2023中国新蛋白资源分析报告

关于作者 ⾕孚资深科技顾问，拥有逾⼗年⻝品科学与营养研究经验，发表学术论⽂三⼗余篇，深谙新蛋⽩科技创新与市场动态。主讲⾕孚《新蛋⽩公开课》、主持⾕孚《新蛋⽩研讨会》。中国农业⼤学学⼠，美国⻢萨诸塞⼤学⻝品科学博⼠。担任 20 余个 SCI 国际期刊审稿⼈、Food Quality 专栏期刊编辑，同时为科技初创公司 Ideation Foods 创始⼈、CEO。曾任美国⻝品技术协会 (IFT) 营养组主席，荣获 Eugene M. Isenberg 学者奖，美国国家科学基⾦创新项⽬奖，美国⻝品科学技术协会未来领袖奖。 关于“星”蛋⽩STAR “星”蛋⽩探索计划的名字来源于英⽂“Search for The Alternative Resources (寻找替代的资源)”的⾸字⺟缩写“STAR”。希望可以通过这项计划，挖掘出蕴藏在众多尚未被完全开发的本⼟资源中极具潜⼒应⽤于新蛋⽩领域的优秀资源。这些新型的“星”蛋⽩资源能够成为未来蛋⽩产业的新“星”，熠熠⽣辉。 关于⾕孚 ⾃2019 年成⽴之初，⾕孚致⼒于新蛋⽩(替代蛋⽩) 产业的发展与合作，通过助⼒科学研究、⾏业分析、链接国内外资源等⽅式，为国内院校、研究机构、企业和投资机构提供解决⽅案，搭建新蛋⽩产业⽣态圈。⾕孚通过植物基、细胞培养和⽣物发酵技术，促进新型蛋⽩资源的发掘和应⽤、规模化⽣产、产品研发与迭代。 图表明细 图 1. 2020年销售额排名前25的植物⾁产品的蛋⽩质配⽅6图 2. 国内植物基品牌植物蛋⽩原料举例8图 3. 利⽤不同植物组织化蛋⽩⽣产整块⾁、重组⾁和松散结构⾁的流程图11图 4. 中国植物⾁产业链的构成与领军企业12图 5. 综合利⽤可⾏性分析来源举例18图 6. 油茶籽产业链21图 7.⽢薯产业链23图 8.⾕⼦产业链25图 9. 茶叶产业链28图 10. 核桃产业链30图 11.⼤宗农产品的副产品和废弃物中的蛋⽩含量（⼲重）32图 12. 单细胞蛋⽩(包括霉菌菌丝体) 的通⽤发酵过程38图 13.⻝⽤菌的典型种植过程46图 14. 常⻅有毒蘑菇产⽣的毒素的化学结构48图 15. 与 0-10% 螺旋藻混合的酸⾯团的外观 (来⾃Niccolai等⽂章)58图 16. 我国新⻝品原料、⻝品添加剂新品种和转基因⻝品的简要审批流程62图 17. 国家卫健委对威尼斯镰⼑菌TB菌株发酵菌丝体蛋⽩与杏鲍菇菌丝体“不予⾏政许可”的批复65图 18. 新⻝品原料名录中的茶藨⼦叶状层菌在卫健委官⽹公告截图65图 19. 利⽤农作物副产品及废弃物⽣产蛋⽩质的研究空⽩68图 20. 利⽤微⽣物⽣产蛋⽩的研究空⽩68图 21. 利⽤⻥类加⼯副产品⽣产富含蛋⽩质的⽣物质 (来⾃Sar, Taner等⽂章)69图 22.⼀种发酵甜菜渣与⿊曲霉共发酵的潜在解决⽅案 (来⾃赵华等)71 表 1. 研究的主要步骤 表 2. 筛选农作物综合利⽤可⾏性分析15表 3. 农作物综合利⽤可⾏性的评分标准16表 4. 筛选微⽣物农作物综合利⽤可⾏性分析17表 5.⼗六种候选农作物综合利⽤可⾏性评分结果20表 6. 部分农作物中未充分利⽤的蛋⽩量与价格参考34表 7. 不同类别单细胞蛋⽩来源⽐较概览37表 8. 常⻅⻝⽤菌的特性43表 9. 常⻅的商业化微藻品种及其主要应⽤57表 10. 微⽣物蛋⽩资源的优势和挑战60表 11. 农作物名单78表 12. 微⽣物名单80表 13.⼏种单细胞蛋⽩特性深⼊⽐较82 缩略语 序⾔ 中国疆域辽阔，跨纬度之⼴，加上地形复杂多样，塑造了各地独具特⾊的⽓候环境，⾃北⽽南有寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带等温度带，以及特殊的⻘藏⾼寒区。这样的⽓候条件为中国的农业⽣态和⽣物多样性带来了独特的优势，使得世界上众多的农作物和动植物都能在这⾥找到合适的⽣⻓条件。 因此，中国的农作物和动植物资源都极为丰富。这也孕育了我们丰富多彩的饮⻝⽂化和独特的药膳传统。我们的⽇常饮⻝中，⽆论是⽤稻⾕、⽟⽶、⼩⻨、⼤⻨等多种⽲⾕类作物制作的主⻝，还是⽤⾖类如⼤⾖、蚕⾖、豌⾖，或是薯类如⽢薯、⻢铃薯、⼭药、芋头等制成的美味佳肴，都体现了这⼀点。此外，中国还有 350 多种⻝⽤菌，其中 50 种已经进⼊了商业市场。《本草纲⽬》中记载的 1892 种中草药⾥，就有 300 余种可以作为我们的⽇常⻝材。 在拥有丰富的农业资源和深厚的饮⻝⽂化底蕴之下，中国依然⾯临着由庞⼤⼈⼝基数所带来的⻝物供应挑战。也因此，保障国家粮⻝安全始终被纳⼊国家政策的重要议程。⾃2015 年我国⾸次倡导建⽴“⼤⻝物观”起，这⼀观念在近年来不断得到深化和具体化。如今，通过拓展⽣物资源和多元化蛋⽩来源来应对粮⻝安全和蛋⽩供应需求，已成为社会共识。 当前，寻找新型蛋⽩之路还处于起步阶段，科研、投资及商业化领域均蕴含着巨⼤潜⼒。在“⼤⻝物观”的指引下，更多优质的蛋⽩资源尚待发掘。若能借助我国⽣物制造等技术⼿段和放⼤⽣产的实⼒优势，把其应⽤于⻝品创新当中，便能为消费者提供更多安全、健康的优质蛋⽩选择。同时，透过重新发掘本⼟农业资源的价值，亦能促进农产品加⼯业升级转型，助⼒农业现代化建设。 因此，⾕孚对于本⼟新蛋⽩资源的研究应运⽽⽣。本次《中国新蛋⽩资源分析报告》聚焦本⼟产量排名靠前的近百种蛋⽩资源，对其产业现状及物种特性进⾏了深⼊分析，从中筛选出了具有利⽤潜⼒的农作物副产物和微⽣物资源，也罗列了其在新蛋⽩应⽤⽅⾯的优势和挑战。在调研过程中，我们团队⽆不为我国农业资源丰富、微⽣物种类繁多⽽惊叹不已，但基于研究范围所限，不能⼀⼀尽列。我们此次挑选的最具备综合利⽤可⾏性的物种能够为新蛋⽩拓展之路提供详实有效的参考，也呼吁科研机构和相关企业在未来进⼀步研究，从⽽使其价值能被充分实现在⻝品应⽤中。 在浩瀚的资源中，寻找那些最具潜⼒的“新”蛋⽩资源，犹如探寻星⾠般充满挑战，因此我们将此研究项⽬命名为“星”蛋⽩计划。我们深切期望“星”蛋⽩能够获得科研界、商业界以及监管部⻔更⼴泛的⽀持与助⼒。⾕孚将继续发挥⾏业桥梁的作⽤，以科学、严谨的态度⽀持⾏业的科研发展。 最后，我们期待与众多合作伙伴携⼿共进，让更多的本⼟资源⼤放光芒。 ⾕孚 GFIC⾸席执⾏官李佩莹2024 年 3⽉ 综述 本报告指出了中国农作物⽣产中具备相对成熟的产业链、却被低估的丰富蛋⽩质资源，尤其提出了农副产品和废弃物中的蛋⽩质⾼效循环利⽤的途径及⽅案，并对最有前景的微⽣物蛋⽩质来源进⾏了全⾯分析。在分析中，不仅评估了蛋⽩的特性，同时讨论了可获得性、中国的竞争优势和相关法规等因素。 基于报告内容，相关机构可以合作发展新型原料，进⽽纳⼊供应链中。原料商可以深⼊研究新型原料替代当前选择有限的⼤⾖和豌⾖蛋⽩成分的可⾏性；同时，研究机构可以探索新型原料的⻝品加⼯和感官特性；投资者可以利⽤本报告提供的⻅解评估新蛋⽩产业的机遇与⻛险。此外，法规和政府部⻔可以参考通过本报告内容，推动新型蛋⽩⽣产，将⻝品副产品升级为更⼴泛的新蛋⽩产品，从⽽利⽤具有中国竞争优势的、可获得的本⼟资源推动循环⽣物经济和绿⾊低碳发展。 研究范围与⽬标 本报告从综合利⽤可⾏性及蛋⽩质特性两⼤⽅⾯评估了近百种中国本⼟蛋⽩资源。虽然蛋⽩资源在饲料、养殖、发酵、燃料、污⽔处理等领域都有极⾼应⽤价值，但是本篇报告主要从其在⻝品加⼯，尤其是✶新蛋⽩产品中的应⽤的⻆度总结了珍贵的产业和科研信息，提出了产业发展的可⾏性建议，并推荐了未来研究⽅向。关于农作物，报告中列举了⼏种⼤有潜⼒的物种，尤其是副产品和废弃物中蛋⽩可回收利⽤度⾼的物种，并阐述了⽬前的产业链和与⻝品加⼯相关的科研情况。关于微⽣物，由于其应⽤于⻝品的蛋⽩⽣产较少，报告主要集中在对菌种特性的总结分析，并指明了⽬前的研究空⽩。值得注意的是，在中国这些新型蛋⽩资源许多尚需经过法规审批才能应⽤在⻝品中。 希望这个报告能够推动本地资源的利⽤，促进⻝品原料特性⽅⾯的研究和创新，提⾼新蛋⽩产品的⻛味和营养，以达到保障粮⻝安全、减少资源消耗、降低环境污染、提升国⺠营养健康、促进循环经济发展的最终⽬的。 ✶新蛋⽩ (Alternative Protein)，指通过推动技术变⾰和原料创新，所研发、⽣产和供应的，⾜以对标传统畜牧业产出的动物蛋⽩产品的，乃⾄⽐其更安全、美味、平价、健康、⾼效、持续的新产品。其中，⾕孚重点关注的三条新蛋⽩技术路径分别是植物蛋⽩加⼯、动物细胞培养和微⽣物发酵技术。运⽤这三类技术⽣产加⼯的蛋⽩质以及其他功能成分，将帮助我国解决蛋⽩供给、⻝品安全和营养健康等重⼤问题。 亮点发现 中国本⼟的特⾊农作物，尤其是它们的副产品和加⼯废弃物中蕴藏着丰富的优质蛋⽩质值得被深度挖掘和开发利⽤。在众多农作物品种中，推荐有关机构开发油茶籽、葵花籽、棉花籽、板栗、核桃、甜菜、⽢薯、⾕⼦、糜⼦、⻘稞、茶叶、烟草等物种中的优质蛋⽩。 除了农作物，微⽣物(包括⻝⽤菌、霉菌、酵⺟、微藻等) 也是重要的新型⻝⽤蛋⽩来源。⼤部分微⽣物的蛋⽩含量⾼于农作物，并能够⾼效合成蛋⽩质。此外，⽐起农作物，微⽣物有⽣⻓速度快、所需⼟地⾯积⼩，受⽓候条件的影响⼩等优势，能够实现在受控环境中进⾏短期⼤规模⽣产。 中国的⻝⽤菌资源丰富多样且产量⾼，有很⼤利⽤潜⼒。但是，⽬前⼤多数⻝⽤菌培育尚未完全⼯业化。此外，与其他单细胞蛋⽩来源相⽐，⻝⽤菌⼦实体的⽣⻓速度较慢。 菌丝体，包括⻝⽤菌和霉菌的菌丝体，可以利⽤具较强经济性的碳源和氮源 (如农业副产品和⼯业废弃物等)，⽽不会直接与农林资源中的⻝物竞争营养、⼟地、⽔等资源。菌丝蛋⽩组成与⼦实体类似，⻛味物质略少于⼦实体，但培养周期较⼦实体⼤⼤缩短，但⽬前很少在⻝品中应⽤，有极⼤的开发潜能 叶蛋⽩，如茶叶、甜菜等作物的茎叶中的蛋⽩含量很⾼，与⼤⾖粕相当，但是在加⼯中往往被废弃。这不仅浪费蛋⽩资源，还造成环境污染，⽽它们应被考虑充分回收利⽤。 ⻛险挑战 总的来说，新型农作物和微⽣物蛋⽩在中国的商业化和⽣产仍处于早期阶段。新型蛋⽩⽣产通常是其他产品的副产品，蛋⽩质提取和分离的产业链尚未充分发展。从这些新型原作物或微⽣物中提取蛋⽩作为新⻝品原料，将⾯临着审批⽅⾯的挑战。另外，有关物种蛋⽩的感官、技术功能特性以及营养特性的研究数据有限，尚⽆法判断是否宜⽤于⻝品加⼯；⼀些物种 (如棉花籽、烟草和真菌等) 更缺乏⽤于⻝品的毒性和过敏原评估。此外，为了其他⽬的 (如⽣产疫苗、酶制剂、维⽣素等) 优化的微⽣物菌种选育、栽培和发酵条件不是⽣产蛋⽩的最优组合，因此限制蛋⽩质⽣产的效率。最后，由于蛋⽩质提取和分离的产业链不完善，新型农作物和微⽣物蛋⽩的价格预测⽐较困难。 研究动机 联合国的报告表明，2050 年世界⼈⼝将升⾄97 亿。为了满⾜全球⼈⼝不断增⻓的需求，⾁类产量预计需要增加近⼀倍。但世界⽬前的⾁类⽣产⽅式⽆法在实现全球⽓候、健康、粮⻝安全和⽣物多样性⽬标的同时满⾜这⼀需求。如果保持⽬前的蛋⽩质⽣产⽅式不变，那时世界上的蛋⽩就不够⻝⽤1，⼈类将会⾯临“蛋⽩危机”。蛋⽩质的短缺不仅会限制⼈类⻝⽤⾁类产品的⼝腹之欲，还会有⼈因为缺乏蛋⽩质⽽患上⾝体消瘦、肌⾁⽆⼒或萎缩、免疫⼒下降等营养缺乏症。因此，寻找新的蛋⽩来源刻不容缓。 因此，“新蛋⽩”应运⽽⽣。新蛋⽩是指通过推动技术变⾰和原料创新，所研发、⽣产和供应的，⾜以对标传统畜牧业产出的动物蛋⽩产品的，乃⾄⽐其更安全、美味、平价、健康、⾼效、持续的新产品。在⽓候⽅⾯，新蛋⽩和新能源⼀样，对于缓解⽓候变化的重要作⽤2。同时，新蛋⽩是保障中国粮⻝安全的有效途径。 农业农村部公布的《“⼗四五”》规划中明确表⽰，中国将通过发展未来⻝品制造和发展合成⽣物学技术、探索研发“⼈造蛋⽩”等新型⻝品为⽅向，来降低传统养殖业带来的环境资源压⼒。 植物基蛋⽩作为⽬前已经市场化程度最⾼的⻔类，是新蛋⽩产品中的前驱者。植物基⻝品 (包括藻类和真菌类) 产业的开发，是我国实现资源⾼效利⽤和绿⾊低碳发展的重要途径，能够保障粮⻝安全、增强⽔资源、⼟地资源等⾼效利⽤、减少温室⽓体排放等。同