《Food Chemistry》：Novel protein sources for sustainable food systems: Nutritional functionality, allergenic risks, and toxicological safety
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摘要由于昆虫、藻类、微生物和植物等新型食物来源具有高蛋白含量、均衡的氨基酸组成以及可持续的生产特性，它们越来越多地被视为解决全球蛋白质短缺问题的有希望的方案。从这些来源提取的蛋白质在营养和功能特性方面可与传统动物蛋白质相媲美，在某些情况下甚至更优，因此适用于多种食品应用，包括烘焙
摘要 由于昆虫、藻类、微生物和植物等新型食物来源具有高蛋白含量、均衡的氨基酸组成以及可持续的生产特性，它们越来越多地被视为解决全球蛋白质短缺问题的有希望的方案。从这些来源提取的蛋白质在营养和功能特性方面可与传统动物蛋白质相媲美，在某些情况下甚至更优，因此适用于多种食品应用，包括烘焙食品、乳制品替代品和肉类仿制品。然而，安全问题——特别是与已知过敏原（如甲壳类动物和尘螨）的交叉反应风险以及可能存在的有毒化合物——构成了重大挑战。本综述总结了这些新型蛋白质来源的功能特点、营养价值和应用潜力，特别强调了过敏风险和毒理学危害。旨在为新型蛋白质的进一步开发和利用提供关键见解，突出其在可持续食品系统中的重要作用。
引言 蛋白质缺乏仍然是一个严重的全球公共卫生问题。长期蛋白质摄入不足可能导致严重的代谢紊乱，而这些紊乱往往对治疗干预反应不佳。人体蛋白质代谢的效率不仅取决于总摄入量，还取决于膳食蛋白质的质量。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的估计，目前世界上大约三分之一的人口面临蛋白质供应不足的问题，预计到2050年这一缺口的规模将达到2.5亿吨。这种日益严重的不平衡情况促使食品行业更加关注替代蛋白质来源的探索和采用。
目前，新型蛋白质主要来自植物、微生物、藻类和昆虫，这些来源能够提供与传统来源相当水平的蛋白质。根据加工程度和预期用途的不同，这些蛋白质可以以多种形式呈现，包括整个生物体、蛋白质浓缩物、分离物或完全加工的商业产品。例如，在欧盟（EU），几种昆虫已被批准作为新型食品（根据2015/2283号法规的定义，指1997年5月15日之前在欧盟未被大量消费的食品），包括家蟋蟀（Acheta domesticus ）、迁徙蝗虫（Locusta migratoria ）、黄粉虫（Tenebrio molitor ）和少毛虫。其中，家蟋蟀的蛋白质含量为50-60%（干重），必需氨基酸消化率为80.82%；而黄粉虫则提供49-55%（干重）的蛋白质以及欧米伽-3脂肪酸。其钙的生物利用率有时甚至超过乳制品（Hassan等人，2024年）。此外，微藻还具有其他优势，如生长速度快、蛋白含量高、氨基酸组成均衡且致病性低。比较分析表明，某些微藻的蛋白质含量远高于大豆、牛奶和肉类（Mosibo等人，2024年）。例如，Chlorella vulgaris 的蛋白质含量为51-58%（干重），Dunaliella salina 为50-80%（干重），Spirulina 为60-71%（干重）。此外，Spirulina 还是藻蓝蛋白（14-20%干重）的宝贵来源，这种蛋白质富含全部八种必需氨基酸、矿物质和其他生物活性化合物（Eilam等人，2023年）。最近，在2023年，欧盟批准了由Lemna gibba 和Lemna minor 提取的浮萍蛋白浓缩物，其平均蛋白质含量为64%，必需氨基酸指数为0.89（Turck等人，2023年）。除了营养价值外，这些新型蛋白质还有助于环境可持续性。例如，藻类通过吸收大气中的CO2 用于生物量合成，从而支持环境保护（Lucakova等人，2022年）。
尽管新型蛋白质来源在营养和环境方面具有巨大潜力，但它们也带来了显著的食品安全挑战。其中，过敏性是一个主要问题。许多来自昆虫、藻类和真菌的蛋白质与已知过敏原在结构上存在相似性，可能会引发IgE介导的交叉反应，而不仅仅是作为主要的致敏剂。这种现象通过昆虫蛋白质与甲壳类动物或尘螨过敏原之间的交叉反应得到了很好的说明，这主要是由于保守的蛋白质家族（如原肌球蛋白和精氨酸激酶）的作用（De Marchi等人，2021年）。同样，藻类蛋白质含有能够引起对甲壳类动物或鱼类过敏个体产生IgE反应的表位（Polikovsky等人，2019年）。基于植物的新型蛋白质也存在交叉致敏风险。例如，据报道，水扁豆浓缩蛋白会与芹菜过敏原发生交叉反应（Turck等人，2023年），而羽扇豆可能会在花生过敏个体中引发严重反应（Ballabio等人，2013年）。然而，许多新型替代蛋白质及其类似物的过敏潜力仍不甚清楚。
因此，本综述总结了新型蛋白质的物理化学、功能和营养特性，重点关注其过敏性。旨在为替代蛋白质来源的进一步开发和利用提供有价值的见解，强调新型蛋白质在可持续食品系统中的重要性。
章节片段 人类营养的替代蛋白质来源 FAO将新型食物来源分为几大类，包括可食用昆虫（如经过紫外线处理的黄粉虫粉和部分脱脂的家蟋蟀粉）、微生物和真菌成分（如酵母蛋白和维生素D
2 蘑菇粉）、植物基替代品以及大型藻类（如
Haematococcus pluvialis 和
Euglena gracilis ）。在文献综述中，我们在Web of Science数据库中进行了系统性搜索（2025年12月18日，
www.webofscience.com/wos/alldb/smart-search 替代食物蛋白质的安全性和毒性 作为新引入的营养食物来源，替代蛋白质的安全性及其在食品产品中的应用已成为消费者关注的重点。食品研究人员正在积极调查潜在的生物和化学危害，包括与微生物污染、毒素和过敏原相关的问题，以评估这些新型蛋白质是否对人类健康构成实质性风险。
未来展望 鉴于全球人口持续增长和农业系统面临的气候压力不断增加，重新评估全球蛋白质平衡的必要性变得越来越明显（Salter & Lopez-Viso，2021年）。这一必要性必然将新型食品的开发和严格的安全评估提升为食品安全框架中的战略优先事项。尽管来自植物、昆虫、藻类和微生物的替代蛋白质来源……
结论 本综述评估了包括昆虫、藻类、微生物和植物在内的新型食物的营养价值、功能特性和应用潜力，特别关注的方面是它们的安全性和过敏风险。现有证据表明，大多数替代蛋白质具有高蛋白含量、均衡的氨基酸组成和相对较低的环境影响。某些来源，如特定的昆虫种类和微藻，表现更为突出……
CRediT作者贡献声明 肖胤诺： 撰写——初稿，研究，概念化。尚萱： 研究，概念化。林茹： 研究，概念化。白珊珊： 概念化。郭亿端： 概念化。范晨曦： 概念化。杨慧： 撰写——初稿，监督，研究，概念化。
利益冲突声明 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢 本研究得到了辽宁省教育厅基金（编号JYTYB2024018）的支持。
肖胤诺|尚萱|林茹|白珊珊|郭亿端|范晨曦|杨慧
