中國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展新賽道探討

鮑大鵬 陳洪雨 吳瑩瑩 鄒 根

（上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南方食用菌資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家食用菌工程技術(shù)研究中心，上海 201403）

人類社會(huì)對(duì)食用菌這類大型真菌的認(rèn)識(shí)和利用的歷史，與農(nóng)作物、家畜家禽相比還非常短暫，食用菌的價(jià)值尚存在很多有待挖掘的空間。當(dāng)前新冠肺炎疫情給中國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了短暫的沖擊[1]，但是中國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)的基本面呈長(zhǎng)期穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢(shì)[2]，未來發(fā)展之路充滿新的機(jī)遇。

目前食用菌的主要利用方式是獲取子實(shí)體，由此產(chǎn)生了正在發(fā)展中的傳統(tǒng)食用菌產(chǎn)業(yè)和工廠化食用菌產(chǎn)業(yè)。隨著生物技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人類利用食用菌的能力將不斷提升，必定會(huì)有越來越多的食用菌利用方式被發(fā)明創(chuàng)造出來，以滿足和解決人類社會(huì)發(fā)展中的多元化需求和實(shí)際問題，這是符合食用菌產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展的根本價(jià)值的。

無論是傳統(tǒng)食用菌產(chǎn)業(yè)，還是工廠化食用菌產(chǎn)業(yè)，都是利用食用菌的子實(shí)體，或作為農(nóng)產(chǎn)品，或作為加工原材料。隨著技術(shù)的進(jìn)步和理念的更新，人們正在積極探索食用菌另外一種存在形式——菌絲體的利用方式，現(xiàn)有研究已展示出眾多潛在應(yīng)用場(chǎng)景和廣闊的開發(fā)利用前景[3]。

依靠食用菌潛在利用價(jià)值而發(fā)展起來的能夠滿足和解決人類社會(huì)新需求與新問題的食用菌利用方式，屬于未來食用菌產(chǎn)業(yè)，其不僅完全不同于傳統(tǒng)食用菌產(chǎn)業(yè)和工廠化食用菌產(chǎn)業(yè)，而且也和當(dāng)下意義上的食用菌深加工產(chǎn)業(yè)有著本質(zhì)區(qū)別。未來食用菌產(chǎn)業(yè)是對(duì)食用菌生物價(jià)值和社會(huì)價(jià)值的重新認(rèn)識(shí)，能夠產(chǎn)生很多從零到一的原始創(chuàng)新。這些價(jià)值有些已經(jīng)被關(guān)注，有些已經(jīng)嘗試進(jìn)入應(yīng)用，有些還只是剛剛被認(rèn)識(shí)到，更有一些還僅屬于創(chuàng)新理念范疇。但是不管何種情形，都是有待深度開發(fā)和具有廣闊前景的食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展新賽道。這些新賽道對(duì)食用菌產(chǎn)業(yè)的科技原始創(chuàng)新、源頭創(chuàng)新提出更高的要求，發(fā)展的門檻更高，不僅有待開展更多的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，而且需要更多的資本介入，以推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。在資本和科技的共同激蕩下，未來食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將形成一片新藍(lán)海，有望打造出一批獨(dú)角獸新興企業(yè)。

未來食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景十分廣闊，它將打破食用菌利用的固有模式和路徑，甚至打破原有的人類對(duì)食用菌的應(yīng)用范疇，使其成為應(yīng)用更加廣泛的“應(yīng)用菌”。未來食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力十分強(qiáng)勁，人類社會(huì)在健康、長(zhǎng)壽、環(huán)保、綠色等諸多領(lǐng)域都存在許多新需求、新問題，要尋找和探索新的解決方案，這些都是未來食用菌產(chǎn)業(yè)的用武之地。未來食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)十分堅(jiān)固，食用菌包含有百萬數(shù)量的大型真菌種質(zhì)資源，對(duì)這些種質(zhì)資源的深度開發(fā)利用，必將為未來食用菌產(chǎn)業(yè)帶來無限可能。目前可利用的食用菌種類仍是基于能夠獲得栽培子實(shí)體的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，隨著利用目的的擴(kuò)展和篩選技術(shù)的發(fā)展，人類必將會(huì)從大自然中發(fā)掘出更多高應(yīng)用價(jià)值的大型真菌資源。

本文對(duì)未來食用菌產(chǎn)業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行梳理、解析，但這僅僅是食用菌利用價(jià)值的局部，相信隨著科技進(jìn)步和研究的深入，必定會(huì)有越來越多的食用菌利用價(jià)值被發(fā)掘出來。

1 食用菌蛋白的利用

蛋白質(zhì)一直是人類重要的營(yíng)養(yǎng)元素，進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展階段，人類蛋白質(zhì)平均消費(fèi)量雖有大幅度的提高，但膳食蛋白消費(fèi)的不充分和不平衡，仍是人類健康飲食需要解決的重大問題[4]。人類蛋白質(zhì)長(zhǎng)期依賴種植業(yè)和畜牧業(yè)，而這些傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)形式不僅生產(chǎn)效率低，還會(huì)釋放大量溫室氣體，特別是畜牧業(yè)，所排放的二氧化碳是種植業(yè)的18～40倍，整個(gè)食物生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量占全球的37%[5]。此外，這些食物生產(chǎn)過程中排放的廢棄物若不經(jīng)過合理的循環(huán)再利用，會(huì)進(jìn)一步釋放大量二氧化碳。因此，傳統(tǒng)食品生產(chǎn)特別是蛋白質(zhì)生產(chǎn)的不可持續(xù)性和高碳排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的壓力。在碳達(dá)峰、碳中和背景下，中國(guó)作為人口大國(guó)，從高能耗、高排放的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)模式向綠色、低碳的循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，已是箭在弦上。選擇合適的替代品來部分緩解動(dòng)物蛋白的供應(yīng)缺口，是食品行業(yè)和學(xué)術(shù)界需要共同面對(duì)的課題。食用菌等大型真菌在生態(tài)系統(tǒng)中的獨(dú)特生態(tài)位，使其可以轉(zhuǎn)化農(nóng)林廢棄物，合成人類可利用的優(yōu)質(zhì)蛋白和健康食品。開發(fā)食用真菌蛋白符合營(yíng)養(yǎng)健康和綠色可持續(xù)發(fā)展的雙重考量，同時(shí)有利于國(guó)家食物安全戰(zhàn)略的實(shí)施，是踐行“大食物觀”的有效切入點(diǎn)，具有巨大的市場(chǎng)前景、生態(tài)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

不同品種的食用菌產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量在10%～63%（干基）不等[6]。食用菌中必需氨基酸含量充足，并含有豐富的谷氨酸、天冬氨酸、核苷酸和風(fēng)味肽等呈味物質(zhì)，可產(chǎn)生濃郁的鮮味，相對(duì)于有強(qiáng)烈豆腥味的大豆蛋白，其風(fēng)味比較中性，適于替代動(dòng)物蛋白，用作灌腸、仿肉糜、仿肉塊制品的原材料。真菌蛋白制成的濃縮粉可以作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，起到良好的增肌作用[4]。食用菌蛋白作為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾鞍踪|(zhì)營(yíng)養(yǎng)素來源，正在形成時(shí)尚并越來越受到重視，相關(guān)產(chǎn)品在歐美市場(chǎng)已經(jīng)比較成熟且發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。英國(guó)Quorn公司早在1985年就推出了Mycoprotein天然濃縮菌蛋白產(chǎn)品，目前全球市場(chǎng)價(jià)值約為2.14億歐元，在未來幾年預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)率為20%[7]。瑞典的Mycorena公司也已推出兩款食用菌蛋白，分別用于制作肉替代品和配制水產(chǎn)養(yǎng)殖的飼料。美國(guó)Atlast公司在2020年新冠疫情肆虐的情況下，獲得4 000萬美元的融資，用于食用菌仿制培根的產(chǎn)品開發(fā)[4]。

近年來，國(guó)內(nèi)替代動(dòng)植物蛋白的相關(guān)研究正在穩(wěn)步發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品越來越豐富，食用菌也被作為一類替代產(chǎn)品，如香菇、杏鮑菇、羊肚菌等被用于替代大豆蛋白和其他植物蛋白，以改善一些高蛋白零食和仿制肉產(chǎn)品的風(fēng)味和咀嚼感。然而，相比于歐美國(guó)家，目前國(guó)內(nèi)對(duì)食用菌蛋白價(jià)值的認(rèn)識(shí)還不夠充分，宣傳力度不足。這一方面是因?yàn)闅W美日常飲食中以肉制品居多，出于環(huán)保和健康的原因，對(duì)非動(dòng)物蛋白食品比較追捧；另一方面，是因?yàn)槲覈?guó)傳統(tǒng)食品中素食種類較多，消費(fèi)者對(duì)食物風(fēng)味、質(zhì)感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均有較高的要求，需要對(duì)食用菌蛋白替代產(chǎn)品的制作工藝有更加全面深入的了解。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)食用菌蛋白風(fēng)味和加工特性的研究尚不充分，加工技術(shù)也不成熟，導(dǎo)致加工成本高，生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)體系尚未建立；缺少高產(chǎn)蛋白的食用菌專用菌種，尤其缺乏相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)研究；對(duì)食用菌菌絲體的高值利用還存在政策壁壘。這些因素都限制了食用菌蛋白產(chǎn)品的深度開發(fā)和應(yīng)用推廣，需要科研人員和企業(yè)合作努力，共同攻克。

2 食用菌腸道菌群促進(jìn)劑的開發(fā)

近年來，隨著分子微生物生態(tài)學(xué)研究水平的提高，腸道菌群的重要性逐漸受到關(guān)注，被譽(yù)為“超級(jí)有機(jī)體器官”，甚至被認(rèn)為是決定宿主健康的“第二大腦”[8]。益生元是一種可以誘導(dǎo)有益宿主中健康微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)。食用菌對(duì)人類消化系統(tǒng)的健康價(jià)值已被長(zhǎng)期關(guān)注，其富含的多種活性多糖，可以通過促進(jìn)有益菌群的增殖、產(chǎn)酸，并抑制腸道病原菌群，發(fā)揮腸道益生元的作用[9]。

腸道菌群可以促進(jìn)腸道營(yíng)養(yǎng)吸收和能量調(diào)節(jié)，對(duì)消化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和修復(fù)具有重要作用，同時(shí)對(duì)胃腸道的免疫系統(tǒng)也有影響。研究發(fā)現(xiàn)，靈芝能通過改變腸道微生物群的組成來降低小鼠的肥胖程度，因而有望開發(fā)出具有預(yù)防肥胖人群腸道失調(diào)和代謝紊亂功效的益生元產(chǎn)品[10]。香菇多糖在小鼠喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)的多樣性、均勻性具有雙向調(diào)節(jié)作用[11]；猴頭菇多糖在模擬人胃和腸道環(huán)境中，可促進(jìn)胃腸道益生菌的生長(zhǎng)和提高益生菌對(duì)胃腸道消化液的耐受力[12]。

食用菌多糖作為潛在的益生元物質(zhì)，不僅對(duì)腸道菌群有調(diào)節(jié)作用，而且能夠通過調(diào)節(jié)腸道菌群改善宿主的健康狀態(tài)，如抗肥胖、抗糖尿病、抗高脂血癥、抗結(jié)腸炎，以及提高機(jī)體免疫功能和抗胃腸道腫瘤等作用。因此，開發(fā)食用菌多糖作為益生元類健康產(chǎn)品，具有巨大的市場(chǎng)前景[8,13]。

3 食用菌高值代謝物的開發(fā)

20世紀(jì)，在真菌中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的青霉素、環(huán)孢菌素及他汀類藥物大大提高了人類的平均壽命。近年來，通過對(duì)基因組大數(shù)據(jù)的挖掘，發(fā)現(xiàn)食用菌中的多種天然產(chǎn)物都具有開發(fā)應(yīng)用價(jià)值。猴頭菇中的猴菇菌素能顯著減少神經(jīng)毒物對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的傷害，刺激阿茲海默小鼠海馬回神經(jīng)細(xì)胞增生，改善阿茲海默氏癥[14]。天麻共生菌蜜環(huán)菌屬真菌中的Melleolides具有抗驚厥、助眠、抗菌、抗癌的作用[15]。靈芝中的萜類物質(zhì)被認(rèn)為具有抗癌、安神的作用，從中還分離到抗脂肪肝候選新藥分子GA7[16]。蛹蟲草含有的噴司他汀是FDA認(rèn)證的毛細(xì)胞白血病、慢性粒細(xì)胞白血病等血液疾病的一線用藥，蛹蟲草含有的蟲草素除具有抗病毒、抗炎癥作用外，其衍生物對(duì)人肝癌細(xì)胞有殺傷力。這些活性物質(zhì)中，部分已經(jīng)利用合成生物學(xué)完成代謝途徑重構(gòu)，具備規(guī)?；a(chǎn)的潛力。同時(shí)，食用菌本身就可以作為工業(yè)生產(chǎn)菌株，如糙皮側(cè)耳已被開發(fā)用于生產(chǎn)麥角硫因[17]。這是食用菌新用途的應(yīng)用范例，也預(yù)示著未來可能有更多的工業(yè)用途的食用菌菌株被開發(fā)出來。

4 食用菌飼料化及寵物保健食品的開發(fā)

食用菌含有豐富的菌物蛋白和多種活性物質(zhì)，不僅有益于人類健康，而且對(duì)動(dòng)物也具有同樣的健康價(jià)值。畜禽、寵物的營(yíng)養(yǎng)需求和人類存在諸多相似之處，人類保健品開發(fā)的現(xiàn)有成果在畜禽類添加劑開發(fā)上有可供借鑒之處。

食用菌菌糠由于含有大量菌絲體和代謝產(chǎn)物，具有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健作用，是飼養(yǎng)家畜、家禽、魚類的優(yōu)質(zhì)飼料原料[18-20]，菇腳之類的下腳料還具有提高腸道健康水平和血清免疫水平的作用[21]。隨著人們生活水平的提高，近年來寵物保健品產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。寵物保健品是一類具有保障寵物機(jī)體健康狀態(tài)、輔助寵物疾病治療等功能的寵物食品[22,23]。傳統(tǒng)的寵物保健品主要以維生素、礦物質(zhì)等增強(qiáng)劑為主，而新一代的寵物保健品市場(chǎng)已經(jīng)嘗試用中藥材、酵母發(fā)酵液為原材料制作免疫調(diào)節(jié)和免疫增強(qiáng)保健品。食用菌具備的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值對(duì)寵物健康有良好的促進(jìn)作用，是制造寵物保健品的優(yōu)質(zhì)原料。

5 食用菌菌絲新型生物材料的應(yīng)用

食用菌菌絲體含有大量的幾丁質(zhì)，具有防霉、抗菌、阻燃、抗靜電的特點(diǎn)。菌絲體經(jīng)過物理和化學(xué)處理（加壓、交聯(lián)）后，可以制成菌絲皮革，與動(dòng)物皮革有著非常相似的材料與觸覺特性[24]。以木質(zhì)纖維素原料（木屑、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物）培養(yǎng)的食用菌-細(xì)菌生物復(fù)合材料，是一種具有可塑性、可折疊性、可降解性和可再生的“活”材料，可以自然地生物降解和再利用，具有環(huán)境友好性和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿25]。通過加壓，還可制成新型菌絲材料“密度板”。有人還嘗試制作菌絲紙張和菌絲泡沫材料[26]。以人工栽培食用菌或者韌性可能更強(qiáng)的野生大型真菌的菌絲體作為纖維，制作環(huán)境友好的各種原材料，是又一個(gè)充滿機(jī)遇的未來食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展新賽道。

6 小 結(jié)

本文描述的未來食用菌產(chǎn)業(yè)從本質(zhì)上來說，是不同于傳統(tǒng)食用菌產(chǎn)業(yè)和工廠化食用菌產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新領(lǐng)域，它是對(duì)目前食用菌領(lǐng)域應(yīng)用邊界的拓展，是對(duì)食用菌產(chǎn)業(yè)可能會(huì)出現(xiàn)的、或者發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)的描述，從技術(shù)成熟度的標(biāo)準(zhǔn)角度進(jìn)行評(píng)估，基本還處于闡明基礎(chǔ)原理和技術(shù)概念的初級(jí)階段。但是這些尚處于萌芽狀態(tài)的技術(shù)雛形值得高度重視，其是科研人員開展原始創(chuàng)新的新疆域，是企業(yè)創(chuàng)造核心競(jìng)爭(zhēng)力的新戰(zhàn)場(chǎng)，是產(chǎn)業(yè)強(qiáng)化引領(lǐng)地位的新賽道。