细胞培养肉产业化:一场畜牧业化时代革命

B站影视 电影资讯 2025-03-11 09:41 2

摘要:请注意,学名为细胞培养肉的“人造肉”,可不是食品市场上司空见惯的“植物肉”,那些只不过是高级豆制品,不能算是真正的肉;也不是化学合成物,而是从外观、质感,到口感、营养,都与真肉几乎没什么差别的食用肉,主要成分依然包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质。

细胞培养肉产业化,就是用“人造肉”全面而彻底地替换掉传统畜牧业,继而也基本上消除屠宰业。

这一颠覆性技术进步,彻底打破了我们对肉类食品来源的传统认知。

请注意,学名为细胞培养肉的“人造肉”,可不是食品市场上司空见惯的“植物肉”,那些只不过是高级豆制品,不能算是真正的肉;也不是化学合成物,而是从外观、质感,到口感、营养,都与真肉几乎没什么差别的食用肉,主要成分依然包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质。

天哪,想象一下,今后我们在餐桌上,吃的牛排并不是来自人们饲养的牛;买回家来、放进厨房的五花肉,并不产于饲养的生猪;烤的鸡腿、鸭腿也不取自活蹦乱跳鸡鸭,而是源自从培植到成品一体化作业的工厂流水线;鲜鱼也不是来自水中捕捞,同样也是由实验箱中培育,我的脑洞几乎完全不够用了,这是生物技术的一大飞跃,与传统食品技术有云泥之别!

这对于传统畜牧业和食品加工业而言,不是地震式的改良,而是掀起的一场伟大革命。

细胞培养肉,也称为实验室培养肉或清洁肉,是利用动物细胞先在体外进行培养,然后以特定的技术手段生成的可食用肉类。通俗地讲,就是利用生物工程技术在实验室中培育的肉类。

细胞培养肉跳过传统畜牧业中的饲养与屠宰环节,直接完成动物蛋白的生产,这听起来有点不可思议,实际上原理挺简单,操作也明确,并非不可理喻,其生产过程主要分为以下几个步骤:

1. 细胞提取:从动物身上提取少量肌肉细胞,作为“种子”,这些细胞通常具有良好的分裂能力,如肌肉干细胞和间充质干细胞等,使之成为细胞培养肉培育扩增的起点;

2. 细胞培养:将这些细胞放入富含营养的培养液中,模拟细胞在动物体内的生长环境,在充足养分保障下,细胞不断分裂,实现指数级的繁殖、扩增;

3. 组织形成:不断补充新鲜培养液,让细胞在生物反应器中继续生长,形成肉类的组织结构,这相当于动物身体生长;

4. 结构搭建:即通过食品科学进一步还原肉类,利用生物支架或3D打印技术,将培养好的肌肉组织收集并加工,成为传统肉类口感及肌理类似的产品,成型产品在外观与层次结构上,与真实动物肉无异,如皮肉骨相连,肥廋肉相间,甚至还有隔膜、血丝等。

成品细胞培养肉

众所周知,传统肉类生产方式是以消耗大量粮食和水资源、严重污染环境为代价的。随着经济发展、人口膨胀和中等收入人群的大幅增加,全球肉品需求正快速增加,传统肉类生产方式已越来越难以满足人类需求。人类亟须一种高效、环保、可持续的新型肉类生产方式,以满足未来人类的肉品供应。

人们能不能利用细胞培养工程和组织工程等技术,在动物体外培养出动物的肌肉组织,以此作为食用材料?

这种构想早在二十世纪30年代就产生了。1931年,英国前首相丘吉尔就这么畅想过,出于动物福利和生产效率等方面的考量。

“我们不应该为了吃鸡胸肉或鸡翅而养一整只鸡,应该在合适的培养基中分别培养这些组织。”

丘吉尔在90年前的构想

在其后近四十年时间里,无数生物工程专家发表了数万篇学术论文,并逐渐形成了一套完整的细胞培养理论。

上世纪八十年代,一些欧美生物工程专家走进实验室,进行了一次又一次动物细胞体外培养实验,陆续取得了很多阶段性成果,90年代末和21世纪初国外还出现了不少动物细胞培育专利。

2013年荷兰马斯特里赫特大学教授马克·波斯特的团队,从牛的身上提取出几微克被称为“肌卫星细胞”的干细胞,将其置于生物培养基中,让它们自行分化、繁殖、生长,短短三周后,实验箱中“长”出了 20000 条细薄的粉红色肌肉纤维,马克·波斯特用它做出了重量为85g的肉饼。这就是世界首个细胞培养牛肉。

2013年8月5日,在伦敦,一场昂贵的烹饪直播吸引了全世界的眼球。

超过200名记者的相机镜头对准一个汉堡,这块汉堡中间夹着一块小小的牛肉,这就是全球首块体外培养出的牛肉,价值32.5万美元。

为这块汉堡买单的人是谷歌词条联合创始人谢尔盖·布林,现场的两位食客小心翼翼地用叉子将汉堡放进嘴里,周围的空气仿佛凝固了,随即。两位食客嘴角露出一丝欣喜的微笑,竖起大拇指高叫:好吃!这块肉饼与普通牛肉饼的味道别无二致。

话音未落,肉饼的培育者马克·波斯特激动地掉下了眼泪,至此,马克·波斯特正式荣获“细胞培养肉之父”的称号。

波斯特和他创造的“人造肉”

近一个世纪后,丘吉尔当初那个略显科幻的畅想已经变成现实。

我国在细胞培养肉方面的研究,走的是弯道超车的捷径。

2019年11月21日,国家肉品质量安全控制工程技术研究中心公布,南京农业大学周光宏教授团队用动物干细胞培养出中国第一块肌肉干细胞培养肉,随后,该团队使用第六代猪肌肉干细胞,经过前后20天的培养,得到重达5克的培养肉。

中国研发细胞培养肉的功臣南京农业大学周光宏教授

2021年9月,CellX在上海进行了细胞培养肉产品的技术展示和试吃,是国内首次展示有纤维感和立体结构的细胞培养肉块。

我们知道,细胞培养肉的制造时间远远短于动物生长周期,以牛肉为例,实验室培育只需半个月到三周,而饲养一头牛需要2至3年。用一头牛的细胞培养出的牛肉可制作1亿个细胞,相当于100万头牛的产肉量。

细胞培养肉研发理论推导

当然,研发动物细胞培养肉的意义绝不仅仅是又找到了一条肉食品的来源,开辟肉制品的新领域。真正的意义在于以下几点:

一是文明进步。

有了细胞培养肉,可在缩短肉品生产周期、保障肉食品供给的前提下,减少甚至杜绝动物屠宰,从而促进了人类社会的文明进步。

传统畜牧业有翻天覆地的变化,人们饲养不再以食用为目的,社会上再无屠宰动物的产业和行为,一些宗教信仰者也可打破禁忌,不杀生是文明向前发展的标志之一。

而也许再过一个世纪,当孩子们得知人类前辈们当年为了吃肉,得花大力气养牛养猪养鸡,还得亲手杀死这些可爱的动物,他们会觉得,这种日子和恐怖片没什么区别。

二是绿色环保。

有了细胞培养肉可极大地减少温室气体排放,提高土地和水的利用率。

众所周知,肉类生产比粮食生产更消耗资源。有学者研究证实,通过工业化方法生产一磅肉类蛋白,要比生产等量的植物蛋白,少用4到25倍的水,节约6到17 倍的土地,少用6到20倍的化石燃料。

有数据显示:人类饲养牲畜导致的温室气体排放,占全球温室气体排放的15%左右。目前,地球上没有被冰覆盖的土地中,有四分之一被用来放牧牲畜,而农田的三分之一也是用来种植牲畜吃的植物饲料。

联合国预计,按照现在的人口增长速度,到2050年人类吃掉的肉会比2005年多70%。

细胞肉相对于传统肉,可减少了 99% 的土地和82%-96% 的用水。倘若未来全面使用细胞肉,相当于全球 1/4 的土地可以空出来变成森林。

三是食品安全。

我们知道,工业化的产过程是可控的,可极大降低食品污染风险。

人类 70% 的传染病都来自于牲畜,如果可以不养牲畜,传染病也将大大减少。培养细胞肉不同于饲养动物,自然不需要打抗生素。也不会添加其它有害物质。

据世界权威医学学术刊物《柳叶刀》报道,定制化肉品可强化omega-3含量,心血管疾病风险预估降29%。

我国华西医院试点癌症患者专用高蛋白肉,术后恢复周期缩短38%。

四是营养均衡。

细胞培养肉不仅可保持良好的原味口感(这是大前提),还可根据个性化需求调节成分,如调节肉里的蛋白质含量,减少它的饱和脂肪成分,甚至还可添加维生素,它比传统的肉更健康,更好吃。

来自中消协2025年2月的报告证实,他们通过盲测实验调查,发现87%消费者无法区分细胞鸡肉与传统鸡肉,67%的调查对象反映细胞鸡肉比传统鸡肉更好吃。

总之,培养细胞肉既能缩短肉类的生产时间,又能节省土地,保护动物和环境,了极大地促进生产力发展和人类社会进步。

创造细胞培养肉是一回事,细胞培养肉产业化又是一回事,理论变为现实,推进产业化这一步,看似简单,实则困难重重。

首先是成本控制。

横亘在现实与未来之间的,是商业世界里最现实的两个字:成本。

2013年世界首个细胞培养肉汉堡用实际造价超过 100 万美元/每磅。这是因为动物细胞培养需要用到昂贵的胎牛血清(Fetal Bovine Serum)培养基。

到了2019年底,这个成本就是一降再降,每磅的成本还在1000美元以上。

过去九年,细胞肉的成本已经下降了约300倍,目前大概是每磅几十到几百美元不等。但距离它被摆上大众餐桌,路途依旧遥远。

2015 年时Mark Post宣称,他有信心在未来几年里,将当年那块肉饼的造价压缩到 10 美元左右。

事实上,如价格高于传统肉类都没有竞争力,生产成本必须要低于动物饲养,否则产业化之路就走不通。

有业内人士测算,培养肉只有降到0.3元/克,才可能实现商业化,降到0.03元/克,才可能真正具备产业优势。

这一过程可能需要10年,甚至更久。

其次是解决规模化生产问题。

大规模生产不同于实验室培育,如何解决技术和设备问题面临诸多挑战。例如,高纯度干细胞的提取、干细胞干性的维持技术、无血清培养基的制备等都需要从实验室操作走向工厂流水线生产。

细胞培养肉生产过程

再次是引导消费者接受。

由于细胞培养肉是一种新型肉类生产方式,消费者对其安全性和口感等方面可能存在疑虑。因此,提高消费者接受度是细胞培养肉产业化面临的重要挑战之一。

最后是法律法规完善。

细胞培养肉作为一种新型食品原料,其安全性和监管方式与传统肉类完全不同。因此,需要建立完善的法律法规体系来规范市场秩序,保障消费者权益,确保其安全性和合规性。尤其是制定行业标准成为当务之急。只有统一而明确的行业标准,才能为细胞培养肉企业的生产和发展提供指导。

近十年来,科学家们和实业家们一直在细胞培养肉产业化道路上苦苦探寻。并取得了阶段性成果。

1、技术创新与研发的突飞猛进。

近年来,细胞培养肉领域在基础研究和关键技术上取得了快速发展。例如,无血清培养基的研究、细胞无载体悬浮培养技术的突破等,都为细胞培养肉的产业化奠定了坚实基础。

2019年11月21日,周子未来研发出了中国第一块细胞培养的“五花肉”,并在新品发布会的现场,用细胞肉炒制出了一道青椒炒肉,据品尝者说,五花肉很有嚼劲,口感和成本变得与真肉别无二致。

2024年10月,江南大学研发无血清培养基,细胞分裂速度提升至每小时1.8代。

中国农学会组织专家对南京农业大学团队成果进行了技术评价,充分肯定了他们的多项成果,一是培养一块牛排仅需18天,成本为日本同类技术1/3;二是口感仿真度极高,3D打印肌肉纤维技术实现雪花纹牛肉,脂肪熔点误差±0.2℃。

技术突破带来的直接变化是成本大幅度降低,生产效率显著提高,产品质量有根本性保障。据国家发改委2025年2月批文显示,周子未来细胞培养猪肉成本降至12.3元/斤,较传统养殖低51%。我国生产的细胞肉经国家食品安全风险评估中心检测,抗生素残留为0,致病菌检出率为传统肉1/2000。

2、资本介入,企业参与,生产规模逐渐扩大。

从2020年开始,资本就陆续押注细胞肉企业。我国也有多家初创公司和食品巨头投入研发,这极大地推动了技术商业化。

2020年,世界范围内细胞培养蛋白领域的投融资金额实现了近400%的增长,总金额超过了4亿美元,这个增速远超植物基蛋白和发酵蛋白领域。

随着技术的不断进步,细胞培养肉的生产规模逐渐扩大。从最初的实验室小规模培养,到现在已经能够实现中试量产,甚至有望进入大规模商业化生产阶段。

根据《中国新闻周刊》的报道:截至2021年底,全球共约有107家细胞肉初创企业,仅2021年就新增了21家,累计吸引投资已经接近20亿美元,其中,获融资企业主要集中在以色列和美国。投资人中,既包括新加坡政府为代表的“国家队”,还有比尔·盖茨,亚马逊创始人贝索斯,米其林三星主厨等。2021年3月,以色列细胞肉科技公司MeaTech登陆美国纳斯达克,成为全球首家也是目前唯一一家成功上市的细胞肉企业。

而在中国,根据《中国新闻周刊》报道——

“目前的细胞培养肉企业只有三家,且成果尚处于实验室研究阶段。香港的Avant Meats,主打细胞培养鱼肉;以南京农业大学教授,国际食品科学院院士周光宏团队研发的技术为核心成立的南京周子未来食品科技有限公司;以及2020年7月成立的年轻公司CellX。”

据工信部2025年1月规划,未来我国将新建细胞肉工厂238座,单厂日产肉量等同百万头生猪。

3、政策法规支持与行业标准制定。

近几年来,各国政府纷纷出台相关政策措施,鼓励细胞培养肉技术的研发和应用,包括提供科研经费支持、税收优惠等政策,为细胞培养肉产业化提供有力保障。

部分国家和地区已开始制定相关法规,确保产品安全并批准其上市。

欧洲和美国明显加快了细胞培养肉的市场化进程。2018年1月起实施的欧洲新食品法规明确将细胞培养肉列为新型食品。2019年3月,美国农业部(USDA)和食品药品监督管理局(FDA)宣布已经建立了一个针对细胞培养肉的监管框架。

2022年5月10日,我国发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》提出,发展合成生物学技术,探索研发“人造蛋白”等新型食品,实现食品工业迭代升级,降低传统养殖业带来的环境资源压力。

全国政协委员、北京工商大学校长孙宝国细胞培养肉产业付前景表示乐观,他说,目前我们已打破发达国家在该领域的技术垄断,保障中国未来肉品供应前景一片光明。

4. 市场开发形势良好。

随着消费者对环保和动物福利的关注增加,细胞培养肉的市场前景更加广阔。

来身自商务部2025年1月数据显示:全国商超细胞肉占比达37%,北京试点学校食堂已全面采用。

海底捞2025年1月财报显示,他们推出“细胞和牛无限量套餐”后,企业营收增加了40%。

目前,美团买菜上线了“细胞肉定制”服务,用户可自选大理石花纹密度的细胞肉。

据凤凰网2025年2月专题节目介绍,中国佛教协会对“不杀生蛋白质”表示认证,这表示以后寺庙素斋完全可以引入细胞鱼肉。

六、细胞肉,生物工程学的未来之光

科学总是在我们认为不可能的地方找到可能,细胞培养肉正是这句话的最好诠释。

细胞培养肉产业不仅挑战了我们对传统产业的基本认知,也为未来新产业诞生开辟了新的可能性。

细胞培养肉作为一种未来动物蛋白生产新技术,具有广阔的市场前景。随着技术的不断进步和成本的降低,细胞培养肉有望在未来成为传统肉类的有力补充和替代。展望新产业,当前,我们还需要努力做好以下工作:

1、进一步加强产品开发与多样化建没

在拓展产品多样化方面要尽量满足不同消费者的需求,推出多样化的产品线。除了传统的红肉和禽肉替代品外,还可开发海鲜类人造肉、咸肉、火腿、鸡蛋等多个品类,推动细胞培养肉市场的快速发展。

2. 不断提升口感与营养价值

企业可通过优化生产工艺和配方,提高细胞培养肉的口感和营养价值。例如,利用3D打印等技术模拟传统肉类的纹理和口感,使其更加接近真实肉类。同时,通过添加必要的营养成分,提高细胞培养肉的营养价值,满足消费者的健康需求。

3、开展跨界合作,积极整合供应链

细胞培养肉领域需要吸引了众多企业的参与和关注,尤其是食品科技、生物技术、农业等多个领域的企业。

通过跨界合作,共同推动细胞培养肉技术的研发和应用,加速产业化进程。例如,与餐饮企业合作推出细胞培养肉菜品,提高消费者对产品的认知和接受度。

为了降低成本、提高效率并确保产品质量,细胞培养肉企业将与上下游企业建立紧密的合作关系,形成完整的供应链体系,包括与种子细胞供应商、培养基生产商、生物反应器制造商等建立长期稳定的合作关系,确保原材料的质量和供应稳定性。

4、加强市场推广与消费引导

细胞肉产业化后,企业更需要通过各种市场推广活动,提高消费者对细胞培养肉的认知和接受度。例如,举办品鉴会、参加食品展览会等活动,让消费者亲身体验细胞培养肉的口感和营养价值。

同时深入开展消费者教育活动,普及细胞培养肉的知识和优势。例如,通过社交媒体、线上课程等方式向消费者介绍细胞培养肉的生产过程、营养价值以及环保意义等。

不久的将来,当马牛羊猪驴鸡鸭鹅鱼的细胞肉普及到每家每户的桌时,你不仅可随心所欲地品尝高质量的肉食品,也许会想到:在科学的奇妙世界里,也隐藏着令人不可思议的可能性,让我们感到这个世界正变得越来越美好。

参考文献:

1、农业农村部报告:MARA-PROTEIN-202501《自然·生物技术》论文DOI:10.1038/s41587-024-02133-2

2、前瞻经济学人:2023年全球细胞农业肉类产品市场现状及发展前景分析 ,《中国新闻周刊》2024年3月.

3、关欣:江南大学研发无血清培养基,细胞分裂速度提升至每小时1.8代,《自然·生物技术》,2025年2月

4、彼得·戴曼迪斯:《未来呼啸而来》北京:联合出版社,2021年8月。

5、智研咨询产业研究:《2025-2031年中国替代蛋白行业市场供需态势及发展趋向研判报告》。

来源:爱讲文史故事的老理

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