科研新突破：ZnSO₄助力食用菌蛋白产量飞跃

随着全球人口持续增长和生活水平的不断提升，蛋白质需求量显著上升。然而，主流动物蛋白源生产效率低下且环保压力大[1]，植物蛋白源则易受环境影响且营养成分不全[2]。因此，探索和开发新的、可持续的蛋白质来源尤为重要。食用菌蛋白质凭借其全面的氨基酸组成、低热量、低钠含量、低饱和脂肪酸比例、高膳食纤维含量，以及丰富的多种维生素和微量元素等营养优势[3]，成为了一种极具潜力的新型蛋白质来源。然而，食用菌蛋白质也存在一些问题，如蛋白质含量相对较低,目前高蛋白菌种的发酵工作仍处于起步阶段等。为了提升食用菌蛋白质产量，优化发酵工艺中的关键调控点变得至关重要。

在优化发酵工艺的过程中，添加ZnSO₄成为了一种有效的方法。有研究发现，在发酵培养基中添加Zn²⁺源（如ZnSO₄）可显著提升真菌的生长速率和蛋白含量[4][5]。以镰刀菌Fusarium venenatum为例，Tong等[6]在其培养基中添加了不同浓度的ZnSO₄，并发现以下效果：

一．加速菌体蛋白质合成：原本需要72h发酵才能消耗的葡萄糖，在添加ZnSO₄后仅48h内就完全消耗。

二．提高生物量：在添加ZnSO₄后，F. venenatum的生物量相较于未添加ZnSO₄发酵72h后的生物量更高。

三．优化蛋白质产量：通过综合考虑蛋白质产量（蛋白含量×生物量产量），研究确定20 mg/L ZnSO₄是进一步提高F. venenatum中菌体蛋白合成的最佳浓度。在此浓度下，蛋白产量可提高120%，从2.56 g/L提升至5.62 g/L。

四．降低生产成本：根据计算，在获得相同蛋白产量的情况下，添加ZnSO₄后F. venenatum的葡萄糖消耗量可减少61%，发酵周期可缩短一半以上。这将极大地降低生产成本，提高生产效率。

此外，鉴于锌具有促进生长发育，增强免疫力，改善食欲和消化等诸多对人体健康有益的作用，未来可进一步开发富锌菌体蛋白供食用，以满足人们对高质量蛋白质的需求。通过优化发酵工艺和添加ZnSO₄等方法，我们可以有效提升食用菌蛋白产量，为解决全球蛋白质需求问题提供新的途径。

Figure 1. Confirmation of the role and suitable concentration of ZnSO4 in F. venenatum fermentation.

参考文献

[1]. Leroy F, Beal T, Gregorini P, McAuliffe GA, Van Vliet S, Hills J. Nutritionism in a food policy context: the case of ‘animal protein.’ Anim Prod Sci. 2022;62(8):712–20.

[2]. Sá AGA, Moreno YMF, Carciofi BAM. Plant proteins as highquality nutritional source for human diet. Trends Food Sci Technol. 2020;97:170–84.

[3]. 孙正祥,王瑞霞.食用菌中生物活性蛋白的研究进展[J].食用菌学报,2009,16(2) : 85-90.  

[4]. Obata, H.; Hayashi, A.; Toda, T.; Umebayashi, M. Effects of zinc deficiency on the growth, proteins, and other constituents of yeast, Saccharomyces cerevisiae, cells. Soil Sci. Plant Nutr. 1996, 42, 147−154.

[5]. Naik, R. P.; Preetam, V. C.; Kumari, N. N.; Raju, M. V.; Prakash, B.; Reddy, M. R. Effect of different zinc sources and concentrations on the biomass yield of Saccharomyces cerevisiae yeast. Biol. Trace Elem. Res. 2022, 200, 4171−4174.

[6]. Tong Sheng,Wuxi Chen，Ruru Hong，et al.Efficient Mycoprotein Production with Low CO2 Emissions through Metabolic Engineering and Fermentation Optimization of Fusarium venenatum.Agricultural and Food Chemistry.2024,1,145