生物技术正在(仍然)塑造未来的食品的八种方式

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在过去的几十年里,生物技术给我们带来了惊人的突破,使我们的生活得到了改善。 从低成本的胰岛素,到个性化的基因测试,再到生物发光的转基因鱼,生物技术的进步为未来带来了大量的可能性。 这些技术发展已经进入我们的食物,并将继续塑造食物的未来,这并不奇怪。 虽然世界各地仍在制定有关转基因生物和生物工程添加剂的立法和法规,但这些产品和公司是这些技术如何对我们的饮食方式产生影响的重要例子。

番茄酱

ǞǞǞ 西红柿的味道 是第一个被美国食品和药物管理局批准商业化的转基因生物(GMO)产品。 1994年,卡尔基因公司的科学家能够通过干扰西红柿的自然软化来抑制其成熟过程。 利用反义基因阻断一种参与细胞壁分解的酶的产生,他们能够种植出保质期比市场上传统类型长得多的西红柿。 虽然Flavr Savr番茄最初从杂货店的货架上飞了出去,但各种挑战,包括公众对在食品中使用基因工程的反感,导致市场表现不佳。 Calgene公司最终被孟山都公司收购,Flavr Savr番茄被束之高阁。

黄金大米项目

20世纪90年代初,还开发了 黄金大米这是一种基因强化的水稻,用于解决受营养不良影响的1.4亿儿童饮食中日益严重的维生素A缺乏问题。 正常的水稻品种有能力在其叶片中合成β胡萝卜素,这是维生素A的前体,但这些基因并没有在稻谷本身自然表达。 通过将三个生物合成基因引入水稻植物,使其能够在可食用的胚乳中合成β-胡萝卜素,一种具有金色色调的生物强化水稻被创造出来。 2005年,先正达公司的一个研究小组发布了一个高产的黄金水稻品系,其β-胡萝卜素含量是第一个黄金水稻变体的23倍。 同样的方法已被用于改造其他主食作物,包括香蕉和高粱。虽然由于对营养不良儿童的生物功效证据有限,黄金大米仍未在任何国家看到全面部署,但国际水稻研究所最近在2017年初申请了生物安全许可证,继续对黄金大米进行研究,以便在菲律宾使用。

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一个多世纪以来,香兰素,即造成香草香气的主要化学物质,一直是一种重要的商品香料。 传统上由石化原料或木浆副产品生产,食品中使用的大多数香草香精都是合成的,因为从豆荚中生产的天然香草成本高且供应不稳定。 2011年,瑞士公司 兴发娱乐官网手机版 与国际香料公司合作,通过对面包酵母的基因组进行生物改造,开发出一种通过发酵生产香料分子的方法,并迫使微生物使用现成的糖作为其主要食物来源来生产香兰素。 虽然这个过程仍然不便宜,但所生产的香兰素可以被标记为天然的,因为它不是直接从化学品中合成的,而且可以可持续地大规模生产。

不可能的食物

斯坦福大学教授帕特里克-布朗博士看到了一个机会,即通过推出完全由可持续植物材料制成的美味的肉类产品模仿品来彻底改变食品行业。 在发现血的味道--大多数素食肉类替代品中缺少的肉类味道的一个重要组成部分--可以用大豆中的含铁血红素蛋白进行复制后,他成立了 不可能的食物 在2011年,美国的一家公司将具有真正肉类风味的替代肉类产品商业化。 被称为腿部血红蛋白的血红蛋白在结构上与人类和动物血细胞中的血红蛋白有关。 他和他刚起步的团队意识到,由于大豆根部天然存在的低浓度,提取腿部血红蛋白在商业上是不可能的。 然而,通过在酵母中加入合成基因,血味模拟物可以在发酵桶中生长,这使得该公司能够成功地扩大其生产过程。 当不可能食品公司继续前进,用他们的植物性肉饼取代全国各地的汉堡,一次一个餐厅,这些转基因酵母将继续成为他们 "秘密酱汁 "的一个重要来源。

抗褐变的白松茸

CRISPR是全世界学术界和工业研究界都在使用的热门新基因编辑突破。 最近,CRISPR技术已被 宾夕法尼亚州立大学的研究人员 为了修改负责白金针菇变色的基因。 在野生型蘑菇中,多酚氧化酶(PPO)在切割和挫伤的组织暴露在空气中时会导致褐变,从而导致令人不快的外观。 但CRISPR方法可以删除编码合成PPO的特定基因,并通过30%减少改变后的白金针菇的褐变。 由于使用CRISPR不会产生含有外来DNA的生物体,这些蘑菇能够避开美国农业部为转基因生物保留的典型规定。 因此,这种方法为植物食品的基因编辑开辟了无限的可能性,而不像其他转基因产品那样受到限制。

银杏生物工程

也被称为 "有机体公司"。 银杏生物工程 是一家位于波士顿的初创公司,在不断增长的食品生物技术领域开辟新天地。 他们已经着手通过发酵过程来生产用于香料、食品和香水的重要商品化学品。 通过基因工程和机器人自动化的结合,银杏生物工程团队能够创造并筛选出数以千计的转基因微生物,然后挑选出高产的候选者,以商业规模生产调味品。 同样,与石化产品生产的合成香精不同,由转基因酵母制成的香精化合物可以被贴上天然标签,这使得香精公司可以提供天然香精产品,与从农作物中提取的香精相比,成本低了很多。 该公司目前正与主要香料公司Kerry、Robertet、Amyris和味之素合作,继续开发天然香料。

新收获

合成生物学不仅仅是为了调味品和添加剂。 基金会的成员们 新收获 梦想只用在培养皿中培养的细胞来制造完全可持续的肉类产品,并在细胞农业领域中担任牧羊人。 利用同样的技术来培养用于生物医学的组织和器官,新丰收团队正在努力开发将动物细胞培养成可食用肉的方法,供人类食用。 通过与世界各地的学术团体合作,新丰公司正在支持一系列产品的研究,包括牛肉、鸡肉、火鸡、牛奶、鸡蛋和猪肉。 虽然其中一些食品材料已经成功地在实验室规模的培养皿中生长,但未来的主要挑战是用更便宜、更可持续的替代品取代目前过程中使用的昂贵生长介质。

可食用的CRISPR益生菌

威斯康星大学麦迪逊分校的食品科学家们 表明他们可以通过食品传递CRISPR,指示抗生素抗性细菌死亡。 耐药性 艰难梭状芽孢杆菌 是一种致命的肠道感染,可以在医院和临床环境中迅速传播。 利用一种常见的细菌益生菌作为药片形式的活体输送装置,范-皮克伦实验室正在开发一种病毒,它可以选择性地感染 艰难梭菌 含有CRISPR信息,导致细菌基因组的酶切。 DNA中的这些切片导致了细菌的死亡。 与传统的抗生素相比,益生菌的优势在于它有选择地只杀死这种类型的细菌,让有益的细菌完整地留在人类宿主体内,继续充当抵抗其他传染性细菌的免疫屏障。 虽然仍处于早期阶段,但该技术显示了作为一个潜在工具的前景,以应对不断增加的抗药性感染,这些感染继续给医疗界的资源带来压力。

虽然对转基因技术的最终利益仍然存在争议,围绕其对作物生物多样性的影响、过敏性副产品的生物合成以及抗生素抗性基因转移到有害微生物的安全问题,但很明显,生物技术将继续成为塑造我们的食物和健康的强大工具,直到遥远的未来。

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Bryan Le是一位驻美国的食品科学家,他帮助食品初创企业和企业家开发可上架的产品。咨询他 这里.

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关于作者

Bryan Le目前是威斯康辛大学麦迪逊分校食品科学系的科学与医学研究生研究学者和博士生。 他正在研究洋葱和大蒜中的风味化合物的有益作用和作用机制。 他曾为食品工艺师协会学生会主办的获奖的《科学与食品》博客撰写和编辑文章,并热衷于向公众传播科学。 布莱恩拥有加州大学欧文分校的化学硕士和理学士学位。 请通过bryanquocle(at)gmail(dot)com与他联系,并在bryanquocle.journoportfolio.com了解更多关于他的工作。

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