《Food Bioscience》：Edible Fungal Protein as a Sustainable Food Resource: Nutritional Quality, Circular Production, and Synthetic Biology-Driven Improvement
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摘要食用真菌蛋白因其营养价值、功能特性以及潜在的循环生产系统整合能力，作为替代蛋白来源受到了广泛关注。本综述从营养品质、生物活性潜力、可持续生产、环境性能及菌株改良等方面审视了食用真菌蛋白。尽管许多食用真菌富含蛋白质且具有多样化的氨基酸组成，但其营养品质会因物种、培养条件、基
摘要
食用真菌蛋白因其营养价值、功能特性以及潜在的循环生产系统整合能力，作为替代蛋白来源受到了广泛关注。本综述从营养品质、生物活性潜力、可持续生产、环境性能及菌株改良等方面审视了食用真菌蛋白。尽管许多食用真菌富含蛋白质且具有多样化的氨基酸组成，但其营养品质会因物种、培养条件、基质和处理方法的不同而有所差异。氨基酸不平衡以及富含几丁质和β-葡聚糖的细胞壁结构可能会限制蛋白质的利用率和消化性。关于真菌来源生物活性肽的证据仍主要基于初步的体外研究，需要进一步验证。基于废物的培养和发酵为资源利用提供了机遇，但基质变异性、预处理需求、产品稳定性及工艺标准化仍是重要挑战。合成生物学和多组学方法为改善蛋白质积累、营养性状、感官特性和工业性能提供了工具，但其应用仍受限于遗传工具不足和转化效率低下。食用真菌蛋白的进一步发展需要整合营养评估、循环生产策略和菌株改良方法，以建立可扩展且可靠的蛋白质体系。
引言
蛋白质在人体生长、维持和生理功能中发挥着至关重要的作用（Adhikari等，2022）。然而，随着全球人口增长、城市化加速和饮食模式变化，优质蛋白质资源的供需失衡日益明显。据预测，到2050年，全球肉类和乳制品消费量将分别增加57%和48%。预计到2035年，替代蛋白将占全球食品蛋白市场的11%（Smith等，2024）。动物源性蛋白是富含所有九种必需氨基酸（EAAs）的优质蛋白来源，但其生产伴随着大量资源消耗和环境负担（Singh等，2023）。植物蛋白通常在一种或多种必需氨基酸上有所欠缺，作为单一蛋白来源时可能降低其营养品质（Wyness，2016）。畜牧业占据地球陆地表面积约三分之一，而肉类生产贡献了约14%的人为温室气体排放（Ayimbila & Keawsompong，2023）。随着蛋白质需求持续增长，传统生产系统相关的环境负担预计将加剧，尤其在淡水使用、气候变化、土地占用和生物多样性丧失方面。在此背景下，全球食品工业需要寻找营养品质高、环境影响低且具有强大市场潜力的替代蛋白来源。
食用真菌是具有巨大潜力的微生物资源，可作为新型蛋白来源。这种潜力与其相对较高的蛋白质含量、丰富的生物活性化合物及其独特的生长特性相关（Ayimbila & Keawsompong，2023；Dudekula等，2020）。全球已鉴定出超过15,000种蘑菇物种，其中约2,000种被认为可食用，超过700种被认为兼具食用和药用价值（Aditya等，2024）。食用真菌的一个关键优势是它们能够利用农林废弃物作为生长基质。其高效的营养转化能力使其能够合成蛋白质，为行业提供了一条切实可行的资源节约和环保发展路径（Yuan等，2025）。
然而，食用真菌蛋白的广泛应用存在一些局限性。首先，高蛋白的生物利用度可能因高膳食纤维含量以及富含几丁质和β-葡聚糖的细胞壁而受到限制。这些多糖在物理上阻碍了酶的接触，延缓消化，并减少吸收（Hanafi等，2026）。其次，感官特性如固有的土腥味或霉味、加工过程中可能产生的苦味以及发酵过程中产生的不愉快气味，可能降低消费者接受度（Chun等，2020；Gao等，2021）。此外，基于废物的生产系统仍面临基质异质性、预处理成本、质量标准化及工业规模化等挑战。
近年来，发酵工程、多组学分析和合成生物学的进步为解决这些问题提供了新方法（Mirsalami & Mirsalami，2025；Zou等，2024；Zou等，2023）。合成生物学可以通过调控代谢途径、优化营养和风味相关分子的合成以及修饰细胞壁结构，来提高真菌生物量的营养价值、感官品质和消化性（Maini Rekdal等，2024）。近期的综述已讨论了真菌蛋白的营养、功能、生产和可持续性方面，真菌合成生物学也受到越来越多关注。然而，这些主题通常被单独考虑，对生产到应用链各环节之间的关联关注较少。在此基础上，本文采用以蛋白质为中心的观点，将营养品质和消化性与基于废物的生产、资源回收、环境性能以及合成生物学赋能的菌株改良联系起来。同时考虑了实用约束，包括基质变异性、预处理需求、工艺标准化、规模化、生产成本、监管要求和消费者接受度。这些方面共同有助于阐明塑造食用真菌蛋白发展的关键因素，并确定未来研究和食品系统应用的优先事项。
章节摘要
食用真菌蛋白的营养品质、消化性及生物活性功能
图1总结了食用真菌蛋白的营养概况、消化性和生物活性潜力，强调其组成特性以及影响其利用的结构性与生物学因素。
食用真菌蛋白的可持续生产与循环利用
利用农林废弃物作为培养或发酵基质，为提高食用真菌蛋白生产系统的资源循环性提供了潜在途径。然而，基于废物的系统的环境和经济性能取决于原料特性、预处理需求、转化效率以及残余生物质的下游管理或进一步利用等因素（Dong等，2025；Ma等，2025）。
食用真菌蛋白系统的环境性能与生产约束
作为替代蛋白来源，食用真菌蛋白可能比传统动物蛋白系统具有环境优势，尤其在温室气体排放、土地和水资源利用效率以及农产品废弃物增值方面（Boro等，2025；Pashaei等，2024）。这些优势与食用真菌的生物学特性及其生产系统的资源节约特征密切相关。
食用真菌蛋白的一大优势在于
食用真菌蛋白的产业化转化与商业化挑战
食用真菌蛋白的商业化应用取决于生产成本、产品一致性和与现有食品生产系统的整合（Shin等，2025）。尽管食用真菌蛋白作为替代蛋白原料已显示出潜力，但其在工业规模上的经济可行性仍未得到充分确立（Scholtmeijer等，2023；Shin等，2025）。商业可行性受培养和下游加工效率、可重现的产品等因素影响
合成生物学赋能的食用真菌蛋白改良
合成生物学是一个跨学科领域，融合了生物学、分子生物学、计算机科学和工程学的概念与技术（Zhang，2025）。自2010年代以来，该领域进入了快速发展阶段。CRISPR/Cas9等基因编辑技术的发展，以及低成本DNA合成、下一代测序、高通量筛选和"设计-构建-测试-学习"（DBTL）工作流程的进步，加快了
结论与未来展望
食用真菌蛋白因其营养成分、功能潜力以及与循环生物基生产系统的兼容性，代表了有前景的替代蛋白资源。然而，其营养价值不能仅由蛋白质含量决定，因为物种、培养条件、处理方法和结构特性共同影响着蛋白质组成、消化性和生物利用度。对这些因素的综合理解是
作者贡献声明（CRediT）
Jian Li：撰写—审阅与编辑、监督、资金获取、概念构思。Rui Cao：撰写—审阅与编辑、调查研究。Jian Ma：撰写—审阅与编辑、调查研究。Hui Zhao：撰写—原始草稿、可视化、调查研究
未引用参考文献
Bian等，2016；Chen等，2025；Curvetto等，2002；Do Nascimento Deschamps等，2024；Gao等，2021；Gurudevan和Krishnamoorthy A，2021；Pan等，2010；美国农业部动植物卫生检验局，2016；Wang等，2024；Wang等，2023；Wu等，2025；Yan等，2023；Li等，2021；Zhang等，2025；Zhang等，2024；Zhang等，2025。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
生成式AI及AI辅助技术在稿件准备过程中的声明
在准备本文过程中，作者使用了ChatGPT（OpenAI）协助语言润色，以提高稿件的清晰度和可读性。作者对输出内容进行了审阅和必要的编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作由国家重点研发计划（编号：2024YFD2100204）资助。
Hui Zhao|Jian Ma|Rui Cao|Jian Li
