根據聯合國糧食及農業組織預測，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，帶來越來越多的環境與資源問題，占用和消耗了大量土地、自然資源和飼養成本，并產生廢水、廢氣，加劇了溫室效應。今年全國兩會強調要樹立大食物觀，從更好滿足人民美好生活需要出發，“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，食用真菌蛋白營養豐富，經過工藝優化生產的食用真菌菌絲體蛋白具有與牛肉相近的質構特征。然而，與歐美國家相比，我國食用真菌蛋白開發利用并不成熟，缺乏大規模生產和有市場知名度的產品，也尚未形成食用真菌蛋白的高值高效制備加工技術體系。
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質食物蛋白開發的新資源”撰寫署名文章。他認為，開發適于蛋白質生產的食用真菌菌種，建立食用真菌蛋白的規模化生產技術和組織化加工工藝，發掘利用其特征性營養價值和加工性能，將是產業發展需要應對的主要挑戰。
為什么要向植物或微生物要蛋白？
蛋白質是維持生命體能量穩態和生理活動的核心營養素。缺乏蛋白質造成的營養不良會引起能量低效代謝、激素分泌失調和身體機能受損，嚴重影響人體健康。現在人類面臨人口增長的挑戰，到2050年，世界人口預計將達到90—100億，人類對蛋白質需求量將大幅度增加，經濟欠發達國家將面臨更嚴重的肉類和其他食用蛋白缺口。氣候和環境負荷制約著動物蛋白的生產。目前，全球農業用地中，養殖業用地占77%，并且養殖業加重淡水系統的富營養化、增加溫室氣體排放量，生產牛肉蛋白比生產植物蛋白多排放18—40倍CO2。研究表明，在未來30年內，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的碳排放量。因此，尋找生產模式環保節能的蛋白質以緩解動物蛋白生產的用地和生態負擔，從而滿足人體營養需求，避免疫病帶來的食品安全風險，同時獲得經濟效益，是當前蛋白質生產和食品制造業的發展趨勢。
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來源，替代動物來源的蛋白質，通常選用植物蛋白。然而，由于缺乏一些必需氨基酸，大多數植物蛋白被認為質量不高。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濟優勢。許多蘑菇還具有在農業工業廢物中生長的能力，在短時間內達到高產量。
食用菌蛋白有什么優勢？
食用真菌蛋白營養豐富。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，許多生產傳統蛋白質的原料，如乳制品、雞蛋、堅果、大豆和小麥(麩質)等，均含有過敏原。食用真菌引起的過敏反應在人群中非常罕見，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如多糖、萜類、酚類及多糖-蛋白質復合物等。食用菌會產生許多生物活性蛋白和肽，主要包括凝集素，真菌免疫調節蛋白(FIP)，抗菌/抗真菌蛋白等。尤其是，部分食用真菌蛋白的營養功能和生理活性已經得到臨床營養及細胞實驗驗證。因此食用菌蛋白有望作為營養補充劑、功能性食品或者醫藥配方成分。
食用真菌蛋白應用有哪些應用前景？
首先，應用于營養補充劑和功能性食品。食用真菌蛋白屬于高質量蛋白質，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，可以增強產品營養價值。因此，食用真菌可用于濃縮蛋白粉、運動營養補充劑、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，整體質地較松散，尚不能呈現咀嚼脂肪、軟骨、筋膜等口感，食用真菌蛋白可作為開發仿制肉的新原料。
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。
產品質構亟待提升。將食用真菌蛋白應用于人造肉，可以提供一定的彈性、硬度和咀嚼性，但與傳統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。
發酵引入不良風味。當前，大規模制備食用真菌蛋白長期可行的方案是在生物反應器中液體培養食用真菌菌絲體，進而從菌絲體中獲取的食用真菌蛋白。然而，經過發酵可能對食用真菌蛋白引入了苦味，從而影響口感，應在加工中進行改良。
當前，我國食用菌蛋白發展現狀如何？食用真菌蛋白研發主要面臨哪些挑戰？
總體分析，與歐美市場相比，我國食用真菌蛋白開發利用并不成熟，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體系。同時，目前缺乏大規模生產和有市場知名度的食用真菌蛋白產品。開發適于高產蛋白質的食用真菌菌種，建立食用真菌蛋白的規模化生產技術和組織化加工工藝，發掘利用其特征性營養價值和加工性能，將是食用菌蛋白產業發展需要應對的主要挑戰。
食用菌蛋白的研發主要面臨以下挑戰：
深加工研究基礎薄弱。食用真菌蛋白的應用方法主要是直接添加，作為開發利用重要中間環節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工藝均有深入研究。然而，食用真菌蛋白的研發在產業配套方面尚不成熟，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良好來源，相關產品消費者已經耳熟能詳。由于食用菌終端產品加工薄弱的現狀，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品非常陌生。因此，吸引或者引導消費者購買食用菌蛋白產品仍需要做很大努力。
專屬菌種選育薄弱。食用菌蛋白質含量占干重的18.87%—36.96%，因此選育高產蛋白的菌種十分關鍵。育種是獲得高產優質食用真菌品種的重要途徑，與產業發展密切關聯。由于食用真菌蛋白的研發仍處于初步階段，鮮有針對高產蛋白的食用真菌育種工作的開展。
相關政策缺乏。在我國食用菌蛋白作為食品開發起步晚且研究較少。為了滿足產業發展和保證消費者的食品安全，有關部門需建立合理的制度，正確引導和規范食用真菌蛋白的開發和引進。
當前我國食用菌產業的發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、纖維素等，同時具有低脂肪等特點。根據中國食用菌協會統計，食用菌是我國農業產業中繼糧食、蔬菜、果品和糖類后的第五大栽培產業，我國食用菌總產量占全球食用菌總產量的七成左右，我國已成為世界一大食用菌生產國和出口國。我國食用菌種類眾多，目前已商業化規模 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。我國食用真菌的產量持續穩定增長，能夠保障食用真菌蛋白有充足的制備原料。另外，食用真菌能將基質中的氮轉化為高營養品質的蛋白質，其栽培基質主要為工農業廢渣如棉籽殼、甘蔗渣、豆粕、玉米芯、麩皮等，生產成本低廉，并且生產過程的碳排放量遠遠小于動物蛋白生產。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業廢棄物通過綠色的生物轉化合成高附加值的食用菌蛋白，這一合成路徑綠色環保可持續。
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質的菌株資源挖掘、菌種選育、發酵調控和活性物質分離和挖掘開展系統地研究工作。對食用菌遺傳背景下的發酵調控、活性挖掘有著深厚的工作基礎，在國際真菌學期刊、化學工程、功能食品和大分子化合物領域發表高水平研究文章，尤其是在優質食藥用真菌蛋白在抗缺氧和疲勞等特殊功能開發領域具有深厚的研究基礎和積累。經過多年研究積累，我們也發現了高產粗蛋白的食用菌新品種，后續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研究。
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