植物基蛋白人造肉生产技术专利综述

植物基蛋白人造肉生产技术专利综述

陈旭 

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心 天津 300304

摘要：近年来，人造肉领域的专利产出规模不断扩大。本文对植物基蛋白人造肉领域的发展趋势展开专利综述分析。分析结果可为我国相关领域未来的研发布局和产业决策提供参考依据。

关键词：人造肉植物基蛋白  专利技术

1  引言

人造肉，是目前全世界消费品行业最热点的词汇之一。根据其生产技术机理，人造肉通常分为植物基蛋白人造肉和动物细胞培育肉[1]。其中，植物基蛋白人造肉是以大豆等植物蛋白为主要原料，通过挤压成型等现代食品加工工艺制成的具有类似于肉类食品表观形态和风味口感的食品种类[2]。作为已经市场化的产品种类，其相关专利技术更具有产业化借鉴意义。

本文以国内外相关专利申请为基础，对植物基蛋白人造肉制备技术的技术组成与发展现状进行综述分析，以为我国人造肉领域的发展提供基础。

2  数据来源与检索

本文以Incopat数据库作为数据来源，使用人造肉以及与人造肉相似或含义等同的关键词，在标题、摘要和权利要求中进行检索，简单同族合并后对检索数据进行人工去噪，共获得植物基蛋白人造肉国内申请专利372件、国外申请专利401件，检索日期2023年10月13日。

3  专利申请现状

3.1  专利申请趋势

根据植物基蛋白人造肉领域专利数量的年度分布趋势，其技术发展大致划分为三个阶段(如图1所示)。

图1 植物基蛋白人造肉技术全球专利申请量趋势

1) 萌芽期(    —1999年)

在上个世纪末以前，植物基蛋白人造肉领域的研究成果较少，属于萌芽期。早期的方案主要是以脱脂蛋白粉为原料，将其加水、酸碱处理、切丝后粘合成型，制成具有咀嚼感的蛋白肉。这种工艺成本较高、营养损失率高、口感也较差。

2) 缓慢增长期( 2000—2012年)

2012年之前，植物基蛋白人造肉领域的专利成果呈现波动增长趋势，年度专利数量为5项至20项左右，属于缓慢增长期。技术内容主要涉及原料的配比、加工过程参数控制以及通过配辅料对外观和味道进行改进等。

3) 快速增长期( 2013—至今)

在此期间，植物基蛋白人造肉的主要研究方向为营养、外观和口感的改善。研究内容主要涉及不同蛋白质来源的选择与复配，色素添加剂、植物萃取香精等调味料的使用等等。

值得注意的时，在2014年，中国人造肉领域年度专利申请总数开始超过国外专利申请数量；2020年更是已接近国外专利申请数量的3倍。

3.2  主要申请人分析

从全球专利申请人申请量排名来看，植物基蛋白人造肉领域的技术前沿仍然掌握在索莱、非凡食品、雀巢等外国食品巨头公司手中。在专利申请量世界排名前20的申请人中，仅有3个来自中国；其中江南大学具有领先的技术优势。从专利申请人所属国家来看，中国的专利申请量已遥遥领先，达到了429件；美国、欧洲、日韩等发达国家地区申请量也较高。

4  技术分支及演进

4.1 技术方法的发展

应用于植物性蛋白肉制作的主要技术包括挤压技术、静电纺丝技术和3D打印技术。早在1986年，CN85205387U已经开始涉及加热套筒螺旋挤压机构的改进技术，主要用于蛋白肉纤维丝的生产。US2014170283A1等详细阐述了挤压技术。US3970761A较早公开了人造肉制作3D打印技术。CN105454446A等则公开了程序控制三维打印方法。

另外，众多专利也涉及原料选择与改性、工艺质构优化等方面。US2012207904A1认为大豆或其他可组织化蛋白质更具有肌肉样质地特征和口感。US2014193547A1通过添加分离和纯化的蛋白质，精确地模拟了天然肉制品的味道、质地或颜色。CN1615723A用甲基纤维素与冰水混合物的混合乳状物对植物蛋白进行改性，改善了人造肉的加工特性。US2014161958A1则认为脂肪在肉替代品中起着至关重要的作用，并通过添加人造油脂使熟化人造肉在多汁性、口感和风味方面更加理想。CN102578366A发现谷氨酰胺转胺酶能够使蛋白质塑性、持水性、水溶性和功能性得到改善，营养价值也有提高。US2019200650A1添加了三叶草血红蛋白，即使在氧化时，也会保持红色外观。US4161550A发现了将硫化氢前体会使人联想到熟牛肉的香味。

4.2  技术发展路线

图2 植物基蛋白人造肉技术发展

植物基蛋白人造肉技术发展路线如图2所示。由此可见，无论是原料的选取还是基本工艺的确定，均已在上个世纪90年代之前完成，在这之后基本都是技术的不断细化。另外，在材料方面的改进对植物基蛋白人造肉质构和风味的改善更显作用。新种类原料的使用更早地出现在外国专利申请中，中国申请更多的工作在于技术的细化和巩固。

5  总结与展望

当前植物基蛋白人造肉领域的专利研究热点集中在原料来源、加工设备、辅料与理化特性等方面。与天然肉相比，植物基蛋白人造肉的风味和营养还存在一定差距，因此，如何更好地改善人造肉的营养、外观和口感依然可作为研究人员未来主要的研究方向。具体而言，可以在原材料选择方面、挤压和剪切设备方面以及成本控制和优化方面加大研发力度。如采用其他豆类、菌类作为植物基蛋白人造肉原料以丰富营养和风味；开发剪切和高湿挤压设备以使人造肉纤维结构更接近天然肉等。

参考文献

[1] 王守伟,李石磊,李莹莹,李素,张顺亮.人造肉分类与命名分析及规范建议[J].食品科学,2020,41(11):310-316.

[2] 张连慧,杜昱蒙,应欣,刘泽龙,王满意.植物基蛋白模拟肉研制技术与发展前景展望[J].食品科技,2020,45(03):87-92.

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