专访单杨院士：未来生物合成食品如何改变人们的胃口
人造肉、合成蛋白、二氧化碳合成淀粉……越来越多的新成果、新技术从实验室走出，出现在公众视野中，不断改变着人们对食物的定义和认知。食品的未来会是怎样的？增长的人口、脆弱的生态，正在威胁着人类的生存，在地球有限的土地中，能否真的生产出足够所有人生存的食物？科技的进步，是否可以让食品的生产摆脱对环境和土地的依赖，甚至从第一产业变成第二产业？生物合成细胞工厂，能否解决未来人们对食物的需求？
近日，新京报记者采访了中国工程院院士、食品工程专家单杨。他表示，随着现代技术的发展，尤其是合成生物学的发展，人类通过工业化技术生产食物的可能越来越大，更高效、绿色和可持续的生物合成技术，或将改变人类未来的食物获取模式。
单杨院士（左三）与团队成员在实验室观察试验结果。受访者供图
生物合成，人类未来食物新的生产途径
新京报：近年来，人造肉、酵母蛋白等生物合成技术不断出现，你认为，这些新兴的技术，是否会改变食物获取的模式？
单杨：从传统农业到现代农业，人类生产食物的能力不断提升，但代价是大量使用化肥、农药，同时要开垦更多的耕地。这样的模式，要实现绿色生态、可持续发展，会花费巨大的人力物力和财力。而科学技术的发展，给我们带来另外一种选择，能不能改变食物生产和获取的方式，通过工业化的细胞工厂合成模式，用更少的资源生产更多的食物，摆脱对环境、土地、各种农业投入品的依赖呢？这就是生物合成技术，当前，生物合成引起了全球各国的重点关注，为什么？以食品领域来说，全球气候变化、粮食安全危机、能源资源短缺、生态环境污染等一系列重大挑战，使得人们对食物供给安全与营养健康更加担忧，在未来，食品将成为人们关注的热点，而生物合成则为未来食品的生产和供给提供了很好的途径。
新京报：生物合成技术和传统农业相比，仅仅是食物获取的方式不同，还是食物本身也有不同？
单杨：未来，食品的发展趋势，是把食品技术、生物技术、信息技术三种技术高度融合，生产我们所需要的各种各样的食物，它有三个主要特点：第一，变革了传统食品工业制造模式，以后获得这些食物，不需要农田、果园及牧场种植和养殖，100平方米的生产车间，就相当于户外5万亩土地获得的食物量，这是农业生产方式一个重大的变革；第二，使人、地球更健康；第三，可以应对人类面临的食物挑战，在稳定的环境中，用生物合成生产更多食物，解决食物匮乏的问题。
绿色健康，满足健康新的需求
新京报：你提到生物合成更加健康，能否介绍一下，怎样才是更健康？
单杨：现在的技术，可以通过生物合成，生产和转化很多食品组成的成分。比如二氧化碳、甲烷等，这些温室气体，已经可以合成淀粉。我们还可以将各种合适的原材料，转化为肉类、乳制品、脂肪等。这种方式首先是对环境更友好，更能帮助我们维持较好的生态环境，举例来说，细胞培养肉当前已有国外企业进行生产，其中一家公司，和传统的畜牧业相比，生产同样的肉，用水减少了87%，土地资源减少96%，碳排放、温室气体排放减少89%。另外一家公司的用水减少99%，土地资源减少93%，温室气体排放减少90%。所以说它是非常有前景的绿色生产方式。
新京报：工业化往往代表着高效，在供给能力上，未来的食物生产，效率是否也会更高？
单杨：我们知道，传统农业生产，会受到气候、时令的限制，也会因为自然灾害而造成损失。而且，它的周期很长，一年种一季，或者两季，但生物合成是工厂化生产，不受这些限制，一年四季都可以生产，效率更高，成本也更低。比如一家以色列公司，通过生物合成技术，生产普通牛奶的成本比传统畜牧业低40%，生产效率却比奶牛高20倍，而且不会对环境造成威胁、水资源使用得也更少。
新京报：对人们来说，这些食品和普通的食品有何不同？
单杨：生物合成可以合成这个世界上绝大部分物质，这意味着，传统的食物可以通过生物合成制造，很多传统食物中比较少或者没有的营养元素，也同样可以合成。值得注意的是，人类的平均寿命越来越长，对食物和营养的需求也变得越来越个性化。比如到八九十岁，人对营养的需求肯定和四五十岁不一样，一些抗氧化的物质、功能性脂肪酸、多不饱和脂肪酸等，从自然界大量获取比较难，但现在都可以用生物合成技术解决。
未来趋势，将短板转化为机遇
新京报：当前，合成食物技术发展中，有哪些热点或重点？为何它们会是热点和重点？
单杨：举例来说，一些健康食品、功能性食品，是生物合成中普遍受重视的，比如生物合成黄酮类化合物。众所周知，人到了40岁以后，各种自由基多了，要依靠植物多酚、黄酮类物质去抗氧化，这也是我们当前在生物合成技术攻关中的重要方向之一。过去这些年来，我们已经找到了一些关键的酶，在生物合成黄酮类物质方面，有了比较好的进展。再如当前热门的姜黄素，这是一种天然的酚类物质，具有抗氧化、消炎、抗癌、抗糖尿病等生物活性。还有麦角硫因EGT，是优良的抗氧化剂。再如烟酰胺单核苷酸NMN，可以延缓衰老等等。
新京报：我国在生物合成技术方面进展如何？
单杨：当前，我国重视发展新质生产力，在新质生产力方面，第一个是芯片，其次就是生物合成。这也是我们需要奋起直追的领域。和生物合成技术发达的国家相比，我国在底盘技术上还有短板，这也是当前我们被卡脖子的地方，但同时，新技术的飞速发展，对我们来说也是机遇，我觉得可能有三方面的机遇：第一，新食品原料与功能食品原料创新；第二，解决食品安全与营养问题，比如有些新型甜味剂、风味剂、抗氧化剂、防腐剂，可以不依赖化学合成，通过生物合成生产绿色安全食品配料；第三，解决食物供给和质量问题，如替代蛋白，当前我国在蛋白质供应方面还有缺口，酪蛋白和乳清蛋白大量进口，而通过细胞培养肉、微生物蛋白、微藻蛋白等合成，可以有效改变这样的局面。
新的技术，带来新的伦理问题
新京报：合成食品的消息近年来每每引发关注，同时也有许多新技术得到突破，距离真正的产业化还有多远？
单杨：当前，大部分生物合成食品的技术，都还在研发阶段，比如细胞培养肉，确实已经在技术上实现了，但成本还很高。其实，生物合成技术在药物上应用已经比较广泛，如果药物价格相对比较高的话，人们可以接受，食物则不行，毕竟是日常必需品，价格过高，是很难市场化的。这方面还有很多工作要做，要进一步提高技术，降低成本，实现产业化。其实这并不难，就好像早期的汽车、手机、电脑，刚开始价格都很贵，功能也很简单，但短短几十年的时间，就变得又便宜又好。随着技术发展速度的加快，这样的变化未来也会更快，相信不用太长时间，生物合成的食品也可以实现。
新京报：新的技术，往往会带来新的社会伦理问题，比如克隆、虚拟现实等，都是如此，生物合成食物的领域，是否也有类似的情况？
单杨：相对来说，生物合成技术的伦理问题没有那么明显。而且，可以预测的是，生物合成技术的发展，会带来很多好的变化，比如食物生产对环境的影响会变小。从另一方面来说，它所面临的伦理挑战，更多在食品安全、技术的可靠性、营养价值的丰富和多样性等方面。而要应对这些未来的伦理问题，一方面，要对新技术的发展速度有所准备，尽快制定和完善相关的法律法规、行业标准等，这不仅是为解决新技术发展可能带来的伦理问题，也是为了新技术更快更好发展。另一方面，也需要做更多的科普宣传工作，让人们正确认识一系列新兴的技术和领域，知道它们到底是怎么回事，这也会更进一步提高人们对未来食品的认知程度和接受度。
新京报首席记者 周怀宗
编辑 张树婧 校对 杨利
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