联合国**，到 2050 年，地球上的人口将增加 22 亿。 为了养活不断增长的人口，食品工业必须克服几个关键挑战，从可用于种植农作物的耕地数量和农业的环境需求到围绕肉类消费的道德考虑。
为了满足不断增长的人口需求，建立资源密集度更低、对动物危害更小、对地球更友善的更强大的粮食系统是绝对必要的。 从哺乳动物、植物或微生物细胞而不是整个生物体中创造食物越来越被视为解决这一挑战的重要组成部分。 CRISPR-Cas9基因编辑对于实现这一目标至关重要，使合成生物学家能够揭示支撑相关细胞过程和途径的遗传学，编辑这些基因，然后优化细胞系以生物生产食品。
尽管多年来素食和纯素饮食越来越受欢迎，但人类对肉类的胃口仍然永不满足。 据估计，到 2031 年，全球肉类需求将增长 15%，这加剧了本已沉重的环境负担。
许多人认为养殖肉是解决大规模肉类消费带来的道德和环境问题的潜在解决方案。 目前，全球有 150 多家公司从事养殖肉类，包括牛肉、鸡肉、猪肉和鱼类，该行业即将推出其第一个商业产品。 事实上，在 2023 年 6 月，美国农业部首次批准了细胞培养肉。
然而，培养肉行业能否克服全球食品**挑战，为传统肉类提供可持续的替代品，很大程度上取决于扩大生产规模的可行性。
从理论上讲，与传统农业系统相比，养殖肉类生产设施应该消耗更少的水和土地，排放更少的温室气体。 然而，由于需要大量的生物反应器，许多公司未能成功扩大培养肉的生产规模。 这给该行业留下了巨额的能源消耗账单和对可持续性的批评。
尽管面临扩大规模的挑战，但一些公司正试图证明他们的批评者是错误的。 例如，Meatable在过去几年中改善了其细胞的生物生产，使其在经济上可行，这在很大程度上要归功于CRISPR-Cas9基因组编辑。
通过将多能干细胞的快速增殖特性与bit相结合Bio 的 Opti-OX 技术相结合，可实现精确的细胞分化控制，Meatable 已成功将生产时间从 3 周缩短到 8 天，这在业内是闻所未闻的。 Meatable还表示，它已经成功地实现了四到八倍的产量增长，大大减少了大规模生产肉类替代品所需的生物反应器数量。
需要注意的是，培养肉的营养和脂肪酸成分与动物肉完全相同，这可能有助于公众接受。 事实上，Meatable的目标是今年在新加坡餐厅推出其产品。
在实验室中种植的肉类可以具有与动物肉相同的营养和脂肪酸组成。 [Michal Royek，iStock Getty]。
肉类可能是CRISPR-Cas9基因组编辑在食品工业中最引人注目的用途，但还有许多其他用途值得深入研究。
例如，CRISPR-Cas9已被用于改造细菌和酵母以生产酪蛋白和乳清，这是牛奶的主要蛋白质成分。 然后将这些蛋白质与其他成分（如水、糖和脂肪）结合，形成一种熟悉的白色物质。
这种发酵乳最好的部分是它与真正的牛奶相似，尤其是与坚果奶或其他替代品相比。 它具有与传统牛奶相似的营养成分，并且不利用动物或奶牛养殖对环境的影响。 另一个好处是CRISPR-Cas9基因编辑可用于使这种牛奶过敏和无乳糖。
CRISPR基因组工程也已用于各种酵母菌株，将食品和饮料生产提升到一个新的水平。
例如，比利时的一个研究小组使用CRISPR-Cas9来克服高压对啤酒风味的影响，这是高档发酵的常见现象*** 为此，他们在酵母菌株中创造了一种基因改变，不仅增强了其风味特征，而且还提高了其承受二氧化碳压力的能力。
基因编辑也可用于合成新的食品调味剂。 由于消费者对食品添加剂的**和健康风险以及可负担性和质量的敏锐关注，对天然生产的调味品的需求很高。 然而，用天然成分生产大量调味料并不总是那么容易，而且在环境上也不可持续。
Evolva 使用基于 CRISPR 的技术来克服调味品生产中的瓶颈，并从酵母中生产天然成分，如 nootkatone、valencene、香兰素和 L-阿拉伯糖。
在生物生产中还有许多其他基因工程的例子，例如从啤酒花中获取分子途径并将其整合到工业酿造酵母的基因组中。 通过这种方式，可以获得您传统上期望从啤酒花中获得的所有风味，而无需在啤酒生产过程中实际使用它们。 您还可以以同样的方式赋予许多其他风味，为传统和新型饮料创建多功能酿造系统。
很明显，CRISPR技术在食品和饮料行业有许多令人兴奋的应用，不仅在探索新的生产工艺方面，而且作为克服扩大生产挑战的工具。
然而，为了实现生物生产食品的潜在环境和伦理效益，需要得到工业界和公众的广泛支持。 不幸的是，在历史上，围绕食品中的转基因生物存在很多困惑和恐惧，特定产品是否被归类为转基因生物取决于您。
如果我们要利用这些强大的技术来应对养活不断增长的全球人口的挑战，就需要围绕CRISPR、基因组工程和基因改造等术语进行仔细的沟通。
对更好的粮食生产解决方案的需求正在加速，但进步的步伐也在加快。 看到CRISPR将在未来几年为食品行业带来什么，这将是令人兴奋的。