随着代谢工程和合成生物学技术的进步，传统的微生物发酵正在演变为精密发酵（Precision Fermentation，PF）。这是发酵领域的一个分支，以微生物为细胞工厂，通过发酵获得高纯度的目标产物。
作为最“年轻”的发酵技术之一，精密发酵技术开始投入商业化可以追溯到 20 世纪 80 年代，业内从利用工程化微生物生产人胰岛素、生长激素、酶、维生素再到最近生产替代蛋白质等。现阶段，精密发酵已广泛应用于多个领域，包括生物医药、食品和饮料、农业和环境等。
近年来，精密发酵技术不断取得重要进展，并在多个行业发挥着重要的作用。因此，更深入地理解和定义这项技术变得更为迫切和关键。日前，精密发酵联盟（Precision Fermentation Alliance，PFA）和欧洲食品发酵协会（Food Fermentation Europe，FFE）宣布最终确定了精密发酵技术的准确定义，以详细阐明该技术的独特特征以及这项技术与其他食品生产技术的区别。
（来源：官方新闻稿）
这两个机构都是业内公司组成的行业组织，均成立于 2023 年，旨在推动监管的合规性、放开公共和私人投资以及建立合作伙伴关系，并教育精密发酵技术市场。
PFA 董事会副主席兼精密发酵公司 Change Foods 首席营销官 Irina Gerry 指出，“随着越来越多的公司将新型食品生产技术和成分商业化，我们发现需要进一步完善和扩展精准发酵的定义，帮助食品生态领域了解相似技术和最终产品之间的差异。
欧洲食品发酵协会总裁 Jevan Nagarajah 表示，我们很高兴能够为理解精密发酵及其在推动食品创新中的作用作出贡献。
精密发酵是“下一代”食品技术
目前，发酵技术在新蛋白产业中的三种应用方式包括传统发酵、生物质发酵以及精密发酵。
精密发酵技术也被称为微生物发酵，该技术利用基因编辑等工程化重编程方法改造细菌、酵母、藻类或真菌等微生物生产特定的蛋白质、酶和其他化合物。需要注意的一点是，使用精密发酵技术制成的蛋白质、脂肪或成分并不是转基因产品（GMO）。
（来源：Current Opinion in Biotechnology）
作为当前备受关注的发酵技术之一，精密发酵技术被视为“下一代”食品技术，且已成为获得更多蛋白质来源的主要方法之一。其在成本、环保、可持续产生等方面具有较大的优势。
与其他动物替代品相比，该技术提升了生产效率，有潜力以更低成本生产优质的新蛋白，可用于开发无动物的奶制品、冰淇淋、蜂蜜、肉类等食品。数据显示，当牛作为“生产工具”所产生的原料效率仅为 4%，而精密发酵技术可以将该数字提升至 40%-80%，因此被称为是替代蛋白质行业的第三大支柱。
另一方面，该技术可以减少动物养殖及其碳足迹，可以最大限度减少食品和原料生产对环境的影响，有助于应对气候变化；此外，该技术只需在实验室和车间操作即可，无需使用过多的土地和水资源，可以进一步保护生物多样性和人类健康。
全面定义精密发酵，突出主要区别
正是基于上述提到的这些技术优势，精密发酵技术的应用场景正在不断扩大。在此大背景下，发酵领域的两大行业组织 PFA 和 FFE 明确提出了精密发酵技术的最终定义，即精密发酵将传统发酵过程与生物技术的最新进展相结合，比方说合成生物学技术，从而有效生产目标化合物，如蛋白质、风味分子、维生素、色素或脂肪。
官方新闻稿中详细描述了精密发酵技术的工作机制，首先将特定的分子序列插入微生物中，指示微生物在发酵时产生目标分子。这些分子序列源自数字化数据库，而不是直接取自相关动物或植物。在发酵过程结束时，过滤产生的化合物，将它们与微生物分离。
（来源：官方新闻）
最终定义突出强调了精密发酵技术与其他生物技术的主要区别。根据新闻稿，精准发酵技术不同于传统或天然发酵和自然育种技术，主要采用最新的生物工程技术。传统的发酵过程依赖微生物细胞（酵母、真菌）和厌氧或者无氧条件，将原料转化成具有独特口感和风味的最终产品，包括酸奶、面包、奶酪、豆豉和酒精饮料。
Irina Gerry 指出，“我们希望区分用于制造啤酒、酸奶或康普茶的天然或传统发酵与利用生物技术最新进展的精密发酵。通过使用生物技术，我们能够对微生物进行编程，使其产生原本不会产生的特定分子。”
新闻稿中详细介绍了其他区别，与细胞培养不同，精密发酵侧重于使用微生物生产目标特定化合物，而不是培养整个细胞或生物质；分子序列源自数字化数据库，无需动物参与这一过程的任何阶段，这不同于从活体动物中摘取少量细胞样本的培养肉。这是精密发酵的一个决定性特征，也是区分精密发酵和细胞培养的一个关键方面。
此外，在发酵过程结束时，目标分子从发酵液中分离并过滤出来，这与生物质发酵不同，后者整个生物质（包括细胞）都是产物。
不过，Irina Gerry 也明确，通过精密发酵制成的原料需要经过标准的监管审批流程。
已成立两大行业组织，雀巢、联合利华等入局
根据 Valuates Reports 的数据，2021 年全球精密发酵市场规模为 13 亿美元，预计到 2031 年市场规模将达到 349 亿美元，期间 2022 年至 2031 年复合年均增长率为 40.5%。
百亿美元市场规模的背后是精密发酵技术和产业的突破，全球对精密发酵领域持续押注，人们对无动物乳制品、肉类和配料的需求和偏好以及相关政策利好等。
事实上，精密发酵并非是全新技术，这项技术已久经验证，自 20 世纪 80 年代开始就开始投入商业化使用中。精密发酵技术已经在全球范围内使用了 30 多年，包括用于制造胰岛素等药物以及人乳低聚糖或凝乳酶等多种常见的食品成分。公开数据显示，到 2006 年，凝乳酶精密发酵物占据了全球凝乳酶 80% 的市场份额 。
与此同时，精密发酵技术也在不断扩展应用场景，从食品和饮料到制药和化妆品、再到农业和环境等等，包括生产药物、酶和其他生物制剂，酸奶、啤酒和面包，以及生物肥料、生物燃料和生物降解材料。
2023 对精密发酵整个行业的系统化和合规化是比较关键的一年，领域内的两大行业组织均成立于 2023 年。这一年业内领域内的主要参与者联合起来成立了多个行业组织，共同规范和普及宣传精密发酵技术。
公开资料显示，2023 年，Change Foods、The EVERY Co、Helaina、Imagindairy、Motif FoodWorks、New Culture、Onego Bio、Perfect Day 和 Remilk 作为创始成员成立了精密发酵联盟。这些公司表示，计划充当行业代言人和精准发酵行业全球召集人的角色，共同释放精密发酵的力量。该联盟将重点关注促进理解精准发酵技术，开发监管合规性的最佳方案，促成公共资金和公私合作伙伴关系等。
其中，Change Foods、Helaina、Imagindairy、New Culture、Onego Bio、Perfect Day、Standing Ovation 和 Remilk 开发了无动物乳蛋白，包括乳清和酪蛋白；The EVERY Co. 专注生产蛋清蛋白，Motif FoodWorks 主要通过精密发酵生产血红素蛋白。
（来源：PFA 官网）
在欧洲，欧洲精密发酵公司组成欧洲食品发酵协会，创始成员包括动物乳蛋白精密发酵公司 Better Dairy、Formo、These Vegan Cowboys，以及鸡蛋蛋白精密发酵公司 Onego Bio。该协会旨在通过提高对欧洲发酵食品和配料的认识和建立一些支持性和前瞻性的政策促进精密发酵作为可持续食品框架，加速监管审批。
在美国，精密发酵被认为是国家新兴生物经济的一个主要焦点，相关精密发酵企业也比较活跃。上周，Perfect Day 与联合利华宣布推出通过精密发酵生产的无乳糖巧克力冰淇淋，此前 Perfect Day 还推出了首款登陆亚洲超市的精密发酵无动物牛奶 Very Dairy，该公司已与通用磨坊、雀巢、玛氏和星巴克等国际巨头；2 周前，雀巢推出了精密发酵制成的 Better 乳清蛋白粉；此外，美国专注于精密发酵业务的公司还包括生产血红素的 Impossible Foods，生产植物基胶原蛋白的 Geltor，专注于蛋白质等成分的初创公司 Shiru 等等。
在中国，精密发酵有着较为成熟的产业基础，比方说利用工程化微生物生产人类胰岛素、生长激素、酶以及维生素。国内推动发酵全行业发展的行业组织是中国生物发酵产业协会，前身为中国发酵工业协会，暂未查询到专注精密发酵的行业组织；国内的精密发酵初创公司包括昌进生物、德默特、蓝佳（Blue Canopy）、元育生物以及硕泓生物等等。
投资也正在向精密发酵领域倾斜。仅在今年内就发生了多笔融资，今年 1 月，Perfect Day 宣布完成了高达 9000 万美元的 Pre-E 轮融资；生物活性蛋白精密发酵公司 Triplebar 获得了 2000 万美元融资，酪蛋白生物技术公司 Standing Ovation 和精密发酵初创公司 Izote Biosciences 分别获得了 300 万欧元和 260 万美元融资；去年 7 月，MycoTechnology 获得近 2 亿美元融资开发新型食品成分，计划推出“松露甜味剂”。
值得一提的是，作为“欧洲地平线”项目的一部分，今年 5 月欧盟将开放总额 5000 万欧元的投资申请，面向精密发酵和藻类食品领域的初创公司，进一步扩大精密发酵规模，支持精密发酵产业发展。
精密发酵产品的安全和监管，尤其是在食品和生物制药行业，需要执行严格的测试和批准程序。使用转基因微生物生产食品和药品可能会面临争议，尤其是在欧洲市场。
事实证明，今年是精密发酵产品监管重要的一年，领域内的监管合规性正在加快。本月早些时候，New Culture 称其无动物酪蛋白成为全球首个获得 GRAS 自我声明（self-affirmed GRAS）认证的精密发酵酪蛋白，这是无动物乳制品行业的一个重要里程碑；一周前，荷兰精密发酵初创 Vivici 的乳清蛋白获得了GRAS 自我声明认证，可在美国销售无动物乳清蛋白。Vivici 由帝斯曼和恒天然共同创办，是第一家在美国获得该认证的欧洲初创公司；此外，Imagindairy 收到 FDA 就其精密发酵乳清蛋白发出的“不再提出疑问”的信函；去年底，Turtle Tree 官宣推出全球首个精密发酵的无动物乳铁蛋白 LF+，且已经获得了美国 GRAS 认证批准。
精密发酵在制造和规模化方面也取得了一些重要进展。Imagindairy 推出了一座拥有 10,000 升发酵能力的工业规模设施，新西兰精密发酵公司 Daisy Lab 提高了 β-乳球蛋白乳清粉的产量，并多元化生产乳铁蛋白，Yali Bio 开发了其称之为全球第一种从酵母中提取母乳脂肪的精密发酵技术。
素材来源官方媒体/网络新闻
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