拿一種常見(jiàn)的酵母、一臺(tái)3D打印機(jī)和一些聰明的科學(xué)來(lái)說(shuō)，你有什么?為明天挑剔的太空旅行者準(zhǔn)備的多功能且營(yíng)養(yǎng)豐富的食物系統(tǒng)。
在一篇新的《自然通訊》論文中，麥格理大學(xué)和ARC合成生物學(xué)卓越中心的研究人員概述了一種可定制食品系統(tǒng)的愿景，該系統(tǒng)可為菜肴提供與地球同行一樣的味道、質(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)。
太空食品系統(tǒng)中使用的主要成分是釀酒酵母(S.cerevisiae)，這是一種食品級(jí)微生物，在烘焙、釀造和釀酒中已有數(shù)千年的歷史。酵母細(xì)胞已經(jīng)營(yíng)養(yǎng)豐富，含有大量蛋白質(zhì)、碳水化合物、少量脂肪和人類從食物中需要的大多數(shù)必需氨基酸。通過(guò)一些工程，可以進(jìn)一步增強(qiáng)釀酒酵母以增加營(yíng)養(yǎng)、味道、顏色和質(zhì)地。
“維持人類太空探索的最佳方法是在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)食物，”麥格理大學(xué)自然科學(xué)學(xué)院的主要作者BriardoLlorente博士說(shuō)。
以前的工作估計(jì)，平衡人類飲食所需的所有維生素和常量營(yíng)養(yǎng)素每天可以從一個(gè)3,000升的發(fā)酵罐中養(yǎng)活50-100人，這使釀酒酵母成為發(fā)展成微生物食品生產(chǎn)系統(tǒng)的有希望的候選者。
就像《星際迷航》中按需合成食物的復(fù)制食物系統(tǒng)一樣，該系統(tǒng)將利用合成生物學(xué)的力量賦予酵母生產(chǎn)地球制造食物的常見(jiàn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和感官屬性的能力，如味道、顏色、氣味、和紋理。這將使生產(chǎn)具有理想感官和營(yíng)養(yǎng)特征的微生物食品成為可能。
科學(xué)家們認(rèn)為，3D食品打印技術(shù)可用于利用這些改良的酵母細(xì)胞為宇航員制作定制餐點(diǎn)。
想象一下食物，就像壽司或千層面，每一層都呈現(xiàn)出不同的顏色、味道和質(zhì)地。或者是一種緊湊的蛋白質(zhì)棒，味道和氣味都像香蕉。
創(chuàng)新的食品系統(tǒng)也將有助于循環(huán)經(jīng)濟(jì)，工程食品幾乎不會(huì)給太空旅行者留下任何浪費(fèi)，同時(shí)最大限度地提高地球以外的食品生產(chǎn)能力。
“本質(zhì)上，我們提議的是開(kāi)發(fā)技術(shù)和能力，將酵母從我們用來(lái)生產(chǎn)食物的基本微生物轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼜?qiáng)大的東西，實(shí)際上可以用作完整的食物來(lái)源，”Llorente博士說(shuō)。“通過(guò)進(jìn)一步的研究，我們可以利用合成生物學(xué)來(lái)整合多種感官和營(yíng)養(yǎng)屬性，并開(kāi)發(fā)可持續(xù)且更環(huán)保的創(chuàng)新食品生產(chǎn)系統(tǒng)。”
雖然空間是明顯的用例，但鑒于在困難環(huán)境中生產(chǎn)食物的局限性，Llorente博士和團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，工程酵母在解決地球上的可持續(xù)性問(wèn)題方面具有巨大潛力。
“隨著我們看到工程食品來(lái)源在主流中越來(lái)越受歡迎，越來(lái)越多地使用工程酵母來(lái)應(yīng)對(duì)可持續(xù)性問(wèn)題的市場(chǎng)越來(lái)越大。這些替代食品有朝一日可以解決我們與可持續(xù)解決糧食安全有關(guān)的一些最復(fù)雜的問(wèn)題同時(shí)消除自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力，”Llorente博士說(shuō)。
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