酵母菌能取代乳牛,生产环保又人道的鲜奶?

鲜奶含有维生素、钙质及蛋白质等养分,消化吸收快速,营养丰富。但乳牛所排放的温室气体(二氧化碳、甲烷)及畜牧业对动物不人道的饲养方式等议题,已普遍引起各国重视。

虽然有企业试图以杏仁奶和豆奶作为鲜奶替代品,但他们的风味就是和鲜奶不同,并非人人都能接受。因此乳品生产极需在科技上有突破性进展,好让鲜奶成为营养健康又兼顾环保人道的饮品。

鲜奶的食品安全及环保议题

基于食品安全顾虑,有部分消费者倾向于选择杏仁奶和豆奶,因为较不需要担心各类生长激素和抗生素残留的问题,这类替代品销售量已占美国相关零售市场约三分之一。而乳牛消化道中微生物发酵所产生的甲烷气体,是一种温室效应强度比二氧化碳高数十倍的气体,据联合国农粮织统计,畜牧业占全球温室气体排放量的14%,是全球第三大温室气体排放制造者,其中有三分之二来自牛只。若能缩减地球上畜牧业规模,对改善全球暖化意义重大。

酵母菌能取代乳牛?

为了对地球环境做出贡献,许多科学家投入开发环境友善的牛奶替代品。以色列特特拉维夫大学(Tel Aviv University)就有科学家正在发展一项新技术,试图以基因工程技术让酵母菌生产风味和外观都与鲜奶没有两样的饮品,特特拉维夫大学生物医学工程系教授塔米尔·塔勒(Tamir Tuller)与创业家艾尔·伊弗佛根(Eyal Iffergan)已为此成立名为Imagindairy的创业公司。

该公司目标是生产出含有牛奶重要营养成分、同时具有人们熟悉风味、香气与口感的替代牛乳饮品此外,塔勒教授强调,Imagindairy的牛奶和奶酪产品将比传统鲜奶更健康,因为它将不含胆固醇及乳糖。

风味及生产成本须兼顾

研发团队明白他们的目标不仅止于生产杏仁奶或豆奶那样的牛奶替代品,而必须让酵母菌生产出与鲜奶一模一样的产品,如此才可提升消费者的接受度。因此Imagindairy公司网罗了以色列最大食品公司的食品工程师和专家为产品把关,他们也正试图从酵母中提取牛奶蛋白来生产乳酪,这其实是一个长期研发计划,除了必须改善以酵母菌生产牛奶蛋白的产率,还要降低生产成本,才能让酵母鲜奶成为大众经济负担得起的产品。

改写牛奶蛋白基因之语言编码

利用酵母菌制造来自乳牛基因的牛奶蛋白是一回事,但是要让它高效率地量产则是另一项挑战。牛奶蛋白基因的编码是以乳牛细胞较熟悉的基因语言编码所编写,这些基因编码若想在酵母菌细胞内高效执行,势必要重新以酵母菌细胞较熟悉的语言重新编写。

十多年来,塔勒教授的实验室致力于运用生物物理模拟、分子演化模拟及机器学习等方法来改良外来基因于微生物大量表现的技术。这些技术过去已成功运用于酵母菌、细菌及藻类等微生物生产疫苗、抗体等高经济效益蛋白质,塔勒教授团队目前则正在挑战该新目标:牛奶。他相信以他所累计的研发能量,将会在短时间内成功达标。

结语

人类运用酵母菌已有数千年历史,但凡酿酒、面包都需要有酵母菌帮忙,由于它培养容易、生长快速,许多生物学家利用它来研究细胞分裂、DNA复制及修复等生命现象。2016年诺贝尔得主日本细胞生物学家大隅良典教授,早年即是以酵母菌为研究工具发现了细胞的自噬作用(autophagy)2013年得主谢克曼(Schekman)教授同样利用酵母菌研究,发现了细胞内囊泡运输(vesicle traffic)机转。可以这么说,酵母菌不仅帮助满足人类的口腹之欲,也满足了人类的求知欲。

(首图来源:pixabay)