向食用真菌要優(yōu)質(zhì)蛋白
植物蛋白食物作為保障蛋白供給需求的有效手段之一，正受到科技界和產(chǎn)業(yè)界越來越多的重視與關(guān)注。而食用真菌蛋白營養(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。中食智庫專家，浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師陳啟和指出，開發(fā)適于蛋白質(zhì)生產(chǎn)的食用菌菌種，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，將是我國食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展中需要應(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(yán)重影響人體健康。如今，地球正面臨人口增長的挑戰(zhàn)，到2050年，世界人口預(yù)計將達到90億—100億。人類對蛋白質(zhì)的需求量大幅度增加，經(jīng)濟欠發(fā)達國家將面臨更嚴(yán)重的肉類和其他食用蛋白缺口。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。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)牛肉蛋白的二氧化碳排放量遠高于植物蛋白。
研究表明，未來30年內(nèi)，只需用微生物蛋白替代全球20%的牛肉消費量，就可降低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(dān)，可以滿足人體營養(yǎng)需求，避免疫病帶來的食品安全風(fēng)險，同時獲得經(jīng)濟效益，是當(dāng)前蛋白質(zhì)生產(chǎn)和食品制造業(yè)的發(fā)展趨勢。科學(xué)研究人員一直專注于尋找未被充分利用的蛋白質(zhì)來源，如植物蛋白，以替代動物來源的蛋白質(zhì)。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。但食用真菌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。
食用真菌蛋白具有哪些優(yōu)勢和應(yīng)用前景？
食用真菌蛋白營養(yǎng)豐富。與植物蛋白不同的是，食用菌幾乎含所有的必需氨基酸種類，可補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，可彌補豆類蛋白中此類氨基酸的不足。再如，谷物蛋白中，賴氨酸為限制性氨基酸，而食用真菌蛋白中賴氨酸含量則較高。
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(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。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。食用菌引起的過敏反應(yīng)在人群中則非常罕見，為易過敏的消費者提供了一種相對安全的選擇。
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(fù)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。其中，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，食用真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。
基于以上優(yōu)勢，食用真菌蛋白有著廣闊的應(yīng)用前景。一方面，應(yīng)用于營養(yǎng)補充劑和功能性食品的生產(chǎn)。食用真菌蛋白屬于高質(zhì)量蛋白質(zhì)，其必需氨基酸中含硫氨基酸（如甲硫氨酸、半胱氨酸）含量較高。缺乏含硫氨基酸易導(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)品的營養(yǎng)價值。因此，食用菌可應(yīng)用于濃縮蛋白粉、運動營養(yǎng)補充劑、蛋白飲料、代餐食品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。另一方面，食用菌被越來越多用于替代不同種類的動物蛋白，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，我國市售的大部分植物蛋白仿制肉纖維感不強，整體質(zhì)地較松散，尚不能呈現(xiàn)出類似咀嚼脂肪、軟骨、筋膜的口感，食用真菌蛋白可作為開發(fā)仿制肉的新原料。
但同時也要看到，作為動物蛋白替代品，食用真菌蛋白還有一些需要改善之處。首先，食用菌自身風(fēng)味不足。食用菌中脂肪含量低，從而導(dǎo)致食用真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(fēng)味。其次，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人造肉的接受度。最后，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期可行的方案是在生物反應(yīng)器中液體培養(yǎng)食用菌菌絲體，進而從菌絲體中獲取的食用真菌蛋白。然而，經(jīng)過發(fā)酵可能引入了苦味，從而影響食用真菌蛋白的口感，應(yīng)在加工中進行改良。
我國食用真菌蛋白發(fā)展面臨哪些挑戰(zhàn)？
與歐美國家相比，我國食用真菌蛋白的開發(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，因此需要研發(fā)適于高產(chǎn)蛋白質(zhì)的食用菌菌種，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。具體而言，食用真菌蛋白的研發(fā)主要面臨以下挑戰(zhàn)：
一是深加工研究基礎(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。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)工藝的相關(guān)研究均比較深入。相較而言，食用真菌蛋白的研發(fā)在產(chǎn)業(yè)配套方面尚未成熟，當(dāng)前工藝成本較大。
二是消費者熟悉程度低。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食用真菌蛋白品牌進入市場，消費者對食用真菌蛋白深加工產(chǎn)品非常陌生。因此，吸引或者引導(dǎo)消費者購買食用真菌蛋白產(chǎn)品仍需要付出很多努力。
三是專屬菌種選育薄弱。食用菌的蛋白質(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)蛋白的食用菌育種工作的開展。
四是相關(guān)政策缺乏。在我國，食用真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)展和保障食品安全，有關(guān)部門需建立合理的制度，正確引導(dǎo)和規(guī)范食用真菌蛋白的研發(fā)和引進。
我國食用菌產(chǎn)量能保障食用真菌蛋白有充足的制備原料嗎？
在諸多的挑戰(zhàn)面前，我國食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能滿足食用真菌蛋白的供給嗎？事實上，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。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。作為世界第一食用菌生產(chǎn)國和出口國，我國的食用菌種類眾多，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。因此從生長特性上來說，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真菌蛋白，這一合成路徑綠色環(huán)?？沙掷m(xù)。作為浙江省食品微生物技術(shù)研究重點實驗室，同時也是浙江大學(xué)較早開展高等食藥真菌資源研究的團隊，我們長期致力于對食藥用真菌優(yōu)質(zhì)菌株的資源挖掘、菌種選育、發(fā)酵調(diào)控、活性物質(zhì)分離和挖掘開展系統(tǒng)性研究工作，對食用菌遺傳背景下的發(fā)酵調(diào)控、活性挖掘有著扎實的工作基礎(chǔ)，尤其是在優(yōu)質(zhì)食藥用真菌蛋白在抗缺氧和抗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。此外，我們在研究中也發(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。
來源：《中國食品報》(2022年07月01日01版)
