微藻杀入食品工业成为潜力新星

  卷土重来,微藻杀入食品工业成为潜力新星

  微藻通常是指含有叶绿素a并能进行光合作用的微生物的总称。十多年前,微藻生物能源概念曾红极一时,然而由于其增殖速率慢、成本高的原因,微藻始终没在能源行业大展拳脚。如今,随着可持续发展的观念深入人心,人们发现微藻在食品行业,甚至纺织日化品领域都有很好的应用潜力。

  今天我们共同关注微藻生物技术应用的新兴领域,希望本文能够为相关的产业人士和读者带来一些启发和帮助。

光语生物的微藻培养设备

光语生物的微藻培养设备

微藻,好东西or坏东西?

在巴黎市中心,Marie Curie(居里夫人)的老实验室对面,索邦大学副教授Pierre Crozet正在研究光合作用。他的研究重点是设计更易被操作的工程化微藻,从而增强其对行业的吸引力。他表示:“微藻能进行光合作用且效率很高,而需要的空间和营养却比陆地植物少得多。”

新技术应该为可持续发展服务的思想已在当今社会生根发芽。将能够进行光合作用的微生物应用于生物技术似乎是一件水到渠成的事情。藻类只需要水、二氧化碳和无机营养素就可在空气稀薄的环境中生长,它们中的很多都生长在海水中和不适合农耕的土地上。

Crozet说:“今天,我们在改造藻类方面做得相当好。因此,我认为这并不困难。”他指出,如今利用基因工程获得一种新的藻株只需要几周的时间。因此从技术上讲,它能够有效地替代细菌和酵母,而后两者通常需要更复杂的生长条件以及糖源输入才能产出产品。

然而,从历史上看,藻类一直不被认为是酵母和细菌的良好替代品,因为它们的生长速度较慢。此外,大约10年前,许多藻类生物燃料公司的倒闭对该领域造成了打击,并且至今难以恢复。

生物燃油的灾难

2010年初,有几家诞生于美国的初创企业开始生产生物燃料。这些公司声称将以极具竞争力的市场价格提供藻类生物燃料。Sapphire Energy、Solazyme和Algenol等公司获得了大量的公共和私人投资,并被人们寄予厚望。但由于技术挑战和2015年至2016年的油价下跌,使它们无法提供具有商业可行性的产品,这些企业要么破产,要么不得不彻底改变方向。

澳大利亚新南威尔士州初级工业部的研究科学家Hugh Goold说:“藻类和蓝藻的挑战始终在于它们缓慢的生长速度和所需的生产成本。”根据Goold的说法,维持光合作用所需的资源非常高,这意味着它们的增殖速度不像生物技术应用中常用的细菌和酵母那样快。

多年来,细菌和酵母被应用于多种生物技术,如生产日用化学品以及药品等高价值化合物,并且经历了多轮优化,这意味着光合作用生物很难在这些应用上具有更强的竞争力。Goold说:“投资者必须知道你可以生产出比其他人更便宜的产品。如果仅仅是因为某些普通的原因,用藻类代替大肠杆菌是不值得去做的。”

尽管面临这一挑战,但是微藻已经引起了新兴市场领域的兴趣,在这些市场上,它们可以提供比传统生物生产方法更大的优势。

光语生物的微藻培养设备

光语生物的微藻培养设备

图.光语生物科技有限公司的藻类生物反应器

 瞄准食品工业

微藻利用色彩鲜艳的色素(如叶绿素、类胡萝卜素和藻蓝蛋白)捕获阳光。特别是螺旋藻和小球藻很久以前就已经作为食品补充剂和食品着色剂进入了市场。此外,藻类还是蛋白质的极好来源,这为人造肉和素食食品的生产创造了许多机会。

食品和其他消费品的大型生产商——Unilever(联合利华)已经看到了微藻的营养潜力。2020年7月,该公司与英国的Algenuity公司达成了合作伙伴关系。

联合利华科技副总裁Manfred Aben说:“藻类是高质量植物蛋白的来源。这些产品将吸引各种各样的消费者,既适合素食主义者和素食主义者,也符合希望减少动物产品消费的弹性素食者和肉食者的诉求。”

(编者注:弹性素食者,即坚持素食,基本上不吃肉食,但不强制性,偶尔因环境和个人原因吃肉食的人。)

“在食品和饮料行业,以微藻为基础的成分的机会是强劲且切实的,”Altreity首席执行官Andrew Spicer解释说,“我们真心希望微藻成分能够在食品和饮料以外的市场得到应用,在这些市场上,可持续性、植物性和天然配料来源将依然是强大的驱动因素。”

去年,荷兰食品和生化公司Corbion(科比昂)宣布与Nestlé(雀巢)建立类似的合作伙伴关系,这表明食品行业的大公司开始越来越多地认识到藻类产品的潜在价值。在该领域获得进展的其他公司包括寻求提供肉类替代品的法国公司Algama,以及使用藻类生产食品、饲料、化妆品和化肥的西班牙公司AlgaEnergy。

微藻纺织品

微藻纺织品

图.来自AlgaLife的藻类纺织品

 食品和饲料之外

2011年,毕业于特拉维夫申卡工程、设计和艺术学院(Shenkar College of Engineering,Design and Art)的Renana Krebs获得了时尚学位。在为时尚品牌工作期间,她意识到该行业对环境的巨大影响。服装和纺织品制造业占全球碳排放量的10%,废水的20%。为了寻找替代解决方案,Krebs与父亲合作创立了Algalife,这是一家德国-以色列合资公司,提供藻类纤维和纺织品。

Krebs表示:“Algalife代表着一个更美好的星球和一个更美好的时尚业。我们为每个人提供一个全新的选择,可以让其有机会做出更好的决定,以实现健康、可持续的福祉。”该公司与时尚品牌合作,这些品牌愿意学习和调整自己的做法,包括使用“绿色”纤维,甚至为可持续方案付出更多的成本。

Renana Krebs认为藻类是可持续发展最具影响力的资源之一,并指出她也收到了时尚行业以外的公司需求。

在加利福尼亚州的圣地亚哥,初创公司Algenesis一直使用海藻油作为石油的替代品。这家初创公司的创始人都是冲浪者,他们推出的第一批产品是冲浪板和人字拖,它们由一种可生物降解的藻类生物聚合物制成。

除了时尚,藻类还可以用来生产可持续的日常石化用品替代品。例如,美国的初创公司Living Ink旨在提供一种环保的替代品,使用蓝藻以替代打印油墨。

在经历了最初的一些挫折之后,藻类似乎找到了进入市场的途径。这一领域的新一代初创企业更多地关注商业与企业的关系,从而针对客户对环境友好产品的需求建立其品牌。

显然,在传统的应用中,蓝藻和藻类不会取代细菌和酵母菌作为发酵生物。然而,未来更多的研究和大胆的商业想法将有机会发掘与释放它们独特的潜力。Crozet指出:“我认为唯一局限我们利用藻类的就是我们自己的想象力。”

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