它既豐富又肉質，還是霉菌

隨著無動物奶製品和令人信服的植物性肉類替代品已經進入市場，我們可以清楚看到生物技術如何改變食品行業。基因工程的進步使我們能夠利用微生物來生產無殘酷的產品，這些產品對消費者健康和環境更為友好。

其中一個最具潛力的創新食品來源是真菌——這是自然界中的一個多樣性王國，能夠產生大量美味和營養豐富的蛋白質、脂肪、抗氧化劑和風味分子。廚師轉為生物工程師的Vayu Hill-Maini，是洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）生物科學區的成員，他正在探索修改現有真菌基因所能創造的新味道和質地的多種可能性。

“我認為合成生物學的一個基本方面是，我們正在從進化出來的、生產特定物質非常擅長的生物中獲益，”Hill-Maini說，他是加州大學伯克利分校生物工程專家Jay Keasling實驗室的博士後研究員。“我們的工作是看看真菌產生了什麼，然後試著去解鎖和加強它。我認為這是一個重要的角度，我們不需要從完全不同物種中引入基因。我們正在研究如何將現有的資源進行整合並釋放出其潛力。”

在他們最近發表在《自然通訊》期刊上的論文中，Hill-Maini和加州大學伯克利分校的同事、聯合生物能源研究所及Novo Nordisk可持續生物中心的團隊研究了一種多細胞真菌，稱為米酵母（Aspergillus oryzae），它已被東亞用來發酵澱粉，製成清酒、醬油和味噌，歷史悠久。首先，團隊使用CRISPR-Cas9開發了一個基因編輯系統，能一致且可重複地改變米酵母的基因組。確立了一個編輯工具包後，他們將系統應用於提升該真菌作為食品來源的潛力。Hill-Maini首先集中精力提升米酵母對血紅素的產量——這是一種基於鐵的分子，存在於許多生命形式中，但在動物組織中最為豐富，賦予肉類顏色和獨特風味。（合成植物來源的血紅素也是讓Impossible Burger具備肉類替代特性的一部分。）接下來，團隊提高了僅存在於真菌中的抗氧化劑——艾爾戈硫啉（ergothioneine）的產量，這種抗氧化劑與心血管健康的益處相關。

在這些改變之後，昔日的白色真菌變成了紅色。經過最小的處理——去除多餘水分和研磨——收穫的真菌可以被製造成餅狀，然後煎炸成誘人的漢堡。

Hill-Maini的下一個目標是通過調整控制霉菌質地的基因，使這些真菌變得更加吸引人。“我們認為，通過改變細胞的纖維狀形態，還有很多空間可以探索質地。因此，我們可能能夠編程使纖維的結構更長，從而提供更接近肉類的體驗。我們還可以考慮提高脂質組成，以改善口感和進一步增強營養，”Hill-Maini說。她在研究期間是加州大學伯克利分校米勒科學基礎研究所的研究員。“我對如何進一步研究這種真菌感到非常興奮，探索如何調整它的結構和代謝以製作食品。”

儘管這項工作只是利用真菌基因組來創造新食品旅程的開始，但它展示了這些生物作為易於培養的蛋白質來源的巨大潛力，從而避免了目前肉類替代品的複雜成分和文化肉生產中所面臨的成本障礙及技術挑戰。此外，該團隊的基因編輯工具包是整個合成生物學領域的重要進展。目前，許多生物製造的產品都是由工程菌和酵母製成的，這些單細胞生物是蘑菇和霉菌的表親。然而，儘管人類在馴養真菌以直接食用或製作像味噌這樣的主食方面歷史悠久，多細胞真菌卻尚未被充分利用作為工程化的細胞工廠，因為它們的基因組更加複雜，並具有使基因編輯變得困難的適應性。這篇論文中開發的CRISPR-Cas9工具包為輕鬆編輯米酵母及其許多親屬奠定了基礎。

“這些生物已經被用來生產食物數百年，並且在將碳轉化為各種複雜分子方面非常高效，其中許多分子是使用傳統宿主（如釀酒酵母或大腸桿菌）幾乎不可能生產的，”該研究的主要作者、伯克利實驗室的高級科學家及加州大學伯克利分校教授Jay Keasling表示。“通過開發這些工具來解鎖米酵母，我們正在釋放出一個巨大的新宿主群體的潛力，可以用來製作食品、有價值的化學品、能量密集型生物燃料和藥物。這是一個令人興奮的生物製造新途徑。”

鑒於Hill-Maini的烹飪背景，他非常希望確保下一代以真菌為基礎的產品不僅美味可口，還能真正吸引顧客，包括那些有著精緻口味的人。在一項單獨的研究中，他和Keasling與哥本哈根一家兩星米其林餐廳Alchemist的廚師合作，探索另一種多細胞真菌Neurospora intermedia的烹飪潛力。這種真菌在印尼傳統上用來通過發酵製作其他食品（如豆腐）過程中留下的廢料，生產一種名為oncom的主要食物。科學家和廚師們被其將剩餘物轉化為富含蛋白質的食品的能力所吸引，並在Alchemist的測試廚房中研究了這種真菌。

他們發現，N. intermedia在生長過程中會生成並分泌多種酶。當在澱粉質米飯上生長時，該真菌產生一種能使米飯液化並變得極其甜美的酶。“我們用米、水和真菌這三種原料開發了一個過程，製作出美麗的橙色稀飯，”Hill-Maini說。“這成為了品嚐菜單上的一道新菜，利用了真菌的化學和顏色，製作成了甜點。我認為這真正展示了從實驗室到廚房之間的橋樑機會。”

這項研究強調了將微生物的生物學與烹飪藝術結合的潛力，並顯示了如何利用創新的生物技術來創造新型美食。

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📢 部分資料參考自美國能源部與美國NSO團隊—立即聯繫我們！

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