由跨多國的研究團隊成功改造了大腸桿菌，使其能夠生產起司和優格生產所必需的關鍵乳蛋白，而無需使用任何動物性成分。該團隊由丹麥技術大學、瑞典Chalmers University of Technology、法國INRAE 國家研究院及荷蘭Wageningen University的科學家們所組成。
酪蛋白是嬰兒和成人飲食中廣受歡迎的成分，因為它易於消化，品質優良，並提供人體所需的多種必需氨基酸。全球酪蛋白市場規模在2023年達到27億美元，代價則是動物虐待和嚴重的環境影響。隨著對永續和無乳製品的需求不斷增長，研究人員開始尋求酪蛋白的替代生產方法。
食品和製藥業長期以來一直利用微生物作為細胞工廠，大規模生產生物分子、膳食補充劑和酵素。是否同樣的方法適用於透過基因工程在微生物細胞工廠中生產的重組酪蛋白。然而，絲胺酸殘基(胺基酸成分)的磷酸化對於酪蛋白與鈣結合的能力至關重要，鈣結合可使牛奶保持穩定並賦予其營養特性。鈣結合還能確保形成奈米級蛋白質結構即酪蛋白微團(casein micelles)，此結構可作為生物可利用鈣和磷酸鹽的輸送代理。
研究團隊採取了兩種主要策略。首先，改造細菌使其表達三種枯草桿菌蛋白激酶(Bacillus subtilis protein kinases)，催化磷酸基團添加到蛋白質上。其次，設計一種αs1-酪蛋白的磷酸化模擬物(Phosphomimetic)，以模擬磷酸化的負電荷和功能效應。研究團隊對衍生的αs1-酪蛋白進行了結構分析、鈣結合測試和模擬胃腸道消化實驗。結果顯示，細菌來源的磷酸化和磷酸化模擬物酪蛋白均具有較高的鈣結合能力，其消化率和結構與牛源酪蛋白相當。
研究團隊強調，雖然激酶傳導的磷酸化提供了一種與天然酪蛋白高度相似的途徑，但擬磷酸化酪蛋白提供了一種更簡單的途徑來生產功能相似的蛋白質。未來，需要進一步的定量分析，以充分開啟利用微生物生產酪蛋白的能力，從而實現永續、零殘忍的乳製品和食品應用。
《產業發展中心 產業分析組 何玲玲 摘譯》
資料來源：https://phys.org/news/2025-07-real-proteins-cows-bacteria-pave.html