中國人有多缺蛋白質？

國家統計局發布的《中國統計年鑒2021》顯示，中國人年均消費雞蛋12.8千克，未及每天一個雞蛋的標準，而人均奶攝入只有35.6克/天，不及《中國居民膳食指南（2022）》的1/10^[1]。

人們攝入蛋奶不足的原因有很多，比如口味、價格、過敏、飲食習慣。要改變人們對傳統蛋白質的固有認知，近期一級市場大熱的“替代蛋白”也許是個不錯的選項。

畜牧業生產蛋白質的效率實在是不高。聯合國食糧組織（FAO）數據顯示，畜牧業占用了全球77%的農業用地，卻只生產了37%的蛋白質。相比之下，種植業只占用了23%農業用地，但生產的蛋白質接近畜牧業的兩倍。

自20世紀60年代起，全球對動植物蛋白的年均需求量顯著增長。聯合國預測，世界人口將在2050年達到98億^[2]。

新增人口帶來了巨大的“蛋白質缺口”，如何生產足夠的蛋白質養活這100億人是各國關心的問題，而替代蛋白成了眾望所歸。

不僅發達國家研發和推廣替代蛋白——

發展中國家也有不少案例——

在我國，發展替代蛋白產業也十分重要。

一方面，食物安全事關民生。據農業農村部食物與營養發展研究所調研，我國食物蛋白質自給率為74.6%，為更好促進國家糧食安全，還要繼續開發優質蛋白質食物資源，提高蛋白質食用自給率^[3]。

另一方面，實現雙碳目標也要有賴于替代蛋白技術。每年，全球牲畜會排放量超 7.1吉噸二氧化碳，占全部溫室氣體排放量的14.5%，而聯合國糧食及農業組織（FAO）研究發現，使用替代蛋白質，尤其是實驗室培育肉，有利于減少肉類養殖所產生的溫室氣體^[4]。

近兩年，國內正逐漸加大對替代蛋白技術的政策扶持。

2021年11月9日，農村農業部在答復政協委員提案時表示，將支持替代蛋白相關產業的項目支持、產業化生產和前沿探索，并安排中央財政資金約5700萬元，支持高蛋白微藻等新型非糧蛋白資源的研究開發^[5]。

一個月后，“十四五”全國農業農村科技發展規劃也提出，要研究細胞培養肉、合成蛋奶油、功能重組蛋白等營養型食品的培養和制造技術^[6]。

波士頓咨詢公司數據顯示，到2035年，替代蛋白市場規模有望達到2900億美元，約合20300億元人民幣。

首先，我們應該明確替代蛋白的范疇。

替代蛋白質與肉蛋奶等肉類蛋白質相對，根據原料來源不同，具體可分為四類：植物蛋白、昆蟲蛋白、微生物蛋白和細胞蛋白^[7]。這些蛋白質在價格、消化率、生產方式和技術成熟度方面各有不同——

不同替代蛋白的差異 | 數據來源：天風證券^[8]

除了依據來源進行分類外，還可按生產蛋白質是否使用轉基因、基因改造等合成生物學技術，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已久。人類種植大豆、豌豆等作物的歷史超過數千年，其制品是人類和牲畜常見的蛋白質來源。

亞洲人有植物性飲食的習慣，豆腐、豆漿、素雞已是重要的蛋白質來源，但在歐美地區，植物來源蛋白質只流行于少數素食主義者中，因此仍屬替代蛋白之列。

近幾年，植物替代蛋白的研究熱點有三個方向。

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

但這類蛋白質在植物中含量不高，那要怎么大規模生產呢？這催生了植物替代蛋白的第二個方向——利用合成生物學技術生產蛋白質。

合成生物學能通過基因手段，以提高目標蛋白質的產量，甚至讓植物生產動物蛋白。

美國生物技術公司Nobell Foods創始人馬吉·里查尼（Magi Richani）認為，奶牛本質上就是把植物蛋白轉化為動物蛋白，但是奶牛的轉化效率太低，并且還會排放大量溫室氣體。

Nobell Foods利用轉基因技術改造大豆，在植物體內合成動物酪蛋白，經提取后制造奶酪。這樣的生產方式效率更高、成本更低，消耗的資源也更少。該公司于2021年7月獲得7500萬美元B輪融資，產品預計最快2022年底上市。

植物替代蛋白的第三個研發方向是植物肉，但該方向的技術門檻不高，本文不做贅述，感興趣的讀者請移步果殼硬科技歷史文章《

從事后者的公司數量更多，包括改造真菌，通過發酵生產蛋白質的Joywell、吉態來博和改造微藻，通過光合作用生產蛋白質的昌進生物、元育生物和德默特等公司。

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

價格高、味道怪，是消費者難以接受植物肉的兩個重要原因?，F在，我們有望用合成生物學手段解決味道問題。

Impossible Foods提取出合成血紅蛋白的DNA片段，利用基因工程技術插入酵母，發酵生產血紅蛋白。據Impossible Foods介紹，添加了血紅蛋白的植物肉，在烘烤時還能呈現自然的焦褐色和“肉香”。

但現階段，無論植物肉還是微生物發酵肉，其纖維結構和口感與真肉仍相去甚遠，若想吃到真正的肉，或許還要指望細胞替代蛋白（細胞培養肉）。

英國前首相丘吉爾曾在1931年提出：“我們不應該為了吃雞胸肉或雞翅而養一整只雞，而應該在合適的培養基中分別培養這些組織”。

這個道理很簡單，動物的呼吸、生長、活動等行為都要消耗能量，這決定了動物生產蛋白質效率不高。若能減少動物其它的生命行為，專注于肌肉細胞增殖，就能大大提高動物生產蛋白質的效率。

90多年過去，丘吉爾的暢想已被細胞替代蛋白技術實現。

細胞替代蛋白一般指細胞培養肉，即在體外培養動物肌肉組織，直接獲取食材。細胞培養肉利用了細胞培養和組織工程等技術，但一般不涉及合成生物學技術。

從事細胞培養肉的公司包括培養畜肉的Mosa Meat、Mirai Foods、周子未來、CellX，培養雞肉的Eat Just、Future Meat Technologies、培養海鮮的BlueNalu、Wildtype、Vinh Technology，甚至還有試圖培養袋鼠肉、羊駝肉和已滅絕動物肉的Vow Food。

不過，細胞培養肉目前仍有兩個致命缺陷。一是形態問題，體外培養的肌肉是一堆松散細胞團，無法形成有紋理的大塊纖維狀肌肉；二是成本問題，生產細胞培養肉要用到昂貴的牛胎盤血清培養液，生產同樣重量的蛋白質，細胞替代蛋白的成本遠高于其它三種替代蛋白，這也意味著該技術路線商業化難度最高。

對于第一點，國內細胞培養肉公司CellX嘗試通過生物支架和3D生物打印技術，使細胞轉化成組織，增加口感；至于第二點，Mosa Meat和Eat Just嘗試使用植物成分代替牛胎盤血清，使細胞培養肉的價格較2018年下降40倍^[10]。

昆蟲蛋白是科幻作品里的老熟人了?！堆﹪熊嚒防锬┕澻噹丝统缘牡鞍讐K，便由蟑螂制成。在現實中，昆蟲蛋白來源還包括黑水虻、黃粉蟲、蟋蟀、蠶蛹等。

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

目前，從事昆蟲替代蛋白研發和生產的公司有Chapul Cricket Protein、Protix、豐晟生態、無兩生科等。

替代蛋白概念雖好，但并非每個公司都能抓住機會。

龐大的市場和先進的技術，在一級市場發酵出樂觀的情緒。

據行業媒體Foodaily不完全統計，2021年全球替代蛋白領域投資額達50億美元，同比增長近60%。其中，全球食品飲料領域里融資額最大的10起事件中，有9起發生在替代蛋白領域^[11]。

但行業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，還要解答商業模式的問題：

生產成本是否足夠低？

價格是阻止消費者選擇替代蛋白的主要原因。受原料價格、研發費用、營銷費用的影響，替代蛋白價格遠高于純肉。

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

至于細胞培養肉，價格更是高高在上。盡管過去10年里，細胞培養肉的成本正以每3年1~2個數量級的速度下降，但這個速度能否繼續保持下去還要打個問號。

有研究報告指出，受生物反應器的研發難度、規?；a的設備維護費用和細胞培養液的成本限制，“經濟的細胞培養肉產品”在未來幾十年內都是偽命題^[13]。

做飼料還是給人吃？

替代蛋白的用途決定了價格的天花板。

今年以來，豆粕價格因地緣沖突不斷漲價，已創近10年新高，但傳遞到銷售端，飼料廠采購豆粕的價格也未及5000元/噸（約合5元/千克）^[14]。而農村農業部雖已將裂壺藻、螺旋藻等6種藻類及加工品列入我國飼料原料目錄，但受生產成本限制，企業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，價格上的自由度更高。1688平臺信息顯示，美國MSG的乳清蛋白粉價格在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。

謹防制造設備卡脖子

2022 年 9 月 12 日，白宮官網發布簡報，宣布了美國總統拜登已經正式簽署了一項行政命令，啟動 “國家生物技術和生物制造計劃”，推動中美在試劑、儀器、原材料進出口方面“脫鉤”。

有合成生物學從業者認為，雖然中國在生產制造環節實力強大，生物發酵產業產品總量居世界第一位。但是在高端發酵設備方面依然依賴進口設備，國內生物技術領域人面臨史無前例的挑戰。

袁隆平、諾曼解決掉了碳水供應的問題，但是從吃得飽到吃得好，壓力來到蛋白質這一邊。