发酵技术，开启替代蛋白市场“新”时代

作者：植提桥 Tony 

发酵已经有数千年的历史，早期发酵主要用于保存食物，后来相继开发出各种发酵食品，包括泡茶、美酒、奶酪、纳豆、腐乳等等，这些无不跟“发酵”有关。作为一种食品加工技术，发酵由于其对肠道健康的功能性益处而变得越来越重要。可以看到肠道健康和植物基趋势成为发酵驱动力的强大支持。

植物基潮流中最热的就是“植物蛋白”，随着市场多元化的发展和需求，替代蛋白已经成为全球最火热的创新领域，发酵在其中扮演着最核心的技术铺垫。植物蛋白研发人员一直在研究技术和成分，以模仿动物蛋白的味道、质地和功能。

发酵对于乳制品（如酸奶）和非乳制品（如豆豉）的生产至关重要，现在它正在帮助创新和扩大新型肉类类似产品的生产规模。像生物质发酵和精密发酵这样的先进工艺不仅是未来替代蛋白质的关键，甚至可能是整个食物的关键。

发酵蛋白不仅受到市场的热议，也迎来资本方的关注。The Good Food Institute数据显示，2020年前7个月，美国对替代蛋白质发酵公司的投资达到了创纪录的4.35亿美元，2019年的投资额为2.74亿美元。

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替代蛋白市场的驱动力

肉类和动物产品一直被视为蛋白质的主要来源。随着植物性饮食变得更加主流，对植物性替代蛋白的需求一直在增长，这种替代品是可持续和完整的。替代蛋白质是一个总称，包括植物蛋白和食品技术替代动物蛋白或肉类蛋白。它可以从植物（谷物、豆类、坚果、豆类和种子）、藻类（大型和微型藻类）、昆虫（蟋蟀）和发酵等途径获得。

由于消费者对健康、环境影响、动物福利和整体健康的关注，植物性饮食和生活方式出现巨大增长。消费者开始意识到他们的食物选择对社会和环境有影响。对环境问题和动物权利的日益关注促使人们寻找其他可持续的蛋白质来源，因此消费者也接受减少肉类消费对整体健康有益的观念。

尽管动物蛋白更有营养，更适合满足人们的某些营养需求，如维生素B12，但整个生产过程对环境和伦理影响的担忧已经为寻找替代蛋白做了铺垫。Sps数据显示，从2016年到2020年，人们对替代蛋白质的兴趣增加了248.6%。 

图1：人们对替代蛋白质的兴趣增长

数据来源：Sps

 

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替代蛋白的健康优势

植物蛋白的一个主要问题是它们通常是不完整的，这意味着它们不包含所有的9种必需氨基酸。为了确保这一点，需要食用不同植物来源的组合。然而，这并不是说植物蛋白不提供健康益处。一些研究一直在追踪分析植物蛋白对健康的影响。研究表明，植物蛋白有助于降低血脂中胆固醇水平的作用。据报道，豌豆蛋白和羽扇豆分离物可以降低血压，而豌豆、大米和大麻则可以显著增加肌肉质量等。

图2：替代蛋白健康益处（相关指数等级）

数据来源：Sps

 

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发酵是替代蛋白的关键

自2018年以来，人们对发酵生产的替代蛋白质的商业兴趣增加112.6%。发酵已成为替代蛋白质领域的一个突破性课题。Perfect Day、Motif和Clara Foods等公司一直在使用发酵技术来满足市场对非动物蛋白的需求，这些蛋白可被添加到很多产品中。

简单来说，Perfect Day利用微生物群（一种微生物，如细菌、酵母或真菌）来制造与乳清和酪蛋白相同的蛋白质，从而模拟真正的牛奶。

Motif是一家原料创新公司，主要生产由微生物而非奶牛制造的乳制品蛋白质，但具有相同的功能品质（融化、拉伸、弹性）、口感和营养价值。

Clara Foods公司将糖和酵母以及先进的酵母工程和发酵技术结合在一起，有选择地培养酵母菌株以获得蛋白质，如烘烤用的蛋清。

2018-2019年之间，发酵和替代蛋白同时出现增加219%。

 

图3：发酵和替代蛋白的共现

数据来源：Sps

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微生物是素食友好的

考虑到创造替代蛋白的发酵技术依赖于活的培养物，人们一直关注它是否可以被认为是素食主义，因为这些微生物是活的有机体。事实上，根据Sps.观点分析，消费者似乎并不认为含有活微生物的食物是素食。趋势线显示，从2017年年中开始，素食背景下对发酵的负面情绪开始上升，一年后开始下降，而积极情绪上升。

图4：发酵在素食食品饮料空间中的情感分析

数据来源：Sps

微生物和植物一样，没有像动物一样发达的中枢神经系统。因此，它们无法像我们一样感知疼痛，这就是为什么素食者摄入微生物被认为是没问题的。此外，动物的身体本身含有大量不同类型的微生物，这些微生物有助于正常运转。因此，这种由微生物衍生的食品可以被认为是符合素食主义。

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发酵的主要类型

发酵不是一种新技术。几个世纪以来，它一直被乳制品部门用于制作酸奶和奶酪。几十年来，它也被用于大规模生产药品、食用色素和许多其他成分。近年来，特别是随着非动物食品的日益普及，研究已经转向使用发酵技术来替代蛋白质。这仍处于早期阶段，但利用这些技术再造肉类替代品已经取得了巨大的进步和成功。

Impossible Foods是肉类替代品领域的先驱之一，它通过转基因酵母发酵创造植物性血红素。血红素是一种含有铁的基本分子，在血液中浓度较高，在植物中浓度较低，这就是肉的味道。在食品加工领域有许多发酵技术用于生产不同来源的不同产品。

1.微生物发酵

传统或微生物发酵利用活微生物改变原料的风味、质地、味道和营养。

2.生物质发酵

生物质发酵类似于微生物发酵，但它涉及到大量生产蛋白质的微生物，它们本身是含有密集的蛋白质，如藻类和真菌。微生物有指数繁殖的能力，这种能力允许他们在很短的时间内增加可用生物量（基细胞组）的体积。这种发酵的目标是微生物的蛋白质含量，这是替代蛋白质生产的关键参数。比如，美国Meati公司真菌来源的Chick’n产品由菌丝体制成，含有16克蛋白质和6克膳食纤维。

3.精密发酵

精密发酵，或重组蛋白生产，目前广泛应用于替代蛋白质片段。它是发酵和精确生物学的结合，融合了现代信息技术（如人工智能、机器学习）和现代生物技术（如基因工程、生物信息学）等这两个过程结合在一起，就可以从微生物中生产出复杂的有机分子，这些分子可以被编程以具有定制的功能。

目前，Brave Robot冰淇淋使用的是Perfect Day公司的非动物乳制品蛋白，经过精密发酵而成。

图源：Brave Robot

尽管在过去几十年里，精密发酵和生物质发酵都被用于许多领域，但它们在生产蛋白质和肉类类似物方面的应用与日益增长的消费者减少肉类消费的行动非常相关。对于肉类替代品来说，这些技术仍然是相对较新的技术，几个工艺参数的标准化和实现更好的感官、功能和营养质量仍在探索中。

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可替代蛋白原料

一些主流生产商在替代蛋白质领域使用的主要成分如下：

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替代蛋白用于生产海鲜类似物

替代蛋白质不仅在肉类领域取得了成功，而且也进入了替代海产品领域。

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空气蛋白，市场的另一潜力股

关于发酵是否是纯素食的争论已经平息，类似的争论将会发生在实验室培养肉方面，仍然需要从动物来源获得培养样品。素食主义消费者可能愿意考虑实验室培育的肉类，但更多的会考虑采购的方式是人为和道德的。

这就引出了另一种具有巨大潜力的有趣资源——空气。以空气为基础的农业是在没有任何土地、水或其他资源情况下，利用空气中的元素，如二氧化碳，在短时间内转化为蛋白质的过程。在适当输入源下，微生物在发酵容器中产生蛋白质。初创公司Air Protein引进了一种名为“闭环碳循环”的专利工艺，该工艺基于在太空生产食物背后的科学原理。

图5：闭环碳循环

来源：Air Protein