菌丝体牛排的力学特性与感官评价：揭示真菌基替代蛋白的纤维结构与各向异性力学行为

为应对全球蛋白质需求增长与传统肉类生产的可持续性挑战，Meati Foods研发团队通过多轴力学测试、流变学分析和质地剖面分析(TPA)，系统表征了蘑菇菌丝体牛排的准静态/动态力学性能。研究发现该材料在咀嚼时呈现各向同性弹性响应(Demiray模型最优)，而动态压缩下表现出4倍跨平面刚度差异的显著各向异性，感官评估证实其湿润度、粘稠度和纤维感显著优于动植物基肉类。这项发表于《Acta Biomaterialia》的研究为真菌基蛋白的理性设计提供了关键力学基准。

　　

随着全球人口增长和饮食结构变化，传统畜牧业正面临资源消耗过大和温室气体排放等严峻挑战。与此同时，消费者对健康、可持续蛋白质的需求持续攀升，催生了植物基肉类的快速发展。然而，现有植物蛋白在质地模拟和营养构成上仍存在局限，特别是难以复现动物肌肉特有的纤维结构和多尺度力学特性。蘑菇菌丝体(mycelium)作为自然界最大的生物体之一，其天然形成的微米级丝状网络(hyphae)与肌肉纤维高度相似，且具备低脂肪、全氨基酸谱和益生元纤维等营养优势，成为最具潜力的下一代替代蛋白候选材料。

斯坦福大学(Stanford University)联合比利时鲁汶大学研究人员针对商业化的蘑菇菌根牛排(Mushroom Root Classic Steak)展开了系统研究。通过设计多轴力学测试平台，结合自动化模型发现算法和感官评价矩阵，首次揭示了真菌基肉类独特的力学-感官耦合规律。研究发现：在准静态载荷下，菌丝体网络表现出近乎完美的各向同性响应，其应力-应变关系最适合用指数型Demiray模型描述；但当加载速率提高两个数量级时，材料呈现惊人的力学各向异性——跨平面(垂直于纤维方向)的峰值力达到8.81N，是平面内(平行纤维方向)的4倍。流变学测试进一步表明，这种速率依赖性刚度增强效应与菌丝体95%的高含水量及其受限流体动力学行为密切相关。

关键技术包括：(1)采用双压缩质地剖面分析(TPA)量化硬度、弹性等6项指标；(2)通过振荡流变仪测量线性粘弹性区域；(3)建立16人感官小组进行12项特征评分；(4)应用自动模型发现算法筛选最优本构模型；(5)横向比较8种商业肉类的力学数据库。

【方法】章节显示，测试样本为含95%蘑菇菌丝体的商业产品，通过定制夹具实现平面/跨平面双向加载，应变率覆盖0.0025/s至0.25/s的生理咀嚼范围。【结果】部分揭示：动态加载下，跨平面方向表现出更显著的率敏感特性，其能量耗散能力(resilience)比平面内高58%；感官数据与力学参数高度相关，纤维感评分与压缩刚度呈强正相关(R²>0.91)。【讨论】指出菌丝体细胞壁的几丁质-葡聚糖复合结构是力学各向异性的分子基础，而高持水能力导致粘弹性行为显著区别于动植物蛋白。

这项研究的意义在于：(1)建立了首个真菌基肉类的多尺度力学表征框架；(2)证实菌丝体材料能同时满足力学仿生和感官优化的双重需求；(3)为食品工业提供了可量化的质地设计参数。论文最后强调，蘑菇菌丝体不仅可作为结构等效的肉类替代品，其特有的营养-力学协同效应更为可持续食品开发开辟了新路径。研究涉及的Demiray模型参数和TPA特征数据库，可直接用于指导真菌基产品的工业化生产。