“未來食品”重構(gòu)人類餐桌

合成生物學(xué)在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域快速應(yīng)用，青島一批創(chuàng)新型企業(yè)和科研院所搶先布局

端上餐桌的肉和奶不是來自于養(yǎng)殖的動物，而是由看不見的微生物制成，這樣的場景已經(jīng)成為現(xiàn)實。

合成生物學(xué)是一種旨在構(gòu)建全新生命系統(tǒng)或改造已有生命形式的交叉學(xué)科，在食品、醫(yī)藥、日化、能源等諸多領(lǐng)域快速應(yīng)用，被視為未來產(chǎn)業(yè)的重要賽道。這一顛覆性技術(shù)在青島亦有突破——青島昌進生物科技有限公司將合成生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域，制造微生物合成蛋白粉、微生物合成乳清蛋白粉、蛋白脆片、蛋白奶酪等。

“昌進生物將抓住研發(fā)、制造和市場三大發(fā)展關(guān)鍵要素，未來五年使乳蛋白產(chǎn)品走上國人的餐桌，未來十年通過技術(shù)、生產(chǎn)管理、品牌輸出與合作方共同實現(xiàn)大產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)制造，將合成蛋白食品發(fā)展成為主要的食用蛋白質(zhì)來源之一?！辈M生物創(chuàng)始人駱濱表示。

向微生物要蛋白

為什么要將合成生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于食品領(lǐng)域？

因為傳統(tǒng)畜牧業(yè)生產(chǎn)蛋白質(zhì)的效率并不高。數(shù)據(jù)顯示，種植業(yè)只占用了23%農(nóng)業(yè)用地，但生產(chǎn)的蛋白質(zhì)接近畜牧業(yè)的兩倍。

目前，替代蛋白主要分為植物蛋白、細胞蛋白、微生物蛋白等。植物蛋白，即利用大豆、豌豆等植物原料制成肉和奶制品；細胞蛋白，就是利用動物細胞在體外培養(yǎng)出肉類；微生物蛋白，則是通過酵母菌等微生物發(fā)酵合成蛋白。

作為合成生物領(lǐng)域的頭部企業(yè)之一，昌進生物以微生物學(xué)、分子生物學(xué)、合成生物學(xué)、發(fā)酵工程為核心開展研發(fā)，開辟了微生物蛋白和生物合成蛋白兩條技術(shù)路徑，實現(xiàn)牛、羊、狗、貓、鯨魚、海豚、熊貓等多種哺乳動物的β-乳球蛋白表達。

其中在微生物研究領(lǐng)域，昌進生物開展菌株分離、篩選和培育研究，建立菌株活體資源庫，對菌種進行多維度選育、馴化，獲得了適合商業(yè)化開發(fā)的底盤細胞專利菌株。在合成生物研究領(lǐng)域，昌進生物在宿主、基因靶點、代謝途徑、遺傳操作體系、基因編輯技術(shù)、特有生物元器件等幾個維度進行了全方位的深度研究，將牛乳蛋白的基因植入微生物底盤細胞，由微生物精確分泌牛乳蛋白，在全球首次實現(xiàn)可食用菌株異源表達系列乳蛋白，在全球首次實現(xiàn)非甲醇誘導(dǎo)型乳蛋白表達體系?！　　　　　?/p>

商業(yè)化步伐加速

替代蛋白食品雖然具有節(jié)能減排、保護動物等優(yōu)勢，但也面臨成本相對較高、消費者認知不足等挑戰(zhàn)。前幾年大熱的人造肉概念降溫就是一個例子，曾推出人造肉漢堡的肯德基、漢堡王等餐飲品牌，如今已經(jīng)很難見到相關(guān)產(chǎn)品的身影。

“食品對安全性和成本有嚴苛的要求，需要滿足表達量高、易純化等要求，對基因編輯的技術(shù)要求很高。再者，適口性作為食品的基本屬性之一，也需要進行微生物代謝研究和食品應(yīng)用開發(fā)研究?！瘪槥I認為，合成生物學(xué)在食品領(lǐng)域最大的難點在于全球準入，另外還要解決高安全性、低成本和適口性三大難題。

面對諸多研發(fā)瓶頸及市場挑戰(zhàn)，昌進生物組建了貫穿上中下游的9個研發(fā)團隊協(xié)同攻關(guān)，開發(fā)一系列滿足消費者需求的產(chǎn)品。目前，昌進生物的產(chǎn)品投放領(lǐng)域主要為微生物合成蛋白粉、微生物合成乳清蛋白粉、蛋白脆片、蛋白奶酪等，并為下游蛋撻、魚丸、乳蛋白飲品、酸奶、布丁、人造肉等食品提供低卡路里、高蛋白質(zhì)、高膳食纖維的新型健康食品原料。

除了市場認可度的持續(xù)提升，昌進生物研發(fā)的克魯維蛋白、元蛋白奶油、易涂抹芝士元蛋白酪產(chǎn)品也在各大權(quán)威獎項評選中屢獲殊榮。

“青島得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢、便利的航空運輸條件、完善的基礎(chǔ)設(shè)施以及良好的營商環(huán)境，保障了項目以最快速度啟動和投產(chǎn)?！瘪槥I告訴記者，“未來我們將探索面向上合組織國家及共建‘一帶一路’國家開發(fā)定制型產(chǎn)品、譜系化產(chǎn)品，從而帶動上下游市場，力爭為青島生物科技產(chǎn)品和技術(shù)出口貢獻力量?！薄　　　　　?/p>

邁向更多應(yīng)用領(lǐng)域

食品制造只是當前合成生物學(xué)的熱門應(yīng)用領(lǐng)域之一。根據(jù)麥肯錫研究，生物制造的產(chǎn)品可以覆蓋60%化學(xué)制造的產(chǎn)品，未來生物制造的方式有望對醫(yī)藥、化工、能源、材料、農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)帶來巨大影響。

例如，中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并提取了青蒿素用于治療瘧疾，但青蒿素要從大量種植的黃花蒿中提取，既費時又費力。而利用合成生物學(xué)方法將植物中青蒿素合成相關(guān)基因優(yōu)化并導(dǎo)入酵母中，可高效合成青蒿素前體青蒿酸，最終實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)青蒿素。

近年來，在醫(yī)藥、日化等應(yīng)用領(lǐng)域，青島取得不少合成生物學(xué)科研成果，有的已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段。

比如，神經(jīng)酸可用于提高腦神經(jīng)活躍性、防止腦神經(jīng)衰弱，傳統(tǒng)從植物種子中提取神經(jīng)酸的生產(chǎn)方式難以適應(yīng)企業(yè)對高效生產(chǎn)和成本控制的需求，而微生物發(fā)酵法解決了神經(jīng)酸的高效、低成本、規(guī)?；a(chǎn)難題。中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所團隊通過對脂肪酸延長途徑、去飽和途徑、酯化途徑的改造以及亞細胞工程、發(fā)酵工程等，獲得了高產(chǎn)神經(jīng)酸解脂耶氏酵母菌株與工藝，并開發(fā)了神經(jīng)酸純化工藝。

甘油葡糖苷是化妝品的重要原料，市場上常用生產(chǎn)工藝為化學(xué)合成或酶催化合成，存在提純難等痛點。青島中科藍智生物科技發(fā)展有限公司利用海洋天然藻株，實現(xiàn)甘油葡糖苷等高值化純天然產(chǎn)物的綠色生物制造，開發(fā)出安諾因等明星原料產(chǎn)品，應(yīng)用于珀萊雅、華熙生物、百雀羚、巨子生物等品牌。（青島日報/觀海新聞記者 周曉峰）