谁来替代蛋白

酸奶机 米酒

文字:杨景芝

来源:贝壳硬科技（ID: guokr 233）

中国人缺多少蛋白质？

国家统计局发布的《中国统计年鉴2021》显示，我国居民蛋类年均消费量为12.8kg，不足每天一个鸡蛋的标准，而牛奶的平均摄入量仅为35.6g/天，不足《中国居民膳食指南（2022）》的1/10【1】。

人们摄入蛋奶不足的原因有很多，比如口味、价格、过敏和饮食习惯等。要改变人们对传统蛋白质的固有认知，最近在一级市场上流行的“替代蛋白质”可能是一个不错的选择。

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为什么需要替代蛋白质？

畜牧生产在蛋白质方面的效率真的不高。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的数据，畜牧业占世界农业用地的77%，但仅生产37%的蛋白质。相比之下，农业只占农业用地的23%，但蛋白质产量是畜牧业的近两倍。笑红颜结局

自20世纪60年代以来，全球对动植物蛋白的年均需求大幅增长。联合国预测2050年世界人口将达到98亿【2】。

新增人口带来了巨大的“蛋白质缺口”。如何生产足够的蛋白质来养活这100亿人是所有国家都关心的问题，蛋白质替代品开始流行。

不仅发达国家开发和推广替代蛋白质

发展中国家也有很多案例

在中国，发展替代蛋白产业也非常重要。

一方面，食品安全关乎民生。根据农业农村部食物与营养发展研究所的研究，中国食物在蛋白质中的自给率为74.6%。为更好地促进国家粮食安全，应继续开发优质蛋白质食物资源，提高蛋白质食物自给率【3】。

另一方面，实现双碳目标也有赖于替代蛋白质技术。每年，全球牲畜将排放超过7.1千兆吨二氧化碳，占所有温室气体排放的14.5%，而联合国粮食及农业组织（FAO）的研究发现，替代蛋白质，特别是在实验室培育肉类，有利于减少肉类养殖产生的温室气体【4】。

近两年来，中国逐步加大了对替代蛋白技术的政策支持力度。

2021年11月9日，农村农业部回复CPPCC委员提案称，将支持替代蛋白相关产业的项目支持、产业化生产和前沿探索，并安排* *财政资金约5700万元支持高蛋白微藻等新型非食品蛋白资源的研发【5】。

一个月后，“十四五”国家农业农村科技发展规划也提出，要研究细胞培养肉、合成蛋液和功能性重组蛋白等营养食品的培育制造技术【6】。

根据波士顿咨询公司的数据，到2035年，替代蛋白的市场规模预计将达到2900亿美元，约合人民币20300亿元。

02

万亿次机会都给了谁？

首先，我们要明确替代蛋白的范畴。

与肉蛋奶等肉类蛋白质相比，蛋白质根据原料来源的不同可分为四大类:植物蛋白、昆虫蛋白、微生物蛋白和细胞蛋白【7】。这些蛋白质在价格、可消化性、生产方式和技术成熟度方面各不相同

不同取代蛋白的差异|数据来源:天风证券【8】

除了根据来源分类之外，这四种替代蛋白还可以根据是否使用合成生物技术（如转基因和遗传修饰）生产蛋白质而再次分为两类。

植物替代蛋白

植物替代蛋白已经使用了很长时间。种植大豆、豌豆和其他作物的历史已超过数千年，其产品是人类和牲畜的常见蛋白质来源。

亚洲人有植物性饮食的习惯。豆腐、豆浆和素鸡是蛋白质的重要来源，但在欧洲和美洲，植物来源的蛋白质仅在少数素食者中流行，因此仍属于替代蛋白质。

近年来，植物替代蛋白的研究热点有三个方向。

首先，开发新的天然植物蛋白，如从番茄叶中提取的Rubisco蛋白，它在味道和营养方面超过了乳清蛋白和大豆蛋白，从工业大麻籽中提取的蛋白质可以替代鸡蛋。

但这种蛋白质在植物中的含量并不高，如何才能大规模生产呢？这就催生了植物替代蛋白的第二个方向——利用合成生物学技术生产蛋白质。

合成生物学可以通过遗传手段提高目标蛋白的产量，甚至让植物生产动物蛋白。

美国生物技术公司Nobell Foods的创始人Magi Richani认为，奶牛本质上是将植物蛋白转化为动物蛋白，但奶牛的转化效率太低，而且它们还会排放大量温室气体。

诺贝尔食品公司利用转基因技术改造大豆，在植物中合成动物酪蛋白，提取后制成奶酪。这种生产方式效率更高，成本更低，消耗的资源更少。该公司于2021年7月获得7500万美元的B轮融资，其产品预计最快将于2022年底上市。

植物替代蛋白的第三个研发方向是植物肉，但这个方向的技术门槛并不高，本文就不赘述了。感兴趣的读者请移步文章“你不吃，我不吃，人工食品怎么能赚钱？””了解更多信息。

不过，农村农业部也指出，尽管植物替代蛋白前景广阔，但仍处于起步阶段，还存在生产成本高、缺乏安全性评估等问题。目前新型植物蛋白的应用主要是动物饲料，并依法开展安全性评估，有序推进产业发展【5】。

微生物替代蛋白

与动物和植物相比，微生物生产蛋白质的效率更高。

《中国食品杂志》提到，微生物蛋白具有优异的营养和功能特性，其高效制造和大规模应用是实现蛋白质可持续供应的重要途径【9】。此外，微生物蛋白的生产是在发酵罐或其他“生物反应器”中进行的，不占用耕地，比动植物消耗的水更少。

与植物替代蛋白类似，微生物替代蛋白可分为两种路线:不应用合成生物学技术的路线和使用合成生物学技术的路线。

其中，前者数量较少，而自然& apos以s Fynd和小昭科技为代表，两家公司通过人工育种找到了合适的菌种和藻种，并从事真菌蛋白奶酪和微藻蛋白食品的开发。

从事后者的公司更多，包括转化真菌，通过发酵生产乔威尔、吉太莱博和转化微藻蛋白，通过光合作用生产长进生物、袁宇生物和德米特等公司蛋白。

尽管Impossible Foods是一家植物肉公司，但它也在进行基于合成生物学的微生物蛋白质替代技术的研究。

价格高、味道怪是消费者难以接受植物肉的两个重要原因。现在，我们有望通过合成生物学来解决味道问题。

Impossible Foods提取合成血红蛋白的DNA片段，通过基因工程技术将其插入酵母中，通过发酵生产血红蛋白。根据Impossible Foods的说法，添加了血红蛋白的植物肉在烘烤时还会呈现出自然的焦棕色和“肉味”。

然而，目前无论是植物肉还是微生物发酵肉的纤维结构和口感都与真正的肉类相差甚远。如果你想吃真正的肉，你可能不得不依靠细胞替代蛋白（细胞培养肉）。

细胞替代蛋白

英国前首相丘吉尔在1931年提出:“我们不应该养一整只鸡来吃鸡胸肉或鸡翅，而应该在合适的培养基中分别培养这些组织。”

这个道理很简单。动物的呼吸、生长、活动等行为都要消耗能量，这就决定了动物生产蛋白质的效率不高。如果我们能够减少动物的其他生命行为，专注于肌肉细胞的增殖，我们就可以大大提高动物生产蛋白质的效率。

在过去的90年里，丘吉尔的想象通过细胞替代蛋白技术得以实现。

细胞替代蛋白一般是指细胞培养肉，即在体外培养动物肌肉组织以直接获得食物。肉类的细胞培养使用细胞培养和组织工程等技术，但通常不涉及合成生物学技术。

从事肉类细胞培养的公司包括Mosa Meat、Mirai未来组合食品公司、周子未来公司、CellX、Eat Just、用于鸡肉的未来肉类技术公司、BlueNalu、Wildtype、用于海鲜的Vinh Technology，甚至还有试图培育袋鼠肉、羊驼肉和灭绝动物肉的Vow Food。

然而，细胞培养肉仍然存在两个致命缺陷。一是形态问题，体外培养的肌肉是一堆松散的细胞团，无法形成有质地的大纤维肌；二是成本问题，细胞培养肉的生产需要昂贵的牛胎盘血清培养基，生产同等重量蛋白的成本远高于其他三种替代蛋白，这也意味着这一技术路线的商业化难度最大。

对于第一点，国内细胞培养肉公司CellX试图通过生物支架和3D生物打印技术将细胞转化为组织并增加口感。至于第二点，Mosa Meat and Eat只是尝试使用植物成分代替牛胎盘血清，这使得细胞培养肉的价格比2018年低了40倍【10】。

昆虫替代蛋白

昆虫蛋白是科幻小说中的老熟人了。雪国列车最后一节车厢的乘客吃的蛋白质块是由蟑螂制成的。现实中，昆虫蛋白质的来源还包括水螅、黄粉虫、蟋蟀、蚕蛹等。

然而，昆虫蛋白有一种特殊的气味，在烹饪过程中很难掩盖，并且由于其含有甲壳素和其他成分，因此存在致敏风险。目前主要用于宠物和水产饲料。

目前，从事昆虫替代蛋白研发和生产的公司包括Chapul Cricket Protein、Protix、盛丰生态、Bibiotics等。

虽然替代蛋白的概念很好，但并不是每个公司都能抓住机会。

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如果你吃了，你可能赚不到。

巨大的市场和先进的技术在一级市场发酵了乐观情绪。回收低温液体储罐

据行业媒体Foodaily的不完全统计，2021年全球替代蛋白领域投资达50亿美元，同比增长近60%。其中，全球食品饮料领域融资金额最大的10起事件中有9起发生在替代蛋白领域【11】。

然而，行业的火和公司的赚钱是两回事。要判断一家替代蛋白公司的质量，我们还必须回答商业模式的问题:

生产成本够低吗？

价格是阻止消费者选择替代蛋白的主要原因。受原料价格、研发费用和营销费用的影响，替代蛋白的价格远高于纯肉。

以Beyond Meat和Impossible Food为例，人造肉饼的价格在12至16美元/磅之间，而牛肉糜的价格仅为9美元/磅【12】。

至于细胞培养肉，价格就更高了。尽管在过去的10年中，细胞培养肉的成本每三年下降1-2个数量级，但这一速度能否保持下去令人怀疑。

有研究报告指出，由于生物反应器的研发难度、大规模生产设备的维护成本以及细胞培养液的成本，“细胞培养中的经济型肉制品”在未来几十年内将是一个伪命题【13】。

喂还是给人吃？

替代蛋白的使用决定了价格的上限。

今年以来，受地缘冲突影响，豆粕价格持续上涨，创近10年来新高。然而，当它被送到销售端时，饲料厂收购的豆粕价格低于5000元/吨（约5元/公斤）【14】。虽然农村农业部已将裂殖壶菌、螺旋藻等6种藻类及其加工品列入我国饲料原料目录，但由于生产成本的限制，多数企业将这些原料作为饲料添加剂使用，难以形成“替代”【15】。

如果将其用作人类替代蛋白，则在价格上具有更高的自由度。根据1688平台的信息，美国味精的乳清蛋白粉价格从75元/公斤到105元/公斤不等。一些植物蛋白和藻类蛋白可以替代。

小心生产设备卡住脖子

2022年9月12日，白宫官网发布简报，宣布美国总统拜登正式签署行政命令，启动“国家生物技术和生物制造计划”，该计划推动中美在试剂、仪器和原材料进出口方面实现脱钩。

一些合成生物学从业者认为，尽管中国拥有强大的制造实力，但生物发酵行业的产品总量位居世界第一。然而，高端发酵设备仍然依赖进口设备，国内生物技术领域的人们面临着前所未有的挑战。

袁隆平和诺曼解决了碳水供应的问题，但从吃得饱到吃得好的压力来到了蛋白质这边。