赵一果 何 君 孙翠霞 鲁 伟 方亚鹏

    (上海交通大学农业与生物学院 上海200240)

    当前， 全球人口不断上升， 食品需求快速增长，进而加速农业产量扩增，而这样的增长会消耗更多资源，也会带来环境问题[1]。以畜牧业为例，据估算生产1 kg 的肉消耗植物原料约2～15 kg，且当前约18%的温室气体排放来自于牲畜养殖[2-3]。 发展包括仿生肉制品在内的环境友好型仿生食品，可有效解决人类饮食多样性需求以及数量增加与当前的资源短缺、环境污染、技术滞后之间的矛盾。

    现有的仿生食品常以大豆蛋白、 面筋、 低值鱼/虾糜等为原料，采用挤压、剪切等多种食品加工方法，一般从外形、风味、结构、营养等多角度模拟天然食品，涵盖仿生海洋食品、仿生肉制品、仿生发酵食品、仿生果脯[4-5]。 据调查统计，食用仿生食品时， 消费者的关注度主要在于对比仿生食品与目标食品的形态、口感和质地[6]。目前，通过风味物质和天然植物色素复配已经使得仿生食品的外观和口感都能达到一定的相似度， 然而其质地的模拟有待提升， 尤其是各向异性结构的质地模拟非常关键。

    食品因组成成分、 加工方法或储藏方式的不同，形成各异的内部结构，体现各向异性特征或各向同性特征[7]。 其性质不受观测位点的限制，为各向同性；依赖于观测位点则为各向异性[8]。 食品的各向异性结构，赋予了食品多层次丰富的性质，使得食品在如弹性、黏性、断裂能、扩散性能等方面随着测量方向不同而结果各异， 丰富了消费者的感官体验和品质需求[9]。

    基于食品结构复杂多层次性考虑， 通过食品加工的工艺改进和原料创新来模拟构建天然食品内部各向异性结构，从而提高仿生食品的相似度，具有重要的产业推动意义。 本文介绍不同类型食品的内在各向异性结构特征， 以及当前食品领域中各向异性结构的仿生构建方法， 进而明确食品各向异性结构在仿生食品领域的意义和重要性，以期为仿生食品的研究发展提供参考。

    1 食品中各向异性结构

    食品结构的分析是食品科学基础研究的重要内容。 在宏观到微观不同的观测尺度上， 如图1所示，食品呈现丰富的结构。 常见食品包括果蔬、肉等多属于各向异性结构， 如苹果的最大压缩破裂能随着挤压的方向不同(轴向或径向)而改变，肉的应力或应变随着垂直或平行纤维方向呈现出各异性， 然而也有些食品因内部结构均匀或定向结构受到破坏而呈现各项同性，如新鲜的土豆，粉碎的肉末等[10-11]。 此外，食品级原辅料基于一般性工艺加工后，形成具有一定组织形态结构的食品，也会呈现各向异性特征 ......