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一文看懂替代蛋白技术焦点:如何打造更广泛的原料来源、更成熟的工艺、更丰富的产品组合?

作者:廖芬 2021-01-18 08:11

长期以来,肉类一直是市场上主要的蛋白质来源。近年来,随着人们愈加重视健康、环境变化、动物福利等问题,消费者的行为也慢慢发生了改变,将一部分注意力聚焦到了替代蛋白之上。替代蛋白的发展与食品科技息息相关,其中涉及到诸多技术难题,比如如何拓展蛋白来源、精深加工工艺等等。

 

近日,在2020国际未来农业食品百强·白马峰会(IFA 2020)上,谷孚咨询总经理李佩莹联合南京财经大学食品科学与工程学院刘潇博士、华南理工大学食品科学与工程学院魏东教授、福州大学食品科学技术研究所张晨副教授开展了以“从实验室到餐桌,解码绿色食品科技”为主题的圆桌论坛,对替代蛋白技术有关问题给出了清晰准确的答案,尤其是在科研院所的研究和技术转化方面,他们呼吁建立沟通平台,强化源头技术创新能力,从而更好地促进植物肉创新产品开发和商业转化。以下是圆桌探讨实录:


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实验室研发与替代蛋白有何关联

 

李佩莹:大家好,我是谷孚咨询的李佩莹。今天我们这场圆桌论坛的主题是“从实验室到餐桌,解码绿色食品科技”,邀请到的嘉宾有华南理工大学食品科学与工程学院的魏东教授、福州大学食品科学技术研究所的张晨副教授、南京财经大学食品科学与工程学院的刘潇博士。我很期待今天的圆桌探讨,国内在替代蛋白这一块儿的科研实力如何也是我们想知道的,希望今天这个小小的圆桌可以给大家启示。

 

其实大家都讲到不同的产品会面临不同的问题,怎么让消费者更加满意植物基产品,通过这个圆桌我们可以多了解一下技术层面的新方向。今天三位老师的研究领域都不是很重叠,但都跟我们讲的替代蛋白息息相关,首先请各位老师简单介绍一下自己的研究方向跟替代蛋白有怎样的关联。

 

魏东:各位专家、各位行业人士大家下午好,我是来自华南理工大学食品科学与工程学院的教授魏东,我的研究领域主要是工业生物技术,包括动物养殖需要的功能性添加剂,以及食品配料表里需要的蛋白质、天然色素和天然油脂等。虽然涉及面比较广泛,但是研究对象主要就是低等植物-微藻,它们的用途非常广泛,不仅能够利用阳光进行光合作用同化二氧化碳,实现二氧化碳减排,同时能够通过培养将工业、农业产生的废水里的氮、磷污染物变成蛋白质,变成各种各样的营养素,这样就可以生产饲料原料,同时也可以用食品级的原料生产食品级的营养强化剂或食品配料。

 

近年来,随着替代蛋白的兴起,我们意识到微藻在替代蛋白方面有重要应用。我们发现目前植物蛋白领域还是以大豆基为主,花生、玉米、小麦、大米加工副产物也可以成为植物蛋白的部分来源。不过微藻与一般的植物蛋白相比具有不同的特点,其蛋白质含量很高,可达50%-70%,同时它的氨基酸组成的营养价值远超过现在主流的植物基蛋白,它的面积产量远高于现有的粮食作物,因此微藻蛋白作为替代蛋白是非常重要且有价值的资源。

 

但是现在市场上还没有微藻来源的替代蛋白原料产品可以供给下游产业用于终端产品的研制开发,不管是作为一种植物蛋白补充,还是作为主原料,都还没有生产厂家能够提供商业化原料,甚至连一些可以提供的样品都非常少,所以我们认识到这个问题的局限性所在。我们这两年开发了一些高蛋白微藻的发酵制备方法,可以解决上游微藻蛋白的生产问题。

 

再往前走一两步,使微藻蛋白能够变成市场上能够买到的、植物肉产品能够使用到的替代蛋白新原料,这是我们今后努力的方向,谢谢!

 

张晨:各位来宾、各位专家学者大家好,我来自福州大学食品科学技术研究所,我叫张晨,我的主要工作是从叶类植物中提取蛋白质应用在饲料和食品中。我之前在荷兰做有关叶蛋白的工作,回国以后植物基突然就火起来了。我自己对于这块火不火没有太关注,不过我也希望研究做得更加市场化。

 

现在大家所用的植物基蛋白主要还是来源于豆类食品,有没有可能将叶蛋白用作来源之一呢?有些叶蛋白十分优质,比如茶叶有很多提取物,如果我们能够找到某种方法破坏细胞壁,破壁植物可以释放蛋白质,我们就有可能研发出由植物自己提供蛋白的能力。我最近也一直在做这方面的研究,希望做出既有叶类生物质的活性功能,又有蛋白质营养功能的产品,也希望这次参加这个会议,能得到各方面的信息,包括大家对这方面的想法,和我们一起来做这个事情,谢谢。

 

刘潇:各位专家学者大家下午好,我是来自南京财经大学的刘潇,我的研究方向主要是利用替代蛋白中最主要的植物蛋白进行相关研究。我的研究方向主要从路径和结构展开,大概分为两个板块:第一块是基于植物蛋白的结构特点,从分子角度设计不同的结构,然后应用到食物中做植物蛋白基的食品配料,比如制备纳米乳液或者纳米颗粒作为天然色素或风味的载体;第二块以植物蛋白作主要原料运用到植物基肉、蛋、奶中。

 

替代蛋白面临着哪些技术难题

 

李佩莹:几位老师已经很详细地讲了这几个不同方向的研究,因为替代蛋白或者植物肉的产品在国内并没有很久的沉淀,所以其实我想老师们分享一下,可能国内现在的植物肉或者是植物奶,他们面对的技术上面的难题是什么?最有待提升的是什么方面?刚刚嘉吉的王总也提到了,消费者关注的是产品口感、产品结构,譬如说豆腥味太重,还有食品学科里也经常会讲到营养,以你们的见解,这块有没有需要去提升的呢?

 

魏东:我先谈谈个人的想法。现在的终端产品,第一我们见到的种类还比较少,第二我们能尝到的或者能体验到的更少,但是在有限的尝试中我个人感觉到有几个问题:一个是口感风味的问题,吃起来不太像肉,如果不用皮、馅或酱料调节口味,你都很难接受这个产品,因为主原料在加工过程中现在还达不到真肉结构的特点。这也需要其他更复杂的分子复配,比如刘老师讲到的结构重构、纳米材料、风味形成和加工过程特殊的反应,确实都很难达到,这样就造成了口感上的差异。比如说汉堡的肉饼,植物肉的肉饼或者植物鸡块,这样大量的原料做出来的主产品,可以尝出植物肉和真肉的感觉,消费者的体验是非常重要的,大家尝一口有点新鲜感,第二口就不行了或者达不到期望值,可能就没有兴趣再去尝试,口碑也没有办法建立起来,这是最重要的方面。

 

这是为什么呢?我觉得要分析原因,现在产品所用的主要原料,主要还是来自于豆类,这些原料在市场上能够买到的是大宗便宜的原料,但是它的原料类型和选择性还是非常单一的,这种单一的原料你能组合变成多少花样?刚刚有嘉宾分享了中国八大菜系有三四千种食物的做法或者是形式,众口难调但你得想办法调。中国人吃东西的诉求特别难调,口感、形状、色泽都得考虑。

 

比如韩国、日本对食材的选择就有一定代表性,其实他们做的东西也不一定好吃,但是他们选择的食材新鲜、地道,有各种认证,这可能是他们的特点。但是从中餐的食谱来讲确实纷繁复杂,这时候要考虑到原料能不能更丰富一些。刚才有老师讲到从植物的叶子里,也有人说从浮萍里提取植物蛋白等。不管怎么说,原料的丰富性一定会改善终端产品的风味、口感,这样为我们提供更多的产品选择性,市场接受度也就可以大大提高。

 

另外,因为植物蛋白有很多产品类型,除了餐桌上八大菜系三四千个食谱以外,我们的植物酸奶等饮品,甚至老年食品配料里都会用到蛋白粉,植物蛋白运用得越来越多,这时要考虑什么?一是营养性,氨基酸组成是不是更优;第二是它的消化性,能不能消化降解效率更高、容易吸收,尤其是老年人肠胃功能比较弱,要考虑到消化吸收能力;第三要考虑它的形态,是液体形态还是固体形态,这些都会决定你将来的终端市场走向哪里。替代蛋白不一定都要做成鸡块、鸡肉、肉饼,大家抢这个市场份额也未必需要做成植物乳、植物奶、发酵乳品等等现有的动物制品,其实也有其他非常好的选择,甚至一些选择对加工的要求还简单很多,谢谢。

 

张晨:我非常认同魏教授的观点,也稍微补充一下。现在我们对于所谓的替代蛋白的概念还是比较混乱的,我觉得完全可以考虑从食物的角度,不是非得做肉的替代品,也可以做植物类蛋白的食品。

 

刘潇:我再补充一下,基于我自己研究的情况,我认为现在植物肉发展遇到了一些问题,我也非常同意魏教授和张教授的观点,首先就是原料筛选的问题。因为现在替代蛋白产品非常丰富,现在咱们做植物肉的很多原材料都是基于大豆蛋白和豌豆蛋白两种,但是就营养成分而言,大豆蛋白的一些必需氨基酸成分含量比较低,它们两者也存在一定的豆腥味,我们是否可以添加其它的植物蛋白进行复配加工成为更为优质的产品。

 

第二个问题,我觉得还是蛋白原料风味的问题,也是豆腥味难以掩盖的问题,现在大部分厂家在豆腥味掩盖上进行一定的努力,但是我个人认为还需要注意对替代蛋白原料的把控,因为我们大部分的产品都是企业直接拿到蛋白粉,但是在蛋白粉提取工艺的过程中,上游企业也存在一定的问题。比如说现在植物蛋白存在最为重要的问题,就是它提取的方法大部分采用碱溶酸沉方法结合高温干燥的模式,发展替代蛋白的宗旨也是解决可持续发展的问题,所以我们的提取工艺是否能采取更为先进可持续的方法,通过一个低温的干法分级方式去完成,因为大豆蛋白原料在高温干燥的过程中导致原本性质的破坏和不良风味的加剧,我们需要改善工艺从而获取更为优质的原料。

 

还有一个就是肉味风味增强的问题。大部分的企业还有高校都是采用增加肉味香精的方式,但是这个在消费者的餐桌上,以及体验当中都会存在一定的误区。比如说肉在生肉条件下是没有什么肉香味的,而是带有肉腥味的产品,在不同的蒸煮过程中,产生的香味是不一样的。从风味的角度,我们是否要从底层食品化学的角度去设计,比如说我们酵母的提取物或者水解物加入一些糖类物质发生美拉德反应,在加热的环境中能够更好地模拟肉类的风味。

 

最后一个问题,我觉得还是因为现在大部分的植物肉产品都是以肉饼、肉肠的形式存在,这种肉是碎肉,不是整块肉,在整块肉的加工过程中要避免后期的脱丝问题,因此我们应进一步研究以更先进的方式去做,这些技术都是需要不断研究和探讨的。

 

替代蛋白研发与落地存在何种挑战

 

李佩莹:三位老师讲得很全面,特别是张老师刚才讲到一个点是我们经常忽略的,处理大豆过程中的操作工艺问题确实应重视。我们刚刚讲的更多是从技术层面去分析产品,其实我也想知道老师们对替代蛋白的认知,比如国内的储备到底怎么样?或者说老师们研究这个东西,是否存在一些技术转移上的困难,你们在做这个领域的科研时会预见什么挑战呢?可以跟大家分享一下。

 

张晨:我做的叶蛋白是想做茶叶蛋白奶,不管是物理发酵,还是微生物发酵,它都有个研发周期,现在拿到的只是初产品,要真正产业化可能要三到五年。所以这个项目到当地的公司去找投资时,大家就说这个可能暂时还不行,但我们研发投入需要成本,从我的角度来说,只能从政府申请,所以很多时间都耗在了各种政策审批流程上。如果有企业觉得这个项目是可行的,我希望大家可以共同把这个做起来,加速项目整个发展过程,谢谢。

 

刘潇:就我自己的科研经历来说,从实验室科学研究阶段到最终落地企业有很大的鸿沟,存在的主要问题就是对接和互相了解的过程。我们都知道做一个产品不是一个简单的问题,特别是像植物肉这种产品牵扯到很多其他层次,比如说替代蛋白的筛选,比如脂肪替代肉的模拟,还有风味的增强等等,这些问题都牵扯到食品学科的各个领域,但是并不是每一个科研工作者对于每个领域都很了解。而在植物肉的项目申请中,包括和企业对接的桥梁比较少,今天也很荣幸能够参加替代蛋白论坛的讨论,能跟高校的老师和企业的研发人员进行沟通交流,希望我们从每一个细节做起,把产品从一开始到最后落地都做得完美一些,谢谢。

 

魏东:两位老师说得很好,我也再补充两点。我们做科研这么多年有两点很深的体会,一个是在实验室做的工作是前期的、小规模的,所获得数据的规律、使用范围和成立的范围是有限的,所以跟产品研发的产业化有很长的距离,数据需要一个一步步放大,然后验证、修改、迭代升级的过程,所以我个人认为我们还存在一些限制性。

 

首先就是科学家或者研究者可能缺少对终端产品的完整构想,以及这个构想如何去实现。这就要求研究者或者研究团队要有对整个产业、产品设计、各种原料的理解和性能研究有深厚的功底。如果要走向产品研发这样一条路,应该具有这样的综合素质。

 

另一个限制性就是缺少中间环节。植物肉火起来以后大家都在做终端产品,几乎所有投资机构投的都是终端产品创业企业,如果企业能做出不同的东西或者特别类型的产品来弥补市场缺口,我先陪你走一段看看。其实大家的关注点也没有错,但这样对于上游关注得少,而终端产品取决于加工技术等一系列环节,这些环节不解决一定会变成终端产品开发中的瓶颈问题。所以我个人觉得我们需要中间环节的弥补或完善,比如说有没有科技开发公司能够提供中试平台,让你从实验室一步步走向产业化。随着这样的研发公司和研发平台越来越多,我相信我们整个产业链就会连接起来。现在做得最多的是末端,但缺的是上游,越往上游越缺乏,尤其是缺乏中间可以放大转化的关键环节,为下游提供不了太多的直接的指导或帮助,所以我觉得这是最大的障碍,谢谢。

 

将科技成果转化为生产力是最美愿景

 

李佩莹:魏老师总结得特别好,时间也差不多了,我就很快总结一下吧。魏老师刚才讲到一个点特别有感触,他说现在替代蛋白投资都是投资终端产品,可是如果缺乏了对技术或者对上游的投资,其实产品很难有很大的创新或者品质提升。今天很荣幸由我来主持这个论坛跟老师们交流,跟三位老师讨论了很多,比如说替代蛋白的来源,或者做替代蛋白应用上面的更多机会,以及我们怎么应对研发产业化挑战。谢谢今天老师们跟我们的交流,大家有问题也可以去找老师们继续交流。

 

魏东:感谢35斗举办这次会议,也感谢各位投资人对学术界的关心和关爱,我相信今后我们也能有更多的机会进行合作,这也是我们科技界想把科技成果转化为生产力的美好愿望,谢谢。

 

张晨:非常感谢35斗的邀请和谷孚的关注,希望投资单位可以到福建看一下当地食品发展的实际情况,其实我们有很好的企业,如果有机会整合这些资源,可能我们当地的食品发展对于整个替代蛋白的项目也会有很大的帮助,谢谢。

 

刘潇:谢谢35斗的邀请以及谷孚的关注,今天很荣幸能够得到这个宝贵的机会和企业代表在替代蛋白主题论坛进行交流。我自己在植物蛋白这个领域做了非常多研究,比如说小麦和玉米蛋白的加工和利用,我也针对植物基产品的利用做了很多的研究,欢迎对以植物基产品的开发和利用感兴趣的企业继续跟我交流,谢谢。


注:文中如果涉及35斗记者采访的数据,均由受访者提供并确认。

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