猛犸象肉丸3月28日,在荷兰科学博物馆展出了一颗巨大的肉丸,有别于一般的食用丸子,这颗肉球是由已灭绝猛犸象DNA培养的“人造肉”。

这颗肉球是一道菜,当事人表示它闻起来像是鳄肉,看起来非常诱人,虽然生产过程非常安全,但这颗肉球目前只用来展览,不能食用。

生产这个肉球的是一家澳大利亚公司,该公司已经合成了50多种动物的人造肉,尝试过水、鳄鱼、袋、羊驼和孔雀,还有多种鱼类,这次的之所以选择猛犸象,是因为气候变化是猛犸象灭绝的因素之一,想借此机会告知大众,如果人类还是无节制的大规模养殖动物,气候危机只会愈演愈烈,顺便也展示一下现在人造肉的技术

据英国《卫报》(the Guardian)报道,从事养殖肉研发和生产的食品公司Vow使用来自灭绝已有5000多年的猛犸象肌红蛋白的DNA序列,在实验室里成功复刻出了猛犸象的肌肉蛋白,并做成了一颗“巨大的肉丸”。根据该公司首席科学官詹姆斯·瑞安的说法,肉丸闻起来“有点像鳄鱼肉”。

据悉,Vow公司与昆士兰大学澳大利亚工程研究所的沃尔维唐教授(Ernst Wolvetang)合作完成了猛犸象肉的研发。

首先,生物研究团队需要提取出猛犸象肌红蛋白的DNA序列,因为序列不完整,空白的部分由非洲象的基因来填补;

其次,将合成的DNA序列放在绵羊的干细胞中,在体外创造合适的条件,诱导这些细胞分裂。

当细胞数量达到一定量后,添加一些调料和其他物质,最后烹饪一下。仅仅几周的时间,一颗猛犸象肉球就完成了。

研究人员表示,这颗肉球之所以不建议食用,不是因为不健康或者不卫生,而是因为猛犸象早已经灭绝了,原始人类吃过,但现代人完全没有吃过,如果贸贸然吃了,担心人类身体会不适。

说实话,对于这种人造肉,大多数人是纯好奇而已,真的让你吃,很多人也不敢。

这次造出的猛犸肉的确是一个爆炸性的大新闻,但“人造肉”不是。自2018年以来,非洲猪瘟全球肆虐,“人造肉”获得了更多的关注。而后,随着众多追随者趋之若鹜,众多“人造肉”公司纷纷“闻起舞”。

“人造肉”的概念并非现在才有。第一个提出这个概念的是德国作家拉斯维兹。1897年他在小说《双星记》中提到,“合成肉”是火星人吃的一种食物,也是他们引入地球的合成食品之一。

更进一步的概念则是英国政治家、原英国首相丘吉尔在上世纪30年代提出的。他曾说:“再过50年,我们就不用再做‘为了吃个鸡胸、鸡翅就把整只鸡养起来’这种荒唐事了。我们可以在合适的媒介里分别培养它们。”

30年代后期,美国化学家波耶受汽车制造商福特雇用,专门研究汽车座垫套皮革的代用品。他在研究中发现,榨油和制造人造黄油后的大豆残渣中,蛋白质含量丰富,并可缠绕成股。波耶从中受到启发,想用这类物质制造清淡而又易消化的 “肉类”。但当时限于已担负的科研任务,他不能用更多的精力从事该项研究。

直到1953年,波耶才获得“人造肉”的发明专利。他发明的方法是,把大豆残渣制成细粉,与粘合液混合,直至混合物变成粘胶状,然后象制造尼龙丝一样用喷丝器喷出,经酸和盐类淋洗,使丝凝固,再与调味剂混合,并缠绕成股,这种“人造肉”可切片、切丁、绞碎。

60年代,美国市场正式销售“人造咸猪肉”,因为这种大豆蛋白肉不含胆固醇,很多人认为这种“人造肉”比真肉更健康。

通过细胞培养获得“人造肉”的问世比丘吉尔当年的预言迟了些。第一个“能吃”的这类“人造肉”出现在2000年,美国杜鲁大学支持的生物科学研究联合体用金鱼细胞培养出了人造鱼肉。

2001年,荷兰阿姆斯特丹大学的皮肤病专家韦特霍夫、内科医生艾伦和商人库顿宣布申请了制造”人造肉”的国际专利。他们的专利包括在肌肉细胞里加入胶原蛋白,然后把它们泡在营养液里, 诱导它们分裂增殖。

2008年,荷兰政府出资400万美元资助”人造肉”实验。同年,世界最重要的动物权益保护组织动物伦理联合会 (PETA) 拿出100万美元,用于奖励2012年第一个“成功”把人造鸡肉投入市场的公司。“成功”的标准为:一是合成出味道和口感与常规鸡肉无差别的人造鸡肉;二是被批准生产的人造鸡肉成功地在美国10个以上的州进行商业化销售,其价格与常规鸡肉相当。

2013年,荷兰马斯特里赫特大学的生物工程学家马克•波斯特创造出有史以来第一块人造牛排。当时他认为,在 10年之内人造牛肉除了和自然牛肉一样美味之外,在其它方面也将优于自然牛肉,从而解决当今牛肉生产面临的环境和动物保护问题。

波斯特也希望有一天,“人造肉”能够变得更健康,并且通过添加更多不饱和脂肪以及各种营养素等实现“人造肉”的多样化。


2013年8月5日,在伦敦举行的新闻发布会上,世界上第一个人造牛肉汉堡被制作完成。该汉堡使用的人造肉产品是由荷兰马斯特里赫特大学(Maastricht University)的一组科学家团队培育,成本为32.5万美元。图源|Wikipedia

联合国粮农组织的数据显示,当前全球陆地面积有30%都被用于养殖业 (包括牧场和饲料田) 。人类活动导致的温室气体排放中,有18%来自养殖业,其中生产1千克牛肉相当于排放36.4千克二氧化碳,生产1千克猪肉至少排放3.3千克二氧化碳。而随着全球人口数量的增长和生活水平的提高,到2050年,肉类消费量将从2007年的2.84亿吨上涨到2050年的6亿吨,这无疑将对环境造成很大的压力。

另外根据联合粮农组织的计算结果,畜牧业生产的耗费也需要予以关注。比如生产1千克牛肉需要10千克谷物,生产1千克猪肉需要4-5.5千克谷物,生产1千克的鸡、肉,需要2.1-3千克的谷物。尤其是牛肉生产不容忽视,因为牛肉生产占地是猪肉、鸡肉生产占地的29倍,其耗水量要多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。

“人造肉”在理论上不会造成现在畜牧业导致的一些问题。“人造肉”没有排泄物,不产生毛、皮、角、骨之类不能吃的东西,立体化生产占用的土地也很少。

英国牛津大学的一项研究发现,”人造肉”可以减缓全球气候变暖,因为”人造肉”将比传统畜牧业减少35%到60%的能耗、少占用98%的土地和少产生80%以上的温室气体。


人造肉简要生产流程

细胞肉的无限可能:机遇与挑战

01高纯度的干细胞获取

由于肌肉组织中存在着至少十几种不同类型的细胞,包括成纤维细胞、内皮细胞、血液细胞等,所以如何分离获取畜禽动物高纯度肌肉干细胞成为一大难题。目前使用的流式细胞分选技术则是根据肌肉干细胞特有的表面标志物进行分离,细胞纯度很高,然而该方法的成本较高。

02肌肉干细胞的定向组织分化

干细胞可以自然分化并形成肌肉组织,但是自然状态下体外培养时传代次数非常有限且速率较慢。因此,解决胚胎干细胞的定向分化问题,或者是肌肉干细胞的无限增殖问题,是细胞培养肉技术的关键之一。

通过基因修改也可以使细胞获得无限 增殖的能力以及改进全能干细胞定向分化的稳定性。但这中操作会存在极大的阻力,尤其是在欧盟国家,是完全被禁止的。用于细胞培养肉的干细胞的增殖和分化,应该还是坚持以优化培养条件以及代谢调控为主。

03肌肉干细胞的干性维持

细胞在长期培养过程中,由于端粒的长度在细胞分裂过程中逐渐缩短,会端粒的长度在细胞分裂过程中逐渐缩短,最终导致细胞增殖能力减弱

除此以外,体外培养还会引发表观遗传变异、蛋白质稳态失衡等一系列细胞衰老现象。未来是否可以通过基因编辑维持端粒酶活性来延缓畜禽动物肌肉干细胞衰老是关键研究方向。

04种子细胞大规模培养

目前的规模研究主要是针对1 L以下的转瓶条件,而在2~20 L生物反应器以及更大的超过200 L的生物反应器中还没有详细研究。未来的研究重点在设计规模200 L以上的生物反应器,培养条件如细胞摄入氧气的动力学参数、剪切应力对细胞的影响等方面。

05肉的感官品质形成

细胞培养肉的三维结构直接影响消费者对产品的认可度。目前利用细胞工厂合成原料生产的人造肉食品普遍结构松散,无法让消费者产生真是的咀嚼感。所以如何让细胞培养肉的组织结构和感官品质更接近真肉就显得至关重要。

细胞人造肉的最后一道枷锁

细胞培养肉虽然未来可期,但仍然受到国家政策法规等一系列制约。目前现有的生物产业发展、市场准入和监管、安全性评价等制度均已不能适应细胞培养肉产业发展。

因此,从技术层面上来说,必须通过培养肉营养成分、生物利用度、毒性评价体系研究,构建动物培养肉营养评价模型,形成产品品质指标体系标准。

同时,通过对动物细胞培养肉与真实肉制品对比测试,确定动物培养肉在评估中暴露的膳食摄入标准,为细胞培养肉的市场推广提供安全保障的政策法规。

在生物细胞学研究中,有时需要体外培养和分析癌细胞。细胞要养好,就要用好血清,如Ausbian®特级进口胎牛血清,它的内毒素小于3Eu/ml,使细胞更健康,客户做实验更加顺利。

联合国也对这项技术产生了兴趣,根据预测,世界人口将在未来的40年内增加到90亿,届时生活资料将不能满足所有人需求。更为高效地为人类生产食物必须提上行动日程。也正是在这样的背景下,“人造肉”开始被越来越多地关注,投身“人造肉”的研究人员、研究机构和公司也越来越多。

6月底召开的2022年国际食品安全与健康大会上,南京农业大学原校长、南京周子未来食品科技有限公司首席科学家周光宏教授线上分享了最新研究成果——“细胞培养五花肉”。

细胞肉前景如何?

2021年12月,农业农村部发布《“十四五”全国农业农村科技发展规划》,首次提到了细胞培养肉和其他人工合成蛋白,是未来食品制造中值得关注的重要技术。

国家发改委日前发布的《“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。

相关专家评价——发展细胞肉符合国家可持续发展、低碳农业和“大食物观”的总体战略目标,可实现肉类高效率绿色生产,未来市场空间巨大。但同时,也存在一些瓶颈,比如加工技术、口感、消费者理念等。此外,生产成本依然较高。多位业内人士认为——从短期来看,细胞肉虽然成长快,并不会完全取代畜牧业,而是作为一种对传统畜牧业的补充,给人类肉类蛋白提供一种新的消费选择。

太空价值

这种“人造肉”将为远征月球和火星的梦想提供重要的生存手段,在太空内,人们可以通过冻存细胞进行体外培育,这样可以通过工业化生产满足对肉食的需求。

据美国推广新替代蛋白的行业研究机构好食研究院(Good Food Institute)统计,截至2021年底,全球共约有107家专注细胞培养肉开发的初创公司,仅2021年就新增21家;到2021年底,累计吸引投资逾19.3亿美元。

在国内,细胞培养肉公司晨熙新创、CellX、Avant Meats、周子未来,以及极麋生物均已完成融资。

不过,制造成本高和消费者接受程度不高的现实,一直是这个行业的拦路虎换言之,人造细胞肉走向人类餐桌,仍是一场持久战。

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