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“文化”变革：食品和饮料领域精密发酵的专利热潮

食品和饮料行业中发展最迅速的创新领域可能就是精密发酵（precision fermentation）。本文将着重介绍精密发酵技术的爆炸式增长，并重点介绍一些在近期提交的专利中更令人振奋的食品和饮料创新。

今年3月，未来食品科技大会将在美国旧金山举行，大会的许多环节都将邀请精密发酵领域的世界领先企业参加。

精密发酵是一种利用微生物（如酵母、细菌或真菌）和合成生物学技术生产所需功能成分（如蛋白质、脂肪或生物活性物质）的技术。然后，这些目标分子可被提取和纯化，用于各种食品和农产品。餐饮业的典型例子包括乳制品、肉类或蛋类蛋白质。科技智库RethinkX提供了一个有用的“元素周期表”，帮助人们直观地了解精确发酵过程中的所有活动。这仅仅是个开始，该领域几乎每天都在迅速发展。

研究表明，这些合成生物学技术可以对细菌菌株进行基因操作，使其过量生产一种名为“MIOX”的蛋白质，从而确定其原子结构，用于正在进行的药物开发。现在，这项技术正在推动食品行业几十年来最激动人心的发展。事实上，世界经济论坛在2020年就强调，精密发酵技术有望通过提供可持续、可扩展的替代方案来重塑全球粮食生产格局，以实现未来的粮食安全。

市场研究及咨询服务供应商全球市场洞察（Global Market Insights）预测，随着全球对这些领域的大量投资和创新努力，全球餐饮原料精密发酵市场投入将从2024年的24亿美元增长到2034年的703亿美元，年均复合增长率高达39.9%。非营利性智库Good Food Institute的《2023年发酵行业状况报告》强调，2022年—2023年间，该领域企业共筹集资金超过12.5亿美元。

作为跟踪创新工具的专利情况

专利，更具体地说是专利布局，是跟踪和分析行业内以及企业层面创新工作的最佳指标之一。

对于许多相关方来说，对数据进行切分，生成有用的分析结果，可以帮助指导他们的研发、商业和知识产权战略。

在进行简短的相关专利检索后，可以发现了一些有趣的初步见解。图1清楚地表明，自2019年以来，与精密发酵有关的专利申请数量激增，与2018年相比，2022年的专利申请数量实际上增加了两倍。(注：2024年的数据尚不完整）

图2显示，美国在精密发酵领域有较为明显的优势，在被评估的专利总数中占比超过40%。不过，许多其他地区也正在努力不被甩在后面，包括加拿大、欧洲、澳大利亚、新西兰和以色列。

创新显著

美国在这一领域处于全球领先地位，因此有许多引人注目的创新源自美国，这并不奇怪。

最早的创新者之一Impossible Foods公司至少拥有30项有效同族专利。其中有一项美国专利号为9943096的发明，该专利曾受到Motif Food Works公司的质疑。这项专利的重点是利用在酵母中重组生产的大豆血红蛋白的血红素技术，据说这种技术提供了肉的香味和“渗血”的视觉效果。当Impossible Foods的汉堡在烤架上“嗞嗞”作响时，围观者的都发出了惊叹的声音！

其中最著名的参与者之一是EVER公司（前身为克拉拉食品公司），它拥有约20项有效的同族专利。其较早的专利之一可追溯到2019年，代表作是美国专利号12/096784。该专利涉及重组卵清蛋白（蛋清蛋白）的生产，据说这种蛋白在不同的食品形式中都能保持感觉的中性和稳定性，而且与动物源性蛋白相比，溶解性和透明度都有所提高。

谈到牛奶替代品，Perfect Day公司无疑是乳制品精密发酵技术领域的独角兽，目前估值已达15亿美元。由于已经获得了超过8亿美元的融资，该公司尽管在2014年才首次推出专利，但已拥有超过25项同族专利也就不足为奇了。该公司最有影响力的专利可能是第9924728号美国专利，该专利主张的是一种由重组β-乳球蛋白和α-乳白蛋白组成的组合物，该组合物是通过真菌细胞培养产生的。该专利指出，这些蛋白质模仿了牛奶的味道、香气和口感，同时还减少了对环境的影响，并最大限度地减少了食源性病原体。

澳大利亚和新西兰的情况也值得研究。

正如澳大利亚细胞农业报告（2024年8月）所指出的，澳大利亚在精密发酵方面也取得了长足进步。该报告强调了澳大利亚的价值主张，即利用强大的研究生态系统、受人尊重的专利制度、开拓这一领域的各类创新企业以及支持性基因技术监管计划中的重要合成生物学专业知识。

关于最后一点，2024年初，澳大利亚基因技术监管办公室（OGTR）向Cauldron公司颁发了使用1万升精密发酵设施生产重组动物蛋白的许可。

澳大利亚采用精密发酵技术的餐饮企业包括Eden Brew、Nourish Ingredients、Cauldron、Eclipse、AllG Foods和Noumi等公司。

All G Foods公司在2023年申请了一项专利（AU2023278779），涉及通过微生物发酵生产无动物钙敏感酪蛋白（和缺乏卡帕酪蛋白）组合物的方法。该公司已在中国、印度、韩国、新西兰和新加坡提交了专利，这表明了这些国家是该公司主要的海外商业市场。

初创公司Eden Brew也在致力于生产重组乳制品蛋白。虽然Eden Brew没有直接申请明显的专利，但最近的一份媒体报道表明，在政府资助和与澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）合作的支持下，该公司可能正在进行这项工作。

在2022年获得超过2800万美元的资助后，Nourish Ingredients公司也开始采用精确发酵技术，不过是用于生产脂类而不是蛋白质。Nourish Ingredients公司最近申请了两项专利，专利号分别是AU2022289040和AU2022231106，它们描述了加热后可提供“肉类相关味道和/或香味”的脂质，这两个系列专利在许多海外国家都有推广，再次反映了这种精密发酵技术在全球范围发展的机遇。近年来，该公司推出了两种相关的脂质成分Tastilux®和Creamilux®。

新西兰的表现也远出人意料。

如上图所示，新西兰的替代蛋白质产业仍处于早期阶段。然而，与澳大利亚一样，新西兰也拥有广阔的发展前景，尤其是在食品科学和蛋白质化学的基础科学知识方面。2023年《新西兰新兴蛋白质报告》强调，尽管新西兰缺乏替代蛋白质的官方国家战略，但许多研究机构和初创企业都积极对精密发酵领域开展探索。

其中一家名为AgResearch的研究机构于2022年发布了《未来食品系统发酵》报告，强调新西兰需要扩大其发酵技术基础设施的规模，以参与全球化竞争。这一领域的预期推动力在很大程度上来源于新西兰对其食品和饮料出口的依赖，尤其是乳制品和红肉产业。很明显，新西兰必须成为颠覆的一方，而不是被颠覆的一方。

也许最能说明问题的是，乳业巨头恒天然（Fonterra）已与帝斯曼（DSM）合作，投资于总部位于荷兰的初创公司Vivici。Vivici公司最近申请了一项国际专利（WO2025046004），该专利涉及的是利用酵母重组生产的β-乳球蛋白，并指出由此产生的组合物具有低糖的优势。在食品和农业科技媒体AgFunderNews最近的一篇文章中，Vivici公司的首席执行官斯蒂芬．范．圣菲特（Stephen van Sint Fiet）表示，该公司可以利用其商业规模的发酵罐和符合一般公认的安全类添加剂（GRAS）标准的优势迅速转向商业化生产。

除了恒天然之外，奥克兰一家由女性领导的初创企业雏菊实验室（Daisy Lab）也根据《专利合作条约》申请了两项国际专利，专利号分别是WO2024049307和WO2025046472，其重点是通过精确发酵生产酵母衍生的乳制品蛋白质。在150万美元资金的支持下，该公司的方法旨在提供可用于奶酪、酸奶和牛奶替代品的类乳制品蛋白（乳清蛋白和酪蛋白）。

Miruku公司则继续以乳制品为主题，如第NZ812021号专利所描述的那样，该公司正在采用另一种方法，在植物而不是微生物中通过基因表达改良的乳制品蛋白质和脂质。目前，该公司已筹集到700多万美元，其专利已扩展到美国、巴西、澳大利亚和以色列等多个国家。

持续发展

精密发酵行业继续快速发展，全球参与者和许多新兴初创企业都在这项技术上投入巨资。从无乳质的酪蛋白到鸡蛋替代品，再到模仿肉类香味的脂质，该行业充满了科学突破和商业化尝试。

在这个竞争激烈的领域，专利对于这些企业打造自己的独特优势、吸引生存和发展资金以及为最终的退出战略铺路是至关重要的。

美国，尤其是旧金山湾区，显然正在为精密发酵技术铺路。不过，新西兰和澳大利亚等许多国家也在这一领域进行了大量投资，以避免在这场可能在未来几年永远改变食品行业的重大变革中落后。（编译自www.lexology.com）

翻译：王丹　校对：吴娴