人造肉的现实和未来

张田勘

日本东京大学和日清食品公司近日宣布，首次成功利用牛肌肉细胞培养出块状的“人造牛排”。东京大学生产技术研究所和日清食品公司的研究小组表示，目前世界各地研究出的人造肉大部分是碎肉，他们的目标是人工培养出块状的肌肉组织，并让人造牛排具有牛肉本身的口感。

人造肉分为两种，第一种是素肉，由大豆等植物蛋白加工而成，实际上不过是豆制品，这在各国的素食主义者中非常流行。另一种人造肉就是与真正的动物肉类相似的肉，是由动物干细胞制造出的。大致过程是用氨基酸、糖、油脂等物质在器皿中培养干细胞，让肉慢慢长大。现在所指的人造肉一般都说这类由干细胞培养的肉，无论是牛肉，还是猪肉或鸡肉。

人造肉不是新鲜事，在20世纪末就有人提出过这种设想，只是到了2013年才成为现实。荷兰马斯特里赫特大学的马克·波斯特（Mark Post）首次向公众展示了他的团队研发的人造肉。他们先从活牛身上提取干细胞，然后把干细胞放进有营养液的器皿中培育出肌肉组织，最后形成肌肉纤维。

然而，波斯特团队培育出来的人造肉并非像真正屠宰后的动物肉类那样成块状、连着骨头和肌腱。人造肉是一些碎肉，吃起来也没有鲜嫩多汁的感觉，有的试吃者称这种肉像“动物蛋白质蛋糕”。

在美国也有一些公司在致力于人造肉的研发，其中既有人造素肉，也有人造动物肉。超越肉类公司（Beyond Meat）是以研发素肉为主，孟菲斯肉类公司（Memphis Meats）则致力于研发人造动物肉。微软创始人比尔·盖茨曾尝过人造素肉做的汉堡，称赞味道好极了（Its pretty good tasting）。

不过，今天大部分人可能还是离不开传统的动物肉，因为无论从营养还是口感，人造肉目前都不能取代真正肉类，只是人造肉可能是一种应对和解决粮食安全的新方式。

联合国粮农组织（FAO）的统计表明，2016年全球牛肉产量为5874万吨，猪肉产量为10820万吨，但牛肉生产在各方面的消耗都是第一位。牛肉生产占地是猪肉、鸡肉生产占地的29倍，同时比猪肉鸡肉生产多耗水11倍。总体衡量，生产同等数量的牛肉，要比生产猪肉多排放11-15倍的温室气体。如果能生产人造肉来代替部分畜牧养殖的肉类，就可以大大减少温室气体排放，至少人造肉的生产不会占用厂房，也不会使用饲料，用地和用水也会大大减少。

孟菲斯肉类公司也在2015年生产出了人造牛肉（碎肉），该公司称他们的技术能够减少90%的温室气体排放，同时消耗更少的营养物质。传统的畜牧业生产1卡路里的牛肉需要23卡路里的饲料，他们生产人造肉只需投入3卡路里，而且无需添加任何抗生素或添加剂等。该公司预计2021年向公众批量供应人造肉，并且预测30年后人类无需宰杀任何动物就能获得肉类食品。

既然多家人造肉机构声称人造肉是利用干细胞产生，说明人造肉的生产类似于生物工程。生物工程的复杂和难度首先在于，如果要让干细胞生长，需要启动为肌肉编码的基因。这样的基因有很多，而且一些动物的再生机理也成为人造肉生长的线索。

蝾螈在断腿后能长出新腿，壁虎可以在断尾后再长出尾巴……现在，美国麻省理工学院的进化发育生物学家曼西·斯里瓦斯塔瓦（Mansi Srivastava）发现了一种名为早期生长反应（EGR）的“主控基因”，一旦EGR基因开关被激活，就可以调控其他基因，打开或关闭许多生理过程，包括生物各器官组织的再生。而且，这样的再生启动基因还有很多，如Lin28a基因。

现在的研究首先是要确定哪些基因决定着肌肉和肌腱的再生。即便这样的基因确认后，在让肌肉干细胞生长时还需要生物支架，否则再生出的肉只能是一层一层的薄薄的肉片的叠加，甚至是碎片，形成不了3D的整块肉。

当然，除了上述条件，还需要确定，供肌肉干细胞生长的养料是哪些，有了合适的养料，才能让肌肉细胞在器皿中快速生长，而且生长出与真正肉类一样的香味和营养。

畜牧业养殖的牛羊猪等是让动物吃下饲料，包括草类、杂粮等，这些食物通过牲畜的消化系统分解、消化、吸收，转变为七大营养物质，并通过血液循环输送到牲畜的全身各组织器官中，供这些组织器官生长和维持生理功能。

但是，在器皿中培养肌肉干细胞是模拟干细胞需要哪些营养物质，直接把营养物质放到器皿中供肌肉组织吸收，从而获得生长的能量和营养，也就是省去了动物对食物的消化、分解和吸收过程。这样的生长会因省去了消化吸收和血液循环过程，加快肉类的生长。

但是，从养料的供给看，反而可能会增加成本。现在已知的供肌肉在器皿中生长的养料有糖、氨基酸、油脂、矿物质和多种营养物质，实际上就是七大营养物质的组合。为了让器皿中生长的肉也具有肉的原汁原味，即牛肉要像牛肉，就需要添加辅料，例如胎牛血清。但是胎牛血清太贵，难以在批量生产人造牛肉时大量提供。再加上其他成本，目前在实验室中培育的人造肉每千克生产成本约为1万美元，是市场上普通肉类价格的1000倍以上。

另外，在培育人造肉时，由于是在器皿中培养细胞，也容易受各种微生物的影响，如被酵母菌和霉菌污染。对此，也需要有解决的方法。

不过，人造肉的益处也是显而易见的。其一，可以不用抗生素和添加剂，让人造肉更绿色更安全，可以从根本上防止很多人畜共患病和动物疫病，如疯牛病、口蹄疫、非洲猪瘟等。但是，由于要防止微生物污染，也有可能还是需要用抗生素或其他药物，以及添加剂。

在生产人造肉时也可以按人类所需，生产出更营养更有利健康的肉类。例如，可以生产出含健康的ω-3脂肪酸的肉类，以代替易導致高胆固醇的ω-6脂肪酸的肉类，方法是采用鱼类的干细胞来生产ω-3肪脂酸，再将这种物质和实验室里培养出的牛、猪肉相结合，生产出既有肥肉味道、又不会造成高血脂和冠状动脉硬化的猪肉牛肉。但是，这样的方法也需要试验才会有答案。

人造肉生产出来后，还要解决人们的心理观感，不过，最根本的是人造肉的性价比、成本是否能优于传统肉类，技术上是否成熟到能进行批量生产，以及环保优势是否能够体现，都需要未来的研究予以证实。

人造肉当然是一种方向，值得探索，但要成为人们现实中的一种常态食品，可能还有很长的路要走，决非三五年或10多年就能实现。