2025年9月，中国农业大学廖小军教授团队在国际生物工程领域顶级期刊《Biotechnology Advances》（生物学Q1，IF5: 16）发表题为 “Intersecting precision fermentation for global cell-based food production innovation: Challenges and opportunities” 的研究型综述论文，系统总结了精密发酵助力全球细胞基食品创新制造的研究进展以及挑战与机遇，为食品生物制造创新技术突破和多应用场景拓展提供了全面的视角。中国农业大学博士研究生高富卿为第一作者，通讯作者为中国农业大学农业农村部果蔬加工重点实验室廖小军教授。精密发酵作为一种创新型的基于细胞的生产方式，通过利用 “微生物细胞工厂”和合成生物学、代谢工程等工具生产增值原料，从而丰富了全球食品生产制造模式。然而，其全球推广受到技术瓶颈和规模可放大性、监管碎片化、区域可及性和消费者接受度以及营养权衡挑战的阻碍。该综述运用案例研究和模型分析，详细探讨了精密发酵与全球细胞基食品生产的交叉应用，可行的见解和研究空白，以及前沿的生物工程实践和分析技术，以应对学术研究、工业应用和政策举措所面临的挑战，从而促进发酵食品生产向高效可持续制造的转型。此外，该综述还关注了诸如技术产权垄断和资源匮乏地区的技术公平获取等伦理问题，综述重点介绍了合成生物学 DBTL循环和代谢工程技术前沿进展，底盘细胞开发等关键要素以及精准营养，系统揭示其在大规模发酵生产和市场应用中所发挥的关键作用，阐述基于 “营养饥饿”风险机制的假设并提出了潜在缓解策略，提出采用计算机辅助工程、人工智能和自动化技术来改进发酵工艺，为提高生产效率和可持续性发展提供了解决途径，同时也探讨了这些工具的局限性和未来的研究重点。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2025.108712
综述亮点
?精密发酵与基于细胞的生产方式相结合，显著提升了全球细胞基食品的附加值。
?精密发酵的前沿工程设计促进了食品生产制造规模的可放大性和可持续性。
?模型分析总结了精密发酵的现状、应用以及产品功能特性设计。
?探讨了精密发酵技术瓶颈和规模放大面临的挑战以及营养权衡等考虑因素。
?计算机辅助工程、人工智能和自动化在提升精密发酵食品生产制造产业链中有广泛的应用场景。
?精密发酵与基于细胞的生产方式相结合，显著提升了全球细胞基食品的附加值。
?精密发酵的前沿工程设计促进了食品生产制造规模的可放大性和可持续性。
?模型分析总结了精密发酵的现状、应用以及产品功能特性设计。
?探讨了精密发酵技术瓶颈和规模放大面临的挑战以及营养权衡等考虑因素。
?计算机辅助工程、人工智能和自动化在提升精密发酵食品生产制造产业链中有广泛的应用场景。
综述结论
精密发酵应用的合成生物学和代谢工程技术日益受到关注，对于推进全球可持续的细胞基食品生产系统至关重要。随着这些技术的成熟发展，应优先考量技术透明度和科学严谨性，这对于确保粮食安全和可持续性成果至关重要。随着全球微量营养素缺乏日益严重和供给不均衡，精密发酵和基于细胞的生产技术产品在未经特殊营养增强干预的情况下可能会破坏公共健康和降低微量营养素的生物利用度，同时长期积累会引发 “营养饥饿” 的可能性。此外，由于许多替代蛋白和微生物源的衍生物或天然产物缺乏摄入历史和数据（这可能是慢性暴露的风险 “黑匣子” ），其单一产品和复杂摄入（综合效应）的潜在致敏性风险和不确定性仍然值得关注，期望大模型训练能够在未来提供风险预测场景。
面对同时提升食品安全性、改善营养品质以及促进绿色可持续加工的需求，计算机辅助工程、人工智能和自动化的整合或许能提供创新性的解决方案。关键技术研发重点还应包括底盘微生物菌株开发、培养基和支架基质优化、生物工程实践以及自动化的战略性运用，这些将推动生产效率、可放大性和产品质量的提升。通过这些技术提升，有助于克服当前在基于细胞的生产中扩大精密发酵规模方面的挑战，并开发出满足消费者期望的创新食品特性。利益投资者应优先投资于经过科学验证和可扩展的创新，以培养消费者的信任和接受度。至关重要的是，解决监管复杂性并确保这些技术的广泛应用，对于充分发挥细胞农业的潜力并实现可持续、包容的全球粮食体系至关重要。
面对同时提升食品安全性、改善营养品质以及促进绿色可持续加工的需求，计算机辅助工程、人工智能和自动化的整合或许能提供创新性的解决方案。关键技术研发重点还应包括底盘微生物菌株开发、培养基和支架基质优化、生物工程实践以及自动化的战略性运用，这些将推动生产效率、可放大性和产品质量的提升。通过这些技术提升，有助于克服当前在基于细胞的生产中扩大精密发酵规模方面的挑战，并开发出满足消费者期望的创新食品特性。利益投资者应优先投资于经过科学验证和可扩展的创新，以培养消费者的信任和接受度。至关重要的是，解决监管复杂性并确保这些技术的广泛应用，对于充分发挥细胞农业的潜力并实现可持续、包容的全球粮食体系至关重要。
原文链接https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2025.108712
