2026年3月4日，香港理工大学理学院食品科学及营养系卢旋旋助理教授团队在中科院农林科学一区Top期刊Food Hydrocolloids （IF:12.4）上在线发表了题为“Turning whole soybean-derived formulations into plant-based meat analogues: 3D printed Pickering bigels stabilized by media-milled soybean particles”的研究型论文。
植物基肉类类似物作为高蛋白替代品，其需求因可持续、健康等因素持续增长。挤压技术是主流的成型工艺，可通过热机械作用形成纤维结构，但难以实现高油脂含量，限制了其对动物肉多汁口感和完整营养的模拟。3D打印技术凭借可精确设计、多组分共构的优势，成为实现复杂结构的补充性方案。
大豆蛋白是应用最广泛的植物蛋白原料，现有加工方法（如挤压、复合凝胶）多依赖经碱提取的大豆分离蛋白，但该过程存在营养损失、蛋白质变性等潜在安全风险。基于全大豆的配方更具营养和可持续优势。介质研磨作为一种绿色高效的颗粒制备技术，可在微纳化处理中较好保留原料的生物活性成分，其在植物基肉类类似物中的应用潜力有待深入探索。
双相凝胶由水凝胶和油凝胶网络互穿构成，因其类固体质地、可调机械强度和良好稳定性，成为模拟动物脂肪的理想选择。皮克林双相凝胶通过固体颗粒稳定界面，具有优异的界面和宏观结构稳定性，其凝胶-乳液双网络可调控风味释放，提升感官品质。尽管在长期稳定性和肉类类似物设计方面潜力显著，但该体系在复现真实肉类的各向异性纤维质地上仍面临挑战。
冷冻结构化能通过冰晶导向形成各向异性多孔结构，模拟肉的纤维质地；而转谷氨酰胺酶（TG）交联可增强蛋白网络、提升质构稳定性。两者结合有望构建兼具机械强度与纤维结构的植物基肉类类似物，但其在蛋白质-多糖-脂质复合体系中的应用效果仍需深入研究。
本研究旨在开发能够模拟动物肉纤维质地、结构完整性和烘焙性能的可持续营养型植物基肉类类似物。首先，通过介质研磨制备大豆颗粒（SPs），并系统表征其扫描电镜形貌、粒径、ζ-电位、SDS-PAGE蛋白组成、圆二色光谱、二级结构含量和表观总多酚含量等关键理化性质。随后，以不同研磨时间、SPs浓度、pH和NaCl浓度制备SPs稳定的皮克林乳液（SPs-PE），分析其宏观状态、液滴尺寸和流变特性。进一步通过调节转谷氨酰胺酶（TG）添加量和油水比（O/W）构建双相凝胶（SPs-PEBG），并评估其宏观外观、微观液滴分布和流变特性。最后，基于SPs-PEBG经3D打印和冷冻结构化制备植物基肉类类似物，测定其蛋白质二级结构、滴漏损失、烘焙损耗、微观形貌和质构特性。该研究实现了植物基肉类类似物在保留生物活性成分的同时，兼具多脂、纤维化结构及高热稳定性，为开发营养全面、结构稳定的植物基肉类产品提供了新途径。
研究亮点
• 开发了介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林双相凝胶，作为3D打印植物基肉类。
• 通过转谷氨酰胺酶交联和冷冻结构化处理，双相凝胶实现了良好的3D打印性。
• 转谷氨酰胺酶交联增强了体系的凝胶强度、保水性，并赋予其自恢复能力。
• 冷冻结构化促进了多孔、纤维状结构的形成，并提升了烘焙稳定性。
研究结论
（1）研磨60 min后，介质研磨大豆颗粒（SPs）的粒径从36.08 ± 0.98 μm减小到7.87 ± 0.69 μm，且大部分生物活性物质得以保留。
（2）SPs吸附在油水界面上，稳定了皮克林乳液，使其在较宽的pH（2至8）和盐浓度（50至400 mM）范围内均具有长期稳定性（30天）。
（3）转谷氨酰胺酶（TG）催化SPs之间形成ε-(γ-谷氨酰基)赖氨酸交联，构建了坚固的水凝胶网络，提高了双相凝胶的机械强度、保水性、热稳定性和剪切恢复性，这对实现高精度3D打印和打印后稳定性至关重要。
（4）油凝胶相充当结构填充剂，强化了凝胶网络，延缓了水分迁移，并增强了双相凝胶的冻融稳定性和烘焙稳定性。
（5）最佳的TG添加量和O/W比分别为2 wt%-4 wt%和2:8-3:7。
（6）最佳的TG浓度和O/W比使双相凝胶形成了具有平衡的α-螺旋和β-转角含量的半有序层状网络，产生了一种致密、内聚的基质，能够抵抗变形，支撑嵌入的油凝胶液滴，并在热处理过程中保持结构完整性。
（7）交联不足或油凝胶相过量会破坏网络的连续性，降低双相凝胶的内聚性，导致微观结构不均匀以及在加热过程中水分或油脂损失过多。
（8）本研究提出了一种“绿色”新方法，将全大豆基皮克林双相凝胶转化为具备纤维与脂肪特性的可持续肉类类似物，并为调控其结构与质地提供了机制见解。
图文赏析
图1. 图文摘要。
图2. 全大豆基3D打印肉类类似物的制备流程图。
图3. 不同研磨时间的SPs表征：（A）扫描电子显微镜图像、（B）粒径、（C）ζ-电位、（D）提取蛋白的SDS-PAGE电泳、（E）圆二色光谱、（F）蛋白质二级结构含量和（G）表观总多酚含量。其中，SPs：介质研磨大豆颗粒。
图4. 不同配比SPs-PE的表征：（A）乳液的宏观外观，（B）不同配方制备的SPs-PE乳液的微观结构（1-5分别对应：研磨时间、SPs浓度、油水比、pH值和NaCl浓度），（C）不同研磨时间、（D）不同pH值和（E）不同NaCl浓度条件下制备的SPs-PE的液滴尺寸。比例尺为50 μm。其中，SPs：介质研磨大豆颗粒、SPs-PE：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液。
图5. 采用不同（A）研磨时间、（B）不同pH值和（C）不同NaCl浓度制备的SPs-PE的流变性能。其中，SPs-PE：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液。
图6. 采用不同TG浓度和不同O/W比制备的SPs-PEBG的宏观外观（A和B）和微观结构（C和E）。红色对应着色的油相，绿色对应着色的水相，比例尺代表100 μm。其中，SPs-PEBG：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液基双相凝胶。
图7. 采用（A）不同TG浓度和（B）不同O/W比制备的SPs-PEBG的流变性能。其中，SPs-PEBG：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液基双相凝胶。
图8. 采用（A）不同TG浓度和（B）不同O/W比制备的3D打印SPs-PEBG的视觉外观。其中，SPs-PEBG：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液基双相凝胶。
图9. 采用不同TG浓度和不同O/W比制备的冷冻结构化SPs-PEBG的扫描电镜图像（A和B）以及烘焙后冷冻结构化3D打印SPs-PEBG的视觉外观（C和D）。其中，SPs-PEBG：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液基双相凝胶。
图10. 采用（A）不同TG浓度和（B）不同O/W比制备的（I）初始和（F）冷冻结构化SPs-PEBG的蛋白质二级结构含量。其中，SPs-PEBG：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液基双相凝胶。
图11. 采用不同TG浓度和不同O/W比制备的烘焙后SPs-PEBG基植物肉的荧光图像（A和B）及其熟制后的质构剖面分析（C和D）。其中，SPs-PEBG：介质研磨大豆颗粒稳定的皮克林乳液基双相凝胶。
作者简介
卢旋旋，工学博士，现任香港理工大学理学院食品科学及营养系助理教授。主要研究方向是开发高效的递送系统，用于提高各种生物活性化合物的稳定性、递送效率等。担任Food Research International副主编，目前已发表了60余篇SCI 论文，总引用次数超过2000次，授权专利6项。2023年获中国食品工业协会科学技术奖特别奖。