使用产菌丝真菌结合组织化基材的方法和由其形成的食品与流程

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求享有2019年8月12日提交的第62/864,946号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及用真菌菌丝生长结合组织化基材如组织化蛋白质基材的方法。通过本文所述的方法形成的结合的组织化基材(bound textured substrate)可用作高蛋白食品，例如肉类替代品、肉类类似物或海产品类似物。

背景技术

在肉类和海产品替代品的形成过程中，经常使用树胶和/或胶凝剂将食品的基本成分(例如蛋白质成分)保持在一起。例如，一些肉类替代品使用马铃薯和蛋清蛋白作为胶凝剂，而其他肉类替代品使用淀粉或树胶作为结合剂。较少富含蛋白质的食物常用糖作为结合剂。

然而，在肉类和海产品替代品中使用树胶和/或胶凝蛋白可能存在几个弊端。例如，树胶和/或胶凝蛋白的使用导致食品包含更多成分，这可能会引发消费者寻求成分有限和/或最低限度加工的食品的问题。这些附加成分的使用还会使制造过程复杂化，从而增加生产成本。此外，树胶和/或胶凝剂对基础成分的结合效果最低。此外，树胶和/或胶凝剂通常不会增加食品的总蛋白质含量，而是会增加不太理想的碳水化合物。

因此，需要改进的结合组分和使用该改进的结合组分制造食品的改进方法。

技术实现要素：

本文描述了使用产菌丝真菌(mycelium-producing fungi)将组织化基材结合在一起的方法的各种实施方案。该方法大体可包括：提供组织化基材，例如组织化蛋白质基材，可以对该基材进行或不进行用于帮助促进菌丝在组织化基材的内部、外部或内部与外部生长的各种预处理步骤；用产菌丝真菌来接种组织化基材；以及在组织化基材的内部、外部或内部与外部生长菌丝，以结合该组织化基材。所结合的组织化基材可用作高蛋白食品，如肉类替代品、肉类类似物或海产品类似物。在一些实施方案中，产菌丝真菌用于将多个组织化基材结合在一起以形成较大的复合食品。

附图说明

图1A是示出根据本文所述各种实施方案用于形成结合的组织化基材的方法的流程图。

图1B是示出根据本文所述各种实施方案用于形成结合的组织化基材的方法的流程图。

图1C是示出根据本文所述各种实施方案用于形成结合的组织化基材的方法的流程图。

图1D是示出根据本文所述各种实施方案的用于形成结合的组织化基材的方法的流程图。

图1E是示出根据本文所述各种实施方案的用于形成结合的组织化基材的方法的流程图。

图2是根据本文所述各种实施方案将两个或多个组织化基材结合在一起的方法的示意图。

具体实施方式

参照图1，用于形成结合的组织化基材的方法100大体包括：提供组织化基材的步骤110，用产菌丝真菌来接种组织化基材的步骤120，以及在组织化基材内和/或周围生长菌丝以结合该基材的步骤130。一般而言，方法100提供了一种用于获取在局部水平上组织化的基材(例如，蛋白质基材)，并通过在基材内和/或周围生长菌丝而结合基材从而在基材内和/或周围产生基质的手段。在基材内和/或周围产生的基质结合基材并在宏观水平上产生组织化。可以控制菌丝在基材内和/或周围生长的方式，以在例如组织化、稳定性和维度方面获得所需的最终结果。方法100大体上允许产生蛋白质含量高并且可以用作例如肉类替代品的食品，同时还提供结合性、稳定性、质地得到改进以及大小和形状范围更宽的食品。

在步骤110，提供组织化基材。可以使用任何适于在食品中使用并且具有适于接受菌丝生长的结构的组织化基材。在一些实施方案中，组织化基材是组织化蛋白质基材。合适的组织化蛋白质基材的一个非限制性实例是组织化植物蛋白(TVP)，而其它非限制性实例包括基于植物的组织化基材。TVP是使用将加压的熔融蛋白质混合物挤出以导致快速膨胀成纤维海绵状基质的挤出工艺形成的。因此，TVP通常具有多孔网络，菌丝可以在其中生长以在TVP中和TVP周围形成基质，从而改善TVP基材的整体结合。挤出工艺用于形成纤维海绵状基质，TVP提供对TVP基材的组织化处理，类似或其它加工方法可用于提供对其它类型的基材的组织化处理。一般而言，当描述基材时，本文所用的术语“组织化”通常是指具有类似于TVP质地的质地，其中组织化是通过处理获得的，或可以在基材中天然存在(例如天然纤维材料中)的对TVP的类似组织化，或类似于由菌丝生长本身提供的对TVP的组织化。

在一些实施方案中，组织化基材是真菌基。例如，组织化基材可以是真菌生物质。组织化基材也可以是处理过的真菌发酵组合物。如本文所用，术语“真菌发酵组合物”通常包括在制备食品或饮料组合物的过程中使用真菌来发酵食品或饮料组合物中一种或多种成分的任何食品或饮料组合物。“真菌发酵组合物”的指代包括含酒精的和不含酒精的组合物。真菌发酵的饮料的非限制性实例包括但不限于：清酒(Sake)、味醂(Mirin)、烧酎(Sochu)、烧酒(Soju)、韩国甘酒(Dansul)、酒酿(Jiuniang)、韩国清酒(Cheongju)、日本甘酒(Amazake)、泡盛酒(Awamori)、浊酒(Doburoku)、绍兴酒(Shaosing-chu)、韩国米酒(Takju)、韩国药酒(Yakju)、马格利酒(Makgeolli)、三蒸酒(Samsu)、塔牌黄酒(Tapai)、菲律宾米酒(Tapuy)、泰国米酒(Thai rice wine)、Ruhi、粟酒(Pachwai)和巴厘岛米酒(Brem Bali)。更一般地，真菌发酵的饮料可以是通过用丝状真菌糖化植物材料而生产的任何酒精饮料，其中产生了含有丝状真菌的副产物。真菌发酵的食品的非限制性实例包括但不限于：酱油、丹贝(tempeh)和味噌(miso)。用作组织化基材的真菌发酵组合物可以是成品状态(即，适于供销售、分配、人类消费等)、半成品状态(即，在组合物被销售、分配、消费等前要进行进一步的处理步骤)，或可以是另一种组合物生产过程中形成的副产物。例如，真菌发酵组合物可以从日本清酒酒糟中获得，或是作为完整的日本清酒酒糟、经过旨在增加真菌材料浓度而处理的日本清酒酒糟，或从日本清酒酒糟中分离的真菌生物质。也可以使用处理过或培育的呈基材形式的真菌蛋白质生物质。粉碎或磨碎的真菌材料诸如粉碎或磨碎的蘑菇也可用作基材材料。

步骤110中提供的基材的大小和形状通常不受限制。在一些实施方案中，基材呈块状、薄片、大块、小块、条形等形式。步骤110中提供的基材的大小通常通过下文更详细讨论的菌丝生长步骤130来增加，或通过在基础基材内和/或周围形成基质，或通过将两种或多种基材结合在一起形成复合材料。

在步骤120，用产菌丝真菌来接种步骤110提供的组织化基材。接种步骤120通常包括将产菌丝真菌添加到组织化基材中以便可以进行后续步骤以生长菌丝并在基材内和/或周围形成基质的任何方式。一般而言，产菌丝真菌是通过将孢子添加到基材内和/或基材上而添加到基材中的，尽管也可以直接将菌丝添加至基材中。在一些实施方案中，进行接种使得产菌丝真菌位于整个基材中，既在基材内(即，在基材中的孔和空隙空间内)又在基材的表面上。可选地，也可以使用选择性接种使得孢子仅被引入到基材的特定区域。

可以使用任何方式将产菌丝真菌的孢子接种基材。在一些实施方案中，孢子处于悬浮液中，将悬浮液引入到基材中和基材上以将孢子递送到基材的不同部分。如下文关于可在基材上进行的预处理步骤更详细讨论的，可通过用于在基材中戳出孔的尖锐物将孢子引入基材中。在这样的实施方案中，尖锐物上可以包裹有孢子，使得当尖锐物穿透基材时，孢子被引入基材的内部。也可以将干的孢子喷洒到基材内或基材上。

步骤120中可以使用任何真菌材料，只要该真菌材料能够生长用于结合基材的菌丝。示例性但非限制性的可用真菌的实例包括来自根霉属(Rhizopus genus)、曲霉属(Aspergillus genus)或侧耳属(Pleurotus genus)的那些真菌。可用的真菌种类的具体实例包括但不限于少孢根霉(Rhiszopus oligosporus)、米根霉(Rhizopus oryzae)和米曲霉(Aspergillus oryzae)。也可以使用其它丝状微生物和真菌。在一些实施方案中，选择用于结合基材的真菌是发酵过程中消耗脂肪(而不是碳水化合物)的菌株，从而简化了培育过程。例如，在这样的实施方案中，在菌丝生长之前可以无需向基材中加入碳水化合物，这使得针对低碳水化合物食品的培育过程更简单。

当组织化基材是真菌生物质、处理过的真菌蛋白或一些其它作为真菌基的基材材料时，接种到基材中的真菌孢子可以是与基材相同的真菌或不同的真菌。无论基材材料如何，可以将一种真菌或多种类型的真菌接种于基材。

在步骤130，培育菌丝以在基材内和周围形成基质而结合基材。更具体地说，菌丝生长在与其自身和基材材料结合的网络中。菌丝培育通常通过步骤120接种到基材中的真菌材料的发酵来进行。因此，步骤130通常在促进真菌材料发酵的条件下进行，诸如提供氧气环境和/或提供碳水化合物和/或提供脂肪。例如，可以提供富氧环境来促进菌丝培育。在一些实施方案中，富氧环境有助于产生更密集的真菌菌丝生长，这可以产生更强结合的材料，该材料具有更高的蛋白质浓度。如下文更详细讨论的，还可以对基材进行预处理以改善发酵条件和/或促进发酵。

当步骤130中菌丝生长时，通过在基材内和周围形成菌丝基质，基材的大小得以增加。另外，步骤130中菌丝的生长通常可以推进局部组织化，使得增大的基材具有类似的组织化，但这是在宏观尺度上。如下文更详细描述的，还可以进行菌丝培育以将两种或多种基材结合在一起。

虽然图1A示出了将基材与菌丝结合的一般性方法100，但是该方法可以通过在图1所示的方法过程中进行的各种附加处理步骤来改变和改进。例如，关于图1B，可以进行附加的基材预处理步骤115，以便以可以促进菌丝生长的方式调节基材。基材预处理步骤115通常不受限制，并且可以包括处理或以其它方式调节基材以改善菌丝生长的任何方式。

在一些实施方案中，基材预处理步骤115包括在对基材接种之前压实基材。可以使用任何压实基材的方式。在接种之前压实基材的目的可以是使基材致密化、使基材中的纤维排整齐和/或使真菌生长的微观形态成形和定向。

在一些实施方案中，对基材进行通气，以便改善流经基材的氧气流，这可以进而促进改善步骤130中的发酵。可以使用任何方式对基材进行通气。在一些实施方案中，用尖锐物、针等在不同位置反复戳捅基材。选择性戳捅基材可以将氧气引导到基材中需要增加和/或改善发酵的特定区域。作为预处理步骤115的一部分，还可以对基材进行改性以产生包封氧(即，将氧捕获在基材内的空隙中)。

此外，如前所述，用于给基材通气的尖锐物、针等可以包裹有产菌丝真菌孢子，使得预处理步骤115也用作接种步骤120的至少一部分。与选择性戳捅基材以产生使氧气流到达基材内特定区域的通道一样，也可以选择性地使用尖锐物、针等来对基材进行接种，以确保将孢子置于基材中特定区域内的特定位置。

在一些实施方案中，将脂肪和/或油组分添加到基材中，作为预处理步骤115的一部分。可以使用任何方式(诸如通过注射)将脂肪和/或油组分添加到基材。可以将脂肪和/或油组分添加到整个基材中或选择性地添加到基材内的特定区域。当添加到基材中时，脂肪和/或油组分可以被吸附到基材中。可以添加脂肪和/或油组分，以便将所需的组分加入到由基材形成的最终食品中。

与前段类似，预处理步骤115可以包括向基材添加碳水化合物。可以使用任何方式将碳水化合物添加到基材中。可以将碳水化合物添加到整个基材中，或选择性地添加到基材内的特定区域。向基材中添加碳水化合物的目的可以是在生长阶段为真菌提供附加的生长能量(除了基材中可能天然存在的碳水化合物之外)。在一些实施方案中，添加到基材中的碳水化合物的量是预先确定为菌丝生长所需的确切量的指定量，以便在真菌培育步骤后基材中很少或没有碳水化合物残留。

在一些实施方案中，将氮源诸如蛋白质或氨基酸或氨化合物例如以蛋白质分离物的形式添加到基材中，作为预处理步骤115的一部分。可以使用任何方式将蛋白质添加到基材。可以将蛋白质添加到整个基材中或选择性地添加到基材内的特定区域。可以添加蛋白质组分，以便将所需的组分加入到由基材形成的最终食品中。

还可以将调味剂和/或颜料添加到基材中，作为预处理步骤115的一部分。可以使用任何合适的方法(包括注射)将任何类型和组合的调味剂和/或颜料添加到基材中。可以将调味剂和/或颜料添加到整个基材中，或选择性地添加到基材的特定区域。随后在生长过程中，真菌可以摄取色料和/或香味，在这种情况下，这种色料和/或香味成为所长出的菌丝的一部分。

在一些实施方案中，预处理步骤115可以包括在接种和菌丝培育之前对基材进行灭菌。

可以作为预处理步骤115而进行的上述处理可以单独地或以任何组合和以任何顺序进行。

现在参照图1C，也可以通过增加与菌丝培育步骤130同时进行的处理步骤135，在图1A所示的基本方法100基础上对方法100进行修改。向内生长处理步骤135可在整个菌丝培育步骤130中、在菌丝培育步骤130期间的特定时间、或在菌丝培育步骤130期间的不同时间间隔进行。向内生长处理步骤135的目的可以例如是促进菌丝的继续生长和/或调节基材以便随后用作食品。

在一些实施方案中，向内生长处理步骤135包括在菌丝培育期间压实基材。因为菌丝生长发生在压实过程中，所以压实将用于压实原始基材和在压实点处生长的任何菌丝。可以使用任何方式压实基材。在一些实施方案中，在整个菌丝生长过程中连续进行或在菌丝生长期间间隔进行压实。在菌丝生长期间压实基材的目的是使整个生物质致密化，并使宏观质地更类似于肉和其它食品。例如，可以进行压实以使纤维在基材中排整齐或产生不同的分层图案。

在一些实施方案中，将脂肪和/或油组分添加到基材，作为向内生长处理步骤135的一部分。与步骤115一样，可以使用任何方式(诸如，通过注射)在菌丝生长过程中向基材添加脂肪和/或油组分。可以将脂肪和/或油组分添加到整个基材中或选择性地添加到基材内的特定区域。当添加到基材中时，脂肪和/或油组分可以被吸附到基材中。可以添加脂肪和/或油组分，以便将所需的组分添加到由基材形成的最终食品中。

也可以在菌丝生长过程中添加碳水化合物，作为处理步骤135的一部分。当在菌丝生长过程中诸如通过注射添加碳水化合物时，可以在生长过程中间隔地或在整个菌丝生长步骤中连续地添加碳水化合物。

也可以在菌丝生长期间添加调味剂或颜料或两者都添加，作为处理步骤135的一部分。可以例如通过注射将调味剂和/或颜料添加到基材中，目的是制备通过菌丝结合在一起的基材，以用作食品。真菌可以摄取色料或香味，在这种情况下，色料和/或香味成为所长出的菌丝的一部分。

也可以在菌丝生长期间添加蛋白质，作为处理步骤135的一部分。可以以任何合适的方式将蛋白质添加到基材中，目的是将所需的组分添加到基材中，它们随后可以用作食品。

现在参照图1D，也可以通过在菌丝生长步骤130之后增加后处理步骤145，在图1A所示的基本方法100基础上对方法100进行修改。后处理步骤145的目的可以例如是调节基材以便随后用作食品。

在一些实施方案中，向内生长处理步骤135包括在菌丝生长之后压实基质。因为菌丝生长已经完成，压实将用于压实原始基材和所长出的已经在基材内和周围形成基质的菌丝。可以使用任何方式压实基材。在菌丝生长之后压实基材的目的是产生用于食物消耗的更致密的材料，其具有更多的营养和更受欢迎的质地，因此可用作例如肉类替代品。

在一些实施方案中，将脂肪和/或油组分添加到基材中，作为后处理步骤145的一部分。与步骤115和135一样，可以使用任何方式(例如，通过注射)在菌丝生长后将脂肪和/或油组分添加到基材。可以将脂肪和/或油组分添加到整个基材中或选择性地添加到基材内的特定区域。当添加到基材中时，脂肪和/或油组分可以被吸附到基材内和/或被吸附到现在产生的真菌基质中。可以添加脂肪和/或油组分，以便将所需的组分添加到由基材形成的最终食品中。

也可以在菌丝生长之后添加调味剂和/或颜料，作为处理步骤145的一部分。可以例如通过注射将调味剂和/或颜料添加到基材中，目的是制备通过菌丝结合在一起的基材，以便用作食品。

虽然图1A-1D通常利用提供一般组织化基材的步骤110，但是图1A-1D中所示的方法还可以包括其中所提供的基材已经被改变以便完成处理步骤115、135和145中所述的一些或全部处理的实施方案。例如，在一些实施方案中，制备组织化基材的方式包括将接种物、脂肪、油、碳水化合物、蛋白质、颜料和/或调味剂掺入到被处理成组织化基材的材料中，使得步骤110中提供的组织化基材已经在其中掺入了接种物、脂肪、油、碳水化合物、蛋白质、颜料和调味剂中的一种或多种。

如上文关于图1A-1D中进行菌丝培育的步骤130所述，发酵是用于培育真菌的，更具体地，是真菌菌丝。参照图1E，对图1A的一般性方法100的改变是通过液态发酵128(在此过程中培育基材)进行菌丝培育的一部分，随后进行除去液体的过滤步骤129，然后进行固态发酵130以进一步培育菌丝。在该实施方案中，进行过滤以从在液体发酵步骤128过程中长出的基材中除去液体。过滤液体的具体方式不受限制，只要过滤工艺不杀死真菌即可。因为过滤步骤129之后真菌仍然存活，所以可以在步骤130进行附加的固态发酵以继续菌丝的生长。为了进一步促进该固态发酵步骤130，可以以在基材中留下真菌继续生长所需的营养物的方式进行过滤。附加或可选地，提供附加的营养物(例如，油、脂肪、碳水化合物等)以在固体状态下继续进行真菌生长也是有用的。在可选的实施方案中，在液态发酵后，将新物种或相同物种再次引入到基材中，并使用接种物进行固态发酵。该可选实施方案的益处在于，不再需要采取步骤来确保初始真菌(即，负责液态发酵的真菌)在过滤后仍然存活。在任一实施方案中，作为菌丝生长的一部分进行液态和固态发酵的工艺能够帮助确保真菌彼此紧密生长，从而产生由紧凑和致密的菌丝网络结合的基材。

如上文简要讨论的，本文所述的方法可以用于结合组织化蛋白的基材或将两种或多种组织化蛋白的基材结合在一起。参照图2，示出了将多个基材210、220、230结合在一起的示意图。每个基材210、220、230可以单独接种产菌丝真菌，之后进行菌丝生长以单独将每个基材进行结合。如图2所示，然后可将基材210、220、230层叠，之后将另外的接种物添加到复合结构240中，并进行进一步的菌丝生长。该第二轮菌丝生长导致在所有基材210、220、230周围形成基质，使得它们结合在一起形成复合结构240。虽然图2示出了基材层叠结构，但是也可以以任何类型的接触布置来放置基材。

尽管图2示出了接下来以三明治式结构结合在一起的呈片状形式的三个基材210、220、230，但是可以使用该方法将任何数量的基材结合在一起，并且结合在一起的基材可以具有任何形状和大小。在一个可选实施例中，基材呈碎块的形式并结合在一起形成团块。此外，在复合物中结合在一起的基材可以具有相对均匀的大小和/或形状，或复合物可以包括各自具有不同大小和/或形状的基材。

图2显示了将三个基材放在一起并对堆叠物进行接种以同时将所有三个基材结合在一起。在图2所示实施方案的替代方式中，将基材210和220堆叠在一起，接种并通过基材210与220之间的菌丝生长结合在一起来形成复合堆叠物210/220。随后，可将基材230堆叠在复合堆叠物210/220的顶部，接着对基材进行接种并培育菌丝，使得复合堆叠物210/220与基材230结合在一起。该方法可以被认为是一种通过一系列接种和培育步骤形成复合物的方法，对于添加到前一复合堆叠物的每个基材都有一个接种和培育的步骤。

图2所示的方法允许在制备所结合的复合材料时具有高度的多样性。例如，在堆叠物中使用的每个基材可以具有不同的组成。在一个实施方案中，基材210和230可以是组织化植物蛋白的基材，而基材220是真菌生物质的基材，使得当这三种基材结合在一起时，它们形成具有潜在不同风味、营养成分、颜色/着色、配料(脂肪、油等)和/或质地的夹心型构型。每个基材也可以与其它基材分开制备，例如其中一些基材经历处理步骤115、135、145中的一个或多个，而其它基材要么不经历处理步骤115、135、145中的任何一个，要么经历不同形式的处理步骤115、135、145。最终，可以产生基材的非同质组合，其中该非同质组合具有更复杂的宏观质地。

图2还清楚地示出了如何由较小的基材单元生产较大的食品。使用本文所述的结合技术，这些较大的复合产品具有稳定性，并且基于其与例如肉片或鱼片在大小上的相似性，提供可能更适合于模仿肉或海产品产品的食品。

一旦形成复合材料，诸如通过图2所示和上述的方法，可以进行进一步的处理，以获得以前不能获得的更复杂的质地。例如，可以通过使用本文所述的方法将小的基材结合在一起，然后将较大的复合产品研磨、破碎或撕拉开以形成碎块或碎片，从而产生碎块产品。

综上所述，可以理解，为了说明的目的，本文描述了本发明的具体实施方案，但是在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改。因此，本发明仅由所附权利要求限制。