挤压对大豆蛋白构象及其组织化结构的影响研究进展

朱秀清，栾滨羽，黄雨洋，王逢秋节，李 杨*

（ 1.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江省谷物食品与谷物资源综合加工重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150028；2.东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

动物蛋白为人类饮食提供了很好的蛋白源，但是畜牧业的发展会带来一些环境污染的问题[1-2]。为缓解肉类加工产生的污染，一些研究者认为组织化植物蛋白和细胞培养肉等仿肉制品可部分补充肉制品，降低肉制品的消费比重。其中组织化植物蛋白由于其相对较低的成本且与肉相似度较高，而被认为是一种可行性较大的未来食品。

植物蛋白是人类膳食中重要的蛋白来源。与动物蛋白相比，植物蛋白廉价易得，且具有降血糖、预防心血管疾病等多种生理功能[3]。目前我国对花生蛋白、大豆蛋白、豌豆蛋白的研究较为深入。组织化植物蛋白即以大豆、花生、豌豆等富含蛋白的油料或谷物及其衍生物为原料，通过挤压能量的输入使其蛋白发生充分变性，蛋白原有结构被破坏并在适宜条件下发生重排，最终形成具有紧致组织结构的制品。组织化植物蛋白成品的蛋白质量分数在50%以上，具有动物肌肉纤维状结构和紧致，故也被称为“植物蛋白肉”[4]、“蛋白素肉”（以下简称“素肉”）等。

作为一种全价植物蛋白，大豆蛋白富含各种人体必需氨基酸，生物利用率高[5]，因此大豆基素肉制品在我国市场上较为普遍。大豆基素肉制品采用大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白为主要原料，辅以淀粉、脂肪等[6]。原料组成上的差别使其品质多变且不易控制，挤压过程中各原料组分的化学变化过程尚不明确。此外，不同加工企业使用的原料不同，生产企业常为控制成本而对最佳配方进行不合适的改动，受工艺、原料的影响，素肉产品质量产品品质不稳定，常出现产品纤维状结构不明显、咀嚼性差等问题，在生产加工中亟需突破技术瓶颈以解决这些问题。

挤压技术是目前生产组织化大豆素肉的主要方式。表1列出了两种水分条件挤压的差异。在低水分条件下（水分质量分数20%～40%）可以制得具有一定纤维结构的拉丝蛋白，内部呈现孔隙不均的海绵状结构，复水后口感松软，且形状、大小丰富多样[7]，是目前国内外市场上的素肉产品的主要原料。我国生产低水分挤压蛋白的食品企业超过50 家，其产品作为肉制品添加物已广泛应用于肉制品、冷冻食品、方便食品、肉丸、休闲食品等，这些食品的生产可以降低生产成本、增加食品中蛋白质含量、改善膳食结构，其中的代表食品有火腿肠、冷冻饺子、方便面调料、鱼丸、辣条、豆干等[8]。随着对挤压技术研究的深入，在20世纪90年代高水分挤压技术逐渐兴起。与低水分挤压技术不同的除了高水分条件（水分质量分数40%～80%）外，其在挤压机末端还需安装一个较长的冷却模口[9-10]。这种高水分挤压生产的大豆素肉产品组织化程度高，弹性强，具有类似动物肌原纤维蛋白组成的纤维状结构，使挤压后的植物蛋白素肉的口感、质地、表观形态都得到了很大的改善[11]。挤压使大豆蛋白中抗营养因子钝化，随之提高蛋白消化吸收能力。相较于低水分挤压，高水分挤压素肉赋予大豆蛋白更强的吸水、吸油及风味吸附能力[12]。但高水分挤压成本较高，对原料要求更为严格，目前仍处于不断发展阶段。

表1 低水分挤压技术与高水分挤压技术的基本特征比较[7,13-14]Table 1 Comparison of basic characteristics of low-moisture extrusion and high-moisture extrusion[7,13-14]

本文围绕挤压组织化大豆蛋白，对大豆蛋白组成及功能特性进行简述，综述挤压对大豆蛋白微观结构和功能性的影响，重点阐述挤压大豆蛋白组织化结构形成机制，并总结挤压条件对素肉产品结构的影响，旨在为大豆蛋白挤压组织化的工业应用提供理论支撑。

1 大豆蛋白组成

大豆种子中的蛋白质约占干物质总质量的40%[15]，主要由4 种球蛋白组成，根据其在离子强度0.5 mol/L下的沉降系数分为4 种：2S、7S、11S、15S[16]。7S和11S是两种主要的大豆贮藏蛋白，关于其蛋白具体组成目前已较为明确[17]。11S球蛋白主要由含硫氨基酸较多的大豆球蛋白组成，分子质量在320 kDa左右，其四级结构是由6 个亚基环绕成的空心六聚体，每个亚基由一条酸性多肽和一条碱性多肽通过二硫键连接构成[18]；β-伴球蛋白是7S球蛋白的主要组分，以三聚体形式存在，其四级结构由α、α’、β3 种亚基构成[19]。

大豆分离蛋白在pH值约5.0时溶解度最低，在pH 6～9其溶解性均强于豌豆蛋白和小麦蛋白，因此中性条件下大豆分离蛋白能显著降低界面张力并在液滴周围形成坚韧薄膜，表现出较强的起泡稳定性、乳化活性和乳化稳定性[20-21]。中性条件下大豆球蛋白的热稳定性强于β-大豆伴球蛋白，β-大豆伴球蛋白的变性温度在68～75 ℃，而大豆球蛋白的变性温度在85～93 ℃；80 ℃时β-大豆伴球蛋白完全变性吸热峰消失，大豆球蛋白部分展开露出疏水基团，部分解离后重新聚合形成更紧致的聚集体，同时焓值降低[22]。Mo Xiaoqun等[23]通过差示扫描量热分析进一步证明大豆球蛋白新聚集体的形成是由于其碱性亚基的存在，即碱性亚基的热变性后形成热稳定性较高的有序结构，且碱性亚基的强疏水相互作用可促使蛋白质酰胺基团与羰基之间氢键形成，使低聚体的结构稳定性提高。对于决定凝胶乳化性和溶解性的β-大豆伴球蛋白[21]，其β亚基含疏水性氨基酸较多（质量分数为34.2%），在pH 5.0时形成球形团簇，热稳定性强于α和α’亚基[24]。

2 挤压对大豆蛋白构象的影响

伴随着高温高压高剪切力的挤压过程中，蛋白逐渐展开原有的天然结构进而发生重排，这是挤压产品宏观结构改变的契机，即微尺度蛋白分子中的亚基、多肽等亚单位的变化引起的中尺度蛋白功能性改变对挤压产品质地形成起决定作用，但尚缺乏充分依据直接表征挤压过程中分子构象变化。Renkema等[25-26]发现中性条件下11S的酸性和碱性多肽之间的二硫键在加热时易被破坏；大豆蛋白加热时的结合或解离行为和蛋白浓度对蛋白凝胶流变性质均有影响；当更多蛋白间互作交联形成网络而非与水互作时，凝胶性越强；反之凝胶硬度降低。

2.1 挤压对大豆蛋白分子结构的影响

热能与机械能的共同作用不利于对挤压过程的系统分析。有学者探讨了挤压温度对于大豆蛋白分子二级结构的变化[27]。挤压温度决定着蛋白变性的剧烈程度，较低温度下（＜100 ℃）挤压使蛋白变性后会发生局部的聚集，而温度过高（高于150 ℃）则会造成聚集体重新展开，甚至影响如β-折叠等肽链间的作用从而改变二级结构相对含量，具体要根据蛋白热稳定性确定[28]。Ma Wenjun等[29]探究了60～100 ℃下挤压对全脂豆粉微观结构的影响，表明β-大豆伴球蛋白比大豆球蛋白更易于变性，且β-大豆伴球蛋白的3 种亚基在挤压过程会通过共价键和非共价键聚合形成低聚体；二级结构中α-螺旋含量随挤压温度升高而显著降低，但β-折叠含量略有增加[28]。康立宁[30]使用傅里叶变换红外光谱研究了大豆蛋白在120～160 ℃挤压过程中二级结构的变化，结果表明由分子间局部相互作用维持的α-螺旋结构最不稳定，会逐渐转变为稳定的β-转角结构，该转变在140 ℃时基本完成；β-折叠在140 ℃以下时保持稳定，温度过高时开始转变为无规卷曲，而β-转角结构即使在160 ℃也基本保持不变。

2.2 挤压对大豆蛋白功能性的影响

将大豆原料应用于挤压的实例最早可以追溯到20世纪60年代，Mustakas等[31]通过实验证明挤压是生产全脂大豆粉的优良手段，可降低豆粉中原有腐败微生物数量，延长其保质期，同时可去除部分致敏因子，为后续研究挤压对大豆蛋白影响奠定基础。

挤压会改变蛋白在水中的溶解程度，形成不溶性聚集体，改变蛋白中的分子质量分布，但不同亚基形成的聚集体其溶解状态也不尽相同[32-33]。通常高温高压条件可促使蛋白变性和聚集，从而降低蛋白溶解度，但过高螺杆转速和过高温度又会破坏形成的蛋白聚集体[33-36]。

乳化性也是决定蛋白应用广度的重要界面性质，常通过在均质过程中形成液滴的乳化活性和形成液滴后保持稳定不破碎的乳化稳定性来表征其强弱[37]。大豆蛋白作为乳化剂的本质是由于肽链上氨基酸极性的不同，既有疏水基团也存在亲水基团，乳化性能随着疏水基团暴露出来而提高[38]。故蛋白质变性可使球状蛋白质转变为更具柔韧性、表面活性高的结构，还可提高乳化过程中油-水界面的吸附量[39]。Ma Wenjun等[40]表明挤压后大豆蛋白变性致使其乳化活性上升，但小分子多肽之间的静电相互作用增强和非极性基团增多，不利于维持脂肪球膜结构，结果表现为乳化稳定性下降[41]。

3 挤压对大豆蛋白分子重组程度的影响

3.1 挤压参数对大豆蛋白挤压产物形貌特征的影响

素肉制品的质地是决定消费者接受程度的首要因素。除了采用两次咀嚼测试模拟人体口腔咀嚼运动表征其弹性、硬度和咀嚼性等参数外，还存在用组织化度来表示素肉制品形貌特征的感官指标。其中硬度被定义为第一次压缩样品时应力的峰值；弹性为变性样品去除压力后恢复到变形前的高度的比率；咀嚼性则定义为固体咀嚼成吞咽稳定状态所需要的能量；组织化度则表示挤压物纤维化的形成程度，组织化度越大，产品的纤维化程度越大，与动物肉质地越接近，数值上表示为沿挤出方向的剪切力和垂直挤出方向的剪切力的比值[42-43]。对于组织化大豆蛋白，通常探讨挤压温度、水分质量分数、螺杆转速以及送料速度4 个条件参数与产品品质、挤压响应参数三者之间的关系[27]。

3.1.1 挤压温度

挤压温度一般指在挤压筒内物料发生熔化和蛋白组织化时所承受的温度，是物料热能的主要来源[44]。作为促进蛋白质纤维结构形成的关键因素[45]，能保证大豆蛋白形成稳定的纤维结构的挤压温度应在130～150 ℃[10,46]。当温度升至150～160 ℃时，组织化程度会下降，表面会产生孔洞，且颜色变棕色[47]。此外，冷却模头温度会影响压力变化、扭矩、比机械能，进而改变熔体黏度，这对纤维结构的形成至关重要[48]，低水分挤压需要冷却温度在100 ℃以上，高水分挤压应控制在75 ℃以下，以保证物料形成黏度梯度从而以层流状态运动[27,49]，最终呈现多层结构。

3.1.2 螺杆转速

挤压机内螺杆转动为物料以剪切力的形式提供机械能，同时螺杆旋转产生的黏性耗散会引起物料局部温度过高，螺杆转速可改变分散相在连续相中的分散程度，螺杆构型则可影响螺杆填充度和比机械能输入[44]。随着螺杆转速增加，混合效果增强，螺杆提供阻力延长了物料在挤压机筒中的停留时间，从而增加了扭矩和比机械能[27]。Sun等[50]发现，对于高水分挤压的大豆蛋白，其组织化度随螺杆转速增大呈先增加后降低的趋势，增大转速促使其混合充分，但转速过高停留时间过短不能使蛋白充分发生热变性形成熔融状态便于后期形成组织化纤维结构，转速在300 r/min时组织化度达到最大值；但Zhang Jinchuang等认为组织化大豆蛋白螺杆转速应保持在80～100 r/min之间[27]。如果转速高于120 r/min，纤维结构的强度就会减弱[51]。

3.1.3 水分质量分数

水分既是传递机械能和热能的媒介，同时也是影响物料黏度的直接因素[27]。魏益民等[52]以低温脱脂豆粕为原料生产组织化大豆蛋白，结果表明水分质量分数从35%增加到50%会使其产品的组织化度提高，但会降低咀嚼性。在相对较高的水分质量分数（45%或50%）下，蛋白质-蛋白质及蛋白质-水的相互作用更强烈，暴露更多的疏水基团，从而导致氮溶解度指数降低和高持水能力。Chen Fengliang等[53]研究表明，水分质量分数从28%增加到60%，蛋白质聚集性降低，硬度和咀嚼性显著降低，纤维结构在水分质量分数为60%时开始形成。Sun等[54]研究表明在大豆分离蛋白含量一定情况下，高水分组织化大豆蛋白组织化度随水分质量分数增加而增大，当挤压温度一定时组织化度随水分质量分数增加至一定值后呈下降趋势。

3.1.4 进料速率

进料速率主要影响物料在挤压机内的填充程度、停留时间分布和模具内压力，进而影响物料所受的机械作用[55]。在低进料速率下，物料在挤出机中的停留时间较长，从而导致蛋白质变性增加，挤出物变黑/褐变。进料速率过高蛋白质则无法完全变性[56]。

康立宁的研究表明，进料速率对组织化度、硬度、咀嚼性和色泽有负影响，而对持水性有正影响[57]。当进料速率从10 g/min增加到50 g/min时，组织化度从1.3降低到1.1，表面质地变粗糙，咀嚼性明显降低[57]。组织化大豆蛋白可在25～30 g/min的进料速率内形成较好的纹理结构[27]。

3.2 挤压过程中其他组分对大豆蛋白组织化结构的影响

3.2.1 淀粉

碳水化合物可根据水解程度分为大分子糖类和小分子糖类两部分，两种糖类在挤压中的作用不同。小分子糖类是发生影响素肉外观的美拉德反应和焦糖化反应的重要底物。大分子类的淀粉和膳食纤维对素肉质地有重要影响，其添加量不应超过混合物的10%[27]。作为常见的挤压原料，淀粉在高温和高剪切作用下氢键断裂并发生糊化，改变物料黏度同时降解形成小分子糖类，从而影响挤压产品质构形成[58]。

Li Shujing等[59]通过研究大豆分离蛋白和玉米淀粉混合挤压后热性能变化，结果表明淀粉和大豆分离蛋白之间在20～130 ℃加热过程中并没有发生互作，但混合状态下大豆分离蛋白抑制了淀粉糊化，而淀粉颗粒膨胀会使包裹它的蛋白凝胶网络失水，阻止大豆分离蛋白充分变性，而水分质量分数和水分迁移对该混合物的热性能有较大影响；Zhang Wei等[60]进一步分析表明大豆分离蛋白与淀粉共混物的焓变与扭矩、比机械能和表观黏度呈正相关，而与挤压物的纤维化程度呈负相关，共混物的焓变越大会导致更高的比机械能和更大的压力变化，从而使挤压物的硬度和拉伸强度增强，纤维化程度下降。此外直链与支链淀粉比例、淀粉的粒径大小对挤压物黏度和膨化度也存在一定影响，一般粒径越小，挤压物膨胀率越高[61-62]。

3.2.2 谷朊粉

基于大豆蛋白的挤压研究为进一步探讨其他植物蛋白材料的挤压加工适应性奠定了基础，大豆存在豆腥味和致敏性等不良因素促使人们开始研发其他代替或改良材料，比如工业中常见辅料谷朊粉。与大豆蛋白相比，谷朊粉的理化性质使其更适合作为一种黏合剂，其麦谷蛋白在水和过程中会形成具有可逆变形性质的交联网络[49]。Zhang Jinchuang等[63]研究表明谷朊粉与花生蛋白混合挤压会产生黏度较高的熔融体，导致更大的黏性耗散促使局部温度更高；但最终产品结构较粗糙松散，不如大豆与花生混合的均匀紧致。Chiang等[12]将大豆浓缩蛋白和谷朊粉混合进行高水分挤压。结果表明两种蛋白的比例会对素肉产品有影响，无谷朊粉和含10%（质量分数，下同）谷朊粉的挤压物显示层状结构，而含20%和30%谷朊粉的挤压物在扫描电子显微镜下呈现出大纤维与小纤维相互连接的网络结构，故一定范围内更高的谷朊粉含量有助于纤维微结构形成。

但挤压加工所采用的谷朊粉实际是由结构不同的麦谷蛋白和醇溶蛋白组成的混合物，其中麦谷蛋白为有二硫键相连的聚合物，赋予面团强度和弹性，而醇溶蛋白为单体赋予面团黏性[64]。Feng Jia等[65]仅对谷朊粉进行挤压，发现麦谷蛋白的低分子质量亚基在挤压过程中会由于巯基氧化形成二硫键从而促使蛋白团形成高分子质量聚合物，温度提高可进一步促进该过程进行。但有关挤压谷朊粉各组分蛋白的详细变化和互作方式仍留有空白。

此外，谷朊粉还对挤压物的风味具有一定改善作用[66]。小麦等谷物在高温下产生的焙烤风味和美拉德反应可提高挤压物感官品质，通常碱性条件更合适美拉德反应所需的游离氨基酸的产生[67]。Guo Zengwang等[68]通过低场核磁共振技术测定了一种大豆分离蛋白和谷朊粉的挤压物的水分分布情况；表明提高谷朊粉用量可使产品更加致密，从而导致更强的结构组织间夹持效应，进而增大风味物质的保留率。

3.2.3 离子

NaCl等添加剂中的离子主要通过影响蛋白表面电荷量从而间接影响蛋白间互作。Tian Yan等[69]表明NaCl添加量的增加可通过产生静电屏蔽降低7S蛋白吸附的静电壁垒，但这种效应不利于蛋白质间互作，反而会减小7S的黏弹性界面层。此外谷氨酰胺转氨酶（glutamine transaminase，TG）作为一种新潮的添加剂可通过催化蛋白质分子内或分子间-谷氨酸和赖氨酸交联的形成，改善蛋白质功能性[70]。但对于大豆中球蛋白的天然结构，还需要通过预处理使蛋白部分展开才能有较好的酶促效果[71]。Zhang Jinchuang等[72]研究了TG对高水分挤压花生蛋白品质的影响，表明在高水分挤压过程中，TG可以促进蛋白质分子链的展开、聚集和交联，有助于破坏氢键和二硫键，增强疏水相互作用。在冷却模头中，加入适量TG可通过促进形成新的氢键和二硫键，从而促进分子重排。TG处理后的各蛋白质二级结构的相对含量为β-折叠＞α-螺旋＞β-转角＞无规卷曲。但TG添加量不应超过0.2%，否则会加速交联不利于蛋白质分子的重排和纤维结构的改善。

4 光谱学、色谱学在挤压大豆蛋白研究中的应用

挤压大豆蛋白的研究中需要对蛋白结构及挤压产物的品质和组分互作进行解析，从而为探讨挤压机制提供帮助。挤压大豆蛋白结构可从疏水基团位置、蛋白聚集体大小、蛋白二级结构等微尺度参数和孔隙大小、蛋白网络疏密程度等方面进行表征。其中挤压大豆蛋白二级结构常用傅里叶变换红外光谱表征，Guo Zengwang等[68]采用傅里叶变换红外光谱结合傅里叶自去卷积法、二阶导数和高斯曲线定量分析大豆分离蛋白、麦谷蛋白和天然香精混合挤压产物的二级结构，在1 646～1 662 cm-1处为α-螺旋条带，在1 608～1 622 cm-1和1 682～1 700 cm-1处为反向平行的β-折叠条带，1 622～1 639 cm-1处为分子内β-折叠条带，1661～1681 cm-1处为β-转角条带，1637～1645 cm-1处为无规卷曲条带；圆二色谱常用于表征挤压过程中和挤压后蛋白形成的凝胶和溶液中蛋白的二级结构，根据电子跃迁能级能量大小，蛋白的圆二光谱可分成250 nm以下远紫外光区、250～300 nm近紫外光区和300～700 nm紫外-可见光区[73-74]。其中远紫外光区可表征大豆分离蛋白肽链骨架二级结构信息，齐宝坤等[75]将大豆分离蛋白样品溶于pH 7.0、浓度0.01 mol/L的磷酸盐缓冲液中，在波长200～250 nm处进行圆二色谱扫描。拉曼光谱同样可获得蛋白二级和三级结构信息，但与红外光谱相比所需样品量更少且受水的干扰较小。吕博等[76]测定了不同均质处理条件下大豆分离蛋白溶液的拉曼光谱，其中大豆分离蛋白的二级结构主要由酰胺I带（1 630～1 700 cm-1）和酰胺III带（1 230～1 310 cm-1）的拉曼特征峰确定，但实际所得酰胺III带图形复杂故该实验中仅对酰胺I带进行分析；色氨酸侧链、酪氨酸的环吸收振动和酪氨酸的面弯曲振动产生的特征振动频率则分别出现在760、830、850 cm-1处。

紫外光谱和荧光光谱主要表征蛋白三维结构变化和蛋白微环境变化，不同在于紫外光谱利用蛋白发色团的吸光性质，蛋白构象变化导致发色团位置改变和吸光度变化从而影响吸收光谱，而荧光光谱则利用对溶液极性环境较敏感的Trp和Tyr残基的荧光光谱反映蛋白构象变化，因此这两种方法多结合蛋白表面疏水性和乳化性变化结果进一步推断蛋白空间构象[77]。一般295 nm处激发的大豆分离蛋白其荧光发射光谱主要是由色氨酸产生，峰位在325～350 nm之间[78]。朱颖等[79]采用红外光谱、紫外光谱、荧光光谱分析不同品种大豆蛋白乳液中界面蛋白的柔性结构，通过分析不同品种界面蛋白的表面疏水性、二硫键含量、溶解性和乳化性等功能性，解析界面蛋白的柔性结构对功能性的影响机制；其荧光光谱的测定条件为：激发波长280 nm、扫描波长300～500 nm。在波长250～350 nm范围内进行紫外扫描；结果表明柔性较强的蛋白分子结构更易伸展，从而使内部疏水性基团暴露，更易吸附到水-油界面，使乳液稳定性增加。此外X射线衍射法也可通过衍射图谱间接构建分子结构模型，但只适用于测定蛋白晶体结构。

扫描电子显微镜、X射线显微成像可观察蛋白网络结构。其中扫描电子显微镜在挤压大豆蛋白中有较多应用，可直观看出样品的紧实程度和堆积现象。其原理是采用高能电子束扫描样品，利用产生的电子信号成像观察样品表面形态[80]。X射线显微成像可利用X射线对样品进行断层扫描后的重构图像分析样品三维结构及纤维孔隙率[81]。

随着近几年计算机科学的发展，将其与蛋白质化学和生物信息学技术结合使得模拟蛋白质互作方式成为可能。Yang Yaxuan等[82]采用多色谱和分子对接技术分别分析11S和7S分别与绿茶中一种儿茶素互作的结构变化以及11S/7S与儿茶素的交联机理。Chen Gang等[83]同样使用圆二色光谱、荧光光谱和分子对接技术评估了多酚和高静水压处理的蛋白质之间的相互作用。这种方法与以往相比，更加直观地表明了蛋白质互作的结果，但是软件模拟的准确性还有待商榷。

5 挤压大豆蛋白结构重组机制

目前工业上对挤压大豆蛋白素肉制品的结构改良仍多凭经验摸索，虽然各种技术和仪器能较系统地表征挤压前后分子结构和质地状态，但对组织化过程中挤压机筒内局部细节的精准表征仍不够完整，致使对组织化形成机理的观点不能统一，且存在一定局限性。

作为原料中的主要功能性成分，蛋白质-蛋白质相互作用被认为是组织化形成的主要原因之一。如图1所示，挤压大豆蛋白结构变化具体是指蛋白质在高温高剪切条件下其二级、三级和四级结构被破坏，进而肽链重新排列，折叠并聚集形成新的分子结构，但分子间何种相互作用主导这一过程以及各亚基和多肽的具体行为仍不确定，同时蛋白与水分、糖类等物质的互作使体系更加复杂。这与蛋白凝胶的形成机理较为相似，同样需要经历蛋白质受热变性球蛋白展开重组形成大聚集体的过程，区别在于凝胶的实验条件更为简单，不需要考虑高温和高剪切力的影响，但有关凝胶的研究可为挤压中的蛋白互作提供依据。先前研究人员对大豆蛋白凝胶开展过深入的研究[84]，天然状态下大豆球蛋白比β-大豆伴球蛋白更易于聚集，但β-大豆伴球蛋白发生有限聚集形成可溶性聚集体，而大豆球蛋白中缺乏与多肽相连的多糖，无法阻止单体聚集，可迅速形成不溶性聚集体，两者混合后可使大豆球蛋白聚集体的溶解度上升，此外α和α’亚基比β亚基更能抑制碱性多肽热聚集[32,84]。目前有关挤压过程中蛋白互作结论并不统一，且对亚基、多肽的行为没有明确的表征。Liu Keshun等[47]将大豆蛋白、谷朊粉和小麦淀粉作为原料进行高水分挤压，采用可选择性破坏分子间作用力的不同溶液对挤压机5 个区段所产生的物料中可溶性蛋白含量进行测定；结果表明二硫键对于物料纤维结构形成比非共价键更重要。但国内Chen Fengliang等[37]将大豆分离蛋白作为唯一蛋白源进行挤压，结果表明疏水相互作用、氢键、二硫键及其相互作用共同决定了挤压物的结构，且非共价键的作用要大于共价键。

图1 挤压过程中大豆蛋白结构变化机理[27]Fig.1 Structural changes of soybean proteins during extrusion[27]

黏性熔体的多相体系的形成是组织化形成的另一主要原因[49,85]。实验表明，在大豆蛋白和面筋蛋白形成水合混合物中由于水分分布不均会形成独立分离的两相[86-87]。一些学者认为需要多种成分才能获得两相体系，例如大豆分离蛋白虽由多种蛋白组成，但在熔化时通常被认为是单相。而一些单组分挤压实验结果中出现的纤维化结构则被认为是单组分系统中的不溶性和非熔融性组分充当了另一相的作用，例如大豆浓缩蛋白中的多糖等[89-90]。此外，熔体的流动行为不同也会导致不同的结果，比如层流或湍流[49]。

6 结 语

素肉制品仍是一个极具发展前景的未来健康食品。我国低水分挤压生产素肉制品已十分普遍，但高水分挤压素肉制品市场规模与国外尚有差距，需要加大研发力度并实施相关政策调控，促进素肉制品扩大产业规模。当前素肉制品仍需突破以下几个方面的问题：1）挤压产品的纤维结构形成机理不明确，具体是各研究在形成机理上的探究深度不一致，且相关结论在不同蛋白间不存在普遍性；2）整合化学、物理、食品加工等多学科研究成果，从植物蛋白质资源开发、组织化技术、重组和产品色香味形以及营养健康品质等多方面进行综合考量，确定最佳产品工艺参数；3）对相关原料和产品属性的测定与分析不够精准。相信未来植物基肉制品能凭借健康环保等优势，为广大消费者所接受并喜爱，成为一种必不可少的餐桌食品。