食物飞天,太空制造时代来了吗

来源:优秀文章 发布时间:2023-04-25 点击:

Riri

2022年4月16日,1.2万颗成为“天选之子”进入太空的种子,搭乘着神舟十三号返回地球,其中包括政府、高校、农林科学院、航天育种产业创新联盟等单位搭载的作物种子。此后,神十四、神十五都搭载了不同数量的航天育种材料,前往太空进行空间诱变育种试验。

在航天新闻热度下,航天育种再次获得业界关注。上天“旅游”一趟变成“太空种子”就结束了吗?当然没有。搭载物返回地面后还需要接受筛选,然后种植培育,最终获得优质高产的新品种。

航天育种又称空间诱变育种,是借助独特的空间环境诱变因素、宇宙高能离子辐射、微重力以及复杂电磁环境,使生物材料发生变异,从而获得宝贵的突变体和丰富的遗传多样性。

动植物的进化得益于自然环境下的基因变异。进入太空的植物种子虽然发生了变异,但并非因为导入了外源基因,而是因为提高了变异发生的频率,这样的变异与自然界中的变异没有差别。科研人员也通过相应的品质检测和多年的品种应用,证明了航天育种的安全性。由此取得的种质资源的创新和突破,对保证粮食安全和种业进步具有重要意义。

在我国, 位于北京通州的航天育种核心示范基地,常年展示着各式各样的太空种子新品种:口感近似猕猴桃的番茄、皮薄质脆的系列航椒……每年春夏,全国各地的大农户、种子经销商都会接踵而来,采购来自太空的新品种。

目前,蔬菜瓜果、咖啡、茶叶、菌种、中药材等食品都有了“太空后代”。早在20世纪60年代初,美、苏就已开启了太空种子搭载试验。1987年,我国首次通过第9颗返回式卫星将一批农作物种子送上太空,揭开了中国航天育种的序幕。

30多年来,我国共进行了3 0余次植物种子、菌种、试管苗搭载升空实验,培育出近千个航天育种新品系、新品种,累计增产粮食约1 6亿公斤。伴随着我国航天事业和育种科研的不断进步,中国成为世界上唯一持续研究和应用这一技术的国家,目前已处于国际领先水平。

如今,航天育种的成果已经开始应用在预包装食品中,太空啤酒、太空益生菌、太空咖啡……航天育种和普通消费者的距离越来越近。这时你可能会问,人类自己上天的机会都十分稀少,为什么还要腾出宝贵的资源送种子上天呢?简单来说,原因有二。

第一,时间就是金钱。相比花费数十年,翻山越岭寻找自然突变的植株,航天任务能在短时间内带来大量突变的育种材料。第二,推动产业升级。航天工程育种在农业、林业、微生物制造业等产业,已经发挥出了重要的带动作用。

目前,我国航天育种年推广面积超过4000万亩,初步估算已产生直接经济效益超过2000亿元,其中不少都和食品有关。随着神十五继续飞天,航天育种的美好蓝图正在更加广泛地展开。那么,它在现实生活中的应用情况如何?又能为普通老百姓的生活、为与我们息息相关的食品行业带来什么新变化呢?

着实羡慕:种子都已经上太空了

毫无疑问,太空旅行对目前世界上的絕大多数人来说,都还是遥不可及的。然而这时,有些种子已经悄悄坐飞船上了天。

2022年4月16日,与神舟十三号的3位航天员一同返回地球的,还有1.2万颗种子。同日下午,工作人员也在返回舱开舱活动中,展示了部分太空种子。从已公开的神十二和神十三航天育种实验项目清单中可以发现,在上千份育种材料中,有大量和食品相关的样本。

清单中不仅有小麦、水稻、玉米、咖啡等常见农作物的种子,有生菜、黄瓜、草莓、甜瓜等蔬菜瓜果的种子,还覆盖了更多其他的食品品类,例如茶叶等经济作物的种子,芽孢杆菌、双歧杆菌等微生物菌种,石斛、当归等药用植物的种子。

从太空回来的种子需要种植和培育。据公开报道,目前我国航天育种的育成品种数量和推广应用范围,均居世界首位。

在海南,我国已经建立了太空作物种植基地,海南航天育种中心的科研成果也早已进入市场,走进普通消费者的生活。

在新疆布尔津,也有航天育种蔬菜种植基地。基地人员表示,2022年引进了草莓番茄、樱桃番茄、黑宝石番茄等10种太空番茄种子,经过培育,已于8月上市。航天育种可在相对较短的时间内选育出高产、早熟、抗病等性状优良的种质资源。据该种植基地统计,航天育种蔬菜比普通蔬菜每亩增产30% 以上。以茄子为例,普通茄子亩产2.5吨,而航天育种茄子的亩产量可达3.3吨;
普通番茄的亩产量在5~6吨,航天育种番茄亩产可达8~10吨。

航天育种蓬勃发展,越来越多的业内人士希望参与打造航天育种研发基地,将航天科技成果转化应用到农业领域,甚至喊出了以“航天+ 农业”“科技+ 农业”“元宇宙+ 农业”为产业核心,打造航天育种研发中心的口号。

举个例子,近年来咖啡品类的热度居高不下,而云南的咖啡豆早在2012年就已经上天了。据了解,2012年神舟九号飞船首次将普洱小粒种咖啡种子带上太空,在轨飞行13天后成功返回地面。后续,云南当地一家公司成为承载神九太空咖啡种植试验的企业。2022年,云南咖啡生豆价格创下历史新高,众多咖啡消费品牌纷纷推出云南产地的咖啡。随着航天育种咖啡的不断迭代研究,未来的咖啡市场竞争中,或许将打出“太空咖啡”的概念。

除了咖啡,在我们的头顶上空,还有过“飞来飞去”的茶叶种子。近期很火的凤凰单丛茶就曾随着神舟十三号在太空待了6个月,现已回到广东潮州完成种植。此外,福建也有许多茶种曾做过太空旅客。2021年,白茶种子首次搭载神舟十二号在太空飞行90天,返回后由福建省农业科学院茶叶研究所负责选育。而早在2013年,神舟十号上就已搭载过武夷茶“航天大红袍1号”和“航天正山小种1号”,还有安溪铁观音茶种。2003年、2007年、2011年、2012年的神舟飞船上,也都搭载过茶种。

国家航天育种工程首席科学家刘录祥曾表示,我国的航天育种一开始就是以满足市场需要为目标的。当航天育种技术随一次次飞天获得突破时,也将推动食品这个刚需市场出现更多的品类创新。

“上天入地”不容易,如何用好这些“天选之种”

官方曾表示,航天育种既要上天,也要入地,最大优势在于变异率高、育种周期短,可在相对较短的时间内选育出性状优良的种质资源。可上天入地并没有科幻电影中表演的那般容易。

目前,人类航天器能搭载上天的重量十分有限,任何载荷都应发挥出最大价值。因此,想要成为太空种子,门槛很高,只有那些遗传稳定性高、综合性状好的品种,才有机会踏上太空之旅。

然而,等太空旅行结束,也不一定就能达到理想的效果。太空诱变就像是开盲盒,诱变的结果具有随机性,好坏难测。航天育种产业创新联盟秘书长、中国空间技术研究院原航天生物总工程师赵辉表示,在实际培育前,谁都不清楚种子发生了怎样的突变。

此外,这些食物种子不是去了一趟太空,就能够进入市场、得到广泛应用,而是需要在种植入地后,进行多代连续培育,筛选出发生优异变异且能稳定遗传的品种,并最终通过国家审定,才能成为真正的“天选之种”。

中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所专家杨红善表示,从种子搭载返回到地面种植,再到培育出新品种,不同植物的育种年限不一样。按照育种程序,培育出一个紫花苜蓿新品种需要10多年时间。燕麦作为一年生植物,时间会减少2~3年。

相关业内人士表示,航天育种对全球的食品企业来说成本很高,即使获得了品种资质,参与了航天育种的实际操作,但来自太空的育种成果在商业应用方面,仍然是极为稀缺的资源。因此,食品企业也需要按照各国航天育种项目的规定推进自己的计划

除了前文提到的蔬菜、水果、咖啡豆、茶叶等品类,目前航天育种的范围也覆盖微生物菌种。

不难看出,快速研发出航天育种食品的目标很难实现,但是目前的食品企业如果希望聚焦这一领域,可以进行一些“四两拨千斤”的操作。有业内人士表示,菌种或许是一个合适的选择。

菌种在经历太空培育之后,还可以在地面进行“无限”的增殖。例如在我国,一家来自云南乳品企業的专利菌株,就入选了航天育种实验项目清单。2022年6月5日,神舟十四号飞船在酒泉成功发射。和3名航天员一同开启太空之旅的,就包括这家乳企的28株益生菌菌株。据该企业表示,本次进入太空的菌株,是来自企业科研人员从大理特色食品——乳扇制品中选育出的专利菌株。此外,在2021年6月17日,这家乳企的21株菌株也曾搭载神舟十二号载人飞船登陆过天宫空间站。

能够和益生菌应用创新共享航天育种投资思路的,还有啤酒品类中常用的酵母菌。2014年10月,美国一家啤酒公司通过火箭将小瓶啤酒酵母发射上天,并在回收后酿造出了“太空啤酒”。

然而,想要获得太空酵母并不简单。这家啤酒公司分享了其推出“太空啤酒”前的故事——

在第一次尝试时,酵母一路安全上天,返回时却降落在了偏远的黑岩沙漠,一系列意外情况导致地面无法追踪到返回舱,菌种失联27天,在极端的沙漠高温下失去了活性;
第二次发射上天的酵母终于得以顺利回收,并立即被运送到公司的实验室开始繁殖和酿造,其产品最终于2015年成功问世。这款用太空酵母做出的啤酒,并不是企业昙花一现的营销活动。此后,该公司还在2017年推出了“太空啤酒”的第三版。

太空酵母的应用中,也出现了中国企业的身影。

一家从事空间微生物领域研究的企业,在2021年推出了主打“太空酿酒酵母”的啤酒。企业表示,该款啤酒的酿酒酵母菌株曾于2016年搭载神舟十一号飞船以及天宫二号进入太空,经过多代选育、克隆技术繁殖,最终研发出新型“太空酿酒酵母”。

2021年6月,该企业与知名啤酒品牌合作,推出了一款精酿啤酒品牌,并在资本市场获得500万天使轮融资。该品牌主打“太空精酿啤酒”。据创始人表示,品牌的酿酒酵母来自神舟十一号飞船和天宫二号空间站,返回地球后由科学家团队研发。他们认为,国内目前缺乏有太空科技背景的啤酒,该品牌想要填补国内太空精酿技术商业化转化的市场空白。在太空产品发售后,该品牌还会开放精酿酒馆加盟。

食品企业想要“上天入地”并不容易,如何把航天育种的资源优势最大化,并且更高效地完成创新发展,将是企业面临的关键挑战。或许在未来,在小酒馆里喝着用太空酵母酿造的啤酒,吃着含有太空益生菌的食品,将成为人们的日常。

食品品牌的未来难道在太空

随着航天育种的成果走上普通人的餐桌,人们也逐渐意识到,太空看似离我们很远,实际上已经覆盖了生活的方方面面。

尽管真正进入太空的条件有很大限制,但是食品企业从未停止过以各种方式给自己的产品注入太空元素。无论是营销话题、航天员食品赞助,还是航天育种、微生物干细胞研究,和太空相关的话题都能够吸引到广泛的关注。业内人士称,对食品品牌而言,单从传播角度来看,太空营销不失为一种有效的传播方式。而从企业的长期发展角度来看,空间生物研究和商业化开发应用,是一个不断突破创新的过程,有着长期意义,不能只看短期回报。

我们也一起来看一看,食品品牌还在如何“挑战太空”?

为了吸引挑剔的消费者,咖啡赛道已经从最终的精品现制咖啡转换到了原料咖啡豆,品牌商纷纷开始讲述自己的烘焙故事和工艺。可美国有一家公司开始不满足于只在地球上烘咖啡豆了,他们希望通过发射火箭,烘几炉“太空咖啡豆”。

2019年,该公司计划将装满300公斤生咖啡的加压罐发射到太空,利用返回地球落入大气层所产生的热量来烘焙咖啡豆。公司创始人表示,几个世纪以来,咖啡一直以同样的方式烘焙,现在到了利用太空技术彻底改变咖啡烘焙现状的时候。

该公司声称,他们已经获得了“太空烘焙胶囊”的专利,将使来自再入大气层时的热量分布在4个圆柱体周围,每个圆柱体装有7 5公斤咖啡豆。咖啡豆会在微重力环境中被均匀地加热和烘烤,整个过程将持续20分钟。

外媒还给其咖啡豆预测了售价—假设一杯咖啡中含有10~15克咖啡豆,仅计算火箭成本,每杯咖啡的价格将达到200美元。加上设计、开发、营销、加工等其他费用,每杯“太空咖啡”的售价将可能高达500美元。

有了火箭烘咖啡豆的脑洞,做“火星啤酒”似乎也不意外了。

目前,全球最大的啤酒酿造商在2017年对外宣布,计划在火星上酿造微重力啤酒,做出第一款“火星上的啤酒”。2017年12月,该公司将20颗大麦种子通过SpaceX 公司的火箭发射升空,进入国际空间站。在轨道上运行了大约3 0天后,这些种子被带回地球,供该公司的创新团队进行分析,为酿造“火星啤酒”的下一步奠定基础。

在当时,“火星啤酒”的计划被人们认为只是一个营销噱头。后来,该公司在2018年的行动证明,该活动确实有重要的营销价值,然而它不仅只是一个噱头——2018年11月,该公司宣布计划在国际空间站进行第3次实验,以开发更能耐受极端压力环境的新麦芽大麦品种。

沿着这样的思路畅享下去,未来当人们移居新行星,不仅能喝到来自火星的啤酒,还可能吃到来自太空的人造肉。

2019年9月,以色列的生物科技初创公司与俄罗斯生物打印公司以及两家美国公司合作,在国际空间站上进行了一项联合实验,在太空培育出了首块“太空人造肉”——研发人员将来自活牛的细胞送上国际空间站,在微重力环境下,使用3D 生物打印机,将细胞组装成了一小块肌肉组织。2020年,这家以色列公司宣布开展“Aleph Zero”计划,将在太空中制造牛排,让生产不受气候变化和当地自然资源可用性的影响,从而保障粮食安全。该公司联合创始人兼首席执行官表示,希望通过“Aleph Zero”项目,随时随地为任何人无条件提供优质营养。

太空啤酒、太空咖啡豆、太空人造肉……一切案例似乎都在表明,食品企业的未来,将不会止步于地球。太空项目的高投入背后,是食品品牌对长期发展的关注和對人类未来的探索。

神舟十五号再次出发,此时此刻在我们头顶上方,一批新的食品种子正在太空中遨游。随着我国空间站时代的到来,航天育种将开辟一个连接太空和地面、未来与现实的全新领域,定期的发射和返回,必将为育种研究提供更加丰富的航天资源和保障。超2000亿元市场的航天育种,也将继续发挥其独有的太空优势,培育出更多新的种质资源品类,推动整个食品产业的创新发展。

可以想见,在太空时代,科技的进步融合人类的创造力,将带来越来越多关于生产、关于制造、关于商业和生活的想象力。让我们一起期待,未来更多领域在太空留下创新的印记。

本文内容来自微信公众号“FBIF 食品饮料创新”,ID:FoodInnovation

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