利用人工智能和合成生物学的结合，一家初创公司正在增强蛋白质在食品工业中的各种功能。
在一系列新型食品中应用蛋白质所面临的无数障碍和机遇，是食品科技领域每个人都关心的问题。
在自然界中寻找合适的蛋白质十分困难，这就是为什么一系列科技公司致力于创造和优化“设计蛋白质”。
例如，法国初创公司 AI Bobby 利用人工智能来改善植物肉中的蛋白质功能。以色列制造商 Amai Proteins 设计并生产甜味蛋白质，作为人工甜味剂的替代品。
另一家位于苏黎世的初创公司是 Cradle。Cradle 公司利用生成式人工智能帮助科学家设计各种用途的蛋白质，从栽培肉到食品安全酶，其目标是利用蛋白质实现在自然界可能永远无法实现的事情。
“大自然真的很有创造力。我们可以研究数十亿种蛋白质，但我们不知道其中许多蛋白质的功能。当然，这也体现在我们的药物和食品中。因此，我们可以从大自然中汲取大量营养。”Cradle 公司联合创始人伊莉斯-德-雷乌斯（Elise de Reus）。
她告诉我们，自然界中的蛋白质通常是起点，但利用摇篮的技术，可以增强它们的新功能。
设计蛋白质
Cradle 设计蛋白质是为了完成客户所需的特定任务。为此，蛋白质需要具备特定的性质。
“现在，蛋白质出现在生命系统的各个部分，比如我们吃的食物、乳清奶昔和鸡蛋（例如），但它们也构成了细胞的许多活性成分。因此，它们能催化反应，帮助化学物质从一种状态转化为另一种状态。它们提供结构，我们可以在各种过程中使用它们，”雷乌斯告诉我们。
“有时你可以在自然界中找到这些蛋白质，有时你可以利用实验室中的技术”来开发它们。
人工智能如何提高这一过程的效率？
雷乌斯说，在自然界中可以找到有用的蛋白质。例如，一些酶可以延长面包的保存时间，从而防止面包浪费。
然而，在某些情况下，人们可能希望开发出蛋白质的新特性，例如使其在室温下更持久。为此，需要对蛋白质进行改造。
开发这样的蛋白质可能需要数年的研发时间，Reus 告诉记者。Cradle 使用的生成式人工智能可以让这一过程变得更快。
Cradle 使用的模型与 ChatGPT 等聊天机器人一样，都使用了机器学习。但与 ChatGPT 不同的是，它们不是根据人类语言，而是根据蛋白质语言进行训练的。
它们可以查看不同的蛋白质序列以及它们在实验室中的表现，并据此提出建议，说明它们如何才能表现得更好。
这些蛋白质如何用于食品工业
蛋白质在食品工业中的用途非常广泛，不仅仅是简单的营养。例如，雷乌斯告诉我们，除了防腐剂，酶还能使果汁变得透明而不透明。
酶可以用来开发产品的风味。例如，柚子酮（nudkatone）是一种从柚子中提取的化合物，它能产生柚子的香味，但据雷乌斯说，一公斤提纯的柚子酮需要 40 万公斤柚子。相反，人们只需使用酶就能直接制造出这种分子。
酶还可用于消除植物产品中的异味。这些酵素可以在自然界中找到，也可以经过调整去除异味。
该技术还能稳定培养肉中的生长因子。图片来源：Getty Images/Dudaeva Getty Images/Dudaeva
摇篮还能帮助设计培育肉的生长因子。生长因子需要某些蛋白质来提供信号，否则身体就会发出信号。虽然自然界中存在这些蛋白质，但它们往往不稳定，很容易降解。机器学习可以帮助提高这种稳定性，从而提高培育肉类升级的可能性。
创造蛋白质
蛋白质可以在 DNA 层面上生成。雷乌斯告诉我们：“起点是你拥有DNA序列本身，然后你将DNA序列添加到细胞中，细胞拥有将DNA转化为蛋白质的所有不同工具。”
“然后，这种蛋白质就可以作为细胞工厂内的一台小机器，催化反应。”
这些蛋白质有时是功能性的，如前面提到的去除异味或清除果汁，有时也可以是产品本身。例如，乳清蛋白被用作一种产品，而不仅仅是一种功能。
蛋白质在实验室中进行小规模测试，以确保其发挥作用。例如，雷乌斯告诉我们，面包烘焙酶可以在1毫米的面包中进行测试。
