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真菌發(fā)酵技術(shù)通過(guò)CRISPR基因編輯手段，將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值食品，如素食奶酪、植物基飲料，并與米其林廚師合作提升風(fēng)味與呈現(xiàn)效果，推動(dòng)可持續(xù)食品系統(tǒng)發(fā)展。
絲狀真菌，如蘑菇和霉菌，是各種發(fā)酵食品的重要組成部分。從奶酪和巧克力到味噌和啤酒，這些生物不僅產(chǎn)生了獨(dú)特的風(fēng)味，還能將不可食用的植物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)豐富的美食。
從廚師轉(zhuǎn)行成為生物工程師的Vayu Hill-Maini利用真菌發(fā)酵技術(shù)將食物廢棄物轉(zhuǎn)化為美味佳肴。圖片來(lái)源：Harrison Truong。
與主要將簡(jiǎn)單糖類轉(zhuǎn)化為酒精或酸的細(xì)菌或酵母不同，絲狀真菌擅長(zhǎng)分解復(fù)雜的底物。這使得它們非常適合將果皮、谷物秸稈和紙漿等生物廢棄物轉(zhuǎn)化為食物。
雖然發(fā)酵食品已經(jīng)是我們飲食的一部分已有數(shù)千年歷史，但將生物廢棄物轉(zhuǎn)化為食物的真菌的遺傳學(xué)特性尚未得到詳細(xì)研究，更不用說(shuō)對(duì)其進(jìn)行基因工程改造以用于烹飪了。這種未開(kāi)發(fā)的潛力激發(fā)了斯坦福大學(xué)廚師出身的生物工程師Vayu Hill-Maini的研究興趣，他致力于開(kāi)發(fā)新的生物工具，利用真菌將食品生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為食物。為了結(jié)合生物技術(shù)的進(jìn)步和烹飪創(chuàng)意，Hill-Maini與擁有兩顆米其林星級(jí)的廚師Ramón Perisé合作，探索如何利用真菌發(fā)酵來(lái)創(chuàng)造新的可持續(xù)菜單。
Kristel Tjandra采訪了Hill-Maini，內(nèi)容經(jīng)過(guò)編輯以縮短篇幅并提高清晰度。
您是如何開(kāi)始研究發(fā)酵技術(shù)的？
在我成為科學(xué)家之前，我是一名廚師。正是在廚房里的經(jīng)歷——聞味、學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和烹飪——讓我對(duì)科學(xué)和工程產(chǎn)生了興趣，它們讓我能夠以新的視角看待食物。我了解到，一種物質(zhì)是可以被改造、改良和優(yōu)化的。
我選擇研究發(fā)酵技術(shù)，因?yàn)樗且环N創(chuàng)造新風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的強(qiáng)大方法，人類已經(jīng)使用了數(shù)千年。這是最早的生物技術(shù)之一，人們利用微生物來(lái)制造具有文化、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價(jià)值的產(chǎn)品。
當(dāng)我們談?wù)摪l(fā)酵時(shí)，大多數(shù)人會(huì)想到將小麥或葡萄等作物進(jìn)行加工，制成啤酒或葡萄酒等產(chǎn)品。而真菌的獨(dú)特之處在于，它們能夠?qū)㈦y以消化甚至原本不可食用的物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為人類可食用的食物。
一個(gè)很好的例子是大豆。大豆中含有許多抑制消化的成分，這些成分會(huì)干擾人類的消化過(guò)程，因此生吃時(shí)有點(diǎn)難以接受。然而，通過(guò)發(fā)酵可以去除這些抑制物質(zhì)，從而大大提升大豆的風(fēng)味和美味程度。
另一個(gè)極端的例子是印尼爪哇島傳統(tǒng)上制作的一種名為“oncom”的食品。這種食品是用食品加工過(guò)程中的廢棄物（如花生榨油后的殘?jiān)透缓w維素的大豆生物質(zhì)）通過(guò)真菌Neurospora intermedia發(fā)酵制成的。通過(guò)研究這種真菌的基因多樣性，我們發(fā)現(xiàn)了人們?nèi)绾卫谜婢鷣?lái)控制和調(diào)節(jié)這種傳統(tǒng)食品的風(fēng)味。
你們的實(shí)驗(yàn)室是如何讓真菌發(fā)酵的食物變得美味的？
在我們的實(shí)驗(yàn)室里，我們探討了一個(gè)問(wèn)題：未來(lái)的真菌食品會(huì)是什么樣子？為此，我們研究真菌如何分解物質(zhì)并產(chǎn)生風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)素，然后利用CRISPR-Cas9等技術(shù)對(duì)真菌進(jìn)行基因工程改造。最后一步是思考如何根據(jù)人們的口味需求來(lái)創(chuàng)造真正受歡迎的食物，將風(fēng)味與我們對(duì)真菌基因組的理解結(jié)合起來(lái)。
請(qǐng)告訴我更多關(guān)于將米其林星級(jí)廚師引入實(shí)驗(yàn)室的情況。
我認(rèn)為廚師在引領(lǐng)這一領(lǐng)域的文化和美學(xué)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。他們是創(chuàng)新者，致力于將食物視為一種材料、一種文化以及一種敘事工具。我們希望從一開(kāi)始就讓廚師和科學(xué)家共同參與研究，而不是先由科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品，再交給廚師。
我第一次遇到Ramón Perisé是在大學(xué)二年級(jí)時(shí)，他是Mugaritz餐廳的創(chuàng)新與發(fā)展負(fù)責(zé)人。Mugaritz可能是過(guò)去20年中最具創(chuàng)新精神的餐廳之一。通過(guò)與他的交流，我意識(shí)到他們正在做的事情正是我想要做的：將科學(xué)家、廚師和藝術(shù)家聚集在一起進(jìn)行創(chuàng)新。所以我邀請(qǐng)了他。
Mugaritz餐廳的Ramón Perisé（左）和Vayu Hill-Maini在斯坦福大學(xué)舉辦了一個(gè)發(fā)酵工作坊，這是“Chef-in-Residence”項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目旨在讓科學(xué)家和廚師攜手合作。他們收集了斯坦福農(nóng)場(chǎng)種植的季節(jié)性水果和蔬菜，并通過(guò)發(fā)酵來(lái)學(xué)習(xí)如何保存秋季的收獲物以供未來(lái)使用。圖片來(lái)源：Harrison Truong。
通過(guò)你們的“Chef-in-Residence”項(xiàng)目，你們?nèi)〉昧四男┏晒?/h2>
Ramón在2025年秋季已經(jīng)在我們的實(shí)驗(yàn)室工作了三周，并將于2026年春季再次來(lái)訪三周。他發(fā)表了公開(kāi)演講，分享了他對(duì)烹飪藝術(shù)的見(jiàn)解以及Mugaritz餐廳的實(shí)踐。他還直接與學(xué)生互動(dòng)，在校園里開(kāi)展關(guān)于真菌和發(fā)酵的研討會(huì)。
我們還在實(shí)驗(yàn)室附近的廚房中使用真菌來(lái)制作食物。我們正在研究
基因與風(fēng)味之間的聯(lián)系，以及如何將兩者結(jié)合起來(lái)。我向Ramón展示了我們的CRISPR實(shí)驗(yàn)成果，包括一些早期改造真菌的原型。
我們是第一個(gè)開(kāi)發(fā)出基因編輯方法來(lái)研究可食用真菌Neurospora intermedia代謝機(jī)制的團(tuán)隊(duì)。我們不僅了解了它如何產(chǎn)生風(fēng)味和質(zhì)地，還對(duì)其進(jìn)行了基因改造以提升其品質(zhì)，尤其是在外觀和營(yíng)養(yǎng)方面。我們已經(jīng)成功改變了它的顏色——標(biāo)準(zhǔn)品種是橙色的，但我們培育出了白色的突變體，適用于那些不需要橙色外觀的應(yīng)用場(chǎng)景。
在硅谷，食品創(chuàng)新的一個(gè)挑戰(zhàn)是雖然技術(shù)很先進(jìn)，但產(chǎn)品往往味道不佳，沒(méi)人愿意吃。我認(rèn)為我們必須從一開(kāi)始就考慮食物的美味性。
我們還在實(shí)驗(yàn)室中使用可食用蘑菇（如平菇）進(jìn)行研究。我們已經(jīng)成功地在蘑菇的子實(shí)體中表達(dá)了熒光蛋白，這為我們進(jìn)一步研究風(fēng)味提供了基礎(chǔ)。
我們制作了幾種不同的食品。其中一種非常有趣的是一種植物基飲料，僅使用兩種原料：谷物和真菌。在發(fā)酵過(guò)程中，真菌酶會(huì)將谷物中的淀粉分解成糖分，帶來(lái)甜味；同時(shí)改變食物的質(zhì)地并產(chǎn)生類似蜜蜂花粉和成熟水果的香氣。我們還制作了美味的香腸、漢堡，以及一種可切片的植物基奶酪（類似佩科里諾奶酪），這些食品都是通過(guò)真菌發(fā)酵廢棄物制成的。Ramón和其他Mugaritz的團(tuán)隊(duì)成員對(duì)結(jié)果給予了寶貴的反饋，幫助我們改進(jìn)了風(fēng)味、質(zhì)地和外觀。
確實(shí)有一些嘗試沒(méi)有成功。例如，我們嘗試在米飯上培養(yǎng)某種真菌，結(jié)果得到的產(chǎn)品味道苦澀且難以下咽。我們認(rèn)識(shí)到，必須從一開(kāi)始就考慮食物的美味性。
我們還在研究可食用蘑菇，例如平菇。我們已經(jīng)成功地在蘑菇中表達(dá)了熒光蛋白，這為進(jìn)一步研究風(fēng)味提供了基礎(chǔ)。
通過(guò)這次合作和真菌發(fā)酵研究，你們希望實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)？
我們的食品系統(tǒng)正面臨危機(jī)：食品生產(chǎn)占溫室氣體排放總量的約30%，我們必須從根本上重新思考我們的飲食方式和生產(chǎn)方式。
自新石器時(shí)代以來(lái)，真菌一直是人類飲食的重要組成部分。我們熟悉它們?cè)谀⒐揭约澳汤摇⑨u油、味噌、天貝等發(fā)酵食品中的應(yīng)用。
然而，真菌也是一種很有前景的肉類替代品，因?yàn)樗鼈儗?duì)環(huán)境的影響小、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、所需土地少，且能大幅減少溫室氣體排放。真菌的生物學(xué)特性使其具有類似肉的質(zhì)地；霉菌和蘑菇以絲狀生長(zhǎng)，我們?cè)诳谥懈惺艿筋愃迫獾母杏X(jué)。在某些文化中，真菌的名稱與肉類相關(guān)。
因此，如果真的想讓真菌成為未來(lái)的食物來(lái)源，我們必須充分利用它們的潛力，甚至通過(guò)基因工程來(lái)定制它們以滿足我們的需求。如果沒(méi)有美味性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，所有的環(huán)保措施都將毫無(wú)意義。
