Nấm đã được con người sử dụng để chế biến và bảo quản thức ăn một cách rộng rãi và lâu dài: nấm men được sử dụng cho quá trình lên men để tạo ra rượu, bia và bánh mì, một số loài nấm khác được sử dụng để sản xuất xì dầu (nước tương) và tempeh. Trồng nấm và hái nấm là những ngành kinh doanh lớn ở nhiều nước. Nhiều loại nấm được sử dụng để sản xuất chất kháng sinh, gồm các kháng sinh β-lactam như penicillin và cephalosporin. Những loại kháng sinh này đều được sử dụng rộng rãi trong việc chữa trị các bệnh do vi khuẩn gây ra như: lao, phong cùi, giang mai và nhiều bệnh khác ở đầu thế kỷ XX, tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong hóa học trị liệu kháng khuẩn. Môn khoa học nghiên cứu về lịch sử ứng dụng và vai trò của nấm được gọi là nấm học dân tộc.

Chế biến thực phẩm

Nấm men khô, dạng kết tinh của men được sử dụng thương mạiBình Kombucha đang lên men

Nấm men bánh mì với loài chính là Saccharomyces cerevisiae, một nấm đơn bào, được sử dụng rộng rãi trong việc làm bánh mì và những sản phấm từ bột mì khác, như pizza hay bánh bao [58]. Trong quá trình lên men rượu dưới điều kiện yếm khí, nấm men sẽ sản sinh ra rượu etanol và khí cacbonic (CO2) có vai trò làm nở bột mì. Một số loài nấm men của chi Saccharomyces cũng được sử dụng để sản xuất đồ uống có cồn, như bia hay rượu vang thông qua quá trình lên men rượu[59]. Nấm men và vi khuẩn acetic được sử dụng trong quá trình chuẩn bị Kombucha, một loại trà ngọt lên men. Những loại men tìm thấy trong trà rất đa dạng, như Brettanomyces bruxellensis, Candida stellata, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii và Zygosaccharomyces bailii[60]. Ngoài ra, Vegemite và Marmite, những chiết xuất nấm men[61], đã được sử dụng rộng rãi làm gia vị để chế biến thức ăn trong đời sống.

Vân xanh pho mát Stilton với nấm Penicillium roqueforti.

Một số loài nấm sợi thường được sử dụng để sản xuất sinh khối protein. Mốc Aspergillus oryzae được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước, như sản xuất nước tương (xì dầu), súp miso và rượu sake ở Nhật Bản[62] hay làm tempeh ở Java[63]. Mốc hoa cau được dùng để sản xuất tương, loại thực phẩm phổ biến ở Việt Nam, cũng chính là A. oryzae[62], tuy nhiên tương sản xuất thủ công lại có độ an toàn không cao, bởi những loại mốc tốt và không độc như A. oryzae và Aspergillus sojae lại rất dễ lẫn lộn với những loại mốc nguy hiểm có độc tố gây ung thư khác là A. flavus và A. parasiticus[62]. Quorn là loại thực phẩm giàu protein được sản xuất từ mốc Fusarium venenatum[64], và được dùng trong việc chế biến đồ ăn chay. Nhiều loại thực phẩm khác cũng được chế biến bởi mốc như chao (ủ nhờ mốc Actinomucor elegans, Mucor racemosus hay Rhizopus)[65], ang-kak (gạo lên men với mốc đỏ Monascus purpureus)[66], salami (một loại xúc xích, lên men nhờ P. nalgiovense, P. chrysogenum)[67][68]. Trong sản xuất pho mát, một kinh nghiệm thông thường là cấy bào tử nấm vào sữa đông để tạo mốc, việc này sẽ cho ra hương vị và kết cấu đặc biệt độc nhất của pho mát. Ở những loại pho mát xanh, như Stilton hay Roquefort, thì những vân xanh được tạo ra bởi loài nấm Penicillium roqueforti[69].

Nấm ăn và nấm độc

Những loại nấm châu Á, từ trái qua phải: nấm kim châm, buna-shimeji, bunapi-shimeji, nấm sò vua và nấm hươngNấm mỡ được trồng tại một trang trại ở Hungary

Những loài nấm quả thể được biết đến với hai dạng: nấm ăn được và nấm độc. Nấm ăn được sử dụng rộng rãi làm thực phẩm, chúng có thể sử dụng trong rất nhiều món ăn, ở nhiều nền ẩm thực khác nhau. Nấm là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, có độ đạm cao và ít chất béo, chứa nhiều vitamin nhóm B và C[65]. Dù nấm không phải là nguốn vitamin D đáng kể, nhưng hàm lượng vitamin D có thể tăng lên khi được phơi với ánh sáng (nhất là tia cực tím) dù điều này làm thẫm lớp vỏ của chúng[70]. Nấm cũng chứa nhiều nguyên tố vi lượng, như sắt, selen, natri, kali, magiê và phốt pho[65].

Những loại nấm ăn được thường xuyên bày bán ở các chợ và siêu thị đều được trồng ở các trang trại nấm. Loại nấm phổ biến nhất là nấm mỡ (Agaricus bisporus)[71], được trồng ở ít nhất 70 quốc gia trên thế giới[72]. Những dạng khác của A.bisporus là portabella và nấm mũ (crimini) cũng được trồng thương mại. Nhiều loại nấm châu Á cũng được trồng và tiêu thụ rộng rãi là nấm rơm (Volvariella volvacea), nấm hương (Lentinula edodes), nấm sò (Pleurotus ostreatus), mộc nhĩ (Auricularia auricula-judae), enokitake (nấm kim châm, Flammulina) và nấm múa (Grifola frondosa).

Nấm tử thần Amanita phalloides

Có nhiều loại nấm được thu hoạch từ tự nhiên để cho cá nhân hay để bán như nấm sữa (Lactarius deliciosus), nấm nhăn (nấm bụng dê, Morchella), nấm mồng gà (Cantharellus), nấm cục (Tuber), nấm kèn đồng (Cantharellus) và nấm thông (Boletus edulis), chúng thường đắt tiền và dành cho những người sành ăn. Hái nấm là hoạt động phổ biến ở nhiều vùng của Châu Âu và tây bắc Hoa Kỳ. Tuy nhiên những người đi hái nấm phải rất chú trọng về việc phân biệt nấm ăn và nấm độc. Có nhiều loại nấm đặc biệt độc đối với con người, độc tính của nấm có thể nhẹ và gây ra bệnh tiêu hóa hay dị ứng cũng như ảo giác, nhưng cũng có thể đủ mạnh để gây liệt các cơ quan và chết người. Có khoảng 10.000 loại nấm thịt, trong đó có một nửa là ăn được và 100 loài có độc tố cao[65]. Những loại nấm gây chết người thuộc về các chi Inocybe, Entoloma, Hebetoma, Cortinarius và nổi tiếng nhất là Amanita[73]. Những loài thuộc chi cuối như "thiên thần hủy diệt" A. virosa hay nấm tử thần A. phalloides là những loại nấm độc chết người thông dụng nhất[74]. Loại nấm moscela giả (Gyromitra esculenta) khi nấu chín là một thức ăn ngon, nhưng lại độc khi ăn sống[75]. Nấm Tricholoma equestre đã từng được cho là ăn được cho đến khi nó bị phát hiện là gây ra bệnh Rhabdomyolysis (hủy hoại cơ bắp)[76].

Loài nấm gây ảo giác Amanita muscaria

Nấm màu đỏ Amanita muscaria gây độc không thường xuyên, khi ăn vào nó có thể trở thành loại thuốc kích thích và sinh ảo giác. Trong lịch sử, những tu sĩ cổ đại người Celt ở Bắc Âu và người Koryak ở Siberi đã sử dụng loại nấm này với mục đích tôn giáo và làm phép[77]. Cũng có nhiều loài nấm gây ảo giác khác, chúng được gọi là "nấm ma thuật", "mush" hoặc "shroom", thuộc nhiều chi khác nhau như Psilocybe, Panaeolus, Gymnopilus, Copelandia, Conocybe... Chúng có thể tác động lên trí tuệ và hành vi của con người, tạo cảm giác hư ảo hưng phấn, và cũng có vai trò trong việc chữa trị truyền thống ở một số địa phương.

Để phân biệt được nấm ăn được và nấm độc thì có nhiều kinh nghiệm cùng với các cơ sở nghiên cứu: không ăn nấm sặc sỡ, có mùi hắc, không ăn nấm quá non hay quá già, không ăn nấm có chảy sữa...[78] Tuy nhiên có rất nhiều trường hợp ngoại lệ, như có nấm độc có màu sắc và hình dạng giống nấm thường[79]. Vì thế rất khó để có thể nhận biết được nấm an toàn và nấm độc nếu không có đủ kinh nghiệm và kiến thức, và lời khuyên tốt nhất là hãy coi tất cả nấm ở trong rừng là nấm độc và bỏ qua nó.

Dược liệu và chiết xuất

Nhiều loại nấm ăn đã được sử dụng trong y học truyền thống hàng ngàn năm nay. Những loại nấm như nấm múa, nấm hương (đông cô), nấm chaga, nấm linh chi... đã được tập trung nghiên cứu bởi khả năng chống ung thư, chống virus và tăng cường hệ miễn dịch của chúng. Loài nấm Đông trùng hạ thảo (Cordyceps sinensis) được coi là một dược liệu quý hiếm và đã được sử dụng ở Trung Quốc từ lâu [80]. Loài nấm cổ linh chi (Ganoderma applanatum) cũng từng được coi là một "thần dược" ở Việt Nam, mặc dù không có bằng chứng cụ thể nào về khả năng trị bệnh của nó [81]. Psilocybin và LSD, những chất gây ảo giác được chiết xuất từ nấm, có thể dùng để chữa các bệnh về tâm thần, như chứng rối loạn ám ảnh cưỡng chế (OCD)[82][83], và cũng được dùng (với lượng nhỏ) để chấp dứt những cơn nhức đầu hàng loạt (cluster headache) hay đau nửa đầu[84]. LSD mạnh gấp 100 lần psilocybin [85], được tổng hợp vào năm 1938, và là một loại ma túy quen thuộc.

Công thức hóa học Penicillin

Trong số 12.000 loại kháng sinh được biết năm 1995 có khoảng 22% được sản xuất từ nấm sợi[86]. Trong số đó, kháng sinh Penicillin, được Alexander Fleming tổng hợp từ nấm Penicillium chrysogenum vào năm 1928, được sử dụng rất rộng rãi trong chữa trị y học thế kỷ XX. Chúng có thể chữa được các bệnh vi khuẩn như bạch hầu, viêm phổi, viêm màng não, hôi miệng, giang mai, lậu và kể cả vi khuẩn Staphylococcus gây ra nhiễm trùng huyết [27]. Một loại kháng sinh β-lactam phổ biến khác, Cephalosporin, cũng được tổng hợp năm 1948 từ nấm Cephalosporium acremonium[87].

Áp dụng công nghệ ADN tái tổ hợp, nhiều gen đã được chuyển vào những loại nấm như nấm men S. cerevisiae, Pichia pastoris, Schizosaccharomyces pombe[88], Kluyveromyces lactis, Candida albicans, Hansenula polymorpha, Yarrowia lipolytica.. và nấm sợi Aspergillus niger, A. nidulans, A. oryzae, Neurospora crassa, Trichoderma reesei...[89] với mục đích sản xuất công nghiệp. Nhờ khả năng phát triển nhanh, chúng được nuôi trồng và cho ra nhiều loại sản phẩm protein đa dạng giá trị rất lớn trong y học như insulin[88][90], vắc-xin viêm gan B, interferon, nhân tố tăng trưởng biểu bì, hemoglobin người, superoxide dismutase, interleukin[91]... Ngoài ra các nấm chuyển gen cùng với các vi khuẩn còn những nguồn chính cho các enzym sử dụng trong công nghệ thực phẩm[91].

Việc nuôi cấy nấm men trong sản xuất công nghiệp ngoài những sản phẩm có được do chuyển gen, còn có rất nhiều sản phẩm khác sử dụng trong thực phẩm, dinh dưỡng và y tế như cồn, các axít hữu cơ (axít citric, axetic, lactic, malic, gluconic, fumaric, itaconic..), vitamin (β-carotene, riboflavin, axít béo thiết yếu), enzym (protease, amylase, glucoamylase, men dịch vị..), pullulan, các este, polysaccarít, lipid, glycolipid, các hoạt chất thứ cấp như kháng sinh, chất ức chế miễn dịch (Ciclosporin A từ Tolypocladium inflatum), chất làm giảm cholestrol (lovastatin, pravastatin), chất chống ung thư (Taxol), chất màu... và nhiều chất hóa học khác[91]. Thậm chí những cellulase và xylanase mà nấm tiết ra còn được sử dụng trong sản xuất quần jeans stone-washed[92] cũng như trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy[93]. Ngành công nghiệp nuôi cấy nấm đã trở thành một bộ phận quan trọng trong nền công nghiệp toàn cầu[91].

Phục hồi sinh học

Thuật ngữ phục hồi sinh học bằng nấm (mycorestoration) đã được nhà nấm học Paul Stamets sử dụng trong cuốn sách Mycelium Running: How Mushrooms Can Help Save the World (Ten Speed Press, 2005) [94], trong đó ông nêu 4 dạng: lọc sinh học bằng nấm (mycofiltration), lâm nghiệp bằng nấm (mycoforestry), cải tạo sinh học bằng nấm (mycoremediation) và thuốc trừ sâu bằng nấm (mycopesticide)[95]. Về nấm được dùng làm thuốc trừ sâu sinh học, có thể xem ở điều khiển sinh học bằng nấm.

Cải tạo sinh học được hiểu là sử dụng các vi sinh vật, nấm hay cây xanh để đưa môi trường tự nhiên bị ô nhiễm trở về trạng thái ban đầu. Nấm tiết ra bên ngoài các enzym và axít có khả năng phân giải lignin và cellulose, hai thành phần chính của gỗ, và có cấu trúc tương tự với nhiều chất ô nhiễm hữu cơ. Một số loại nấm, đặc biệt là nấm mục trắng (Phanerochaete chrysosporium), có thể phân giải các chất độc hại cho môi trường như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, pentachlorophenol, creosote, nhựa than đá và những nhiên liệu nặng thành CO2, nước và những nguyên tố cơ bản [96]. Chúng có thể phân giải hay loại trừ các nguyên tố độc hại như chì, asen, xêzi, cadmi, thủy ngân, những vũ khí và chất độc hóa học như thuốc nổ TNT, chất độc thần kinh VX và sarin[97]. Những nghiên cứu gần đây cho thấy nấm có khả năng bao bọc urani vào trong những dạng khoáng[98].

Điều khiển sinh học

Châu chấu bị nấm Beauveria bassiana giết

Nấm rất tích cực trong cạnh tranh về dinh dưỡng và không gian với những sinh vật khác, thông qua định luật Gause (nguyên tắc ức chế cạnh tranh)[99], và điều này đôi khi có lợi cho con người. Ví dụ, nấm có thể ngăn chặn sự tăng trưởng hay loại trừ kẻ thù nguy hiểm của thực vật và con người, như kiến đục gỗ, mối, châu chấu, muỗi, ve bét [100], cỏ dại, giun tròn hay nấm khác mà có thể gây hại cho mùa màng và nhà cửa [101]. Khả năng điều khiển sinh học các loài gây hại cho nông nghiệp của nấm đã được quan tâm và ứng dụng thực tế. Loài nấm ký sinh côn trùng đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học vì khả năng ký sinh và tiêu diệt côn trùng của chúng [102]. Một số ví dụ về những nấm loại này là Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, chi Hirsutella, chi Paecilomyces và Verticillium lecanii[103][104]. Có ít nhất 14 loại nấm có khả năng chống rệp [105]. Loài nấm thuộc chi Trichoderma cũng có khả năng ngăn chặn những loài nấm gây bệnh cho cây [106].

Những loài nấm sống trong cây thuộc chi Neotyphodium như N. coenophialum tiết ra các ancaloit có độc tính với các loài động vật ăn thực vật có xương sống hay không xương sống, mặc dù một số chất có thể độc với những loài gia súc như cừu [107]. Đặc tính của các loại nấm này đã được sử dụng trong các chương trình gây giống cây, nhằm tăng khả năng chống chịu và phòng ngự của cây trồng với các loài ăn thực vật[108].

Kẻ phá hoại

Mốc che phủ và thối rữa quả đào sau 6 ngày. Mỗi hình tương đương với sau 12 giờ.

Mặc dù có rất nhiều lợi ích, nhưng nấm cũng có không ít tác hại. Ngoài mầm bệnh và chất độc, nấm còn có thể là những kẻ phá hoại ghê gớm. Dưới điều kiện độ ẩm thích hợp, nấm mốc sẽ phát triển và sinh sôi trong các căn nhà. Chúng tiết ra các enzym và acid để phân huỷ các chất hữu cơ, do đó nên chúng có thể phá hoại áo quần, tranh vẽ, phim ảnh, đồ da, sáp, chất cách điện trên dây điện hoặc dây cáp, các chất phủ máy ảnh, máy quay phim và cả chất khởi động máy bay[27]. Chúng là nguyên nhân phổ biến gây thối rữa thức ăn dự trữ, tạo ra những sản phẩm độc hại cho con người và làm suy giảm chất lượng không khí trong nhà. Người ta ước tính có khoảng 40% gia đình ở Mỹ có vấn đề với nấm mốc[109].

Bởi tính năng phân giải cellulose và lignin, nên nhiều loại nấm có thể phá huỷ hay làm mục gỗ ở nhà cửa và công trình xây dựng, gây thiệt hại lớn về kinh tế hàng năm. Có ba dạng nấm làm mục gỗ chính: mục khô (dry rot), mục ẩm (wet rot) và mục mềm (soft rot)[110] dựa theo đặc điểm của gỗ bị mục. Ngoài ra còn có mục nâu (brown rot) - chuyên tấn công và phá hủy các loại quả hạch, như đào, lê, táo, mận[111] - và mục trắng (white rot), dựa theo màu sắc gỗ mục. Những loài nấm phá huỷ gỗ phổ biến nhất là Serpula lacrymans, Coniophora putana, chi Antrodia, Phellinus Contiguous, chi Asterostroma...[110] Để nhằm ngăn chặn quá trình này, một trong số các phương pháp là sử dụng điều khiển sinh học như dùng thông Pinus radiata hay kể cả loại nấm như Phlebiopsis gigantea[112].