《Future Foods》：Exploring new cellular agriculture-based value chains via an analysis on potential feedstock sources in Finland
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本文针对传统食品系统高碳排和资源消耗问题，聚焦芬兰农业副产物资源化利用，通过定量评估13种生物质的碳水化合物含量及发酵潜力，结合四类细胞农业价值链的质性分析，揭示年产29万-36万吨微生物蛋白的理论可行性，为低碳食品系统转型提供产业链设计依据。
随着全球气候变化对粮食系统的持续冲击，传统畜牧业转型迫在眉睫。欧盟设定了2050年碳中和目标，芬兰更是雄心勃勃地将期限提前至2035年。在此背景下，细胞农业（Cellular Agriculture）作为新兴生产方式，通过微生物发酵在生物反应器中生产食物蛋白，被证实可降低72%温室气体排放和90%土地占用（J?rvi? et al., 2021a）。然而，该技术规模化面临核心瓶颈：碳源供给的可持续性与价值链构建的经济可行性。芬兰作为北欧农业国，拥有丰富的农业副产物资源，但其用于细胞农业的潜力尚未系统评估。
为此，芬兰自然资源研究所的Jarkko K. Niemi团队在《Future Foods》发表研究，首次整合定量资源评估与质性商业模式分析，探索芬兰细胞农业价值链的落地路径。研究通过理论计算13种农业副产物的碳水化合物总量，结合精密发酵（Precision Fermentation）和生物质发酵（Biomass Fermentation）的转化率，量化蛋白质产能；并针对草料、麸皮/谷壳、锯末、温室大豆四类原料设计价值链概念，通过专家研讨会识别关键障碍与驱动因素。
关键技术方法涵盖三方面：首先基于官方统计数据和文献调研，计算副产物年产量及碳水化合物含量；其次采用理论转化模型（精密发酵糖转蛋白率0.2 g/g，生物质发酵0.5 g/g，SCP蛋白含量50%）；最后通过30位跨领域专家的商业模式画布工作坊，对四条价值链进行障碍-机会矩阵分析。
3.1 农业副产物发酵产蛋白潜力
研究显示，芬兰每年可利用的13种农业副产物（包括秸秆、燕麦壳、马铃薯渣等）可提供约287万吨碳水化合物，理论上可生产28.7万吨精密发酵蛋白或35.9万吨生物质发酵蛋白。其中秸秆贡献最大（59%），其次为剩余草料（22%）和燕麦壳（6%）。对比芬兰年需12万吨膳食蛋白，这些副产物可覆盖2-3倍需求。值得注意的是，若利用全国草地生物量，理论产能可达44.9万吨，凸显资源基础优势。
3.2 温室-细胞工厂集成系统产能模拟
针对“大豆温室-卵蛋白细胞工厂”集成概念，模拟表明：为替代10%动物蛋白（约1.2万吨/年），需建设470公顷温室（当前芬兰总面积340公顷）和10个300立方米生物反应器。该系统可实现大豆蛋白与微生物卵蛋白联产，但能源需求高且季节性供应稳定性待解。
3.3 四类价值链概念的质性分析
概念1（温室大豆集成系统）：关键挑战在于预处理成本、能源密集性及与传统饲料市场的竞争。价值主张聚焦循环性（如利用细胞工厂CO2增强温室光合作用）。
概念2（草料至微生物蛋白）：核心障碍是草料收割稳定性及分散式物流成本。机会在于利用非食用草资源，降低土地竞争。
概念3（麸皮/谷壳至微生物油脂）：需解决麸皮集中加工问题，优势是可生产定制化脂肪酸组合的功能性油脂。
概念4（锯末至食品/非食品）：受限于木质纤维素预处理技术难度，短期更适合非食品应用（如纺织品、化学品）。
3.4 商业模式与价值链结构
研究提出三种合作模式：合作社式（上下游一体化）、工业园式（地理邻近协同）、分布式生态系统（分散资源整合）。共性成功要素包括：可再生能源供应、预处理技术优化、政策支持（如欧盟新食品法规加速审批）。
4 结论与展望
本研究证实芬兰农业副产物具备支撑细胞农业规模化的资源基础，但需突破预处理效率、能源成本与物流网络瓶颈。价值链设计应结合区域特色：草料系统适合分布式农场合作，麸皮加工可依附现有碾磨业，林业副产物需跨产业整合。未来需通过中试验证转化率、开发低能耗预处理工艺，并构建涵盖农民、食品企业、政策制定者的多利益方联盟，方能实现从理论潜力向产业实践的跨越。
