發酵係利用微生物進行物質轉換與生產之過程，早期用於食物保存、酒精飲料釀造，並提升如優格、豆豉等食品的營養價值與生物利用率。近年來，隨著生物科技進展，發酵技術已由傳統應用拓展至多元產業領域。其中，精準發酵(Precision Fermentation)以微生物宿主作為細胞工廠，透過基因設計與代謝調控，生產高純度的特定成分，特別是蛋白質。特定成分通常只需低添加量，即可顯著提升替選食品之感官品質與功能表現，成為推動替選蛋白發展與未來食品系統轉型之關鍵技術。
一、全球精準發酵發展活絡
精準發酵聯盟(PFA)與歐洲食品發酵協會(FFE)於2023年對精準發酵提出定義：其結合傳統發酵與現代生物技術，利用微生物高效生產標的化合物，包括蛋白質、風味物質、維生素、色素或脂肪等。一般發酵技術可分為兩類：一是生物質發酵(Biomass fermentation)，培養非基因改造的微生物(真菌、細菌)，在發酵結束時收穫整個生物質作為食品；二是精準發酵(Precision fermentation)，使用基因改造酵母或真菌作為生物工廠，生產乳蛋白或酵素等特定成分，再透過純化流程與宿主分離，能產出微生物原本不具的功能成分。兩者於技術性、產物、下游流程、應用成熟度等具差異性。整體而言，精準發酵不僅能突破傳統發酵的限制，也為永續性食品成分的開發開啟新局。精準發酵聯盟（PFA）與歐洲食品發酵協會（FFE）2023年曾對精準發酵提出定義：其結合傳統發酵技術與現代生物科技，利用微生物高效生產特定目標化合物，包括蛋白質、風味物質、維生素、色素及脂質等。
（一）市場發展動能
根據Marketsandmarkets研究結果，2025年全球精準發酵產品市場規模估計 50.2 億美元，預計至2030年將增長至363.1億美元，年均複合成長率高為 48.6%。推動市場快速成長的主要因素包括消費者飲食偏好轉向非動物性食材、全球蛋白質消費需求增加、創新與投資規模持續擴大。此外，基因工程的重大突破(如合成生物學)，使得精準發酵能夠對微生物進行高效且具經濟效益的重新編程，以創造多樣化食品蛋白質成分，推動新興食品的發展。
偏高的生產成本已成精準發酵發展的主要限制之一。微生物培養基、大型發酵槽及專屬純化製程等需求，皆使生產成本大幅提升；同時，微生物對穩定且無菌環境的要求高，一旦發生雜菌汙染恐有整批報廢風險。雖精準發酵具發展潛力，仍存在資訊不足的挑戰。包括產出物的生物可利用率、過敏性、消化率與生物效性等，都是產品安全與成分評估的重要考量。未來提升消費者對精準發酵食品的認知與信任，是推動市場接受度的關鍵。
另據Hartman Group針對逾2,500位美國消費者的調查結果，七成以上受訪者表示願意購買精準發酵食品，年輕族群對精準發酵等新興技術展現出最高熱情，多數消費者希望支持在環境永續與動物福利上符合其價值觀的企業。此顯示精準發酵產品的市場潛力不僅來自技術突破，更與消費者價值觀趨勢緊密相扣。
（二）技術研發與製程發展
目前大部分精準發酵企業仍停留在實驗室或研發階段。在發展初期，多數公司僅能進行原型設計與概念驗證，通常使用20公升以下小型發酵槽(常見為1～5公升)，每批產量僅有數克至數公斤。隨著企業進入試產、展示與商業化階段，發酵槽的規模與生產量會逐步擴大，才能支撐從研發走向市場的需求。
精準發酵廠商在發展初期即積極思考技術與生產的擴展性，並在流程設計與決策中全面納入長遠考量。包括評估成本結構與未來規模化的經濟性、確保所採用技術具可行性、考慮供應鏈穩定性、規劃所需設備投資及建立合作夥伴關係。
可擴展性是精準發酵能否成功發展的核心關鍵，而發酵槽的可用性則構成另一項瓶頸。目前大多數可用發酵槽仍優先用於高價值、小批量的醫藥疫苗與藥物化合物生產。部分精準發酵企業試圖從生質燃料或其他產業，購置並再利用既有發酵設備，此舉非理想解決方案。隨著需求上升，越來越多新創公司投入解決此問題，同時各國政府也展現更開放的監管態度與投資興趣，為產業發展注入新的動能。
例如Pow.bio開發出能讓微生物連續維持數週高效生產的方法，透過結合連續發酵與先進控制技術，大幅降低資本支出並提升生物製造能力。該公司已在30公升規模的發酵槽中進行連續發酵，透過預測分析模擬商業化規模生產，相較於傳統批次生產效率提升約八倍。目前其發酵規模正擴大至300公升。TurtleTree則專注於大量菌株優化，持續尋找最佳技術融入研發流程，以加快生產效率。該公司主力產品為乳鐵蛋白，在初期仍以批次方式處理發酵末端流程，因此提升效率面臨挑戰。TurtleTree表示，除提高產量，回收率與純度同樣關鍵，即如何自發酵液中有效提取目標成分並確保高純度。公司正探索連續發酵的可行性，期望藉此進一步增加生產效能。
二、各國政策正向給予精準發酵發展推力
精準發酵近年已是全球食品科技與生物製造領域核心的發展方向。各國政府相繼將其納入生物經濟與永續糧食戰略，藉由政策支持與產業鏈培育，加速新創企業技術商化與生產規模化(表1)。
表1 各國精準發酵之推動內容與重點
資料來源：食品所ITIS團隊研究整理(2026/03)
三、精準發酵應用領域與發展潛力
精準發酵結合微生物工程，正成為食品科技創新的驅動力，透過菌株設計與代謝路徑優化，可高效生產具營養與功能特性的蛋白質、脂質與色素等原料。相關技術不僅重塑動物性成分的結構與風味，亦兼具永續、低碳與穩定供應等優勢，為替代乳製品、蛋製品與脂肪等領域開啟應用契機。
（一）重塑乳製品的營養、口感與永續價值
1.開創無動物酪蛋白技術：近年來食品飲料產業愈加重視無動物來源酪蛋白的開發，主要受消費者對健康與永續成分需求成長所驅動。雖植物基乳製品持續擴展，但其口感、質地與營養價值等仍難以媲美天然蛋白質。法國蛋白質公司Standing Ovation(法國科技2030計畫獲獎者)正積極投入精準發酵酪蛋白的研發與強化。其產品鎖定素食族群與乳糖不耐症消費者，可應用於奶酪、發酵乳與冰淇淋等乳製品，並提供與動物蛋白相同的凝結、拉伸與融化等特性，同時確保營養、功能與口感品質。Standing Ovation已完成工業規模生產的準備，其無乳糖酪蛋白將納入Bel Group的替選起司產品；同時公司正向美國、亞洲及歐洲監管機構爭取上市與分銷批准。
2.再現動物蛋白結構與風味：以色列新創DairyX專注於開發無動物來源的酪蛋白膠束，運用精準發酵技術於酵母菌株 Pichia pastoris。該公司以鹽、糖等簡單原料，透過基因改造酵母高效分泌酪蛋白，突破了在多數生物體表達酪蛋白的技術難題。Pichia pastoris已獲美國FDA認可為食品安全菌株，具高細胞密度與直接分泌蛋白至培養液的特性，可簡化下游加工並降低成本。DairyX結合ML-DOE演算法與代謝模型優化發酵條件，以提升產率與穩定性。其最大技術突破在於讓具轉譯後修飾(PTM)的酪蛋白能自組裝形成膠束，無需額外添加劑，即可實現與動物乳製品相當的口感與結構。
3.展現絲狀真菌高產能優勢：多數精準發酵公司依賴委託製造廠商(CMO）以確保產能，但此模式存在兩大缺點，包括交貨週期長，需等待至少10個月才能獲得生產機會；成本高，新設備購置費用高。以色列新創Imagindairy採取不同策略，直接收購具工業規模的精準發酵生產線，現已具備10萬公升發酵能力，並預計在2年內將產量再提升兩倍。在技術層面，Imagindairy選擇絲狀真菌作為宿主，因其蛋白質產量顯著高於酵母或細菌。公司進一步整合人工智慧機器學習與分子生物學，成功獲得能高效生產β-乳球蛋白的米麴菌株(Aspergillus oryzae)。且米麴菌本身即為食品鏈一部分，廣泛應用於醬油與味噌等發酵，具食品安全基礎。
（二）運用微生物脂質創新，打造差異化優勢
1.客製化脂肪可工業量產：Melt＆Marble公司已將客製化脂肪的精準發酵規模擴大至數萬公升，成功模擬動物脂肪替代品，並在大型生物反應器中完成試驗，展現穩定的菌株表現與生物技術性能，證明該技術的穩定性與可擴展性，可支持大量脂肪生產。透過設計酵母代謝路徑，Melt＆Marble能夠創造具有特定成分與特性的客製化脂肪，廣泛應用於替代肉類、起司、奶油、糖果與烘焙食品等領域。
2.仿動物風味脂肪設計平台可活用：熱帶植物油(如棕櫚油)具龐大產量，要與之競爭，發酵技術必須提供植物油無法達成的優勢。部分可產脂肪的微生物菌株，其下游製程成本高昂，因脂肪積聚於細胞內，必須破壞細胞後方能回收與純化。Nourish Ingredients擁有高細胞密度的有氧發酵技術，具備大規模生產潛力，並專注於高效脂肪開發；這些脂肪添加率低於1%，即可呈現真實動物油脂的風味與烹調效果。其生產不需大型發酵槽，只需1~5萬公升即可，因其真正價值創造在後發酵階段(脂質分離與應用)；Nourish Ingredients產品Tastilux屬於具肉味與動物風味的真菌生物質，無需將脂肪從宿主細胞分離，只要培養至適當濃度，可直接加工成脂肪，有效降低生產成本。同時，Nourish Ingredients 鎖定多種動物脂肪的共通特徵元素，並針對不同動物種類進行差異化設計，應用於牛肉、豬肉、雞肉等多樣產品。
3.結構化脂肪可跨域應用：母乳主要脂肪為三酸甘油酯，有助於嬰兒腸道有效吸收營養，然目前商業嬰兒配方奶粉多依賴植物油(如棕櫚油、椰子油、菜籽油、葵花籽油)或牛奶來源，但缺乏最佳結構的OPO(酸-棕櫚酸-油酸，Oleic-Palmitic-Oleic)。由於植物油脂肪酸組成與人類乳汁不同，可能阻礙嬰兒的營養吸收與生長。為更好地複製母乳脂肪營養價值，部分新創已透過酉每促酯交換反應研發替代品，但需經體外酵素催化與植物油純化，製程困難且成本高。Yali Bio應用重組酵母的精準發酵平台，以經濟且高效的方式生產結構化的類母乳脂肪，有效模擬OPO結構。另，該平台可客製化不同脂肪屬性，應用於非乳製品奶油、起司與烘焙食品等品項，改善產品質地、口感、烹調性能與營養等。
（三）微生物工程驅動色素與蛋白技術創新
1.菌株優化實現高純度天然色素：以色列新創Phytolon透過精準發酵技術生產天然食用色素，投入烘焙食品與甜點等對天然色素需求高的領域，將建立相當影響力。其平台運用兩株麵包酵母菌株，其中一株經改良後可分泌水溶性黃色素，另一株則分泌水溶性紫色素；兩者結合後可產生多樣化色譜，涵蓋鮮豔紅色、粉紅至橙色，且能在廣泛pH值範圍內保持穩定。Phytolon並與Ginkgo Bioworks合作，持續優化酵母菌株，以提升色素純度並消除異味，使產品更貼近食品應用需求。藉此技術，Phytolon色素的成本已具與植物萃取相當的競爭力，同時供應穩定性與永續性更具優勢。例如現行紅色天鵝絨蛋糕多數仍依賴合成色素，Phytolon精準發酵色素有望成為可行的天然替代方案。
2.精準發酵強化蛋製品供應鏈韌性：矽谷新創EVERY Co 以精準發酵技術生產與雞蛋蛋清等效的無動物成分蛋白(EggWhite蛋白)，具備與天然動物蛋白相同的黏結與膠凝等特性，風味、攪打性及凝固性亦相近，能提供烘焙食品所需泡沫高度、穩定性與質地，也可應用於冰沙、馬卡龍、雞尾酒、植物肉與義大利麵等產品。此類技術有助於降低禽流感、價格波動及環境衝擊所帶來之供應鏈風險。為降低精準發酵成本，EVERY Co正推進10萬公升發酵槽商業化生產。德國Formo則以曲霉菌進行發酵，將糖類與營養基轉化為蛋白質，並經分離與乾燥製成蛋白粉，展現生物製程於蛋白替代領域之高效率與可擴展性。
3.整合開拓新型蛋白生產模式：為突破精準發酵在成本與產能上的限制，產業正探索跨技術整合之新型生產模式。Motif FoodWorks透過精準發酵生產肌紅蛋白(Hemami)，以提升替代肉品之風味與感官表現；並與分子農業新創IngredientWerks合作，導入玉米作為蛋白表達宿主。結合植物生產系統與既有農業基礎設施，可望降低生產成本與碳足跡。IngredientWerks建立專利布局，包括利用玉米生產肌紅蛋白、豆血紅蛋白及酪蛋白等。此類結合精準發酵與分子農業的整合策略，逐步形成替選蛋白產業之新興生產典範。
四、結語
1.精準發酵產業化的二大挑戰：現階段精準發酵發展的主要瓶頸集中於產能擴展與成本結構。精準發酵屬資本密集且技術複雜，產業初期多著重於發酵設備與製程優化；但高昂的設備投資，以及下游分離與純化成本居高不下，使整體生產效率與經濟性仍待提升。突破限制，企業逐步透過跨域整合策略，引入基因工程、製程設計、人工智慧與平台技術，加速規模化能力建構，並縮小與傳統食品原料之價格落差。
2.監管及安全評估仍待明確化：監管層面，各國對精準發酵產品的規範尚未完全一致。以歐盟為例，歐洲食品安全局(EFSA)尚未明確說明精準發酵產品在「歐盟新穎食品法規」(Novel Food Regulation)下獲准上市所需提交的具體資料內容。目前規範提供不同微生物使用的一般性指導文件，但缺乏精準發酵技術專門且具操作性的規範。安全性評估方面，企業普遍關注需提交的資料範疇，是否包括生產菌株特性、代謝副產物與純化製程資訊，以及是否涉及動物實驗等。整體而言，審查程序的透明度與溝通機制仍待強化，明確且可預期的監管環境，將成為推動產業商業化的關鍵因素。
3.食品系統與產業結構重塑：儘管精準醱酵在監管與規模量產仍存在諸多不確定性，精準發酵將由單一功能成分生產，進一步發展為可重構食品結構與感官特性的關鍵技術，應用範圍涵蓋無動物來源之肉類、乳製品及複合食品系統。其結合永續生產、資源效率與供應穩定等優勢，將在全球食品系統轉型中扮演核心角色。未來將持續受到政策、資本與產業關注，逐步從新興技術轉變為未來食品產業的重要基礎設施，影響食品創新模式與永續轉型路徑。