黃小峯編譯
利用空氣中的CO2合成蛋白質
糧食供給缺乏、全球暖化、環境永續與動物福利等議題使得近年來以植物蛋白、細胞培養肉等取代畜產肉品的研究開發與商業蓬勃發展。利用空氣中的CO2合成的「空氣蛋白」預計將成為下一波眾所矚目的目標。
早於1965年，科學家已嘗試以氫氧化細菌（H2-oxidizing bacteria）與空氣中CO2經由可再生電力於密閉系統中進行微生物蛋白(Microbial Proteins)的合成。氫氧化細菌利用H2作為能量來源，H2可通過於生物反應器中進行水電解化而得，CO2則通過吸附劑從空氣中分離。儘管水電解與CO2分離係能源密集的過程，因可利用再生能源使該方式頗獲科學家青睞。該過程中所需之土地與水消耗量分別為 0~0.26m2kg 與 0.5~1.45L kg, 而傳統大豆蛋白的生成則為 6.4~15.86 m2kg與 2.67~6.67L kg，且太陽能產生物量效率（Solar-to-Biomass Efficiency）可高達10%，相對地，一般穀物僅有3.5~4.3%。
2019年11月，美國新創公司Air Protein首次發表以空氣合成的人造肉。該公司使用一種稱為「嗜氫菌（Hydrogenotrophs）」的單細胞微生物，通過類似發酵優格或啤酒的製程，於發酵艙中消耗二氧化碳、水以及礦物質營養素混合物，只需經過數小時即可生成胺基酸蛋白粉，而後再將此蛋白粉製做成類似肉類的產品。Air Protein的創始人Lisa Dyson表示，空氣蛋白質的想法源自美國國家航空暨太空總署（NASA）研究的啟發，亦即於封閉的碳循環系統中，利用微生物消耗被太空人呼出的CO2，將水與其他能源轉換成含碳的食物供給太空人食用，而後太空人呼出的CO2再進入碳循環供給微生物繼續生成食物。Air Protein所製作的空氣蛋白屬於「完整蛋白質」，其胺基酸組成與奶、蛋、魚、肉類等食品的蛋白質相同，更含有素食者容易缺乏的維生素B12，該蛋白粉的蛋白質含量為80%，相對大豆的蛋白質含量則為40%。空氣蛋白粉可用於製造各種食品，包括人造肉在內。
與Air Protein於空氣蛋白領域中不分軒輊的係位於芬蘭的新創公司Solar Foods。該公司創立於2017年，來自芬蘭科技研究院（VTT Technical Research Centre of Finland）與Lappeenranta 理工大學的專業團隊研發出一種利用CO2與太陽光生產出蛋白質的技術。其過程係利用太陽光發電，進行水電解後取出H2，再將H2與自空氣中收集並淨化的CO2、N2、以及鈣等營養素提供給微生物做為食物來源，微生物成長繁殖後則產生蛋白質來源「Solein」。Solein係乾燥的粉狀物質，主要成分為蛋白質（佔整體的65%）、碳水化合物與脂肪，由於幾乎沒有味道，有望加工成為麵食或肉塊，或者混合於麵包、飲品中。該公司CEO Vainikka表示，目前一天能製造出1kg Solein粉末，可供7～10人一天所需之蛋白質。Solar Foods獲得歐洲食品安全局（EFSA）的認可後，有望於2022年上市，並達到足夠供給22億人食用的蛋白粉年產量。
根據Solar Foods與赫爾辛基大學的共同研究指出，生產1kg蛋白質時，牛肉來源將產生45kg的溫室氣體，大豆來源則為2kg，而Solein來源僅有0.4kg，主要係Solein生產過程會從空氣中吸收CO2。生產過程中的水消耗量方面，生產1kg蛋白質時，牛肉來源將消耗2萬公升，Solein來源則僅需要200公升而已。土地的使用方面，1平方公頃的土地1年所生產的牛肉蛋白質為60kg，植物蛋白質為1,000kg，而Solein蛋白質則為6萬kg。Solein適用於全球任何地區，無論氣候如何，CO2與陽光皆不會耗盡，因此，即使是沙漠或不適合進行農業或畜牧業的地區均能利用Solein技術以獲得蛋白質供給。
Solar Foods的技術擅場之處不僅限於地球而已。如前所述，未來人類如需遷移至月球或火星居住，在宇宙空間資源有限的情況下必須能自給自足。因此，Solar Foods於2019年與歐洲太空總署（ESA）聯手進行開發，研究於火星登陸計畫中直接生產Solein的可能性，以期於宇宙中提供穩定的蛋白質來源。歐洲太空總署芬蘭企業孵化中心（ESA Business Incubation Centre Finland）負責人Kimmo Isbjornssund表示，雖然---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
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