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“化腐朽为神奇”? ——一种真菌将农业废弃物转化为未来营养美食

  • 2026-10-11 07:05:16
“化腐朽为神奇”? ——一种真菌将农业废弃物转化为未来营养美食

图1 古老智慧中诞生的未来解决方案:印尼传统oncom:真菌(图中橙色菌丝)在豆渣上自然生长,将其转化为高蛋白食品。科学家正将此过程转化为技术,用以处理多种果蔬渣、谷物副产品等废弃物。

在印度尼西亚爪哇岛,一种名为“oncom”(昂孔)的传统发酵食品正引起全球食品科学家与可持续发展专家的高度关注。最新发表于《Nature Microbiology》的研究揭示,制作红色昂孔的关键真菌——Neurospora intermedia,具备将多种农业食品废弃物高效转化为营养丰富、安全可口食品的潜力,有望成为未来食品产业中“化废为宝”的核心微生物。

传统智慧与现代科学的交融

研究团队通过多组学技术深入分析了昂孔的制作过程,发现红色昂孔主要由N.intermedia真菌主导发酵。这种真菌能有效分解豆渣(制作豆浆的副产品)中的果胶和纤维素,释放出阿拉伯糖、半乳糖等游离糖,并提升蛋白质与脂肪含量。更引人注目的是,发酵过程还产生了丰富的麦角硫因——一种具有抗氧化保健功能的稀有氨基酸。

三大优势:安全、高效、适应力强

研究证明,该真菌具有安全、高效、适应力强的三大优势。

安全、美味:基因组分析表明,N.intermedia不携带任何已知真菌毒素的合成基因,食用安全性高。首次尝试该产品的丹麦消费者评价积极,形容其具有“坚果香”、“蘑菇味”,在外观、风味和口感上均获好评。

高效、高活:与野外焚烧植被中分离的菌株不同,用于昂孔发酵的N.intermedia属于一个与人类副产品密切相关的独立遗传分支。该分支菌株在纤维素酶活性上显著更高,能更高效地分解植物纤维。

图2 多组学分析显示,N.intermedia在豆渣上显著上调了多种碳水化合物活性酶的基因表达(图b)。生化验证证实,发酵后果胶组分中的阿拉伯糖和半乳糖含量下降超40%,同时纤维素酶活性飙升(图e,f),实现了对植物细胞壁的高效解构与营养释放。

适应力强:实验室验证显示,该真菌能在30种不同的工业农业副产品上生长,包括各类植物奶残渣、果蔬渣、谷物加工副产品等,仅少数几种(如葡萄渣、橄榄渣)不支持生长。这为其大规模、多元化应用奠定了坚实基础。

图3 基因组研究发现,用于昂孔生产的菌株属于一个与人类活动副产品紧密相关的独立进化分支(图a,b)。与野外菌株相比,该分支菌株在关键的纤维素酶基因上积累的突变更少,酶活性平均高出4倍(图d,e),表现出对废弃底物的精准遗传适应。

展望

从传统食物到未来食物

——全球可持续食品解决方案

这项研究不仅阐明了一种传统发酵食品的科学原理,更凸显了N.intermedia作为“细胞工厂”的巨大潜力。它提供了一种低技术门槛、可分散化生产的解决方案,能够将本地大量产生的食品加工废弃物快速转化为高蛋白、富营养的食品或食材,减少粮食浪费与温室气体排放。

图4 产业化应用的核心在于底物广度。实验室筛选证实,N.intermedia能在绝大多数测试的副产品上旺盛生长。其“食谱”覆盖了从坚果渣、谷物皮到多种植物奶残渣的广阔范围:

支持旺盛生长的副产品

豆渣、燕麦奶渣、椰奶渣

苹果渣、胡萝卜渣、麦芽根

葵花籽饼、杏仁皮、米糠

随着全球对可持续食品系统需求日益迫切,源于印尼古老智慧的N.intermedia,正引领一场以微生物为核心的“未来食物”创新,有望在未来餐桌上,以丰富多样的形式,为人类提供既美味又环保的营养新选择。这项发表于《Nature Microbiology》的研究,将传统智慧、尖端科学与可持续需求融为一体。N.intermedia以其安全性、广谱底物适应性和卓越的转化效率,为构建低碳的未来食品蛋白生产体系,提供了一个极具吸引力的生物技术解决方案。

【参考文献】

Maini Rekdal, V., Villalobos-Escobedo, J.M., Rodriguez-Valeron, N., et al. Neurospora intermedia from a traditional fermented food enables waste-to-food conversion. Nature Microbiol ogy, 2024, 9: 2666-2683, DOI: https://doi.org/10.1038/s41564-024-01799-3

Sandström, V., Chrysafi, A., Lamminen, M., et al. Food system by-products upcycled in livestock and aquaculture feeds can increase global food supply. Nature Food, 2022, 3: 729–740.

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