葡萄渣生物转化：丝状真菌发酵制备高蛋白食品配料的可持续策略

研究人员针对全球人口增长和环境压力下可持续蛋白来源的需求，创新性地利用酿酒业副产品葡萄渣(GM)作为培养基，通过丝状真菌(Neurospora intermedia、Aspergillus oryzae和Rhizopus oryzae)发酵生产高蛋白生物质。研究在摇瓶、4.5L和1300L气泡柱反应器中优化培养条件，获得粗蛋白含量高达60%的菌体，其氨基酸谱完整且富含亮氨酸和赖氨酸，同时具备优良的脂肪酸、矿物质和多酚特性。该成果为食品工业提供了新型循环经济解决方案，发表于《Food Chemistry Advances》。

　　

随着全球人口突破80亿，传统畜牧业已难以满足人类对蛋白质的需求，同时造成严重的环境负担。据估算，畜牧业贡献了全球14.5%的温室气体排放，而到2050年蛋白质需求还将增长50%。这一严峻形势催生了"替代蛋白"革命，其中微生物发酵蛋白因其高效、低碳特性备受关注。与此同时，葡萄酒产业每年产生约2000万吨葡萄渣(GM)，这些富含多酚和残余养分的废弃物大多被填埋或焚烧，既污染环境又浪费资源。

在此背景下，瑞典布罗斯大学（University of Bor?s）的研究团队在《Food Chemistry Advances》发表创新研究，首次系统评估了三种食用丝状真菌在葡萄渣基质中的规模化培养潜力。研究选取了具有食品安全认证(GRAS)的菌株：属于子囊菌的米曲霉(Aspergillus oryzae)和间型脉孢菌(Neurospora intermedia)，以及接合菌的米根霉(Rhizopus oryzae)，这些真菌在亚洲传统发酵食品如酱油、丹贝中有悠久应用历史。

关键技术包括：对意大利Vazzola酒厂提供的葡萄渣进行121°C/20min水热预处理；在2-8%GM浓度、pH 3.88-6条件下进行三级规模培养（摇瓶→4.5L→1300L反应器）；采用元素分析仪测定碳氮比，HPLC分析氨基酸，GC检测脂肪酸甲酯，MP-AES测定矿物质，福林酚法量化多酚含量。

3.1 葡萄渣特性分析
研究显示葡萄渣含13.4%粗蛋白和6.08mg GAE/g多酚，其酸性(pH 3.88)和高木质素含量(31.8%)对真菌生长构成挑战。通过水热预处理可有效溶解营养成分，COD值达162.5g/L，为后续发酵奠定基础。

3.2 真菌生物质生产
在4%GM浓度、pH5、35°C条件下，间型脉孢菌表现最优，摇瓶培养72小时生物量达2.78g/L。添加5g/L酵母提取物可使产量翻倍，而维生素和微量元素补充仅提升6%。在1300L规模发酵中，间型脉孢菌保持高产(3.29g/L)，粗蛋白含量达45.4%，媲美商业化真菌蛋白Quorn?。

3.3 真菌生物质特性
关键发现包括：

• 营养组成：间型脉孢菌蛋白含量最高(40%)，米根霉脂肪含量达16.6%。所有菌株均含完整必需氨基酸，亮氨酸(9.05-9.95%)和赖氨酸(8.43-9.59%)尤为丰富。
• 功能特性：米根霉多酚含量惊人(120.5mg/g)，其红色度(a*值7.16)与铁含量(8.59mg/100g)呈正相关。脂肪酸中油酸(27.91-59.13%)和亚油酸(19.77-38.16%)占主导。
• 环境效益：发酵过程降低COD达47%，实现废弃物增值转化。

这项研究开创性地证明了葡萄渣作为真菌培养基的可行性，其产生的蛋白生物质不仅满足FAO/WHO氨基酸需求标准，还兼具功能活性成分。特别是间型脉孢菌在工业化规模下的稳定表现，为食品工业提供了新型"从废物到营养"的解决方案。未来研究可进一步优化发酵工艺，并探索菌体蛋白在植物肉、功能性食品中的应用潜力，推动循环生物经济发展。