民以食为天。近年来，在“大食物观”指引下，不少生物科技企业开始向微生物要热量、要蛋白，多途径开发食物资源。
在广州黄埔区的一家企业内，科研人员利用镰刀菌规模化生产出了可以替代植物蛋白和动物蛋白的优质菌丝蛋白，并开发出营养、美味的菌肉、菌乳等食物。在企业的中央厨房内，用菌丝蛋白制作的菌肉包子、菌肉饺子、菌肉丸、菌肉肠、蛋白棒、菌肉零食、菌乳饮品等食物色香味俱佳，吸引众多来访者品尝。
菌肉生产有哪些科学原理？成本几何？市场前景怎样？除了做成食用蛋白，微生物制造目前还有哪些令人大开眼界的应用？本期科技周刊，我们将带您领略奇妙的生物制造世界。
使用菌丝蛋白制作的肉丸。
镰刀菌
蛋白含量高、生长快
来到蘑米（广州）生物科技有限公司，企业的首席运营官田灵芝博士饶有兴致地带记者参观了公司菌肉的生产流程。
首先映入记者眼帘的是多个吨级发酵罐，工艺流程类似发酵啤酒。田灵芝告诉记者，镰刀菌是丝状真菌的一种，在合适的温度条件下，镰刀菌会在含有水、葡萄糖等营养物质的发酵罐中快速生长，产生大量菌丝体蛋白，效率非常高。“什么是丝状真菌？如果吃过安徽黄山有名的毛豆腐，你就知道了，毛豆腐上的毛，叫作毛霉菌，其实就是一种丝状真菌。”
在自然界中，很多真菌都可以合成蛋白质，例如大型食用真菌蘑菇、香菇、平菇等，但是，这些种类的菌蛋白含量低。镰刀菌因其蛋白含量高、生长速率快，在替代蛋白领域具有非常大的优势。同时，镰刀菌蛋白是经40年食用验证的优质替代蛋白，在近20个国家（美国、英国、新加坡等）获批上市。在生物制造的核心优势菌种打造方面，公司的母公司慕恩（广州）生物科技有限公司保藏近30万株菌株，其中对可应用于食用微生物蛋白领域开发的菌株进行了超前布局和丰富的储备，保存了大量的镰刀菌品种。
真菌蛋白原料做下游产品。
商业价值
菌肉已获出海大单
田灵芝说，目前，公司已基于高通量筛选平台，从1万多株菌中高效筛选、评价、开发优化，获得超过10株有潜力的生产菌株，其蛋白含量均高于50%，膳食纤维含量30%左右，生产效率高，质地口感好，成本优势明显，已完成吨级中试生产放大，2株菌已启动进入美国GRAS和中国新食品原料注册申报阶段，预计2024年底获得美国GRAS认证，2026年完成中国新食品原料认证，成为国内第一家进入美国市场的菌丝蛋白研发、生产商。
在商务方面，公司已与一家上市公司签署合作协议，成功完成技术转让，并围绕镰刀菌生产真菌蛋白领域开展技术研究和产业化合作，共同加快推进中国真菌蛋白的商业化应用。
“菌肉”将首先走向国外。目前公司已完成与马来西亚、芬兰、印度等国客户的真菌蛋白样品测试，实现外贸出口订单和1000吨/年拟采购协议。“世界上第一个基于真菌蛋白生产的素食肉产品（Quorn）诞生于英国，目前Quorn的产品已经在全球近20个国家上市，销售额3亿欧元左右。”
田灵芝博士表示，目前公司正在推进万吨级规模化工厂的设计和建设，计划明年落成。
广州目标
建成全国规模最大菌种库、元件库
当前，生物制造正成为推动社会进步和新质生产力发展的重要动能，也是广州重点布局的高科技产业领域。
10月28日，《广州市关于加快生物制造产业高质量发展的工作方案》正式发布，明确了广州推动生物制造产业的主要目标、重点领域、主要任务和保障措施。该方案提出，到2027年，广州将推动生物制造产业发展初具规模，产业生态基本形成，初步形成具有全国竞争力的生物制造产业集群；建设全国规模最大的菌种库、元件库，并开展高效酶制剂和底盘细胞攻关，推动农产品加工用酶、食品酶、医药酶、工业洗涤酶等酶制剂的创制。广州还要培育10家以上在国内外具有一定影响力的生物制造创新引领型企业；建设2个左右具有特色和国内领先优势的产业基地。
广州发展生物制造的重点领域包括生物医药、生物材料、生物食品、生物健康、生物农业。广州还将组建生物制造（合成生物学）创新中心，整合高校、科研院所、新型研发机构、龙头企业等优势资源，实现高端智库、项目孵化、技术输出等核心功能。
真菌蛋白原料混合搅拌做类肉制品。
菌肉有何优势？
比植物蛋白更像肉 比动物蛋白更健康
田灵芝介绍，菌丝蛋白比传统的植物蛋白更具优势，真菌菌丝可形成具有与肉类相似的纤维质地，容易加工成更多样化的肉类食品，口感也属于中性，不需要添加过量的掩蔽剂；与动物蛋白相比，菌丝蛋白高蛋白、高膳食纤维、低脂肪、0胆固醇、无抗生素残留，含有人体必需的全部氨基酸种类，蛋白消化率与牛奶相当。
规模化生产成本仅与鸡肉相当
同时，生产成本更低，目前，规模化生产成本低于牛肉、羊肉，与鸡肉相当。只需少量土地和水，可极大降低单位蛋白生产的碳排放。据测算，年产2万吨的菌丝蛋白工厂，其占地面积不超过5000平方米，可以替代10万头牛、2400万只鸡或5万吨大豆，在土地、水资源的利用上，比传统畜牧业降低90%以上，二氧化碳排放减少90%以上。
可制成各种美味营养食物 适合运动健身人群
菌丝蛋白可以制成各种美味且具有可持续性的素食及营养食物，可作为运动员和健身人群的良好蛋白来源。目前菌丝蛋白在替代蛋白市场上占比18%，仅次于大豆蛋白。在追求低碳和健康双重驱动下，微生物发酵生产替代蛋白的产业规模正在不断扩大，已吸引了包括雀巢、达能、嘉吉、帝斯曼等食品巨头加入。
诺奖得主巴里·马歇尔：广州生物实验室科研环境世界一流
诺奖得主巴里·马歇尔
我在南沙看到了很多全新的生物实验室，里面有很多充满活力、热情洋溢的年轻科学家。实验室的管理也非常出色，要知道生物实验室需要非常严格的使用程序和标准，而南沙的科研人员具有很高的科学素质。我认为，这里的生物实验室环境应该算是世界一流的。
2024大湾区科学论坛期间，2005年诺贝尔生理学或医学奖得主、澳大利亚科学院院士、中国工程院外籍院士巴里·马歇尔（BarryJ.Marshall）接受记者采访。
巴里·马歇尔在广州的行程非常紧密，不仅参观了多家大湾区的生物医药企业，还在大湾区科学论坛主论坛上作了主旨报告，并来到广雅中学，向广州的青少年科普生物科学知识。
巴里·马歇尔表示：“从科研和投资角度看，在我比较熟悉的生物制造领域，大湾区拥有非常先进的仪器和能够熟练使用这些仪器的生物技术专家。这里的技术人员都非常有经验，自从我来到大湾区，已经明显看到了这里在生物技术和研究领域的进步，这里是国际水准。所以，如果有公司将制药业务搬到这里，或有人在这里创业，根本不用担心生产和研发的问题。”
对抗癌症早筛早诊很重要
巴里·马歇尔认为，随着中国医疗条件的改善，如今中国人的人均寿命已大幅提升，未来，随着各种重大疾病早筛手段的完善与应用，中国人的平均寿命将有望增加到85岁~90岁。
“目前人类健康最大的障碍还是像癌症这样的致命疾病。因此，每个人都应该思考如何在早期对抗癌症、预防癌症，然后才是治愈癌症。”巴里·马歇尔表示，最近他在南沙走访一些生物制药企业，发现有企业在研究CAR-T疗法对抗肿瘤，“尽管这种方法治疗癌症目前仍非常昂贵，但我仍认为这是很好的方法。据我了解，CAR-T疗法只对平均20%的癌症患者有效。所以，预防癌症才是最经济最有效的手段。”
在发酵罐里生产菌丝蛋白。
科学家解前沿
广州建成亚洲能力最全生物制造领域服务平台
发展生物制造，广州已先天具备很多优势条件。广州具有丰富的菌种资源和产业服务平台的优势，并且广州相关领域的科研院所和高校科技实力强大，在生物制造领域还有很多资源可供挖掘。
国家重点研发计划“合成生物学专项”首席科学家，华南应用微生物国家重点实验室副主任、广东省菌种保藏与应用重点实验室主任、广东省科学院微生物研究所副所长许玫英告诉记者，目前，国家对生物制造非常重视，这一技术对我国发展新质生产力至关重要。生物制造产业离不开微生物菌种资源，“目前，我们实验室已建成了华南地区最大的菌种保藏中心。未来，我们将对所保藏的菌种资源进一步进行分类鉴评，挖掘出生物制造的核心功能菌种，并通过将前沿育种技术与大数据、人工智能深度融合，创制出更加适合生物制造产业需求的高性能菌种，为广州乃至全国的生物制造产业发展提供种质资源和技术支撑。”
生物制造产业的健康发展，离不开科学的评价体系。许玫英告诉记者：“我们研究所是华南地区最早开展材料生物降解性测试的机构。在广州市工信局和广东省工信厅的支持和指导下，我们于2023年初建成了工信部产业技术基础公共服务平台，囊括了世界上主流的降解评价体系认证，已成为亚洲地区资质最完备、能力最全面的材料生物降解性测试和绿色安全评价机构。我们非常希望能进一步发挥这个平台的优势和特色，服务各类中小企业，助推生物制造产业绿色健康高质量发展。”
菌种筛选平板培养。 菌种筛选平板培养。
“菌肉”的生产流程
1 对菌株进行筛选评价
首先，基于公司的高通量筛选平台，对菌株库中可应用于食用替代蛋白领域的菌株进行筛选评价，包括全基因序列分析、毒力因子预测、致敏因子分析、生长速率测定、蛋白含量测定、菌丝蛋白评价等。
2 确定候选菌株
一系列实验、分析、评价后，科研人员确定了候选菌株。该菌株表现为生长速率快、菌丝长，菌丝蛋白无色无味、蛋白含量均在50%以上，膳食纤维含量高、脂肪含量低，加工成“菌肉”后，嚼着能有肉的口感，营养也非常全面。
3 获得菌丝蛋白原料
之后，菌株进行发酵工艺开发、优化和中试放大生产。发酵罐中，在合适的发酵工艺条件下，仅提供水、空气和糖液等简单的营养原料，菌株即可高效快速生长；发酵结束后，利用过滤设备进行简单的固液分离，即可获得菌丝蛋白原料。
4 将菌丝蛋白原料开发成各种食物
菌肉：微生物蛋白首先可以通过加入调味品和食品添加剂制成菌肉制品，如整切肉类产品“鸡排”“牛排”。
肉糜：可以制作成肉糜，比如包子馅、饺子馅等；还有一些面向西餐的方向，例如制成午餐肉和香肠。
预制菜代餐：可以制作成各类预制菜、健康零食、代餐等，比如水煮肉片、红烧狮子头、小菌干、蛋白棒等。
菌乳：可以开发成菌乳制品，如菌乳奶、菌乳冰淇淋等。
文/广州日报新花城记者：武威
图/广州日报新花城记者：李波、武威
