未来人吃什么肉？生物细胞肉并不遥远

　　制造人造肉的公司吸引了数十亿美元的投资。以下是他们面临的最大挑战。

　　

十多年前，只有少数研究人员在研究实验室人造肉的潜力。据报道，世界上第一个人造牛肉汉堡价值32.5万美元，由马斯特里赫特大学生物医学工程师Mark Post制作，他在2013年的一次新闻发布会上吃了这个汉堡。

现在，全世界有150多家公司正在研究培养肉(从碎牛肉到牛排、鸡肉、猪肉和鱼)、牛奶或相关的“细胞农业”产品，包括人造细胞皮革。

今年6月，美国监管机构通过了实验室培育肉，使美国成为世界上第二个将这种食品推向市场的国家。伯克利的UPSIDE Foods和GOOD Meat(由加州阿拉米达的Eat Just所有)这两家公司现在获准出售他们的培养鸡肉(自2020年以来，GOOD Meat的少量鸡肉只在新加坡出售)。观察人士预计，今年至少会有一种产品在美国餐厅上市，即使最初是亏本销售。根据一份行业报告，生产工厂正在建设中，投资已达到27.8亿美元。

随着商业活动的增加，包括食品科学和医学生物技术在内的各个领域的学者正在改进细胞培养并改进该过程的其他部分。良好食品研究所(GFI)是一家总部位于华盛顿特区的非营利组织，成立于2016年，旨在推广动物产品的替代品。该机构已通过100多项研究拨款，拨款1700万美元，以加强肉类替代品各方面的科学研究。2021年，马萨诸塞州梅德福的塔夫茨大学(Tufts University)成立了一个细胞农业中心，目前约有20多名研究人员在那里从事从制造到销售细胞培养肉的各个方面的工作。今年4月，英国资助了一个由巴斯大学领导的细胞农业制造中心。

支持者表示，人造肉将减轻人类对肉的贪婪胃口带来的负面影响。饲养牲畜占用大量土地，占全球温室气体排放量的15%左右。食用红肉和加工肉与心脏病、糖尿病和癌症有关;养鸡场可以传播禽流感等病毒，并促进抗生素耐药性;养鱼场会污染海水。在全球范围内，每年有800亿只动物死于我们的晚餐——联合国和经济合作与发展组织的一份联合报告预测，由于人口日益富裕，到2031年，全球对肉类的需求将增长15%。

“我对人造肉非常挑剔，”伦敦卫生与热带医学学院的食品系统研究员Marco Springmann说，他为2019年世界经济论坛(World Economic Forum)关于替代蛋白质的白皮书和2019年EAT柳叶刀委员会(EAT Lancet Commission)关于健康、可持续饮食的报告做出了贡献。“我认为这对健康、食品安全，以及目前的环境来说都不是一个好主意。”

更贵？

培养肉的一般方法是从动物身上取一个活组织切片，在营养液中培养细胞，让它们繁殖，诱导它们分化成成熟的肌肉或脂肪，也许还可以锻炼肌肉细胞，让它们结合成纤维。一些产品，包括GOOD Meat提供的一种产品，将动物细胞与植物材料结合起来，制成了肉味的金块。其他的，比如来自以色列Rehovot的Aleph农场的，则更雄心勃勃地打算制造复杂的结构，包括牛排。

人造肉行业面临的主要科学和工程挑战与十年前基本相同:找到最好的起始细胞，混合一种好的“饲料”来帮助它们生长，以及优化生产的物流。

首先要考虑的是成本。“有些人喜欢用这种想法，‘哦，这就像酿造啤酒一样’。但这与酿造啤酒完全不同，”澳大利亚墨尔本莫纳什大学的生物技术专家Paul Wood说，他对该行业持批评态度。他说，培养动物细胞比培养微生物要困难得多，因此也更昂贵。

在为GFI1准备的一份报告中，Sinke和他在CE Delft的同事们对人造肉制造业进行了各种各样的预测。最乐观的设想是，理论上，生产成本可以降至每公斤6美元左右;传统肉类的基准价格是每公斤2美元。其他研究则不那么乐观:在2021年的一项分析中，使用不同的假设，未来设施中培养肉生产的最低想象成本为每公斤37美元，该研究作者总结说，这个数字“可能会使他们的产品作为食品无法承受”。

为了寻找最好、最高效的产品，公司和研究人员正在调整肉类生产过程的每个环节。

他们正在使用各种各样的起始细胞，这些细胞可以以不同的速度或密度生长，并产生不同的质地或营养成分。Post在荷兰马斯特里赫特的Mosa Meat公司，从牛的活组织检查(试验不同的动物和牛的身体部位)中提取肌肉干细胞，并将其培养成成熟的肌肉纤维。然而，这些细胞只能分裂大约30-50次才会停止。虽然一次活组织检查原则上可以提供数十万公斤的肉，但这种方法仍然需要频繁的新鲜供应。苏黎世瑞士联邦理工学院的再生生物学家Ori Bar-Nur获得了GFI的资助，研究小分子的混合物如何使肌肉干细胞同时增殖和分化成成熟的肌肉。这种方法可以比其他方法更快更便宜地制造出更多更大的肌肉纤维。

另一种选择是使用“永生”细胞系，从理论上讲，一次活组织检查就可以养活全世界。这些细胞既可以通过基因改造获得——这一途径在欧洲面临着沉重的监管负担——也可以偶然发现自发细胞系(就像著名的HeLa人类细胞和来自老鼠和鹌鹑的各种研究细胞系所发生的那样)。

一项研究成果是关于鸡的成纤维细胞的自发长生不老。成纤维细胞是一种结缔组织细胞，称为“细胞培养界的杂草”，它生长迅速且容易，可以转化为脂肪样细胞。该研究以非常高的密度生产细胞——如果该系统能够扩大规模，这将使生物反应器容纳更多的生物质，并降低成本。

一些研究人员说，食用不死细胞的安全性尚未完全确定，因为不死细胞可能会发生突变，从而导致肉中出现肿瘤。但联合国粮食及农业组织(FAO)今年3月发布的一份关于人造肉安全性的报告认为，这种细胞在包装、烹饪和消化过程中存活下来并造成危害的可能性“与目前的科学认识不一致”。

为了促进对人造肉的研究，GFI编制了一份已知有用细胞系的目录(迄今已有52种，从牛到鹌鹑)，并与马萨诸塞州波士顿的试剂公司Kerafast合作，迄今为止储存和销售四种细胞系的冷冻样本。该目录包含了几种鱼类，如大西洋鲭鱼(Scomber scorbrus)。GFI生物学家Elliot Swartz指出，鱼类通常不会在大学的农业部门中被饲养，但鱼类细胞似乎更容易培养，因为它们比哺乳动物细胞更能适应低氧水平、宽pH范围和低温。

到目前为止，这个过程中最昂贵的部分是细胞所需的“饲料”——一种由氨基酸、称为生长因子的蛋白质、糖、盐和维生素组成的培养基。实验室中用于细胞系的经典饲料是一种叫做胎牛血清的牛血液衍生物，但这同样会带来动物福利和可持续性问题。事实证明，替换它相对简单。他和其他人发表了关于替代品的文章，他指出，每家公司都有自己的专利组合。

但成本仍然非常高。Post说，目前特定生长因子的商业供应每克可能要花费数百万美元，因为它们是一种小批量按照制药标准生产的利基产品。然而，研究人员开始发现一些更便宜的植物替代品。上行食品公司宣布，它在2021年生产了一种无血清饲料，但该公司表示，其最初的产品仍使用一些动物血清。

与此同时，物流流程也有很大的改进空间。例如，加州大学洛杉矶分校的食品科学家Amy Rowat获得了GFI的资助，开发可食用的小珠作为肌肉细胞的支架，使其粘附和弯曲，以改善纤维的质地。其他研究人员正在研究如何让细胞培养物在更大的生物反应器中茁壮成长，同时给它们提供氧气，排出它们的废物，避免破坏它们的结构。

红肉带来的许多有害健康问题将持续存在。联合国粮农组织指出，与其他食品一样，人造肉需要受到有害细菌、过敏原、残留抗生素、生长激素和其他因素的限制。

在环境健康方面，细胞培养肉类将比生产牛肉、猪肉或鸡肉使用更少的土地和水。但能源使用是一个严重的问题——即使假设雄心勃勃的能源使用目标，到2030年，生产每公斤人造肉仍将比牛肉生产多消耗约60%的能源，牛肉生产是目前最严重的违者。然而，根据辛克的分析，如果这些能源来自可再生能源，那么人造肉的碳足迹可能比传统肉类要小。英国牛津大学的一份报告发现，每公斤人造肉蛋白质的排放量甚至可能比植物和昆虫蛋白质的排放量还要少。

第一批进入市场的产品是鸡肉，尽管从气候角度来看，标准鸡肉的碳足迹是主要肉类中最小的。取代鸡对动物福利有真正的好处，可以限制人畜共患疾病，而且通过减少抗生素的使用，可以遏制抗生素耐药性的问题。大多数公司都计划将其业务范围扩大到牛肉和其他肉类。

会有人吃吗?调查发现，消费者食用人造肉的意愿存在很大差异——部分取决于它的名称。人们对“培养肉”和“清洁肉”的态度比“实验室培育肉”或“人造肉”更积极。一些人看到了中国的大众市场，中国的肉类消费增长尤其迅速。

具有讽刺意味的是，在西方世界，人造肉可能会在素食者中找到一个巨大的市场，如果人造肉要在全球问题上有所作为，“它需要取代传统肉类，而不是成为另一种奢侈品”。