巧克力、烘焙與植物肉都能用！微生物如何將廢棄物轉成油脂？

撰文＝編輯部

食品與農業廢棄物，未來可能成為巧克力、烘焙食品與植物肉所需油脂的間接原料。2026年6月29日發表於Nature Portfolio旗下《Communications Sustainability》的研究提出一套「廢棄物轉油脂」生產模型：先將有機廢棄物轉成生物甲烷，再交由微生物發酵製造磷脂與三酸甘油酯。研究估算，兩類油脂達到經濟損益平衡所需的最低售價，分別約為每公斤14.20美元與10美元，已進入部分可可脂及卵磷脂等高價油脂原料的價格範圍。

不過，這項研究屬於概念性製程建模與技術經濟評估，並未完成商業規模生產。相關價格也不是現有工廠實際測得的成本，而是依菌株效能、設備規模、原料與能源價格等條件推估的最低售價。研究顯示這條技術路徑可能具有發展空間，距離實際用於食品仍須完成量產、功能、安全及法規驗證。

有機廢棄物不直接入槽　先變成生物甲烷再製油

研究設定的流程，是先將食品加工與農業產生的有機廢棄物進行厭氧消化，產生由甲烷、二氧化碳及其他氣體組成的生物氣，再去除二氧化碳、水分與雜質，取得生物甲烷。

生物甲烷可透過兩種方式生產不同脂質：

第一條路徑是將生物甲烷直接提供給甲烷利用菌，生產磷脂。磷脂也就是食品產業常見的卵磷脂類成分，具有乳化、調整黏度與改善質地等功能，可用於巧克力、餅乾、糕點、抹醬及其他加工食品。

第二條路徑則將生物甲烷先轉製成甲醇，再提供給經工程改造的酵母發酵，生產三酸甘油酯。三酸甘油酯是多數食用油與固態脂肪的主要組成，能影響食品的滑順感、融化特性、香氣釋放與多汁口感。

換句話說，研究並不是直接把廚餘或農業廢棄物投入食品發酵槽，而是先將成分複雜的有機廢棄物轉為規格較一致的氣體原料，再由特定微生物製造油脂。這種作法可降低直接使用廢棄物發酵所面臨的污染、成分波動及法規疑慮。

以生物甲烷生產磷脂（左）及以生物甲醇生產三酸甘油酯（右）的最低售價組成。橘色為原料、能源、人力及製造等營運成本；綠色為副產品銷售帶來的成本抵減；黃色為使投資淨現值歸零所需的平均利潤；藍色為推估的最低售價。（圖片來源：Communications Sustainability）

每公斤10美元起　最低售價不等於實際量產成本

研究透過技術經濟評估推算，在模型設定的生產規模下，磷脂達到經濟損益平衡所需的最低售價約為每公斤14.20美元，三酸甘油酯則約為每公斤10美元。計算涵蓋生物甲烷或甲醇、電力、人力、設備投資與固定製造成本，也扣除副產品銷售所帶來的收入。

這項數字不能直接解讀為「微生物油脂目前每公斤只要10美元就能製造」。研究使用的部分菌株表現來自小規模實驗或工程假設，實際放大後能否維持相同產量與效率，仍待驗證。產品售價也會受到油脂組成、風味、加工功能、純度與市場定位影響。

此外，研究沒有把前端厭氧消化、生物氣純化及生物甲烷轉製甲醇的設備納入工廠成本，而是將生物甲烷與生物甲醇視為向外採購的原料。因此，每公斤14.20美元與10美元並非涵蓋廢棄物處理到油脂成品的完整一體化成本。

在原料價格降低、菌株產油效率提升及再生能源更便宜的未來情境下，研究預估磷脂最低售價可能降至每公斤6.10美元，三酸甘油酯則可能降至每公斤4.20美元。這些數字代表技術改善後的可能情境，並非目前已達成的商業價格。

有機廢棄物先經厭氧消化產生生物氣，再純化為生物甲烷；生物甲烷可直接作為發酵碳源生產磷脂，或轉成甲醇後發酵生產三酸甘油酯。圖中並呈現2條路徑的發酵、油脂分離及副產品處理流程。（圖片來源：Communications Sustainability）

發酵後不只得到油脂　剩餘菌體可望投入飼料市場

除了主要油脂產品，發酵後留下的菌體也具有利用價值。研究模型估算，生物甲烷路徑每生產1公斤磷脂，可同時產生約2.6公斤蛋白質含量較高的菌體粉末；甲醇路徑每生產1公斤三酸甘油酯，則可產生約0.9公斤仍含有較多脂質的菌體粉末。

研究將這些菌體粉末設定為動物飼料副產品，並把預期收入納入經濟模型，用以抵減油脂生產成本。因此，副產品的市場價格與銷售能力，也會影響主產品能否達到研究估算的最低售價。這些菌體並非直接供人食用，實際上市仍須符合飼料安全及相關法規。

微生物如何製造油脂？原理類似把發酵槽變成油料工廠

微生物油脂（microbial lipids）是利用酵母、真菌、細菌或微藻，將糖、甘油、甲烷、甲醇與農業副產物等碳源轉換成脂質。部分微生物能在細胞內累積大量油脂，培養完成後再經採收、萃取與純化，取得食品或其他產業所需的油脂成分。

相較於種植黃豆、油棕與其他油料作物後榨油，微生物可在密閉設備中全年生產，較不受農地、產地及季節限制。研究人員也能透過菌株選育、基因改造及培養條件調整，改變產量與脂肪酸組成，讓油脂更接近特定食品所需要的融點、口感或加工功能。

根據2024年刊登於《Processes》的回顧研究，目前受到關注的微生物來源包括產油酵母、真菌、細菌與微藻。其中，解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）能利用葡萄糖、甘油及部分農業或食品副產物，因此成為微生物產油的重要研究對象；部分細菌可使用甲烷，微藻則可透過光合作用利用二氧化碳。

不過，不同微生物需要的原料與培養方式差異很大，微生物油脂也不全都屬於精準發酵。微藻培養、傳統發酵、菌株選育與代謝工程，都可能被納入微生物油脂的技術範圍。

從巧克力到植物肉　能產油還要能做出好產品

微生物油脂的價值，不只是提供另一種油脂來源，更在於能模擬傳統脂肪在食品中的功能。

在植物肉領域，如何重現肉類脂肪帶來的多汁感、香氣釋放與口感，是目前的重要挑戰。微生物生產的三酸甘油酯可提供類似動物脂肪的油脂結構，有機會改善植物肉產品的風味與接受度。

在巧克力與烘焙食品中，磷脂可作為乳化劑，協助油脂與其他原料均勻混合，並調整黏度及產品質地。三酸甘油酯則可應用於植物肉、烘焙食品及其他需要特定融化與口感表現的產品。

不過，微生物製造的磷脂與油脂組成，未必和大豆卵磷脂、可可脂或動物脂肪完全相同。能否替代既有原料，仍要透過食品配方、加工、感官及保存試驗確認。單純在實驗室「產得出油」，還不代表放進巧克力就能維持光澤，或加入植物肉便能產生理想的多汁感。

目前已有多家替代脂肪新創公司投入相關技術開發，例如利用發酵、微生物或細胞培養方式生產具有特定功能的油脂，希望逐步建立傳統油脂之外的新供應鏈。但各家公司所使用的菌種、碳源及產品定位不同，發展階段也從研發、試量產到法規申請不等，尚不能一概視為已經商業化。

食品上市仍有門檻　成本之外還要確認安全與法規

微生物油脂若要作為食品原料，還須確認菌株安全性、萃取溶劑與雜質殘留、脂肪酸組成、氧化穩定性及保存期限。這項研究採用經基因改造的微生物，加上產品屬於新的食品原料來源，未來在歐盟可能需要通過新食品審查，在美國則可能需要取得一般公認安全（GRAS）資格。

大型生產也是成本估算能否成立的關鍵。菌株在小型設備中的產量，不一定能直接複製到商業發酵槽；供氧、污染控制、油脂萃取及能源使用，都可能改變最終成本與環境表現。

研究也未進行完整的生命週期評估，因此目前不能直接認定這類油脂一定比棕櫚油、可可脂或動物脂肪更環保。其環境效益仍會受到廢棄物來源、甲烷逸散、電力結構、原料運輸及後續加工影響。

微生物油脂短期先攻高價市場　全面取代基礎油仍有距離

動物脂肪生產涉及土地、飼料與溫室氣體排放，棕櫚油等熱帶植物油的擴張則可能造成森林砍伐與生物多樣性流失。隨著全球油脂需求增加，食品產業也在尋找較不依賴單一產地與農作物的新來源。

從目前的價格與技術條件來看，微生物油脂較可能先進入卵磷脂、可可脂替代物及特殊營養油脂等單價較高、功能需求明確的市場。要與大量使用的棕櫚油、大豆油等基礎油脂競爭，仍須進一步降低成本並擴大產能。

這項研究提供的價值，是建立一套把有機廢棄物、生物甲烷與微生物油脂串接起來的產業模型，並估算可能的價格門檻。未來能否真正進入食品供應鏈，仍取決於菌株效率能否在大型工廠重現、產品是否符合食品加工需求，以及安全、法規與環境效益能否通過實際驗證。

審稿編輯：林玉婷

參考資料
▶Processes：Advances in Biomass and Microbial Lipids Production: Trends and Prospects
▶Nature：Biomethane and biomethanol fermentation can produce microbial lipids at competitive selling prices
▶Green Queen, Sustainable Fats from Microbes & Food Waste Can Rival the Cost of Existing Lipids