《Food and Function》：Exploring edible plants and mushrooms in baking: trends and opportunitiesOpen Access
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可食用植物和蘑菇具有很高的营养价值，并在烹饪传统中发挥着重要作用。本综述探讨了其基本成分、化学组成和生物活性成分，特别关注其支持可持续饮食实践的潜力及其在食品工业中日益增长的重要性。这些物种多样化的代谢特征为食品增加了价值，并推动创新以满足消费者对健康、可持续
可食用植物和蘑菇具有很高的营养价值，并在烹饪传统中发挥着重要作用。本综述探讨了其基本成分、化学组成和生物活性成分，特别关注其支持可持续饮食实践的潜力及其在食品工业中日益增长的重要性。这些物种多样化的代谢特征为食品增加了价值，并推动创新以满足消费者对健康、可持续性和功能性不断变化的需求。除了基本营养价值之外，将这些基质融入现代烘焙技术和方法中，已能够利用其生物活性特性（包括抗氧化、抗炎和抗菌活性）来开发功能性食品。本综述还探讨了新兴的消费者趋势，强调将可食用植物和蘑菇加入烘焙食品可增强其感官属性，特别是风味、质地和面包心弹性，同时显著提高其营养价值。这一方法符合消费者对促进整体健康和长期福祉的可持续饮食模式日益增长的偏好。通过利用这些生物活性化合物，食品工业正在开发具有增强感官质量和附加健康益处的功能性食品，从而满足注重健康的消费者的期望。
**引言**
食品生产是人类最重要的活动之一，涉及生物、社会、科学、政治、经济和文化等多个维度。谷物及其副产品构成全球数十亿人饮食的重要部分，占卡路里摄入的相当比例，在发展中国家为50–70%，在发达国家为20–30%。然而，包括面包、饼干、蛋糕和松饼在内的主食烘焙产品主要由精制小麦粉制成，其必需微量营养素含量相对较低。因此，强化和富集这些广泛消费的食品已成为无需大幅改变饮食习惯即可改善营养摄入的有效策略。近几十年来，对食品和营养安全的关注日益增加，提高了对可持续、天然和功能性成分的兴趣。粮食不安全影响全球人口，且在弱势群体中常因营养丰富食品获取受限而加剧。据估计，超过20亿人患有微量营养素缺乏症，特别是铁、锌、碘和维生素A，对健康和社会经济发展产生重大影响。这些挑战凸显了开发安全、可获得且营养丰富的食品的必要性，将可食用植物和蘑菇物种纳入日常饮食。从这个角度来看，可食用植物和蘑菇作为生物活性化合物的丰富来源（包括维生素、多酚和类胡萝卜素）而日益受到关注，这些化合物有助于降低癌症和退行性疾病等慢性疾病的风险，并促进健康老龄化。除营养价值外，它们还提供功能性特性，包括抗氧化、抗炎、抗菌和抗肿瘤活性。可食用蘑菇及其生物残渣因其低脂肪含量和高营养价值而受到认可，是蛋白质、碳水化合物、矿物质（如磷、钾、钙、铜、镁、铁和锌）以及维生素（如硫胺素、核黄素、钴胺素、抗坏血酸、生育酚和β-胡萝卜素）的极佳来源。此外，蘑菇产生多种生物活性次级代谢物，并且可以在农业工业废弃物作为基质的条件下栽培，有助于循环经济实践和更可持续的食品系统。可食用植物因其功能多样性和对不同环境的适应性而受到重视。传统上被当地和土著社区使用的物种，包括其叶、花、根和种子，正被重新发现并纳入营养强化食品中。将其纳入人类饮食是实现食品选择多样化、增强营养摄入和提升传统知识价值的实用策略。在此背景下，烘焙行业作为最传统和最广泛的食品部门之一，为融入可食用植物和蘑菇等功能性成分提供了极佳平台。烘焙产品因其多功能性、风味和广泛的消费者接受度而广受赞赏。将植物和蘑菇基成分纳入烘焙配方，可创造更健康的产品，同时满足对清洁标签、植物基和可持续产品日益增长的需求。这些成分可以改善烘焙产品的营养价值并延长其保质期，可能减少对合成添加剂的需求。然而，其成功融入取决于在增强营养价值和理想感官品质之间取得平衡。近期研究表明，这些成分可以在不损害产品质量的情况下进行优化。例如，Galla等人证明，在饼干中添加5%菠菜粉（Spinacia oleracea L.）可显著增加其纤维和矿物质含量，同时保持与传统配方相当的感官属性。在海绵蛋糕中，Eslava-Zome?o等人报道，功能性亚麻籽衍生成分OptiSol? 5300可以替代高达30%的脂肪，而不影响质地、风味或总体可接受性，代表了一种成功的清洁标签策略。类似地，S?awińska等人报道，在麦面包中加入双孢蘑菇粉可增加面包心硬度，同时增强香气和颜色，与普通面包相比，消费者总体接受度更高。
**可食用植物**
*历史背景*：生物多样性包括植物、动物和微生物等多种生命形式。其中，植物在人类营养中发挥基础作用，提供众多营养健康食物来源。尽管人类历史上使用了数千种可食用植物物种，但目前仅有约103–150种被栽培或对全球食品供应做出显著贡献。此外，现代饮食日益被少数主食作物主导，水稻、玉米和小麦合计提供世界卡路里摄入的一半以上。尽管本土蔬菜和水果多样性丰富，但许多仍未被充分利用或不为大众所知。野生食用植物利用不足主要归因于有限作物种的广泛种植、工业化以及人与自然之间日益加深的脱节。现代工业食品系统实践、城市化和传统生态知识的侵蚀加剧了这一趋势，导致饮食多样性降低和对营养丰富的野生资源依赖减少。植物长期被认为是人类饮食中必需营养素和生物活性化合物的基本来源。尽管蔬菜构成全球饮食的重要组成部分，提供必需微量营养素和其他促进健康的化合物，但其营养潜力仍未得到充分开发。对许多植物物种营养价值认识有限仍然是其更广泛消费的主要障碍。
*化学与营养成分*：植物物种的选择主要基于其营养价值、生物活性特性以及在食品产品中的潜在应用。这种方法能够提炼和标准化可用信息，使最终表格突出最有前景的物种以用于未来研究。植物含有多种初级营养素和次级代谢物，这些代谢物虽不被归类为营养素，但在植物生长发育中发挥重要作用，并已被众多研究证明与显著健康益处相关。植物叶片尤其富含钙、钾、铁和钠等必需矿物质。表1显示了不同植物物种及其可食用部位营养成分的显著差异。在所评估物种中，番木瓜叶表现出最高蛋白质含量（52.37 g/100 g干重），紧随其后的是萝卜叶（40.0 g/100 g干重）。鸭跖草茎部表现出最高粗脂肪含量（18.5 g/100 g干重），这反映在其高能量值（455 kcal/100 g干重）上。相比之下，野山药和鸭跖草叶片表现出最高碳水化合物含量（分别为83 g/100 g干重和75 g/100 g干重）。关于矿物质组成，积雪草和萝卜的叶片灰分含量最高（分别为16.5 g/100 g干重和16 g/100 g干重）。此外，可食用和药用植物还富含维生素、糖类、有机酸和酚类化合物。表2显示了所评估物种化学组成的显著变异性。萝卜叶含有最高α-生育酚含量（88 μg/g干重），突显其作为维生素E来源的潜力。在酚类化合物方面，积雪草叶片表现出高含量的原花青素（12 mg/g提取物）和白藜芦醇（11 mg/g提取物），而萝卜叶以高含量山奈酚-3,7-O-二鼠李糖苷（7.5 mg/g提取物）为特征，提示抗氧化潜力。关于游离糖，欧芹品种Astra表现出最高蔗糖含量（3.6 g/100 g干重），而萝卜叶含有最高葡萄糖含量（3.45 g/100 g干重）。关于脂肪酸组成，积雪草叶片表现出最高饱和脂肪酸比例（78%），而欧芹品种以高比例多不饱和脂肪酸（PUFA）为特征，最高达64.57%。关于有机酸，萝卜叶表现出最高奎尼酸含量（6.99 g/100 g提取物）。酚类化合物是植物最重要的生物活性成分之一，因其抗氧化特性而广泛认可。它们抑制脂质氧化的能力已在食品系统和生物组织中得到广泛记录。这种保护作用主要归因于其清除自由基、提供氢原子或电子以及螯合促氧化金属离子的能力，从而中断氧化链式反应。
**食用蘑菇**
*历史背景*：蘑菇因其高营养价值和理想感官品质而被消费了数千年。古代罗马人称其为“神的食物”，埃及人称其为“奥西里斯神的礼物”，中国人称其为“长生不老药”。在约14000种已鉴定的大型真菌物种中，超过100种对人类有毒，约2000种可食用。最常栽培的物种是双孢蘑菇、香菇和侧耳属。食用蘑菇栽培起源于法国农村山区，早期利用洞穴。约公元600年，中国也采用了自然栽培方法。过去五十年，栽培技术的进步使产量从1961年的约30万吨增加到2020年的超过1850万吨。在东欧和中欧，野生食用蘑菇长期被视为传统美食佳肴。例如，在捷克共和国，蘑菇采集是一种流行的休闲活动，约75%的家庭采集非木材林产品，主要是野生蘑菇和浆果，1994–2013年间每户年均采集量为10.6 kg。食用蘑菇已成为最易获取的廉价膳食蛋白质来源之一，特别是在尼日利亚等发展中国家。过去许多药用蘑菇物种相对稀有，主要采自森林。然而，对食用蘑菇营养和药用潜力的兴趣日益增加，推动了蘑菇产业的快速扩张和商业化。其天然存在的生物活性化合物（通常称为营养保健品）已确立食用蘑菇作为功能性食品的地位，并因其在预防和管理多种健康疾病中的潜在作用而被广泛研究。食用蘑菇含有凝集素、多糖、三萜类化合物、酚类、黄酮类、生育酚、抗坏血酸、类胡萝卜素、麦角硫因、谷胱甘肽和硒等营养保健品。
*化学成分*：对于蘑菇，物种的选择基于其独特的营养组成、生物活性潜力和在食品系统中的适用性。尽管人类消费的大部分食物来自动物或植物，但蘑菇作为真菌界成员，代表了素食饮食的极佳替代品。近期研究广泛调查了蘑菇的化学成分，表明其成分因物种、环境条件和基质特性而异。此外，蘑菇钠含量低，富含维生素、矿物质、硒和抗氧化剂。它们含有相当量的蛋白质，以干重计为12–35%，并提供九种必需氨基酸，包括赖氨酸、色氨酸和蛋氨酸。表3显示了不同蘑菇物种的营养组成变异性。例如，Amanita princeps和紫丁香蘑表现出高蛋白质含量（分别为31和30.3 g/100 g干重），而平菇蛋白质含量较低（7.65 g/100 g干重）。粗脂肪含量方面，香菇表现出最低值之一（0.87 g/100 g干重），而Amanita princeps表现出显著较高的粗脂肪含量（17 g/100 g干重）。相比之下，平菇表现出最高碳水化合物含量之一（86.53 g/100 g干重）。灰分含量差异也很大，范围从网孢牛肝菌的3 g/100 g干重到橙盖鹅膏菌的14 g/100 g干重。能量值范围为254至386 kcal/100 g干重。Mayirnao等人研究了两种野生食用蘑菇L. drassinus和L. controversus的营养和化学成分，发现两者蛋白质含量分别为293.33和337.78 mg/g干重，碳水化合物含量分别为200和250 mg/g干重，并鉴定出总共48种与糖及其衍生物相关的化合物。此外，它们含有维生素C、B3和B6，以及大量矿物质，同时抗营养化合物浓度低。酚类化合物分析显示两种蘑菇均含有高浓度绿原酸，以及L. drassinus中的槲皮素和L. controversus中的没食子酸。表4总结了食用蘑菇中鉴定的主要生物活性化合物，包括维生素、酚酸、糖和脂肪酸。例如，在圣乔治蘑菇中检测到α-生育酚浓度为7.8 μg/g干重。在酚类化合物中，没食子酸表现出显著的种间变异，香菇浓度最高（148 μg/g干重），远超紫丁香蘑（1.9 μg/g干重）和平菇（1.38 μg/g干重）。关于游离糖，在圣乔治蘑菇中鉴定出甘露醇，浓度为0.22 g/100 g干重。脂肪酸组成也变化显著，圣乔治蘑菇多不饱和脂肪酸比例最高（75.8%），而绒乳菇饱和脂肪酸比例最高（69.8%）。
**可食用植物和蘑菇作为疾病预防的可靠生物活性化合物来源**
目前，大量研究强调可食用野生植物和蘑菇的重要性，认识到它们作为营养和具有潜在健康益处的生物活性化合物来源的价值。由于其富含有益的次级代谢物，将野生植物纳入饮食作为具有治疗潜力的营养保健品来源的兴趣日益增加。研究表明，植物含有与健康益处相关的生物活性化合物。科学证据表明，低抗氧化剂饮食可能增加活性氧的产生。食用植物中发现的天然抗氧化剂与退行性疾病死亡率较低相关。因此，野生和传统栽培植物作为天然抗氧化剂来源受到广泛关注，因其抗糖尿病、抗菌和抗癌等有益特性。表5总结了不同植物部位提取物的研究，突出了酚类化合物等生物活性成分。有证据表明，富含酚类化合物的饮食可能有效降低2型糖尿病发病率。这些化合物抑制α-淀粉酶（一种参与淀粉水解的糖苷水解酶）的活性，从而减少餐后血糖峰值。在食用蘑菇方面，研究强调了其多种健康益处。蘑菇富含多种酚类化合物，包括生物碱、类胡萝卜素、酶、脂肪、糖苷、有机酸、酚类、多糖、蛋白质、萜类、生育酚、维生素和其他挥发性化合物。这些化合物表现出抗菌、免疫调节、抗氧化、抗病毒、心脏保护、抗糖尿病、抗动脉粥样硬化和抗过敏等多种健康益处。多糖因其高生物信息传递能力而成为最重要的化合物之一，特别是关于抗糖尿病、抗肿瘤和抗炎作用。Zhao报道蘑菇通过多种机制在活化的巨噬细胞系中表现出抗炎活性，并且在某些情况下可能有助于缓解包括SARS-CoV-2和COVID-19在内的炎症性疾病。某些蘑菇物种可以抑制诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和COX-2（环氧化酶）等炎症酶或介质，使其成为治疗与COVID-19相关炎症性疾病的候选物质。表6总结了蘑菇提取物的抗氧化、抗菌、抗炎和细胞毒性活性，其结果可能因提取方法和条件、溶剂选择、分析方法和物种多样性等因素而异。
**新消费者趋势**
对更高质量食品日益增长的需求主要由市场压力、健康考虑和对环境可持续性的担忧驱动。21世纪的消费者变得更加挑剔，强调所选择食品的质量和健康益处。这些消费者观念的转变显著影响当今食品经济，因为对更健康、更可持续生活方式的渴望影响其对食品质量的看法和选择。这也反映在饮食模式中，采用纯素、素食或弹性饮食的人数显著增加。研究表明，减少动物产品摄入与较低的超重、肥胖、2型糖尿病、冠心病和潜在结直肠癌风险相关。此外，这些饮食偏好反映了对环境的更广泛承诺，可能减少温室气体排放和土地使用。消费者意识因此塑造了食品行业的趋势，鼓励行业和研究人员寻求天然、可持续的替代品，以满足对更健康、更环保选择日益增长的需求。同时，López Jaramillo研究了植物和真菌提取物作为人工成分的替代品。食品行业使用多种人工成分主要用于增强风味、质地、颜色、保存或保质期。这些成分的过度使用引发了健康担忧。许多市售早餐麦片已不含合成添加剂，而是采用全谷物和坚果混合物。野生食物资源（如植物和蘑菇）也因公认的营养价值、在当地美食中的重要性以及饮食多样化的需求而吸引了消费者兴趣。这一趋势创造了探索新颜色、风味和质地的机会，提供独特的烹饪体验。关于天然成分营养特性和健康益处的信息传播促进了可食用植物和蘑菇的日益普及。这符合消费者对最低限度加工、不含人工成分、可持续和健康食品的偏好。这一趋势促使行业开发具有透明标签的更健康替代品，包括清晰的成分披露、可获取的营养信息、无添加剂配方以及原材料来源和生产方法的详细信息。因此，这为微型和小型农户及食品行业投资新产品和食用蘑菇以满足不断变化的消费者偏好提供了重要机会。
**可食用植物和蘑菇在糕点和烘焙产品开发中的应用**
谷物及其副产品占全球数百万人日常饮食的相当部分，提供必需宏量营养素（如碳水化合物、蛋白质和纤维）和微量营养素（包括维生素和矿物质）。然而，大多数谷物被加工成面粉，用于制作面包、蛋糕、糕点和咸味零食。这些加工方法通常涉及机械和热处理，可能降低最终产品的营养价值。此外，传统烘焙行业通常依赖合成添加剂（包括着色剂、调味剂和化学防腐剂）来增强外观、风味和保质期。然而，消费者对清洁标签产品的需求日益增长，导致对这些添加剂使用的担忧加剧。随着消费者对更健康烘焙产品的需求增长，人们越来越强调使用天然功能成分替代合成添加剂。例如，将脱水菠菜叶（Spinacia oleracea L.）加入饼干可显著增加纤维、矿物质和蛋白质含量。将西兰花副产品纳入无麸质迷你海绵蛋糕，最终产品成为蛋白质、矿物质以及硫代葡萄糖苷和酚类化合物等生物活性化合物的良好来源，从而增加其抗氧化能力。其他方法包括将生豌豆粉、发芽豌豆粉和烘烤豌豆粉纳入白面包配方，以增加蛋白质含量而不损害工艺特性。源自亚麻籽的功能性成分OptiSol? 5300已用作海绵蛋糕中的脂肪替代品，在保持产品感官特性的同时降低脂肪和卡路里含量。蘑菇粉已成为烘焙产品强化中很有前景的功能成分。例如，将杏鲍菇和鸡油菌粉以0–15 g/100 g的替代水平加入小麦面包，增加了总酚含量，同时降低糖、水解指数和估计血糖指数，表明蘑菇强化面包具有改善的营养品质和增强的功能特性。S?awińska等人评估了用干蘑菇替代多达5%的小麦面粉，结果显示总多酚和维生素D2等生物活性化合物显著增加，并改善了颜色、体积、硬度和弹性。其他研究还探索了植物基生物活性化合物在烘焙产品之外的多种食品基质中的应用。例如，在饼干生产中用辣木叶粉替代5%的面粉，改善了营养概况，特别是增加了蛋白质和灰分含量，同时降低了碳水化合物水平。同样，奇亚籽已被纳入水果基产品中以提高营养和功能特性，在草莓果酱中，含5%奇亚籽的配方表现出更高的酚类和膳食纤维含量、更低的卡路里值和1.5%的omega-3含量，并增强了果酱的粘度。总体而言，将创新天然成分融入烘焙行业有助于满足消费者对更健康、更有营养产品的需求。比较分析突出了每种基质的独特优势和局限性：食用蘑菇特别因其高含量的必需氨基酸和独特多糖（如β-葡聚糖）而受到重视，这些成分有助于降低血糖指数；然而其纳入通常需要适当的预处理（如热烫）以尽量减少对面团流变学和最终产品工艺品质的不利影响。相比之下，可食用植物是膳食纤维、矿物质（如钙和铁）和植物化学物质的重要来源，但高水平的纳入可能对烘焙产品的感官品质（特别是面包心颜色和风味）产生不利影响，需要仔细优化配方以确保消费者接受。
**结论与未来展望**
本综述讨论了蘑菇和可食用植物的历史背景、营养和生物学特性、商业潜力及多种生物活性。现有证据表明，蘑菇和植物富含微量营养素和生物活性酚类化合物，具有多种健康益处。这些自然资源因其药用特性而受到越来越多关注，推动了对其生物活性和潜在应用的进一步研究。此外，随着消费者对促进健康、不含合成添加剂、配方中具有更高质量和安全性产品的需求增长，食品行业面临将天然基质纳入创新产品开发的挑战。除营养优势外，可食用植物和蘑菇的工业规模纳入还面临重要商业化挑战：主要制约因素之一是原材料标准化，特别是野生物种，其化学成分受环境和季节性变化强烈影响；另一个关键挑战是保持生物活性化合物在烘焙过程中的热稳定性，其保留对于维持最终产品的功能特性和相关健康声明至关重要。其成功的工业应用还取决于开发经济高效的提取和加工技术，并确保这些新型成分的纳入不会大幅增加生产成本或最终零售价格。基于所提供的研究和数据，这些食品具有很高的营养和功能价值，支持将其更广泛地纳入人类饮食。然而，关于可食用植物和蘑菇中化合物的纳入仍存在若干局限性。一个关键挑战是生物活性化合物组成的变异性，受土壤、气候和收获时间等环境因素显著影响，导致最终产品不一致。此外，这些化合物与其他食品成分之间的相互作用可能影响其稳定性、生物利用度和最终产品的感官属性。许多生物活性化合物对加工条件（如热和pH变化）敏感，导致其在食品加工和储存过程中降解或损失有益特性。此外，提高这些化合物在人体内的递送和吸收仍是一个重大挑战，通常需要开发创新递送系统。其他挑战包括原材料标准化和质量控制，以及确保消费者接受纳入这些成分的新产品。因此，需要进一步研究来解决这些挑战，重点关注标准化栽培和加工方法、开发先进提取和保存技术、创建有效递送系统以确保生物活性化合物在食品系统中的功能性和生物利用度。此外，临床研究和消费者研究对于验证健康益处和确保这些创新产品的接受度至关重要。解决这些挑战将有助于释放蘑菇和可食用植物的营养和功能潜力，支持开发更安全、更有效和消费者友好的功能性食品。
