[解读科学]你的牛排，未来将在实验室里制造

Published 12 Jun.2023 14:39(KST)

培育肉与植物基替代肉全面商品化
作为应对气候、粮食与资源危机手段迅速崛起
预计到2040年代将占肉类市场一半以上

“同时解决气候、粮食、资源危机。” 近期，在实验室生产的培育肉等替代肉引发的关注和需求，正从欧洲、美国扩散到全世界。我国目前还属“无风地带”，但已有分析认为，今后20年内，培育肉和替代肉将在肉类市场中占据一半以上。让我们来了解一下正在撼动全球食品市场格局的未来生物技术——培育肉等替代肉技术。

什么是培育肉？什么是替代肉？

所谓替代肉，顾名思义，是指用来替代通过大型畜牧设施饲喂饲料和牧草而生产的传统肉类的新型肉类。其中，培育肉（cultured meat）是从动物体内提取干细胞，在体外进行人工培养而制成的肉类。由于是在实验室里“养出来”的肉，也被称为“实验室培育肉（Lab grown meat）”，还有人称其为寓意清洁无污染的“清洁肉（clean meat）”。此外还有植物性替代肉，即利用植物性原料，使其在味道和口感上尽可能接近肉类，用来替代肉。通常使用大豆蛋白或小麦谷朊粉等植物性原料制成。替代肉曾被称为“豆制肉”，因此长期被视为只供素食者或因宗教、健康原因不食用传统肉类人群选择的嗜好性食品。其味道、口感和气味等也仅停留在“模仿”的水平。

但在最近十余年间，随着气候变化、国际局势不稳、资源枯竭等现象愈演愈烈，替代肉正迅速崛起，成为有望整体替代传统畜牧业生产肉类的手段。通过减少大规模放牧、工厂化养殖以及屠宰、加工过程中畜牧业造成的环境破坏和碳排放，还可以节约土地。同时，也契合了近年来越来越多消费者出于人道和道德原因而开始排斥传统肉类消费的趋势。由堆肥、化肥、水到屠宰和运输等环节所投入的大量资源和人力也可大幅节约。英国培育肉企业“Eat Just”的首席执行官（CEO）Josh Tetrick近日在接受英国广播公司（BBC）采访时表示：“可以通过卫生、安全且可持续的方式生产肉类”，“与传统畜牧业相比，碳排放量以及水和土地的使用量可减少95%。”

相关研究方面，2020年芬兰赫尔辛基大学研究团队在国际学术期刊《Nature Food》上发表论文称，食用培育肉或昆虫，相比传统肉类，可将用水量减少84%、土地使用减少87%、温室气体排放减少83%，从而大幅降低环境破坏。

替代肉也有望成为应对因国际局势不稳和气候变化引发的粮食危机的手段。特别是在去年俄乌战争爆发后，国际粮价飙升，这一问题愈发受到关注。去年3月，小麦价格每吨饲料用为333美元、制粉用为448美元，同比上涨近100至200美元。玉米饲料用为每吨324美元、食用为348美元，均上涨逾100美元；大豆饲料用为493美元、制粉用为600美元，价格更是一路飙升。此后虽有所趋稳，但各国对粮食自给自足重要性的认识进一步加深。

首尔大学食品生物工学系名誉教授 Seo Jin-ho 在上月24日由韩国科学技术翰林院主办的讨论会上表示：“（替代肉技术）是食品产业环境、社会和公司治理（ESG）的核心，通过在国内生产高附加值食品原料，可以创造就业机会，并提高食品原料自给率。”

全球已掀起“培育肉”商业化浪潮

随着应对气候变化的低碳技术、稳定的食品原料供应以及消费者对非动物性食品偏好等因素受到强调，全球范围内培育肉和替代肉技术的研发与商业化正在迅速推进。预计到2040年，全球肉类市场规模将达约1.8万亿美元（约2000万亿韩元），其中替代肉有望占据60%。专家预测，培育肉将占35%，植物性替代肉占25%，整体消费量将超过传统肉类。美国企业Impossible Foods凭借近期获得消费者青睐，成为颠覆市场格局的代表性公司。该公司通过对大豆血红蛋白蛋白质进行精密发酵，开发出能完整呈现牛肉“血汁味”的替代肉汉堡肉饼，从而超越了此前业界龙头Beyond Meat。不仅如此，利用精密发酵技术生产的替代产品范围也在扩大，涵盖鸡蛋、皮革、香草香精、酵母生产油脂以及金枪鱼等水产品蛋白等。Seo教授指出：“所谓精密发酵，是指对微生物进行优化，以生产碳水化合物、脂肪、蛋白质、香料以及维生素等所有种类食品组成分子的技术”，“为在我国激活相关技术研发和产业化，有必要组建产学研政协商机制，构建活动与生产系统（代工生产平台），并推进精密发酵倡议预可行性研究项目。”

用于多种细胞培养的生物反应器。资料图片。与本文无关。

核心技术与挑战课题

尽管培育肉领域近期取得了诸多进展和变化，但前路仍然漫长。为了以更低成本生产出适用于牛排里脊等多样且高品质的肉类，正开展大量跨学科研究。例如，综合运用为心肌再生开发的再生医学技术、生物高分子材料技术的3D打印方法，以及用于大规模培养的生物反应器（Bioreactor）技术等。首先，培育肉的核心在于使用何种细胞，目前主要采用卫星肌细胞、胚胎干细胞以及基因改造细胞等。它们各有优缺点，各国监管规定也不尽相同。尤其是，为降低成本和缩短时间，关键在于配制和使用何种培养基。建国大学KU融合科学技术院教授 Bae Hojai 在同一场讨论会上表示：“培养基成分属于最高机密，现有无血清培养基的价格高得惊人，500毫升就要20万至60万韩元以上”，“虽然预计到2030年代初期，培养基价格将降至可与传统肉类竞争的水平，但目前仍有很长的路要走。”因此，将植物性替代肉与培育肉结合、具备价格竞争力的“混合肉（Hybrid meat）”近期正被积极开发。

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此外，在培育过程中，为塑形而使用的支架等3D生物打印技术，以及为大规模培养多种蛋白质所需的大容量生物反应器技术也不可或缺。Bae教授指出：“美国和欧洲等地已将培育肉和替代肉视为新型食品，正在另行制定法律体系，而韩国相关监管尚未充分准备”，“培育肉也必须兼具美味和价格竞争力，因此包括引入精密发酵在内的适用技术正在开发中，监管问题也将成为实现快速商业化的关键条件。”

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。