發(fā)酵蛋白中的蛋白含量高達(dá)40%—80%,含有多種維生素、纖維素、碳水化合物、脂類(lèi)、礦物質(zhì),以及豐富的酶類(lèi)和生物活性物質(zhì)等,且不含膽固醇,對(duì)心腦血管疾病患者更加友好。
李德茂
中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員
2月19日,科技日?qǐng)?bào)記者獲悉,DeepTech深科技發(fā)布了《2023合成生物學(xué)在食品微生物制造中的應(yīng)用與前景研究》報(bào)告。報(bào)告聚焦合成生物技術(shù)在新食品中的應(yīng)用,其中,通過(guò)發(fā)酵蛋白技術(shù)生產(chǎn)替代蛋白受到廣泛關(guān)注。
一直以來(lái),在健康與環(huán)保雙重需求的驅(qū)動(dòng)下,發(fā)酵蛋白產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的替代蛋白也逐步應(yīng)用到肉、功能飲料、純素奶酪等各種產(chǎn)品中。
發(fā)酵蛋白“肉”健康又環(huán)保
肉類(lèi)是人類(lèi)獲取蛋白質(zhì)的主要來(lái)源之一,隨著人口數(shù)量增長(zhǎng)、城市化進(jìn)程加快,全球植物蛋白和動(dòng)物蛋白人均需求量和年需求量均顯著增長(zhǎng)。傳統(tǒng)肉類(lèi)的生產(chǎn)消耗大量淡水、土地資源,并增加溫室氣體的排放。以牛肉為例,生產(chǎn)1千克牛肉需消耗15噸水,排放36千克—300千克當(dāng)量的二氧化碳,生產(chǎn)1千克牛肉所需的土地面積為1千克糧食生產(chǎn)所需土地面積的13倍。傳統(tǒng)肉類(lèi)生產(chǎn)方式難以滿足人類(lèi)對(duì)肉類(lèi)蛋白的可持續(xù)需求。動(dòng)物肉,特別是“紅肉”富含膽固醇與飽和脂肪,攝入過(guò)多會(huì)增加肥胖及心腦血管疾病產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。因此,人類(lèi)一直在尋找替代蛋白,以期制造出健康又環(huán)保的“肉”。
目前替代蛋白主要有三類(lèi):植物蛋白、細(xì)胞蛋白、發(fā)酵蛋白,其中發(fā)酵蛋白最具發(fā)展前景。
“發(fā)酵蛋白也叫微生物蛋白,是一種以葡萄糖、淀粉、糖蜜、合成氣、二氧化碳等為底物,利用微生物發(fā)酵方式生產(chǎn)的蛋白?!敝袊?guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所李德茂研究員介紹,發(fā)酵蛋白中的蛋白含量高達(dá)40%—80%,含有多種維生素、纖維素、碳水化合物、脂類(lèi)、礦物質(zhì),以及豐富的酶類(lèi)和生物活性物質(zhì)等,且不含膽固醇,對(duì)心腦血管疾病患者更加友好。
“在口感上,相比于以大豆為原料的植物蛋白,發(fā)酵蛋白無(wú)豆腥味。與利用動(dòng)物干細(xì)胞制造的細(xì)胞蛋白相比,發(fā)酵蛋白成本也更低?!崩畹旅忉?,蛋白質(zhì)的主要成分是氨基酸,不同肉類(lèi)的氨基酸比例不同,通過(guò)調(diào)控微生物可以模擬生產(chǎn)出不同比例氨基酸的蛋白。例如,利用發(fā)酵蛋白制作的雞肉,其在口感、香味、質(zhì)構(gòu)、咀嚼特性等方面的仿真度可達(dá)85%左右。
在制作工藝方面,人們一般利用含碳、氮、氧等元素的低成本原料,比如秸稈、工業(yè)廢氣、合成氣以及二氧化碳等,通過(guò)控制發(fā)酵罐的溫度、酸堿度和營(yíng)養(yǎng)條件,來(lái)生產(chǎn)發(fā)酵蛋白。
“發(fā)酵蛋白的生產(chǎn)效率非常高,有研究表明,微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白的速度是植物的500倍,是動(dòng)物的2000倍?!崩畹旅榻B,一畝大豆田每年可收獲約130千克大豆,獲得52千克植物蛋白。而利用100噸發(fā)酵罐進(jìn)行微生物發(fā)酵,一年能生產(chǎn)近100萬(wàn)千克發(fā)酵蛋白。
此外,發(fā)酵蛋白轉(zhuǎn)化率較高。李德茂表示,通過(guò)微生物發(fā)酵方式利用1千克淀粉可以生產(chǎn)出190—200克蛋白,然而用1千克淀粉喂養(yǎng)家禽、家畜,僅能分別生產(chǎn)出47克和14克蛋白。
“發(fā)酵蛋白可以實(shí)現(xiàn)‘變廢為寶’和高效的生物制造,與之相比,生產(chǎn)植物蛋白仍然需要以大豆為原料?!崩畹旅硎?,目前我國(guó)每年要進(jìn)口1億噸左右的大豆,要實(shí)現(xiàn)進(jìn)口大豆的國(guó)內(nèi)生產(chǎn),額外需要7.6億畝土地,并消耗大量的水和化肥等生產(chǎn)資料。
細(xì)胞蛋白生產(chǎn)雖不受原料的限制,但培養(yǎng)條件苛刻,科研人員需從動(dòng)物體內(nèi)提取干細(xì)胞,并利用血清等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)“喂養(yǎng)”,使其不斷“成長(zhǎng)”,因此生產(chǎn)成本較高。
還能用于飼料制造和醫(yī)療領(lǐng)域
“目前,發(fā)酵蛋白也有應(yīng)用于飼料和醫(yī)療領(lǐng)域的潛力?!崩畹旅榻B。
國(guó)際上,發(fā)酵蛋白食品層出不窮。自20世紀(jì)80年代開(kāi)始,英國(guó)品牌Quorn就開(kāi)始利用發(fā)酵蛋白技術(shù)進(jìn)行食品開(kāi)發(fā)。Quorn利用高通量篩選技術(shù),用絲狀鐮孢菌發(fā)酵出高纖維、低飽和脂肪的優(yōu)質(zhì)蛋白。最早上市的產(chǎn)品為健身蛋白粉,2011年Quorn發(fā)布了第一款發(fā)酵蛋白“肉”漢堡,近來(lái)又推出了香腸、肉卷類(lèi)產(chǎn)品,深受消費(fèi)者喜愛(ài)。
美國(guó)公司Perfect Day利用微生物來(lái)制造乳清、酪蛋白等,模擬出真正的牛奶。而后該公司又推出了首款生物制乳蛋白冰淇淋,其口感和質(zhì)地與牛奶冰淇淋無(wú)異。
Clara Foods是全球第一家生物合成蛋清蛋白的美國(guó)公司,該公司利用酵母菌生產(chǎn)蛋清蛋白作為烹飪和烘焙原料,其口感與雞蛋相仿,且營(yíng)養(yǎng)豐富,不含膽固醇。
李德茂介紹:“截至目前,全球已經(jīng)有18個(gè)國(guó)家許可鐮孢菌發(fā)酵菌絲體蛋白食品上市銷(xiāo)售。”
我國(guó)也把發(fā)展微生物發(fā)酵蛋白飼料作為未來(lái)飼料行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《飼料工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出:生物技術(shù)與生物飼料在保障飼料安全與食品安全、促進(jìn)飼料產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)布局等方面具有重要意義,發(fā)展微生物發(fā)酵蛋白飼料是我國(guó)今后飼料工業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)期戰(zhàn)略。
“具有特殊功能的發(fā)酵蛋白也可應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域?!崩畹旅硎荆藗兾磥?lái)可以開(kāi)發(fā)生產(chǎn)具有特殊功能的發(fā)酵蛋白,例如富硒蛋白,并將其應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,可同時(shí)發(fā)揮蛋白和硒的功能作用。
解決這些問(wèn)題才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步普及
以發(fā)酵蛋白為原料的諸多產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn),且生產(chǎn)成本低廉,表現(xiàn)出良好的可擴(kuò)展性。但若想讓更多發(fā)酵蛋白食品進(jìn)入大眾視野,一些問(wèn)題仍亟待解決。
“首先,發(fā)酵原料來(lái)源有待解決?!崩畹旅忉?,目前,發(fā)酵蛋白主要原料來(lái)自淀粉產(chǎn)生的葡萄糖,而淀粉仍來(lái)源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此,我們要開(kāi)發(fā)出更多負(fù)碳發(fā)酵技術(shù),利用一些低成本原料,例如合成氣、二氧化碳等,使發(fā)酵蛋白技術(shù)更加可持續(xù)。
其次,發(fā)酵蛋白食品若能夠真正登上餐桌,其口感是關(guān)鍵?!澳壳鞍l(fā)酵蛋白食品可通過(guò)物理加工方式改變蛋白的球狀結(jié)構(gòu),制造出類(lèi)似真實(shí)肉纖維的拉絲蛋白,更具動(dòng)物肉的質(zhì)感、咀嚼感和香味?!崩畹旅硎?,目前發(fā)酵蛋白食品以肉糜類(lèi)為主,在制成漢堡、肉丸、雞肉塊、香腸等產(chǎn)品時(shí)口感與動(dòng)物蛋白較接近,但仍無(wú)法制作成全切肉,也很難適應(yīng)中國(guó)多樣化的烹飪方式。
目前,飼料領(lǐng)域發(fā)酵蛋白生產(chǎn)成本仍然較高,為實(shí)現(xiàn)發(fā)酵蛋白產(chǎn)品替代傳統(tǒng)蛋白產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)可行性,人們要進(jìn)一步優(yōu)化生物工藝設(shè)計(jì),提高單位體積生產(chǎn)率,實(shí)現(xiàn)發(fā)酵蛋白規(guī)?;a(chǎn)效益,降低發(fā)酵蛋白飼料領(lǐng)域生產(chǎn)成本?!半m然發(fā)酵蛋白還無(wú)法完全替代動(dòng)物養(yǎng)殖蛋白,但是一批生物科技企業(yè)正在利用極具創(chuàng)新性的技術(shù)和產(chǎn)品不斷帶給人們信心?!崩畹旅硎荆l(fā)酵蛋白的出現(xiàn),對(duì)于改變?nèi)祟?lèi)的飲食習(xí)慣、改善環(huán)境具有積極且深遠(yuǎn)的意義。
北疆新聞:內(nèi)蒙古自治區(qū)重點(diǎn)新聞網(wǎng)站(客戶端),內(nèi)蒙古出版集團(tuán)新華報(bào)業(yè)中心旗下國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)新聞信息采編發(fā)布服務(wù)一類(lèi)資質(zhì)網(wǎng)站(客戶端)。
北疆新聞版權(quán)與免責(zé)聲明:
一、凡本站中注明“來(lái)源:北疆新聞”的所有文字、圖片和音視頻,版權(quán)均屬北疆新聞所有,轉(zhuǎn)載時(shí)必須注明“來(lái)源:北疆新聞”,并附上原文鏈接。
二、凡來(lái)源非北疆新聞的新聞(作品)只代表本網(wǎng)傳播該消息,并不代表贊同其觀點(diǎn)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請(qǐng)?jiān)谝?jiàn)網(wǎng)后30日內(nèi)進(jìn)行,聯(lián)系郵箱:bjwmaster@163.com。
版權(quán)聲明:北疆新聞版權(quán)所有,未經(jīng)書(shū)面授權(quán),不得轉(zhuǎn)載或建立鏡像,違者依法必究。 本站違法和不良信息舉報(bào)電話:15648148811蒙ICP備16001043號(hào)-1
Copyright © 2016- 北疆新聞網(wǎng) All Rights Reserved互聯(lián)網(wǎng)新聞信息服務(wù)許可證:15120200009-1蒙公網(wǎng)安備:15010502001245