合成食品的三个辉煌的创新

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近年来,清洁标签运动已经在中国取得了进展。 食品工业. 依靠重度加工和人工成分的传统食品生产方法正在失去对当前消费者的吸引力,而快速增长的食品初创公司以其产品对人体有益为荣,正在继续获得市场份额。 虽然食品行业使用的许多香精仍然是使用合成化学和石化原料生产的,但消费者对天然香精的渴望也在上升。 同时,大多数食品并不完全是 "合成 "的;我们今天吃的所有食品的主要来源仍然是来自植物和动物,即使在这个过程中有一些化学和生物方面的修改。 在这里,我们概述了合成食品的一些辉煌创新。

美国航空航天局和食品综合项目

在20世纪60年代和70年代之间,美国宇航局艾姆斯研究中心开始了一个 项目 来生产食物,而不使用传统上食用的生物体,如作物或牲畜。 这个项目的基本前提是,宇航员将继续探索太空,执行越来越长的任务。 航天器上可用于储存食物的空间和重量将是有限的,因此需要其他工艺来喂养船员。 虽然种植食物被认为是一个可行的选择,但种植食物的速度和面积将限制任何时间点上的食物数量。 相反,该计划研究了简单的化学方法,可以利用废品和火箭燃料再生食物。

发表了几篇关于从水、二氧化碳和电产生可食用碳水化合物的过程的文章。 这些工艺依靠电化学方法将水分离成氢气和氧气。 氢气将与从航天员呼出的二氧化碳反应,形成甲烷。 然后,甲烷将通过与氧气进行仔细的部分氧化转化为甲醛,并进入一系列催化反应,从甲醛中形成形成糖或甘油。 甲酸糖与我们吃的典型糖类相似,如葡萄糖、蔗糖或果糖,因此可以很容易地被人类消化为能量。 甘油是人体在代谢糖类的过程中形成的常见中间物,因此也是一种可食用的产品。 这些纯碳水化合物产品可以进一步反应在一起,形成类似于淀粉的长聚合物,或直接用作甜味剂。

整个食物生成系统将只受到可用于运行电解反应以形成氢气的电量的限制,并可提供人类所需的大部分碳水化合物热量。 脂类和蛋白质也是平衡饮食所需要的,但生产这些食物化合物所需的化学过程是复杂和费力的。 为了绕过这些挑战,调查人员建议使用一种细菌。 氢化单胞菌(Hydrogenomonas eutropha)它以氢气、二氧化碳和矿物质为食,并将这些转化为富含蛋白质的补充物,其中还含有脂类、维生素和人体所需的其他基本营养物质。 虽然这里会在这个过程中使用一个生物体,但细菌可以快速生产生物质,而且不需要大量的维护。 这样一来,整个饮食就可以只使用简单的 化学和生物技术 可以放置在太空飞船中。 然而,该技术从未以任何实际形式用于太空任务。

利用电力合成食物

最近,在一个 联合项目 在芬兰VTT技术研究中心和拉彭兰塔科技大学之间,研究人员开发了一种用水、二氧化碳、细菌和电力生产高蛋白食品的方法。 与之前提到的细菌工艺一样,这里使用的细菌是一种特殊的类型,可以消化电解水产生的氢气和燃烧化石燃料捕获的二氧化碳,并将这些转化为可食用的生物质。

 

ǞǞǞ 以电代粮项目 作为一种创造食物的高能效替代方式,有可能减少温室气体排放。 与传统农业不同的是,传统农业依赖于通过光合作用将太阳光转化为糖的能量,而直接从太阳能电池板捕获的电力可用于为该过程提供动力。 据计算,该方法比生产作物的农业效率高十倍。 另一个优点是,这个过程很容易扩展,不需要大片的土地;一个多层的仓库就能产生与一片农作物相同的产出。 此外,这种基于细菌的食品生产将不需要通常会流走并对当地环境造成破坏的化学杀虫剂和化肥。 应用该技术的其他方式包括家用设备,这些设备可以为那些在食物供应不足的地区按需生产食物,并可以减少对环境的影响。 全球营养不良。

合成肉制品

美国航天局率先开展的其他工作包括研究 合成肉技术. 这项工作后来被转变成各种学术研究项目和初创技术。 合成肉或培养肉依靠的是为创造医疗领域中的替代组织和器官而开发的相同生物技术。 来自所需动物(牛、猪、鱼等)的干细胞在无菌条件下生长在营养丰富的肉汤中。 干细胞被鼓励使用专门的培养基分化成肌肉组织,该培养基含有向细胞发出变化信号的因素。 成熟的肌肉组织通过拉伸进行 "锻炼",以促进肌肉生长,并在达到所需尺寸后进行收获。 然后对类似肉的材料进行塑形和调味,以提供类似于动物肉的肉制品。

 

虽然仍在开发中,但养殖肉制品有许多优势,使其成为目前我们饲养牲畜和收获其肉的方式的一个有吸引力的替代品。 由于肉是在一个封闭、无菌的环境中生长的,因此需要较少的抗生素来保持产品不含病原体。 与天然牲畜不同,肉制品本身不会滋生食源性寄生虫或病原体,从而对健康构成威胁。 除此之外,该过程中产生的废物可以得到更好的管理,甚至可以回收利用。 目前,用于生长肉类组织的营养介质来自分娩牛的子宫,但最终的目标是给细胞培养物提供来自植物的介质,这可能会减少肉类生产对环境的影响。 其他优点包括减少种植肉类所需的空间,腾出牧场和农场的土地用于其他用途,以及能够操纵种植过程,创造出量身定做的混合肉类材料。 例如,细胞的生长可以在其基质中包括鱼和牛的组织,提供一个独特的产品,否则不可能创造。 或者可以对组织进行编程,以产生精确的脂肪与蛋白质比例,或更高浓度的理想风味化合物。 最终,合成肉技术可以为新的机会、创新和烹饪体验打开大门,而这些都有待观察。

合成物及其他

在我们的现代世界,"合成 "一词往往具有负面的含义。 虽然市场正在稳步转向天然来源的产品,但日益增长的环境问题和全球社会经济挑战可能要求食品行业依赖合成食品。 随着我们走向未来,合成和天然食品的组合将继续成为我们饮食的主流。

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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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