真菌创造的未来食品新世界

　　近年来，人们对在工业和商业发酵中生产的丝状真菌应用于食品的兴趣越来越大，一些新产品已成功推向市场。同时，一些新技术（如食品3D打印）已经在真菌食品的纹理、颜色、形状和尺寸的修改方面取得了进展。这些现代技术和理念使丝状真菌在各种食品中除了作为替代蛋白质外，还有了新的应用，在食品、食品配料（如柠檬酸、醋）、饲料、酶、药品、营养制剂等方面发挥着越来越重要的作用。

　　真菌通常以蘑菇的形式或作为食品的一种成分被食用。食用菌在全世界范围内都有采集或种植，被认为是人类健康饮食的重要组成部分。已知某些真菌的菌丝体含有维生素、膳食纤维、必需氨基酸和健康脂质。这些物质的均衡消费与各种健康益处有关，如降低胆固醇水平。尽管这些物质对健康有益，但很多人的摄入没有达到推荐量。

　　在二十世纪中叶之前，人们就开始关注利用真菌细胞作为家畜衍生蛋白质的替代来源。将真菌或其他微生物用作替代蛋白质是因为其资源利用效率提高、氨基酸图谱完整和其他营养益处，以及伦理问题少。某些种类的丝状真菌蛋白质含量高于大多数蘑菇，因此是替代蛋白质来源的良好选择。

　　前不久，美国肯塔基大学的Tyler J. Barzee和UC戴维斯大学的Zhongli Pan、Ruihong Zhang 等撰文综述了真菌作为未来食物来源的可持续生产的最新进展和挑战。概述了创造具有各种形态、质地和形状的真菌产品的策略。

　　真菌在食品中加速应用

　　文章指出，真菌能够分解有机物质并创造出具有吸引力的风味、颜色和质地，因此被广泛应用在食品中。例如，真菌（如米曲霉和大豆曲霉）在曲和酱油的生产中已经使用了至少三千年，因为它们能够分泌酶和分解大豆，并赋予酱油产品独特的风味。此外，自1919年以来，黑曲霉已被商业化，用于大规模深层发酵生产柠檬酸。以酵母形式生长的真菌（如酿酒酵母和酵母）是酿造啤酒、葡萄酒和蒸馏酒的传统原料。在很多情况下，真菌是利用由碳源（如糖）和营养成分组成的介质生长的。例如柠檬酸和酱油生产以及其他各种生物衍生的产品，主要来源于真菌分泌或转化的化合物，而不是真菌生物质本身。

　　作为食物的真菌生物质，市场上最常见的是菌蛋白产品QuornTM。从鸡肉馅饼到香肠和汉堡，市面上有很多含有该菌蛋白的产品。这些产品是使用连续有氧模式下的压力循环发酵罐生产的，丝状真菌镰刀菌在干燥的基础上生产60%—90%的真菌蛋白产品。真菌菌丝的分枝性质近似于肌肉纤维的组织，并有助于肉状结构的发展。近年来人们开始利用真菌生产不同的产品，如牛排和培根的菌丝体。这些企业还处于起步阶段，但它们试图复制对消费者有利的结构和材料。

　　除了作为动物蛋白产品的替代品，真菌菌丝体还可以作为许多其他食品产品的替代品。例如，研究人员最近开发了一种真菌培养技术来生产以真菌为基础的饮料。这类产品含糖量低，蛋白质和纤维含量高，同时含有单不饱和脂肪和多不饱和脂肪。

　　真菌生物质由于其特殊的营养和物理特性，也可以作为创新成分。例如Stoffel等用白侧耳菌蛋白粉代替小麦粉生产饼干。霉菌蛋白还增加了饼干的硬度并改变了饼干的颜色。

　　另外，真菌菌丝还可以作为其他微生物的载体，因为它能够附着在其他微生物的细胞壁上，为最终食品提供额外的营养价值或质地、风味和颜色。例如，已知许多种真菌能够将悬浮在液体培养中的微藻细胞絮凝。根据使用的藻类和真菌的特定菌株，絮凝颗粒可以显示出比单独任何一种成分在最终产品中蛋白质或某些脂肪酸水平的增加。此外，由于微藻体积小，需要能源密集型工艺来收获并融入食品，尤其是那些需要脱水或干燥的微藻产品。

　　大多数真菌都有复杂的酶系统，这使它们能够利用广泛的底物，如农业副产品。利用农业副产品培养真菌生物质可以降低原料成本，减少农业副产品对环境的影响，并将这些低价值材料转化为高价值产品。

　　菌株的择优录取原则

　　根据将真菌用于生物质和产品的预期目的，菌株选择和优化的标准可能会有所不同。对于真菌蛋白的生产，选择真菌菌株的主要标准是高蛋白含量和高生长率。丝状生长的能力也通常被用作替代蛋白质生产的选择标准，因为真菌菌丝的大小与动物肌肉纤维相似，并且可以模拟肉的质地。农业副产品和废物通常用作培养真菌生物质的原料。不同的副产物具有不同的化学和物理特性，不同的真菌菌株利用这些副产物的能力也不同。菌株选择和优化可以通过在材料上培养不同的菌株，并选择高产、高生长率和高蛋白质含量的菌株等来完成。

　　风味控制是最终食品最重要的特征之一。对于以真菌为基础的食品，微生物的选择可能是控制最终产品风味的最重要方面。除了这些产品中使用的真菌菌株外，培养基的选择也是一个关键组成部分，它可以在向真菌生物质输送某些风味方面发挥作用。例如，在马铃薯葡萄糖肉汤中生长的真菌可能含有不同的马铃薯风味，而使用果汁生长的真菌将保留某些风味果汁中残留的生物质成分。

　　根据真菌微生物的生长方式，可以通过多种方式控制真菌衍生食品的质地。首先，可以通过添加某些化学物质（如白蛋白）来改变。影响产品质地的另一个因素是真菌形态。浸没培养中培养的颗粒大小受传质和机械效应的影响，这些效应会影响最终的密度和孔隙率。例如，过大颗粒的真菌颗粒内部氧气含量极低，导致颗粒内部自溶，可满足厌氧条件，从而产生具有低生物质密度的中空纹理颗粒。

　　真菌衍生食品的营养状况也可以得到改变。与培养期间向真菌生物质添加风味和颜色化合物类似，具有营养意义的分子也可能选择性地附着在真菌表面。此外，通过利用某些真菌菌株从培养基中获取其他微生物的固有能力，也可以改变产生的生物质产品的生物活性。

　　另外，食品3D打印是一个新兴的研究和商业兴趣领域。

　　有研究利用从废弃农业材料中提取的生物质基质，将其接种真菌，然后通过3D打印机应用于生产所需形状、大小和生物活性的产品。该研究表明，3D打印后真菌材料的生物活性得以保留，这可能对需要“益生菌”或“生物活性”标签的食品配方有影响。3D打印真菌食品尚处于起步阶段，但未来的应用可能集中在利用3D打印机的精确应用改进或模仿现有食品的特性。

　　以真菌为基础的食品已经从蘑菇栽培发展到其他加工食品，如模仿家畜肉的替代蛋白质、咖啡和茶等饮料产品、无乳奶酪和牛奶，以及其他一些产品。除了以食品为基础的产品外，真菌还被用于新的行业，如保健和美容产品、生物降解包装、宠物食品、环境修复和农业等。

　　丝状真菌在未来食品中的应用是一个很有前途和活跃的研究和商业风投领域。近年来，真菌作为动物蛋白质的替代蛋白质来源的使用范围越来越广，包括具有不同或更具挑战性质的食物（如牛排和培根）。3D打印在食品中的应用最近引起了人们的极大兴趣，有望进一步改善或改变现有和新食品的质地和营养特征。在饮料、烘焙食品和其他食品类别中应用真菌的前沿领域最近已经开发出来，这些领域要么模仿或者改进现有食品，要么创造全新的产品类别。然而，真菌在这些新产品和新类别中的应用还处于科学的初级阶段。

　　（来源：未来食品学报）