打破素與肉的界限：由真菌發(fā)酵而生的動物蛋白與皮革

酒、奶酪、泡菜......發(fā)酵而成的美味伴隨了人類幾千年，從主食到調(diào)味品無所不及。在食品加工中，發(fā)酵指在厭氧條件下使用微生物（通常為酵母或細菌）將碳水化合物轉(zhuǎn)化為酒精或有機酸的過程。如今，在新蛋白時代，發(fā)酵的概念隨生物技術(shù)的發(fā)展得以拓展；微生物在人口增長、資源緊俏、氣候危機的全球背景下，成為替代造成18%溫室氣體排放且營養(yǎng)轉(zhuǎn)化率低的畜牧業(yè)的途徑之一。

新蛋白（替代蛋白）還包括植物肉與細胞培養(yǎng)肉。植物肉的主要問題是在模擬真肉的質(zhì)地、味道和營養(yǎng)價值方面不甚理想；細胞培養(yǎng)肉在成本、大規(guī)模培養(yǎng)和可擴展性上依舊面臨挑戰(zhàn)。而發(fā)酵蛋白領(lǐng)域的三大工藝之傳統(tǒng)發(fā)酵、生物質(zhì)發(fā)酵、精密發(fā)酵（亦稱合成生物學(xué)發(fā)酵）各有千秋，可以彌補以上的不足。

藍佳生物科技有限公司（以下簡稱“藍佳生物”）便是生產(chǎn)發(fā)酵基新蛋白的公司。它通過生物質(zhì)發(fā)酵和精密發(fā)酵，開發(fā)食用蛋白以及皮革來解決傳統(tǒng)畜牧業(yè)導(dǎo)致的環(huán)境和健康問題。該公司去年完成上百萬美元種子輪融資，本輪計劃融資3000萬～4000萬人民幣，主要用于研發(fā)、中試中心建設(shè)，人才儲備等。

呂陳峰

呂陳峰擁有超過15年的合成生物學(xué)和商業(yè)化發(fā)酵產(chǎn)品經(jīng)驗。在威斯康星大學(xué)取得食品微生物學(xué)博士學(xué)位后，他在Yield10 Bioscience Inc。從事新型可降解塑料開發(fā)，攻克了重要技術(shù)難關(guān)，使生物塑料PHA產(chǎn)量增加10倍；其后于2010年～2019年，在嘉吉研發(fā)中心從事合成生物菌種開發(fā)工作，產(chǎn)品涉及食品、材料和燃料，研發(fā)成果每年幫企業(yè)增加數(shù)百萬美元凈利潤。

工作的前十年，呂陳峰一直比較關(guān)注石油替代產(chǎn)品，包括可降解塑料和生物燃料等等；后來他意識到食品行業(yè)的資源消耗和碳排放亦非常嚴重，且生物科技在食品領(lǐng)域的進步相對于醫(yī)藥、工業(yè)比較慢，有廣闊的利用空間。于是，離開嘉吉后，呂陳峰在美國創(chuàng)立了Fybraworks，利用微生物“長”出比動物長肉效率更高的蛋白，其全球首創(chuàng)的合成生物肌肉蛋白獲得美國國家科學(xué)基金會和明尼蘇達州政府認可和資助。

“國內(nèi)及整個亞太地區(qū)占據(jù)世界人口60%，蛋白市場有很大缺口。”呂陳峰遂決定回國創(chuàng)業(yè)，于2021年啟動了藍佳生物項目。

“精密發(fā)酵動物蛋白系全球首創(chuàng)”

藍佳生物擁有生物質(zhì)發(fā)酵、精密發(fā)酵兩條技術(shù)路線。

生物質(zhì)發(fā)酵即20世紀七八十年代所稱的單細胞發(fā)酵或單細胞蛋白，指利用微生物繁殖速度快、蛋白質(zhì)含量高的特點高效生產(chǎn)大量蛋白質(zhì)，目標產(chǎn)物通常不是某些代謝產(chǎn)物，而是完整的微生物（即生物質(zhì)）本身，酵母便是最常見的例子；有時也會進行微加工處理來打碎細胞，以提升消化率或蛋白質(zhì)含量，過程類似將植物粉末加工成濃縮蛋白和分離蛋白。

菌絲體

藍佳生物利用真菌進行生物質(zhì)發(fā)酵，收獲菌絲體。

真菌的生長從孢子開始，歷經(jīng)菌絲體，最終成為子實體，如蘑菇。藍佳生物通過篩選適宜菌種、控制發(fā)酵條件，將真菌控制在菌絲體階段，以利用它的纖維性來復(fù)刻肉的“嚼勁”。

精密發(fā)酵是將微生物作為“細胞工廠”來生產(chǎn)具有特定功效的成分，通常涉及基因編輯技術(shù)。這些功能性成分可以大大改善植物基產(chǎn)品和細胞培養(yǎng)肉的感官和功能特性，包括蛋白質(zhì)、酶、調(diào)味劑、維生素、天然色素及脂肪等。“該路徑合成的蛋白在性能上與真正的動物蛋白比較像。”呂陳峰說。該公司的精密發(fā)酵產(chǎn)生動物蛋白技術(shù)亦為全球首創(chuàng)。

“我們的團隊在該行業(yè)摸爬滾打多年，對放大生產(chǎn)等問題經(jīng)驗豐富，在成本和產(chǎn)能上都具優(yōu)勢。”相比于培養(yǎng)動物細胞，真菌發(fā)酵的培養(yǎng)條件“ 簡單粗放”、生長周期非常短，因此成本和效率大大提升。該公司的解決方案更使精密發(fā)酵培養(yǎng)周期從原來的1個月～2個月壓縮為2天～3天，效率提高10倍～20倍。

藍佳生物與國際蛋白專家合作，目前已經(jīng)攻克精密發(fā)酵中基因表達、提高底盤選擇性等多個技術(shù)難題。菌絲體培養(yǎng)底物最大的成本是氮源，未來藍佳生物將加大與科研院所的合作力度，逐漸用無機氮源，如銨鹽、硝酸鹽等來取代目前的底物；菌種選擇、提高產(chǎn)量則是該公司會長期進行的工作，比如對于高產(chǎn)菌株，未來可能通過基因組測序?qū)ふ腋弋a(chǎn)基因。

除此，呂陳峰強調(diào)說，這些上游工作固然重要，下游的放大工藝同樣不容小覷。從業(yè)十幾年，呂陳峰意識到很多項目往往因昂貴、復(fù)雜的下游工藝功虧一簣。對于精密發(fā)酵，藍佳生物擁有特殊的下游純化工藝。利用一定物化條件，將蛋白聚合進而分離，不通過柱分離就達到較高純度。

從營養(yǎng)到材料,兩條發(fā)酵路徑各有特色

通過生物質(zhì)發(fā)酵，藍佳生物開發(fā)出菌絲體蛋白發(fā)酵肉和皮革兩類產(chǎn)品；通過精密發(fā)酵，動物肉蛋白可制成肉塊或食品添加劑。

真菌的菌絲結(jié)構(gòu)不僅賦予了它接近肉類纖維的質(zhì)感，也富含維生素和礦物質(zhì)。不同于海外其他公司主要用鐮刀菌，藍佳生物首選可食用菌種，從口味、產(chǎn)能等緯度，已從60余種菌種中選出3種～4種用于生產(chǎn)，其蛋白菌絲質(zhì)地柔滑、鮮嫩，蛋白含量達到30%以上，富含人體必需氨基酸且有類似肉的鮮味；發(fā)酵上采用液體發(fā)酵先行、固體發(fā)酵并行的策略，通過前者已能做出肉碎，后者并用可降低成本、增加種類。目前高產(chǎn)菌種的產(chǎn)量已接近商業(yè)化水平，比文獻報道產(chǎn)量高一倍。如成功放大，成本可比豬肉價格低。

菌絲體的纖維素、幾丁質(zhì)又賦予了它作為材料的潛力。通過預(yù)處理（主要是浸泡、分區(qū)）、化學(xué)處理 （蛋白分離、脫乙?；?、交聯(lián)）、物理處理（滾壓、干燥）和后處理（拉伸、染色、干燥），菌絲體變成性能上類似于皮革的材料。

精密發(fā)酵生產(chǎn)的真正動物肌肉蛋白成膠性、纖維性良好，可用來改善植物肉的質(zhì)地和風(fēng)味、提高氨基酸含量種類和消化率。藍佳生物已由此開發(fā)雞肉產(chǎn)品、驗證表達數(shù)種魚肉蛋白以及食品添加劑。由于這種蛋白吸水性極好，在化妝品上也有應(yīng)用前景。該公司下一步將在不斷改進風(fēng)味的同時拓展不同品類，如開發(fā)高端海鮮產(chǎn)品。

雖然生物質(zhì)發(fā)酵和精密發(fā)酵應(yīng)用相似，都能做成“肉”，但性質(zhì)有所差別：前者的產(chǎn)物是纖維素、葡聚糖及蛋白的混合物，在某些性質(zhì)（結(jié)合水性和彈性）上不如精密發(fā)酵的動物蛋白，但膳食纖維、維生素B族較多；而精密發(fā)酵除了上述特質(zhì)，蛋白高達30%～40%，兩種“肉”各能滿足消費者的不同需求。

一年后逐步商業(yè)化,市場缺口尚需共同努力

波士頓咨詢集團和Blue Horizon的研究報告預(yù)計，未來5年～10年，發(fā)酵蛋白將成為增長最快的一類替代蛋白。呂陳峰認為發(fā)酵蛋白市場還有很大的空白，而目前的公司遠遠不能滿足上億噸的蛋白質(zhì)缺口，這一行業(yè)還需更多人的努力。

作為B2B平臺公司，藍佳生物的商業(yè)模式是將發(fā)酵蛋白原料出售給下游食品制造商、寵物食品公司、連鎖餐廳和B2C仿肉公司；同時也關(guān)注并拓展國際市場。

生物質(zhì)發(fā)酵肉類是藍佳生物的主力產(chǎn)品，也是最早進行商業(yè)化的管線，計劃在未來一到兩年完成，將大部分以中檔產(chǎn)品出現(xiàn)。

精密發(fā)酵蛋白計劃在兩年后進行商業(yè)化。該管線最需要突破的是降低成本，同時需要解決產(chǎn)量和法規(guī)審批，呂陳峰認為，隨著認知水平的提高，對于此類新蛋白的政策將趨于寬松；而在此之前可以先從寵物食品切入市場。另外，藍佳生物在擁有技術(shù)專利的同時也將繼續(xù)加強對菌種和基因編輯的知識產(chǎn)權(quán)保護。

相比已經(jīng)能做出原型樣品的肉類，皮革產(chǎn)品的研發(fā)尚在初期，預(yù)計2024年商業(yè)化，定位于對價格相對不敏感的高端市場。

預(yù)計2035年，替代蛋白市場規(guī)模約2900億美元。誠然，在新蛋白類別中，植物蛋白的技術(shù)最為成熟，但如今已趨飽和、發(fā)展較慢；發(fā)酵蛋白介于植物蛋白和細胞肉中間，有望在2025年達到傳統(tǒng)肉生產(chǎn)成本水平。藍佳生物希望通過技術(shù)的升級提供更營養(yǎng)而美味的產(chǎn)品，成為全球微生物發(fā)酵蛋白低成本領(lǐng)導(dǎo)者。