弥补替代蛋白质生产的差距

2024 年 5 月 21 日

A bowl of pasta with cultivated meat

图片来源: Mosa Meat

随着技术和监管条件的成熟,消费者可以享受到更多令人兴奋且质量更好的新型食品。GEA 通过其工程专业知识和创新工艺方案帮助客户将这些产品推向市场。很快,各公司就可以在位于美国中心地带的全新尖端设施中享受 GEA 新型食品工艺开发服务。

全球人口增长和肉类消费持续上升。这种不断变化的趋势增加了有害的二氧化碳排放,并进一步危及土地和水资源。再加上气候变化和系统性干旱,导致动物耕地和饲养动物所需的农作物减少。

弹性素食者(即使用替代蛋白质来替代部分膳食中的肉类者)人数的增加减轻了一些压力尽管如此,肉类、鱼类和乳制品仍然是受欢迎的主食,并满足了动物农业的需求。2015年,联合国粮食及农业组织(FAO)估计,畜牧业占所有人为温室气体排放量的 12% 左右。FAO 估计,如果不进行干预,到 2050 年这一数字将达到 15% 左右。为了更加可持续地饮食,世界必须重新思考其粮食生产模式。

需要新的蛋白质生产方法

植物基食品为消费者所熟知。随着单位成本下降以及口味和营养的改善,这些食品的吸引力将越来越大。最近,发酵 - 利用微生物生产营养丰富的美味食物 - 正在成为专注于肉类、海鲜、蛋类和乳制品替代品的替代蛋白质生态系统中许多创新者的首选生产方法。发酵是一种古老的食品生产方法,如今其用途已远远超出了历史范围,包括精准发酵。精准发酵是一项令人着迷的技术,它利用酵母等微生物生产特定的高价值功能性成分,如蛋白质、维生素、调味料和脂肪。

养殖肉 - 无需饲养整只动物而直接从细胞中生产的肉 - 在商业规模上有可能真正满足人们对肉类和鱼类的喜爱,且避免了传统蛋白质生产和加工方法的弊端。另一个好处是,它不需要使用抗生素、类固醇和其他添加剂,从而减轻正在不断提高,对全球健康构成严重风险的抗生素耐药性。此外,细胞基肉类也积极投入生产,并且与传统肉类加工设施相比,其生产条件更清洁,降低了食源性疾病和其他可能成为未来流行病的动物传播疾病的风险。养殖肉类和其他替代蛋白质可以为消费者提供更多选择,他们可以享用自己喜欢的食物,并关注可以显著降低健康风险和环境影响的生产方式。

美国在替代蛋白质领域处于领先地位

美国的快餐食品文化闻名遐迩,实际上它是替代蛋白质领域最大的贡献者。原因在于:强劲的风险投资文化、相当积极的监管环境以及市场本身的规模。根据优质食品研究所 (GFI) 2023 年植物性食品行业状况报告,尽管食品成本和通货膨胀率高企,但 2023 年仍有 36% 的美国消费者表示他们食用过植物基肉类,25% 的消费者表示他们每月或更频繁地食用植物基肉类。

Gea precision fermentation dairy imagindairy cream cheese

这种不含乳糖、激素和胆固醇的奶油奶酪具有与传统奶油奶酪相同的味道、营养价值和口感。它以精密发酵生产的无动物乳清蛋白为基础。(图片:ImaginDairy/Sarit Goffen)

在新型食品领域,根据 GFI 的数据,从事蛋白质发酵和养殖肉类的所有公司中有三分之一的总部设在美国,全球近 80% 的发酵投资来自美国(计算期为 2014 年至 2023 年)。在养殖肉类领域,美国的投资占全球的 50% 以上。北美,特别是美国,似乎将继续占据新型食品开发和生产的主导地位。2023 年,养殖肉类获得 FDA 和 USDA 里程碑式的批准,在这项措施的推动下,养殖肉类生产设施也进行了大规模投资。从东海岸到西海岸,大学也在投资新型食品研发,并与工业界合作进一步发展该领域。
GEA 在不断增长的美国市场投资新型食品

对于 GEA 来说,美国并非新领域。公司一直支持着该领域越来越多的替代蛋白质客户。新消息是,GEA 已投资 2000 万美元在威斯康星州的简斯维尔建设一座致力于新型蛋白质测试和开发的新建技术中心。到 2025 年秋季,积极从事替代蛋白质研究的企业将能够在 GEA 的支持下开发和验证他们的概念,从而实现工业规模生产。

未来的 GEA 替代蛋白质技术中心将坐落在该公司已经投入运营的分离与流动技术设施旁边。对于 GEA 来说,这个地理位置非常理想:靠近芝加哥和其他大城市,距离主要生物技术、制药和食品公司以及食品科学大学都很近,并且拥有强大的人才资源。

“我们新技术中心的成立正值行业关键时刻,”GEA 北美新食品高级总监 Arpad Csay 解释道。“该行业的风险资本投资者已经阻止其投资组合公司将资金花在设施和资本设备上。初创企业现在必须找到新方法来开发和商业化他们的产品。我们的技术中心非常符合这种调整,因为我们提供的正是这些资本投资所用于的工艺开发服务。GEA 在生产步骤相关技术方面的内部专业知识以及深厚的应用知识,将确保每个客户都可以实现快速的工艺开发。”

未来的客户将受益于专用的 GEA 生产线来测试和中试微生物、细胞基和植物基工艺。扩大新型食品以满足商业生产能力仍然是一个挑战,特别是提高细胞密度和降低养殖肉类的生长培养基成本。在这里,GEA 结合其生物反应器和分离专业知识,大幅提高细胞密度,从而提高生产工艺的单位经济效益。这项创新技术是实现传统食品和新型食品价格平价的关键。“一旦我们优化了工艺,我们的团队就可以概述基本的设计要求并为客户提供生产设施的确切报价,”Csay 解释道。

GEA 在生产步骤相关技术方面的内部专业知识以及深厚的应用知识,将确保每个客户都可以实现快速的工艺开发。

Arpad Csay

GEA 北美新食品高级总监

“每个新的替代蛋白质生产设施对于当地经济、食品工业和地球来说都是三赢的。”GFI 企业合作高级副总裁 Caroline Bushnell 说道。“随着全球对肉类的需求不断增长,传统蛋白质生产加剧了世界上一些最紧迫的挑战,我们需要更多的设施来帮助替代蛋白质创新者可持续地扩大规模,用更少的资源养活更多的人,并以消费者可承受的价格为消费者提供他们喜爱的食物。”

为了履行 GEA 的坚定气候承诺,新技术中心将集成热泵技术,并依靠 GEA 自有现场太阳能园区产生的电力。绿色电力将满足建筑物和所有生产工艺的需求 - 多余的电力将送回电网。Csay 表示:“通过对简斯维尔的投资,GEA 将填补新型食品生态系统中的一个重要空白,并展示如何利用可再生能源实现这一目标。”

每个新的替代蛋白质生产设施对于当地经济、食品工业和地球来说都是三赢的。

Caroline Bushnell

GFI 企业合作高级副总裁

建立关系以消除生产障碍

当今的全球食品系统依赖复杂的供应链网络和熟练的劳动力将产品提供给消费者。替代蛋白质领域也是如此。尽管将植物基食品和饮料推向市场的生态系统比其他替代蛋白质生产方法略有领先,但整个行业仍处于相对早期阶段。

对于养殖肉类,需要更大的生物反应器容量才能实现商业规模。在这项应用中,生物反应器的设计必须与生物医学过程中使用的生物反应器相似,并使用定制的营养液来培养细胞。“GEA 将研究多种方案来帮助生产商解决这一挑战,通过利用我们自己的资源,或探索合作伙伴关系,”Csay 解释道。

与学术界建立关系是 GEA 新食品业务战略的另一个重要支柱。GEA 正在与替代肉类和蛋白质综合中心 (iCAMP) 正式签署行业合作协议,该中心总部位于世界上最重要的农业和食品科学大学之一的加州大学戴维斯分校。“我们的目标是与 iCAMP 及其合作伙伴网络一起建立一个专注于研究、教育、培训和物理设施的生态系统,以推进替代蛋白质的发展。”Csay 说道。“这对我们团队来说是一个很好的机会,可以利用加州大学戴维斯分校的知识库、网络和资源,继续成为替代蛋白质行业发展的推动力。”我们正与另一所知名食品科学大学进行第二次合作,这将有助于确保新型食品在美国及其他地区拥有光明的未来。
Gea alternative protein production solar panels renewable energy

可再生能源和替代蛋白质齐头并进

在替代蛋白质生产中使用可再生能源是进一步减少食品相关排放的重要杠杆。对于 GEA 来说,位于简斯维尔的新型替代蛋白质技术中心必须与其到 2040 年实现净零排放的目标保持一致。因此,这个新的场地将:

  • 通过地面安装的太阳能光伏阵列自行发电,满足场地的 100% 电力需求
  • 采用热泵技术,代替天然气
  • 使用比基准热效率高 40% 的建筑隔热材料
  • 使用高效的 HVAC 系统并结合 LED 照明,两者均配有自动控制系统
  • 实现比基准低 43% 的常规建筑节能

该设施将满足欧盟定义的可持续投资要求。分类法规,以及 GEA 自己的气候目标。

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