聯合國**，到 2050 年，地球上的人口將增加 22 億。 為了養活不斷增長的人口，食品工業必須克服幾個關鍵挑戰，從可用於種植農作物的耕地數量和農業的環境需求到圍繞肉類消費的道德考慮。
為了滿足不斷增長的人口需求，建立資源密集度更低、對動物危害更小、對地球更友善的更強大的糧食系統是絕對必要的。 從哺乳動物、植物或微生物細胞而不是整個生物體中創造食物越來越被視為解決這一挑戰的重要組成部分。 CRISPR-Cas9基因編輯對於實現這一目標至關重要，使合成生物學家能夠揭示支撐相關細胞過程和途徑的遺傳學，編輯這些基因，然後優化細胞系以生物生產食品。
儘管多年來素食和純素飲食越來越受歡迎，但人類對肉類的胃口仍然永不滿足。 據估計，到 2031 年，全球肉類需求將增長 15%，這加劇了本已沉重的環境負擔。
許多人認為養殖肉是解決大規模肉類消費帶來的道德和環境問題的潛在解決方案。 目前，全球有 150 多家公司從事養殖肉類，包括牛肉、雞肉、豬肉和魚類，該行業即將推出其第乙個商業產品。 事實上，在 2023 年 6 月，美國農業部首次批准了細胞培養肉。
然而，培養肉行業能否克服全球食品**挑戰，為傳統肉類提供可持續的替代品，很大程度上取決於擴大生產規模的可行性。
從理論上講，與傳統農業系統相比，養殖肉類生產設施應該消耗更少的水和土地，排放更少的溫室氣體。 然而，由於需要大量的生物反應器，許多公司未能成功擴大培養肉的生產規模。 這給該行業留下了鉅額的能源消耗賬單和對可持續性的批評。
儘管面臨擴大規模的挑戰，但一些公司正試圖證明他們的批評者是錯誤的。 例如，Meatable在過去幾年中改善了其細胞的生物生產，使其在經濟上可行，這在很大程度上要歸功於CRISPR-Cas9基因組編輯。
通過將多能幹細胞的快速增殖特性與bit相結合Bio 的 Opti-OX 技術相結合，可實現精確的細胞分化控制，Meatable 已成功將生產時間從 3 周縮短到 8 天，這在業內是聞所未聞的。 Meatable還表示，它已經成功地實現了四到八倍的產量增長，大大減少了大規模生產肉類替代品所需的生物反應器數量。
需要注意的是，培養肉的營養和脂肪酸成分與動物肉完全相同，這可能有助於公眾接受。 事實上，Meatable的目標是今年在新加坡餐廳推出其產品。
在實驗室中種植的肉類可以具有與動物肉相同的營養和脂肪酸組成。 [Michal Royek，iStock Getty]。
肉類可能是CRISPR-Cas9基因組編輯在食品工業中最引人注目的用途，但還有許多其他用途值得深入研究。
例如，CRISPR-Cas9已被用於改造細菌和酵母以生產酪蛋白和乳清，這是牛奶的主要蛋白質成分。 然後將這些蛋白質與其他成分（如水、糖和脂肪）結合，形成一種熟悉的白色物質。
這種發酵乳最好的部分是它與真正的牛奶相似，尤其是與堅果奶或其他替代品相比。 它具有與傳統牛奶相似的營養成分，並且不利用動物或奶牛養殖對環境的影響。 另乙個好處是CRISPR-Cas9基因編輯可用於使這種牛奶過敏和無乳糖。
CRISPR基因組工程也已用於各種酵母菌株，將食品和飲料生產提公升到乙個新的水平。
例如，比利時的乙個研究小組使用CRISPR-Cas9來克服高壓對啤酒風味的影響，這是高檔發酵的常見現象*** 為此，他們在酵母菌株中創造了一種基因改變，不僅增強了其風味特徵，而且還提高了其承受二氧化碳壓力的能力。
基因編輯也可用於合成新的食品調味劑。 由於消費者對食品新增劑的**和健康風險以及可負擔性和質量的敏銳關注，對天然生產的調味品的需求很高。 然而，用天然成分生產大量調味料並不總是那麼容易，而且在環境上也不可持續。
Evolva 使用基於 CRISPR 的技術來克服調味品生產中的瓶頸，並從酵母中生產天然成分，如 nootkatone、valencene、香蘭素和 L-阿拉伯糖。
在生物生產中還有許多其他基因工程的例子，例如從啤酒花中獲取分子途徑並將其整合到工業釀造酵母的基因組中。 通過這種方式，可以獲得您傳統上期望從啤酒花中獲得的所有風味，而無需在啤酒生產過程中實際使用它們。 您還可以以同樣的方式賦予許多其他風味，為傳統和新型飲料建立多功能釀造系統。
很明顯，CRISPR技術在食品和飲料行業有許多令人興奮的應用，不僅在探索新的生產工藝方面，而且作為克服擴大生產挑戰的工具。
然而，為了實現生物生產食品的潛在環境和倫理效益，需要得到工業界和公眾的廣泛支援。 不幸的是，在歷史上，圍繞食品中的轉基因生物存在很多困惑和恐懼，特定產品是否被歸類為轉基因生物取決於您。
如果我們要利用這些強大的技術來應對養活不斷增長的全球人口的挑戰，就需要圍繞CRISPR、基因組工程和基因改造等術語進行仔細的溝通。
對更好的糧食生產解決方案的需求正在加速，但進步的步伐也在加快。 看到CRISPR將在未來幾年為食品行業帶來什麼，這將是令人興奮的。