用蘑菇可以替代塑料、皮革、板磚,甚至走向時尚前沿?
一家生物材料公司Bolt Threads此前宣布,已經和英國時裝設計師Stella McCartney、和世界第二大奢侈品公司開云集團(巴黎世家、古馳、亞歷山大麥昆、寶緹嘉等品牌背后的時裝公司)、露露檸檬、阿迪達斯等品牌達成合作,共同探索基于蘑菇的皮革替代品。
隨著溫室氣體的加速積累、自然資源也被不斷消耗,研究人員開始探索生物材料的應用,帶動了與真菌、菌絲體設計相關的研究蓬勃興起并蔓延至產業界,跨學科的應用使真菌走入了日常生活、家具裝飾、建筑材料、甚至是時尚行業。
生活中處處存在真菌,蘑菇只是真菌存在的一種形式。真菌是自然界的回收者,產生的酶能夠幫助有機物降解,將其轉化為礦物質。菌絲體是真菌的營養生長部分,由許多分支的菌絲組成,比如蘑菇的可見表面下,有著長長的根,就稱為菌絲。菌絲是極細的白色絲狀物,向四周發展,形成復雜網絡。當將真菌放入土壤或者合適的基質中時,菌絲就會像膠水一樣,將基質黏合起來,使其變堅實。合適的基質可以由鋸末、磨木、秸稈、各種農作物殘渣或其他類似的材料組成。
大部分情況下,在實驗室的不是“蘑菇” (Mushroom)部分,而是“藏”在地下的菌絲(Hypha)部分。

菌絲體示意圖,從左到右分別是蘑菇的結構:子實體(地面以上部分,生殖結構)和菌絲、菌絲體微觀結構、由幾個細胞組成的菌絲示意圖、單個菌絲細胞壁的結構和組成
全球最領先的、試圖用“蘑菇”讓世界更美好的公司是總部位于美國的Ecovative Design(以下簡稱“Ecovative”),它是當今菌絲體設計的先驅,Ecovative利用菌絲體創造了100%可堆肥替代品、可替代塑料、皮革、泡沫塑料包裝、肉等,應用領域涵蓋了包裝、皮膚護理、餐飲以及服飾。
上文中提到的Bolt Thread s使用的正是Ecovative授權的技術。除此之外Ecovative和Bolt Threats也在合作將廢玉米秸稈與菌絲體的結合物進行塑形,之后鞣制、壓縮并制造出墊子,整個過程僅需要數天時間。
事實上,除了做包包,蘑菇還可以做更多。

Ecovative Design的聯合創始人兼首席執行官Eben Bayer
Ecovative的聯合創始人兼首席執行官Eben Bayer生長在佛羅蒙特中部,從小的生活環境是雞、豬、林產品、楓糖漿、大花園,但他只對噴氣引擎、計算機、納米機器人感興趣。他在美國最早的工科大學倫斯勒理工學院求學,期間逐漸形成了一種認識:機器并不是世界上最偉大的技術,大自然才是。
由此,他開始鉆研生物系統,最后瞄準了菌絲體,這不僅是一種食物,還可以將它視為一種“天然膠水”,將木制品等“粘”在一起。
“當然,這是一個瘋狂的想法”,Eben Bayer曾在接受英國雜志Musings的采訪中表示。
2007年,在Eben Bayer的導師Burt Swersey的幫助以及資金支持下,Eben Bayer和合伙人Gavin Mclntyre共同創立了Ecovative。作為首家利用菌絲體設計的公司,Ecovative已在31個國家/地區擁有40多項專利,大多數菌絲體材料實際上都是由Ecovative許可制造的。Burr Swersey曾在倫斯勒工程學院機械、航空航天和核工程系任教超過25年,他啟發了眾多才華橫溢的倫斯勒學生,于2015年3月去世。Gavin McIntyre同時擔任公司的業務發展總監,主要負責公司早期產品的研發工作。
大多數從事菌絲體生物技術的研究人員都是在液體培養基上培養,隨后將其結構破壞,它們的存在僅僅是為了產生所需的物質,比如釀酒酵母。Ecovative則讓菌絲形成復雜而又美麗的3D結構,讓這些網絡變成材料、物體。

Mushroom包裝
歷經13年的發展,Ecovative已經可以用菌絲體設計出肉、可替代塑料、皮革等產品。Ecovative擁有三個技術平臺用來生產這些材料,分別是AtlastTM、Myco FlexTM以及MycoCompositeTM,用這三個平臺分別生產肉類、皮革以及可降解材料。
Ecovative將真菌和基質混合插入模具中,在合適的溫度、濕度和光照下,材料凝固成所需的形狀,這大約需要5天的時間。然后將物體放入烘箱中,使存在的微生物完全失活,隨后就可以作為普通的包裝產品使用。宜家、戴爾等大型公司已經開始使用這種完全可以生物降解的包裝材料了。
在過去的幾年中,Ecovative已經利用菌絲體設計生產了超過500萬磅的Mushroom~包裝,這種包裝可以依靠土壤微生物進行降解,將其放入土壤中大約30天就可以實現完全堆肥。目前,Ecovative正在全球范圍內許可Mushroom包裝技術,以幫助減少泡沫聚苯乙烯的污染。
目前,Ecovative已將重點轉向了創造培根和整塊肉上。
“人造肉”對傳統肉類的替代性作用非常有限,當前能夠創造出來的可替代的包括碎肉和膨化肉,對于魚片、雞胸肉、培根的替代卻很少有人做到。根據公開資料,在每年購買的肉類中,80%以上是整塊肉,而不是漢堡或者香腸等。
在森林中尋找具有豬肉風味和質地的蘑菇很難,它們往往需要花費數年的時間生長。Ecovative的子公司Atlast Food Co.(以下簡稱“Atlast”)可以使用相同的菌株,在幾天內表達大量的菌絲體,并將它們培育成任何形狀,比如培根。Atlast已經通過菌絲體創造出了肉的味道和質地,預計明年會推出培根。

菌絲體制成的肉

關于菌絲體制成的植物性肉類的味道和質地,Eben Bayer早有回答,菌絲體可以生長成具有特定的風味和質地。Ecovative的研究人員也一直在種植、煎炸和食用像培根一樣的“培根”,研究人員甚至也在用特定的食用菌模仿金槍魚和牡蠣的口感。
除了在可降解塑料、皮革等領域的應用之外,Ecovative也曾在2014年的時候和紐約的The Living studio公司合作完成了Hy-FiProject。Hy-Fi坐落于紐約的現代藝術博物館,是一種用切碎的玉米秸稈殘渣和菌絲混合形成的菌絲磚堆砌的塔樓,供游客休息、遮陽,在2個月的展覽后,塔樓被拆除送往堆肥廠,利用其天然的生物降解能力進行回收。
除了建筑之外,菌絲體還具有隔熱和隔音的潛力。在Ecovative的另一項研究中,將活蘑菇置于木板之間可以形成有效的隔熱墻。大約三天的時間,菌絲生長并凝結為松散的顆粒,形成密閉的隔熱層,同時粘附在木板上,形成極強的夾層。根據Ecovative的說法,大約一個月后,蘑菇保溫層自然干燥,就不會繼續生長了。
2019年,Ecovative獲得1000萬美元融資用于菌絲體的研究。目前,Ecovative正在建造Mycelium Foundry One,這是一種高通量的菌絲體高級研究設施,包括定制的菌絲體固態培養裝置以及數據分析硬件和軟件,這會極大的提升Ecovative菌絲體材料的發展速度,預計在10倍以上。今年初,Eben Bayer表示,用菌絲體生產培根等植物性肉類和建造Mycelium Foundry One將是Ecovafive的重點。
從現如今的技術和發展來看,真菌何時能夠大規模、工業化應用依然難以猜測,但可以看到的是,這種研究和應用在增加。一次性發泡塑料大約需要200年的時間,而現在,利用菌絲體制成的包裝產品僅需要30天就可以實現降解,就像Eben Bayer說的,在2030年,海洋中的塑料制品比魚多的時候,Mushroom產品將是魚類的食品,而這和減少CO2一樣,一同在保護生態系統。(摘自美《深科技》)(編輯/小文)