中国农业科学院农产品加工研究所王强团队：植物蛋白高水分挤压制备植物基肉制品——科学与技术进展及展望

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食品领域顶级期刊Trends in Food Science & Technology（中科院1区，IF=16.002）在线发表了题为“High-moisture extruded protein fiber formation toward plant-based meat substitutes applications: science, technology, and prospect”的最新研究成果，是对该团队近年来在植物蛋白高水分挤压原料配比优化、工艺装备改进、机理机制研究、新型植物基肉制品研发和可视化软件平台构建等系统研究工作的深刻总结，多次受到国际知名专家的高度评价。中国农业科学院农产品加工研究所张金闯副研究员和陈琼玲博士为论文共同第一作者，王强研究员和美国塔夫茨大学David L. Kaplan终身荣誉教授为共同通讯作者。

植物基肉制品产业发展在蛋白质供给、可持续发展和营养健康方面具有重要战略意义，高水分挤压技术是制备具有更加接近动物肉品质特征的新型植物基肉制品的前瞻性热点技术，是挤压技术发展过程中一次历史性的革命，已实现了由纤维结构形成机理研究到关键技术装备突破与重大产品创制，将助推植物基肉制品产业高质量发展。但目前国内外高水分挤压技术仍处于实验室研究阶段，产业化生产还存在诸多问题。

该文章是对前期在Critical Reviews in Food Science and Nutrition（doi:10.1080/10408398.2018.1487383, IF:11.208）上针对植物蛋白挤压技术基本概念、构象变化与品质形成关系、四类挤压参数基本作用、挤压过程系统分析方法等内容的延伸与发展。系统阐述了高水分挤压技术发展历程、机遇与挑战，以及在植物基肉制品研究中的关键核心作用，在深入分析高水分挤压科学与技术研究进展的基础上，对其未来发展方向进行了展望。文章首先梳理了大豆、豌豆、花生、小麦、大米、燕麦、菜籽、鹰嘴豆、蚕豆、麻类、绿豆、羽扇豆，以及藻类、菌类和昆虫蛋白等数十种替代蛋白资源在高水分挤压技术中的应用特点。进一步，从食品化学、物理化学、应用数学、流体力学等多个学科多个角度系统剖析了高水分挤压技术的理论基础，认为挤压过程中蛋白质分子聚集和相分离行为的相对动力学共同决定了最终纤维结构的形成。又从能量输入的角度，解析了热机械能等参数条件以及螺杆构型和模具设计等核心装备对蛋白质纤维结构形成的作用。最后，总结了质构分析、光谱信息、感官评价和营养品质等综合评价植物基肉制品的方法。该文章反映了植物蛋白高水分挤压技术领域最新研究进展，对于科研院校科技工作者、研究生以及企业相关技术人员都具有重要的参考价值，对促进植物蛋白高水分挤压技术研究及植物基肉制品产业高质量发展具有重要意义。

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。

作者简介

01.

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植物蛋白结构与功能调控创新团队首席专家、国家花生产业技术体系加工研究室主任、九三学社中央农林委委员。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“农产品加工技术与工程”创新团队首席科学家，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。

02.

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/通讯作者在Trends in Food Science & Technology（IF:16.002）、Crit Rev Food Sci（IF:11.208）、Food Hydrocolloids（IF:11.504）、FOOD CHEM（IF:9.231）、J FOOD ENG（IF:6.203）、J AGR FOOD CHEM（IF:5.895）、《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14篇），累计影响因子122.098，被引次数400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。

03.

陈琼玲，中国农业科学院农产品加工研究所2019级博士研究生，主要研究方向为高水分挤压过程中生物大分子相互作用机制及在植物基肉制品中的应用研究。近五年，以第一作者在Trends in Food Science & Technology（IF:16.002）、Food Hydrocolloids（IF:11.504）、Food Chemistry（IF:9.231）等知名期刊发表学术论文5篇，申请国家发明专利11项，参编著作3部。

信息来源于中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队。点击下方 阅读原文即可查看英文摘要原文。