合成生物学行业是我国当前着重投入进行技术攻关的领域，归属于我国战略新兴产业的细分领域。从我国国民经济“八五”计划至“十四五”规划，国家对合成生物学领域的引导和发展主要经历了生物行业顶层设计、细分发展领域引导，以及全面促进下游行业应用的三大阶段。合成生物学是一项具有颠覆性的技术，正在逐步改变食品产业的未来。
了解合成食品
合成食品是在严格控制的实验室环境下通过科学方法人工生产的食品或产品，旨在替代传统农业生产的食品，从而减少对环境的负担。这类食品包括合成色素、酶、亲水胶体、抗氧化剂、香精香料以及脂肪和油类等，其中合成色素通过化学合成手段制造，为食品和饮料提供吸引人的色彩，增强其外观上的吸引力。
技术创新正在塑造合成食品市场的未来，合成食品正利用基因编辑和细胞培养技术，开发出营养价值更高、更符合个体健康需求的定制化食品解决方案。随着消费者偏好的持续演变，合成食品市场预计将见证更多针对特定需求和价值观的产品创新。
随着环保意识的提升，合成食品通过减少对自然资源的依赖和降低食品生产过程中的浪费来提供更环保的食品解决方案。此外，这类食品在受控环境中生产，大大减少了食品污染和疾病传播的风险，确保食品供应的安全性，特别是在全球人口增长和可耕地日益减少的背景下。
然而，合成食品市场也面临诸多挑战，主要包括消费者对产品安全性的顾虑和复杂的法规限制等因素。
合成食品市场前景
市场驱动因素受到对可持续发展需求和全球食品安全关注。市场需求会随着消费者健康意识的提高而增长，但关键的增长因素还是产品创新的推动。合成食品市场的发展源于技术进步、环境压力及消费者需求变化。随着生物技术和化学工程的飞速发展，合成食品的生产技术已能有效模拟甚至超越自然食品的味道、质地和营养价值，同时也减轻了全球化农业生产对环境的影响。目前，合成食品市场正经历快速增长，尤其在合成肉、乳制品替代品和功能性食品添加剂等领域，市场接受度和消费者基础不断扩大。预计合成食品市场将持续保持强劲的增长势头，响应环境可持续、食品安全和消费者健康等全球性挑战。
合成生物学对食品原料革命性影响
合成生物学对食品原料的影响主要体现在利用可再生原料进行绿色、高效、可持续的生物制造，以及改善食品的营养和补充食品新功能。通过构建细胞工厂，将可再生原料转化为重要的食品配料与组分，实现了食品的绿色、高效、可持续生物制造。这一技术革新对于传统食品制造工艺的转型升级具有重要意义，此外，合成生物学还为食品研发赋能，为大规模食品生产建立新方法，开发多种功能的替代蛋白，合成天然稀有产物，提供微生物油脂，生产食品添加剂和食品原料，研发风味、质构、形态可控的食品产品。这些技术的应用不仅实现了更安全、更营养和更可持续的食品获得方式，而且改善了传统的食品生产和制造过程。
基于合成生物学的生物制造已经涵盖了食品、医学、燃料、农业等多个领域，其核心在于构建能够高效合成目标产物的细胞工厂。整个流程包括高性能底盘细胞的构建、食品配料或组分合成途径的挖掘与设计、途径酶的高效组装、细胞代谢调控网络的重构与优化和高产菌株的高通量筛选。
综上所述，合成生物学通过其独特的生物工程技术和对细胞工厂的构建，对食品原料的生产和利用方式进行了革命性的改变，推动了食品行业的可持续发展和创新。
近年来，合成生物学技术已被用于生产多种食品配料与组分，相对于传统的生产工艺，其特征与优势主要体现在以下三个方面：
第一，变革了传统的食品制造方式，将食品的制造模式从种植养殖模式转变为车间制作模式。
第二，目前，食品及其配料的主要生产方式仍是天然养殖和提取，占用了大量环境资源，而合成生物学技术可以利用生物质等可再生原料，在微生物细胞中合成蛋白、糖和脂肪酸等日常生活所需的食品组分和功能食品配料，摆脱了传统生产工艺对环境的依赖。通过将“定制分子”的基因线路编码进入微生物细胞工厂，能够使其“精准地”发酵目标产物，为不同人群提供定制化的食品产品，从而更好地满足消费者的个性化口味和营养需求。
第三，助力了食品的低碳制造。传统的食品生产方式排放了全球约25%的温室气体。我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，在这个过程中不仅要减排，还要固碳。150 d降低至3 d，碳转化速率提高了8.5倍。
第四，强化了食品的生产过程。通过从动物组织中提取分离种子干细胞，在大规模的生物反应器中进行增殖、分化成为肌肉纤维或组织，再经过食品加工，可以快速获得风味和口感与真实动物肉类似的细胞培养肉。相比畜牧养殖，细胞生产蛋白质的碳水化合物转化率可以达到50%~60%，畜牧法生产猪肉和牛肉的能量与蛋白转化率仅为9%和3%。
未来展望
合成生物学作为一项具有颠覆性的技术，为未来食品绿色、可持续、高效的制造提供了技术支持，正在逐步改变食品产业的未来。通过重新设计和构建生物体的遗传物质，合成生物学为食品配料的生产提供了新的途径和解决方案。
我们有理由相信，随着技术的不断突破市场的不断扩大，政策持续支持，监管机制不断完善和公众认知度的提高，合成生物学技术将更加广泛地应用于食品配料等健康产业，为人类带来更多的健康和可持续、多样性、便捷性以及环保要求的食品选择。
来源：《荷你说食事》微信公众号
作者：中国食协营养委常务副会长兼秘书长杜荷
