你對發(fā)霉的面包感到厭惡嗎？普通面包的保存日期非常有限，添加防腐劑成為最有效的辦法。如何選擇既有強(qiáng)大的抑菌性能，又讓消費(fèi)者感到安心的防腐劑成為行業(yè)的研究熱點。成立于2014年的智利科技公司Protera Technologies最近獲得由歐洲生命科學(xué)風(fēng)險投資公司Sofinnova Partners領(lǐng)投的560萬美元A輪融資，用于研究以發(fā)酵蛋白替代人工防腐劑，將烘焙食品的保質(zhì)期延長30天或者更長。

        Sofinnova Partners之所以選擇Protera，是因為認(rèn)識到在在人工智能助推下合成生物學(xué)的巨大市場機(jī)會。投資公司合伙人JoškoBobanovic表示：具有高度創(chuàng)業(yè)精神的Protera團(tuán)隊創(chuàng)造了一種改變游戲規(guī)則的方法——設(shè)計獨特自然的解決方案，以響應(yīng)市場的需求。

        1、用于烘焙產(chǎn)品的清潔標(biāo)簽型防腐劑

        消費(fèi)者對天然成分的需求迅速增長，希望在食品中看到越來越多的天然成分，并愿意為它們支付更多的錢。這也是全球清潔標(biāo)簽市場持續(xù)增長的原因。預(yù)計到2024年，全球清潔標(biāo)簽市場規(guī)模將達(dá)到510億美元。

        給食品貼上“天然”標(biāo)簽，可能對于產(chǎn)品中的真實成分并沒有什么意義，但消費(fèi)者認(rèn)知正推動行業(yè)利用發(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)越來越豐富的天然產(chǎn)品——這與制造面包、啤酒和康普茶的過程相同。發(fā)酵的產(chǎn)物往往比傳統(tǒng)化學(xué)工藝的制成品更復(fù)雜、更安全。

        Thought For Food公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Christine Gould表示，自然發(fā)酵的原料將會成為未來的潮流趨勢。不僅消費(fèi)者更容易接受天然發(fā)酵原料，而且這種生物合成工藝可以用來制作傳統(tǒng)化學(xué)方法無法企及的成分。

        在烘焙過程中，人工配料通常起到防腐劑的作用，通過防止易腐爛食品的變質(zhì)來提高食品安全。烘焙食品的霉變是對天然原料的巨大挑戰(zhàn)。

        “抗真菌化合物很難被取代，” Protera公司首席執(zhí)行官和聯(lián)合創(chuàng)始人Leonardo Álvarez表示。

        人們十分討厭面包上出現(xiàn)的綠色或藍(lán)色霉菌斑。菌斑由產(chǎn)孢子細(xì)菌生成，對于面包師而言是 毒 藥。孢子可以在300華氏度的烘烤下存活，并從面包一出爐就開始生長。幾個小時內(nèi)，烘焙食品就會發(fā)臭，無法食用。

        為了防止發(fā)霉，大多數(shù)食品制造商使用丙酸鈣。它是一種天然存在的化合物，但必須通過人工方法制取，以達(dá)到所需的高濃度。具有同等功效的***防腐劑非常稀少。

        這就是Protera進(jìn)軍該領(lǐng)域的動力。Protera提出的解決方案基于合成生物學(xué)，這是一門利用自然工具創(chuàng)造健康、可持續(xù)產(chǎn)品的學(xué)科。合成生物學(xué)的產(chǎn)品，通常是新型蛋白質(zhì)，從實現(xiàn)方式上看，它們與烘焙面包或釀造啤酒沒有太大區(qū)別。

        Leonardo Álvarez表示：現(xiàn)在市場上還沒有蛋白型天然防腐劑的替代品，我們所能制取的僅是具有防腐作用的天然提取物或發(fā)酵有機(jī)酸，它們可以將食品貨架期延長12天。Protera開發(fā)出的一種新型蛋白質(zhì)，可以延長貨架期30天。在某些情況下，甚至可以超過45天。

        2、深度學(xué)習(xí)加速蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)

        被稱為“Protera Guard”的發(fā)酵成分是由行業(yè)需求驅(qū)動的快速創(chuàng)新的結(jié)晶。得益于深度學(xué)習(xí)(機(jī)器學(xué)習(xí)的一個子集)所提供的洞察力，Protera團(tuán)隊能夠以極快的速度從提出概念到產(chǎn)品應(yīng)用：僅僅一年時間就制得了預(yù)期蛋白質(zhì)。

        Protera公司開發(fā)了一種觀察蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的專利MADI算法。該算法已被應(yīng)用于一系列行業(yè)中。MADI算法是基于端到端的GPU計算法，能夠降低計算成本，加快對全球數(shù)十億種蛋白質(zhì)的分析速度，這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)都是人類還沒有時間去探索的。

        深度學(xué)習(xí)組件可以預(yù)測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和溶解性、熱穩(wěn)定性、pH值范圍等特征。這些特征對于探索新食品添加劑的潛在功能十分重要，甚至可以改善目前市場上的產(chǎn)品。例如，現(xiàn)有的防腐劑需要嚴(yán)格的酸性環(huán)境。而Protera產(chǎn)品的pH值范圍更廣。

        Álvarez 表示，這些深度學(xué)習(xí)在預(yù)測、測試及轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品方面顯示出驚人的準(zhǔn)確性，它減少了實驗數(shù)量。我們可以做10次左右的迭代，而非數(shù)千次。

        3、調(diào)控食用油脂的分子結(jié)構(gòu)

        Protera公司人工智能驅(qū)動的合成生物技術(shù)不僅限于烘焙食品。乳化劑和抗氧化劑成為Protera的下一個目標(biāo)。

        棕櫚油，是一種應(yīng)用廣泛的食品原料，超市貨架上的食品中，大約有一半含有棕櫚油。然而，人們對棕櫚油的可持續(xù)性，以及它與世界上一些生物多樣性最豐富的地區(qū)森林砍伐加速之間的關(guān)系表示擔(dān)憂。

        Alvarez指出，當(dāng)前的主要目標(biāo)是尋找市場上棕櫚油的替代品，特別是要考慮到環(huán)境影響與可持續(xù)性。Protera目前開發(fā)出一種新的酶法工藝，生產(chǎn)更健康的油脂，不含反式脂肪。

        而解決棕櫚油可持續(xù)供給的問題重在規(guī)模，需要數(shù)百萬噸的產(chǎn)量才能真正具有競爭力。

        除了改造食品產(chǎn)業(yè)的大宗原料，Protera還將利用生物技術(shù)調(diào)控其他食用油脂的分子結(jié)構(gòu)，比如橄欖油或葵花籽油。由于原料種植季節(jié)氣候多變，土壤或水文情況的差異，油脂中的飽和/不飽和脂肪酸比例很難穩(wěn)定，如果該比例降低，就會導(dǎo)致品質(zhì)變差。Protera可以通過控制脂肪酸和甘油三酸酯的分子結(jié)構(gòu)來改變最終產(chǎn)品中脂肪的比例，同時保持了油脂原有的香氣，味道和口感。

        這項技術(shù)每天可以開發(fā)出數(shù)千種蛋白質(zhì)（酶）候選物，快速確定出最適合將飽和脂肪轉(zhuǎn)化為不飽和脂肪的酶。在美國，一些食品和生物公司已花費(fèi)超過100億美元來購買這項服務(wù)。比如，全球食品機(jī)械與過程技術(shù)領(lǐng)域的供應(yīng)商GEA已通過該技術(shù)將富含飽和脂肪的黑巧克力轉(zhuǎn)化為世界上第一種富含不飽和脂肪的可涂抹黑巧克力液體，這為巧克力制造商們打開了一個全新的市場。

        4、從圣地亞哥到巴黎：夢想剛剛起飛

        今年4月，在美國硅谷舉辦的2020年硅谷論壇農(nóng)業(yè)技術(shù)分論壇上，Protera創(chuàng)始人Leonardo Álvarez談起對于Protera的未來規(guī)劃時表示：“我們希望成為蛋白質(zhì)和酶設(shè)計的全球領(lǐng)導(dǎo)者。農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑹俏覀冋故炯夹g(shù)力量的一個很好起點，但未來，我們也將延伸到化妝品，藥品和其他行業(yè)。”

        據(jù)Foodaily了解，Protera公司日前正計劃從智利圣地亞哥搬遷到巴黎F站的Shake Up Factory。巴黎云集了上千家初創(chuàng)公司，從資源整合的角度看，對于Protera的技術(shù)發(fā)展大有好處。就全球范圍而言，歐洲的生物產(chǎn)業(yè)有著更好的基礎(chǔ)，發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)能更大。而在法國，人工智能方面的人才和技術(shù)儲備強(qiáng)大。Protera此這樣的發(fā)展環(huán)境頗感滿意。Protera的蛋白質(zhì)工程團(tuán)隊將繼續(xù)留在智利，而大規(guī)模生產(chǎn)和人工智能團(tuán)隊將遷往巴黎。

        位于巴黎第13區(qū)的StationF在2017年7月投入運(yùn)營，這里云集了超過1000家致力于征服數(shù)字世界的數(shù)碼公司，成為巴黎和法國的一張新名片。圖片來源：https://stationf.co/

        5、總結(jié)

        2019年9月，在一次引入AI技術(shù)的新藥研發(fā)中，從開始研發(fā)新的靶向藥，到完成初步的生物學(xué)驗證，僅僅花了46天時間。而如果采用傳統(tǒng)藥物研發(fā)模式，則至少需要8年！人工智能正在取代藥物化學(xué)家的角色。

        Protera在烘焙和油脂領(lǐng)域上的創(chuàng)新性技術(shù)開發(fā)，為人工智能在食品領(lǐng)域的拓展樹立起一個極富參考意義的標(biāo)桿。食品產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命，也許就從這里開始！