根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織預(yù)測，到2050年全球肉類消費水平將達到4.55億噸。隨著肉制品消耗量快速增長，帶來越來越多的環(huán)境與資源問題，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)。今年全國兩會強調(diào)要樹立大食物觀，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。
浙江大學教授、博士生導師陳啟和認為，食用真菌蛋白營養(yǎng)豐富，經(jīng)過工藝優(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，與歐美國家相比，我國食用真菌蛋白開發(fā)利用并不成熟，缺乏大規(guī)模生產(chǎn)和有市場知名度的產(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。
本期中食智庫專題，特邀中食智庫專家、浙江大學教授、博士生導師陳啟和，圍繞“食藥兩用高等真菌能否成為未來優(yōu)質(zhì)食物蛋白開發(fā)的新資源”撰寫署名文章。他認為，開發(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)掘利用其特征性營養(yǎng)價值和加工性能，將是產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要應(yīng)對的主要挑戰(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)和生理活動的核心營養(yǎng)素。缺乏蛋白質(zhì)造成的營養(yǎng)不良會引起能量低效代謝、激素分泌失調(diào)和身體機能受損，嚴重影響人體健康。現(xiàn)在人類面臨人口增長的挑戰(zhàn)，到2050年，世界人口預(yù)計將達到90—100億，人類對蛋白質(zhì)需求量將大幅度增加，經(jīng)濟欠發(fā)達國家將面臨更嚴重的肉類和其他食用蛋白缺口。氣候和環(huán)境負荷制約著動物蛋白的生產(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30年內(nèi)，只需要用微生物蛋白替代全球20%的牛肉消費量，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)以緩解動物蛋白生產(chǎn)的用地和生態(tài)負擔，從而滿足人體營養(yǎng)需求，避免疫病帶來的食品安全風險，同時獲得經(jīng)濟效益，是當前蛋白質(zhì)生產(chǎn)和食品制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
因此，科學研究人員一直專注于尋找未被充分利用的蛋白質(zhì)來源，替代動物來源的蛋白質(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)植物蛋白被認為質(zhì)量不高。蘑菇蛋白通常具有完整的必需氨基酸種類，可滿足飲食要求，并且與動物和植物來源相比可能具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。許多蘑菇還具有在農(nóng)業(yè)工業(yè)廢物中生長的能力，在短時間內(nèi)達到高產(chǎn)量。
食用菌蛋白有什么優(yōu)勢？
食用真菌蛋白營養(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。食用真菌中富含的必需氨基酸可補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，可彌補豆類蛋白這類氨基酸含量的不足。在谷物蛋白中賴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，豆類蛋白有強烈的豆腥味，對脫臭和風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、堅果、大豆和小麥(麩質(zhì))等，均含有過敏原。食用真菌引起的過敏反應(yīng)在人群中非常罕見，為對食物易過敏的消費者是一種相對安全的選擇。
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、酚類及多糖-蛋白質(zhì)復合物等。食用菌會產(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養(yǎng)功能和生理活性已經(jīng)得到臨床營養(yǎng)及細胞實驗驗證。因此食用菌蛋白有望作為營養(yǎng)補充劑、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)用于營養(yǎng)補充劑和功能性食品。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、蔬菜和豆類的蛋白質(zhì)中含量相對較低，將食用真菌蛋白與其他蛋白進行組合，可以增強產(chǎn)品營養(yǎng)價值。因此，食用真菌可用于濃縮蛋白粉、運動營養(yǎng)補充劑、蛋白飲料、代餐食品等。
其次，作為動物蛋白替代品。食用真菌被越來越多用于不同種類的動物蛋白替代品，如仿制乳化肉糜、粗絞肉、灌腸、漢堡肉、加工肉片、魚糜和海鮮。目前，我國市售的植物蛋白仿制肉大部分纖維感不強，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發(fā)仿制肉的新原料。
作為動物蛋白替代品，食用菌蛋白有哪些需要改善的地方？
自身風味不足。因食用菌中脂肪含量低，從而導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含有的血紅蛋白，因而缺少肉類特征風味。
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)肉類相比仍有一定差距，從而影響消費者對食用真菌蛋白的人造肉的接受度。
發(fā)酵引入不良風味。當前，大規(guī)模制備食用真菌蛋白長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，進而從菌絲體中獲取的食用真菌蛋白。然而，經(jīng)過發(fā)酵可能對食用真菌蛋白引入了苦味，從而影響口感，應(yīng)在加工中進行改良。
當前，我國食用菌蛋白發(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，與歐美市場相比，我國食用真菌蛋白開發(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，目前缺乏大規(guī)模生產(chǎn)和有市場知名度的食用真菌蛋白產(chǎn)品。開發(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)模化生產(chǎn)技術(shù)和組織化加工工藝，發(fā)掘利用其特征性營養(yǎng)價值和加工性能，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，作為開發(fā)利用重要中間環(huán)節(jié)的深加工研究鮮有報道。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，當前工藝成本較大。
消費者熟悉程度低。動物和部分植物是消費者廣為接受的蛋白質(zhì)良好來源，相關(guān)產(chǎn)品消費者已經(jīng)耳熟能詳。由于食用菌終端產(chǎn)品加工薄弱的現(xiàn)狀，食用真菌長期以來均以鮮銷或者干制的形式從蔬菜渠道進入市場，加之目前尚未有知名的食用菌蛋白品牌進入市場，消費者對真菌蛋白深加工產(chǎn)品非常陌生。因此，吸引或者引導消費者購買食用菌蛋白產(chǎn)品仍需要做很大努力。
專屬菌種選育薄弱。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，鮮有針對高產(chǎn)蛋白的食用真菌育種工作的開展。
相關(guān)政策缺乏。在我國食用菌蛋白作為食品開發(fā)起步晚且研究較少。為了滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保證消費者的食品安全，有關(guān)部門需建立合理的制度，正確引導和規(guī)范食用真菌蛋白的開發(fā)和引進。
當前我國食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能滿足食用菌蛋白的供給嗎？
食用菌是一類可供食用(可兼具藥用價值)的大型真菌的總稱，富含氨基酸、糖類、蛋白質(zhì)、纖維素等，同時具有低脂肪等特點。根據(jù)中國食用菌協(xié)會統(tǒng)計，食用菌是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中繼糧食、蔬菜、果品和糖類后的第五大栽培產(chǎn)業(yè)，我國食用菌總產(chǎn)量占全球食用菌總產(chǎn)量的七成左右，我國已成為世界一大食用菌生產(chǎn)國和出口國。我國食用菌種類眾多，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體或菌絲體為原料進行制備。我國食用真菌的產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定增長，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)過程的碳排放量遠遠小于動物蛋白生產(chǎn)。因此從食用菌的生長特性上來說，食用菌可利用低成本的農(nóng)業(yè)廢棄物通過綠色的生物轉(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)。
重點實驗室研究方向及進展
本實驗室是浙江省食品微生物技術(shù)研究重點實驗室，同時是浙江大學較早開展高等食藥真菌資源研究的團隊。我們長期致力對食藥用真菌優(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)分離和挖掘開展系統(tǒng)地研究工作。對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)，在國際真菌學期刊、化學工程、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發(fā)領(lǐng)域具有深厚的研究基礎(chǔ)和積累。經(jīng)過多年研究積累，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胞工廠等開展系列基礎(chǔ)研究。
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