世界人口不断增长意味着环境承受着巨大的压力。农业占用了大片土地，并向周围环境排放营养物质。与此同时，各种形式的工业生产排放废水等残留物，给水生环境带来了巨大的压力，无论我们谈论的是农业经营还是工业，如今都与巨大的能源消耗和由此产生的气候影响有关。

丹麦技术大学的研究人员在研究未来食品的过程中取得了一项新的突破，成功解决了所有这些问题。研究人员利用酵母细胞德巴利酵母 (D. hansenii) 证明了可以利用一些工业废物流以极低的成本和极低的能耗生产蛋白质。这可以将食品生产从田地转移到钢罐中，环境免受废水的影响，气候也受二氧化碳的影响小得多。

耐盐酵母

多年来，丹麦技术大学生物工程系副教授 José Martinez 一直在研究自然界中适应高温、低营养含量或高盐度等极端条件的酵母细胞。D. hansenii 适应高盐度的水生环境，在盐度高达正常海水六倍的水中也能茁壮成长。这让这位副教授有了灵感。

“有些企业产生的废水富含营养物质，但盐含量也很高，这往往是个问题。盐分会阻碍营养物质的利用，同时阻止企业将废水作为普通废水排放，这意味着他们必须进行特殊处理，而这需要花费大量成本。我们为什么不尝试在这些含盐废水中培养这种酵母呢?”他自问。

糖和氮

因此，José 和他的研究团队联系了 Arla Foods 公司，并同意在奶酪生产过程中产生的高盐残留物中测试 D. hansenii，这种残留物也富含乳糖。实验结果超出了所有人的预期。酵母细胞很容易代谢这种废物流中的糖，盐含量越高，生长效率就越高。然而，酵母的生长效率并不高。因为氮含量太少了。

Manuel Quirós 是 Novo Nordisk 的一名专家，和 Martinez 一样，他也研究过 D. hansenii 酵母。在一次咖啡会谈中，两位生物学家讨论了 DTU 研究人员在处理富含乳糖的废液时研究结果的局限性。Quirós 说，Novo Nordisk 最终得到了一种与血友病患者生产有关的高氮盐渣，并认为它可能有用。于是，它很快就从一次咖啡会谈发展成一个实验装置。

“我们只是将两种含盐废物流混合在一起——一种是乳糖含量高的废物流，另一种是氮含量高的废物流。我们直接使用它们。我们不需要添加淡水，也不需要对发酵罐进行消毒，因为盐会抑制其他微生物的生长。它是即插即用的，”副教授说。

D. hansenii 在这种咸味混合物中茁壮成长。但如果它不仅仅是研究兴趣，那么酵母还必须生产出具有商业价值的产品，在基因技术 CRISPR 的帮助下，马丁内斯的研究团队对 D. hansenii 进行了改造，使其在生长过程中形成一种蛋白质。

新的思维方式

CRISPR 技术使研究人员能够修改酵母细胞，使其能够产生许多不同的蛋白质和其他物质。最初，他们选定了一种荧光蛋白作为模型物质。这样，他们就可以通过测量酵母细胞工作时液体的荧光强度轻松获得生产目标。

研究人员测试了Arla Foods和Novo Nordisk废弃物的几种混合物，最佳混合物的盐度约为海水的两倍，糖含量约为每升12克。

使用 D. hansenii 酵母并不是什么新鲜事。几十年来，它一直是人们深入研究的课题。但此前的研究主要集中在寻找酵母细胞中使它们耐盐的基因，然后尝试将这种基因转移到植物中，使它们能够更好地耐受高盐度。然而，这被证明是极其复杂的，因为耐盐性似乎与几个共同作用的基因有关。

马丁内斯和他的研究同事所做的就是利用酵母细胞本身及其耐盐特性，然后对其进行改造，生产出我们自己可以利用的东西。虽然听起来很简单，但马丁内斯和他的研究同事花了两年时间进行深入研究，才取得突破。

商业产品

有了 CRISPR 技术，人们就可以利用汉森酵母菌和工业废品生产出各种各样的产品。马丁内斯看到了巨大的商机，例如牛奶替代品、人造肉、各种蛋白质色素和酶。但你也可以使用酵母细胞本身，而无需生产蛋白质或酶。酵母生物质本身可以用作小牛和其他畜牧业的饲料，然后酵母可以用来加工肉类，这样就可以实现更高效的成熟。

然而，马丁内斯不仅在食品领域看到了巨大的机遇。何塞目前参与了一项研究合作，旨在开发可持续燃料。在这里，马丁内斯和他的研究团队计划改造 D. hansenii，使其产生可以轻松转化为绿色燃料的脂质(脂肪)。

研究的可持续性元素对于诺和诺德对该项目的承诺至关重要。

“诺和诺德希望对我们的整个价值链承担全部责任。我们的战略被称为‘零循环’。我们有三个重点领域：减少资源使用、减少二氧化碳排放和减少废物流，”Quirós 解释道。

升级

尽管对酵母细胞 D. hansenii 的研究结果非常有前景，但距离商业化利用还有很长的路要走。到目前为止，丹麦技术大学的研究人员只在实验室规模上开展工作，在实验室规模上对添加了酵母细胞的 1 至 5 升废液进行了测试。

下一步的规模是 10-30 升，马丁内斯已经预测，将面临向整个液体有效供氧的挑战。商业化生产中涉及的几千升规模将带来其他未知挑战，因此，我们可能至少需要 10 年才能看到全尺寸的 D. hansenii 酵母罐。

但丹麦技术大学的研究人员非常确信，这一研究突破是绿色转型的重要一步。

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