向食用真菌要优质蛋白

浙江大学教授 陈启和

　　植物蛋白食物作为保障蛋白供给需求的有效手段之一，正受到科技界和产业界越来越多的重视与关注。而食用真菌蛋白营养丰富，经过工艺优化生产的食用真菌菌丝体蛋白具有与牛肉相近的质构特征。本期“奋进新征程 建功新时代”栏目中，中食智库专家，浙江大学教授、博士生导师陈启和指出，开发适于蛋白质生产的食用菌菌种，建立食用真菌蛋白的规模化生产技术和组织化加工工艺，发掘利用其特征性营养价值和加工性能，将是我国食品产业发展中需要应对的主要挑战。

浙江大学教授陈启和

为什么要向植物或微生物要蛋白？

　　蛋白质是维持生命体能量稳态和生理活动的核心营养素。缺乏蛋白质造成的营养不良会引起能量低效代谢、激素分泌失调和身体机能受损，严重影响人体健康。如今，地球正面临人口增长的挑战，到2050年，世界人口预计将达到90亿—100亿。人类对蛋白质的需求量大幅度增加，经济欠发达国家将面临更严重的肉类和其他食用蛋白缺口。根据联合国粮食及农业组织预测，到2050年，全球肉类消费水平将达到4.55亿吨。气候和环境负荷制约着动物蛋白的生产。目前全球农业用地中，养殖业用地占77%，并且养殖业加重淡水系统的富营养化，增加温室气体排放量，生产牛肉蛋白的二氧化碳排放量远高于植物蛋白。

　　研究表明，未来30年内，只需用微生物蛋白替代全球20%的牛肉消费量，就可降低56%的森林砍伐量和与之相关的碳排放量。因此，寻找生产模式环保节能的蛋白质以缓解动物蛋白生产的用地和生态负担，可以满足人体营养需求，避免疫病带来的食品安全风险，同时获得经济效益，是当前蛋白质生产和食品制造业的发展趋势。科学研究人员一直专注于寻找未被充分利用的蛋白质来源，如植物蛋白，以替代动物来源的蛋白质。然而，由于缺乏一些必需氨基酸，大多数植物蛋白被认为质量不高。但食用真菌蛋白通常具有完整的必需氨基酸种类，可满足饮食要求，并且与动物和植物来源相比可能具有一定的经济优势。

食用真菌蛋白具有哪些优势和应用前景？

　　食用真菌蛋白营养丰富。与植物蛋白不同的是，食用菌几乎含所有的必需氨基酸种类，可补充植物蛋白中缺乏的某些氨基酸。例如，食用真菌蛋白富含甲硫氨酸和半胱氨酸，可弥补豆类蛋白中此类氨基酸的不足。再如，谷物蛋白中，赖氨酸为限制性氨基酸，而食用真菌蛋白中赖氨酸含量则较高。

　　食用真菌蛋白富含鲜味成分。作为传统替代蛋白，豆类蛋白有强烈的豆腥味，对脱臭和风味掩盖的工艺要求较高；而在食用真菌蛋白中，谷氨酸、天冬氨酸、核苷酸和风味肽等呈味物质含量非常丰富，可提供浓郁、难仿制的鲜味和特殊风味。

　　食用真菌蛋白致敏性低。许多生产传统蛋白质的原料，如乳制品、鸡蛋、坚果、大豆和小麦（麸质）等，均含有过敏原。食用菌引起的过敏反应在人群中则非常罕见，为易过敏的消费者提供了一种相对安全的选择。

　　食用菌中富含多种生物活性物质，如多糖、萜类、酚类及多糖-蛋白质复合物等。食用菌会产生许多生物活性蛋白和肽，主要包括凝集素、真菌免疫调节蛋白（FIP）、抗菌/抗真菌蛋白等。其中，部分食用真菌蛋白的营养功能和生理活性已经得到临床营养及细胞实验验证。因此，食用真菌蛋白有望作为营养补充剂、功能性食品或者医药配方成分。

　　基于以上优势，食用真菌蛋白有着广阔的应用前景。一方面，应用于营养补充剂和功能性食品的生产。食用真菌蛋白属于高质量蛋白质，其必需氨基酸中含硫氨基酸（如甲硫氨酸、半胱氨酸）含量较高。缺乏含硫氨基酸易导致肝脏葡萄糖代谢异常、心肌受损、皮肤氧化损伤。含硫氨基酸在水果、蔬菜和豆类的蛋白质中含量相对较低，将食用真菌蛋白与其他蛋白进行组合，可以增强产品的营养价值。因此，食用菌可应用于浓缩蛋白粉、运动营养补充剂、蛋白饮料、代餐食品等产品的生产中。另一方面，食用菌被越来越多用于替代不同种类的动物蛋白，如仿制乳化肉糜、粗绞肉、灌肠、汉堡肉、加工肉片、鱼糜和海鲜。目前，我国市售的大部分植物蛋白仿制肉纤维感不强，整体质地较松散，尚不能呈现出类似咀嚼脂肪、软骨、筋膜的口感，食用真菌蛋白可作为开发仿制肉的新原料。

　　但同时也要看到，作为动物蛋白替代品，食用真菌蛋白还有一些需要改善之处。首先，食用菌自身风味不足。食用菌中脂肪含量低，从而导致食用真菌蛋白加工的仿制肉中脂肪含量较低、缺少油脂的香气。另外，食用真菌蛋白缺乏肉类含有的血红蛋白，因而缺少肉类特征风味。其次，产品质构亟待提升。将食用真菌蛋白应用于人造肉，可以提供一定的弹性、硬度和咀嚼性，但与传统肉类相比仍有一定差距，从而影响消费者对食用真菌蛋白人造肉的接受度。最后，发酵引入不良风味。当前，大规模制备食用真菌蛋白长期可行的方案是在生物反应器中液体培养食用菌菌丝体，进而从菌丝体中获取的食用真菌蛋白。然而，经过发酵可能引入了苦味，从而影响食用真菌蛋白的口感，应在加工中进行改良。

我国食用真菌蛋白发展面临哪些挑战？

　　与欧美国家相比，我国食用真菌蛋白的开发利用并不成熟，往往是作为大豆或其他植物蛋白的辅料，尚未形成食用真菌蛋白的高效制备加工技术体系。同时，目前缺乏大规模生产和有市场知名度的食用真菌蛋白产品，因此需要研发适于高产蛋白质的食用菌菌种，建立食用真菌蛋白的规模化生产技术和组织化加工工艺，发掘利用其特征性营养价值和加工性能。具体而言，食用真菌蛋白的研发主要面临以下挑战：

　　一是深加工研究基础薄弱。食用真菌蛋白的应用方法主要是直接添加，作为开发利用重要中间环节的深加工研究鲜有报道。植物蛋白如大豆蛋白、豌豆蛋白、小麦蛋白、花生蛋白的加工特性和生产工艺的相关研究均比较深入。相较而言，食用真菌蛋白的研发在产业配套方面尚未成熟，当前工艺成本较大。

　　二是消费者熟悉程度低。动物和部分植物是消费者广为接受的蛋白质良好来源，相关产品消费者已经耳熟能详。由于食用菌终端产品加工薄弱的现状，食用菌长期以来均以鲜销或者干制的形式从蔬菜渠道进入市场，加之目前尚未有知名食用真菌蛋白品牌进入市场，消费者对食用真菌蛋白深加工产品非常陌生。因此，吸引或者引导消费者购买食用真菌蛋白产品仍需要付出很多努力。

　　三是专属菌种选育薄弱。食用菌的蛋白质含量占干重的18.87%—36.96%，因此选育高产蛋白的菌种十分关键。育种是获得高产优质食用菌品种的重要途径，与产业发展密切关联。由于食用真菌蛋白的研发仍处于初步阶段，鲜有针对高产蛋白的食用菌育种工作的开展。

　　四是相关政策缺乏。在我国，食用真菌蛋白作为食品开发，起步晚且研究较少。为了满足产业发展和保障食品安全，有关部门需建立合理的制度，正确引导和规范食用真菌蛋白的研发和引进。

　　我国食用菌产量能保障食用真菌蛋白有充足的制备原料吗？

　　在诸多的挑战面前，我国食用菌产业的发展能满足食用真菌蛋白的供给吗？事实上，食用菌是一类可供食用（可兼具药用价值）的大型真菌的总称，富含氨基酸、糖类、蛋白质、纤维素等，同时具有低脂肪等特点。据中国食用菌协会统计，食用菌是我国农业产业中继粮食、蔬菜、果品和糖类后的第五大栽培产业，我国食用菌总产量占全球食用菌总产量的七成左右。作为世界第一食用菌生产国和出口国，我国的食用菌种类众多，目前已商业化规模栽培的品种有30多种。食用真菌蛋白以食用真菌的子实体或菌丝体为原料进行制备，我国食用菌的产量持续稳定增长，能够保障食用真菌蛋白有充足的制备原料。

　　另外，食用真菌能将基质中的氮转化为高营养品质的蛋白质，其栽培基质主要为农业废渣如棉籽壳、甘蔗渣、豆粕、玉米芯、麸皮等，生产成本低廉，并且生产过程的碳排放量远远小于动物蛋白。因此从生长特性上来说，食用菌可利用低成本的农业废弃物通过绿色的生物转化合成高附加值的食用真菌蛋白，这一合成路径绿色环保可持续。作为浙江省食品微生物技术研究重点实验室，同时也是浙江大学较早开展高等食药真菌资源研究的团队，我们长期致力于对食药用真菌优质菌株的资源挖掘、菌种选育、发酵调控、活性物质分离和挖掘开展系统性研究工作，对食用菌遗传背景下的发酵调控、活性挖掘有着扎实的工作基础，尤其是在优质食药用真菌蛋白在抗缺氧和抗疲劳等特殊功能开发领域具有深厚的研究基础和积累。此外，我们在研究中也发现了高产粗蛋白的食用菌新品种，后续将围绕新型可食用高等真菌菌株的蛋白及其细胞工厂等开展系列基础研究。