文/张以恒 编辑/易可

为解决蛋白质的新来源，1960年科学家们就开始通过培养单细胞生物来获得微生物蛋白质，即单细胞蛋白（SCP）。单细胞蛋白具有以下优点：（1）生产速度快，因为微生物的生长繁殖速率快；（2）生产效率高；（3）生产原料来源广，如农业废物、废水，如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水；工业废物、废水，如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等；石油、天然气及相关产品；工业废气，如氢气、一氧化碳等；（4）可以工业化生产，它不仅需要的劳动力少，不受地区、季节和气候的限制，而且产量高、质量好。单细胞蛋白含粗蛋白50%～85%，其中氨基酸组分齐全，可利用率高，还含维生素、无机盐、脂肪和糖类等，其营养价值优于鱼粉和大豆粉。20世纪80年代中期，单细胞蛋白的全世界年产量已达二百万吨，被广泛用于食品加工和饲料中。单细胞蛋白常作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、矿物质等。由于某些单细胞蛋白具有抗氧化能力，使食物不容易变质，因而常用于婴儿粉及汤料、佐料中。干酵母的热量低，常作为减肥食品的添加剂。此外，单细胞蛋白还能提高食品的某些物理性能，如意大利烘饼中加入活性酵母，可以提高饼的延薄性能。酵母的水解蛋白具有显著的鲜味，已广泛用作食品的增鲜剂。单细胞蛋白还可以制成“人造肉”，供人们直接食用。英国Quorn（阔恩）公司专门开发生产肉类替代品，利用菌类对葡萄糖发酵，通过加热处理去除核酸后，制成“菌蛋白”。菌蛋白配合鸡蛋、土豆淀粉、木薯淀粉、棕榈油、豌豆纤维、香料等被压模制成牛排等100多种食品进行销售。40多年来一直在欧美动物保护主义者、素食主义者和健康膳食者群体中广受追捧，这种人造肉市场规模稳步增长，但是价格还是比传统肉贵。

另一个方法是利用植物蛋白制成素肉，这是对中国的传统豆腐技术的再革命。豆腐相传为是汉文帝前元十六年（公元前164年）由淮南王刘安发明。豆腐营养丰富，含有丰富的优质蛋白、植物油和糖类，素有“植物肉”的美称，豆腐的消化吸收率可达95%以上。工业化农业方法生产一磅（约453.6克）肉类蛋白要比生产等量植物蛋白多用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现，可以缓解畜牧业生产造成的毁灭性的森林砍伐、水污染和温室气体排放。Beyond Meat 和 Impossible Foods等公司研发的植物制成的新一代“素肉”是对环境更友好的肉类替代品。他们用豌豆蛋白、大豆、小麦、马铃薯和植物油来还原动物肉的质地和口感。美国Impossible Foods公司则用植物来源的豆血红蛋白做成人工肉的“不可思议汉堡”（Impossible Burger），其连锁餐厅在全美也颇受欢迎。Beyond Meat已经在3万家商店和餐馆售出了超过2 500万个汉堡。密歇根大学研究表明Beyond Meat 制作汉堡产生的温室气体比传统牛肉汉堡少90%。

▲ 种植多年生作物（以生物质为中心的可持续的新农业）对单年生作物（以种子为中心的传统农业）的优势

联合国粮农组织在2013年发布了《可食用昆虫：食物和饲料保障的未来前景》报告，称“可食用昆虫有可能成为应对粮食问题的有潜力食材”。生产1千克牛肉需要8千克饲料，而昆虫肉则只需2千克饲料，可大幅减少饲料消耗。此外，昆虫肉生产中的温室气体排放量也仅为牛肉的1/10，甚至1/100，所需的土地也明显更少。昆虫的营养价值高于肉和鱼，富含优质蛋白质、纤维及铁和镁等微量元素。2013年，美国哈佛大学一个寝室的几名女生创立了Six Foods公司，意思是“不吃4条腿（家畜），要吃6条腿（昆虫）”。此外，欧盟从2018年开始在成员国中统一了昆虫等“新奇”食品的审批手续。从2017年7月开始，允许使用来自昆虫的蛋白质来生产鱼饲料。中国有数百家养殖场在饲养蟑螂，用来处理垃圾和生产药物。中国章丘市的一个公司开展蟑螂养殖，有3亿只“美洲大蠊”蟑螂，每天能吃掉15吨厨余垃圾，相当于该市每天厨余垃圾的四分之一。

除了单细胞蛋白、利用植物蛋白制成的素肉和可食用昆虫，实验室培养的人造肉是第四种生产蛋白质的办法。实验室人造肉的过程，是从动物身上提取肌肉组织，然后放入生物反应器进行培育。虽然最终成品的口感有待提高，但外形上已经与我们正常吃的肉差不多了。荷兰马斯特里赫大学的研究人员在为实验室人造肉的量产而努力。人造鸡蛋（植物鸡蛋）是通过混合加拿大产的绿豆、南亚的黄豆等植物蛋白，制成风味、营养价值和真蛋相当的人造蛋黄酱，可复制鸡蛋的味道、营养价值和烹饪特性。用人造鸡蛋制作蛋黄酱，利用人造鸡蛋制作饼干，并让比尔·盖茨和英国前首相托尼·布莱尔品尝，他们都没有尝出什么不同。

微生物油脂是由酵母、霉菌、细菌和藻类等微生物在一定条件下利用碳水化合物、碳氢化合物或普通油脂为碳源，生产油脂和其他有商业价值的脂质。1980年以来，γ-亚麻酸、花生四烯酸含量高的微生物相继在日本、英国、法国、新西兰等国投入工业化生产，日本、英国已有花生四烯酸发酵产品投入市场。20世纪90年代以来，开发利用微生物进行功能性油脂的生产成为一大热点，如利用深黄被孢霉进行γ-亚麻酸的生产，以及利用微生物培养生产ω-3系列多不饱和脂肪酸（EPA）等营养价值高且具有特殊保健功能的功能油脂的研究。

科学家们还在研究模拟植物的光合作用来建立“绿色工厂”为人类提供食物。人造粮食不需要土地种植，直接从工厂中培育出来，既不受地区、气候的限制，又不怕水、旱、虫、雹等自然灾害，一年四季都能生产，而且不受环境的污染。中国科学家也已开展了这项具有重大意义的研究工作。不远的将来，“人造粮食工厂”在世界上出现已不是空想。（未完待续）