浙江大學(xué)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(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。本期“奮進(jìn)新征程 建功新時代”欄目中，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)?；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，將是我國食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展中需要應(yīng)對的主要挑戰(zhàn)。

浙江大學(xué)教授陳啟和

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(jī)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(dá)到90億—100億。人類對蛋白質(zhì)的需求量大幅度增加，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)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(fèi)水平將達(dá)到4.55億噸。氣候和環(huán)境負(fù)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(yuǎn)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(fèi)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(fù)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(jì)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?？茖W(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(rèn)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(jì)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(bǔ)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(bǔ)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(qiáng)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(fèi)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(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。因此，食用真菌蛋白有望作為營養(yǎng)補(bǔ)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(bǔ)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(jìn)行組合，可以增強(qiáng)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(yùn)動營養(yǎng)補(bǔ)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(qiáng)，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(fèi)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(jìn)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(jìn)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)?；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。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(fèi)者熟悉程度低。動物和部分植物是消費(fèi)者廣為接受的蛋白質(zhì)良好來源，相關(guān)產(chǎn)品消費(fèi)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(jìn)入市場，加之目前尚未有知名食用真菌蛋白品牌進(jìn)入市場，消費(fèi)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(fèi)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(jìn)。

　　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(shí)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(diǎn)。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(shí)體或菌絲體為原料進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)，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(shí)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(xì)胞工廠等開展系列基礎(chǔ)研究。