“替换卵白财产如火如荼，微生物发酵凭甚么成为支柱手艺？发酵替换卵白的贸易画卷美在何处？”

发酵食物已存在数千年。前人操纵微生物发酵来保留食品，从酿酒、泡菜、发酵乳，到地区性食物，如纳豆、天培（印尼传统发酵食品）等，发酵食品不但在营养价值和生物操纵度上获得显著提高，也因其怪异的风味口感而广受接待。

当前，替换卵白成为全球最火热的食物立异范畴。凡是采取的手艺线路包罗植物卵白调配、微生物发酵与细胞培育。此中最焦点的手艺就是发酵。

The Good Food Institute在本年9月ky开云体育官网app下载发布了《发酵：替换卵白财产支柱》的研究陈述，深切分解了全球替换卵白范畴的贸易款式，手艺进展，产物类型，律例考量和消费者立场。年夜量数据注解，自2013年以来，以发酵作为首要手艺手段的替换卵白制造商正在贸易本钱的搀扶下快速成长。

本文从该陈述中罗致年夜部门精髓内容，带您全景式不雅察发酵替换卵白财产的面孔与将来走向。

01

“粗钩、细织”皆适宜：替换卵白的三种发酵模式

在替换卵白工业中，经由过程发酵获得丰硕的有机物——菌体卵白和衍生成份（如风味物，酶和脂肪），由此构成替换卵白的焦点原料。通用的发酵手艺一般分为三种类型：

1）传统发酵。利用自然来历的活性微生物感化在底物，使产物具有怪异的风味和营养特征，并改变质地。例如，用根霉菌将年夜豆发酵成豆豉，用乳酸菌出产奶酪和酸奶。

2）生物资发酵。操纵受控微生物的快速发展，出产年夜量卵白质。发酵末期将微生物细胞破裂，获得卵白质浓缩物和分手物。发酵产品可以直接用作食物的首要成份。

3）周详发酵。将微生物宿主作为“细胞工场”，出产特定功能成份。发酵产品能直接改良终端产物的感官特征和功能属性，对其纯度要求更高，产量也更低。典型的贸易化产物包罗Perfect Day的人造乳卵白，Clara Foods的合成鸡卵白，Impossible Foods的血红素卵白，和酶、风味剂、自然色素和脂肪。

传统发酵、生物资发酵与周详发酵特点对照。图片来历：GFI

现在，人类正处在向非动物源食品出产系统过渡的早期。跟着植物基肉、蛋、乳成品的普和，发酵类替换食物也将渗入进公共平常糊口中。

菌丝体，微藻，微生物和发酵出产的植物卵白可摹拟动物成品的感官性状与营养特点，同时不含胆固醇，抗生素和发展激素等成份。另外，发酵卵白的出产本钱更低，生物效价更高。英国埃克塞特年夜学（Exeter University）在2019年进行的一项研究发现，活动员在猛烈活动后食用Quorn真菌卵白，其“肌肉发展速度提高了两倍”。真菌卵白比牛奶卵白能更有用地增进肌肉发展。Mycoprotein的PDCAAS卵白质的消化率得分高在碎牛肉，豌豆卵白，虫豸卵白和年夜豆卵白。

图片来历：www.aocs.org

高生物效价的卵白质不但对人体健康更有益，对地球情况也更友爱。在将卡路里转换为卵白质和情况附加值（削减污染物和温室气体排放，并节流水和地盘耗损）方面，微生物比畜生更有用。微生物发酵可以耗损各类原料，它们凡是是低本钱的工业或农业废料。原料的多样化将增进当地化出产，削减运输费用。

02

本钱鞭策下的一路高歌：全球发酵替换卵白财产扫描

现在，全球规模内稀有百家公司操纵发酵手艺缔造出数千亿美元的年收入。跟着消费者对替换卵白的爱好日趋增加，很多企业最先将营业聚焦在替换卵白出产，风险本钱也随之加速投资程序。

2013-2020年，全球在发酵出产替换卵白范畴的投资买卖数目和额度。图片来历：GFI

2013年，TritonAlgae Innovations成为该范畴内第一家取得风险投资的公司。至本年7月，全球共完成66笔风险投资，合计8.37亿美元。2019年，发酵公司所筹集的资金相当在所有细胞培育肉成品公司召募资金的3.5倍。虽然该数字仍不和植物基食物上的投资，但从比来3年的迅猛势头上看，不久的未来，发酵范畴将成为会聚风险本钱最年夜的“资金池”。

2010-2020年，全球/美国在细胞培育肉、植物基食物和发酵替换卵白等范畴的投资额度。图片来历：GFI

在全球68家触及出产植物基肉、蛋、奶的企业中，有44家将发酵替换卵白质作为主营产物。此中，21家的手艺线路为周详发酵，18家为生物资发酵，残剩5家为传统发酵。

创建在1985年的Quorn和2011年的ImpossibleFoods可谓这个范畴的“长者”。他们在贸易上的成功激起了一多量企业入局。2018年今后企业数目显现爆发式的增加。年夜量草创公司将该范畴企业的平均“春秋”拉低到唯一2岁。

2013-2020年，发酵卵白范畴成立的公司数目。图片来历：GFI

从地区散布上，美国桂林一枝，具有近对折的发酵公司。欧洲列国紧随厥后。以色列、印度、Australia、新加坡和韩国5国领跑亚太地域。

全球68家发酵卵白企业的地区散布。图片来历：GFI

从投资额TOP10企业列表中可以看出：除1家在英国外，其余9家均在美国。这反应出美国完美而活跃的贸易本钱系统，和对关乎人类将来保存命运的生物&食物手艺的特殊存眷。

图片来历：Foodaily制图

下面临此中5家企业做一个扼要介绍：

Perfect Day：全球第一家用微生物发酵手艺出产牛奶卵白（酪卵白和乳清卵白）的公司。2018年底，Perfect Day与ADM签订结合开辟和谈，将发酵牛乳卵白原料贸易化。2020年头，Perfect Day与旧金山冰淇淋出产商Smitten合作，在本地发卖利用发酵牛乳卵白的冰淇淋。同年，Perfect Day创建子公司The Urgent，旗下品牌Brave Robot专营人造乳卵白冰淇淋。

Brave Robot人造乳卵白冰淇淋。图片来历：GFI

MycoTechnology：该公司的首个产物ClearTaste™来历在真菌菌丝体培育物，可作为某些植物基食物中的苦味阻滞剂。为洁净标签产物的口感优化供给了一条路子。其第二款产物PureTaste™用喷鼻菇菌丝发酵豌豆和年夜米卵白，从而付与这类发酵产品浓烈的风味、更强的水油连系能力和高膨化力。全球最年夜的肉类公司JBS的子公司Planterra，就在利用PureTaste™出产Ozo品牌系列植物肉。

Motif FoodWorks：2019年2月，合成生物学带领者GinkgoBioworks斥资9000万美元创建Motif，旨在将Ginkgo的生物合成能力扩大到肉类，蛋类和奶类替换品中。Ginkgo负责菌株挑选与生物合成手艺，Motif的使命是给出方针物资布局，并操纵Ginkgo供给的发酵手艺制造生产品和功能解决方案。Motif专注在风味物资（首要是脂肪类）的合成。他们与Australia昆士兰年夜学成立合作火伴关系，开辟用在评估产物质地的高通量方式。新的主动挑选方式，加上Motif丰硕的宿主菌株来历和卵白质表达优化东西，使生物合成卵白质和快速迭代成为可能，在开辟生物合成卵白的范畴里连结足够的竞争力。

Clara Foods：全球第一家生物合成卵卵白的公司。该公司用酵母出产的蛋清卵白可作为烹调和烘焙原料。2019年4月，Clara Foods与Ingredion成立开辟和分销合作火伴关系，推动发酵卵卵白的贸易化。

图片来历：twitter

3F Bio：该公司在发酵原料和出产流程上具有独到的地方。他们利用与真菌卵白公司Quorn不异的丝状真菌作为发酵剂，以生物乙醇（多采取小麦和玉米作为原料）出产中的残留物为底物，将这类低价值的生物资副产品转化为高质量的更可口的食物原料，用在建造各类肉类替换品。2019年7月，3F Bio与包罗动物肉出产商Mosa Meats和植物肉品牌Vivera在内的近十二家企业成立合作火伴关系，英国首坐范围化的综合生物精辟厂最先运营。

03

罐子里的妙不成言：把握替换卵白发酵中的要害手艺

虽然微生物发酵在食物和工业生物手艺范畴有着悠长的汗青，但其储藏的庞大立异潜力仍有待开辟。微生物物种的生物多样性，加上几近无穷制的生物合成能力，为发酵替换卵白解决方案带来机缘。替换卵白发酵手艺包罗五个要害范畴：方针选择和设计，菌株开辟，原料优化，生物工艺设计和终产物提取。

发酵要害手艺图释。图片来历：GFI

1、方针选择与设计

方针选择和设计的概念仅合用在周详发酵。人们感爱好的份子称为靶标，包罗卵白质，脂质，风味化合物，喷鼻料，酶，发展因子，色素等。

采取周详发酵线路出产的第一种贸易化产物是重组凝乳酶。凝乳酶经常使用在奶酪出产，之前多从犊牛胃中提取。现在，年夜大都奶酪企业已在利用这类周详发酵的产物。经由过程发酵，对酶进行革新，使其在特定加工前提下表示出更高的活性，新的底物特异性，更高的不变性和耐用性，从而年夜幅度下降本钱。

方针卵白可所以经由过程基因工程革新而取得，也能够是微生物菌株体内自然存在的成份。例如，Impossible Foods添加到植物汉堡中的年夜豆血红卵白，就是将年夜豆卵白基因导入宿主酵母体内，高效合成获得的。而Triton Algae Innovations所研究的血红素卵白则是藻类细胞中自然存在的物资。

在Impossible Foods开辟的植物汉堡中，来自豪豆的血红素是决议产物贸易化的要害成份。图片来历：enewsdispatch

微生物发酵可以或许消弭底物和靶向物的偶联关系，从而出产出具有怪异功能的生物份子。以胶原卵白出产为例，传统的动物明胶仅限在少许几个物种（首要是猪、牛、鱼），而美国胶原卵白制造商Geltor操纵微生物发酵可以从任何物种中（包罗已灭尽的物种）合成胶原卵白。2018年，Geltor开辟出由水母胶原卵白制成的人造书皮和由乳齿象（已灭尽）胶原卵白制成的橡皮糖零食。

2、菌株开辟

在发酵范畴的全数手艺研究中，菌株开辟占有了总本钱中相当年夜的一部门。利用高通量挑选可以或许加速菌株研究迭代速度。高通量挑选和表征东西的呈现也让人们最先从头斟酌所有已知微生物的潜伏合用性。

英国Quorn公司最成功的贸易化案例——用丝状镰美金菌（Fusarium venenatum）发酵出高纤维、低饱和脂肪的优良卵白，恰是操纵了高通量挑选手艺得以实现。今朝，基在数万个微生物物种的基因组数据所取得的计较洞察力，可觉得微生物卵白出产供给全新的候选对象。

图片来历：thedailybeast

GFI建议应和时采用跨物种代谢路子的系统生物学不雅点，用以帮忙判定和设计具有抱负属性的新型宿主微生物。这些属性包罗继代不变性，对多种原料的操纵能力，抱负的风味特点和低核酸含量。

3、原料优化

不管从经济性上，仍是可延续成长的角度，操纵食物加工中的烧毁物或副产品作为发酵原料，都是一个极有前景的选择。Nature's Fynd在黄石国度公园的温泉平分离出的极端嗜热性真菌，具有普遍的代谢矫捷性，合用在多种原料。3F Bio和Mycorena（位在瑞典哥德堡的真菌发酵出产替换卵白公司）也将本身定位为可延续原料利用的带领者。其他创业公司，像空气卵白公司（Air Protein），操纵气态原料，从氢气，甲烷或二氧化碳介入的化学反映中获得能量，合成生物资。

Air Protein空气卵白出产模式图。图片来历：airprotein官网

经由过程采取全球公认的尺度和开辟新奇的卵白质表征手艺，发酵行业可以或许更加矫捷地操纵各类很是规原料。

分歧类型发酵原料的顺应性。图片来历：GFI

4、生物工艺设计

当前，生物工业中的绝年夜部门发酵举措措施都利用沉没式发酵罐，微生物细胞悬浮在液体培育基中。但是，替换卵白财产所需的部门生物资的非凡布局和用处（例如整块肉块）却依靠在固态发酵系统。在这类出产模式中，将微生物接种到湿润的固体原料上，进行厌氧或需氧发酵。固态发酵可以节流失落昂贵的不锈钢生物反映器，经由过程增添并行的小容积出产单位而非提高单位容积来提高产能，从而减轻了与范围化相干的手艺风险和资金本钱。

即便在液体深层发酵系统中，要斟酌发酵范围、本钱和可延续性，也需要采取分歧在传统搅拌式发酵罐的装备。已稀有家企业最先利用新型生物反映器。Quorn率先利用一种“气提发酵”式生物反映器。与传统生物反映器比拟，它所需的能源更少，容量更年夜，很是合适丝状真菌，发酵液的粘度获得提高。利用气态原料合成动物饲料的一些公司（如操纵嗜甲烷细菌出产卵白的Unibio和Calysta）凡是采取近似的工艺，将原料气体充入封锁系统中，无需搅拌叶轮。

图片来历：springer

5、终产物提取

对发酵产品，一般需要后处置步调才能使终产物具有所需要的布局和质地。例如，Quorn将纤细的菌丝纤维冻结结成更耐用，更齐整的纤维束，近似在动物肌肉纤维。

另外，经由过程添加调味剂，脂肪，粘合剂，酶，功能性成份等，取得与动物成品附近的感官和营养特征。

6、将来手艺瞻望

在传统发酵和生物资发酵系统中，已有良多成熟的贸易化产物表示出杰出的可扩大性和低本钱。它们将成为在中低收入国度推行发酵手艺的有益身分。对周详发酵，该若何推动其贸易化呢？

1）扩年夜范围。在发酵财产中，范围化回报使人印象深入。分歧贸易纯化卵白的每千克本钱可能相差九个数目级。一些常见酶制剂的本钱约为10美元/kg，而一些非凡卵白（如医治剂中的非凡卵白）则可能高达近100亿美元/kg。即便来自不异宿主，本钱也可能相差7个数目级！

2）提高单元体积出产率。对全细胞生物资，这个数字仅反应发展速度和最年夜细胞密度。对周详发酵出产，该数字还包括了生物效价。

3）耽误持续出产能力。在发酵峰值时段将运行时候尽可能稳态耽误，便可以高效力地收成发酵产品。

4）下降纯度要求。只要宿主微生物具有需要的食物平安性，不会对终产物的风味或质地发生负面影响，则一般性的纯度足矣。纯化进程常常占合成卵白总出产本钱的很年夜一部门，放宽纯化要求将年夜年夜下降本钱。

图片来历：eater

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就是要占满你的餐盘：无处不在的发酵替换食物

假如将数千年来操纵传统发酵方式建造各类食品，称之为对微生物的“第一次驯化”。那末，进入21世纪以来，全球掀起的发酵出产各类替换食物的海潮，则可谓“第二次驯化”。与第一次驯化比拟，此次驯化无疑历程更快，加倍切确。介入驯化的不但有生物科学家、营养学家和食物工程师，也有立志解决人类将来食品危机，并从中斥地贸易蓝海的商人与投资家。

与人类凡是食用的几十种动物、数百莳植物食材比拟，微生物发酵为人类食品供给了几近无穷的可能。当前，微生物发酵原料已利用在碎肉，全切肉，鸡蛋，牛奶，奶酪，明胶，海鲜，脂肪，油脂，宠物食物等各类食物中。

1、碎肉

这类半布局化食材可以经由过程传统，生物资和周详发酵三种线路进行。Quorn是第一家利用生物资发酵手艺出产碎肉的公司。产物情势包罗肉饼，腊肠，肉末（仿牛肉，仿鸡肉和仿猪肉）。

2020年6月，来自瑞典的生物发酵公司Mycorena在本地推出用霉菌发酵卵白制成的肉丸。以色列的几家公司则利用酵母发酵卵白。

图片来历：impossiblefoods

2、全切肉

全球1.7万亿美元肉类市场中，全切肉成品利润最高。多年来，合成植物肉成品（如腊肠、肉块和肉饼）一向依托低水份活度挤压工艺。现在，双螺杆高水份活度挤压工艺可以实现与动物肉质构的高度类似。曩昔一年，相干企业对分歧原料和挤压装备进行了年夜量研究，为市场带来更令消费者满足的植物肉。

Meati利用深层发酵手艺出产全切牛排和鸡肉产物。菌丝体发酵卵白公司Atlast Food Co.利用固态发酵工艺出产全切培根肉。Prime Roots则用丝状真菌米曲霉（Aspergillus oryzae）发酵出产培根。据称，数千袋软包装人造培根在数小时内售罄。

图片来历：forbes

3、蛋成品

除Clara Foods用酵母出产蛋清卵白外，Fumi Ingredients一样开辟出可作为起泡剂，热固性凝胶和乳化剂的蛋清替换品。Noblegen在2020年头推出用自家蛋粉制成的 “全鸡蛋”。

图片来历：www.proteinreport.org

4、乳成品

乳成品是最被看好的微生物发酵利用范畴。年夜大都植物基奶酪公司，如Treeline和Miyoko's，均采取发酵坚果和植物油脂的工艺。而像New Culture,Change Foods, Cultivated和 Legen Dairy等企业，则以发酵合成乳卵白和乳脂肪，鞭策植物乳成品的新一轮革命。

5、明胶

年夜大都的合成胶原卵白被用在医学组织工程和美容护肤范畴。Geltor是该范畴致力在食物利用的标杆性企业。

图片来历：Geltor

6、海鲜食物

海鲜是替换卵白涉足起码的品类。微藻发酵多是鞭策替换海鲜普和的要害。Quorn推出的Fishless Fingers是当前独一进入市场的发酵合成海鲜产物。Odontella用海藻和微藻作为底物，合成出鲑鱼替换物，但还没有完成商品化。

图片来历：英国亚马逊

2020年7月，3F Bio推出用真菌发酵卵白制成的金枪鱼排，鱼排用3D打印机制成。另外，Gardein推出的植物鱼、植物蟹饼；Good Catch开辟的植物基金枪鱼等产物中添加了微藻发酵制成的ω-3油脂。

3F Bio推出的3D打印真菌合成金枪鱼排。图片来历：linkedin

7、脂肪

脂肪是食用肉，蛋和乳成品时感官体验的要害身分。因为全球动物油脂供给有限，和棕榈树对情况的影响，人们对发酵出产动物脂肪替换物的爱好日趋增添。微藻是最常采取的发酵底物。Algarithm、DSM、iWi和Corbion等公司都开辟出用微藻合成的替换脂肪。C16 Biosciences和Nourish Ingredients利用可以或许改变脂质合成路径的微生物出产饱和脂肪。PerfectDay和Motif FoodWorks本年也接踵开辟用在植物基乳成品和肉成品的替换脂肪产物。

8、宠物食物

2019年，全球宠物食物市场范围近千亿美元。为宠物们开辟高卵白植物基食物有着庞大的贸易价值。

2018年，WildEarth推出酒曲发酵出产的狗零食，2019年推出酵母发酵高卵白狗粮。Bond宠物食物公司致力在开辟微生物发酵的动物增肌卵白。2020年3月，该公司推出一款由新型酵母菌株出产的高卵白狗零食。

图片来历：GFI

微生物发酵替换食物正在不竭丰硕着人类食谱。奶酪、冰淇淋、卵白棒、卵白水……不久的未来，在餐桌上寻觅真实的肉成品或乳成品将成为新的猜疑。

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将来无穷

全球绝年夜大都的动物食物产自集约化的畜牧出产系统，与发酵比拟，这类系统的出产效力相当低。按照世界资本研究所（World Resources Institute）的数据，出产1卡路里鸡肉要耗损失落9卡路里年夜豆，小麦和玉米。其他动物将农作物转化为肉的效力则更低。GFI曾指出：假如没有替换卵白，到2050年，地球将没法赡养全球近100亿生齿。

除最直接的食粮平安隐患外，碳排放和食物平安也是促使植物基财产蓬勃畅旺的身分。

经由过程传统发酵，生物资发酵和周详发酵，现在，一批生物科技企业用极具立异性的手艺和产物不竭带给人们直面将来的决定信念。对发酵替换卵白，甚至所有的替换食品，已不克不及仅仅视为一种高附加值的食材，它对改变人类的饮食习惯、改良情况和社会风尚，鞭策贸易致力在晋升人类福祉，都有着积极深远的意义。

1万亿种微生物×数千种可食用植物（发酵底物），天文数字背后的贸易空间，才是令所有报酬之向往的处所。

封面图来历：foodnavigato

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