动物源肉类产品生产效率低、对环境造成巨大压力，并且可能引起人体健康问题[1]。植物基肉代替物作为动物源肉类替代品，在节约资源、保护环境以及促进人体健康等方面呈现出显著的优势，得到了越来越多关注[2]。植物基肉类产品是以植物蛋白为主要原料，通过挤压技术、剪切技术、静电纺丝、3D打印技术等方式生产肉代替物。根据Web of Science数据显示(图1)，在2010～2020年，世界范围内关于植物基肉类代替物的文章以及专利数量不断增加。通过纤维结构化和添加风味物质模拟动物源肉类产品外观、口感、风味制备的肉代替物，已经逐渐成为食品行业的新热点，是极具潜在价值的未来食品发展方向。在我国，目前山东、福建等地区的植物源肉类制品的研发相对发达，植物源肉代替物已形成一定的商业规模。
图1 植物基肉类产品文章及专利发表数量
Fig.1 Number of publications and patents on plant-based meat product
植物基肉代替物的原料具有多样性，其中大豆蛋白、花生蛋白等是我国应用较多的植物蛋白原料。大豆蛋白氨基酸含量丰富，体内消化吸收率较高，营养价值与动物源肉类相近[3-4]，还具有降血脂、降低胆固醇等功效[5]；大豆蛋白良好的凝胶性和持水性使其在食品加工过程中起到稳定产品质量的作用[6]；此外，大豆蛋白价格低廉、易于获取，规避了成本高、产量低的难题。基于营养价值、保健作用、功能特性以及成本上的独特优势，大豆蛋白成为植物基肉代替物生产中应用最广的原料。
食用菌富含人体必需氨基酸、维生素、矿物质、膳食纤维等物质，口感丰富、还具有较高的药用价值[7]。鸡腿菇是国际市场上深受欢迎的大食用菌之一，被誉为“菌种新秀”，以其形似鸡腿，口感似鸡丝而得名。鸡腿菇栽培原料来源广泛、生长条件简单、栽培方式多种多样[8]；此外，鸡腿菇含有丰富的蛋白质和碳水化合物，脂肪含量低，还具有多种生物活性成分，具有增强免疫力、降血糖、预防和治疗糖尿病等药理作用[9-10]。因此，鸡腿菇已被确认为满足“天然、营养、保健”于一体的珍稀食用菌之一。
目前植物基肉代替物在口感、风味等方面与真实肉类制品仍然存在较大差距[11]。通过配方和工艺的优化，有望更接近动物源肉制品，进一步完成植物基肉制品食品化、商品化，改进和扩大产品的适用范围及市场规模。本实验着重于植物基肉代替物制品的感官特征，以食用菌和大豆蛋白为原料，采取热基础技术生产肉代替物，并通过正交试验探究食用菌植物基肉酱产品的最佳配方，最后对其中的挥发性风味物质进行鉴定分析，以拓展广大消费者对植物基肉类产品的接受度和喜爱度。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
大豆蛋白，山东山松生物制品有限公司；食用菌(鸡腿菇)，宁德冠发食品有限公司；黄豆酱，佛山海天调味食品股份有限公司；蓓琳娜橄榄油，上海思诺索拉贸易有限公司；福临门调和油，中粮集团有限公司；菜籽油、大豆油和茶籽油，益海嘉里食品营销有限公司；牛肉、调味料(料酒、糖、五香粉、十三香、肉桂粉、花椒粉等)，市售；正壬烷(纯度≥99%)，上海西格玛奥德里奇贸易有限公司。
1.2 仪器与设备
BP-8176-AT单螺杆挤出机，中国东莞市宝品精密仪器有限公司；L18-Y915多功能料理机，中国济南市九阳股份有限公司；AquaLab 4TE温控型水分活度仪，美国Decagon仪器公司；CT3质构分析仪，美国Brookfield公司；QP2010 Ultra GC-MS，日本岛津公司。
1.3 实验方法
1.3.1 食用菌植物基肉代替物的制备
采用多功能料理机将干燥的鸡腿菇打成粉末状并过筛处理。大豆蛋白(425 g)和鸡腿菇粉末(75 g)进行充分混合，随后加入饮用水(175 g)并混合均匀。将混合均匀的原料匀速投入单螺杆挤出机的进料口进行肉代替物的挤出操作，其中一区、二区、三区温度分别设定为80、140、80 ℃，转速设定为45 r/min。待出口处收集的肉代替物冷却至室温后，于4 ℃冰箱保存。进一步使用前需预先取食用菌植物基肉代替物浸泡于足量的饮用水中，进行复水处理，控水后待用。
1.3.2 食用菌植物基肉代替物的水分活度与质构分析
取食用菌植物基肉代替物样品2 g，均匀铺于水分活度仪样品圆盒中，进行水分活度的测定。取3 g样品于质构仪检测台中，采用TA44探头，出发点负载为0.5 g，测试速度为1.00 mm/s，循环次数为2，可恢复时间为2 s，对样品质构进行分析。
1.3.3 食用菌植物基肉酱试验设计
取食用菌植物基肉代替物于足量饮用水中进行8 h的泡发处理，切碎至肉丁大小。将100 g肉代替物丁于40 mL的料酒中浸泡15 min后捞出，控水待用。将食用油加入锅内，加热至130 ℃后加入1 g蒜粉至微香，加入肉代替物丁翻炒3 min后加入黄豆酱70 mg、糖0.5 g、五香粉0.3 g、十三香0.3 g、肉桂粉0.3 g、花椒粉0.2 g继续翻炒均匀，4 min后停止加热，即可出锅，冷却后密封保存。
单因素试验食用油品种选取大豆油、调和油、橄榄油、茶籽油、菜籽油；食用油用量选取20、30、40、50、60 mg；黄豆酱用量选取40、50、60、70、80 mg进行食用菌植物基肉酱感官品质的研究。
正交试验是在单因素试验的基础上，选取食用油品种、食用油用量以及黄豆酱用量3因素，每个因素选取3个水平，采用L9正交试验，设计9个处理组对食用菌植物基肉酱的制备工艺条件进行优化，正交试验因素水平如表1所示。
表1 正交试验因素水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment
水平因素A(食用油种类)B(食用油量)/mgC(黄豆酱量)/mg1调和油30502橄榄油40603菜籽油5070
1.3.4 食用菌植物基肉酱的感官评价
采用综合评分法对食用菌植物基肉酱的品质特征进行感官评价，感官评价由29名感官评价员组成，对样品的组织状态、色泽、香味、口感以及滋味进行评价。评分标准如表2所示。
表2 感官品质评分标准
Table 2 Sensory evaluation standard
感官评价指标评分及分类范围组织状态(20分)酱体呈黏稠流散状,颗粒较为均匀,无杂质(17～20分)酱体较黏稠,颗粒较均匀,几乎无杂质(13～16分)酱体稀稠均匀,颗粒较均匀,有轻微杂质(9～12分)酱体稀稠不均,颗粒不均,有轻微杂质(5～8分)酱体表面干裂或极稀,颗粒过大或过小,有杂质(0～4分)色泽(20分)红褐色,均匀,油润有光泽(17～20分)红褐色,油润光泽度较差(13～16分)褐色,无光泽(9～12分)颜色较暗,无光泽,较不均匀(5～8分)色泽暗淡不均(0～4分)香味(20分)鲜香味浓郁协调,酱味适中(17～20分)鲜香味鲜明协调,酱味适中(13～16分)香味不浓郁,酱味厚重或单薄(9～12分)几乎无香味,酱味厚重或单薄(5～8分)酱味过重或寡淡,有刺鼻气味(0～4分)口感(20分)有肉质感,有颗粒感,易嚼碎,不油腻(17～20分)颗粒感较好,咀嚼性较好,较不油腻(13～16分)较无颗粒感,咀嚼性一般,轻微油腻感(9～12分)颗粒较松散或较坚硬,咀嚼性差,较油腻(5～8分)软烂无颗粒感,或坚硬不易嚼碎,油腻(0～4分)滋味(20分)味道醇厚鲜美,咸鲜适中、均匀,无异味(17～20分)味道较鲜美,进味均匀,无异味(13～16分)鲜味不够突出,进味较不均匀,无异味(9～12分)进味不均匀,味重或味寡淡(5～8分)滋味差,伴有焦糊味或苦味(0～4分)
1.3.5 顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用条件
顶空固相微萃取条件：称取3.0 g肉酱置于顶空瓶中，固相微萃取纤维采用Supelco DVB/CAR/PDMS，吸附温度80 ℃，吸附时间40 min，脱附温度250 ℃，时间3 min；其中，取100 μg/mL正壬烷标准溶液2 μL作为内标进行定量分析。
GC测定条件：分别采用J&W DB-5MS非极性毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)和Thermo TR-WAXMS极性毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；分流比为10∶1；升温程序：初始柱40 ℃，保持2 min，以6 ℃/min升至200 ℃；高纯氦气为载气，流速1 mL/min。
MS测定条件：电子能量70 eV；离子源温度220 ℃；接口温度280 ℃；质量扫描范围m/z 35～500。
1.3.6 统计分析
差异显著性(P≤0.05)通过SPSS R24的Duncan’s多重比较进行分析，并通过小写字母不同表示差异显著。所有实验均重复至少3次。
2 结果与分析
2.1 肉代替物复水时间的优化
低水分挤出(水分含量不高于40%)得到的肉代替物在食用前需经过复水处理[12]，从而进一步呈现与动物源肉类更接近的结构和口感。通过质构分析测量0、2、18、20 h肉代替物的硬度、断裂性以及弹性的变化对复水时间进行优化(图2)。随着复水时间的增加，肉代替物的硬度、断裂性以及弹性逐渐降低；当复水时间过短时，肉代替物复水过程并不充分、稳定，可能会导致肉代替物不同部分的质构特征存在较大差异或者分布并不均匀的现象；但当复水时间到达18 h后，硬度和断裂性不再随着复水时间的增加而呈现出统计学上的明显差别，因此，选择18 h为肉代替物最终的复水时间。
图2 食用菌植物基肉代替物的硬度、断裂性和弹性随复水时间的变化
Fig.2 Changes in hardness, fracture property and viscoelasticity with rehydration time
2.2 食用菌植物基肉酱的配方优化
通过单因素试验探究食用油种类、用量以及黄豆酱用量对食用菌植物基肉酱感官品质的影响，结果如图3所示。通过得分的比较可以发现(图3-a)，菜籽油制作的食用菌植物基肉酱更为大众接受，大豆油、调和油和橄榄油在感官品质上差异并不明显。从图3-b的结果中可以发现，随着食用油用量的增加，对应的感官品质得分先升高后降低，而当食用油用量超过50 mg时，得分大幅降低，这可能是由于过量的食用油导致肉酱呈现出油腻的口感以及气味，从而直接影响肉酱的品质。图3-c为黄豆酱用量对食用菌植物基肉酱得分的影响，通过分析可以得到随着用量的上升得分也随之升高，当用量大于50 mg时，则不再呈现显著性的提升。
a-食用油种类；b-食用油的用量；c-黄豆酱用量
图3 食用菌植物基肉酱感官品质的影响
Fig.3 Effect on sensory of the sauce from fungus and plant-based meat substitute
通过正交试验对食用菌植物基肉酱的配方进行优化，结果见表3。各因素对肉酱感官评价结果的影响大小顺序为：C>A>B，各水平的优劣顺序为：A3>A2>A1，B2>B1>B3，C3>C2>C1，因此综合分析结果，最终确定食用菌植物基肉酱的最佳配比为A3B2C3，即食用油选取菜籽油，油用量为40 mg，黄豆酱用量为70 mg。
表3 正交试验的感官评定结果
Table 3 Results of orthogonal tests in sensory evaluation
实验号A(食用油种类)B(食用油量)/mgC(黄豆酱量)/mg得分1调和油305063.672调和油407070.133调和油506067.474橄榄油307065.605橄榄油406067.676橄榄油505052.677菜籽油306066.138菜籽油405068.209菜籽油507070.27K167.0965.1361.51K261.9868.6767.09K368.2063.4768.67R6.225.207.16
2.3 食用菌植物基肉酱配方的验证试验
以最优配方A3B2C3与得分最低组A2B3C1配方制作食用菌植物基肉酱3批，进行感官评价，以验证该配方制备的食用菌植物基肉酱的稳定性；同时和市面购买的商业肉酱进行对比，以验证与市售产品的消费者可接受度。由图4可知，最优配方A3B2C3制作的食用菌植物基肉酱在组织状态、色泽、香味、口感以及滋味方面均远优于A2B3C1。2组食用菌植物基肉酱在组织状态以及香味上差异较小，这可能是因为食用菌植物基肉代替物食用油的品种、用量以及黄豆酱的用量对食用菌植物基肉代替物的质地影响相对较小，从而保留原始的肉粒状结构，进而呈现为较小的组织结构差异；黄豆酱为香气的主要贡献者，由于其气味浓郁，从而其变化的量不足以对香味造成巨大的影响，这与后续挥发性风味物质的分析结果相一致。通过对市售的肉酱与最佳配比的食用菌植物基肉酱A3B2C3的感官评价进行对比，可以发现二者在各项得分中差异并不明显，组织状态、色泽、香味、口感以及滋味得分不相上下，表明该食用菌植物基肉酱与市售产品有相似的感官体验，易受消费者的广泛认可，具有可观的市场前景。
图4 配方A3B2C3、A2B3C1与市售产品的感官评价差异
Fig.4 Sensory evaluation of A3B2C3, A2B3C1and commercially products.
2.4 食用菌植物基肉酱挥发性成分的组成
通过顶空固相微萃取技术从食用菌植物基肉酱中提取挥发性风味成分并通过气相色谱-质谱联用仪对其进行分离和鉴定。为了更加全面的呈现食用菌植物基肉酱的挥发性风味成分信息，依据吸附分离作用的差异采用DB-5MS非极性毛细管色谱柱和TR-WAXMS极性毛细管色谱柱对同批样品A3B2C3的风味物质进行分析。通过分离以及标准谱库检索分析，共鉴定出醇类和酚类、醛类、酮类、酸类、酯类、醚类、碳水化合物以及其他7类化合物，其中通过非极性毛细管色谱柱和极性毛细管色谱柱分别检测出55种和65种挥发性化合物。如图5所示，通过对组分数量以及含量进行分类发现，醛类化合物的种类占据所有化合物的20%以上，然而含量相对较低；酮类和醚类在数量以及含量上都相对较少；酚类和醇类的数量在不同的色谱柱上呈现出明显的差异，而含量上的差异并不明显，这可能是由于含有醇羟基的极性化合物在极性色谱柱上可以更好的分离所致。
a-种类数量；b-含量
图5 食用菌植物基肉酱中挥发性物质种类和含量
Fig.5 Specics of volatile aroma components from fungus and plant-based meat substitute
由DB-5MS分离的挥发性化合物中(表4)，酚类和醇类成分占主导地位，其中主要成分是乙醇(15.376 μg/kg)，含量占所有挥发性化合物的42%，其次是茴香烯(20%)与亚油酸乙酯(7%)。由TR-WAXMS分离的风味物质中，酚类和醇类成分占所有挥发性化合物的58%，含量最高的物质为乙醇(13.401 μg/kg)，为所有风味物质含量的52%，其次是茴香烯(8%)与山梨酸(8%)。
表4 食用菌植物基肉酱中挥发性物质 单位：μg/kg
Table 4 Volatile compounds in the sauce from fungus and plant-based meat substitute
物质种类名称含量DB-5MSTR-WAXMS物质种类名称含量DB-5MSTR-WAXMS醇类乙醇15.37613.4012-丙基-1-庚醇0.003异丁醇0.049异戊醇0.1050.159正己醇0.0252,3-丁二醇0.503苯乙醇0.2280.219芳樟醇0.0530.0544-萜烯醇0.014糠醇0.0530.060α-松油醇0.020酚类甲基麦芽酚0.4040.2644-乙烯基-2-甲氧基苯酚0.1050.011醛类异戊醛0.872正己醛0.0700.219(Z)-2-庚烯醛0.031乙醛0.153(E)-2-辛烯醛0.009(E,E)-2,4-庚二烯醛0.009苯甲醛0.2110.185(E)-2-壬烯醛0.009苯乙醛0.316 0.213亚乙基-苯乙醛0.035 正辛醛0.018 壬醛0.070 (Z)-2-癸醛0.1050.2562-十一烯醛0.023醛类2,4-癸二烯醛0.1580.066可卡醛0.0530.066对甲氧基苯甲醛0.2280.068肉桂醛1.7730.480酮类羟基丙酮0.0512-丁酮0.0173,5-二甲氧基苯乙酮0.0700.0172,3-二氢-3,5二羟基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮0.071酸类乙酸0.807 1.684丙酮酸0.034异戊酸0.020己酸0.026辛酸0.023山梨酸0.965 2.013壬酸0.009顺-10-十七烯酸0.035 0.009棕榈酸0.070 0.009亚油酸0.412肉豆蔻酸0.062酯类乙酸乙酯0.066乳酸乙酯0.421 0.273丁二酸二乙酯0.053 0.017乙酸松油酯0.035 0.014乙酸芳樟酯0.035 0.014苯乙酸乙酯0.070 0.011邻苯二甲酸二乙酯0.035 0.040
续表4
物质种类名称含量DB-5MSTR-WAXMS物质种类名称含量DB-5MSTR-WAXMS酯类亚油酸乙酯2.422 0.040十八酸乙酯0.070 棕榈酸甲酯0.053 0.128棕榈酸乙酯1.123 0.128亚油酸甲酯0.105 油酸甲酯0.067 反油酸乙酯0.173油酸乙酯1.334 亚麻酸乙酯0.091亚硫酸己辛酯0.011醚类2-正戊基呋喃0.0264-烯丙基苯甲醚0.1830.0542,3-二氢苯并呋喃0.043碳水化合物丁烷0.2242,2,4,6,6-五甲基庚烷0.165癸烷0.026茴香烯7.4071.950碳水化合物2,2,4,4-四甲基辛烷0.028柠檬烯0.034十三烷0.1050.0683,5-二甲基十二烷0.017十二烷0.0063-甲基-2-十一烯0.1170.0433-甲基十七烷0.1170.043α-蒎烯0.014β-4-(1,5-二甲基-4-己烯亚基)-1-甲基环己烯0.028其他苯乙胺0.1171-(3-甲基-2-丁烯氧基)-4-(1-丙烯基)苯0.133油酸酰胺0.088 2-乙酰基吡咯0.053 苯并噻唑0.023
根据先前的报道，酸类和酯类为鸡腿菇风味的主要挥发性风味成分[13]，其中亚油酸、硬脂酸和棕榈酸是鸡腿菇的特征风味物质。食用菌植物基肉酱经DB-5MS和TR-WAXMS分离检测出的酸类和酯类含量均占总挥发性风味物质的20%以上，其中不同色谱柱检测到亚油酸、硬脂酸、棕榈酸以及相应的酯类总含量分别为3.773和0.717 μg/kg。1-辛烯-3-醇具有特殊的蘑菇风味，通常被认为是豆腥或土气味，存在于大多数的食用菌中[14]，然而食用菌植物基肉酱中并没有检测到该物质，减少了食用菌对于肉代替物风味的不良影响。
醇类在食用菌植物基肉酱中含量最高，分别占非极性色谱柱与极性色谱柱分离出化合物的44.61%与56.46%。醇类多呈现出愉悦的香甜味，是黄豆酱风味轮廓的主要构成成分[15]，如醇类含量第二高的苯乙醇多呈现玫瑰花香气[16]。虽然检出酚类含量较低(低于0.51 μg/kg)，但是酚类物质是一类易被感知的化合物，作为香气成分作用也较为明显。醛类化合物的嗅觉阈值较低，气味强度高，并多赋予食品清香和果香等风味特质，在香味轮廓的贡献中起重要作用，如苯乙醛多为浓郁玉簪花香气，壬醛呈现出蜜蜡花香，苯乙醛为坚果香气[17]等。酯类化合物的阈值通常也较低，易于被人类嗅觉感知，其中苯乙酸乙酯具有浓烈的蜂蜜香气[18]。这些浓郁的香味成分混合构成了食用菌植物基肉酱独特的风味轮廓。
3 结论
本实验以食用菌与大豆蛋白为原料制备肉代替物，通过配方工艺的优化制备食用菌植物基肉酱，并对其中的挥发性风味物质进行分析。在最佳配方条件下所制得的食用菌植物基肉酱在视觉、味觉、嗅觉上获得了最优的感官品质得分，并与市售肉酱相比差异较小。通过极性与非极性毛细管色谱对食用菌植物基肉酱挥发性风味物质进行全面的分析，共检出84种挥发性风味化合物，其中多呈现愉悦香甜味的醇类占比最高，也是黄豆酱风味轮廓的主要构成，表明其对风味轮廓的贡献较大。通过该配方工艺制备的食用菌植物基肉酱感官品质优、风味品质佳，具有良好的接受度和市场应用前景。
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