综述:汇集关于真菌蛋白营养、感官和技术特性的科学信息以支持其在创建更可持续食品系统中的作用

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Food Bioscience 4.8

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  本综述聚焦真菌蛋白(MP)作为肉类模拟品功能成分的应用,探讨其生产方法(如深层与固态发酵)、营养价值(富含必需氨基酸、纤维,低脂低碳水)、技术特性(质地、乳化性、流变学特性),还涉及创新结构技术、消费者接受度及安全问题,指出现有研究缺口。

  

真菌蛋白:可持续食品系统中的创新功能成分


一、真菌蛋白的崛起与可持续发展背景


全球人口增长与饮食结构变化导致动物蛋白需求激增,但其生产带来严峻环境问题,如占比 62% 的 cattle 产生约 3.8 GtCO2当量 / 年的温室气体排放,同时过度摄入可能引发代谢综合征等健康问题。在此背景下,替代蛋白成为焦点。真菌蛋白作为单细胞蛋白(SCP)的一种,通过丝状真菌(如子囊菌门、接合菌门)发酵生产,兼具高营养价值与环境可持续性,在欧美市场的肉类替代品中关注度显著提升。

二、生产方法:传统与创新的碰撞


真菌蛋白生产可采用深层发酵(SMF)和固态发酵(SSF)等方法。SSF 在利用食品废弃物(如果蔬残渣、谷物糟粕)作为底物方面更具优势,既能降低成本,又能减少环境污染,契合循环经济理念。传统食品如印尼的 oncom(利用间型根霉)、日本的味噌(米曲霉)等,均展现了丝状真菌在食品发酵中的悠久应用历史。尽管 Quorn 通过冷冻结构化技术实现了商业化,但其创新技术(如高水分挤压、3D 食品打印)的应用仍处于探索阶段,这些技术有望模拟肉类肌肉纤维的各向异性结构。

三、营养宝库:氨基酸、纤维与健康效益


真菌蛋白营养优势显著,其蛋白质含所有必需氨基酸,氨基酸评分接近动物蛋白。同时,富含 β- 葡聚糖等膳食纤维,脂肪与碳水化合物含量低,且含有维生素(如 B 族维生素)和矿物质(如铁、锌)。研究表明,摄入真菌蛋白可降低血液胆固醇水平(通过抑制肠道胆固醇吸收),促进肌肉蛋白质合成(亮氨酸等支链氨基酸的作用),对代谢综合征(如血脂异常、胰岛素抵抗)的预防具有潜在价值。部分研究已尝试将其替代传统肉制品(如香肠、肉丸),在减少环境影响的同时维持营养均衡。

四、技术特性:从质地到结构的模拟革命


丝状真菌的天然纤维结构使其成为肉类质地模拟的理想原料。其物理特性(如弹性、咀嚼性)可通过加工技术调控:高水分挤压技术通过高温高压使蛋白形成纤维状网络,模拟肉类的咀嚼感;3D 食品打印则可精确控制层状结构,再现肌肉的纹理分布。流变学特性(如剪切变稠、黏弹性)的研究有助于优化加工参数,而乳化特性使其在肉饼、酱料等产品中可替代动物脂肪,提升产品稳定性。

五、消费者接受度与感官挑战


感官属性是真菌蛋白产品市场化的关键。发酵菌种(如禾谷镰刀菌)、底物(如葡萄糖、大豆蛋白胨)及发酵条件(pH、温度)会影响产品的色泽(如浅褐色)、气味(发酵特有的坚果香或轻微霉味)和滋味(鲜味氨基酸的释放)。通过风味掩蔽技术(如添加香料、酵母提取物)和色泽调控(天然色素如 β- 胡萝卜素),可显著提升消费者接受度。调查显示,弹性和多汁性是消费者评价肉类替代品的核心指标,真菌蛋白通过结构设计可接近真实肉类的口感体验。

六、安全考量:从菌种到加工的标准化


真菌蛋白的安全性需从源头把控:生产菌株需通过各国食品安全认证(如美国 FDA 的 GRAS 认证,以 Marlow Foods Ltd 使用的 Fusarium venenatum 为例),避免产毒菌株(如黄曲霉)的误用。核酸(嘌呤)含量较高可能引发痛风风险,需通过加工工艺(如漂洗、酶解)降低其含量至 < 5g/100g。此外,真菌细胞壁成分(如几丁质)可能引发过敏反应,需在产品标签中明确标识。标准化加工流程(如灭菌条件、储存温度)是确保产品安全性与一致性的关键。

七、未来挑战与研究缺口


尽管真菌蛋白潜力巨大,仍存在技术瓶颈:创新结构化技术(如静电纺丝、剪切细胞技术)的规模化生产效率低,成本较高;不同菌种的代谢产物差异显著,缺乏系统性的功能特性数据库;消费者对 “真菌来源” 的认知偏见需通过科普教育改善。未来研究需聚焦工艺优化(如混合发酵提升营养价值)、可持续底物开发(如农业废弃物利用)及跨学科合作(食品科学与营养学结合),以充分释放真菌蛋白在可持续食品系统中的潜力。

八、结论:迈向蛋白革命的新范式


真菌蛋白凭借其营养、环境与技术优势,为解决全球蛋白短缺与食品系统可持续性问题提供了新路径。从传统发酵食品到现代结构化肉类替代品,其发展历程见证了食品科技的革新。未来,随着技术突破与消费认知升级,真菌蛋白有望在 “替代蛋白 - 可持续饮食 - 健康生活” 的三角框架中占据核心地位,推动食品产业向低碳、高效、公平的方向转型。

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