精准发酵：拓展食品配方可能性

传统发酵工艺，是一种通过微生物分解底物以生成其他细胞或分子的生物过程，早已广泛应用于食品生产。而精准发酵虽然同样基于微生物发酵原理，但它借助生物技术，能够创造出传统发酵过程无法自然生成的特定且优质的成分。

 

当今食品生产正面临一系列根本性挑战，其中包括供应链不稳定和环境变化等问题。近年来，一种有望同时应对这些难题，甚至提供更多解决思路的技术正在悄然兴起——精准发酵。

传统发酵工艺，是一种通过微生物分解底物以生成其他细胞或分子的生物过程，早已广泛应用于食品生产，如啤酒、奶酪和酱油等产品都离不开这一技术。而精准发酵虽然同样基于微生物发酵原理，但它借助生物技术，能够创造出传统发酵过程无法自然生成的特定且优质的成分。

食品创新平台Mista的首席科学官 Céline Schiff-Deb 表示：“精准发酵把微生物变成微型工厂，用来生产我们所需的特定成分。”

她进一步指出：“目前，部分新型成分已经获得监管批准并成功商业化，例如牛奶蛋白和甜味蛋白等。随着技术的规模化发展和生产成本的持续下降，预计会有越来越多大型消费品企业、餐饮品牌及零售商将这些成分纳入其产品体系中。”

精准发酵为当前食品行业面临的多个核心问题提供了解决路径。其中一个关键痛点是可持续性。从理论上看，与传统农业相比，精准发酵可以使用更少资源生产蛋白质；另一个优势是提升供应链的稳定性——这类蛋白质可在受控环境中持续生产，减少外部变量干扰；第三个关键点是食品品质，通过对发酵过程的精准设计，可按需定制出特定的功能属性和感官特征。

食品科学家兼行业顾问 Bryan Quoc Le 指出：“精准发酵是一种重要的蛋白质生产方式，它能显著提升食品质构、风味或营养价值。其最大优势在于，可制造出对替代蛋白食品产生关键影响的功能性成分。”

 

来自两家公司的案例研究

Onego Bio公司和Nourish Ingredients公司是两家运用精准发酵技术生产食品的典型企业。

Onego Bio公司计划在今年将一款通过精准发酵生产的蛋清替代品推向市场，该公司是芬兰VTT技术研究中心的衍生企业。Onego Bio首席技术官Chris Lewandowski曾在该研究中心工作了15年，致力于开发蛋白质生产平台。

“Chris和VTT团队发现，鸡蛋中的一种关键蛋白质——蛋清蛋白，可以通过精准发酵来生产。”Onego Bio首席执行官兼联合创始人Maija Itkonen表示，“2022年，Onego Bio从VTT独立出来，目标是将这种特定的蛋白质商业化。”

该公司培育了一种名为里氏木霉（Trichoderma reesei）的真菌来生产蛋清蛋白。他们向这种微生物提供葡萄糖以及必要的营养物质和矿物质，为其创造了一个能够大规模生产蛋清蛋白的环境。完成发酵后，蛋白质从生物质中分离出来并进行干燥处理，最终得到一种名为Bioalbumen的蛋白质粉末，其氨基酸序列与鸡蛋中天然存在的蛋白质完全相同。

“与传统鸡蛋的蛋清蛋白相比，这能够使温室气体排放量大幅削减90%，土地使用量减少95%。”Itkonen说道。

更值得一提的是，这种微生物的一大优势在于它能够利用多种类型的碳水化合物作为养分来源，这为未来采用替代性原料提供了可能。例如，可以利用豌豆淀粉或小麦麸皮等食品工业副产物，从而减少对玉米糖的依赖，进一步降低环境影响。
Itkonen 表示，Bioalbumen 生物蛋白具备与传统蛋清相同的功能特性，包括起泡、凝胶、粘合和乳化等性能，食品制造商无需进行重大调整就能将其融入现有配方中。她预计该产品将在烘焙食品、糖果、意大利面及即食食品等多个品类中拥有广阔应用前景。

Itkonen 还指出，公司希望将 Bioalbumen 的价格控制在与普通鸡蛋相当的水平，但他们所追求的价值远不止于此：“Bioalbumen 有助于增强供应链的韧性、保障价格稳定、提升食品安全性，同时通过减少土地和水资源消耗、降低气候影响，帮助客户实现其环境、社会和治理（ESG）目标。”

 

Creamilux有助于维持奶酪、奶油和黄油等传统乳品的天然风味。

Nourish Ingredients公司则利用精准发酵技术开发了两种脂质产品——Tastilux和Creamilux，并预计于2025年将其推向市场。

该公司创始人兼首席执行官 James Petrie 解释说：“我们通过分子解析，找出了那些在真实烹饪过程中最能生成关键风味的天然脂肪，并以此为蓝本进行重构。我们在自然界，特别是在某些真菌菌株中，发现了特定脂质分子，并通过精准发酵对其加以优化，从而成功合成出能在烹饪中释放丰富风味的脂肪成分。”

Tastilux 和 Creamilux 并非传统脂肪的“一对一”替代物，而是可用于提升其他原料风味表现和出品率的添加剂。它们的一大特点是在加热过程中能模拟动物脂肪的反应过程，为植物基产品带来更接近动物性食材的风味体验。
Tastilux含有被真菌细胞包裹的长链ω-6磷脂，在烹饪过程中会经历天然美拉德反应，释放出与真肉相似的香气和风味，贴近消费者对肉类产品的味觉期待。

Creamilux 则能为植物基乳制品带来真实乳品的口感、风味与功能表现。Petrie 补充道，Creamilux 甚至可用于传统乳制品中，有助于维持奶酪、奶油和黄油的天然风味。

“Creamilux提供了一种真实的奶油质地和出色的乳化性能，能够再现全脂奶油在口中的顺滑包覆感。”Petrie 表示。他同时指出，这类高效脂质还能帮助食品制造商简化产品配方。

 “我们的产品具备极高效能，仅需微量添加即可达到理想效果。比如 Tastilux 添加量仅为 0.5% 时，就能显著提升整体风味表现。正因如此，制造商可减少对氢化等复杂工或化学添加剂、人工香料的依赖，转向更天然、简单的成分。”他说。

 

精准发酵产品已陆续上市

尽管上述两款产品预计于2025年推出，但市场上已有不少采用精准发酵技术生产的产品。

 

Oobli公司推出一款含有甜味蛋白的巧克力，这一成分通过精准发酵工艺制得。

例如，Oobli公司推出一款含有甜味蛋白（brazzein）的巧克力，这一成分通过精准发酵工艺制得。Brazzein原本天然存在于西非的一些水果和浆果中，借助精准发酵技术，Oobli公司无需采摘植物便可高效合成相同的蛋白质。该公司目前已推出多款添加该成分的黑巧克力和牛奶巧克力棒。

TurtleTree公司则利用精准发酵技术生产乳铁蛋白，这是一种天然存在于牛奶中的功能性蛋白质。乳铁蛋白可调节铁元素吸收、支持免疫功能，并有助于维持肠道健康。然而其在天然牛奶中的含量极低，TurtleTree通过无动物参与的发酵工艺，实现了该蛋白的规模化生产。

该公司将其乳铁蛋白产品命名为LF+，并与Cadence Cold Brew合作，为耐力运动人群打造了一款富含LF+的冷萃浓缩咖啡饮品。

如今，全球正有越来越多企业投身精准发酵技术的商业化探索。2023年，9家公司共同成立了“精准发酵联盟”（Precision Fermentation Alliance），旨在推动该技术的健康发展。联盟成立的新闻稿称，该联盟将有助于确保监管机构在监管精准发酵时进行基于科学的决策。

 “随着精准发酵技术不断拓展其在蛋白质、脂肪等多类食品原料中的应用，我们有望在无需动物参与的前提下生产出丰富多样、深受消费者喜爱的食品，同时显著降低对环境的影响。”Change Foods 首席营销官、该联盟副主席 Irina Gerry 表示。

 “要实现这项食品技术的广泛应用，需要清晰的公众沟通、稳健的政策引导、一致的监管框架以及各方利益相关者的积极参与，而这正是联盟所致力推动的方向。”她补充道。

 

存在的局限性

尽管精准发酵技术展现出广阔前景，但在实际应用中仍面临不少挑战。

当精准发酵被用于生产高效功能性添加剂时，例如Tastilux和Creamilux，其工艺可较顺利地扩展至商业化规模，以满足市场需求。然而，当它被用于生产需求量巨大的基础原料，尤其是大量替代蛋白时，产能扩张便成为一道难题。

这是因为精准发酵涉及多个关键环节，均依赖大量设备支持。整个系统包括上游处理设备（如热交换器和混料机），用于确保原料在进入发酵罐前不受污染；核心的发酵罐则需精确控制，使之能为特定微生物创造最佳生长环境；下游还需配备过滤、分离等设备，对产物进行提取和纯化。

要将这整套设备系统扩展至高产能水平，并始终保持稳定的产品质量，技术挑战与投资成本都相当可观。

 “将精准发酵大规模应用于食品生产仍面临诸多挑战，”Quoc Le指出，“这项技术的能耗主要集中在曝气和搅拌两个环节，因此整体运营成本仍偏高。与传统农业，或是利用植物性或真菌性原料生产大宗产品相比，精准发酵在成本效益上仍处于劣势。”

不过，部分研究正在探索更具经济性的解决方案。例如，农业生产过程中常伴随产生一些副产物，若将其开发为精准发酵的营养来源，便有望降低原料成本。

Quoc Le参与的一项研究，便评估了农业副产物在精准发酵中的应用潜力。“其中最具应用前景的是豆粕和菜籽粕——它们分别是大豆油和菜籽油压榨后的副产品，”他说道，“这两类副产物富含氨基酸，有望成为精准发酵过程中理想的氮源。”

精准发酵在扩大产能过程中还面临另一个限制因素：参与发酵的微生物对环境极为敏感，一旦原料中存在杂质或污染物，就可能影响其正常代谢甚至存活。因此，所有原料在使用前都需经过严格的精炼和处理，这无疑进一步推高了生产成本。

Quoc Le 还指出，精准发酵还受到微生物自身进化特性的制约。“用于这项技术的菌株往往具有遗传漂变倾向，随着时间推移，产量和效率可能会逐渐下降。”

此外，由于精准发酵所生产的成分属于新型原料，不同国家或地区的法规通常要求其通过特定安全认证，如美国食品药品监督管理局的“一般认为安全”（GRAS）认定，这也意味着产品上市前必须经过额外的审批流程。

尽管挑战重重，Schiff-Deb依然看好精准发酵在食品领域的长期价值。

 “在我看来，短期内，最具市场潜力的精准发酵衍生成分将是那些具有高度功能性的特色成分，它们能为最终产品提供明确的价值主张，同时在使用成本上具有竞争力。”她表示，“随着技术趋于成熟、规模不断扩大和成本的降低，用于替代牛奶、鸡蛋和肉类等大宗动物蛋白的产品也将更具吸引力。”

作者：Ed Avis

 

来源：荣格-《 国际食品加工及包装商情》

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