提示：本文选自《FBIF2024-2025食品饮料创新报告》，快速拉到底部扫码联络可获取（如果您是FBIF参会嘉宾，请直接联系对接的FBIF工作人员获取）。
内容来源：2024年6月26日，水滴农厂首席执行官吴剑涛，于FBIF2024乳品创新分论坛，进行了题为“【供应变革】无视周期的乳品原料”的演讲。
乳品行业的发展正受到可持续发展、原料供应周期性和资源相对垄断等挑战。精密发酵的发展，必为乳品行业带来翻天覆地的变革。
分享嘉宾
吴剑涛，首席执行官，水滴农厂
吴剑涛，首席执行官，水滴农厂
水滴农厂与背景介绍
大家上午好，非常感谢FBIF给机会让我谈一下水滴农厂在乳品和新原料方面的一些做法和将来要做的事情。合成生物学是一个大题目，水滴农厂在乳品这个行业里面谈，也和我的背景有关系。我在国内很多国际大企业做过高管，主要是做运营的方面，和乳品行业的联系千丝万缕，有二十多年的共同发展、合作的经验。我自认为也是跟着中国乳品行业一起成长，从食品添加剂、到菌株、发酵菌、益生菌、香精香料，后来我在菲仕兰做乳品原料在中国大区的总经理，和很多的乳品界的同行非常熟悉。
2022年，我离开乳品菲仕兰这个公司之后，进行了反思，认识了现在的三个合伙人。很有意思，三个合伙人聊了一下，虽然我当初是学食品的，他们是学生物工程和发酵的，但我们小时候都读过一本科幻小说，叫《小灵通漫游未来》，不知道大家有没有读过。
那个年代，大家是一样，为了温饱在努力，很想有一天可以吃一颗丸子，这一天的饭全管了。我们对生物合成、生物发酵这些在《小灵通漫游未来》里面所描绘的未来农厂方式非常感兴趣。因此大家可以看到，水滴农厂的这个名字不是农场的场，是工厂的厂，这个也是从科幻小说里面借鉴的。
《小灵通漫游未来》
起这个名字，也是为了向这个科幻小说的作者叶永烈老师致敬。
水滴是合成生物学里面、精准发酵里面一个最小的单元，所有的东西都可以在一滴水里面完成。同时，一滴水也可以汇成大海，汇成大型的产业生产，这个是水滴农厂建立这个名字的初衷。
既然要做乳品方面的原料，就要知道乳品行业的痛点。我又一直在和乳品企业合作，所以我知道这个痛点就是周期性，奶价一直在波动，从来没有人可以很精准地预测。
原料供应方面，我在菲仕兰供应各种各样的蛋白、乳糖，永远在猜明年到底是乳清多了还是酪蛋白多了，这个是做乳品原料供应一个大的困难。在新的创业中，希望我们可以为乳品行业带来一些解决方案，带来一些解决思路。
水滴农厂的愿景就是要用精准发酵的方法来生产优质的蛋白质，做到这一点非常非常难。
水滴农厂分享资料
右上角是一个研发迭代图。从精准发酵、合成生物学的角度来看，做出一个东西未必是难事，只要找到相应的DNA（现在的基因技术也是非常高的），就可以做出产物。但怎么把产量做高？需要不断迭代，而这个迭代要呈现指数级的增长。因此，要成为一个非常成功的合成生物学公司的话，背后必须要有非常长期的积累。这个积累的过程，我们团队有很大的优势。我在这个行业工作接近30年，主要专注在应用端、营销端；另外两个合伙人分别在国际顶尖分子平台的构建方面、独有菌株迭代体系方面，都有30年以上的经验；我们还有非常丰富的放大经验，在国际上放大过200多个产品。有了这些经验支撑，尽管我们是一个初创的团队，也很有信心可以提供一个高效的合成生物学的解决方案。
去年11月1日，水滴农厂正式成立，到现在大半年的时间，刚刚也介绍了去年的融资状况非常的不好，但是在合成生物学方面，我们还是得到了国家比较硬核科技基金的投资，包括联想创投，正轩投资和峰瑞。这一笔资金，主要利用经验和中国的菌株平台，进行知识产权的布局和研发的投入。我们也很有幸和中国最前沿的未来食品研究院达成了战略合作协议，在菌株平台的构建和将来食品技术开发方面得到了强支撑，为将来取得专利打下基础。
合成生物学与精准发酵
合成生物学是个热点，上到中央领导，下至地方政府和大专院校、科研机构、产业基金，都在谈这个事情。
（一）新质生产力——合成生物学
去年年底我参加了中国化工年会，化工年会也是第一次把合成生物学作为一个专门的分会场做研究。大家知道化工是一个非常大的产业，从石油原料开始做不同的合成过程，为什么把合成生物学单独作为一个分会场？合成生物学在整个化工的构建方面有独到之处，同时对有机物的合成有非常重要、方便的地方。
在中国食品营养学会今年的全球营养年会，合成生物学也被重点提出，大家形成了一个共识，合成生物学是中国食品科学的新质生产力。宏观来讲，国家已经是把合成生物学、生物合成技术作为新质生产力的高度提出来了，这个对于做这个行业的人是非常大的鼓舞。
（二）精准发酵的优势
对食品来讲，精准发酵是比较容易实现、而且是比较容易得到消费者认同的途径。
它是通过改造一定的微生物，用发酵的方法，把特定的蛋白或者酶，或者是其他有价值的化合物做出来。是结合农业生产、植物提取，以及化学合成方面的第三方案，这个第三方案有它的优点，有天然发酵传统的部分，也有前沿的生物合成的技术在里面。它是一个高效的、转化率高的工业技术，有极大可能会产生性价比很高的新蛋白。
从技术优势来讲，产品的纯度有保障。精准发酵相对于传统发酵，最大的不同点就是传统发酵可能是发酵出来的产物是复合体，结构非常复杂。在食品原料应用的时候，可能需要避免一些负面的比如说味道、稳定性的问题。精准发酵不存在这个问题，通过改造后，精密发酵可以产出比较纯的产物，而且因为生产过程是在发酵罐进行的，周围环境对它的影响比较小，因此也没有重金属和有毒物质的影响。
第二个技术优势是可持续性方面的。在精准发酵方面来讲，有一些方法可以用二氧化碳做糖、淀粉，在二氧化碳排放方面是有利于环境的。通过对生命周期的评估，可以看到精准发酵对可持续发展有很大好处。
第三，高效和灵活。因为基因工程DNA决定蛋白质，效率很高，灵活性很大，我可以用一个菌株的平台做出来不同的蛋白质。这个是讲的技术的优势。
吴剑涛，首席执行官，水滴农厂
（三）目前困境
不可避免的就是困境。
刚刚看谷孚的融资的报告，我记得21年是高峰，22年下降，23年跌得非常惨。有经济周期的问题，也有产业回报的问题。
美国的统计显示，合成生物学的投资风险是第二高的，第一高的是核能。很不幸，这两个都是MIT的强项，我们的创始人在MIT咖啡厅高谈阔论说这个技术多牛、多先进的时候，往往面临的现实就是在18年融资成功的公司，到现在剩下的已经不多了。
这个困境来自行业的技术导向，做科学研究的时候是非常开心的，觉得自己控制了未来；而看市场的时候，往往就是另外一个故事。我很感谢谷孚给提供了很多市场消费者的调研报告，帮助我们纠正了在产业化的过程中的可能误区。我不再一一赘述了。
大家都可以看到困难有什么，比如市场的误判、替代成本的低估、对价格和成本缺乏深刻的了解、量产和产率低、放大失败、商业模式的不合理性等。
（四）突破困境，需要一步一步迭代
要突破这些困难，需要做一些迭代开发，这个是经典的合成生物学里面的DBTL的循环，要通过不断地构建、测试、学习、设计。这是很辛苦的工作，需要有非常强的工匠精神一步一步做事情，而不能寄希望于在突发的灵感、学术报告上。
水滴农厂分享资料
要构筑非常有竞争力的底盘细胞，首先细胞要长得好，它才可以工作；然后要优化生物合成的功能，把DNA种进这个细胞，这个细胞喜欢吗？细胞也是有喜好的。你给它一个不喜欢的东西让它生产，它也不开心，长不好；怎样让它取消抵触，构建酶库的结构，需做一些定向化的进化。这个是非常重要的，要让这个细胞去适应新的生产目标。
细胞构建完以后，很重要的就是怎么把它放大，怎么从5升的罐子做到50升罐子，到1吨、10吨、200吨，细胞的生产环境不一样；怎么在菌株构建和后期放大的工艺里面做协调；最后就是怎么样能够让这个细胞生产出来的东西排出体外，可以很容易的分离出来。这些要在菌株构建里面，一个循环一个循环做出来。这个就是开头讲的，要不断积累，累积细胞的能力，让它成为高产细胞。
替代蛋白的应用
刚刚也提到替代蛋白，和乳品非常相关的就是替代蛋白。中国老百姓终于喝上奶了，国际上对奶的诟病又非常多，怎么样在提高生活品质的情况下继续补充需要的蛋白质？
这里列举了替代蛋白的一些过程，从植物蛋白、生物发酵肉、细胞培养肉、到发酵蛋白，谷孚的同事已经介绍了，我不赘述。性价比、助力实现双碳目标，这些也都是替代蛋白的优势。替代蛋白相对于养殖来讲，是不可替代的新的途径。
（一）乳品行业动态：替代蛋白的兴起
还是回到自己，对中国人来讲为什么替代蛋白很重要？我们的膳食结构存在问题。做水滴农厂的时候，我们思考的就是现在消费者的问题是什么。回到根本的中国膳食宝塔，2022年公布的结果存在两个问题，第一个就是油、盐、糖摄入过多；第二，奶类产品供应不足。这个在过去很多次的报告里面都是这样体现的，但是很明显，行业里面没有一个很好的解决方案。
（二）酪蛋白
回到乳品，最重要的是酪蛋白，酪蛋白在各个行业应用了很长时间，占了奶蛋白的80%。国家2023年进口了42000吨的纯酪蛋白，价值40亿元。因此，酪蛋白的供应在中国非常重要，往往是受制于国外乳品供应量，价格也在波动。这个是一个供应链方面的短板。
酪蛋白在国外是什么情况？酪蛋白在国外主要用于干酪，干酪中主要原料就是酪蛋白，由于牛奶供应一直在下降，酪蛋白做干酪的危机也是存在的；同时，由于环保要求，美国已经把酪蛋白的供应作为国家的国策，要用发酵法生产酪蛋白。只有这样，才可以达到碳排放目标，这也是一个非常重要的点。
水滴农厂可以用发酵方法做出不同品种的酪蛋白，通过放大酪蛋白菌株，优选出产量可高达数十克每升的菌株，大大降低了生产成本。在这个发酵方法生产酪蛋白方面，有一定的经验。
如果酪蛋白都被发酵法做出来了，产业链里面，乳清蛋白是生产酪蛋白和芝士的附产物。如果说干酪由发酵法做出来，酪蛋白是直接发酵法做出来，可以想象将会没有乳清蛋白。国家的乳清蛋白也是严重依靠进口，23年进口69万吨乳清粉，价值84亿元人民币，这也是一个非常严峻的问题。
水滴农厂的方案不是通过发酵法做牛奶，因此不和养殖端竞争牛奶这个产品，这个对消费者的认知来讲差距很大。水滴农厂主要做原料方面，把原来用牛奶分离提取的这部分用发酵法做出来，因此整体技术路线和产业链非常短，是用淀粉、葡萄糖，通过精准发酵，做出酪蛋白、乳清蛋白、乳铁蛋白，还有将来可能有一些甜味蛋白。生物质作为饲料，这是一套可循环、可再生的生产过程。
在美国，这几种蛋白都已经被批准上市了，FDA（Food and Drug Administration，美国食品药品监督管理局）两个月前批准一家公司进行大规模的工厂试验，以确定它的可持续发展。这是对国家未来乳制品行业一个非常大的挑战，我们是继续向国外进口乳清蛋白、酪蛋白，还是能够扭转这个局面，这是我们要面对的一个选择。
（三）甜味蛋白
这个案例是一种已经做出来的甜味蛋白。
刚刚讲了，中国人是高糖、高油、高盐的膳食结构，因此减糖也是一个非常大的需求。讲到代糖、甜味剂，目前没有一个完美的解决方案，因为要满足天然、安全、健康、低价、口味、市场应用广泛等等要求。
我们看到了一个产品，在94年的时候，一个科学家在非洲的原始森林发现了一种水果，从里面成功分离了巴西甜蛋白。巴西甜蛋白的甜度是蔗糖的1000倍，拥有非常高的甜度，且这个甜的口感和糖非常像。很有幸，我们的创始团队，已经把它成功地表达了出来，在美国进行了批准。
水滴农厂分享资料
水滴农厂把巴西甜蛋白做了精准发酵的开发，运用这个可爱的、像毛毛公仔的东西，这是在电子显微镜放大的毕赤酵母，国家刚刚批准的食品原料，用它做了改造了以后，做精准发酵、纯化，就可以把这个菌种，现在是符合美国FDA GRAS（编者注：Generally Recognized As Safe，公认安全，是美国食品药品监督管理局针对化学物质或是食品添加物的分类）的流程做了出来。
在菌株构建里面，我们做了一些基因的转移、敲除、代谢通道的构建，让毕赤酵母可以把巴西甜蛋白生产，同时代谢到体外，方便做提取。
怎么样确认产物是需要的巴西甜蛋白？通过HPLC（High-performance Liquid Chromatography，高效液相色谱法）联合认证分析，天然提取的巴西甜蛋白的HPLC的峰和发酵提取的，表达的位置和图像是一致的。
在蛋白表达的过程当中，三维空间对蛋白质的功能起决定的作用。水滴农厂的氨基酸序列放进Alpha Fold以后得到的图，和Google Protein预测巴西甜蛋白的结构，两者空间结构非常一致，也是可以预测做出来的产物就是巴西甜蛋白。
用精准发酵生产巴西甜蛋白，相对植物提取，有非常强的优势。巴西甜蛋白被发现了以后，虽然成分很好，但很多情况下无法去植物提取，因为（有统计显示）如果要提取一公斤的巴西甜蛋白，要毁掉46公顷的森林，这个是绝对不平衡的环保问题。很高兴能够用精准发酵的方法把它做出来。同时在做的过程当中，用低加工的强度、纯天然的原料，没有有机溶剂帮助萃取，相对植物提取来讲这个也是非常低加工强度的产品。相当于化学合成过程中，没有高压的催化环节，也没有有毒的催化剂，大家知道化学合成有相当多的不稳定的附产物，精准发酵的方法是避免了这一点，因此目前的产物可以达到低重金属含量。
在未来，巴西甜蛋白在应用方面的潜力是很大的，消费者对化学合成糖的很多的担心最近一直在被报道。WHO（World Health Organization，世界卫生组织）把阿斯巴甜确认了致癌机理，阿斯巴甜目前被应用于很多产品中。代糖也是一个非常大的产业，将来这些化学合成糖对消费者来讲是一个非常大的挑战。水滴农厂也是崇尚用天然合作的方法，和不同代糖一起，为消费者提供一个低热量、0卡的代糖产品。
目前这个产品已经做出来了，正准备在美国上市，也准备在中国申请法规认证。大家如果有兴趣的话，在我们展台有一些样品，有一些糖浆的产品给大家做品尝，可以给大家一个参考。
这个是一个思路，如果用这种方法把乳清蛋白、酪蛋白、乳铁蛋白做出来的话，那么将来这个乳品的供应链可以讲是不需要太担心周期的波动。我的分享到这里结束，谢谢大家。
80万字，126篇内容，《2024-2025 FBIF食品饮料创新报告》来了！
扫码联络下载！👇
提示：
* 本文为FBIF原创首发，欢迎无条件转发朋友圈。转载请在后台回复“转载”了解规则。
* FBIF投稿与商务合作，联系Bobo（微信：fbifmedia1）
