从木质纤维素到蛋白质的一条被忽视的生物路线

在全球人口持续增长、气候变化和资源约束日益突出的背景下，如何在不进一步加剧环境压力的前提下获得充足、稳定且可持续的蛋白质来源，已成为食品科学和农业体系面临的核心问题之一。传统以动物为主的蛋白生产模式在土地、水资源和温室气体排放方面存在明显瓶颈，而单纯依赖植物蛋白也难以完全满足未来需求。在这一背景下，利用非食用级生物质转化为可食用蛋白，被视为实现蛋白转型和循环经济的重要方向。来自Wageningen Plant Breeding Research,Mushroom Research Group的Scholtmeijer 等人在 Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF=6.2, Q1）发表题为 Potential Protein Production from Lignocellulosic Materials Using Edible Mushroom Forming Fungi 的文章，系统讨论了利用可食用蘑菇形成真菌的菌丝体，将木质纤维素类副产物转化为富含蛋白食品的可能性、现实挑战与未来路径。

与目前常见的微生物蛋白或植物蛋白路线不同，该文献强调了担子菌类真菌在自然界中独特的生物学能力。这类真菌能够通过分泌多种木质纤维素降解酶，直接利用富含木质素、纤维素和半纤维素的“木质型”副产物生长，而这些底物通常不适合多数微生物或高等植物直接转化为食品。农业、林业和食品工业每年产生大量此类副产物流，如秸秆、木屑、果壳、压榨残渣等，长期以来利用效率有限。文章指出，如果不再将蘑菇子实体作为唯一目标产物，而是将注意力转向在基质中生长的大量菌丝体本身，这些副产物就有可能被转化为新的蛋白来源，从而在蛋白供应和资源循环之间建立直接联系。

这一思路在文中通过图1所展示的整体概念得以体现：木质纤维素副产物流经预处理后，作为基质用于蘑菇形成真菌菌丝的固态或半固态培养，最终形成可作为食品或食品原料的富含蛋白产品。这种模式并非强调“蘑菇种植”的传统农业逻辑，而是将真菌视为一种生物转化平台，使原本难以食用的生物质进入人类食物链。这种转换路径在理论上避免了与耕地直接竞争，也减少了对高价值食用原料的依赖，为可持续蛋白生产提供了新的空间。

图1. 利用蘑菇形成真菌菌丝培养，将木质纤维素副产物流转化为富含蛋白的食品产品示意图。

图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36883423/

文章进一步指出，当前关于真菌蛋白的认识存在显著偏差。文献中广泛引用的“蘑菇蛋白含量”数据大多基于凯氏定氮法并使用统一的氮-蛋白换算系数，而真菌中存在大量非蛋白氮成分，如几丁质、核酸及其他含氮化合物，这使得不同研究之间的蛋白含量难以直接比较。作者强调，若要评估菌丝体作为蛋白来源的真实潜力，必须区分总氨基酸、游离氨基酸和真正参与蛋白结构的氨基酸，并结合消化率和氨基酸组成进行系统分析。尤其值得注意的是，真菌中游离氨基酸比例较高，这在营养吸收方面可能具有一定优势，但同时也增加了评价体系的复杂性。

在培养层面，文章系统比较了不同蘑菇栽培体系对菌丝生长和蛋白积累的影响。从高度营养补充、生产周期短的瓶栽体系，到依赖秸秆或木材的传统栽培体系，不同系统中真菌对木质纤维素的利用程度差异显著。这意味着，并非所有“在木质基质上生长的菌丝”都真正实现了对木质纤维素的有效转化。若将菌丝蛋白作为目标产物，需要重新设计培养策略，在生长速度、蛋白含量、基质降解程度与能源消耗之间取得平衡。

在加工与利用方面，作者讨论了多种潜在路径，包括直接将菌丝-基质整体作为食品、分离菌丝后利用、从混合体系中提取蛋白，或回收真菌分泌的胞外蛋白。不同路径在食品安全、法规属性、加工复杂度和消费者接受度方面存在显著差异。尤其当使用非食用级木质纤维素基质时，如何控制潜在有害成分的迁移和富集，是不可回避的问题。这也决定了未来菌丝蛋白体系更可能与“生物精炼”理念相结合，在蛋白之外同步回收几丁质、β-葡聚糖和改性木质素，以提高整体经济可行性。

文章最后将视角延伸至消费者层面，指出菌丝体食品并非技术问题解决后即可自然被市场接受。消费者对“真菌”“霉菌”的认知、对基质来源的敏感性、对加工程度的态度以及对食品工业信任度，都会深刻影响此类产品的市场前景。与其强调技术参数，不如将产品体验、风味、价格和使用便利性置于核心位置，避免在蛋白含量或健康效应上过度承诺，从而为新兴菌丝蛋白产业创造更稳健的发展环境。

总体来看，该文献并未将真菌菌丝蛋白描述为“即刻可用的解决方案”，而是清晰地勾勒出其在蛋白转型体系中的潜在位置：一种尚未被充分开发、但在资源效率和生物学能力上具有独特优势的候选路径。是否能够真正成为未来蛋白结构中的重要组成部分，将取决于对菌种、基质、培养条件、加工方式以及社会接受度的系统性研究与协同推进。

文献链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36883423/