中國(guó)人有多缺蛋白質(zhì)？

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2021》顯示，中國(guó)人年均消費(fèi)雞蛋12.8千克，未及每天一個(gè)雞蛋的標(biāo)準(zhǔn)，而人均奶攝入只有35.6克/天，不及《中國(guó)居民膳食指南（2022）》的1/10^[1]。

人們攝入蛋奶不足的原因有很多，比如口味、價(jià)格、過(guò)敏、飲食習(xí)慣。要改變?nèi)藗儗?duì)傳統(tǒng)蛋白質(zhì)的固有認(rèn)知，近期一級(jí)市場(chǎng)大熱的“替代蛋白”也許是個(gè)不錯(cuò)的選項(xiàng)。

畜牧業(yè)生產(chǎn)蛋白質(zhì)的效率實(shí)在是不高。聯(lián)合國(guó)食糧組織（FAO）數(shù)據(jù)顯示，畜牧業(yè)占用了全球77%的農(nóng)業(yè)用地，卻只生產(chǎn)了37%的蛋白質(zhì)。相比之下，種植業(yè)只占用了23%農(nóng)業(yè)用地，但生產(chǎn)的蛋白質(zhì)接近畜牧業(yè)的兩倍。

自20世紀(jì)60年代起，全球?qū)?dòng)植物蛋白的年均需求量顯著增長(zhǎng)。聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，世界人口將在2050年達(dá)到98億^[2]。

新增人口帶來(lái)了巨大的“蛋白質(zhì)缺口”，如何生產(chǎn)足夠的蛋白質(zhì)養(yǎng)活這100億人是各國(guó)關(guān)心的問(wèn)題，而替代蛋白成了眾望所歸。

不僅發(fā)達(dá)國(guó)家研發(fā)和推廣替代蛋白——

發(fā)展中國(guó)家也有不少案例——

在我國(guó)，發(fā)展替代蛋白產(chǎn)業(yè)也十分重要。

一方面，食物安全事關(guān)民生。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展研究所調(diào)研，我國(guó)食物蛋白質(zhì)自給率為74.6%，為更好促進(jìn)國(guó)家糧食安全，還要繼續(xù)開發(fā)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)食物資源，提高蛋白質(zhì)食用自給率^[3]。

另一方面，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)也要有賴于替代蛋白技術(shù)。每年，全球牲畜會(huì)排放量超 7.1吉噸二氧化碳，占全部溫室氣體排放量的14.5%，而聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）研究發(fā)現(xiàn)，使用替代蛋白質(zhì)，尤其是實(shí)驗(yàn)室培育肉，有利于減少肉類養(yǎng)殖所產(chǎn)生的溫室氣體^[4]。

近兩年，國(guó)內(nèi)正逐漸加大對(duì)替代蛋白技術(shù)的政策扶持。

2021年11月9日，農(nóng)村農(nóng)業(yè)部在答復(fù)政協(xié)委員提案時(shí)表示，將支持替代蛋白相關(guān)產(chǎn)業(yè)的項(xiàng)目支持、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和前沿探索，并安排中央財(cái)政資金約5700萬(wàn)元，支持高蛋白微藻等新型非糧蛋白資源的研究開發(fā)^[5]。

一個(gè)月后，“十四五”全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村科技發(fā)展規(guī)劃也提出，要研究細(xì)胞培養(yǎng)肉、合成蛋奶油、功能重組蛋白等營(yíng)養(yǎng)型食品的培養(yǎng)和制造技術(shù)^[6]。

波士頓咨詢公司數(shù)據(jù)顯示，到2035年，替代蛋白市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到2900億美元，約合20300億元人民幣。

首先，我們應(yīng)該明確替代蛋白的范疇。

替代蛋白質(zhì)與肉蛋奶等肉類蛋白質(zhì)相對(duì)，根據(jù)原料來(lái)源不同，具體可分為四類：植物蛋白、昆蟲蛋白、微生物蛋白和細(xì)胞蛋白^[7]。這些蛋白質(zhì)在價(jià)格、消化率、生產(chǎn)方式和技術(shù)成熟度方面各有不同——

不同替代蛋白的差異 | 數(shù)據(jù)來(lái)源：天風(fēng)證券^[8]

除了依據(jù)來(lái)源進(jìn)行分類外，還可按生產(chǎn)蛋白質(zhì)是否使用轉(zhuǎn)基因、基因改造等合成生物學(xué)技術(shù)，將這四類替代蛋白再度分為兩類。

植物替代蛋白的使用由來(lái)已久。人類種植大豆、豌豆等作物的歷史超過(guò)數(shù)千年，其制品是人類和牲畜常見的蛋白質(zhì)來(lái)源。

亞洲人有植物性飲食的習(xí)慣，豆腐、豆?jié){、素雞已是重要的蛋白質(zhì)來(lái)源，但在歐美地區(qū)，植物來(lái)源蛋白質(zhì)只流行于少數(shù)素食主義者中，因此仍屬替代蛋白之列。

近幾年，植物替代蛋白的研究熱點(diǎn)有三個(gè)方向。

一是開發(fā)新的天然植物蛋白，如從番茄葉中提取的Rubisco蛋白，在口味和營(yíng)養(yǎng)上超越了乳清蛋白和大豆蛋白，從工業(yè)大麻種子中提取的蛋白可代替雞蛋使用。

但這類蛋白質(zhì)在植物中含量不高，那要怎么大規(guī)模生產(chǎn)呢？這催生了植物替代蛋白的第二個(gè)方向——利用合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)。

合成生物學(xué)能通過(guò)基因手段，以提高目標(biāo)蛋白質(zhì)的產(chǎn)量，甚至讓植物生產(chǎn)動(dòng)物蛋白。

美國(guó)生物技術(shù)公司Nobell Foods創(chuàng)始人馬吉·里查尼（Magi Richani）認(rèn)為，奶牛本質(zhì)上就是把植物蛋白轉(zhuǎn)化為動(dòng)物蛋白，但是奶牛的轉(zhuǎn)化效率太低，并且還會(huì)排放大量溫室氣體。

Nobell Foods利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造大豆，在植物體內(nèi)合成動(dòng)物酪蛋白，經(jīng)提取后制造奶酪。這樣的生產(chǎn)方式效率更高、成本更低，消耗的資源也更少。該公司于2021年7月獲得7500萬(wàn)美元B輪融資，產(chǎn)品預(yù)計(jì)最快2022年底上市。

植物替代蛋白的第三個(gè)研發(fā)方向是植物肉，但該方向的技術(shù)門檻不高，本文不做贅述，感興趣的讀者請(qǐng)移步果殼硬科技?xì)v史文章《

從事后者的公司數(shù)量更多，包括改造真菌，通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)的Joywell、吉態(tài)來(lái)博和改造微藻，通過(guò)光合作用生產(chǎn)蛋白質(zhì)的昌進(jìn)生物、元育生物和德默特等公司。

Impossible Foods雖然是一家植物肉公司，卻也在進(jìn)行基于合成生物學(xué)的微生物替代蛋白技術(shù)研究。

價(jià)格高、味道怪，是消費(fèi)者難以接受植物肉的兩個(gè)重要原因。現(xiàn)在，我們有望用合成生物學(xué)手段解決味道問(wèn)題。

Impossible Foods提取出合成血紅蛋白的DNA片段，利用基因工程技術(shù)插入酵母，發(fā)酵生產(chǎn)血紅蛋白。據(jù)Impossible Foods介紹，添加了血紅蛋白的植物肉，在烘烤時(shí)還能呈現(xiàn)自然的焦褐色和“肉香”。

但現(xiàn)階段，無(wú)論植物肉還是微生物發(fā)酵肉，其纖維結(jié)構(gòu)和口感與真肉仍相去甚遠(yuǎn)，若想吃到真正的肉，或許還要指望細(xì)胞替代蛋白（細(xì)胞培養(yǎng)肉）。

英國(guó)前首相丘吉爾曾在1931年提出：“我們不應(yīng)該為了吃雞胸肉或雞翅而養(yǎng)一整只雞，而應(yīng)該在合適的培養(yǎng)基中分別培養(yǎng)這些組織”。

這個(gè)道理很簡(jiǎn)單，動(dòng)物的呼吸、生長(zhǎng)、活動(dòng)等行為都要消耗能量，這決定了動(dòng)物生產(chǎn)蛋白質(zhì)效率不高。若能減少動(dòng)物其它的生命行為，專注于肌肉細(xì)胞增殖，就能大大提高動(dòng)物生產(chǎn)蛋白質(zhì)的效率。

90多年過(guò)去，丘吉爾的暢想已被細(xì)胞替代蛋白技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

細(xì)胞替代蛋白一般指細(xì)胞培養(yǎng)肉，即在體外培養(yǎng)動(dòng)物肌肉組織，直接獲取食材。細(xì)胞培養(yǎng)肉利用了細(xì)胞培養(yǎng)和組織工程等技術(shù)，但一般不涉及合成生物學(xué)技術(shù)。

從事細(xì)胞培養(yǎng)肉的公司包括培養(yǎng)畜肉的Mosa Meat、Mirai Foods、周子未來(lái)、CellX，培養(yǎng)雞肉的Eat Just、Future Meat Technologies、培養(yǎng)海鮮的BlueNalu、Wildtype、Vinh Technology，甚至還有試圖培養(yǎng)袋鼠肉、羊駝肉和已滅絕動(dòng)物肉的Vow Food。

不過(guò)，細(xì)胞培養(yǎng)肉目前仍有兩個(gè)致命缺陷。一是形態(tài)問(wèn)題，體外培養(yǎng)的肌肉是一堆松散細(xì)胞團(tuán)，無(wú)法形成有紋理的大塊纖維狀肌肉；二是成本問(wèn)題，生產(chǎn)細(xì)胞培養(yǎng)肉要用到昂貴的牛胎盤血清培養(yǎng)液，生產(chǎn)同樣重量的蛋白質(zhì)，細(xì)胞替代蛋白的成本遠(yuǎn)高于其它三種替代蛋白，這也意味著該技術(shù)路線商業(yè)化難度最高。

對(duì)于第一點(diǎn)，國(guó)內(nèi)細(xì)胞培養(yǎng)肉公司CellX嘗試通過(guò)生物支架和3D生物打印技術(shù)，使細(xì)胞轉(zhuǎn)化成組織，增加口感；至于第二點(diǎn)，Mosa Meat和Eat Just嘗試使用植物成分代替牛胎盤血清，使細(xì)胞培養(yǎng)肉的價(jià)格較2018年下降40倍^[10]。

昆蟲蛋白是科幻作品里的老熟人了。《雪國(guó)列車》里末節(jié)車廂乘客吃的蛋白塊，便由蟑螂制成。在現(xiàn)實(shí)中，昆蟲蛋白來(lái)源還包括黑水虻、黃粉蟲、蟋蟀、蠶蛹等。

不過(guò)，昆蟲蛋白具有特殊氣味，在烹飪過(guò)程中難以遮蓋，并且因含有甲殼素等成分存在致敏風(fēng)險(xiǎn)，目前主要用于寵物和水產(chǎn)飼料。

目前，從事昆蟲替代蛋白研發(fā)和生產(chǎn)的公司有Chapul Cricket Protein、Protix、豐晟生態(tài)、無(wú)兩生科等。

替代蛋白概念雖好，但并非每個(gè)公司都能抓住機(jī)會(huì)。

龐大的市場(chǎng)和先進(jìn)的技術(shù)，在一級(jí)市場(chǎng)發(fā)酵出樂(lè)觀的情緒。

據(jù)行業(yè)媒體Foodaily不完全統(tǒng)計(jì)，2021年全球替代蛋白領(lǐng)域投資額達(dá)50億美元，同比增長(zhǎng)近60%。其中，全球食品飲料領(lǐng)域里融資額最大的10起事件中，有9起發(fā)生在替代蛋白領(lǐng)域^[11]。

但行業(yè)大火跟公司賺錢是兩碼事，要判斷一家替代蛋白公司成色如何，還要解答商業(yè)模式的問(wèn)題：

生產(chǎn)成本是否足夠低？

價(jià)格是阻止消費(fèi)者選擇替代蛋白的主要原因。受原料價(jià)格、研發(fā)費(fèi)用、營(yíng)銷費(fèi)用的影響，替代蛋白價(jià)格遠(yuǎn)高于純?nèi)狻?/p>

以Beyond Meat和Impossible Food為例，其人造肉餅的價(jià)格在12~16美元/磅之間，而牛肉碎的價(jià)格每磅只要9美元^[12]。

至于細(xì)胞培養(yǎng)肉，價(jià)格更是高高在上。盡管過(guò)去10年里，細(xì)胞培養(yǎng)肉的成本正以每3年1~2個(gè)數(shù)量級(jí)的速度下降，但這個(gè)速度能否繼續(xù)保持下去還要打個(gè)問(wèn)號(hào)。

有研究報(bào)告指出，受生物反應(yīng)器的研發(fā)難度、規(guī)模化生產(chǎn)的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和細(xì)胞培養(yǎng)液的成本限制，“經(jīng)濟(jì)的細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)品”在未來(lái)幾十年內(nèi)都是偽命題^[13]。

做飼料還是給人吃？

替代蛋白的用途決定了價(jià)格的天花板。

今年以來(lái)，豆粕價(jià)格因地緣沖突不斷漲價(jià)，已創(chuàng)近10年新高，但傳遞到銷售端，飼料廠采購(gòu)豆粕的價(jià)格也未及5000元/噸（約合5元/千克）^[14]。而農(nóng)村農(nóng)業(yè)部雖已將裂壺藻、螺旋藻等6種藻類及加工品列入我國(guó)飼料原料目錄，但受生產(chǎn)成本限制，企業(yè)大多把這些原料作為飼料添加劑使用，難以形成“替代”^[15]。

若作為人用替代蛋白，價(jià)格上的自由度更高。1688平臺(tái)信息顯示，美國(guó)MSG的乳清蛋白粉價(jià)格在75元/千克到105元/千克不等。部分植物蛋白、藻類蛋白已能形成替代。

謹(jǐn)防制造設(shè)備卡脖子

2022 年 9 月 12 日，白宮官網(wǎng)發(fā)布簡(jiǎn)報(bào)，宣布了美國(guó)總統(tǒng)拜登已經(jīng)正式簽署了一項(xiàng)行政命令，啟動(dòng) “國(guó)家生物技術(shù)和生物制造計(jì)劃”，推動(dòng)中美在試劑、儀器、原材料進(jìn)出口方面“脫鉤”。

有合成生物學(xué)從業(yè)者認(rèn)為，雖然中國(guó)在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)實(shí)力強(qiáng)大，生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品總量居世界第一位。但是在高端發(fā)酵設(shè)備方面依然依賴進(jìn)口設(shè)備，國(guó)內(nèi)生物技術(shù)領(lǐng)域人面臨史無(wú)前例的挑戰(zhàn)。

袁隆平、諾曼解決掉了碳水供應(yīng)的問(wèn)題，但是從吃得飽到吃得好，壓力來(lái)到蛋白質(zhì)這一邊。