸡肉相似基质强度的纤维 [13-15]米糠蛋白的添加可以提高大豆基植物肉的硬度 [16]微藻蛋白可以在大豆基植物肉中部分替代大豆蛋白 [17]油脂 改善植物肉风味、营养和外观 葵花油、芝麻油等被用于提高植物肉的营养和风味 [18-19]植物油脂通过混合搅拌成白色脂肪小球从而赋予植物肉类似肉类脂肪的大理石花纹外观 [20]含芥酸、油酸较多的菜籽油可以有效提高植物肉的风味、质构等感官品质 [21]淀粉 增强蛋白纤维结构的形成；作为增稠剂 小麦淀粉促进花生蛋白质分子聚集从而改善花生蛋白的纤维结构 [22]风味物质 掩盖原料异味；提高植物肉风味着色剂 模拟肉类色泽 植物中提取的血红素可以用于模拟肉类颜色和味道并提供铁元素 [23]营养强化剂 弥补植物营养素缺失
目前国内外市场上已有多家公司生产的植物肉产品。国外某企业采用大豆蛋白质为主要原料，加入椰子油和葵花籽油，添加酵母提取物作为风味物质以及甲基纤维素和植物淀粉作为黏合剂，获得了植物猪肉产品；另有以豌豆、绿豆和大米蛋白结合作为原料，加入菜籽油和椰子油，使用土豆淀粉和甲基纤维素改善质地、提升口感，使用甜菜汁和苹果提取物作为着色剂，同时添加钙、铁、盐和氯化钾进行营养强化，获得了颜色和味道与肉一样的肉饼。多种蛋白结合可通过协同效应改善单一蛋白质功能和营养的局限性[24]。国内企业将多级挤压蛋白重组技术、蛋白与多糖定向组装技术、多级生物酶耦合技术等结合，获得了有皮、肥瘦相间、多层次口感的新素食“猪五花肉”。
植物肉通常通过加工将原料形成类肌肉纤维和脂肪组织来模拟肉类。常采用挤压加工方式实现对肉制品形态、风味和质构的模拟[25]。挤压参数决定产品咬合感、弹性、硬度和感官属性，通过调整不同成分和蛋白质来源的挤压温度、进料速度和水分比，以形成理想的纤维和质地属性。根据进料水分，挤压加工被分为低水分挤压（＜30%），中水分挤压（＞30%，＜50%）和高水分挤压（＞50%）[19]。Lin 等[26]发现挤压过程中挤压水分含量不仅对小麦蛋白基植物肉的体积密度、硬度、弹性和组织化程度等特性有显著影响，而且对体外消化率也有显著影响。Nisov 等[27]发现pH7 时高水分挤压小麦、大米以及豌豆蛋白均可得到增强的蛋白质排列和纤维结构。近年来，更多的新兴技术被应用于植物肉的加工。Yuliarti 等[28]发现冷冻结构化技术能够形成基于植物的蛋白块的纤维状和分层结构，在植物肉生产中有巨大潜力。Krintiras 等[29]研发的大型剪切电池设备可在温和条件下对植物蛋白剪切加热，形成纤维结构，为植物肉结构化生产提供可能性。植物蛋白水胶体技术通过将蛋白质与多价阳离子沉淀的水胶体混合用于植物肉生产[30]。从微观层面生产植物肉纤维的湿法纺丝和静电纺丝技术模拟程度更高，在植物肉结构模拟中应用的可行性一直受到关注，但是受成本、技术限制，难以商业化应用[31]。
2 植物奶
植物奶是植物原料在水中分解并进一步均质化获得的液体，其颗粒大小分布在5～20 μm 的范围内，有与牛奶相似的外观和质地[32]。植物奶可直接饮用，或替代牛乳应用于奶茶、咖啡、冰淇淋等产品的生产。
植物奶原料来源广泛，包括豆类、谷物、坚果、种子等。常见植物奶原料种类及代表产品见表2。
表2 市售植物奶原料种类及代表产品
Table 2 Type of raw materials commercially used for plantbased milk and representative goods
原料种类 原料 代表产品豆类 大豆 豆奶绿豆 绿豆奶豌豆 碗豆奶谷物 燕麦 燕麦奶大米 大米奶大麦 大麦奶坚果 杏仁 杏仁奶榛子 榛子奶核桃 核桃奶腰果 腰果奶种子 芝麻 芝麻奶大麻 大麻籽奶水果 椰子 椰奶香蕉 香蕉奶薯类 土豆 土豆奶
以大豆为原料生产的豆奶，因原料充足且蛋白质含量高，占据较高市场份额，是传统植物奶的代表。但豆奶存在的豆腥味、蛋氨酸限制等问题尚未被有效解决。同时，大豆较高的异黄酮含量被认为可能与癌症相关，也使消费者对豆奶的信心急剧下降[33]。在营养和感官品质方面的优势使鹰嘴豆奶显示出作为豆奶替代品的潜力[34]。谷物中的燕麦含有丰富的膳食纤维，其主要成分为β-葡聚糖，有降低胆固醇、降血脂、调节血糖和提高免疫力作用[35]。近年来，燕麦奶受到了极大关注，占据了植物奶市场第二大份额。但是谷物原料的高淀粉含量使其乳化困难，且普遍存在赖氨酸限制。核桃、杏仁等坚果因含有丰富的不饱和脂肪酸且油脂风味独特而越来越受到欢迎[33]，但坚果类原料存在致敏性风险，且多不饱和脂肪酸含量高，易发生酸败。也有研究表明，水果和蔬菜有潜力作为植物酸奶基质[36]。市场上对于椰奶健康作用的宣传较广泛，使椰奶产品种类增多，但椰奶的饱和脂肪酸含量较高。为实现植物奶对动物奶的有效替代，营养强化剂（蛋白质、必需维生素和矿物质等） 目前也被用于进一步提高植物奶的营养价值。对来自美国、英国、法国、西班牙和澳大利亚的148 款植物奶的营养成分分析结果表明，所有植物奶的钠含量和热量均适中，饱和脂肪酸含量较低；约80%的植物奶进行了钙强化，其中约55%的植物奶中钙含量高于牛乳；但是主要存在于动物产品中的维生素B12 强化水平较低，仅41%的植物奶中检测到维生素B12 强化，这可能导致植物奶营养价值不足[33，37]。
加工工艺对植物奶的感官和贮藏品质同样起决定性作用[38]。热处理是植物奶的传统加工工艺，能降低豆类植物奶中内源性脂肪氧合酶活性，从而降低豆腥味。但加工温度高于90 ℃时，非豆腥风味成分损失较多[39-40]，且谷物、伪谷物等高淀粉含量原料制成的植物奶在加热后，体系内淀粉凝胶化，液态奶趋于胶状，稳定性差、可接受性低。近年来，发酵和酶解等非热处理方法逐渐成为植物奶技术改进的研究热点。通过发酵，蛋白质、膳食纤维等发生分解，产生抗氧化剂、矿物质和维生素等有益成分，提升植物奶营养价值和功能性[41]。Manus 等[42]发现以豌豆和大米蛋白为原料的发酵植物奶蛋白质质量与酪蛋白相当。夏君霞等[43]发现发酵使核桃奶乳糖含量降低，必需氨基酸含量提高，并产生了共轭亚油酸。通过发酵酶解后的燕麦浆料，不仅能够提高产品营养价值，还提高了燕麦乳与咖啡、茶等的融合性[44]。植物奶中益生菌活力的保持能力一定程度限制了植物酸奶的开发。马文艺[45]发现豌豆酸奶中蛋白质浓度与体系缓冲能力和成品酸度在一定范围内呈正相关。任海东[46]发现植物中有限的碳源和氮源是发酵植物奶最终益生菌含量较低的主要原因。酶解能够将植物奶中的蛋白质、多糖等大分子物质变为小分子物质，从而有利于人体吸收，提高产品稳定性，改善口感，减少添加剂的使用，实现清洁标签。王文杰[47]发现酶解能够将核桃饮料中的蛋白质分解成小分子多肽，提高人体吸收率。Deswal 等[48]发现酶处理条件能够显著影响燕麦奶的产量、总固体含量和流变参数。Bei 等[49]发现通过纤维素酶解技术可生产富含酚类物质且具有高生物活性的植物奶。新型非热加工技术如超声、超高压、微流化和脉冲电场等已被研究用于植物奶加工。研究发现，超声技术能够改变植物奶脂肪粒径、ζ-电位、沉降指数等，提高植物奶物理稳定性和功能性[50]。高强度超声处理可以灭活杏仁奶中内源性酶和不良微生物，增加可溶性固形物含量、提高物理稳定性、降低营养损失[51]。与传统的热均质-巴氏杀菌处理相比，超高压均质处理能够有效提升油沙草奶的胶体稳定性[52]，降低豆奶的微生物含量，提高豆奶物理稳定性[53]。微流化工艺能够有效提高花生酸奶的流变特性，同时降低生产成本[54]。相比热处理，高强度脉冲处理保留了大豆奶中更多的VC 活性，同时有效降低了微生物含量[55]。
3 植物蛋
植物蛋是指以植物为原料制作，模仿动物蛋类的口感和味道的植物制品[56]。因不含胆固醇和低饱和脂肪酸的特点，植物蛋更符合营养需求。植物蛋的常见原料包括大豆、豌豆、绿豆等。以绿豆为原料，经过提取及离心技术得到绿豆分离蛋白，并通过进一步处理使分离蛋白能维持原有性质和功能，然后加入油、盐调味及姜黄粉调色可用于生产植物蛋；通过使用豌豆蛋白、豌豆淀粉和亚麻籽来生产植物蛋；通过使用植物的纤维素和木质素为原料生产植物蛋。植物蛋的原料选择表现出多样性，目前对于植物蛋加工工艺的研究较少。
4 存在问题
随着植物基风潮兴起，对植物基食品健康性和消费者接受度的讨论也日渐增多。首先植物基食品是否真正健康尚待商榷。为了尽可能模拟动物产品，目前植物基食品中通常需要添加各种食品配料和添加剂以改善产品普遍存在的口感差、风味差等问题。如在大豆基植物肉制作过程中加入大量调味料以掩盖豆腥味；部分植物奶使用卡拉胶作为增稠和胶凝剂[57]。生产工艺中普遍使用的高温处理会导致耐热化合物的降解和一些有害反应的发生，如蛋白质消化率和氨基酸可用性的降低[58]。此外，由于原料差异，植物基产品普遍存在蛋白质含量较低、消化率低、致敏性高、缺乏部分必需氨基酸以及存在抗营养因子等问题[59]。其次，目前消费者对植物基食品接受度不高。消费者选择食品的3 个核心驱动因素是味道、价格和便利性。存在原料本身残留异味或加工中产生的其他不良味道是植物基食品消费者接受度低的主要原因。此外，不成熟的工艺导致大部分植物基食品价格高于甚至远高于所替代的动物源性食物，极大影响消费者购买意向。虽然消费者健康意识正逐步提高，植物性产品偏好明显增加[60]，但是大多数消费者缺乏对动物类食品消费与环境保护之间的关联认识，且对传统动物制品的熟悉度远高于植物基食品，导致该类消费者饮食方式改变的意愿性较低[61]。
5 展望
在“碳达峰、碳中和”背景下，植物基食品的兴起是食品行业对气候变化带来的机遇和挑战的快速反应。消费者健康意识、环境保护意识的增强不断为植物基食品发展注入动力。国际市场上新兴植物基食品公司上市、进驻中国，国内原有品牌陆续推出植物基新品，均表明植物基食品正受到市场追捧。现有科技已能够生产出具有动物风味且有一定营养价值的植物基食品，但目前植物基食品在原料开发、加工技术和产品品质等方面仍存在不足。国内消费者对于植物基食品的选择尚处于发展初期，需要进一步改进工艺，以改善植物基食品品质，提高消费者接受度和市场占有率，实现营养价值、口感风味、市场价格等方面对动物基食品的有效替代：（1）多种植物原料组合可在一定程度上均衡营养，丰富产品风味和口感。（2）新型非热加工技术如超临界、紫外线辐射等技术的应用，可延长保质期、提高稳定性、保存营养成分和最终产品的感官接受度等。（3）产品应用形式多样化，以不断刺激市场。开发如植物香肠，植物培根，植物奶油、植物冰淇淋等产品。（4）通过营养标签、健康声明等与消费者建立信任，加强植物基食品监管。（5）创新推广模式，结合产品特色开发新型植物基食品菜谱，同时与快餐、预制菜等快速销售形式结合推广新产品。通过新型原料的开发、加工技术的改进以及必要的政策干预等各项措施的助力，未来植物基食品将拥有良好的市场前景。
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