植物基肉制品（Plant-Based Meat Analogues，PBMA）因消费者对伦理、环保及健康替代食品的需求上升，正受到科学界与产业界的广泛关注。然而，其消费推广仍受限于不良风味——主要源于植物蛋白中广泛存在的醛类、酮类、呋喃类及醇类化合物。尽管学界已在植物蛋白的风味、质构与色泽形成机制及改性方法上取得显著进展，PBMA行业仍难以稳定产出具备理想感官特性的产品。为此，PBMA企业正致力于在不依赖化学添加剂的前提下，通过优化风味、质构、色泽及营养价值来复刻肉类食用体验。发酵技术近年来被证明是一种可持续的加工解决方案。本综述的核心目标即系统探讨发酵技术在改善PBMA风味、质构与色泽方面的挑战与应用潜力，为开发清洁标签型可持续植物基肉制品提供理论依据。
植物基肉制品感官特性的重要性及当前挑战
消费者接受度研究显示，风味是决定购买意愿的首要因素，甚至超过产品的伦理属性。现有市场数据表明，传统肉类或混合肉制品（含60%牛肉与40%植物成分）的消费者偏好显著高于纯植物基产品，其核心差距在于感官品质不足。为实现PBMA对传统肉类的拟真性，需在生肉状态、加工过程及熟制后三个阶段同步匹配肉类的质构、外观、香气与滋味特征。
风味
PBMA的风味主要由质构化植物蛋白（Texturized Plant Protein，TPP）、油脂、色素、风味剂及粘合剂共同决定。植物蛋白本身无固有特征风味，而是通过疏水相互作用与氢键结合风味物质，充当风味载体。例如豌豆蛋白因对(Z)-2-戊烯-1-醇、己醛等化合物具有高亲和力，而呈现青草味与坚果味。目前已鉴定出30余种关键异味化合物：挥发性组分（醛、醇、酮、酸、吡嗪、呋喃、硫化物）导致青草味与豆腥味；非挥发性组分（皂苷、酚类、肽/氨基酸、生物碱）引发持续苦味与涩味。异味形成主要源于不饱和脂肪酸氧化、脂质水解及氨基酸热解。例如亚油酸氧化生成戊醛、己醛与庚醛；苯丙氨酸热解产生具杏仁脂肪味的苯甲醛。
现有风味改良策略存在明显局限：物理法（热处理、真空处理、吸附）易导致蛋白变性，损害营养与感官品质；化学法（酸碱处理、有机溶剂萃取、抗氧化剂添加）存在化学残留风险，如盐酸水解可能产生世界卫生组织警示的致癌副产物3-氯丙烷-1,2-二醇；基因工程改造的豆血红蛋白虽可模拟肉类的铁味与鲜味，但其安全性仍存争议。微生物发酵因此被视为兼具可持续性与有效性的替代方案。
质构
质构化植物蛋白技术可追溯至20世纪70年代，目前主流工艺为低湿与高湿挤压技术：将植物蛋白与辅料、水混合后，经连续加热与剪切作用使蛋白变性并形成纤维状结构，但该方法存在高温高压要求苛刻、物料易变色等缺陷。新兴技术包括剪切细胞法、纺丝法、3D打印、静电纺丝及冷冻质构法，分别面临规模化困难、复杂球蛋白难纺丝、冷冻干燥能耗高等瓶颈。
当前质构改良仍面临三大核心挑战：一是将植物球状蛋白转化为类肉纤维结构，现有工艺所得产品常呈海绵状而非真实肉类的纤维状；二是缺乏天然粘合剂以模拟结缔组织功能，常用甲基纤维素、κ-卡拉胶等化学合成添加剂连接纤维与人工脂肪组织；三是烹饪过程中质构稳定性不足，植物基肉饼熟制后通常比真肉更软。这些缺陷限制了PBMA的市场经济价值。
色泽
PBMA的肉类色泽主要通过添加色素实现，包括甜菜红素（Beyond Meat™）、番茄红素（MorningStar Farms™）、大豆豆血红蛋白（Impossible Food™）等。天然色素普遍存在烹饪后褪色不足或变色问题：红色素受热后仍显色会导致不自然外观；甜菜红素与豆血红蛋白虽可实现红棕色转变，但干扰熟度判断；还原糖参与的美拉德反应过度时会产生不良黄色调。pH值不匹配是另一关键因素，常需添加柠檬酸等酸度调节剂，但可能进一步影响蛋白结构与风味。尽管大豆豆血红蛋白的拟真效果最佳，其转基因来源仍引发公众与监管层面的安全性质疑。
发酵作为PBMA感官特性改良的替代方法
发酵是利用细菌、酵母等微生物将复杂食物组分酶解为醇类、有机酸、游离酚类、单糖及肽类的传统食品加工方式，可通过优化菌种、底物与发酵条件（温度、pH等）定向调控产品特性。2013-2022年全球发酵植物基产品市场快速增长，预计2026年将达到4.22亿美元，年复合增长率5.0%，显示其在植物基肉制品与乳制品领域的应用潜力。
发酵改善植物蛋白风味
发酵通过三条路径降低异味：生物转化（微生物酶将异味醛类转化为低嗅阈值醇类或酯类）、分解（酶解磷脂等风味前体）、掩蔽（生成愉悦香气物质掩盖豆腥味）。具体机制包括：乳酸菌与芽孢杆菌产生的乙偶姻与双乙酰赋予奶油香，掩盖苦味；苯丙氨酸降解生成的苯甲醛抵消青草味；微生物发酵或美拉德反应产生的吡嗪类提供烘烤香；酿酒酵母生成的乙酸乙酯等酯类减轻苦味。同时，微生物蛋白酶将大分子蛋白分解为短肽与游离氨基酸（如谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸），增强鲜味与甜味。但需警惕发酵过度导致的酯类过量积累（产生过强果香）、氨生成（鱼腥味）等问题，需精准控制发酵参数。
发酵改善植物蛋白质构
相关研究尚处于起步阶段，但已显示出明确潜力。微生物酶可改变植物蛋白的内部纤维结构与水胶体特性，从而调控硬度、咀嚼性与内聚性。现有研究表明，通过筛选特定菌株并优化发酵时间、底物组成等参数，可有效提升植物蛋白的质构拟真度，减少对化学粘合剂的依赖。
发酵改善植物蛋白色泽
微生物色素因生产成本低、提取纯化简便、无季节性波动等优势，成为合成色素的理想替代品。红酵母属（Yarrowia lipolytica）、曲霉属（Aspergillus）、红曲霉属（Monascus）等真菌可产生红色素次级代谢产物，其中Monascus purpureus产生的红曲色素兼具抗氧化、抗炎与降胆固醇活性。Serratia marcescens在25-30°C、pH 7-8条件下可利用甘油与氮源合成具抗菌活性的灵杆菌素。初步研究证实，红曲霉、粘红酵母、植物乳杆菌与枯草芽孢杆菌可通过固态或液态发酵直接在大豆蛋白、葵花籽蛋白等底物中合成色素，为PBMA提供化学添加剂-free的着色方案，但仍需进一步优化菌株适配性与基质兼容性。
结论与未来展望
PBMA的肉类拟真度提升是当前食品工业的核心挑战，过度依赖化学添加剂导致产品被归类为超加工食品，引发消费者健康担忧。发酵技术凭借其天然性、可持续性与多功能性，可在不使用化学添加剂的前提下同步改善风味、质构与色泽，是突破当前瓶颈的关键路径。未来研究应聚焦于发酵对质构与色泽的系统调控机制，结合消费者感官评价，推动发酵型PBMA的市场化应用。
