浙江大學教授 陳啟和
植物蛋白食物作為保障蛋白供給需求的有效手段之一，正受到科技界和產業界越來越多的重視與關注。而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徵。本期「奮進新征程 建功新時代」欄目中，中食智庫專家，浙江大學教授、博士生導師陳啟和指出，開發適於蛋白質生產的食用菌菌種，建立食用真菌蛋白的規模化生產技術和組織化加工工藝，發掘利用其特徵性營養價值和加工性能，將是我國食品產業發展中需要應對的主要挑戰。
浙江大學教授陳啟和
為什麼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。如今，地球正面臨人口增長的挑戰，到2050年，世界人口預計將達到90億—100億。人類對蛋白質的需求量大幅度增加，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。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。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%，並且養殖業加重淡水系統的富營養化，增加溫室氣體排放量，生產牛肉蛋白的二氧化碳排放量遠高於植物蛋白。
研究表明，未來30年內，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，可以滿足人體營養需求，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製造業的發展趨勢。科學研究人員一直專注於尋找未被充分利用的蛋白質來源，如植物蛋白，以替代動物來源的蛋白質。然而，由於缺乏一些必需胺基酸，大多數植物蛋白被認為質量不高。但食用真菌蛋白通常具有完整的必需胺基酸種類，可滿足飲食要求，並且與動物和植物來源相比可能具有一定的經濟優勢。
食用真菌蛋白具有哪些優勢和應用前景？
食用真菌蛋白營養豐富。與植物蛋白不同的是，食用菌幾乎含所有的必需胺基酸種類，可補充植物蛋白中缺乏的某些胺基酸。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胺基酸的不足。再如，穀物蛋白中，賴氨酸為限制性胺基酸，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，穀氨酸、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、難仿製的鮮味和特殊風味。
食用真菌蛋白致敏性低。許多生產傳統蛋白質的原料，如乳製品、雞蛋、堅果、大豆和小麥（麩質）等，均含有過敏原。食用菌引起的過敏反應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，如多糖、萜類、酚類及多糖-蛋白質複合物等。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。其中，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，食用真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。
基於以上優勢，食用真菌蛋白有著廣闊的應用前景。一方面，應用於營養補充劑和功能性食品的生產。食用真菌蛋白屬於高質量蛋白質，其必需胺基酸中含硫胺基酸（如甲硫氨酸、半胱氨酸）含量較高。缺乏含硫胺基酸易導致肝臟葡萄糖代謝異常、心肌受損、皮膚氧化損傷。含硫胺基酸在水果、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，可以增強產品的營養價值。因此，食用菌可應用於濃縮蛋白粉、運動營養補充劑、蛋白飲料、代餐食品等產品的生產中。另一方面，食用菌被越來越多用於替代不同種類的動物蛋白，如仿製乳化肉糜、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製肉纖維感不強，整體質地較鬆散，尚不能呈現出類似咀嚼脂肪、軟骨、筋膜的口感，食用真菌蛋白可作為開發仿製肉的新原料。
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，食用菌自身風味不足。食用菌中脂肪含量低，從而導致食用真菌蛋白加工的仿製肉中脂肪含量較低、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，因而缺少肉類特徵風味。其次，產品質構亟待提升。將食用真菌蛋白應用於人造肉，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人造肉的接受度。最後，發酵引入不良風味。當前，大規模製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，經過發酵可能引入了苦味，從而影響食用真菌蛋白的口感，應在加工中進行改良。
我國食用真菌蛋白發展面臨哪些挑戰？
與歐美國家相比，我國食用真菌蛋白的開發利用並不成熟，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製備加工技術體系。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，因此需要研發適於高產蛋白質的食用菌菌種，建立食用真菌蛋白的規模化生產技術和組織化加工工藝，發掘利用其特徵性營養價值和加工性能。具體而言，食用真菌蛋白的研發主要面臨以下挑戰：
一是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導。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的相關研究均比較深入。相較而言，食用真菌蛋白的研發在產業配套方面尚未成熟，當前工藝成本較大。
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良好來源，相關產品消費者已經耳熟能詳。由於食用菌終端產品加工薄弱的現狀，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品非常陌生。因此，吸引或者引導消費者購買食用真菌蛋白產品仍需要付出很多努力。
三是專屬菌種選育薄弱。食用菌的蛋白質含量占乾重的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菌品種的重要途徑，與產業發展密切關聯。由於食用真菌蛋白的研發仍處於初步階段，鮮有針對高產蛋白的食用菌育種工作的開展。
四是相關政策缺乏。在我國，食用真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障食品安全，有關部門需建立合理的制度，正確引導和規範食用真菌蛋白的研發和引進。
我國食用菌產量能保障食用真菌蛋白有充足的製備原料嗎？
在諸多的挑戰面前，我國食用菌產業的發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，富含胺基酸、糖類、蛋白質、纖維素等，同時具有低脂肪等特點。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、果品和糖類後的第五大栽培產業，我國食用菌總產量占全球食用菌總產量的七成左右。作為世界第一食用菌生產國和出口國，我國的食用菌種類眾多，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製備，我國食用菌的產量持續穩定增長，能夠保障食用真菌蛋白有充足的製備原料。
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，並且生產過程的碳排放量遠遠小於動物蛋白。因此從生長特性上來說，食用菌可利用低成本的農業廢棄物通過綠色的生物轉化合成高附加值的食用真菌蛋白，這一合成路徑綠色環保可持續。作為浙江省食品微生物技術研究重點實驗室，同時也是浙江大學較早開展高等食藥真菌資源研究的團隊，我們長期致力於對食藥用真菌優質菌株的資源挖掘、菌種選育、發酵調控、活性物質分離和挖掘開展系統性研究工作，對食用菌遺傳背景下的發酵調控、活性挖掘有著紮實的工作基礎，尤其是在優質食藥用真菌蛋白在抗缺氧和抗疲勞等特殊功能開發領域具有深厚的研究基礎和積累。此外，我們在研究中也發現了高產粗蛋白的食用菌新品種，後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。
《中國食品報》(2022年07月01日01版)