塑料瓶如何变成高蛋白“太空曲奇”？

一只曲奇的“原料履历”如果从塑料瓶开始，听起来像科幻电影。但在南伊利诺伊大学卡本代尔分校（SIU）的 µBites 项目中，PET塑料和农业废弃物确实被用作制造食品原料的碳源。

不过，塑料瓶并不会直接进入曲奇。研究人员首先通过化学处理，把PET和玉米秸秆、玉米叶等材料分解成含碳化合物；随后，经过基因工程改造的酵母利用这些化合物，合成蛋白质、脂肪、有机酸、维生素和香味分子。研究团队再将所得微生物产物与纤维、淀粉和甜味剂混合，并用3D食品打印机制成高蛋白曲奇原型。81011

这项技术最初面向的是传统食品供应链难以覆盖的环境，尤其是未来的深空任务。它展现了“废弃碳转化为食物原料”的可能性，但现有证据仍对应一个早期研究平台，而不是已经完成安全认证、能够销售的食品产品。

µBites到底是怎么做出来的？

第一步：把PET塑料和植物废弃物变成可利用的碳

研究人员使用的是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），也就是许多饮料瓶和饮用水瓶常用的塑料，同时加入废弃玉米秸秆、叶片及其他生物质。材料经过粉碎后，会接受一种名为“氧化水热溶解”的处理：利用水、氧气、高温和高压，将原本结构完整、难以被普通微生物利用的材料分解成可溶于水的碳分子。101113

这一步是整个流程的关键。完整的PET和植物纤维并不能直接作为普通发酵微生物的“食物”，而化学预处理会形成富含碳的浆料，使后续经过改造的微生物能够代谢其中的化合物。1011

第二步：工程酵母把碳“重建”为食品成分

不同酵母菌株被设计用于生产不同类型的分子。已报道的产物包括蛋白质、脂肪、有机酸、维生素和香味分子。571013

其中，研究人员改造了包括面包酵母在内的酵母，使其能够参与香草风味物质的生产；其他菌株则被用于制造β-胡萝卜素等化合物。571013

这套思路的核心不是“吃塑料”，而是让微生物利用塑料和植物废弃物经过处理后留下的碳，再通过发酵把碳重新组合成可用于食品配方的成分。换句话说，塑料瓶只是起始原料，最终进入食品体系的是经过化学处理和生物转化后的产物。

第三步：用3D食品打印机成型

得到的微生物产物浆料会与额外添加的纤维、淀粉和甜味剂混合，然后由3D食品打印机逐层挤出成型。原型曲奇被设计成希腊字母“µ”的形状，因此得名 µBites，读作“micro-bites”，即“微型一口”。101114

更广义的 µBites 平台并不局限于曲奇。研究人员表示，未来可以加入补充剂、香料等成分，产品质地也可能从半固体延伸到液体，而不必固定为一种饼干。1011

安全性、香气和味道：目前究竟知道多少？

现有证据有一定积极信号，但仍然有限。尤其需要区分“完成过测试的原型”和“获准面向公众销售的食品”。

SIU表示，团队曾在进行人体感官分析前，对较早版本的曲奇原型开展安全性和营养参数评估。该原型在9分制享乐度量表上的总体接受度为6.5分；其中香气得分最高，为7.33分，颜色、形状和质地的得分均超过5分。11

这些结果说明，至少有一个原型在参与测试的评价小组中获得了尚可的接受度。但它们并不能证明当前这个包含多种微生物产物的版本可以不受限制地食用。公开报道没有提供足够细节，无法让外部人士独立评估全部风险，例如完整的测试人数、污染物检测结果、毒理学数据以及独立同行评议的安全验证。11

部分较新的报道提到香草风味曲奇，并称正式口味测试仍在等待或计划进行。另有报道明确指出，曲奇尚未获得供人食用的批准。13因此，最稳妥的结论是：µBites已经形成了一个有潜力的食品原型，香气和早期感官结果令人鼓舞，但还不能称为商业化批准的零食。要进一步判断消费者是否会喜欢它，还需要规模更大、控制更严格且独立记录的测试。

NASA和NSF分别扮演了什么角色？

NASA提供了应用场景和项目推动力。2021年，NASA“深空食品挑战赛”将SIU的 µBites 设计选为18个有潜力的美国方案之一，并向团队提供2.5万美元，用于继续第二阶段工作。该系统的目标之一，是在水、能源和补给都受限的情况下，为一次持续三年的火星任务中的4名宇航员生产食物。110

这项挑战赛提出的问题很现实：长期太空任务不能只依赖从地球运去的大量储备食品，宇航员还需要营养充足、口感可接受，同时尽量节约水、能源、储存空间和补给资源的食品系统。µBites尝试将废弃物和包装材料中的碳重新作为微生物生产食品原料的投入物，从而探索更接近闭环的食物生产方式。110

NSF的CAREER项目则支持了相关的基础科学研究。其资助项目名称为“通过调控极性提升生物质水热液化制备生物燃料的效率”，研究重点是水热处理生物质的科学原理。8这项资助与底层处理技术有关，但不能被解读为µBites已经适合上市，或食品系统本身已经完成商业验证。

它可能适合哪些环境？

深空任务

对宇航员而言，如果一个紧凑系统能够将部分废弃物流和储存包装转化为定制化食品成分，就有潜力减少对地球补给的依赖。它还可能帮助任务建立更接近闭环的食品生产体系，降低水、能源、储存空间和人员操作时间方面的压力。110

地球上的极端或资源受限环境

在地球上，类似的模块化食品生产系统理论上也可能适用于传统农业、冷藏设施或定期运输难以维持的地方。公开报道提到的潜在场景包括灾区、潜艇、极地站以及其他资源受限环境。1113

但这些仍然是潜在用途，而不是已经完成验证的实际部署。要在不同环境中真正发挥作用，系统还必须证明自己能够长期稳定、安全且经济地运行。

最大障碍：成本、规模和公众接受度

目前报道的生产成本约为每公斤60美元。这个数字远高于普通主食和常见零食，而且更像是原型阶段的估算，并非大规模生产后的实际价格。公开资料也没有说明该估算是否完整计入能源、废弃物收集和分拣、设备折旧、人工、质量控制、监管合规以及废物处理等成本。

如果要扩大生产，多个复杂环节必须同时稳定运行，包括：

• 高通量的氧化水热处理反应器；
• 经过工程改造的菌株及可靠的发酵过程；
• 水资源回收和营养成分平衡；
• 对污染物和不需要的副产物进行持续、稳定的控制；
• 自动化配方系统和高效率3D食品打印设备；以及
• 独立安全检测和可行的食品监管审批路径。11

公众接受度也是一道不容易绕开的门槛。即使化学处理和发酵过程都得到充分验证，消费者仍可能因为“起始原料包含塑料废弃物”而产生心理抵触。研究团队也指出，建立完整、自动化的系统，以及推动配套政策变化，都还需要进一步研发和支持。11

此外，商业化还需要回答一个更大的问题：从收集废弃物、运行高温高压设备到发酵和打印，整套系统的能源消耗和环境收益是否真正划算。现有资料尚不足以证明它已经带来了经过完整生命周期评估的环境改善。

µBites会在几年内出现在商店里吗？

根据目前公开证据，不能这样判断。SIU曾描述µBites有望在“未来几年”走上餐桌，但这属于研发目标，而不是已经确定的上市日期。11

在面向公众销售之前，项目仍需要补充并公开更完整的污染物控制数据、营养成分稳定性、毒理学安全证据、监管审批、生产经济性分析和消费者接受度测试。现阶段，µBites更适合被理解为一个与NASA深空食品研究相关的食品原型。

它最值得关注的地方，并不是“塑料可以直接做成曲奇”，而是研究人员正在探索一种更准确的路径：将废弃物中的碳经过化学处理和微生物转化，重建为可用于食品的成分。这一想法在科学上颇具吸引力，但距离成为日常食品，还有很长的路要走。