由北京君和创新公益基金会、中国科学院大学校友会联合主办，主题为“和而不同，思想无界”的CC讲坛第74期演讲2026年10月24日在中国科学院大学（北京玉泉路校区）礼堂举行。来自江南大学未来食品科学中心的研究员 刘延峰，并以《向微生物要蛋白——从一只发酵罐到未来的蛋白工厂》为题发表演讲。
演讲实录：
我读博士那几年，大部分时间不在教室，在实验室。陪着我的，是一台一米多高的不锈钢罐子。
它叫发酵罐，一天到晚嗡嗡地响，像一台不肯睡觉的老冰箱。罐子里装着糖水，还有一群你们看不见的小家伙，酵母。我的活儿，就是让它们多长一点，多攒一点蛋白。
那几年我天天盯着罐子，看温度，看酸碱度，看溶氧，记录本写了一本又一本。说实话，那时候我并不觉得这事有多大，不就是一群微生物在糖水里长个儿吗。后来我才明白，这件挺枯燥的事，跟我们十几亿人将来吃得好不好、地球上还剩多少森林，是有关系的。今天我想聊的，就是这群小家伙身上的一件大事：向微生物要蛋白。
讲之前，先请大家跟我做一场假设的比赛。三位选手站在同一条起跑线上：奶牛、大豆、微生物。给它们同样的起点，假设初始生物量都是1000千克，比一件事：24小时之后，谁新造出来的蛋白最多。
在特定研究条件下，这三个数字大概是：奶牛，1千克左右；大豆，10千克左右；微生物，2000千克左右。
这就是我想讲的第一个事实：未来的蛋白生产，我们面对的可能不只是"养多少头牛、种多少亩地"，还可以是把一只发酵罐变成一座高效的蛋白工厂。
那为什么非得琢磨这么一条新路？现在的肉、蛋、奶、豆腐，不是吃得好好的吗？我想请大家算一笔账，不是钱的账，是资源的账。
今天我们吃到的动物蛋白，走的是一条很长的链子：土地、作物、饲料、动物、蛋白、食品。每走一步，都要花时间、花地、花水、花能源。两个数字。第一，全球大约77%的农业用地被畜牧业占着，包括放牧的草场和种饲料的耕地；这么多地，最后提供给我们的蛋白大约只有18%。第二，畜牧业大约贡献了全球14.5%的温室气体排放。
这个数字听着抽象，我把它翻译一下。一头高产奶牛，一年排出的温室气体大约相当于3吨二氧化碳当量，差不多等于两辆小排量家用轿车跑上一整年。也就是说，你在牛棚里养一头牛，它在气候账本上，大约顶得上停在院子里的两台车。
而且这笔账的记法还挺让人意外。牛没有排气管，它的排放绝大部分是从嘴里出来的。奶牛有四个胃，每个胃都像一个小号的厌氧发酵罐，饲料在里面被细菌分解产生甲烷，牛一打嗝，甲烷就上去了。一头奶牛一天打嗝排出的甲烷能有几百升，而全球有十几亿头牛，它们每天都在打嗝。
讲这些，不是要说畜牧业不好。肉蛋奶养活了人类，这是事实，我们家餐桌上也少不了它。我想说的是，这条链子实在太长了，长到我们越来越付不起它的代价。而微生物蛋白走的是短得多的路：原料、发酵、蛋白，三步。不需要大面积耕地，也不需要养动物，微生物在罐子里快速生长，就把原料直接转化成蛋白质。
这件事对我们国家，还有一层特别现实的意义。大豆大家都熟悉，豆浆、豆腐、酱油，还有养猪养鸡离不开的豆粕。可我们国家的大豆长期严重依赖进口。中国的大豆消耗量达约1亿吨，与此同时本土的大豆产量仅有两千万~三千万吨。这些进口大豆，八成以上拿去压榨，榨出来的豆粕九成以上进了饲料厂。换句话说，我们碗里的那块肉，很大程度上是靠国外运来的大豆撑着。国际市场一波动，这条链子就会紧一下。
所以当传统蛋白生产同时遇上资源代价、环境代价和供应链压力，我们要的就不只是"再多产一点蛋白"，而是要找到一种新的生产方式。这里我要特别说清楚，因为我经常被问到：微生物蛋白不是来取代农业和畜牧业的，不是要跟农民抢饭碗，也不是说以后大家别吃肉了，它是给未来的食品增加一条新的生产路径。多一条路，就多一分底气。
那么问题来了。既然微生物这么快、这么能长，为什么我们现在去超市还很少见到它？因为它身上有一个巨大的落差：生物学上的潜力，不等于工程上的生产能力。一个细胞在摇瓶里长得飞快，和它在100立方米的大罐子里稳定地、便宜地、一批接一批地生产蛋白，是两件完全不同的事。
先说一件让大家松口气的事：发酵，我们一点都不陌生。包子、面包、啤酒，都是发酵来的。人类用微生物做吃的做了几千年，只是最近一百多年才搞明白那口缸里发生了什么。现代生物制造，就是在老祖宗这门手艺的基础上把控制做得更精确：温度精确到零点几度，酸碱度精确到小数点，氧气给多少、营养什么时候补，全部由系统说了算。这样，微生物就从"碰运气的发酵"，变成了稳定的蛋白生产单元。
那微生物到底怎么造蛋白？现在主要有两条路。第一条叫微生物细胞蛋白，说白了，微生物这个细胞本身就是蛋白原料。酵母、丝状真菌长满了，我们把它们收上来，细胞里面一大半都是蛋白质。第二条叫精准发酵，更有意思：我们并不想吃这个细胞，而是让微生物当代工厂。你把想要的那个蛋白的图纸交给它，比如牛奶里的乳清蛋白，它就照着图纸在罐子里替你造出来；造完之后我们把目标蛋白提纯，细胞本身可以不要。打个比方，第一条路像是自己养了一群鸡，吃鸡蛋也吃鸡肉；第二条路像是只跟工厂订一样零件，别的它自己留着。
这两条路带来的最大变化是时间尺度。蛋白生产从按月算、按年算，缩短到按小时算、按天算，而且具备了连续化、标准化、模块化的可能：罐子可以并排摆，产能可以往上加，工艺可以照着复制。但请注意，它的核心价值不是"替代谁"，而是跟植物蛋白、动物蛋白形成互补，让蛋白来源更加多元。多元这个词听起来很平淡，其实是食品体系里最值钱的东西。
讲到这里，我想说一个更根本、也最有意思的事。
我们吃的每一种蛋白，其实都不是为我们准备的。牛长一身肉，是为了它自己活下去；奶牛产奶，是为了喂它自己的小牛；大豆种子里存着蛋白质，是为了让那颗种子来年能发芽。没有一样是为了人。人只是碰巧发现了它们能吃，然后花了上万年，把它们驯化、选育、养殖，硬是从别的生命手里，把这些蛋白挪到了自己碗里。
我们从来没有真正"定制"过一份蛋白，一直在做的是借用。
酵母蛋白不一样。它是人类第一个从头到尾只为了给人吃而造的蛋白。
为什么？因为我们知道人要什么。我们知道人要哪些氨基酸，要什么样的消化率，要什么样的溶解性和口感，要多低的核酸、多安全的风险。所以我们挑了酵母当这个生产介质，把它养在罐子里，按照人的需求去改造它、调控它。它不长肉，不产奶，不留种子，它这辈子唯一的任务，就是给人造蛋白。
这是一种完全不同的关系。前面那些蛋白是大自然的产物，我们去适应它；而这一份，是从我们的需求出发，反过来去设计它。
这也是我们这些年一直在啃的三块硬骨头。
第一块骨头：让细胞更能造蛋白。 我们管这个叫给酵母"升级操作系统"。酵母本来是拿来酿酒的，它这辈子最在意的是生产酒精；你让它把力气都拿去造蛋白，它不太乐意，因为造蛋白很费劲，要消耗大量能量和原料。所以我们要重新分配它体内的资源，几件工具合在一起用。第一件，蛋白合成机制解析。大家可能听过CRISPR，你可以把它理解成一把非常精准的分子剪刀，能在细胞几十亿个字母的基因组上找到指定的那一处，剪开，改掉。第二件，体内连续进化。我们不是坐在电脑前设计出一个完美菌株，而是给细胞搭一条跑道，让它们一代一代地跑：谁攒的蛋白多，谁就留下来，相当于让细胞自己给自己找答案。第三件，高通量筛选，以前筛一个菌株要几天，现在一天能测成千上万个。
把这三件事串起来并且大大加速的，是人工智能。AI能帮我们预测：改哪一处、怎么改、改完之后细胞的代谢会往哪个方向走。原来靠试错，现在让计算先筛一遍，再去实验里验证。一套组合拳打下来，我们把酿酒酵母的蛋白含量提升到了70.3克每100克干重。这是什么概念？普通酿酒酵母的蛋白大约占干重的四到五成。一个细胞就这么大点地方，里面还要装细胞壁、核酸、脂肪，还要装一整套维持生命的机器。把蛋白的份额从一半推到七成以上，等于在一个已经塞满的行李箱里，硬是又装进去半箱衣服。这不是修修补补，是从底层重新设计。
第二块骨头：让发酵过程"会说话"。 菌株再好，进了大罐子就是另一回事了。老一辈的发酵工程师靠经验，我在工厂里见过老师傅站在罐子边上闻味道，闻一下就知道这批料状态怎么样，该不该补糖，是不是快要染菌了。这门本事是真功夫，得练很多年。但你要把它复制到一百个、一千个罐子上，靠鼻子就不行了。所以我们做的，是给发酵罐装上"感觉器官"和"大脑"。感觉器官是在线传感器，罐子上装着几十个探头，实时测温度、测酸碱度、测溶氧、测压力，还有尾气里二氧化碳有多少。大脑是数据模型，传感器每一秒都在往外吐数据，模型就能判断：现在细胞是饿了还是撑了？该补多少料、该开多大通气？打个不太恰当的比方，以前的发酵像老中医把脉，现在的发酵像给罐子装上了ICU的监护仪，旁边还站着一个每秒都在计算的医生。
为什么这件事重要？因为发酵最怕的不是慢，是不稳。大罐子里氧一供不上，细胞马上就会"改行"，不再老老实实长蛋白，转而去生产一堆我们不想要的东西，这一罐可能就废了。
第三块骨头：让蛋白好吃、好吸收。这块最有挑战性。酵母细胞外面有一层很结实的细胞壁，你可以理解成一层盔甲，蛋白就锁在里面，要拿到它得先破壁，办法有物理的、化学的、酶的；破了之后还要把蛋白提出来、纯化、干燥，做成粉。但仅仅拿到蛋白远远不够，因为这里有个残酷的事实：蛋白含量高，不等于食品体验好。酵母蛋白有几个天生的毛病：有自带的一股酵母味；颜色发灰发暗，做成饮料不好看；溶解性差，一冲就结块沉在杯底；还有更要紧的一条，核酸含量偏高，吃多了在体内会代谢成尿酸，对人不利。所以我们还要用蛋白质加工工程的手段，定向调控它的溶解性、乳化性和质构，还要提高体外消化率，看看这些蛋白究竟能被吸收多少。我常跟学生说一句：我们做的不是实验室里的漂亮数据，是别人明天早上愿意喝下去的那一杯。
讲到这儿，可能有人觉得技术都齐了，是不是很快就能吃上了？我得诚实地说：还没有。从一个研究结果，到超市货架上的商品，中间还横着三道关。
第一道，生产关：能不能稳定放大。 实验室里能合成只是第一步。打个比方，在家里做出一道好吃的红烧肉，和开一家每天要出三千份、每一份味道都一样的连锁店，是两件完全不同的事。放大到工业规模要解决四件事：菌种会不会退化；大罐子里氧气能不能送到每一个角落；分离成本能不能降下来；还有批次一致性，第一百批得和第一批一样好，食品工业最怕看运气。
第二道，食品关：既要有营养，也要有口感。 这一关最难骗人，因为裁判是消费者的舌头。风味、颜色、溶解性、质构、消化性，这五个指标得靠菌种、提取工艺和食品配方一起使劲，一个一个磨。磨好了它能去哪儿？可以进饮料、进烘焙、进运动营养，也可以进老年营养。这个我特别想提一句：人上了年纪肌肉会慢慢流失，医学上叫肌肉衰减，很多老人不是没得吃，是吃不下、吸收不了，他们需要量不用很大、但容易消化吸收的优质蛋白。微生物蛋白如果能加工得又细、又软、又没有怪味，就真有价值。
第三道，安全关：完成评价和法规准入。 这一关没有捷径，也不该有捷径。一个新产品要上市，得系统评估氨基酸组成好不好、能不能被消化吸收、有没有过敏风险、会不会产生潜在的不利代谢物，然后走完一整套食品安全评价和法规审批流程。这里我想强调一句，因为它关系到大家怎么读科研新闻：论文里的研究结果，和货架上的商品之间，永远隔着一个完整的产业化过程，可能是三年、五年，甚至更久。我看到过太多报道，标题写着"重大突破，即将颠覆餐桌"。作为一个在实验室待了十几年的人，我想说：科学是真的在进步，但餐桌上的事急不得，慢一点是为了稳一点，稳一点是为了让大家敢吃、能吃、长期吃。好消息也在陆续出现，这些年已经有微生物蛋白产品在我国走完了新食品原料的相关审评程序，进入市场。
讲了这么多技术和关卡，最后我想说说这件事到底值多少。微生物蛋白真正的意义，不在于多了一种蛋白来源，而在于它给人类的整个蛋白供给体系加了一条新的路径。一条路径的价值平时看不出来，等到天灾来了、国际市场变了、供应链断了，你就会知道多一条路意味着什么。
先说生态。如果微生物蛋白将来真的成为主流蛋白来源之一，我们就能减少对新增耕地和养殖扩张的需求，少开一片地，就少砍一片林。被释放出来的耕地可以还给自然：退耕还林，恢复湿地，保护生物多样性。畜牧规模的压力小了，温室气体排放明显下降，水资源消耗大幅减少，被折腾了几十年的土壤也能喘口气。微生物蛋白不只是一场食物革命，更可能是一场生态革命。
再说安全，这是国家层面的安全。发展我们自己的菌种、发酵工艺和产业链，就能在国内增加一批可控的蛋白来源，降低对进口大豆和单一供应链的依赖。当国际粮价剧烈波动、地缘政治风险上升的时候，一个国家的蛋白供给韧性从哪里来？从多元来，从自主来。
这一部分我用一句话总结：向微生物要蛋白，要的不只是蛋白质，更是地球的未来。
最后，我想把选择权交还给在座的每一位，也交给证据，交给餐桌。技术上，AI辅助设计、智能发酵、高效提取，正在推动微生物蛋白从一个菌株走到一个食品。供给上，我们正在从单一来源走向多元的食品供给体系，多元就是韧性。价值上，我们希望做到的是：在保障营养和安全的前提下，少排一点温室气体，少用一点水，让地球少一份负担，让人类多一种可能。
更重要的是，这个可能究竟是什么？
它不是人类第一次选择酿酒酵母。几千年来，我们早已借助酵母酿酒制作面包，也通过传统发酵，让微生物参与塑造食物的风味与品质。今天，我们正在做的是在这些古老智慧的基础上重新认识微生物的价值：不只是让微生物帮助我们制造食物，更是直接利用微生物生产蛋白质，让它成为餐桌上一种新的蛋白质来源。
从利用微生物改造食物，到利用微生物生产食物；从借助自然获取蛋白质，到通过科学与工程拓展蛋白质的来源。 这才是微生物蛋白带给我们的新可能。
那么，作为一个普通人，将来面对一个新蛋白产品，你可以问四个问题：它用的是什么原料？营养和安全证据充分吗？好吃吗、体验好吗？把它的一生从头到尾算下来，真的节约资源了吗？这四个问题比任何广告词都管用。微生物蛋白能不能真正走进日常生活，最终不由我们这些在实验室里的人说了算，而是由科学证据、工程能力，和你们的选择共同决定。
回到开头那个画面。那只一米多高的不锈钢罐子，现在还在我们实验室里嗡嗡地响。它不会替代华北平原上的麦田，也不会替代内蒙古的牧场，但它能为未来的餐桌多添一条蛋白来源。当微生物蛋白真的成为日常，我们释放出来的不只是耕地，更是地球的未来。
14亿人的蛋白质安全，不能只靠天吃饭，更要靠科技"造"饭。向微生物要蛋白，就是向未来要希望。
谢谢大家。