你是否幻想過二十年后食物的樣子？吃什么？怎么吃？

“未來，通過一臺檢測身體狀態(tài)的小機器，提供精準營養(yǎng)食譜，再利用3D食品打印機，自動打印蛋白、碳水化合物和脂肪，也解決了不愿做飯的問題。”在2023合成生物學高峰論壇上，豐田通商東亞極食品和生活產(chǎn)業(yè)部門長服部利章分享日本對未來食物的預測。

【資料圖】

如何實現(xiàn)精準營養(yǎng)？“如果通過合成生物技術，可以很快實現(xiàn)精準營養(yǎng)。”南昌大學食品學院院長聶少平教授補充，“（合成生物）可以定量定性地提供蛋白質、脂肪、碳水化合物，通過3D打印技術在家里實現(xiàn)精準營養(yǎng)。”

合成生物被譽為“第三次生物技術革命”，是一種底層技術，在醫(yī)療醫(yī)藥、農業(yè)食品、環(huán)保、能源和新材料等領域表現(xiàn)出廣闊前景。美國市場調查公司BCC Research 2020年發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2019年全球合成生物學市場規(guī)模達53億美元，預計2023年達到189億美元。

民以食為天，“合成生物學在食品領域的應用，是建立在傳統(tǒng)的食物制造基礎上，通過合成生物學賦能，實現(xiàn)更安全、更可持續(xù)的食物獲取方式。” 昌進生物CEO駱濱認為，“我們已經(jīng)走到了食品變革的前夜?！?/p>

“未來食物”離我們還有多遠？

合成生物有多火？

“合成生物學是繼‘DNA 雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)’和‘人類基因組計劃’之后的第三次生物技術革命。”中國科學院院士許智宏指出。

麥肯錫預計，未來全球物質投入中的60%和全球疾病總負擔的45%，最終可能通過合成生物學方式解決，在未來的10-20年，合成生物學每年帶來的直接經(jīng)濟效益將達到1.8萬億-3.6萬億美元。

面對巨大的市場前景，以“合成生物學”為代表的新興技術已經(jīng)成為了全球科技競爭的新焦點。近年來，我國陸續(xù)出臺相關宏觀政策和戰(zhàn)略指引，促進合成生物學的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

從“十三五”開始，合成生物學被列為戰(zhàn)略前瞻性重大科學問題和前沿共性生物技術，國家出臺一系列政策支持合成生物學的發(fā)展。2022年5月發(fā)布的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中，四次提到合成生物學，又一次明確了這一新興產(chǎn)業(yè)方向和國家的發(fā)展息息相關。

地方政府也持續(xù)發(fā)力。以上海為例，上海市經(jīng)信委方面介紹，上海是我國最早發(fā)展合成生物學地區(qū)之一。 2023年初，已開始圍繞利用合成生物學這一顛覆性技術，賦能上海3+6重點產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的研究，并且作為現(xiàn)階段的重要工作之一。

上海市經(jīng)信委方面表示，擬從四個方面加強布局，包括強化基礎研究、加強技術轉化、瞄準重點領域和空間布局。“面對新領域、新產(chǎn)品，需要聯(lián)合政府、科學家、企業(yè)家等方面的職能，合力推動?！痹S智宏表示。

資本也在“追捧”新風口。據(jù)SynBioBeta統(tǒng)計，2020年合成生物學領域融資金額達78億美元，是2019年的兩倍以上。2021年融資金額攀升至180億美元，為2009年至2020年融資金額之和。

“各種新型的合成生物食品正朝我們走來”

食品產(chǎn)業(yè)作為第一制造業(yè)，資源有限疊加人口增長，以及人類對食品和健康的追求，食物供給面臨著壓力。

以蛋白供給為例，食物蛋白是人類最重要的營養(yǎng)素。公開資料顯示，預計2050年世界人口將達到90億左右，食品蛋白需求增量為30%至50%，達到2.65億噸左右。而現(xiàn)有的蛋白的獲取大量依賴于種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)，高度依賴土地和水資源等，存在環(huán)境污染等問題。

據(jù)聯(lián)合國糧農組織發(fā)布的《全球牲畜環(huán)境評測模型》數(shù)據(jù)，為人類提供每1噸蛋白質，需要養(yǎng)375只羊、且會對2750畝植被造成負面影響。通過多方途徑拓展生物資源和蛋白來源的重要性不言而喻。

合成生物蛋白，又稱精確發(fā)酵蛋白，通過充分發(fā)揮合成生物學等先進生物技術的優(yōu)勢，或能提供新的解決方法。

昌進生物研發(fā)的克魯維微生物蛋白

完整的合成生物學產(chǎn)業(yè)鏈主要有六大環(huán)節(jié)，包括基因工程、菌種培育、發(fā)酵過程、分離純化、改性合成和開發(fā)應用。其中，產(chǎn)業(yè)化和選品能力是合成生物學的主要壁壘。

具體來看，利用合成生物學的技術對菌種進行優(yōu)化，主要關心的三個指標是轉化率、生產(chǎn)速率、產(chǎn)物分離難度。上述三個指標直接決定了生物化工全流程的生產(chǎn)成本及產(chǎn)品競爭力。

在食品領域中，昌進生物以克魯維菌為主要開發(fā)方向，利用合成生物學技術和思路，研發(fā)馬克斯克魯維可食用蛋白。目前該企業(yè)的首條微生物蛋白產(chǎn)線已投入運營，并且已在中國獲得了食品生產(chǎn)許可，預計2023年將達到規(guī)模量產(chǎn)。

據(jù)悉，微生物發(fā)酵合成蛋白效率是傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)的上千倍，能夠顯著提升蛋白生產(chǎn)效率且降低二氧化碳排放。肉蛋奶海鮮等蛋白質消費市場近萬億美元，據(jù)波士頓咨詢數(shù)據(jù)，預計2035年新型蛋白會占到全球蛋白質消費的11%-22%。

天眼查顯示，高瓴創(chuàng)投、食芯資本等投資機構紛紛看好這一賽道并押注昌進生物。食芯資本投資總監(jiān)鄭迪分析，“技術本身是一個挑戰(zhàn)。之所以會有投資機會，就因為技術還沒能夠提供給消費者足夠好的食物?！?/p>

“技術先行的同時，法規(guī)如何基于科學方式進行評價屬于核心問題。”鄭迪繼續(xù)表示，“消費者的認知教育也是核心挑戰(zhàn)。如何突破傳統(tǒng)、固化的觀念，對于政策制定者、研發(fā)機構、企業(yè)都是巨大的挑戰(zhàn)?！?/p>

盡管面臨挑戰(zhàn)，業(yè)內仍對合成生物技術在食品領域中的運用保持積極的態(tài)度。“合成生物技術用在食品中，未來也會成為趨勢。從現(xiàn)在生物合成的乳蛋白、高附加值的食品成分，各種新型的合成生物食品正朝我們走來。” 聶少平展望。