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蒼蠅非害蟲,而是有益的電池、口罩原料?她打造城市農場,開創蟲蟲商機

2021.10.20
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創新拿鐵/文:Hayden

提到蒼蠅和蛆,你會想到什麼?噁心!有害!反正都不會是好印象,但現在都應該要改觀了!在科技的加持下,蒼蠅和它的幼蟲現在不僅能運用在半導體上,還能成為化妝品及醫藥材料,塗抹在我們的臉上及傷口,改善我們的生活。

利用「蛆」來解決日益嚴重的垃圾問題

在新加坡一個安靜的農場裡,農場主人的名字叫做蔡凱寧(Chua Kai-Ning),她每天要花很多時間餵養她的動物,確保它們有吃飽,並且會快速長大。但蔡凱寧並不是一個普通的農夫,而她養的也不是一些普通的動物。

25 歲的蔡凱寧和她的搭檔,30 歲的潘俊偉(Phua Jun Wei),在 2017 年創立了新創公司「Insectta」。Insectta 是新加坡第一個位於城市的昆蟲農場,專門培育昆蟲以提取生物材料,並將這些材料用於製藥和電子產品。

蔡凱寧年輕時就對農業產生了濃厚興趣,一直想成為一名農夫。她大學期間在一間城市農場實習,學到的都是有關農業的創新技術,讓她對這個行業大開眼界。2017 年初,蔡凱寧結束了在農場的實習後,開始籌備 Insectta,到了年中,潘俊偉加入創業團隊。潘俊偉是 Insectta 的首席研發長,他畢業於國立新加坡大學,在大學的最後一年修習了昆蟲學,並以生命科學榮譽學士的學位畢業。

Insectta 位在新加坡瑪格麗特大道的住宅區內,外表像一家小型商店。這座面積約 200 平方米(60.5 坪)的農場裡面養殖的是一種稱為黑水虻(Black Soldier Fly)的蠅類,一盤一盤存放著的是它的幼蟲「蛆」,成年的黑水虻則被關在另一個有保護網圍著的小房間裡。Insectta 的基本業務,便是利用黑水虻的幼蟲,來解決新加坡日益嚴重的食物垃圾問題。

2020 年新加坡產生的食物垃圾有 66.5 萬公噸,其中只有 19% 被回收利用,但「天生我才必有用」,即使是垃圾,也有其可用之處。如果我們能改變生產系統及處理垃圾的方式,垃圾就可以重新成為一種資源。這是一種循環經濟的理念,瞄準的是食品供應鏈中,從生產系統所產生的垃圾,並將其轉化成為有價值的產品。

Insectta 每月從大豆工廠和啤酒廠所收取的食物垃圾多達 8 公噸,這些豆渣和廢糧便成為黑水虻幼蟲的食物。每公斤的幼蟲一天可以吃掉 4 公斤的垃圾,每天盤子裡扭動的幼蟲要吃掉數百公斤的食物垃圾。部分幼蟲經過快速乾燥後可以做成動物飼料,而黑水虻的排泄物也能變成農業肥料。Insectta 大部分的客戶包括苗圃和園藝師,以及在蝦皮購物(Shopee)和馬來西亞的 Lazada 等網路平台上購買產品的個人客戶。

蒼蠅能應用在半導體、電池、化妝品和醫藥產品

世界上許多利用昆蟲來處理食物垃圾的公司,例如荷蘭的 Protix、澳洲的 Goterra,以及英國的 Better Origin 及 AgriProtein 等,他們大多數都是以這種方式,將富含蛋白質的黑水虻幼蟲出售作為寵物食品或肥料,並將成蟲出售給其他農業客戶。

但 Insectta 從黑水虻中所提取的,不僅僅是作為農產品而已,他們還試圖創建新的昆蟲養殖模式。Insectta 獲得以色列 Trendlines 集團 Agrifood 基金的資助,以及新加坡政府企業發展局的撥款,正從養殖這些幼蟲的副產品中提取高價值的生物材料。

黑水虻的幼蟲在成長的過程中會形成一個繭,長大到約 10 到 14 倍後發育成為完全的黑水虻。Insectta 開發了專利技術,將幼蟲的生長分成不同階段,透過生物精煉,從它們留下的外殼中獲取生物材料,這些生物材料可以用來產生工業用的殼聚醣(Chitosan)、黑色素和益生菌產品。這些產品每公克的價值高達數百美元,使得黑水虻幼蟲的最終產品價值增加了兩倍。Insectta 希望這些生物材料能夠徹底改變不斷成長的昆蟲產業,並改變我們對於「垃圾」的看法。

​以黑色素為例,它導電,可用於半導體、超級電容器或電池。傳統上除了從魷魚墨中提取外,從未從其他生物提取過黑色素。

至於殼聚醣,則是一種具有抗氧化特性的抗菌物質,可用於製造化妝品和醫藥產品。專家表示,殼聚醣可以替代化妝品中的合成增稠劑和防腐劑。目前蟹殼是殼聚醣的主要來源之一,但從蟹殼中提取殼聚醣,涉及了化學過程和需要使用大量的水。Insectta 的提取技術與傳統的技術相比,使用了更少的化學物質,例如氫氧化鈉等,使其成為更環保永續的替代方案。

Insectta 的殼聚醣每公斤價值超過 10 萬美元,其最終目標是每天生產 500 公斤,等於每季目標產值超過 45.5 億美元,超過台積電今年第二季產值 133.15 億美元的 1/3,以一座農場而言,產值非常驚人。

Insectta 目前正與新加坡的化妝品集團 Spa Esprit 合作,在其保濕霜中使用殼聚醣;Insectta 也與口罩品牌 Vi-Mask 合作,目前 Vi-Mask 口罩的襯裡中所使用的殼聚醣來自於蟹殼,改用昆蟲的殼聚醣符合環保要求,該公司打算在其產品的抗菌層中使用黑水虻的殼聚醣。Insectta 還打算將其高級殼聚醣的用途,擴展到藥物、傷口癒合,和有機 3D 列印。

將昆蟲視為「有情眾生」

隨著消費者意識發生了變化,愈來愈多人使用「可持續產品」(Sustainable Products)以降低對環境的影響。「可持續產品」是指從原材料的提取到最終處置的整個產品生命週期中,提供環境、社會和經濟利益,同時保護公眾健康和環境。昆蟲生物材料市場因為符合環保條件,因此預料將會大幅成長。但 Insectta 如果想要擴大其黑水虻材料的市場,還需要改變人們對於蒼蠅的傳統印象。

當人們想到蒼蠅和其幼蟲「蛆」時,首先想到的是它們很噁心,且對人有害。但黑水虻不咬人,生長速度非常快,因此非常適合城市農業。蔡凱寧說,或許我們可以把利益放在首位,將成見放在兩旁,來改變對黑水虻和蛆的普遍印象。

此外,關於昆蟲是否有「意識」的爭論目前也在持續中。在討論昆蟲意識時,通常會區分為「傷害感受」和「疼痛」兩方面,前者是一種反射反應,後者是指大腦感知到的負面情緒。有證據顯示昆蟲也可以體驗情緒,因此如果將昆蟲「擬人化」(Anthropomorphism),可能會影響人們對使用昆蟲是否人道的看法。「擬人化」是指將人類的形態、外觀、特徵、情感和性格特質,套用到非人類的生物上面。

所以為了避免爭議,對於昆蟲的處理最常採用的原則是將其視為「有情眾生」(Sentient Beings)。在佛教中,「有情眾生」是指具有意識,知覺或在某些情況下具有生命本身的眾生。在考慮到生產飼料或食物的過程中需要大量養殖昆蟲,有一些論述因此不鼓勵食用昆蟲,並支持以植物為基礎的飲食。但其實在保護食用植物的過程中也會涉及大量殺戮昆蟲,因此專家建議養殖昆蟲時我們需要將它們視​​為「有情眾生」。和養殖牲畜相較,昆蟲需要較少的水、能源和空間來生長,因此飼養黑水虻比飼養牲畜更符合人道精神及友善環境。

隨著荷蘭的 Protix 和英國的 AgriProtein 等公司成為黑水虻養殖的知名企業,Insectta 也希望有一天能在世界上留下自己的印記。該公司於 2020 年開始收支平衡,但想要增加收入還需要引入更多營運資金。目前 Insectta 正與投資者們進行談判,而投資者的普遍想法是 Insectta 必須能夠增加人力,並進行大規模生產。但 Insectta 並沒有打算擴大自己的農場,而是計劃將黑水虻的卵賣給當地的農場,並收集這些農場生產的黑水虻外殼,然後提取生物材料。

根據市場研究公司 MarketsandMarkets 所發布的報告,全球昆蟲蛋白市場從 2019 年至 2025 年的年成長率預估為 45%,整體黑水虻生物材料的市場價值約 70 億美元。Insectta 的目標是未來幾年用於通訊和電腦等設備的半導體,以及用於動物飼料添加劑的蛋白質和益生菌都可以由黑水虻的幼蟲製成,讓昆蟲不僅能養活世界,還能為世界的前進盡一己之力。

全文轉載自創新拿鐵,原文標題:什麼產業年成長率竟可高達 45%?答案是「昆蟲」!這所城市昆蟲農場將蒼蠅和蛆等大眾眼中的「害蟲」變成「有益」的口罩原料,產值直追台積電!

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從塑料中提取香草風味?未來可能應用於冰淇淋和護手霜

2021.10.08
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面對全球日益嚴重的塑膠環境污染問題,英國科學家發現,利用大腸桿菌與 LCC(枝葉堆肥角質分解酶)催化的 PET 降解結合,可以直接從消費後的塑料廢物中提取出香草醛,未來有望使用於食品中。

食力/文:李若威

塑膠袋、寶特瓶、便當盒、飲料杯等,一次性的塑膠產品在陸地上隨處可見,在湖泊、河流、海洋更是如此,這些本該留在陸地上的垃圾,卻污染了海洋等其他地方。

截至 2016 年,全球流入湖泊、河流和海洋的廢棄塑料量,估計每年能高達 2300 萬公噸,幾乎等同於每年陸地上的廢棄塑料量。再這樣下去,到 2025 年,全球塑料排放量對比 2016 年幾乎要翻倍。

然而除了對環境造成衝擊,經濟也大受影響。根據 2016 年世界經濟論壇發表的資料顯示,塑膠經過一次使用後會損失 95% 的材料價值,這對每年全球經濟造成大約 1100 億美元的損失!

難道,就沒有辦法解決這些日益嚴重的塑膠廢料污染問題嗎?

每年產 5 千萬頓 PET 廢料 「大腸桿菌」也許是解方

廣泛用於食品包裝、果汁飲料、或是水瓶的「PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)」材質,每年會產生約 5 千萬頓的 PET 廢料,造成嚴重的環境影響。食品業者為了這些無法再回收利用的一次性塑料產量急遽升高的問題,希望尋得解方,而科學家正在努力尋找答案。

有趣的是,除了開發可生物降解的材質,英國愛丁堡大學的研究人員發現,利用基因改造後的「大腸桿菌」能將 PET 塑膠廢料轉化成「香草醛」。

「大腸桿菌」讓塑膠廢料再利用更上一層樓 還能從中提取香草醛

先前已有法國生物技術公司,研究出以堆肥葉子中所發現的「枝葉堆肥角質分解酶」(Leaf-branch compost cutinase, LCC)能分解 PET,且將 PET 轉化成 TA(對苯二甲酸酯)的降解塑料,是目前研究報告中降解生產能力最高的,且經過降解後的材料又能用於生成新的 PET。

也曾有科學家將 PET 降解物作為合成高附加值金屬有機框架,或是作為​​細菌生產 PHA(Polyhydroxyalkanoates,聚羥基脂肪酸酯,一種以細菌生產製造出的塑膠)的原料等讓塑膠廢料再利用的方法。

而雖然過去已有研究顯示出能將由 PET 降解後的塑料 TA(對苯二甲酸酯)轉化成香草酸(合成香草醛的前驅物質),但仍尚未有技術能直接從 PET 中獲取香草醛。而英國愛丁堡大學的研究人員發現,利用「大腸桿菌 MG1655 RARE」與能分解 PET 的酶「LCC」,來催化的 PET 降解過程,可以直接從使用後的塑料廢物中提取出香草醛。

而在本次的技術中會選用「大腸桿菌 MG1655 RARE」,是因為它在過去曾被用於從葡萄糖中生物合成香草醛。而香草醛是香草豆提取物的主要成分,也是香草中特有味道和氣味的來源。

塑料分解出的香草 未來有望用於食品中

從香草泡芙、香草冰淇淋、香草蛋糕到香草風味的香水、護手霜等,在我們生活周遭從乳製品,烘焙食品和甜點、酒、香料,甚至香水、化妝品,都有「香草」的蹤跡。

而​​雖然研究人員表示,這次利用大腸桿菌分解塑料所產生的香草醛也適合人食用,不過還需要進行進一步的實驗測試。

而香草氣味的主要來源就是香草醛。這些香草味道的來源原先從天然香草莢中提取,但因廣泛用於食品、化妝品,甚至清潔產品,讓它在 2018 年時球需求量超過 3 萬 7 千噸!預計到了 2025 年更將超過 5 萬 9 千噸,產值更預估能達到 7.34 億美元。

面對天然香草會受到氣候、收穫期、與儲存環境的不穩定因素等影響,這次研究利用大腸桿菌從塑膠分解出來的香草醛,不但能將全球日益嚴重的塑膠污染找到解決之道,也能供應龐大的香草需求市場。

全文轉載自食力,原文標題:未來,你吃的香草口味產品也許能從「塑膠」中提取出來?

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