引言
到2050年全球人口将增长至97亿，这将大幅增加蛋白质需求，而传统畜牧业生产带来了显著的环境负担，包括温室气体排放以及大量土地和水资源的使用（Zhang, Wu, Chen & Zhou, 2024; Poore & Nemecek, 2018）。这些压力加速了替代蛋白的发展，如植物基、昆虫基和发酵衍生的肉类替代品（Zhao et al., 2026）。核心挑战仍然是复制动物肉的纤维质地和营养特征（Su et al., 2024）。在众多新兴替代品中，丝状真菌因其天然的纤维形态和优质蛋白质含量而备受关注。与植物蛋白分离物相比，真菌生物质通常需要较少的加工即可产生类似肉类的结构（Okeudo-Cogan et al., 2023）。当前的真菌蛋白生产策略通常保留原生菌丝架构以复制肉类的纤维质地（Chen et al., 2025）。然而，这种对原生架构的依赖在质地多样性和产品可定制性方面施加了固有的限制，特别是限制了碎肉或重组肉类替代品的柔性生产。因此，迫切需要开发策略来控制菌丝架构的调节，从而扩大真菌蛋白配料的功能性多样性。
新兴的机械处理技术提供了控制菌丝架构的可持续、高效和可扩展的途径。例如，超声波可破坏菌丝网络，从而改变质地并提高消化性（Chen et al., 2025）。然而，采用其他机械方法的比较和系统研究仍然稀缺。高剪切均质化（HSH）能量效率高，产生强烈的剪切力，适用于生物聚合物聚集体的初步分散和尺寸减小（Ajayi, Mudgil, & Maqsood, 2024）。尽管HSH可以破坏大型菌丝团块，但单次处理往往无法诱导广泛的细胞破裂或纤维架构的精细重构。相反，高压均质化（HPH）通过高压迫使材料通过狭窄缝隙，使其承受强烈的剪切、冲击和空化作用，从而破坏细胞壁、诱导细胞破裂并释放胞内成分（Zhang, Guo, Zhao, & Leng, 2026; Wang et al., 2023）。HSH与HPH的序贯组合构成了一种优势互补的分层策略：HSH实现菌丝簇的宏观解团聚，而随后的HPH诱导微观层面的细胞壁破坏和胞质释放。这种方法为构建从纤维状到颗粒状的菌丝架构提供了可行途径，具有不同程度的形态完整性。
阐明菌丝架构如何调控复合凝胶性能对于合理的产品设计至关重要。在蛋白质基复合凝胶的设计中，大量研究已确立纤维状填料（如纤维素或几丁质微/纳米纤维）通常比颗粒状填料更有效地增强凝胶网络，这归因于更高效的应力传递和物理缠结（Shen et al., 2024; Yuan et al., 2014）。其增强效果主要受尺寸、形态和添加量的控制，而表面化学性质在后续加工过程中基本保持不变（Shen et al., 2024）。然而，真菌菌丝代表了截然不同的填料类别。与被动多糖纤维不同，菌丝体是充满细胞质、具有细胞壁的丝状体。HPH等机械处理不仅会将菌丝体破碎成更小的颗粒，还可能突破细胞完整性，释放胞内成分。因此，单步处理可以同时改变填料的物理形态并引入可溶性成分，这些成分可能改变其界面环境的化学成分。近期证据表明，蛋白质在菌丝表面的吸附具有蛋白质特异性：卵白蛋白形成均匀涂层，而甜蛋白则非均质吸附，表明菌丝体作为活性界面平台发挥功能（Okeudo-Cogan et al., 2023, 2025）。这些释放成分中的一部分是否保留在菌丝浆料中并在凝胶制备过程中被纳入SPI基质尚待研究。这些保留的胞内成分可能引入补充的功能基团，这些基团既可以参与与SPI的热诱导交联，也可以竞争菌丝表面的结合位点。这提出了一个重要的机理问题：既有的几何主导范式在多大程度上能够解释此类菌丝填料的行为，保留的胞内成分是否产生额外的调节作用？它们可能通过分子交联部分补偿结构缺陷，也可能干扰界面黏附，暗示了一种可能补充经典填料增强框架的内部生物化学调控途径。这种物理形态与原位化学调控之间的相互作用，可能为真菌-蛋白质复合材料的设计提供互补视角。
Hericium erinaceus（H. erinaceus）菌丝体作为食品和药用蘑菇有着长期安全食用的历史，富含优质蛋白质、多糖、多酚及其他生物活性化合物（Liu et al., 2026），本研究选择其作为模式真菌材料，以扩展真菌基配料的结构和功能库。这些成分与多种健康益处相关，包括神经保护、胃保护、抗氧化、抗炎和免疫调节活性（Wang, Zhang, Yang, Zhao, & Wang, 2019; Yang et al., 2022; Gao et al., 2019; Hu et al., 2021; Liu et al., 2026）。重要的是，H. erinaceus菌丝的液体深层发酵提供了一种控制良好、工业可规模化的工艺，可产生稳定安全的生物质，凸显了其作为可持续食品配料的巨大潜力（Lazur et al., 2024）。
本研究采用单独的HSH以及HSH后接HPH处理，生产两种不同的菌丝构建单元：具有完整细胞结构的纤维状菌丝，以及以广泛碎片化和胞内成分释放为特征的颗粒状菌丝。将这些菌丝与不同比例的SPI混合制备复合凝胶，并系统评估其微观结构、力学性能、粘弹性行为、水分分布和体外消化性，以阐明加工条件如何调控凝胶功能特性。由于HSH和HPH同步调节菌丝形态、细胞完整性、粒径和胞内浸出，这些共变因素的相对贡献无法在当前实验设计中独立分辨。因此，本研究不尝试分离单个贡献因素，而是致力于建立一个整合的结构-功能框架，将加工诱导的菌丝架构变化与复合凝胶的宏观性能联系起来，从而将经典的几何主导填料范式扩展到生物活性菌丝系统。通过比较分析纤维状和颗粒状H. erinaceus菌丝对凝胶的差异化调控作用，本研究探讨将结构连续性损失效应与潜在界面生物化学竞争效应相结合的双效应框架，能否补充惰性填料通常观察到的单一几何增强模式。研究结果旨在为真菌-蛋白质复合凝胶的结构设计和功能优化提供机理见解，并为真菌生物质在肉类替代品中的应用提供参考，同时提供潜在的加工策略来定制真菌基食品的质地和营养特性。
