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，人才儲備等。

呂陳峰

呂陳峰擁有超過15年的合成生物學和商業(yè)化發(fā)酵產(chǎn)品經(jīng)驗。在威斯康星大學取得食品微生物學博士學位后，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，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。通過預處理（主要是浸泡、分區(qū)）、化學處理 （蛋白分離、脫乙酰基、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，在化妝品上也有應用前景。該公司下一步將在不斷改進風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，預計2024年商業(yè)化，定位于對價格相對不敏感的高端市場。

預計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)酵蛋白低成本領導者。