一株微小镰刀菌及其在微生物蛋白食品加工中的应用

本发明涉及微生物发酵与食品，尤其是指一株微小镰刀菌及其在微生物蛋白食品加工中的应用。

背景技术：

1、随着全球人口增长和消费结构升级，传统动物蛋白的供给模式已难以满足日益增长的市场需求，且其生产过程对生态环境造成较大压力。在此背景下，开发新型替代蛋白资源成为食品科技领域的重要方向。丝状真菌蛋白因其独特优势备受关注：首先，其蛋白质含量高、氨基酸组成均衡，具有优良的营养价值；其次，真菌菌丝体天然具备类似肉类的纤维结构，经简单加工即可获得良好的咀嚼感，适合开发植物基肉制品；此外，真菌细胞壁富含几丁质等膳食纤维成分，有助于增强饱腹感、促进肠道健康。

2、镰刀菌属（fusarium）部分菌种已被成功开发为商业化真菌蛋白产品，例如英国quorn公司利用威尼斯镰刀菌（fusarium venenatum）生产的真菌蛋白已行销全球。然而，现有商业化菌株仍存在蛋白转化率有待提升、必需氨基酸组成不够均衡、膳食纤维含量不足等问题，且多为国外菌株，国内尚缺乏具有自主知识产权的新型菌种资源。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一株微小镰刀菌及其在微生物蛋白食品加工中的应用。具体涉及一株微小镰刀菌（fusarium minutulum）ff-fp004-protein菌株，以及利用该菌株发酵生产具有高蛋白含量、优异质构特性的菌丝体蛋白的方法及其在微生物蛋白食品加工中的应用。

2、微小镰刀菌（fusarium minutulum）为镰刀菌属中的一个种，目前关于其在食品蛋白领域应用的报道极为有限。本发明从自然界中筛选获得一株微小镰刀菌新菌株，经深入研究证实，该菌株具有优异的蛋白积累能力，菌丝体蛋白含量高、氨基酸组成均衡、膳食纤维丰富，且菌丝体形成致密交织的三维网络结构，赋予产品优异的质构特性和饱腹感，为开发高品质替代蛋白产品提供了新的菌种选择。

3、本发明通过以下技术方案实现：

4、本发明第一个目的是提供一株微小镰刀菌（fusarium minutulum）ff-fp004-protein，于2026年04月09日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院，中国科学院微生物研究所，保藏编号为cgmcc no.42688。

5、本发明第二个目的是提供含所述微小镰刀菌ff-fp004-protein的微生物制剂。

6、在本发明的一个实施例中，所述微生物制剂包含微小镰刀菌ff-fp004-protein菌株和菌剂可接受的辅料。所述菌剂可为液体菌剂或固体菌剂，包括但不限于种子液、冻干粉等形式。所述辅料可选自培养基、保护剂、载体中的一种或多种。

7、本发明提供了一种食用菌丝体，以干质量计，所述食用菌丝体中粗蛋白含量为55%以上，膳食纤维含量达到25%以上，脂肪含量为5%以下；所述食用菌丝体来源于微小镰刀菌ff-fp004-protein。

8、在本发明的一个实施例中，所述食用菌丝体具有优异的质构特性，其硬度、弹性、咀嚼性、胶黏性、粘附性等与类肉制品品质关联的指标均优于市面上常见的丝状真菌蛋白。

9、本发明第三个目的是提供含所述微小镰刀菌ff-fp004-protein或所述微生物制剂的产品。

10、在本发明的一个实施例中，所述产品包括食品。

11、本发明第四个目的是提供所述微小镰刀菌ff-fp004-protein或所述微生物制剂在制备菌丝蛋白中的应用。

12、在本发明的一个实施例中，所述应用的方法为：将所述微小镰刀菌ff-fp004-protein接种于发酵培养基中进行培养，以生产菌丝蛋白。

13、在本发明的一个实施例中，所述微小镰刀菌ff-fp004-protein的接种量为1×104cfu/g~1×107 cfu/g。

14、在本发明的一个实施例中，所述发酵培养基包括葡萄糖20 g/l~45 g/l和硫酸铵3g/l~5 g/l。

15、在本发明的一个实施例中，所述培养的条件为：

16、26℃~33℃培养60 h~96 h，ph值为5.0-6.5，转速为100 rpm~400 rpm。

17、优选为，28℃~30℃培养60 h~96 h，以菌体生物量和蛋白含量达到峰值时为终点；ph值为5.5-6.0，转速为100 rpm~400 rpm。

18、在本发明的一个实施例中，所述菌丝蛋白中必需氨基酸占总氨基酸比例达40%以上，赖氨酸含量显著高于谷物蛋白。所述菌株发酵生产的菌丝体蛋白产品具有优异的质构特性，其弹性、韧性和咀嚼感显著增强，体外模拟胃肠消化过程中营养物质释放率显著提升。

19、本发明第五个目的是提供所述微小镰刀菌ff-fp004-protein或所述微生物制剂在微生物蛋白食品加工中的应用，包括但不限于植物肉、菌蛋白香肠等。

20、本发明还提供了一种利用微小镰刀菌生产高饱腹感优质菌丝蛋白的方法，包括以下步骤：

21、s1：将活化后的微小镰刀菌ff-fp004-protein菌株接种至种子培养基中进行种子培养，得到种子液；

22、s2：将所述种子液接种至发酵培养基中进行深层发酵培养，得到发酵液；

23、s3：对所述发酵液进行后处理，分离得到具有高蛋白含量、高膳食纤维和优异质构特性的菌丝蛋白。

24、在本发明的一个实施例中，步骤s1中，所述种子培养基为常规真菌培养基，如pda或gy培养基。种子培养条件为：温度28℃，转速150 rpm~200 rpm，培养时间24 h~48 h，至菌丝体处于旺盛生长期。

25、在本发明的一个实施例中，步骤s2中，所述发酵培养基包含碳源、氮源和无机盐。碳源可选自葡萄糖、可溶性淀粉、糖蜜等；氮源可选自有机氮源（如酵母粉、蛋白胨）与无机氮源（如硫酸铵、尿素）的组合；无机盐包括镁盐、钾盐、磷酸盐及微量元素，以满足菌体生长与代谢需求。

26、在本发明的一个实施例中，所述后处理包括：

27、（1）将发酵液进行热处理，灭活菌体并降解核酸；

28、（2）采用板框压滤或离心进行固液分离，收集湿菌丝体；

29、（3）用去离子水洗涤菌丝体；

30、（4）将洗涤后的菌丝体干燥，获得具有天然纤维结构和优异质构特性的菌丝体蛋白干品。

31、所述后处理具体为：

32、（1）热处理：发酵结束后，将发酵液加热至65℃~75℃保温20 min~30 min，再升温至85℃~95℃保温10 min~15 min。该过程既可灭活菌体、降解核酸，又有助于稳定菌丝体的三维网络结构，增强其质构特性。

33、（2）固液分离：采用板框压滤、真空抽滤或离心等方式将菌丝体与发酵液分离，收集湿菌丝体。

34、（3）洗涤：用去离子水或食品级用水反复洗涤菌丝体2~3次，去除表面附着的游离氮、培养基残留及色素。

35、（4）干燥：将洗涤后的菌丝体采用热风干燥、真空干燥或冷冻干燥等方式干燥至恒重，获得具有天然纤维结构和优异质构特性的菌丝体蛋白产品。

36、上述方法制备得到，所述产品具有以下特征：

37、（1）粗蛋白含量达55%以上，总膳食纤维含量达25%以上；

38、（2）必需氨基酸占总氨基酸比例达40%以上；

39、（3）菌丝体具有致密交织的三维网络结构，赋予产品优异的弹性、韧性和咀嚼感；

40、（4）体外模拟胃肠消化过程中营养物质释放率显著提升。

41、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

42、（1）高蛋白含量与均衡氨基酸组成：产品粗蛋白含量（干基）达55%以上，通过发酵优化可进一步提升至61.33%。氨基酸组成分析显示其含有全部人体必需氨基酸，必需氨基酸占总氨基酸比例达40%以上，完全符合fao/who推荐的理想蛋白标准。赖氨酸含量高达3.2%以上，可有效弥补谷物蛋白的不足；支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）总和达7.5%以上，对促进肌肉合成、缓解运动疲劳具有重要价值；谷氨酸含量丰富，赋予产品良好的鲜味特性。

43、（2）高膳食纤维含量：产品总膳食纤维含量达25%以上，有助于增强饱腹感、促进肠道健康。

44、（3）优异质构特性：菌丝体形成致密交织的三维网络结构，赋予产品优异的弹性、韧性和咀嚼感，与类肉制品品质关联的硬度、弹性、咀嚼性、胶黏性、粘附性等指标均优于市面上常见的丝状真菌蛋白。

45、综上所述，本发明首次将微小镰刀菌应用于菌丝体蛋白的发酵生产。经发酵优化，该菌株菌丝体蛋白含量可达55%以上，与已获批工业化的食用丝状真菌（如威尼斯镰刀菌）相当，且在质构特性（高硬度、高弹性、高咀嚼性）、膳食纤维含量及氨基酸组成方面具有独特优势。经检测，所产菌丝体蛋白不含毒素，安全可靠，总脂肪含量为5.3%，膳食纤维含量为25.6%。本发明为工业生产替代蛋白提供了具有自主知识产权的新菌株，同时为开发安全、营养、质构优良的新型食品原料奠定了基础，基于发酵法的生产方式有助于提高蛋白生产效率、减少碳排放、保护环境。

46、生物材料保藏信息

47、一种微小镰刀菌(fusarium minutulum)菌株ff-fp004-protein，于2026年04月09日保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，分类命名为镰刀菌fusarium sp，保藏单位简称为cgmcc，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院，中国科学院微生物研究所，保藏编号为cgmcc no.42688。