“營養(yǎng)健康是未來食品工業(yè)的發(fā)展趨勢,營養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)是‘健康中國’行動中的重要組成部分?!苯眨惙逶凇拔磥硎称犯叻逭搲苯邮堋吨袊芸凡稍L時表示,“人造肉”是未來食物的代表。微藻 “人造肉”具有巨大開發(fā)潛力,發(fā)展適合微藻特性的個性化加工技術是關鍵。目前微藻培養(yǎng)技術仍較傳統(tǒng)導致產(chǎn)率偏低,發(fā)展新型培養(yǎng)策略和先進的代謝調(diào)控技術將是未來的趨勢。同時,對微藻功能成分及功效的研究亟需加強以提升產(chǎn)品價值。
自1987年起,陳峰在微藻領域的探索有三十余年,率先提出利用異養(yǎng)方式規(guī)?;呙芏扰囵B(yǎng)微藻以生產(chǎn)高附加值功能性食品成分及藻類生物能源,從根本解決了傳統(tǒng)上微藻光合養(yǎng)殖由于光限制導致生物質(zhì)產(chǎn)量低的問題,同時還將研究擴展到其它微生物和植物資源的開發(fā)及功能性成分研究等領域。
前景廣闊
根據(jù)Credence Research的報告顯示,微藻的全球市場在2016-2023年間的年均復合增長率超過5.2%,預計在2023年將達到447億美元。
自然界中的微藻有200,000-800,000種,代謝路徑豐富,富含蛋白、油脂、多糖、色素等產(chǎn)物,但真正工業(yè)化應用的種類僅十幾種,截至目前在我國共有6種藻獲得食品資質(zhì),具有巨大的挖掘潛力。
陳峰表示,微藻替代蛋白“人造肉”的優(yōu)勢是從原料生產(chǎn)到終產(chǎn)品,全程實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)、蛋白獲取效率高,有望降低價格、賦予更多健康功能。
他介紹說,微藻類蛋白質(zhì)擁有人體必需的氨基酸種類,蛋白質(zhì)含量可達60%—70%,遠高于牛肉、大豆等高蛋白食物。以小球藻為例,由高達60%的蛋白質(zhì)組成,其蛋白質(zhì)含量比牛肉高3倍。大多數(shù)小球藻提取物每盎司最多可含16克蛋白質(zhì),并含有多種必需氨基酸,使其成為理想的植物蛋白來源。
畜肉中飽和脂肪與膽固醇不利于健康,而藻油中不但不含膽固醇,還有豐富的不飽和脂肪酸,尤其是陸生植物缺少的長鏈多不飽和脂肪酸,如DHA、EPA。脂肪對于“人造肉”必不可少,添加藻油會提高其健康功能。
微藻中含有豐富的色素,如蝦青素、巖藻黃素、玉米黃素等,其中脂溶性的類胡蘿卜素有多重功能:著色、抗衰老、抗肥胖、抗氧化功能、抑制AGEs、調(diào)節(jié)腸道菌群等。微藻類胡蘿卜素用于“人造肉”,可以發(fā)揮如下作用:其前體具有規(guī)?;a(chǎn)血紅素的可能、天然色素,混合不同類胡蘿卜素藻粉,模擬肉類血紅色、抑制AGEs產(chǎn)生,提高熱加工安全性、賦予健康功能,減肥、護眼、抗老化。
面臨挑戰(zhàn)
微藻的技術研究雖然取得了諸多進展,但也面臨著不少挑戰(zhàn)。陳峰向《中國周刊》表示,微藻蛋白質(zhì)在未來食品應用面臨著由于光合作用為主,細胞密度和含量低導致蛋白質(zhì)等食品營養(yǎng)素產(chǎn)率受到限制;微藻蛋白質(zhì)性質(zhì)差異較大,加上顏色和特殊氣味,限制了其在食品中的廣泛應用;功能成分及功效的研究尚有不足,限制了產(chǎn)品升級和升值等挑戰(zhàn)。
陳峰通過發(fā)酵罐發(fā)酵策略提高產(chǎn)率、基因工程改造合成途徑、代謝工程提高產(chǎn)率、目標產(chǎn)物生物合成與調(diào)控、微藻原位磁分離收獲技術等方式來提高食品營養(yǎng)素。首次開發(fā)了一種新型、快速體外分析DGATs功能的方法。揭示了DGATs在微藻合成中性油脂途徑的關鍵作用及在基因工程中的應用價值,顯著提高EPA等脂肪酸產(chǎn)率。
陳峰采取微藻藻種選擇及相關生物技術(顏色解決方案),通過異養(yǎng)培養(yǎng)裸藻使得藻粉綠色減弱或丟失。同時,采用螺旋藻、豆類蛋白為原料,采用高水分蛋白擠壓重組工藝制造出的蛋白脆片產(chǎn)品。擠壓的過程也有效去除不良氣味。相比市場上的淀粉脆片類產(chǎn)品(如薯片、米餅、鍋巴等)有不會引起血糖驟升、也不會攝入過多油脂,增加肥胖風險。更重要的是,螺旋藻蛋白可以提高免疫力等優(yōu)勢。
近年來,陳峰一直在加強功能成分和功效的研究。以螺旋藻為例,近年來有關研究主要集中在其功能活性的確證方面。螺旋藻主要的活性成分為藻藍蛋白、β-胡蘿卜素、硫酸多糖、γ-亞麻酸。研究表明,螺旋藻已知的活性有抗氧化性、抗炎癥、提高免疫力等,針對糖尿病的抗糖基化作用、抗痛風、抗肥胖、抗衰老等有著顯著的作用。
陳峰認為,微藻 “人造肉”待解決問題方案包括建立以蛋白、功能油脂、功能色素為目標的工業(yè)化異養(yǎng)/混養(yǎng)微藻培養(yǎng)方法。建立微藻組織化蛋白品質(zhì)評價方法及標準,以及建立能提高組織化蛋白持水力的方法。開展微藻色素模擬肉類血紅素顏色的研究,并優(yōu)化微藻蛋白減色脫色工藝。積極開發(fā)、申報微藻新資源食品原料。
產(chǎn)學研用一體化
應用研究的關鍵價值在于實驗室的成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。利用現(xiàn)代生物工程方法解決規(guī)模化培養(yǎng)難題、建立食品功能精準驗證手段及發(fā)展現(xiàn)代食品加工技術才能使微藻在未來食品的探索和應用中發(fā)揮應有的威力。
陳峰站在企業(yè)的角度把握科學研究的方向,注重產(chǎn)學研一體化,根據(jù)客戶的需求進行研發(fā),最大化帶動微藻食品行業(yè)的發(fā)展,他認為這是高校的一種社會責任。
陳峰作為潤科生物工程公司首席科學家成功指導該公司創(chuàng)建年產(chǎn)1000噸微藻DHA生產(chǎn)線(二十二碳六烯酸)。該公司是中國第一家世界第二家規(guī)?;a(chǎn)微藻DHA企業(yè),也是目前中國微藻DHA銷售量最大的企業(yè)。
“年輕一代會越來越重視對環(huán)境影響,并且從宗教或者人道主義和健康方面去考慮飲食,未來食品面臨著巨大的發(fā)展機遇?!标惙灞硎荆钲诖髮W高等研究院將繼續(xù)開展藻類等營養(yǎng)食品產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的研究,促進科技成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化,為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供科技支撐,為健康中國的建設貢獻自己的力量。
專家檔案:陳峰,國際歐亞科學院院士、美國醫(yī)學與生物工程院院士、國際食品科學院院士、深圳大學高等研究院院長、深圳大學食品產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展研究院院長、深圳市孔雀團隊負責人、廣東省珠江創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊負責人、深圳市海洋微生物組工程重點實驗室主任、國際歐亞科學院中國科學中心副秘書長、廣東省黨外知識分子聯(lián)誼會(知聯(lián)會)副會長、廣東省歐美同學會副會長、深圳市歐美同學會常務副會長、國家千人計劃專家聯(lián)誼會能源資源與環(huán)境專委會主任、中國食品科技學會常務理事、中國食品科技學會功能食品分會常務副理事長兼秘書長、新加坡——北京大學低碳研究中心首任主任、國際潮籍博士聯(lián)合會副主席。曾入選教育部“長江學者”(2004年)和中組部重大人才工程第三批(2010),被國家中組部及人社部授予“國家特聘專家”稱號。
研究工作主要集中在微藻生物技術、食品科學等領域。迄今已發(fā)表SCI論文350余篇,根據(jù)Google?Scholar?引用達26000余次,?H指數(shù)85,專著5本,美國及中國專利共30余項。
曾獲香港大學“杰出青年研究獎”、“杰出研究生導師獎”、“法國—香港聯(lián)合研究獎”、“首屆中國食品科技杰出中青年獎”,“美國化學工程師學會大會獎”、“香港潮屬總會潮拼天下杰出潮籍人士獎”,“中國僑界貢獻獎一等獎”。
陳峰是英國皇家化學會雜志Food?&?Function?(中科院1區(qū))創(chuàng)刊Editor。2017年被評為全球高被引科學家,2018至2020連續(xù)三年被評為中國高被引學者,長期入選全球前百分之二頂尖科學家榜單(目前居全球17430位,中國270位)。
目前陳峰還兼任Food?&?Function,Journal?of?Integrative?Agriculture,Journal?of?Applied?Phycology,Process?Biochemistry?,Biotechnology?Letters,Journal of Marine Science and Engineering, Food Science and Human Wellness,Marine Drugs,Algal Research, Journal of Future Food等國際學術期刊編委或顧委。