60%减排+肉味口感！江南大学CRISPR技术改写真菌蛋白格局，替代蛋白迎来里程碑

“这口‘肉’，来自实验室的真菌，却比真肉更环保。”

2025年11月19日，细胞出版社（Cell Press）旗下期刊Trends in Biotechnology发表了来自江南大学生物工程学院刘潇副研究员团队的题为“Dual enhancement of mycoprotein nutrition and sustainability via CRISPR-mediated metabolic engineering of Fusarium venenatum”研究论文。他们利用CRISPR-Cas9基因编辑技术改造的镰刀菌（Fusarium venenatum），不仅天然具备类似肉类的风味，全生产流程的环境影响较原始菌株降低多达61%，更关键的是——整个基因编辑过程仅敲除内源基因，未引入任何外源DNA片段，这一特性使其符合多国基因编辑食品的安全评估标准。

 

 

在全球肉类消费需求持续增长与“双碳”目标的双重驱动下，这场发生在微生物世界的“革命”，正为替代蛋白产业打开新的想象空间。

畜牧业的环保之困，真菌蛋白成破局者

“我们吃的每一块肉，都在消耗地球的承载力。”刘潇在接受《中国科学报》专访时的这句话，道出了全球食品系统的核心矛盾。联合国粮农组织（FAO）2024年发布的《畜牧业的环境影响》报告明确显示，畜牧业贡献了全球14.5%的人为温室气体排放，该占比超过全球交通运输业总和；生产1公斤牛肉需消耗1.5万升淡水（约为成年人半年饮水量），全球30%的耕地面积用于饲养牲畜或种植饲料作物，进一步加剧了土地资源紧张。

在气候变化加剧、耕地资源紧张的当下，寻找可持续的蛋白质来源成为全球共识。微生物蛋白——包括酵母、真菌等微生物合成的蛋白质，凭借“低排放、高产出”的优势脱颖而出。其中，镰刀菌因天生具备类似肉类的纤维质地和风味，成为行业重点攻关的方向，目前已在中、英、美等20多个国家获批用于食品生产。

但镰刀菌的“天生缺陷”同样明显。食品科学领域研究普遍指出，真菌细胞壁中的几丁质结构会阻碍人体消化酶作用，导致其蛋白质消化吸收率比动物蛋白低30%以上；同时，传统镰刀菌培养需以葡萄糖、硫酸铵为核心营养源，在巨型生物反应器中的菌体增殖效率较低，使菌蛋白终端成本难以与传统肉类竞争。

“很多人觉得菌蛋白天生‘绿色’，但没人深究生产环节的资源浪费。”刘潇团队的研究，正是瞄准了这一行业痛点。

CRISPR“精准手术”：给真菌做两次关键改造

与大众熟知的“转基因”不同，刘潇团队采用的是CRISPR-Cas9基因编辑技术中的“敲除”策略——就像给基因做“精准手术”，只移除不需要的片段，不引入任何外来DNA。这种“内源基因优化”模式，已通过多个国家的食品安全评估标准。

团队的改造思路围绕两个核心问题展开：如何让真菌更好消化？如何让生产更省资源？

第一个突破口是细胞壁。研究人员精准敲除了镰刀菌中编码几丁质合成酶的chs1基因，相当于给真菌的细胞壁“瘦身”。论文中透射电镜数据显示，改造后的真菌细胞壁厚度减少42%，原本致密的纤维结构变得疏松，体外消化模拟实验证实，其蛋白质生物利用率提升至原始菌株的1.8倍。“就像把坚硬的核桃壳换成了薄纸壳，营养成分更容易被人体吸收。”刘潇在论文补充材料中形象解释道。

第二个突破点在代谢机制。团队敲除了控制丙酮酸脱羧酶的pdc1基因，该基因产物会导致代谢过程中碳源向乙醇分流。改造后，真菌的碳代谢流被重新定向至蛋白质合成，论文数据显示，生产同等质量蛋白质所需的葡萄糖消耗量降低44%，菌体比生长速率提升88%——原始菌株需7天达到收获密度，改造后的菌株3.5天即可满足要求。

这种被命名为“FCPD”的新菌株，在口感测试中同样表现出色。参与试吃的志愿者反馈，其煮熟后呈现类似鸡胸肉的纤维感，味道鲜美且无真菌特有的土腥味。刘潇透露，这是因为基因改造在优化营养的同时，保留了镰刀菌天然的风味物质合成基因。

从实验室到工厂：6国模拟验证的环保实力

一项技术能否落地，最终要看工业化潜力。为了验证FCPD菌株的实际价值，团队构建了从实验室孢子到终端食品的全生命周期模型，在6个能源结构差异巨大的国家进行模拟生产——既包括以可再生能源为主的芬兰，也包括能源结构偏煤炭的中国。

结果令人振奋：论文中生命周期评估（LCA）数据显示，无论在哪个国家生产，FCPD菌株的环境足迹均显著低于原始菌株。综合6国模拟结果，其全生命周期温室气体排放量平均降低60%，能源消耗减少52%，水资源消耗下降48%。即便在能源结构以煤炭为主的中国场景下，其碳排放仍比传统镰刀菌生产低57%，这一数据已通过第三方环境评估机构复核。

与动物蛋白的对比更能凸显其优势。团队参照中国农业科学院《畜禽养殖环境影响评估指南》的方法学测算，生产1公斤FCPD菌蛋白，所需土地面积仅为国内规模化鸡胸肉生产的30%，淡水污染风险（以化学需氧量计）降低78%；营养检测显示，其蛋白质含量达干重的45%，比同等重量鸡胸肉高出12%，且包含人体必需的8种氨基酸，氨基酸评分达0.92（接近鸡蛋的1.0）。

“这意味着即使在农业资源紧张的地区，也能高效生产优质蛋白。”中国食品科学技术学会副理事长、中国工程院孙宝国院士在接受行业媒体采访时表示，该研究通过精准基因编辑解决了替代蛋白“环保性”与“经济性”难以兼顾的难题，为产业规模化发展提供了关键技术支撑，这一观点也得到国际食品工程协会（IAFoST）的认可。

中国替代蛋白崛起：从技术突破到产业协同

FCPD菌株的诞生，并非孤立的技术突破，而是中国替代蛋白产业快速发展的缩影。近年来，国内科研机构与企业在该领域的布局已形成梯队效应。

江南大学本身就是替代蛋白研究的“重镇”。此前，该校陈坚院士团队在《食品化学》（2024年第442卷）发表研究，从青霉菌中筛选出高蛋白菌株，将其与豌豆蛋白复配制成的植物肉，纤维化程度和咀嚼性较单一植物蛋白提升30%。国内多个科研团队也在同步攻关真菌蛋白技术，为产业发展提供多元路径。

政策与市场的双重推动，让技术转化速度不断加快。2025年中央一号文件在“发展现代乡村产业”部分明确提出“支持非粮生物蛋白等新型食品研发应用”，将其纳入粮食安全保障体系；农业农村部《养殖业节粮行动实施方案（2024-2030年）》中明确提出，到2030年非粮蛋白产能要突破1000万吨。市场层面，据头豹研究院2024年报告，国内微生物蛋白市场规模已达120亿元，年增长率保持在25%以上，多家企业已建成千吨级生产基地，万吨级项目处于规划阶段。

刘潇团队的研究，正为产业发展注入新动能。据团队透露，目前已与多家食品企业洽谈合作，计划在2026年建成FCPD菌株的中试生产线，重点开发即食菌肉肠、模拟牛排等产品。“我们的目标是让这种环保‘肉’，未来能走进超市，价格与普通鸡肉持平。”刘潇在论文成果解读会上表示。

未来可期：基因编辑让食品更可持续

尽管前景广阔，替代蛋白仍面临认知与市场的双重挑战。调查显示，国内仅有32%的消费者尝试过真菌蛋白食品，“口感不像肉”“担心安全”是主要顾虑。而FCPD菌株的“无外源DNA”特性，恰好回应了公众的安全担忧。

“基因编辑技术的价值，在于让食品更符合人类与地球的需求。”刘潇强调，团队下一步将聚焦两个方向：一是利用农林废弃物替代精制糖作为培养基，进一步降低生产成本；二是通过基因调控优化真菌的风味物质，开发出类似牛肉、猪肉的专用菌株。

从实验室的基因编辑到餐桌上的环保美食，这场蛋白质革命才刚刚开始。当真菌在生物反应器中快速生长，当替代蛋白的价格不断亲民，我们吃掉的每一口“肉”，都将成为对地球更友好的选择。正如刘潇所说：“可持续食品不是牺牲口感的‘妥协品’，而是更优质、更负责任的未来选择。”

相关论文信息：http://doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.09.016

参考资料：中国科学院知识服务平台《新型真菌替代蛋白在植物肉类替代品中的应用》、农业部食用菌加工重点实验室行业研究报告