□青岛日报/观海新闻记者 周晓峰
端上餐桌的肉和奶不是来自于养殖的动物，而是由看不见的微生物制成，这样的场景已经成为现实。
合成生物学是一种旨在构建全新生命系统或改造已有生命形式的交叉学科，在食品、医药、日化、能源等诸多领域快速应用，被视为未来产业的重要赛道。这一颠覆性技术在青岛亦有突破——青岛昌进生物科技有限公司将合成生物学技术应用于食品领域，制造微生物合成蛋白粉、微生物合成乳清蛋白粉、蛋白脆片、蛋白奶酪等。
“昌进生物将抓住研发、制造和市场三大发展关键要素，未来五年使乳蛋白产品走上国人的餐桌，未来十年通过技术、生产管理、品牌输出与合作方共同实现大产业生产制造，将合成蛋白食品发展成为主要的食用蛋白质来源之一。”昌进生物创始人骆滨表示。
向微生物要蛋白
为什么要将合成生物学技术应用于食品领域？
因为传统畜牧业生产蛋白质的效率并不高。数据显示，种植业只占用了23%农业用地，但生产的蛋白质接近畜牧业的两倍。
目前，替代蛋白主要分为植物蛋白、细胞蛋白、微生物蛋白等。植物蛋白，即利用大豆、豌豆等植物原料制成肉和奶制品；细胞蛋白，就是利用动物细胞在体外培养出肉类；微生物蛋白，则是通过酵母菌等微生物发酵合成蛋白。
作为合成生物领域的头部企业之一，昌进生物以微生物学、分子生物学、合成生物学、发酵工程为核心开展研发，开辟了微生物蛋白和生物合成蛋白两条技术路径，实现牛、羊、狗、猫、鲸鱼、海豚、熊猫等多种哺乳动物的β-乳球蛋白表达。
其中在微生物研究领域，昌进生物开展菌株分离、筛选和培育研究，建立菌株活体资源库，对菌种进行多维度选育、驯化，获得了适合商业化开发的底盘细胞专利菌株。在合成生物研究领域，昌进生物在宿主、基因靶点、代谢途径、遗传操作体系、基因编辑技术、特有生物元器件等几个维度进行了全方位的深度研究，将牛乳蛋白的基因植入微生物底盘细胞，由微生物精确分泌牛乳蛋白，在全球首次实现可食用菌株异源表达系列乳蛋白，在全球首次实现非甲醇诱导型乳蛋白表达体系。
商业化步伐加速
替代蛋白食品虽然具有节能减排、保护动物等优势，但也面临成本相对较高、消费者认知不足等挑战。前几年大热的人造肉概念降温就是一个例子，曾推出人造肉汉堡的肯德基、汉堡王等餐饮品牌，如今已经很难见到相关产品的身影。
“食品对安全性和成本有严苛的要求，需要满足表达量高、易纯化等要求，对基因编辑的技术要求很高。再者，适口性作为食品的基本属性之一，也需要进行微生物代谢研究和食品应用开发研究。”骆滨认为，合成生物学在食品领域最大的难点在于全球准入，另外还要解决高安全性、低成本和适口性三大难题。
面对诸多研发瓶颈及市场挑战，昌进生物组建了贯穿上中下游的9个研发团队协同攻关，开发一系列满足消费者需求的产品。目前，昌进生物的产品投放领域主要为微生物合成蛋白粉、微生物合成乳清蛋白粉、蛋白脆片、蛋白奶酪等，并为下游蛋挞、鱼丸、乳蛋白饮品、酸奶、布丁、人造肉等食品提供低卡路里、高蛋白质、高膳食纤维的新型健康食品原料。
除了市场认可度的持续提升，昌进生物研发的克鲁维蛋白、元蛋白奶油、易涂抹芝士元蛋白酪产品也在各大权威奖项评选中屡获殊荣。
“青岛得天独厚的区位优势、便利的航空运输条件、完善的基础设施以及良好的营商环境，保障了项目以最快速度启动和投产。”骆滨告诉记者，“未来我们将探索面向上合组织国家及共建‘一带一路’国家开发定制型产品、谱系化产品，从而带动上下游市场，力争为青岛生物科技产品和技术出口贡献力量。”
迈向更多应用领域
食品制造只是当前合成生物学的热门应用领域之一。根据麦肯锡研究，生物制造的产品可以覆盖60%化学制造的产品，未来生物制造的方式有望对医药、化工、能源、材料、农业等传统行业带来巨大影响。
例如，中国科学家发现并提取了青蒿素用于治疗疟疾，但青蒿素要从大量种植的黄花蒿中提取，既费时又费力。而利用合成生物学方法将植物中青蒿素合成相关基因优化并导入酵母中，可高效合成青蒿素前体青蒿酸，最终实现大规模生产青蒿素。
近年来，在医药、日化等应用领域，青岛取得不少合成生物学科研成果，有的已经进入产业化阶段。
比如，神经酸可用于提高脑神经活跃性、防止脑神经衰弱，传统从植物种子中提取神经酸的生产方式难以适应企业对高效生产和成本控制的需求，而微生物发酵法解决了神经酸的高效、低成本、规模化生产难题。中国科学院青岛生物能源与过程研究所团队通过对脂肪酸延长途径、去饱和途径、酯化途径的改造以及亚细胞工程、发酵工程等，获得了高产神经酸解脂耶氏酵母菌株与工艺，并开发了神经酸纯化工艺。
甘油葡糖苷是化妆品的重要原料，市场上常用生产工艺为化学合成或酶催化合成，存在提纯难等痛点。青岛中科蓝智生物科技发展有限公司利用海洋天然藻株，实现甘油葡糖苷等高值化纯天然产物的绿色生物制造，开发出安诺因等明星原料产品，应用于珀莱雅、华熙生物、百雀羚、巨子生物等品牌。