根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織預(yù)測(cè)，到2050年全球肉類(lèi)消費(fèi)水平將達(dá)到4.55億噸。隨著肉制品消耗量快速增長(zhǎng)，帶來(lái)越來(lái)越多的環(huán)境與資源問(wèn)題，占用和消耗了大量土地、自然資源和飼養(yǎng)成本，并產(chǎn)生廢水、廢氣，加劇了溫室效應(yīng)。今年全國(guó)兩會(huì)強(qiáng)調(diào)要樹(shù)立大食物觀，從更好滿足人民美好生活需要出發(fā)，“向植物動(dòng)物微生物要熱量、要蛋白”。植物蛋白食物作為保障蛋白供給需求的有效手段，將受到更多重視與關(guān)注。
浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師陳啟和認(rèn)為，食用真菌蛋白營(yíng)養(yǎng)豐富，經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化生產(chǎn)的食用真菌菌絲體蛋白具有與牛肉相近的質(zhì)構(gòu)特征。然而，與歐美國(guó)家相比，我國(guó)食用真菌蛋白開(kāi)發(fā)利用并不成熟，缺乏大規(guī)模生產(chǎn)和有市場(chǎng)知名度的產(chǎn)品，也尚未形成食用真菌蛋白的高值高效制備加工技術(shù)體系。
本期中食智庫(kù)專(zhuān)題，特邀中食智庫(kù)專(zhuān)家、浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師陳啟和，圍繞“食藥兩用高等真菌能否成為未來(lái)優(yōu)質(zhì)食物蛋白開(kāi)發(fā)的新資源”撰寫(xiě)署名文章。他認(rèn)為，開(kāi)發(fā)適于蛋白質(zhì)生產(chǎn)的食用真菌菌種，建立食用真菌蛋白的規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)和組織化加工工藝，發(fā)掘利用其特征性營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和加工性能，將是產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要應(yīng)對(duì)的主要挑戰(zhàn)。
為什么要向植物或微生物要蛋白？
蛋白質(zhì)是維持生命體能量穩(wěn)態(tài)和生理活動(dòng)的核心營(yíng)養(yǎng)素。缺乏蛋白質(zhì)造成的營(yíng)養(yǎng)不良會(huì)引起能量低效代謝、激素分泌失調(diào)和身體機(jī)能受損，嚴(yán)重影響人體健康?，F(xiàn)在人類(lèi)面臨人口增長(zhǎng)的挑戰(zhàn)，到2050年，世界人口預(yù)計(jì)將達(dá)到90—100億，人類(lèi)對(duì)蛋白質(zhì)需求量將大幅度增加，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家將面臨更嚴(yán)重的肉類(lèi)和其他食用蛋白缺口。氣候和環(huán)境負(fù)荷制約著動(dòng)物蛋白的生產(chǎn)。目前，全球農(nóng)業(yè)用地中，養(yǎng)殖業(yè)用地占77%，并且養(yǎng)殖業(yè)加重淡水系統(tǒng)的富營(yíng)養(yǎng)化、增加溫室氣體排放量，生產(chǎn)牛肉蛋白比生產(chǎn)植物蛋白多排放18—40倍CO2。研究表明，在未來(lái)30年內(nèi)，只需要用微生物蛋白替代全球20%的牛肉消費(fèi)量，就可以降低56%的森林砍伐量和與之相關(guān)的碳排放量。因此，尋找生產(chǎn)模式環(huán)保節(jié)能的蛋白質(zhì)以緩解動(dòng)物蛋白生產(chǎn)的用地和生態(tài)負(fù)擔(dān)，從而滿足人體營(yíng)養(yǎng)需求，避免疫病帶來(lái)的食品安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)獲得經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)前蛋白質(zhì)生產(chǎn)和食品制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
因此，科學(xué)研究人員一直專(zhuān)注于尋找未被充分利用的蛋白質(zhì)來(lái)源，替代動(dòng)物來(lái)源的蛋白質(zhì)，通常選用植物蛋白。然而，由于缺乏一些必需氨基酸，大多數(shù)植物蛋白被認(rèn)為質(zhì)量不高。蘑菇蛋白通常具有完整的必需氨基酸種類(lèi)，可滿足飲食要求，并且與動(dòng)物和植物來(lái)源相比可能具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。許多蘑菇還具有在農(nóng)業(yè)工業(yè)廢物中生長(zhǎng)的能力，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高產(chǎn)量。
食用菌蛋白有什么優(yōu)勢(shì)？
食用真菌蛋白營(yíng)養(yǎng)豐富。與植物蛋白不同的是，食用真菌幾乎含有所有的必需氨基酸種類(lèi)。食用真菌中富含的必需氨基酸可補(bǔ)充植物蛋白某些氨基酸的缺乏，例如食用菌蛋白富含的甲硫氨酸和半胱氨酸，可彌補(bǔ)豆類(lèi)蛋白這類(lèi)氨基酸含量的不足。在谷物蛋白中賴(lài)氨酸為限制性氨基酸，而在食用真菌蛋白中含量較高。
食用真菌蛋白富含鮮味成分。作為傳統(tǒng)替代蛋白，豆類(lèi)蛋白有強(qiáng)烈的豆腥味，對(duì)脫臭和風(fēng)味掩蓋的工藝要求較高，而在食用真菌蛋白中，谷氨酸、天冬氨酸、核苷酸和風(fēng)味肽等呈味物質(zhì)含量非常豐富，可提供濃郁難仿制的鮮味和特殊風(fēng)味。
食用真菌蛋白致敏性低。另外，許多生產(chǎn)傳統(tǒng)蛋白質(zhì)的原料，如乳制品、雞蛋、堅(jiān)果、大豆和小麥(麩質(zhì))等，均含有過(guò)敏原。食用真菌引起的過(guò)敏反應(yīng)在人群中非常罕見(jiàn)，為對(duì)食物易過(guò)敏的消費(fèi)者是一種相對(duì)安全的選擇。
食用真菌蛋白富含活性。食用菌中富含多種生物活性物質(zhì)如多糖、萜類(lèi)、酚類(lèi)及多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物等。食用菌會(huì)產(chǎn)生許多生物活性蛋白和肽，主要包括凝集素，真菌免疫調(diào)節(jié)蛋白(FIP)，抗菌/抗真菌蛋白等。尤其是，部分食用真菌蛋白的營(yíng)養(yǎng)功能和生理活性已經(jīng)得到臨床營(yíng)養(yǎng)及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。因此食用菌蛋白有望作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑、功能性食品或者醫(yī)藥配方成分。
食用真菌蛋白應(yīng)用有哪些應(yīng)用前景？
首先，應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑和功能性食品。食用真菌蛋白屬于高質(zhì)量蛋白質(zhì)，它們的必需氨基酸中含硫氨基酸(如甲硫氨酸、半胱氨酸)含量較高。缺乏含硫氨基酸導(dǎo)致肝臟葡萄糖代謝異常、心肌受損、皮膚氧化損傷。含硫氨基酸在水果、蔬菜和豆類(lèi)的蛋白質(zhì)中含量相對(duì)較低，將食用真菌蛋白與其他蛋白進(jìn)行組合，可以增強(qiáng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，食用真菌可用于濃縮蛋白粉、運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑、蛋白飲料、代餐食品等。
其次，作為動(dòng)物蛋白替代品。食用真菌被越來(lái)越多用于不同種類(lèi)的動(dòng)物蛋白替代品，如仿制乳化肉糜、粗絞肉、灌腸、漢堡肉、加工肉片、魚(yú)糜和海鮮。目前，我國(guó)市售的植物蛋白仿制肉大部分纖維感不強(qiáng)，整體質(zhì)地較松散，尚不能呈現(xiàn)咀嚼脂肪、軟骨、筋膜等口感，食用真菌蛋白可作為開(kāi)發(fā)仿制肉的新原料。
作為動(dòng)物蛋白替代品，食用菌蛋白有哪些需要改善的地方？
自身風(fēng)味不足。因食用菌中脂肪含量低，從而導(dǎo)致食用菌蛋白加工的仿制肉中脂肪含量較低、缺少油脂的香氣。另外，食用真菌蛋白缺乏肉類(lèi)含有的血紅蛋白，因而缺少肉類(lèi)特征風(fēng)味。
產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)亟待提升。將食用真菌蛋白應(yīng)用于人造肉，可以提供一定的彈性、硬度和咀嚼性，但與傳統(tǒng)肉類(lèi)相比仍有一定差距，從而影響消費(fèi)者對(duì)食用真菌蛋白的人造肉的接受度。
發(fā)酵引入不良風(fēng)味。當(dāng)前，大規(guī)模制備食用真菌蛋白長(zhǎng)期可行的方案是在生物反應(yīng)器中液體培養(yǎng)食用真菌菌絲體，進(jìn)而從菌絲體中獲取的食用真菌蛋白。然而，經(jīng)過(guò)發(fā)酵可能對(duì)食用真菌蛋白引入了苦味，從而影響口感，應(yīng)在加工中進(jìn)行改良。
當(dāng)前，我國(guó)食用菌蛋白發(fā)展現(xiàn)狀如何？食用真菌蛋白研發(fā)主要面臨哪些挑戰(zhàn)？
總體分析，與歐美市場(chǎng)相比，我國(guó)食用真菌蛋白開(kāi)發(fā)利用并不成熟，往往是作為大豆或其他植物蛋白的輔料，尚未形成食用真菌蛋白的高效制備加工技術(shù)體系。同時(shí)，目前缺乏大規(guī)模生產(chǎn)和有市場(chǎng)知名度的食用真菌蛋白產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)適于高產(chǎn)蛋白質(zhì)的食用真菌菌種，建立食用真菌蛋白的規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)和組織化加工工藝，發(fā)掘利用其特征性營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和加工性能，將是食用菌蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要應(yīng)對(duì)的主要挑戰(zhàn)。
食用菌蛋白的研發(fā)主要面臨以下挑戰(zhàn)：
深加工研究基礎(chǔ)薄弱。食用真菌蛋白的應(yīng)用方法主要是直接添加，作為開(kāi)發(fā)利用重要中間環(huán)節(jié)的深加工研究鮮有報(bào)道。相較而言，植物蛋白如大豆蛋白、豌豆蛋白、小麥蛋白、花生蛋白的加工特性和生產(chǎn)工藝均有深入研究。然而，食用真菌蛋白的研發(fā)在產(chǎn)業(yè)配套方面尚不成熟，當(dāng)前工藝成本較大。
消費(fèi)者熟悉程度低。動(dòng)物和部分植物是消費(fèi)者廣為接受的蛋白質(zhì)良好來(lái)源，相關(guān)產(chǎn)品消費(fèi)者已經(jīng)耳熟能詳。由于食用菌終端產(chǎn)品加工薄弱的現(xiàn)狀，食用真菌長(zhǎng)期以來(lái)均以鮮銷(xiāo)或者干制的形式從蔬菜渠道進(jìn)入市場(chǎng)，加之目前尚未有知名的食用菌蛋白品牌進(jìn)入市場(chǎng)，消費(fèi)者對(duì)真菌蛋白深加工產(chǎn)品非常陌生。因此，吸引或者引導(dǎo)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)食用菌蛋白產(chǎn)品仍需要做很大努力。
專(zhuān)屬菌種選育薄弱。食用菌蛋白質(zhì)含量占干重的18.87%—36.96%，因此選育高產(chǎn)蛋白的菌種十分關(guān)鍵。育種是獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)食用真菌品種的重要途徑，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切關(guān)聯(lián)。由于食用真菌蛋白的研發(fā)仍處于初步階段，鮮有針對(duì)高產(chǎn)蛋白的食用真菌育種工作的開(kāi)展。
相關(guān)政策缺乏。在我國(guó)食用菌蛋白作為食品開(kāi)發(fā)起步晚且研究較少。為了滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保證消費(fèi)者的食品安全，有關(guān)部門(mén)需建立合理的制度，正確引導(dǎo)和規(guī)范食用真菌蛋白的開(kāi)發(fā)和引進(jìn)。
當(dāng)前我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能滿足食用菌蛋白的供給嗎？
食用菌是一類(lèi)可供食用(可兼具藥用價(jià)值)的大型真菌的總稱(chēng)，富含氨基酸、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、纖維素等，同時(shí)具有低脂肪等特點(diǎn)。根據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，食用菌是我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中繼糧食、蔬菜、果品和糖類(lèi)后的第五大栽培產(chǎn)業(yè)，我國(guó)食用菌總產(chǎn)量占全球食用菌總產(chǎn)量的七成左右，我國(guó)已成為世界一大食用菌生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。我國(guó)食用菌種類(lèi)眾多，目前已商業(yè)化規(guī)模 栽培的品種有30多種。食用真菌蛋白以食用真菌的子實(shí)體或菌絲體為原料進(jìn)行制備。我國(guó)食用真菌的產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，能夠保障食用真菌蛋白有充足的制備原料。另外，食用真菌能將基質(zhì)中的氮轉(zhuǎn)化為高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的蛋白質(zhì)，其栽培基質(zhì)主要為工農(nóng)業(yè)廢渣如棉籽殼、甘蔗渣、豆粕、玉米芯、麩皮等，生產(chǎn)成本低廉，并且生產(chǎn)過(guò)程的碳排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于動(dòng)物蛋白生產(chǎn)。因此從食用菌的生長(zhǎng)特性上來(lái)說(shuō)，食用菌可利用低成本的農(nóng)業(yè)廢棄物通過(guò)綠色的生物轉(zhuǎn)化合成高附加值的食用菌蛋白，這一合成路徑綠色環(huán)?？沙掷m(xù)。
重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究方向及進(jìn)展
本實(shí)驗(yàn)室是浙江省食品微生物技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)是浙江大學(xué)較早開(kāi)展高等食藥真菌資源研究的團(tuán)隊(duì)。我們長(zhǎng)期致力對(duì)食藥用真菌優(yōu)質(zhì)的菌株資源挖掘、菌種選育、發(fā)酵調(diào)控和活性物質(zhì)分離和挖掘開(kāi)展系統(tǒng)地研究工作。對(duì)食用菌遺傳背景下的發(fā)酵調(diào)控、活性挖掘有著深厚的工作基礎(chǔ)，在國(guó)際真菌學(xué)期刊、化學(xué)工程、功能食品和大分子化合物領(lǐng)域發(fā)表高水平研究文章，尤其是在優(yōu)質(zhì)食藥用真菌蛋白在抗缺氧和疲勞等特殊功能開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有深厚的研究基礎(chǔ)和積累。經(jīng)過(guò)多年研究積累，我們也發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)粗蛋白的食用菌新品種，后續(xù)將圍繞新型可食用高等真菌菌株的蛋白及其細(xì)胞工廠等開(kāi)展系列基礎(chǔ)研究。
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