近年來，人們對在工業(yè)和商業(yè)發(fā)酵中生產(chǎn)的絲狀真菌應用于食品的興趣越來越大，一些新產(chǎn)品已成功推向市場。同時，一些新技術（如食品3D打印）已經(jīng)在真菌食品的紋理、顏色、形狀和尺寸的修改方面取得了進展。這些現(xiàn)代技術和理念使絲狀真菌在各種食品中除了作為替代蛋白質(zhì)外，還有了新的應用，在食品、食品配料（如檸檬酸、醋）、飼料、酶、藥品、營養(yǎng)制劑等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。
真菌通常以蘑菇的形式或作為食品的一種成分被食用。食用菌在全世界范圍內(nèi)都有采集或種植，被認為是人類健康飲食的重要組成部分。已知某些真菌的菌絲體含有維生素、膳食纖維、必需氨基酸和健康脂質(zhì)。這些物質(zhì)的均衡消費與各種健康益處有關，如降低膽固醇水平。盡管這些物質(zhì)對健康有益，但很多人的攝入沒有達到推薦量。
在二十世紀中葉之前，人們就開始關注利用真菌細胞作為家畜衍生蛋白質(zhì)的替代來源。將真菌或其他微生物用作替代蛋白質(zhì)是因為其資源利用效率提高、氨基酸圖譜完整和其他營養(yǎng)益處，以及倫理問題少。某些種類的絲狀真菌蛋白質(zhì)含量高于大多數(shù)蘑菇，因此是替代蛋白質(zhì)來源的良好選擇。
前不久，美國肯塔基大學的Tyler J. Barzee和UC戴維斯大學的Zhongli Pan、Ruihong Zhang 等撰文綜述了真菌作為未來食物來源的可持續(xù)生產(chǎn)的新進展和挑戰(zhàn)。概述了創(chuàng)造具有各種形態(tài)、質(zhì)地和形狀的真菌產(chǎn)品的策略。
真菌在食品中加速應用
文章指出，真菌能夠分解有機物質(zhì)并創(chuàng)造出具有吸引力的風味、顏色和質(zhì)地，因此被廣泛應用在食品中。例如，真菌（如米曲霉和大豆曲霉）在曲和醬油的生產(chǎn)中已經(jīng)使用了至少三千年，因為它們能夠分泌酶和分解大豆，并賦予醬油產(chǎn)品獨特的風味。此外，自1919年以來，黑曲霉已被商業(yè)化，用于大規(guī)模深層發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。以酵母形式生長的真菌（如釀酒酵母和酵母）是釀造啤酒、葡萄酒和蒸餾酒的傳統(tǒng)原料。在很多情況下，真菌是利用由碳源（如糖）和營養(yǎng)成分組成的介質(zhì)生長的。例如檸檬酸和醬油生產(chǎn)以及其他各種生物衍生的產(chǎn)品，主要來源于真菌分泌或轉化的化合物，而不是真菌生物質(zhì)本身。
作為食物的真菌生物質(zhì)，市場上常見的是菌蛋白產(chǎn)品QuornTM。從雞肉餡餅到香腸和漢堡，市面上有很多含有該菌蛋白的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品是使用連續(xù)有氧模式下的壓力循環(huán)發(fā)酵罐生產(chǎn)的，絲狀真菌鐮刀菌在干燥的基礎上生產(chǎn)60%—90%的真菌蛋白產(chǎn)品。真菌菌絲的分枝性質(zhì)近似于肌肉纖維的組織，并有助于肉狀結構的發(fā)展。近年來人們開始利用真菌生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，如牛排和培根的菌絲體。這些企業(yè)還處于起步階段，但它們試圖復制對消費者有利的結構和材料。
除了作為動物蛋白產(chǎn)品的替代品，真菌菌絲體還可以作為許多其他食品產(chǎn)品的替代品。例如，研究人員開發(fā)了一種真菌培養(yǎng)技術來生產(chǎn)以真菌為基礎的飲料。這類產(chǎn)品含糖量低，蛋白質(zhì)和纖維含量高，同時含有單不飽和脂肪和多不飽和脂肪。
真菌生物質(zhì)由于其特殊的營養(yǎng)和物理特性，也可以作為創(chuàng)新成分。例如Stoffel等用白側耳菌蛋白粉代替小麥粉生產(chǎn)餅干。霉菌蛋白還增加了餅干的硬度并改變了餅干的顏色。
另外，真菌菌絲還可以作為其他微生物的載體，因為它能夠附著在其他微生物的細胞壁上，為食品提供額外的營養(yǎng)價值或質(zhì)地、風味和顏色。例如，已知許多種真菌能夠?qū)腋≡谝后w培養(yǎng)中的微藻細胞絮凝。根據(jù)使用的藻類和真菌的特定菌株，絮凝顆�？梢燥@示出比單獨任何一種成分在產(chǎn)品中蛋白質(zhì)或某些脂肪酸水平的增加。此外，由于微藻體積小，需要能源密集型工藝來收獲并融入食品，尤其是那些需要脫水或干燥的微藻產(chǎn)品。
大多數(shù)真菌都有復雜的酶系統(tǒng)，這使它們能夠利用廣泛的底物，如農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品培養(yǎng)真菌生物質(zhì)可以降低原料成本，減少農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品對環(huán)境的影響，并將這些低價值材料轉化為高價值產(chǎn)品。
菌株的擇優(yōu)錄取原則
根據(jù)將真菌用于生物質(zhì)和產(chǎn)品的預期目的，菌株選擇和優(yōu)化的標準可能會有所不同。對于真菌蛋白的生產(chǎn)，選擇真菌菌株的主要標準是高蛋白含量和高生長率。絲狀生長的能力也通常被用作替代蛋白質(zhì)生產(chǎn)的選擇標準，因為真菌菌絲的大小與動物肌肉纖維相似，并且可以模擬肉的質(zhì)地。農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品和廢物通常用作培養(yǎng)真菌生物質(zhì)的原料。不同的副產(chǎn)物具有不同的化學和物理特性，不同的真菌菌株利用這些副產(chǎn)物的能力也不同。菌株選擇和優(yōu)化可以通過在材料上培養(yǎng)不同的菌株，并選擇高產(chǎn)、高生長率和高蛋白質(zhì)含量的菌株等來完成。
風味控制是食品重要的特征之一。對于以真菌為基礎的食品，微生物的選擇可能是控制產(chǎn)品風味的重要方面。除了這些產(chǎn)品中使用的真菌菌株外，培養(yǎng)基的選擇也是一個關鍵組成部分，它可以在向真菌生物質(zhì)輸送某些風味方面發(fā)揮作用。例如，在馬鈴薯葡萄糖肉湯中生長的真菌可能含有不同的馬鈴薯風味，而使用果汁生長的真菌將保留某些風味果汁中殘留的生物質(zhì)成分。
根據(jù)真菌微生物的生長方式，可以通過多種方式控制真菌衍生食品的質(zhì)地。首先，可以通過添加某些化學物質(zhì)（如白蛋白）來改變。影響產(chǎn)品質(zhì)地的另一個因素是真菌形態(tài)。浸沒培養(yǎng)中培養(yǎng)的顆粒大小受傳質(zhì)和機械效應的影響，這些效應會影響終的密度和孔隙率。例如，過大顆粒的真菌顆粒內(nèi)部氧氣含量極低，導致顆粒內(nèi)部自溶，可滿足厭氧條件，從而產(chǎn)生具有低生物質(zhì)密度的中空紋理顆粒。
真菌衍生食品的營養(yǎng)狀況也可以得到改變。與培養(yǎng)期間向真菌生物質(zhì)添加風味和顏色化合物類似，具有營養(yǎng)意義的分子也可能選擇性地附著在真菌表面。此外，通過利用某些真菌菌株從培養(yǎng)基中獲取其他微生物的固有能力，也可以改變產(chǎn)生的生物質(zhì)產(chǎn)品的生物活性。
另外，食品3D打印是一個新興的研究和商業(yè)興趣領域。
有研究利用從廢棄農(nóng)業(yè)材料中提取的生物質(zhì)基質(zhì)，將其接種真菌，然后通過3D打印機應用于生產(chǎn)所需形狀、大小和生物活性的產(chǎn)品。該研究表明，3D打印后真菌材料的生物活性得以保留，這可能對需要“益生菌”或“生物活性”標簽的食品配方有影響。3D打印真菌食品尚處于起步階段，但未來的應用可能集中在利用3D打印機的精.確應用改進或模仿現(xiàn)有食品的特性。
以真菌為基礎的食品已經(jīng)從蘑菇栽培發(fā)展到其他加工食品，如模仿家畜肉的替代蛋白質(zhì)、咖啡和茶等飲料產(chǎn)品、無乳奶酪和牛奶，以及其他一些產(chǎn)品。除了以食品為基礎的產(chǎn)品外，真菌還被用于新的行業(yè)，如保健和美容產(chǎn)品、生物降解包裝、寵物食品、環(huán)境修復和農(nóng)業(yè)等。
絲狀真菌在未來食品中的應用是一個很有前途和活躍的研究和商業(yè)風投領域。近年來，真菌作為動物蛋白質(zhì)的替代蛋白質(zhì)來源的使用范圍越來越廣，包括具有不同或更具挑戰(zhàn)性質(zhì)的食物（如牛排和培根）。3D打印在食品中的應用引起了人們的極大興趣，有望進一步改善或改變現(xiàn)有和新食品的質(zhì)地和營養(yǎng)特征。在飲料、烘焙食品和其他食品類別中應用真菌的前沿領域已經(jīng)開發(fā)出來，這些領域要么模仿或者改進現(xiàn)有食品，要么創(chuàng)造全新的產(chǎn)品類別。然而，真菌在這些新產(chǎn)品和新類別中的應用還處于科學的初級階段。