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      更有吸引力的風味、顏色和質地——

      真菌創造的未來食品新世界

      2022-10-10 04:00:00 中國食品報

        近年來,人們對在工業和商業發酵中生產的絲狀真菌應用于食品的興趣越來越大,一些新產品已成功推向市場。同時,一些新技術(如食品3D打?。┮呀浽谡婢称返募y理、顏色、形狀和尺寸的修改方面取得了進展。這些現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、營養制劑等方面發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。這些物質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的替代來源。將真菌或其他微生物用作替代蛋白質是因為其資源利用效率提高、氨基酸圖譜完整和其他營養益處,以及倫理問題少。某些種類的絲狀真菌蛋白質含量高于大多數蘑菇,因此是替代蛋白質來源的良好選擇。

        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生產的最新進展和挑戰。概述了創造具有各種形態、質地和形狀的真菌產品的策略。

      真菌在食品中加速應用

        文章指出,真菌能夠分解有機物質并創造出具有吸引力的風味、顏色和質地,因此被廣泛應用在食品中。例如,真菌(如米曲霉和大豆曲霉)在曲和醬油的生產中已經使用了至少三千年,因為它們能夠分泌酶和分解大豆,并賦予醬油產品獨特的風味。此外,自1919年以來,黑曲霉已被商業化,用于大規模深層發酵生產檸檬酸。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原料。在很多情況下,真菌是利用由碳源(如糖)和營養成分組成的介質生長的。例如檸檬酸和醬油生產以及其他各種生物衍生的產品,主要來源于真菌分泌或轉化的化合物,而不是真菌生物質本身。

        作為食物的真菌生物質,市場上最常見的是菌蛋白產品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品。這些產品是使用連續有氧模式下的壓力循環發酵罐生產的,絲狀真菌鐮刀菌在干燥的基礎上生產60%—90%的真菌蛋白產品。真菌菌絲的分枝性質近似于肌肉纖維的組織,并有助于肉狀結構的發展。近年來人們開始利用真菌生產不同的產品,如牛排和培根的菌絲體。這些企業還處于起步階段,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品的替代品,真菌菌絲體還可以作為許多其他食品產品的替代品。例如,研究人員最近開發了一種真菌培養技術來生產以真菌為基礎的飲料。這類產品含糖量低,蛋白質和纖維含量高,同時含有單不飽和脂肪和多不飽和脂肪。

        真菌生物質由于其特殊的營養和物理特性,也可以作為創新成分。例如Stoffel等用白側耳菌蛋白粉代替小麥粉生產餅干。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,為最終食品提供額外的營養價值或質地、風味和顏色。例如,已知許多種真菌能夠將懸浮在液體培養中的微藻細胞絮凝。根據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最終產品中蛋白質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品。

        大多數真菌都有復雜的酶系統,這使它們能夠利用廣泛的底物,如農業副產品。利用農業副產品培養真菌生物質可以降低原料成本,減少農業副產品對環境的影響,并將這些低價值材料轉化為高價值產品。

      菌株的擇優錄取原則

        根據將真菌用于生物質和產品的預期目的,菌株選擇和優化的標準可能會有所不同。對于真菌蛋白的生產,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生產的選擇標準,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地。農業副產品和廢物通常用作培養真菌生物質的原料。不同的副產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物的能力也不同。菌株選擇和優化可以通過在材料上培養不同的菌株,并選擇高產、高生長率和高蛋白質含量的菌株等來完成。

        風味控制是最終食品最重要的特征之一。對于以真菌為基礎的食品,微生物的選擇可能是控制最終產品風味的最重要方面。除了這些產品中使用的真菌菌株外,培養基的選擇也是一個關鍵組成部分,它可以在向真菌生物質輸送某些風味方面發揮作用。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成分。

        根據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地。首先,可以通過添加某些化學物質(如白蛋白)來改變。影響產品質地的另一個因素是真菌形態。浸沒培養中培養的顆粒大小受傳質和機械效應的影響,這些效應會影響最終的密度和孔隙率。例如,過大顆粒的真菌顆粒內部氧氣含量極低,導致顆粒內部自溶,可滿足厭氧條件,從而產生具有低生物質密度的中空紋理顆粒。

        真菌衍生食品的營養狀況也可以得到改變。與培養期間向真菌生物質添加風味和顏色化合物類似,具有營養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基中獲取其他微生物的固有能力,也可以改變產生的生物質產品的生物活性。

        另外,食品3D打印是一個新興的研究和商業興趣領域。

        有研究利用從廢棄農業材料中提取的生物質基質,將其接種真菌,然后通過3D打印機應用于生產所需形狀、大小和生物活性的產品。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有食品的特性。

        以真菌為基礎的食品已經從蘑菇栽培發展到其他加工食品,如模仿家畜肉的替代蛋白質、咖啡和茶等飲料產品、無乳奶酪和牛奶,以及其他一些產品。除了以食品為基礎的產品外,真菌還被用于新的行業,如保健和美容產品、生物降解包裝、寵物食品、環境修復和農業等。

        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風投領域。近年來,真菌作為動物蛋白質的替代蛋白質來源的使用范圍越來越廣,包括具有不同或更具挑戰性質的食物(如牛排和培根)。3D打印在食品中的應用最近引起了人們的極大興趣,有望進一步改善或改變現有和新食品的質地和營養特征。在飲料、烘焙食品和其他食品類別中應用真菌的前沿領域最近已經開發出來,這些領域要么模仿或者改進現有食品,要么創造全新的產品類別。然而,真菌在這些新產品和新類別中的應用還處于科學的初級階段。

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        《中國食品報》(2022年10月10日06版)

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