综述：真菌发酵：工业副产物和残渣转化的蓝图

本综述系统阐述了真菌发酵在工业副产物及有机残渣资源化中的核心作用，重点探讨了液态发酵（SmF）、固态发酵（SSF）及其组合策略在转化农业食品、木质纤维素及海洋废弃物为高附加值产物（如菌体蛋白、酶、生化品及生物材料）中的应用潜力。文章强调其在应对全球蛋白质需求、推动可持续生物制造及实现循环生物经济中的关键价值，并指出未来需克服底物异质性、工艺优化及安全性等挑战。

　　

真菌发酵：工业副产物与残渣资源化的多维度策略

摘要

日益增长的工业副产物和有机残渣对可持续生物技术解决方案提出了挑战与机遇。丝状真菌凭借其代谢多样性和强大的酶分泌能力，成为在生物精炼框架下将多种废弃底物转化为高附加值产品的关键生物工具。本综述系统探讨了真菌发酵在农业食品、木质纤维素和海洋残渣资源化中的多领域应用，涵盖菌体蛋白、酶制剂、生物化学品、生物材料及农业应用，并强调其规模化潜力、功能多样性、营养价值及环境相关性。文章还讨论了底物异质性、安全性问题及人工智能（AI）与多组学等新兴工具在工艺优化和法规接受度方面的应用。

1. 引言

环境问题及公众对当前生产消费模式影响的关注推动了循环经济和生物经济的前沿发展，尤其是在欧盟立法中。循环生物经济已成为维持可持续性和确保经济活动不超越地球生物物理限度的核心策略。生物精炼厂通过将生物质转化为食品、饲料、能源、生物材料和化学品，实践了这一理念。全球城市固体废物生成量预计到2050年将达到每年34亿吨，其中食品浪费约占10.5亿吨，生物精炼为废物管理和资源回收提供了关键解决方案。

真菌发酵作为一种稳健且多用途的生物技术方法，已被应用数世纪。其在生物质资源化中的有效性使其成为生物精炼概念的关键推动者。丝状真菌可分泌多种酶（如纤维素酶、木聚糖酶、木质素过氧化物酶、漆酶），并利用其酶能力和代谢多样性降解木质纤维素残渣、蛋白副产物和脂质废弃物，将其转化为高价值化合物。此外，其积累细胞内存储分子和合成生物活性代谢物的能力使其非常适用于食品、饲料、生物聚合物和生物能源应用。

与细菌或藻类资源化相比，真菌发酵具有明显的经济优势，主要体现在降低上游和下游成本。丝状真菌可直接作用于复杂底物（如木质纤维素和农业工业残渣），最大限度地减少预处理要求，降低资本和运营支出。其卓越的酶分泌能力实现了高效的底物利用和更快的木质素分解，同时真菌生物质易于从发酵培养基中分离，简化了下游处理，并允许进一步增值蛋白质和脂质，增强循环性。

在工业规模上，真菌发酵支撑了多种过程，从菌体蛋白生产（如Quorn?）到酶辅助生物质降解（如Carbios、Abengoa）和酶生产（如Novozymes），展示了其广泛的商业相关性。随着工艺优化的不断进展，真菌基资源化将在生物精炼厂和低碳原则的演进中发挥核心作用。

2. 真菌发酵

发酵是一种在无氧条件下实现能量生产的微生物过程。复杂分子被降解并转化为更简单的分子（如醇或酸），由无数酶介导。这一生物转化已成为现代工业生物技术的支柱，支持食品、医药、能源和环境可持续性应用。

真菌发酵特别因丝状真菌的代谢多样性而具有显著优势。其分泌多种酶和次级代谢物的能力使其能够分解复杂生物质，包括纤维素、半纤维素和木质素，后者由于其高度分支的芳香结构而特别顽固。与许多微生物不同，真菌具有特定的木质素降解酶，促进木质素分解，改善纤维素可及性，并增强后续糖化。由于这一特性，真菌发酵不仅是一种核心生物转化过程，还可以作为其他生物质资源化过程中的强大预处理步骤。

除了酶能力外，真菌对环境压力（如pH、通气和水活性）表现出显著的韧性，进一步增强了其工业适用性。丝状真菌主要是腐生真核生物，其结构由称为菌丝的细线状单元组成，共同形成称为菌丝体的更大网络。在工业上重要的丝状真菌中，我们可以提到青霉属（Penicillium）、镰刀菌属（Fusarium）、曲霉属（Aspergillus）、根霉属（Rhizopus）和脉孢菌属（Neurospora）。

真菌发酵过程可分为液态发酵（SmF）、固态发酵（SSF）或顺序发酵方法。

2.1. 液态发酵

液态发酵（SmF）涉及在富含必需营养素（如碳、氮和微量元素）的液体培养基中培养微生物。这种方法广泛用于工业规模操作，因其精确控制、高效自动化和对pH、温度、通气和溶解氧等参数的稳健监控。通常在搅拌罐或气升式生物反应器中进行，SmF因其增强微生物生长和简化过程控制同时最小化热质传递限制而被首选用于大规模酶生产。除了酶，SmF在柠檬酸、抗生素、维生素补充剂、调味剂、生物农药、动物饲料和包装生物塑料的工业生产中发挥关键作用。

2.2. 固态发酵

另一种主要的真菌发酵模式是固态发酵（SSF），其水分含量在34–75%。在SSF中，微生物在潮湿、不溶性底物上生长，这些底物既作为营养源又作为物理支持。

虽然SmF在生物加工中仍然更普遍，但SSF因其优势（包括高生产率、降低的能源和水需求、较低的污染风险和最小的废水生成以及较低的运营成本）而日益受到重视。值得注意的是，SSF在真菌培养时越来越受青睐，当最大化生物质生产或次级代谢物合成时。然而，尽管有其潜力，SSF尚未在工业规模上完全实现，原因在于过程监控和控制、底物异质性以及热质传递方面的挑战。

2.3. 顺序发酵

在顺序SSF-SmF策略中耦合固态和液态发酵，利用了两种技术的优势，产生协同效应，提高真菌发酵效率。SSF促进强微生物-底物相互作用，从而导致更高的酶浓度。通过提供具有改善氧气可用性的有利微环境，SSF促进菌丝萌发和酶合成，使其成为有效的预培养步骤。随后向SmF的过渡优化了质热传递，确保有效的底物利用和营养扩散，从而最大化真菌代谢和酶活性。这种组合方法在纤维素酶和葡萄糖淀粉酶生产中表现出卓越性能，并改善了木质纤维素残渣的生物转化。结合SSF和SmF不仅增强了真菌适应性和生产力，还优化了资源利用，使其成为工业生物技术应用的非常有效策略。然而，尽管有其有希望的潜力，这种双模式策略的工业部署仍然有限。现有的生物加工基础设施通常针对SSF或SmF进行优化，缺乏在规模上容纳两者顺序集成的灵活性。因此，需要进一步的技术创新和过程工程来克服操作和放大挑战，然后SSF-SmF方法才能在工业生物技术中被广泛采用。

3. 工业生物质作为潜在原料

各种有机副产物在各行业中产生，每种在组成、结构和生物降解性上各不相同。以下小节探讨了已显示潜力作为真菌资源化合适原料的代表性工业副产物和残渣。

3.1. 食品和饮料行业副产物

食品和饮料行业是世界上最大的有机废物生产者之一，对环境污染物、经济低效和废物管理系统日益增加的负担有显著贡献。然而，许多这些副产物富含蛋白质、纤维和碳水化合物，使其非常适合生物转化。真菌发酵特别为这些残渣的资源化提供了一种有希望的方法。

食品和饮料行业的废物和副产物通常可分为两大类：1. 加工副产物：生产过程中或结束时产生的残渣，如乳清、奶酪和牛奶残渣。2. 有缺陷或废弃的产品：包括故障批次、过期、变质或污染物品。

其中，乳制品副产物具有巨大的生物技术资源化潜力。乳制品废物流含有高有机负荷，化学需氧量（COD）值达到每公斤废物1.13公斤乳糖、1公斤蛋白质和3公斤脂肪。2023年，全球奶酪产量达到2215万公吨，欧盟贡献约47%（1040万公吨）。由于每公斤奶酪产生9–10升乳清，这导致大量奶酪乳清，一种具有高生化需氧量（BOD）和COD的副产物。一些乳清被加工成更有价值的产品，如乳清蛋白浓缩物、乳清粉、乳清渗透物。然而，奶酪制造过程中产生的大量液体乳清仍然被丢弃或用作牲畜饲料。富含蛋白质和乳糖，乳清作为真菌发酵的优良底物，能够生产功能和生物活性化合物。

啤酒糟（BSG）和陈旧面包是丰富的谷物基副产物和废物。BSG是啤酒生产的主要副产物，是麦芽化、糖化和过滤阶段后的固体残渣。它约占啤酒总废物的85%，平均每100升啤酒产生20公斤BSG。全球BSG年产量估计为3640万吨，欧盟贡献约340万吨。目前，BSG主要用作低质量动物饲料，但其短保质期和高生产量意味着大量通过填埋或焚烧管理，两者都带来重大的环境挑战。富含半纤维素、纤维素、蛋白质、木质素和酚类化合物，BSG具有生物精炼应用的显著潜力。

3.2. 农业工业废物和残渣

3.2.1. 作物残渣

小麦、水稻和玉米等谷物作物占全球作物残渣的主要份额，每年产生超过6.5亿吨小麦秸秆和7000万吨玉米壳。随着全球谷物产量预计在2025年超过29亿公吨，谷物残渣的积累预计将显著上升，既带来挑战也带来资源化机会。谷物残渣用于多种目的，包括牲畜饲料（约19%）、资源有限地区的家庭燃料、土壤碳氮富集和侵蚀控制。然而，约10%的这些残渣仍在田间焚烧，导致空气污染、营养损失和潜在的害虫问题。当前的利用实践通常不是经济最优的，并可能具有负面的环境和健康影响。谷物秸秆富含纤维素、半纤维素、木质素和必需营养素，可被视为真菌发酵的有希望底物。尽管其顽固性，真菌，特别是白腐物种，擅长木质素降解，增强底物可及性。例如，木霉属（Trichoderma）已被显示加速水稻秸秆分解。

类似地，玉米秸秆（收获后留下的茎、叶和芯）是一种高潜力木质纤维素原料，含有35%纤维素、20%葡萄糖醛阿拉伯木聚糖和12%木质素。某些真菌，如玉米黑粉菌（Ustilago maydis），可以利用玉米秸秆作为唯一营养源，依赖其糖含量生长。

谷物麸皮，一种碾磨副产物，是另一种丰富的真菌培养资源，由半纤维素、淀粉、多酚和蛋白质组成。仅米糠就贡献每100公斤精米5–15公斤。目前，米糠主要用作动物饲料，导致宝贵营养素的损失。为了增强其利用，加工方法如发酵、辐照和挤压日益应用以改善其感官和营养品质。此外，它可以是菌丝基生物材料的潜在原料。

3.2.2. 豆类和油籽残渣

豆类和油籽行业产生大量营养丰富的残渣，包括油籽饼、大豆加工副产物和豆类壳。这些残渣主要用作动物饲料补充剂，尽管在日粮中的掺入水平受抗营养因子和高纤维含量限制。在实践中，它也常用作堆肥或肥料，而替代途径包括其用于能源生产或蛋白质分离物/浓缩物的提取。鉴于其营养组成，油籽饼也为各种生物技术过程提供合适底物。真菌生物加工可以增强营养可用性、生物活性和蛋白质质量，扩大其在食品、饲料和工业应用中的潜力。

2025年，全球油籽产量预计达到6.7937亿公吨，产生3.8743亿公吨富含蛋白质的油籽饼。这些残渣含有碳、蛋白质和生物活性化合物，使其成为酶生产、生物活性提取和真菌菌丝基材料的有希望底物。

然而，一些油籽饼含有抗营养因子，限制其直接使用。例如，棉籽饼含有棉酚，一种有毒化合物，可以通过真菌发酵使用热带念珠菌（Candida tropicalis）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）减少，改善赖氨酸含量和饲料质量。类似地，用曲霉属物种发酵亚麻籽、芥末和米糠餐增加蛋白质和抗氧化剂含量。此外，油籽饼如油菜籽和向日葵已用米根霉（Rhizopus oryzae）、伊比利亚曲霉（Aspergillus ibericus）和黑曲霉（A. niger）发酵生产富含酶的提取物，具有高抗氧化潜力。

大豆是一种主要豆类和油籽作物，产生豆渣，一种豆腐、豆奶和大豆坚果生产的不溶性副产物，比例为每加工1公斤大豆产生1.1–1.2公斤豆渣。尽管在营养上与大豆产品相当，含有50%碳水化合物、20–30%蛋白质和10–20%脂肪，豆渣常用作动物饲料或以其他方式丢弃为废物。其高有机含量使其成为真菌发酵的理想底物，实现酶生产、菌体蛋白合成和生物乙醇生产中的应用。

除了油籽，豆类壳和荚仍然未充分利用，尽管其高纤维素、半纤维素和木质素含量。用变色栓菌（Trametes versicolor）发酵普通豆荚已显示增强漆酶酶生产，而用普通青霉（Penicillium commune）发酵绿豆皮已用于生产单宁酶，通过减少单宁和增加还原糖改善饮料质量。

3.2.3. 甘蔗渣

甘蔗渣是从甘蔗汁提取中产生的纤维残渣。2023年全球甘蔗产量超过20亿公吨。从每吨加工甘蔗中，产生270公斤甘蔗渣，通常含有26–50%纤维素、24–34%半纤维素和10–26%木质素。甘蔗渣主要在糖厂中燃烧用于热电联产蒸汽和电力，但生产通常超过能源需求。过剩通常被储存（导致灰尘、土地使用和火灾风险）或低效燃烧处置。

真菌发酵使甘蔗渣生物转化为高价值产品，包括生物肥料、乙醇和工业酶。例如，黑曲霉（Aspergillus niger）已用于液态发酵，其中甘蔗渣与豆粕结合导致木聚糖酶和蛋白酶生产。酶产量在不同系统中变化，气泡柱反应器实现最高活性，木聚糖酶60.5 U/mL和蛋白酶超过7 U/mL。

4. 应用

4.1. 菌体蛋白

对动物蛋白的需求预计到2050年将达到近4.7亿吨，人均肉类消费量从40公斤上升到2050年每年52公斤。这种对全球蛋白质供应的日益增长的压力 necessitates 可持续和可扩展的替代品的开发。一种这样的解决方案是菌体蛋白，一种来自丝状真菌生物质的富含蛋白质的食品，提供一种营养和环境有希望的肉类替代品。

菌体蛋白的起源可以追溯到第二次世界大战后时代，当时全球粮食不安全促使研究单细胞蛋白，探索真菌和细菌等微生物作为人类消费的替代蛋白质来源和肉类类似物的开发。菌体蛋白作为这些努力的最成功成果之一出现，特别是通过Marlow Foods在英国从1981年开始的Quorn?的工业生产。从那时起，肉类替代品市场的增长刺激了对真菌基蛋白质产品的兴趣。

在营养上，菌体蛋白被认可为高质量、“完全蛋白质”，提供所有九种必需氨基酸。它表现出蛋白质消化率校正氨基酸评分（PDCAAS）为0.996，与鸡蛋和牛奶（100%）相当，并超过牛肉（92%）。其必需氨基酸含量（21.1克/100克）超过瘦牛肉（14.8克/100克）和无皮鸡肉（14.1克/100克）。除了蛋白质，菌体蛋白含有β-葡聚糖（膳食纤维）、脂质、B族维生素和必需矿物质如锌、硒和铁，钠和铁水平高于红肉，并提供维生素D。

除了其营养 profile，菌体蛋白已与几种健康益处相关，包括改善免疫反应、增强脂质代谢和对长寿的潜在影响。然而，其环境可持续性评估产生了 conflicting 结果。一些研究报告，当菌体蛋白替代常规肉类在饮食中时，温室气体（GHG）排放减少高达81%，而其他研究强调发酵过程的高能源需求和依赖精制碳源，如葡萄糖或其他糖， offset 这些环境收益。

目前努力集中在改善菌体蛋白生产的可持续性，特别是通过使用替代、低成本碳原料，如工业副产物和食品加工残渣。这些底物可以减少生产成本和环境影响，使菌体蛋白成为未来循环生物经济的更可行组成部分。

4.2. 酶

全球工业酶市场预计从2024年的79亿美元增长到2029年的112亿美元，复合年增长率（CAGR）为7.2%。真菌酶是这种增长的主要驱动力，因其高产量、易于提取和多样的催化能力。

在真菌中，黑曲霉特别突出，生产商业相关酶，如淀粉酶、乳糖酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶和酸性蛋白酶，广泛用于食品、发酵和制药行业。优化培养基组成和物理化学条件对于增强酶产量和降低生产成本至关重要。

SSF和SmF都用于真菌酶生产。然而，SSF通常首选用于丝状真菌，因为它更接近其自然栖息地，并可以增强酶生产率。木质纤维素残渣常用作底物生产木质纤维素降解酶，包括纤维素酶（如内切葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶）、半纤维素酶（如木聚糖酶）和木质素修饰酶，所有这些都相关于生物燃料、纸张、纺织品、食品和动物饲料等部门。

除了纤维素分解酶，真菌合成其他工业重要酶：果胶酶，用于果汁和葡萄酒澄清；淀粉酶，在葡萄糖浆生产和烘焙中必需；蛋白酶，应用于食品加工、皮革、洗涤剂和药品；脂肪酶，在生物柴油生产、风味增强和清洁剂中作用。

多种真菌属，如木霉属、青霉属、曲霉属、原毛平革菌属、镰刀菌属和栓菌属，因其降解结晶和无定形纤维素的能力而被注意。同时，蛋白酶生产已从曲霉属、青霉属、根霉属、毛霉属、腐质霉属、嗜热子囊菌属和嗜热真菌属报告。

例如，使用变色栓菌（Trametes villosa）和棘孢木霉（Trichoderma asperellum）在小麦麸皮和葡萄果渣上进行SSF产生高水平的β-葡萄糖苷酶（218.91 U/gds）、木聚糖酶（170.28 U/gds）、β-木糖苷酶（19.39 U/gds）和漆酶（16.5 U/gds）。另一项研究使用里氏木霉（Trichoderma reesei）MTCC 4876在废物高粱草-棉籽油饼培养基上在6-L SSF填充床反应器中报告了显著的纤维素酶（20.64 ± 0.36 FPU/g-ds）和木聚糖酶（16,186 ± 912 IU/g-ds）生产。这些酶通过减少浊度和粘度同时增加糖释放改善苹果汁澄清度。

广泛范围的丝状真菌和农业工业底物已显示成本效益酶生产的潜力，为各种生物精炼和工业过程提供可扩展解决方案。

4.3. 生物聚合物和生化品

真菌是多产的各种生物聚合物和生化品的生产者，包括多糖、生物表面活性剂和小生物活性分子，许多在制药、食品、化妆品和环境部门有应用。这些化合物通常使用低成本农业工业残渣合成，定位真菌作为其可持续生物生产的关键贡献者。

真菌多糖，特别是β-葡聚糖，由于其营养、免疫调节和抗氧化特性而日益受到关注。几丁质也广泛分布在真菌中，发生于子囊菌、担子菌和藻菌中。这些生物聚合物可以从子实体、孢子或发酵过程中获得，包括液态发酵，产生胞内和胞外多糖。

真菌发酵已被显示作为一种可持续方法，将农业工业木质纤维素废物转化为高价值生化品和生物聚合物，提供基于石油化学生产的可行替代。在这方面，曲霉 strains（例如米曲霉、土曲霉和塔宾曲霉）已用于SmF和SSF，从酸或酶预处理的小麦麸皮和玉米芯生产衣康酸和富马酸。真菌还生产生物表面活性剂，一类两亲分子，具有在生物修复、食品加工、化妆品和药品中的应用，因其乳化、发泡和分散特性。结构上，它们由疏水（例如脂肪酸）和亲水（例如碳水化合物、氨基酸、磷酸基团）部分组成。各种真菌，包括木霉属 spp.、藤仓赤霉（Fusarium fujikuroi）、黑曲霉和产黄青霉（Penicillium chrysogenum），已显示使用低成本底物如农业和工业废物生产生物表面活性剂的能力。例如，黑曲霉在香蕉茎粉上进行SSF生产生物表面活性剂，优化后产量高达5.5 g/L，乳化指数为62.3%。其他原料，如原油污泥、废弃烹饪油和黑孜然饼，也已成功用于生产具有环境和工业应用的生物表面活性剂。

除了生物聚合物，真菌合成和释放多样 array 的低分子量生物活性化合物，如生物碱、聚酮化合物、萜类、 meroterpenoids 和肽，许多用于药品、农用化学品和化妆品。这些化合物通常通过真菌酶转化复杂原料产生。例如，使用Serpula lacrymans对油棕空果串进行真菌预处理促进木质素解聚，使酚类化合物如香兰素释放，42天后提取产量为3.48 μg/g。这种处理还增强了后续厌氧消化过程中的生物甲烷潜力，展示了生化和生物能源共同益处。

预处理策略通常需要改善生化产量，特别是在处理顽固木质纤维素底物时。一项最近研究应用使用黑曲霉和白腐真菌的真菌 delignification，随后 mild 酸水解，以改善从解毒脱油米糠生产木糖醇的糖可用性。这种顺序方法使用发酵毕赤酵母（Pichia fermentans）发酵96小时后实现最终浓度23.56 g/L木糖醇，产量0.48 g/g木糖。

4.4. 饲料和堆肥应用

为了解决食品安全挑战，未来的动物饲料成分不得与用于人类消费的资源竞争，特别是考虑到全球人口的快速增长和食品供应的日益稀缺。一个典型例子是鱼粉，主要来自野生捕获鱼类，一种可用性有限的资源。

工业废物生物质作为反刍动物饲料或堆肥的原料具有相当大的 promise。然而，根据其组成，可能需要预处理过程以增强其适用性。这种预处理可能涉及减少木质素含量或减轻重金属污染和毒性问题。生物预处理，特别是那些利用真菌的，提供可持续、低能量解决方案。具体地，白腐真菌已被显示有效降解木质素同时保存碳水化合物含量，使生物质适合反刍动物消费。在这种情况下的真菌预处理，SSF特别有利，因其简单性、成本效益和最小废水生产，使其成为发酵的首选。

真菌基饲料从食品和农业废物的应用和影响已在 aquaculture 和家禽部门探索，包括鱼、鸡和肉鸡。这种生物质提供必需氨基酸和脂肪，与鱼粉或大豆中的那些相媲美。不同研究表明真菌生物质的营养 profile 和反刍动物消化效率的改善。例如，米曲霉作为补充剂增加营养消化和提高奶牛产奶量。此外，使用食用真菌平菇（Pleurotus ostreatus）对BSG进行固态发酵增强了其作为动物饲料的营养 profile，导致蛋白质含量增加49.5%，β-葡聚糖增加十倍，纤维素减少11.4%，从而改善消化率。然而，废物生物质组成的可变性、污染物风险以及缺乏标准化大规模加工协议构成关键限制。未来努力必须专注于安全评估和技术经济优化，以实现可靠的工业部署。

5. 生命周期和技术经济评估

最近的TEA一致强调真菌资源化作为将农业工业残渣转化为高价值产出（尤其是木质纤维素分解酶）的最经济有吸引力的途径之一。例如，一种在多年生生物质上通过SSF生产漆酶的TEA估计小规模（约230 Mg/年）的最低销售价格为每千单位（kU）0.05美元，强调使用低成本原料和更简单下游回收过程的成本效益。类似地，使用里氏木霉从咖啡壳生产纤维素分解酶的TEA比较了液体和粉末配方在年规模1893吨。分析显示液体酶产品是最有利的选择，实现净现值3296万美元，同时满足酶浓度和水分含量的工业规格。

最近的LCA研究也 reinforce 真菌衍生蛋白质在未来可持续饮食中定位的机遇和挑战。强调底物选择和预处理步骤主导环境足迹，而电力需求 consistently 出现作为跨真菌发酵系统的关键热点。然而，方法学不一致——特别是在定义系统边界时使用有机废物流，继续 complicate 稳健比较，并且营养质量（例如氨基酸含量）仍然 insufficiently 整合到影响评估中。

6. 挑战、限制和真菌生物精炼应用的下一前沿

真菌基生物精炼厂在响应全球可持续性、健康和伦理关注中 gaining traction。它们的长期成功和可行性取决于解决一系列技术、监管和社会经济挑战和限制。本节概述了最紧迫的方面。

6.1. 原料组成和物流

一个主要挑战是废物衍生和副流原料的不一致组成，这通常由于季节性、加工方法或来源异质性而变化。这种波动可以显著影响真菌生长、酶活性和整体过程性能，需要自适应策略或额外加工步骤以确保稳定产品质量。此外，收集、运输和储存的物流 impose 额外成本，特别是在工业规模上。一种潜在解决方案是将真菌生物过程整合到现有工业设置中，如食品加工或生物燃料设施，其中废物流在现场产生。这不仅减少物流负担，还支持多流生物精炼厂的发展。然而，这种过渡需要进一步基础设施升级和金融投资，以及支持性政策框架。

近年来，几个成功的试点和示范规模实施已得到 Horizon Europe 和 CBE_JU 资助计划的支持，强调真菌生物精炼厂的可行性。例如，Fl’Our Planet（GA ID: 190144130）已建立可扩展的SSF平台（100 T/年容量），将水果和蔬菜副流转化为高价值功能性食品成分。其他项目，包括PROLIFIC（ under GA No 790157）、FUNGUSCHAIN（ under GA No 720720）、MY-FI（GA ID: 101000719）和Smart protein（ under GA No 862957），已 demonstrate 各种副流到菌体蛋白、膳食纤维、生物塑料、材料、抗菌和抗氧化化合物的资源化。

6.2. 产品安全和健康问题

当使用废物衍生底物时，毒素如霉菌毒素和蓝藻毒素可能在发酵过程中形成，需要额外的安全措施和下游加工以确保产品安全，特别是对于食品和饲料应用。此外，在食品应用中，像菌体蛋白这样的产品可能含有高核酸水平，这与肾结石形成有关。

然而，真菌蛋白质与其他替代蛋白质（如昆虫蛋白质和大豆）相比 pose 较低的过敏风险，而报告的不良反应仍然有限。在这方面，真菌蛋白质，特别是菌体蛋白的过敏风险已被广泛评估，并发现与常见食物过敏原相比非常低。继其在美国“公认安全”（GRAS）批准后，自推出以来仅少数确认过敏病例报告，大规模评论得出结论 adverse 反应发生在极低频率——约每900万包销售。大多数报告的反应是胃肠道的，并 largely 归因于菌体蛋白的高纤维含量而不是真正的IgE介导的过敏。

6.3. 新兴原料

藻类残渣，包括微藻和宏藻，提供一种有希望的真菌发酵底物，因为它们丰富、快速生长、不依赖淡水，并