全新的美味配方
2025 年 6 月 23 日
如果您最爱的巧克力不再需要可可豆，而您的咖啡就产自本地，会怎样？随着气候变化、价格飙升与道德问题冲击着我们最喜爱的两种美味，科学家们正在重新构想它们的生产方式 – 不靠单一种植，而是通过微生物实现。目标：在保留咖啡和巧克力原有风味与特性的同时，尽可能减少碳排放并提升食品韧性。
最近谁没有在巧克力和咖啡货架前多停留几分钟？价格上涨让很多人开始犹豫，这两样最爱的商品是否应该加入购物车。许多人也在猜测，价格飙升和偶尔的供应紧张会持续多久。从气候变化到需求增长，价格上涨和短缺背后有多种原因，但更重要的问题是：我们能做些什么来应对吗？
缩短通往可持续食品生产的路径
传统的农场到餐桌供应链很漫长。还会产生大量的有害碳排放，需要高昂投入，且严重依赖降雨和稳定气温，而这些环境条件正变得愈发不可预测。
食品科学家正在完善基于已知原理的新型生产方法，通过这些方法，可以更快捷地生产出与传统农业产品相似甚至生物学上完全相同的食品。例如，精确发酵利用微生物（如酵母或细菌）以清洁高效的方式生产特定成分（如蛋白质、酶或维生素）。“该过程类似于酿造啤酒，区别是我们不是制造酒精，而是通过编程让酵母或其他微生物生产特定物质，如牛奶蛋白、蛋清蛋白、胰岛素，甚至是可可成分，”GEA 生物技术应用经理 Morten Holm Christensen 解释道。微生物在罐体或发酵器中生长，生产出所需成分，随后收集并净化。
另一个快捷的食品生产方法是细胞培养。它通过取动物或植物的一小部分细胞，将其加入富含营养的培养基（基本上是细胞食物），并置于温暖的环境中，使细胞像在生物体内或土壤中一样生长繁殖。短时间内，即可获得足够的生物质，转化为生物学上完全相同的产品，无论是鸡肉、牛奶还是咖啡。“这两种方法的转化效率更高，因为它们绕过了传统养殖或种植所需的漫长时间，以及大部分投入，如饲料、水、肥料和农药，”Christensen 表示。
（精确发酵）过程类似于酿造啤酒，区别是我们不是制造酒精，而是通过编程让酵母或其他微生物生产特定物质，如牛奶蛋白、蛋清蛋白、胰岛素，甚至是可可成分。
Morten Holm Christensen
GEA 生物技术应用经理
咖啡和巧克力：价格上涨，风险也在上升
从早晨的拿铁到您最爱的黑巧克力，食品价格波动不断。可可和咖啡都依赖在有限地理区域和特殊气候条件下种植的原材料。极端天气、作物病害和土地使用冲突导致咖啡豆和可可供应短缺，价格不断攀升，而它们的需求却持续增长。
您知道吗？
2024 年，由于主要生产国咖啡收成不佳，全球咖啡价格较 2023 年平均上涨约 40%（资料来源：联合国粮农组织）
由于树龄老化、病虫害频发和强降雨影响，可可价格在 2024 年上涨了 177% 以上。（资料来源：彭博）
科学家预计，到 2050 年，超过 50% 当前最适宜种植阿拉比卡咖啡的土地将因气候变化变得不再适宜。
过去十年，中国的咖啡消费量增长近 150%。（资料来源：美国农业部）
为满足咖啡和可可的需求，森林砍伐与劳工剥削问题日益严重。（资料来源：联合国粮农组织）
自 2025 年开始，欧盟进口商必须证明其咖啡和可可产品不涉及森林砍伐。（资料来源：欧盟）
没有可可豆，也能做出巧克力
有趣的是，巧克力和咖啡的原始形态与最终产品的风味并不相同。这意味着消费者喜欢的风味或口感并不完全依赖于传统咖啡豆；而是可以通过其他原料与加工方式模拟出来。
一种不含可可的巧克力生产方式是利用农业副产品。例如，一家德国公司利用葵花籽油生产过程中剩余的原料，通过酵母精确发酵来生产巧克力。其成果模拟了传统巧克力的“脆度”、风味和口感。这类原料目前已在欧洲和英国应用于多种产品，再搭配可可脂替代品，碳排放比传统产品低高达 90%。一家新加坡初创公司则通过发酵豆腐生产后剩下的豆渣，将其转化为不含可可的巧克力。该公司预计将于 2025 年实现 B2B 市场商业化。
与此同时，一些公司正在使用生物反应器培养真正的可可细胞，以生产生物等同的可可粉和可可脂；然后将这些原料销售给食品制造商。在美国，一家位于加利福尼亚州的生物科技公司通过提取的可可植物细胞生产巧克力。它们被培育在发酵罐中，其环境模拟了可可生长所需的热带雨林条件。经过三至四天培养后，这些细胞被采集、发酵和烘烤 – 与传统可可生产的最后几步完全相同。该公司预计将在获得美国食品药品监督管理局批准后，于 2026 年实现商业化。
GEA 替代蛋白技术中心，美国威斯康星州简斯维尔
无豆咖啡
与巧克力类似，替代咖啡的发展路径也包括精确发酵和细胞培养两种方法。例如，那家新加坡初创公司就通过精确发酵，将回收再利用的面包、豆渣和废大麦粒转化为无豆咖啡。该产品现已向零售客户销售。
在以色列，一家生物科技风投公司开发出一种细胞培养方法，利用从咖啡植物中提取的细胞，可在短短三周内生产出相当于 1000 棵咖啡树的产量 – 而传统方式则需数年。通过将咖啡细胞加入富含营养的液体培养基中，促使细胞高效生长。随后将生物质干燥并轻微烘烤，最终产物在外观、风味乃至咖啡因含量上，都与传统研磨咖啡高度相似。该公司下一步将寻求监管批准。一家位于苏黎世的初创公司则从附近温室种植的阿拉比卡咖啡植物中提取细胞，打造出 100% 的本地化咖啡。
如今，全球广泛生产的咖啡与可可品种有限。细胞培养有望实现小批量生产更多特色品种，为消费者提供更丰富多样的产品选择。
这两种方法的转化效率更高，因为它们绕过了传统养殖或种植所需的漫长时间，以及大部分投入，如饲料、水、肥料和农药。
Morten Holm Christensen
GEA 生物技术应用经理
扩大细胞农业生产规模
得益于更先进的基因编码方法与更稳定的细胞系开发，无豆可可和咖啡、甜味蛋白以及许多其他新食品的“制造方式”已基本确立。下一步是获得监管批准并实现规模化生产。如果我们想要补充从环境角度而言已经“达到极限”的传统农业产出，这是一个关键的起步石。
为了缩短实验室突破和市场化产品之间的时间差，生产商必须克服成本、产能和质量障碍。这需要高效且全天候运行的设备，并符合食品级卫生标准。“像 GEA 这样拥有深厚食品加工和细胞农业专业知识的公司，正为初创公司和食品生产商打开通往未来的大门，”Mortensen 解释道。“例如，我们的测试中心配备最新、最高效的设备，并由经验丰富的操作专家支持，可帮助客户更快获得投资并加速产品上市。”尽管目前的关注重点仍在原料市场，但生物技术解决方案将日益深入消费者的最终产品，从而进一步缩小食品供应与日益增长需求之间的差距。
