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2021年10月21日，南京周子未来食品科技有限公司宣布已完成总额已近亿元的融资。周子未来是国内最早开展细胞培养肉研发的科技企业之一，其核心团队在2019年11月研发出肌肉干细胞培养肉产品。“细胞培养肉”是用动物干细胞体外培养而生产的肌肉组织，是一种全新的肉类生产技术，简单来说就是“不用养猪就可以生产出猪肉”，通过“细胞培养肉”技术就能解决肉品供求矛盾等问题，使我国在国际上实现该领域的并跑甚至领跑。 目前合成生物学在食品工业中的应用最火热的赛道莫过于人造肉。最近两年，“人造肉”的概念逐渐风靡全球市场。其中，以植物蛋白技术为基础的“植物肉”和以生物细胞体外培育技术为基础的“细胞培养肉”是该研究领域的两个热门分支。 
图 | 细胞培养肉，来源：周子未来公司官微 从“人工合成淀粉”到“人工合成蛋白质”再到“人造肉”，其背后是在全球方兴未艾的合成生物学。合成生物学作为生命科学领域的一门新兴交叉科学，被认为是理解生命的新钥匙。 
图 ｜2016 - 2021 按终端用户分类的合成生物学市场规模，数据来源：DeepTech 根据公开资料整理（单位：百万美元） 目前，国内外合成生物学正在创造越来越多的科技成果。在全球数以万计的科学家和从业者的努力下，合成生物技术发展成为传统技术的充分补充和替代，广泛用于医疗保健、农业、化工、能源、消费品、食品等领域，而其能按照特定目标理性设计、改造乃至从头重新合成生物体系的特点，仍在不断拓展生物应用的边界。截止到 2021 年底，全球合成生物学相关市场规模达到 737 亿美元，较 2021 年之前行业整体爆发式增长。 据预测，随着合成生物学技术的不断成熟以及相应的政策刺激，预计到 2030-2040 年，全球会有 60% 的经济物质投入是由生物（包括合成生物学）产生，并且将会影响的产值空间将达到 1.8-3.6 万亿美元，行业发展前景广阔。 合成生物学在食品行业中的应用 及对食品工业未来发展的影响 食物作为人体细胞代谢的供能物质，是我们维持日常生活的必需品，除了常规的动植物食品来源外，还有一些食品是通过微生物制造而来，如典型的发酵产物：面包、葡萄酒、啤酒和酱油等等。近年来，合成生物学技术的发展尤其是细胞工厂和无细胞生物合成平台的发展促进了食品技术的革命。合成生物学可以改善传统的食品生产和制造，改善食品的营养和补充食品新功能，同时，合成生物学可以改造传统发酵生产方式，构建工程微生物从而将可再生原料转化为主要食品成分、功能性食品添加剂和营养化学物质。 
图|合成生物学在食品行业中的应用示意图，来源：《Future Foods》合成生物学在食品领域的应用和未来发展方向的综述。 嘉必优生物技术（武汉）股份有限公司市场团队在《合成生物学与食品工业及其对嘉必优战略实现的意义》直播课中列举了多个合成食品实例，论述了合成生物学如何影响未来食品工业发展。 
合成生物学的出现使得肉类类似物在外观和色香味等特征上能够模拟真实的肉，从而满足消费者对食品数量和质量日益增长的需求。合成肉包括植物蛋白生产的植物肉、动物细胞培养的养殖肉以及其他可持续蛋白生产的肉类类似物（如藻类和真菌蛋白质）。 植物肉：植物肉是指利用大豆、 豌豆等植物的植物蛋白，通过特殊的工艺，生产加工成类似动物肉品的口感、味道或外观的食品。比如，手撕豆干、素肉、素鸡、斋肉等一众豆制品。目前市场中比较知名的 Beyond Meat、Impossible Food、珍肉、星期零等公司，都是植物肉领域的代表。 细胞培养肉：细胞培养肉也叫人造肉，南京农业大学教授周光宏介绍，培养肉是根据动物肌肉生长修复机理，利用其干细胞进行体外培养而获得的肉类，是近年来兴起的一项具有颠覆性的未来食品生产技术。目前市场中比较知名的 CellX、周子未来等公司，都是细胞肉领域的代表。 Clara Foods是第一家制造无需动物参与的人工蛋白公司。公司将鸡蛋中蛋白质表达的基因序列进行组装后植入到酵母中，通过加入糖培养酵母，进行发酵，可以获得与鸡蛋蛋白质等效的人工蛋白。 牛奶是日常生活中很常见的食品，普通牛奶中87%是水，剩下的物质包括蛋白质、酶、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质，牛奶具有庞大的消费者市场。人造奶是利用合成生物学技术，首先使用大肠杆菌或酵母细胞工厂培养牛奶的主要成分，乳清蛋白、酪蛋白等，然后将纯化的蛋白与水、脂肪以及其他成分（低聚糖、维生素等）混合即可制成合成牛奶。Perfect Day的“牛奶”是在实验室里出生的，简单来说，就是把牛细胞的DNA放进菌种里发酵，得到纯素乳蛋白。这种合成人造奶的生产方式将促进传统畜牧业的改革，避免了土地占用，同时还具备不含抗生素、激素等优点。 解脂耶氏酵母属于典型的产油酵母，细胞内脂肪酸（Fatty Acid）、脂酰辅酶 A（Fatty Acyl-CoA）以及乙酰辅酶 A（Acetyl-CoA）的积累量较高，可以在细胞内积累脂质至其细胞干重的 40％。解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）在奶酪、其他乳制品和肉类中自然存在，是一种公认安全的微生物，已经被广泛应用于食品等多种领域。作为最早一批进军人造脂肪市场的公司，雅礼生物已获得数轮融资。 随着食品工业的发展和人类健康的需求，低热量的甜味剂以及其他食品添加剂正备受关注，利用合成生物学的方法可以用细胞工厂生产取代传统的植物提取，从而解决饮食中的糖过量摄入有关的问题。Glycom在大肠杆菌中构建全新的合成路径，利用岩藻糖和乳糖合成岩藻糖基乳糖，目前已被欧盟批准用于婴幼儿奶粉配方，并进入市场销售。此外还有一些常用香料等如柠檬烯、香兰素也可以用工程细胞工厂生产。此外，在酿酒酵母中构建全新合成路径，利用葡萄糖、乙醇合成番茄红素，目前已进入产业化阶段。类胡萝卜素的例子也说明了合成生物学是如何改善食品的营养和补充食品新功能，以及发酵食品酱油、米酒的例子来说明合成生物学如何改造传统发酵工艺。 那么在营养健康领域，合成生物学又有何建树呢？维生素C二步发酵法或许可以让我们更好的理解合成生物学之于营养健康领域的重大意义。传统维生素C生产往往采用“发酵+合成”工艺，但是该方法存在工艺复杂、高成本、高污染等问题。而后，我国自主研发的维生素C生产二步发酵法不仅减少了化工原料污染、缩短流程，而且使生产成本明显降低。这也使得我国在维生素C生产中占据优势，并在全球市场中获取了更多份额。而这里所提及的“生物发酵”正是生物合成工程技术中的重要组成之一。 微生物发酵法是通过微生物的发酵生产目标产物的方法，具有工艺条件温和、生产安全、设备通用性高等特点，对某些食品营养强化剂，采用微生物发酵法具有产品效率高、单位能耗低、对环境的污染小等优势。作为营养素生产主流路径之一，微生物发酵法契合绿色、健康的趋势，发展前景广阔。 微生物发酵法对技术要求较高，大致主要分为菌种选育、发酵培养、分离提取(破壁萃取)、纯化、精制、改性等关键步骤。其中菌种选育技术是产品提取的前提和基础, 在产品提取过程中发挥了关键的作用；而发酵培养则是产品生产的关键环节, 直接决定了产品的产量。 嘉必优作为全球领先的生物技术、食品工业和营养科学相结合的企业、中国食品生物科技领域第一家科创板上市公司，组建了嘉必优合成生物学研究室，搭建了合成生物学研究团队，利用生物技术，基于生命营养科学的角度，通过集成工业菌种定向优化技术、发酵精细调控技术、高效分离纯化制备技术和装备，形成了完善的生物合成技术平台，最终产出可用于人类营养、动物营养及化妆品功能原料等领域的功能原料，在可持续食品制造领域为产业发展赋能。 目前，嘉必优的花生四烯酸（ARA）、藻油DHA（二十二碳六烯酸）、SA（燕窝酸、N-乙酰神经氨酸）、β-胡萝卜素、番茄红素等均采用微生物发酵的生物合成方式生产，其中ARA、SA均为国内首发。以上产品已经在婴幼儿配方食品、膳食营养补充剂、健康食品及特殊医学用途配方食品等领域中广泛应用。公司同时更加快基于人乳低聚糖、1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯、番茄红素等新产品的研发工作，扩充产业链、产品线。与此同时进行唾液酸乳糖及岩藻糖基乳糖的技术攻关（HMOs 技术攻关），为解决生物制备、产能瓶颈、品质提升问题、实现生产模式升级迭代以及生物技术和信息化技术的融合树立行业标杆。 “嘉必优二十年来，以合成生物学为核心技术，以绿色生物制造为主流工艺方法，以高密度的功能性营养素为主打产品，通过持续的技术迭代和产品升级，为客户提供独创性的解决方案，高效能、低成本地解决人类营养的来源（资源）这一重大问题，以应对我们这个生命星球逾来逾严峻的气候变化、环境污染、资源枯竭等重大挑战，为人类社会的可持续发展贡献绵薄之力……”嘉必优董事长易德伟这样说。
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