综述：揭示副产品中不可溶性膳食纤维在植物基肉类仿制品结构改进方面的潜力

《Future Foods》：Unveiling the Potential of Insoluble Dietary Fiber from By-Products in Structural Advancements of Plant-Based Meat Analogues

　　本文系统综述了不溶性膳食纤维（IDF）在植物基肉制品（PBMA）中改善结构特性的机制及效果。通过分析2019-2025年间相关研究，发现IDF通过增强蛋白质网络、促进纤维定向排列及形成多孔结构，有效提升PBMA的纤维含量、机械强度和质构特性。不同来源IDF（如椰枣渣、竹笋残渣）在挤压、3D打印及冷冻成型等加工技术中表现出差异化功能特性，同时兼具膳食纤维的健康益处。研究指出IDF浓度需控制在5-20%以优化性能，过量添加会破坏纤维网络结构。未来需进一步探索IDF在新型加工技术中的适应性及对人体健康的实际影响。

　　### 植物基肉模拟物中不可溶性膳食纤维的功能性分析

植物基肉模拟物（Plant-Based Meat Analogues, PBMA）作为传统肉类的替代品，正日益受到消费者的关注。它们不仅能够满足对健康饮食的需求，还能在口感、外观和营养方面与动物肉相媲美。不可溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fiber, IDF）作为PBMA配方中不可或缺的成分，其独特的结构和理化特性在提升肉模拟物的结构性能方面展现出巨大潜力。本文旨在系统分析IDF在PBMA中的作用机制，探讨其对结构、质地和感官属性的影响，并指出未来研究方向。

#### IDF的基本特性及其在PBMA中的作用

不可溶性膳食纤维主要来源于植物细胞壁，包括纤维素、半纤维素和木质素等。它们具有较强的物理结构，不易被水溶解，能够在消化道中保持形态，从而对肠道健康、代谢调节和慢性病预防产生积极影响。在PBMA中，IDFs的作用不仅限于营养强化，还能够通过与蛋白质、脂肪系统及水合剂等成分的相互作用，显著改善肉模拟物的结构和质地。这种改善主要体现在纤维的定向排列、机械强度的提升以及对产品形态的优化上。

研究表明，IDF能够促进蛋白质网络的形成，从而增强肉模拟物的硬度和咀嚼性。在某些情况下，如使用高浓度的IDF，可能会导致蛋白质结构的弱化，进而影响整体的质地。然而，适量的IDF添加能够显著提升肉模拟物的纤维结构和机械性能。例如，在使用日期残渣纤维的实验中，发现其能够提高产品的纤维度和硬度，同时减少烹饪过程中的水分流失。这表明，IDF不仅在结构上对PBMA有积极影响，还能在感官上改善其表现。

#### IDF的来源与特性差异

不同来源的IDFs在化学组成和物理特性上存在显著差异。这些差异决定了它们在PBMA中的具体作用。例如，日期残渣纤维富含纤维素和木质素，且具有较高的水合能力，因此在提升肉模拟物的结构和质地方面表现优异。相比之下，竹笋残留物纤维则因其独特的管状和海绵状结构而具有良好的孔隙率和水保持能力。这种特性使得它们在改善肉模拟物的湿润感和口感方面具有独特优势。此外，红薯藤纤维因其高纤维素含量和良好的弹性，也被认为是PBMA中重要的结构增强剂。

除了这些主要来源，还有许多其他植物材料可以作为IDF的来源，包括谷物麸皮、啤酒残渣等。这些来源通常在食品加工过程中产生，例如谷物加工和啤酒酿造。由于这些材料的高纤维含量，它们被广泛用于PBMA的配方中，以提升产品的质地和感官属性。然而，不同来源的IDF在PBMA中的应用效果并不完全相同，这取决于其物理结构、化学组成以及与其他成分的相互作用。

#### IDF与PBMA成分的相互作用

IDF在PBMA中的作用机制复杂，涉及与蛋白质、水合剂和脂肪系统的多种相互作用。在蛋白质方面，IDF能够通过氢键、静电相互作用以及疏水相互作用等，增强蛋白质网络的稳定性。例如，使用豆蛋白和IDF的混合物时，IDF能够促进蛋白质的定向排列，从而形成类似动物肉的纤维结构。此外，IDF还能通过与蛋白质的结合，提高肉模拟物的硬度和咀嚼性。

在水合剂方面，IDF与某些水溶性纤维（如低酰基果胶）的协同作用可以显著改善PBMA的结构和质地。例如，研究表明，将低酰基果胶与IDF结合使用，可以形成更紧密的凝胶网络，从而提升产品的整体结构稳定性。然而，过量的IDF可能会干扰水合剂的性能，导致凝胶网络的结构变弱。

在脂肪系统中，IDF能够通过形成稳定的油凝胶，替代动物脂肪，从而改善PBMA的口感和质地。例如，使用啤酒残渣纤维与植物油结合，可以形成具有类似动物脂肪质地的油凝胶，提高产品的口感和湿润感。这种特性使得IDF在脂肪模拟方面具有重要价值。

#### IDF在不同结构技术中的应用

为了实现类似动物肉的纤维结构，PBMA的制造通常采用多种结构技术，包括挤出、冻凝、剪切细胞技术和3D打印。IDF在这些技术中的应用效果各不相同，但总体上表现出良好的结构增强能力。

在挤出技术中，IDF能够通过其物理结构和化学特性，促进蛋白质的定向排列和纤维网络的形成。研究表明，适量的IDF添加可以显著提升挤出产品的纤维度和机械性能，但过量的IDF可能会导致结构变弱。在冻凝技术中，IDF能够通过促进蛋白质的定向排列，形成具有较高机械性能的纤维结构。此外，在剪切细胞技术中，IDF的加入能够增强蛋白质的排列和凝胶结构的稳定性，从而提升产品的机械性能和结构特征。

3D打印技术在PBMA制造中也表现出巨大潜力，IDF能够通过其物理特性，增强打印墨水的结构稳定性和成型能力。然而，过高的IDF浓度可能会导致墨水的粘度增加，从而影响打印的准确性和产品结构的完整性。因此，在3D打印过程中，IDF的浓度需要严格控制，以确保最终产品的质量和性能。

#### IDF对PBMA感官属性的影响

IDF不仅影响PBMA的结构和质地，还对感官属性有显著影响。在颜色方面，IDF能够通过其自身的色素成分，赋予肉模拟物更接近动物肉的色泽。例如，使用日期残渣纤维的实验中，发现其能够显著提升肉模拟物的棕色外观，使其更接近烤肉的色泽。此外，IDF还能通过影响蛋白质的结构和排列，间接改变产品的颜色感知。

在口感方面，IDF能够通过其物理结构和化学特性，改善PBMA的质地和咀嚼性。适量的IDF添加能够增强产品的硬度和咀嚼性，使其更接近动物肉的口感。然而，过高的IDF浓度可能会导致质地变软，从而影响产品的口感表现。因此，在PBMA配方中，IDF的添加量需要根据具体的产品需求进行优化。

#### IDF在健康和营养方面的潜力

除了对结构和质地的影响，IDF在健康和营养方面也具有重要价值。研究表明，IDF能够通过促进肠道健康、调节代谢和降低慢性病风险，对消费者的健康产生积极影响。例如，IDF的高纤维含量能够促进肠道蠕动，改善消化功能。此外，IDF还能够通过其理化特性，影响营养成分的吸收和利用，从而提高产品的营养价值。

在PBMA中，IDF的添加不仅能够提升产品的结构和质地，还能通过其营养特性，改善产品的整体健康价值。例如，IDF的高纤维含量能够满足每日推荐的膳食纤维摄入量，从而提升产品的健康属性。此外，IDF还能够通过其物理结构，影响营养成分的释放和吸收，从而提高产品的营养价值和健康效益。

#### 研究局限性与未来方向

尽管IDF在PBMA中的应用展现出良好的前景，但仍存在一些研究局限性。首先，目前的研究多集中于实验室环境下的小规模实验，缺乏对大规模工业应用的验证。其次，关于IDF在PBMA中的健康效益的研究仍较为有限，主要基于体外实验和动物研究，需要进一步开展人体干预研究以确认其实际效果。

此外，不同来源的IDF在PBMA中的应用效果存在差异，因此需要进一步研究其化学和物理特性的变化如何影响产品的性能。通过物理或化学修饰IDF，可以优化其结构和理化特性，从而提升其在PBMA中的功能性表现。这将有助于开发更高质量、更符合消费者需求的植物基肉模拟物。

#### 结论

不可溶性膳食纤维在植物基肉模拟物中扮演着重要角色，其独特的结构和理化特性能够显著改善产品的结构、质地和感官属性。通过与蛋白质、水合剂和脂肪系统的相互作用，IDF能够促进纤维网络的形成，增强产品的机械性能和稳定性。此外，IDF在健康和营养方面的潜力也值得关注，其能够通过促进肠道健康、调节代谢和降低慢性病风险，为消费者提供更健康的饮食选择。

未来的研究应着重于IDF在大规模工业生产中的应用，以及其健康效益的进一步验证。同时，通过物理或化学修饰IDF，可以优化其在PBMA中的功能性表现，从而开发出更高质量、更符合市场需求的植物基肉模拟物。这些研究将为植物基肉模拟物的发展提供新的思路和方法，推动其在健康食品市场中的广泛应用。