文/張以恒 編輯/易可

為解決蛋白質(zhì)的新來源，1960年科學(xué)家們就開始通過培養(yǎng)單細(xì)胞生物來獲得微生物蛋白質(zhì)，即單細(xì)胞蛋白（SCP）。單細(xì)胞蛋白具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)速度快，因為微生物的生長繁殖速率快；（2）生產(chǎn)效率高；（3）生產(chǎn)原料來源廣，如農(nóng)業(yè)廢物、廢水，如秸稈、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纖維素的廢料及農(nóng)林產(chǎn)品的加工廢水；工業(yè)廢物、廢水，如食品、發(fā)酵工業(yè)中排出的含糖有機(jī)廢水、亞硫酸紙漿廢液等；石油、天然氣及相關(guān)產(chǎn)品；工業(yè)廢氣，如氫氣、一氧化碳等；（4）可以工業(yè)化生產(chǎn)，它不僅需要的勞動力少，不受地區(qū)、季節(jié)和氣候的限制，而且產(chǎn)量高、質(zhì)量好。單細(xì)胞蛋白含粗蛋白50%～85%，其中氨基酸組分齊全，可利用率高，還含維生素、無機(jī)鹽、脂肪和糖類等，其營養(yǎng)價值優(yōu)于魚粉和大豆粉。20世紀(jì)80年代中期，單細(xì)胞蛋白的全世界年產(chǎn)量已達(dá)二百萬噸，被廣泛用于食品加工和飼料中。單細(xì)胞蛋白常作為食品添加劑，用以補(bǔ)充蛋白質(zhì)或維生素、礦物質(zhì)等。由于某些單細(xì)胞蛋白具有抗氧化能力，使食物不容易變質(zhì)，因而常用于嬰兒粉及湯料、佐料中。干酵母的熱量低，常作為減肥食品的添加劑。此外，單細(xì)胞蛋白還能提高食品的某些物理性能，如意大利烘餅中加入活性酵母，可以提高餅的延薄性能。酵母的水解蛋白具有顯著的鮮味，已廣泛用作食品的增鮮劑。單細(xì)胞蛋白還可以制成“人造肉”，供人們直接食用。英國Quorn（闊恩）公司專門開發(fā)生產(chǎn)肉類替代品，利用菌類對葡萄糖發(fā)酵，通過加熱處理去除核酸后，制成“菌蛋白”。菌蛋白配合雞蛋、土豆淀粉、木薯淀粉、棕櫚油、豌豆纖維、香料等被壓模制成牛排等100多種食品進(jìn)行銷售。40多年來一直在歐美動物保護(hù)主義者、素食主義者和健康膳食者群體中廣受追捧，這種人造肉市場規(guī)模穩(wěn)步增長，但是價格還是比傳統(tǒng)肉貴。

另一個方法是利用植物蛋白制成素肉，這是對中國的傳統(tǒng)豆腐技術(shù)的再革命。豆腐相傳為是漢文帝前元十六年（公元前164年）由淮南王劉安發(fā)明。豆腐營養(yǎng)豐富，含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白、植物油和糖類，素有“植物肉”的美稱，豆腐的消化吸收率可達(dá)95%以上。工業(yè)化農(nóng)業(yè)方法生產(chǎn)一磅（約453.6克）肉類蛋白要比生產(chǎn)等量植物蛋白多用4～25倍的水、6～17倍的土地、6～20倍的化石燃料。基于植物蛋白的人造肉的出現(xiàn)，可以緩解畜牧業(yè)生產(chǎn)造成的毀滅性的森林砍伐、水污染和溫室氣體排放。Beyond Meat 和 Impossible Foods等公司研發(fā)的植物制成的新一代“素肉”是對環(huán)境更友好的肉類替代品。他們用豌豆蛋白、大豆、小麥、馬鈴薯和植物油來還原動物肉的質(zhì)地和口感。美國Impossible Foods公司則用植物來源的豆血紅蛋白做成人工肉的“不可思議漢堡”（Impossible Burger），其連鎖餐廳在全美也頗受歡迎。Beyond Meat已經(jīng)在3萬家商店和餐館售出了超過2 500萬個漢堡。密歇根大學(xué)研究表明Beyond Meat 制作漢堡產(chǎn)生的溫室氣體比傳統(tǒng)牛肉漢堡少90%。

▲ 種植多年生作物（以生物質(zhì)為中心的可持續(xù)的新農(nóng)業(yè)）對單年生作物（以種子為中心的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)）的優(yōu)勢

聯(lián)合國糧農(nóng)組織在2013年發(fā)布了《可食用昆蟲：食物和飼料保障的未來前景》報告，稱“可食用昆蟲有可能成為應(yīng)對糧食問題的有潛力食材”。生產(chǎn)1千克牛肉需要8千克飼料，而昆蟲肉則只需2千克飼料，可大幅減少飼料消耗。此外，昆蟲肉生產(chǎn)中的溫室氣體排放量也僅為牛肉的1/10，甚至1/100，所需的土地也明顯更少。昆蟲的營養(yǎng)價值高于肉和魚，富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、纖維及鐵和鎂等微量元素。2013年，美國哈佛大學(xué)一個寢室的幾名女生創(chuàng)立了Six Foods公司，意思是“不吃4條腿（家畜），要吃6條腿（昆蟲）”。此外，歐盟從2018年開始在成員國中統(tǒng)一了昆蟲等“新奇”食品的審批手續(xù)。從2017年7月開始，允許使用來自昆蟲的蛋白質(zhì)來生產(chǎn)魚飼料。中國有數(shù)百家養(yǎng)殖場在飼養(yǎng)蟑螂，用來處理垃圾和生產(chǎn)藥物。中國章丘市的一個公司開展蟑螂養(yǎng)殖，有3億只“美洲大蠊”蟑螂，每天能吃掉15噸廚余垃圾，相當(dāng)于該市每天廚余垃圾的四分之一。

除了單細(xì)胞蛋白、利用植物蛋白制成的素肉和可食用昆蟲，實驗室培養(yǎng)的人造肉是第四種生產(chǎn)蛋白質(zhì)的辦法。實驗室人造肉的過程，是從動物身上提取肌肉組織，然后放入生物反應(yīng)器進(jìn)行培育。雖然最終成品的口感有待提高，但外形上已經(jīng)與我們正常吃的肉差不多了。荷蘭馬斯特里赫大學(xué)的研究人員在為實驗室人造肉的量產(chǎn)而努力。人造雞蛋（植物雞蛋）是通過混合加拿大產(chǎn)的綠豆、南亞的黃豆等植物蛋白，制成風(fēng)味、營養(yǎng)價值和真蛋相當(dāng)?shù)娜嗽斓包S醬，可復(fù)制雞蛋的味道、營養(yǎng)價值和烹飪特性。用人造雞蛋制作蛋黃醬，利用人造雞蛋制作餅干，并讓比爾·蓋茨和英國前首相托尼·布萊爾品嘗，他們都沒有嘗出什么不同。

微生物油脂是由酵母、霉菌、細(xì)菌和藻類等微生物在一定條件下利用碳水化合物、碳?xì)浠衔锘蚱胀ㄓ椭瑸樘荚矗a(chǎn)油脂和其他有商業(yè)價值的脂質(zhì)。1980年以來，γ-亞麻酸、花生四烯酸含量高的微生物相繼在日本、英國、法國、新西蘭等國投入工業(yè)化生產(chǎn)，日本、英國已有花生四烯酸發(fā)酵產(chǎn)品投入市場。20世紀(jì)90年代以來，開發(fā)利用微生物進(jìn)行功能性油脂的生產(chǎn)成為一大熱點(diǎn)，如利用深黃被孢霉進(jìn)行γ-亞麻酸的生產(chǎn)，以及利用微生物培養(yǎng)生產(chǎn)ω-3系列多不飽和脂肪酸（EPA）等營養(yǎng)價值高且具有特殊保健功能的功能油脂的研究。

科學(xué)家們還在研究模擬植物的光合作用來建立“綠色工廠”為人類提供食物。人造糧食不需要土地種植，直接從工廠中培育出來，既不受地區(qū)、氣候的限制，又不怕水、旱、蟲、雹等自然災(zāi)害，一年四季都能生產(chǎn)，而且不受環(huán)境的污染。中國科學(xué)家也已開展了這項具有重大意義的研究工作。不遠(yuǎn)的將來，“人造糧食工廠”在世界上出現(xiàn)已不是空想。（未完待續(xù)）