在很多年都未發(fā)生太大改變的畜牧業(yè),一場巨大的變革正在醞釀之中。這場變革主要來自替代蛋白,也可以稱為“人造肉”,即是對人類獲取蛋白質(zhì)方式的dian覆。
造肉的技術(shù)路線主要可分為植物基和動物基,前者是用大豆蛋白制成,技術(shù)成熟度高;后者更為“科幻”, 從動物體內(nèi)分離、提取出少量全能干細(xì)胞或成肌細(xì)胞,在生物反應(yīng)器中進(jìn)行培養(yǎng),再進(jìn)行商品化加工處理。這種生產(chǎn)方式真正dian覆了畜牧業(yè),但技術(shù)難度較高,當(dāng)前成本還居高不下。
今天我們將介紹人造動物基肉即實驗室培養(yǎng)肉。
依靠目前畜牧業(yè)的生產(chǎn)方式,對于環(huán)境來說是很難在2050年承載100億人口。
畜牧業(yè)需要消耗大量的土地、糧食和水資源,與制作標(biāo)準(zhǔn)牛肉漢堡相比,制作人造肉漢堡所產(chǎn)生的溫室氣體排放量減少90%,能源消耗減少46%,對水資源短缺的影響減少99%,對土地使用的影響減少93%。畜牧業(yè)是溫室氣體的主要來源,超過了所有汽車、飛機(jī)、火車和船舶的排放總和。
另外,當(dāng)動物疫病出現(xiàn)時,畜牧業(yè)會遭受重創(chuàng),人造肉則不會受到這方面的干擾。
如果從安全性考慮,家畜養(yǎng)殖場長期給牲畜喂食生長激素和抗生素,而肉類中抗生素耐藥菌,可能會給食用者健康帶來危害。并且人造肉含大量的蛋白質(zhì)和少量飽和脂肪,天然優(yōu)勢是沒有膽固醇。所以相比之下,人造肉其實更加安全。
人工培養(yǎng)的肉不是作為動物的一部分培養(yǎng)出來的,而是在實驗室里培養(yǎng)出來的。
第一步:收獲細(xì)胞并發(fā)展細(xì)胞系
首先從組織培養(yǎng)活檢組織、細(xì)胞庫或(對于雞來說)羽毛根處收獲細(xì)胞。組織樣本可以是原代細(xì)胞或干細(xì)胞。原代細(xì)胞是分化的肌肉細(xì)胞或脂肪細(xì)胞,而干細(xì)胞是未分化的。當(dāng)原代細(xì)胞大量繁殖時,干細(xì)胞的可控性更強(qiáng),增殖更快,壽命更長
組織樣品可以是原代細(xì)胞或干細(xì)胞。原代細(xì)胞是分化的肌肉或脂肪細(xì)胞,而干細(xì)胞未分化。雖然原代細(xì)胞繁殖的數(shù)量更多,但干細(xì)胞更容易控制,增殖速度更快,壽命更長。
第二步:培養(yǎng)一組種子鏈并轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中
一旦選定細(xì)胞并培養(yǎng)出細(xì)胞系,種子系就在培養(yǎng)皿中生長,然后將其轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中進(jìn)行持續(xù)生長。生物反應(yīng)器是受到高度監(jiān)控和調(diào)節(jié)的環(huán)境,它可以密切復(fù)制動物體內(nèi)的生長條件。細(xì)胞被喂食生長培養(yǎng)基,通常是胎牛血清,它由蛋白質(zhì)、維生素、糖、激素和其他營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子組成。
這些細(xì)胞自然形成約0.3毫米長的肌管,然后形成一個環(huán),生長成肌肉組織。現(xiàn)在,它們可以被連接到支架上,比如3D打印的大豆蛋白,它可以拉伸組織,使其生長并增加蛋白質(zhì)含量。大約14天后,這些細(xì)胞發(fā)育成相當(dāng)于生肉的肉糜。
食用實驗室培養(yǎng)肉有什么風(fēng)險?
最終,人們認(rèn)為人造肉比傳統(tǒng)肉更安全。因為組織是在生物反應(yīng)器中生長的,沒有消化器官或動物廢物存在。這大大降低了大腸桿菌等細(xì)菌污染的風(fēng)險。在實驗室培養(yǎng)的肉類中也沒有疾病爆發(fā)的風(fēng)險,而工廠飼養(yǎng)的動物需要接種疫苗以保持健康。此外,培養(yǎng)肉效率更高效,因為只生長了肉類的可食用部分,沒有器官和骨頭的浪費(fèi)。
當(dāng)時實驗室培養(yǎng)的肉類也存在風(fēng)險和未知因素,比如加工過程中的污染。細(xì)胞也有可能發(fā)生突變,從而導(dǎo)致癌癥。然而,這是所有人類和動物細(xì)胞固有的風(fēng)險,而且大多數(shù)突變是無害的。最后,目前尚不清楚實驗室種植的肉是否可以復(fù)制微量營養(yǎng)素,例如鐵,這是食用肉的重要好處。
培養(yǎng)肉的外觀、味道和氣味都類似真肉。然而,復(fù)制真肉的紋理具有挑戰(zhàn)性,目前大多數(shù)培養(yǎng)肉都類似于“非結(jié)構(gòu)化”肉類,如碎牛肉、雞塊和香腸。
最初的培養(yǎng)肉干且無味,脂肪含量有限,這使得漢堡更健康,但不那么美味。在經(jīng)過優(yōu)化支架方法和脂肪與肌肉細(xì)胞比例方面的廣泛研究,實驗室培養(yǎng)肉已經(jīng)朝著開發(fā)口感和質(zhì)地wan美的目標(biāo)取得了重大進(jìn)展。
實驗室培養(yǎng)肉對環(huán)境的影響?
有一個衡量標(biāo)準(zhǔn)是看用于培養(yǎng)肉的土地數(shù)量。毫不奇怪,與傳統(tǒng)牲畜相比,培養(yǎng)肉類所占的面積要少得多。實際上,牛津大學(xué)的一項研究估計,生產(chǎn)培育肉所需的工廠所占的空間將比畜牧業(yè)少99%!但是,減少牲畜意味著減少糞便生產(chǎn),這可能對土壤肥力和碳含量產(chǎn)生負(fù)面影響。
這是個值得研究的課題。早期研究表明,如果我們轉(zhuǎn)而主要食用實驗室培養(yǎng)肉,農(nóng)業(yè)溫室氣體排放可減少90%。但是,人造肉的培養(yǎng)是一個能源和水密集型的過程,所以真正的環(huán)境影響取決于我們的能源是來自化石燃料還是可再生能源。
實驗室培養(yǎng)肉面臨的最大挑戰(zhàn)是什么?
公眾認(rèn)知
對于那些出于倫理或環(huán)境原因不吃肉的人來說,人造肉是很好的選擇。然而,從歷史shang看,大多數(shù)人并不計劃減少肉類消費(fèi),但食用被認(rèn)為是非自然的食物,他們可能會猶豫不決。被視為“gao科技”的食品往往會受到抵制,而希望避免競爭的農(nóng)業(yè)行業(yè)往往會強(qiáng)化這種負(fù)面影響。
監(jiān)管環(huán)境
2020年,新加坡成為di一個批準(zhǔn)出售動物基人造肉的國家:用美國公司Eat Just開發(fā)的生物反應(yīng)器培養(yǎng)人造雞肉。其他國家也在慢慢尋求批準(zhǔn)。與此同時,美國食品和藥物管理局還沒有決定培養(yǎng)肉是否會像傳統(tǒng)肉類產(chǎn)品一樣被分類和管理。
味道和質(zhì)地
盡管人造肉取得了重大進(jìn)步,但目前還不能*復(fù)制真肉的體驗。改進(jìn)最多的是“非結(jié)構(gòu)化”肉類上,如絞碎的牛肉、香腸,以及其他深加工肉類,如雞塊。牛排無疑被認(rèn)為是實驗室培養(yǎng)肉的“圣杯”。這一領(lǐng)域的改進(jìn)預(yù)計將dian覆支架結(jié)構(gòu)和肌肉與脂肪比率的研究。
成本和規(guī)模
di一個實驗室培養(yǎng)的漢堡于2013年制成,花費(fèi)了大約$32.5萬。僅僅四年之后,這個價格就跌到了$600左右。2020年,一塊實驗室培育的雞塊成本為$11,售價為$50。考慮到10塊快餐雞塊只會賣到$5,很明顯,人造肉還沒有達(dá)到市場價格。然而,隨著技術(shù)成熟和生產(chǎn)能力提高,人造肉價格正在迅速下降。
培養(yǎng)肉尚未從規(guī)模經(jīng)濟(jì)中獲益。新加坡的人造雞塊是在一個1,200升的生物反應(yīng)器中培育,而大規(guī)模生產(chǎn)的雞塊可能需要在10,000至50,000升的生物反應(yīng)器中培育。
實驗室培養(yǎng)肉很有可能將變得更加常見。培養(yǎng)肉干凈、無毒、環(huán)保,并且消除了關(guān)于動物治療的大多數(shù)倫理問題。許多公司已經(jīng)開始在實驗室里致力于雞肉、牛肉、豬肉和魚類的培育。
雖然這一領(lǐng)域仍存在不確定性,其中一些是公眾認(rèn)知領(lǐng)域,另一些是科學(xué)領(lǐng)域,但潛在的好處是巨大的。隨著人工培養(yǎng)肉的成本變得與傳統(tǒng)肉類相當(dāng)或更便宜,以及更好質(zhì)地的技術(shù)改進(jìn),實驗室培養(yǎng)肉的好處很可能會變得不可錯過。
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