發酵，指用微生物生產人類所需的產物的技術。這項技術從人類文明萌芽開始就伴隨著我們的生活，從河南舞陽賈湖遺址發現的古酒距今已有9000年的歷史。如今的日常生活中，我們餐桌上的饅頭、面包、酸奶、大醬等，都屬於發酵食品，事實上，“釀造”這項技術，遠比想象更加神奇。

從釀酒到釀肉

如何做出一塊以假亂真的牛肉？發酵來幫忙，不難實現！雞肉、牛肉等肉類的主要成分是蛋白質，而小小的微生物中蛋白質含量極高，可達到干重的75%以上。要是我們能利用這個特點，在發酵罐中像釀酒一樣釀出肉來，不僅產出速度比牲畜快，還避免了檢疫等公共衛生問題，豈不是實現了“吃肉自由”？

有些科學家選擇用類似培養細菌的方式直接在體外培養牲畜的肌肉干細胞，這些干細胞具有增殖、分化成肌肉細胞的功能，隻要給他們提供適宜的培養基，也就是環境和食物，就可以長成一團肌肉細胞。這些肌肉細胞的性質類似肉糜，它們加工成的漢堡肉餅和肉丸子已經在生物制造展會和國外的某些概念性餐廳中亮相。

但問題也隨之而來：這些肉糜的口感並不太好，吃起來沒有令人愉悅的感覺。明明成分和細胞種類都是相同的，為什麼會這樣呢？

肌肉組織由肌纖維、肌內膜、肌束膜等多個富含蛋白質的結構有序組裝而成。這些復雜的結構構建了肉的口感，僅是單純地培養肌肉細胞無法復刻。就像零件與汽車，把構成一輛汽車的所有零件堆在一起並不能獲得汽車，必須要將這些零件按一定工序組裝，才能實現“汽車”這個復雜系統的功能。那麼如何在發酵罐中復刻肌肉這樣精密的結構呢？科學家在細胞生長的過程中給他們搭建了“腳手架”，讓這些細胞能生長成類似肌肉組織的結構，吃起來更像肉。除此以外，還有科學家將肌肉組織拆解成脂肪、肉皮等多個部分，分別培養成型后再像組裝汽車一樣加工為成品。

除了培養肌肉干細胞以外，有的科學家還在微生物界中發現了類似肌纖維的結構——真菌的菌絲體。菌絲體是真菌生命活動中產生的一種絲狀結構，主要成分包括蛋白質和幾丁質等。與動物細胞相比，菌絲體天生具有彈性的纖維狀結構，更容易復現肉類的口感。而作為“雜質”存在的幾丁質等多糖雖然不易被人體消化吸收，卻能夠促進腸胃蠕動，增進健康。

通過基因編輯改造，科學家讓真菌在發酵過程中可以合成出更多的蛋白質，而且為了讓真菌合成的肉看上去更好吃，還讓它們能同時合成出甜菜紅素這種天然色素，好為菌絲蛋白染上“肉色”。這樣一來，發酵出來的菌絲蛋白看上去更像真肉，能讓人更有食欲。

雖然經過技術改良，人造肉已經可以在某些場合與傳統肉不分高下，但在喜愛美食的中國人眼中始終不夠理想。此時有人開始反過來思考：我們常形容難吃的肉類為“像皮帶”或者“像皮鞋”，那既然現代生物技術能“釀”出肉，那麼同為蛋白質類的皮革是否也可以被“釀”出來呢？

除了能吃，還能穿

從成分上看，雖然肉和皮革的主要成分都是蛋白質，但蛋白質的種類有所不同。傳統皮革的主要成分是各種細胞外基質，比如膠原蛋白。這些纖維狀的基質一層一層有序堆疊起來，形成了富有韌性的皮，再經過化工方法鞣制形成成品皮革。要想用生物技術做出皮革，首先要讓微生物形成“層”狀結構。這要如何實現呢？

我們通常把發酵技術分為兩種：液體發酵和固體發酵。這裡的“液體”和“固體”指的是發酵的基底形態，也就是微生物生活的“家”到底是液態的還是固態的。舉個例子，用牛奶制造酸奶屬於液體發酵，而用鮮豆腐制作毛豆腐屬於固體發酵。在菌絲體的發酵過程中，固體發酵供氧充足，菌絲體生長更好，但液體發酵更容易在液體表面獲得一層類似牛奶表面奶皮的“菌絲體墊”，這層墊子可以整層揭下來，與皮革的層狀結構非常類似。為了讓菌絲體墊長得更快，科學家們對培養基的成分做了調整，創造出了一種新型的“糊狀發酵”，讓菌絲體在介於固體和液體之間的基質上又快又好地長出菌絲體墊。

更神奇的是，這樣制成的菌絲體皮革不僅環保，還有“自我修復”的能力。由於菌絲體墊由活體真菌組成，隻要提供適宜的條件，它就能在破損后重新長成一層完整的材料。科學家研究發現，經過一定程度干燥和塑化處理的菌絲體墊依然保留了自我修復的能力，這提示我們微生物皮革或許可以減少皮革制品加工過程中的損耗。

如今，我們已經可以更精准地操控“釀造”的過程，並篩選、改造更優秀的生產菌種，生產味精、抗生素，甚至疫苗和抗癌藥物。

隨著生物技術的不斷進步，“細胞肉”“菌絲肉”“菌絲皮革”等產品不斷涌現，雖然這些產品離真正推廣還有一定距離，但已經逐漸推開了一扇通向未來的大門。除此以外，科學家還在開發更多異想天開的發酵產品：3D打印材料、農藥、洗潔精……或許在未來的某一天我們生活中所有的物品，從肉到皮革，從藥物到假發，都可以從發酵罐中“釀造”出來呢？

作者：何一文 清華大學本碩，中學教師

審核：李旭 中國科協研究員，中國科學技術大學副教授

分享讓更多人看到