[科普中国]-人造肉

人造肉分为两种，其中一种人造肉又称大豆蛋白肉，人造肉主要靠大豆蛋白制成，因为其富含大量的蛋白质和少量的脂肪，所以人造肉是一种健康的食品。另一种是利用动物干细胞制造出的人造肉。

大豆蛋白肉实际是一种对肉类形色和味道进行模仿的豆制品。利用动物干细胞制造出的人造肉，研究人员用糖、氨基酸、油脂、矿物质和多种营养物质“喂养”干细胞，让它不断“长大”。

2015年4月2日，荷兰马斯特里赫特大学的生理学教授Mark Post认为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。18个月前，他亲眼见证了首块牛肌肉干细胞制造的“人造牛肉”。

发展过程问世时间2011年11月，荷兰马斯特里赫特大学生物学教授马克·波斯特说，全球第一个人造肉饼有望于2012年8月或9月问世。研究人员说，人造肉有助人类在解决饥饿问题同时保护水源、土地和能源。

波斯特表示，这个肉饼只为证明“人造肉”这一概念，不意味着大规模生产人造肉条件成熟，因为首个人造肉饼的造价高达25万欧元(约合34.5万美元)。

当前，波斯特已经造出多条“肉条”，每条长约2.5厘米，宽不到1厘米，薄得近乎透明。他说，把大约3000条这样的肉条堆在一起，就可以制作全球第一个人造肉饼。

波斯特希望有一天，研究人员能让人造肉变得更健康，比如添加更多不饱和脂肪以及各种营养素。“我的想法是，既然我们能在实验室中制造出肉，就能让它有多种变化，最终变成更健康的肉，”他说。1

旧式人造肉20世纪30年代后期，美国化学家波耶受汽车制造商福特雇用，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。他从中受到启发，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，不能用更多的精力从事此研究，直到1953年，他才取得“人造肉”的发明专利。

为制造 “人造肉”，波耶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，缠绕成股，可切片、切丁、绞碎。

60年代，人造咸猪肉开始在美国市场上销售。由于肉类价格上涨和肉类中含有脂肪、胆固醇，很多人都认为组织化植物蛋白肉（TVP）销售前景看好。

新式人造肉这一种人造肉，是科学家利用干细胞培育出“肉”。培养“人造肉”属于医学上的组织工程学的范畴，科学家们只能培育出指甲盖大小的骨骼肌。对于人造肉，有人担心在未来的某一天会在超市里吃到培养出的“人肉”。

制作方法美国马里兰大学的博士生贾森·马西尼在《组织工程学》杂志中撰文指出，他带领的一个研究小组已经找到了在实验室内制造“人造肉”的两种方法。一种方法是，他们首先从牛、猪、家禽或鱼的肌肉组织中提取细胞，在一个薄膜上进行培育。他们发现，细胞会生长、扩张，然后从薄膜上脱落；等到脱落后的平面细胞群堆积到一定厚度时，就形成了肉；马西尼提供的另一种方法是在一种三维颗粒中培育肌肉细胞。这样培育出的细胞组织可以用来制造肉制品，比如鸡米花和碎牛肉。

马西尼介绍说：“通过这种技术生产出来的肉有很多好处。它可以根据人们的需要调节肉中所含的营养成分，例如大多数肉里含有过多的Omega6脂肪酸，食用过多会导致健康问题，而人造肉可以用没有危害的Omega3脂肪酸代替。此外，‘人造肉’还可以减少因养殖家禽而带来的污染；人工养殖肉类动物会消耗大量水资源和土地，而‘人造肉’只需要很低的成本。”

制作研究细胞变异

美国与荷兰的科学家正在研制利用动物的细胞组织，直接在实验室当中培养出一种“人造肉”，完全摆脱了饲养和屠宰动物的传统肉类生产方式。然而，这种“人造肉”的制造成本每公斤高达1万美元。

美国与荷兰的科学家正研究以细胞培养的方式，制造出一种“人造肉”。科学家本杰明表示：“我们找到一套方法，让肉类在动物体外生长。”据悉，科学家们首先抽取出动物身上的“肌肉母细胞”(myoblast)，然后将其放在培养液中生长，接着倒入支架，放入生物反应器当中，借此培育出动物肌肉纤维。这些人工培养出来的肌肉，最后将被用来制作肉类食品。

科学家表示这种用人工制造出来的“人造肉”可以保证绝对干净，从根本上杜绝疯牛病以及口蹄疫等病毒感染，而且还可以加入有益人体健康的成分。不过这项研究仍还在实验室阶段，因为每公斤“人造肉”的生产成本约为1万美元，相当于市面上普通肉类价格的1000倍以上。

国内知名专家、上海组织工程研究与开发中心的周广东教授表示，大规模繁育人造肉的可能性很小，几乎是难以做到的。

“所谓动物细胞与组织培养，是从动物体内取出细胞或者组织，模拟体内的生理环境，在无菌、适温和丰富的营养条件下，使离体细胞或者组织生存、生长并维持结构和功能的一门技术。”周广东教授表示，“但是想要大规模的繁育人造肉不太可能。”

周教授说，想要人工培育出的动物的肌肉，要把从动物身上切下的整块肉分散成单个肌肉细胞再进行增值繁育。但是由于整块组织中的肌肉细胞相对较少，因此取一斤肉只能获得少部分的肌肉细胞。想利用这些肌肉细胞再培育出一斤肌肉，那么就需要这些肌肉细胞进行大量的增值。科研人员在实验中发现，正常的细胞在体外培养超过15代以后，细胞发生变异转化成肿瘤的可能性非常大，但肌肉细胞本身的增值能力有限，因此在培育的过程中就要用到晚期的细胞，而使用这种细胞只能产生两种结果，一种就是已经老化的细胞死去，另一种能够就是细胞发生癌变。

前景不乐观

细胞脱离体环境就处于非生理状态，而非生理状态下细胞的稳定性就较差。在体外培养细胞必须能够维持和模拟细胞在体内生存的良好环境和物质代谢过程，为此必须提供必需的营养、适宜的PH、严格的无菌条件、渗透压、培养器皿、温度和二氧化碳等条件。即使是这样的实验环境也很难模拟出完整的人体环境，细胞的代谢、自我修复功能等等都会受到影响，因此所有的细胞在体外培养的过程中都会或多或少发生一些变化。

例如，我们大脑中的一些细胞，如果在人体中也许一辈子都不会发生改变，但是在体外进行培养的过程中，几年以后就会发生改变。“在实验中培育肌肉组织，只是一种试验，或者培育出人的肌肉组织临床用于治疗患者的功能性缺损，但是临床治疗对于培育条件的要求要比日常的实验要求更高。”周广东说。看来，想通过实验室培养的方式“做”出人肉，实现起来还有许多问题要解决。

还有很多潜在的法律问题。比如在荷兰，“人造肉”算不上食品，如果有人把“人造肉”卖给他人食用，会被罚款1000欧元。

解决食品危机

一些全球著名科学家2010年8月16日发布报告称，全球总人口预计将在2050年达到90亿，如果想在不破坏环境的情况下确保这些人获得足够的食物，可能需要推广人造肉。

世界人口增长将引发食品危机

全球总人口将在本世纪中叶达到90亿，需要大量的食品，或引发食品危机。一些研究结果表明，生产粮食的农户将在2050年面临一些环境限制，因为工业企业和消费者将会争夺水资源。由美国科学家组成的一个团体称，人口增加30亿会导致水需求量增加一倍。美国科罗拉多大学教授Kenneth Strzepek表示，这意味着，2050年全球用于粮食灌溉的水量将减少18%。他说：“水需求量增长将给非洲北部、印度、中国和欧洲部分地区和美国西部造成严重的影响。”

传统方法与新技术并重 科学家提议人造肉

但来自全球许多国家不同专业的科学家通过英国皇家学院发表报告称，虽然未来可供粮食生产的新耕地面积非常少，但将全球粮食供应量在未来40年内提高70%并不是一件无法完成的任务。

一些传统的方法被认为是可以有效提高食品产量的方法，例如同时将富国和穷国的农作物用水量减少30-40%。如果发展中国家拥有更好的仓储设施和超市，同时富国消费者只购买所需的食品，那么食品供应量将会显著增加。

除了传统方法，提高食品产量也需要使用新方法。亚洲和撒哈拉沙漠以南非洲地区的日常乳制品和肉制品需求量未来可能增长一倍，使用常规的家畜繁育方法应该可以满足大部分需求，但不能全部满足。国际家畜研究所科学家菲利普-桑顿博士称，可以使用两种方法增加全球奶制品和肉制品产量。他说：“一种是人造肉，一种是纳米技术。”

新技术无法完全消除饥饿 知识产权被垄断阻碍新技术推广

由英国政府首席科学家约翰-贝丁顿牵头进行的一项针对未来全球食品供应的学术评估报告称，即使采用基因改造和纳米等新技术，仍然会有数亿人因为气候变化、水资源短缺和食品消费增长带来的综合作用而挨饿。

然而，一些研究报告称，增加食品产量会碰到一些意想不到的障碍。来自英国和南非的经济学家做出了最悲观的预测，称“为了创造新的绿色革命，人们必须在农业领域付出巨大的努力，但全球技术领域被掌握在七家国际公司手中。”伦敦国王大学詹妮弗-皮耶斯教授说：“这些企业拥有大量知识产权，使大众和国际机构处于不利地位。这将对农业技术的全球推广造成威胁。许多撒哈拉沙漠以南非洲地区国家可能无法生产足够的食品满足本国需求。发达国家未来可以增加食品产量，但缺乏技术能力的国家将处于不利地位。”

外界反应科学界对波斯特的做法仍有不少批评。原荷兰研究项目的首席科学家，乌得勒支大学的亨克·哈格斯曼（Henk Haagsman）认为，如果波斯特想对实验室人造肉进行市场化推广的话，他必须回到培养胚胎干细胞的路子上。使用成年动物的干细胞造肉，只能得到单层的细胞组织；也许可以培养出有限的几层，但是如果层数太多，细胞就无法呼吸，养分也无法达到组织中间，因此肉片肯定都很薄。

澳大利亚莫纳什大学的哲学家、伦理学家罗伯特·斯帕罗博士（Dr. Robert Sparrow）并不相信，人造肉会减少人们对肉的过度消费。他认为科学家耽于幻想，忽视了食品的社会和情感的意义，我们真正应当做的，是恢复当地食物生产的多样性，并且采用更加生态友好的农业生产方式。

撇开环境和道德的问题不谈，人造肉还有口感的问题。英国布里斯托尔大学的杰夫·伍德（Jeff Wood）说，口感是最难模仿的属性，这与畜类的饮食习惯、年龄和烹饪方法都有关系。他认为，人造肉的口感可以用来做酱料较重的菜肴，如肉酱意粉中的碎牛肉，但实验室里很难培养出羊排或沙朗牛排的替代品。有些人善于品尝肉类味道的细微差别，就像葡萄酒的品酒师一样。

波斯特也把口味的因素看得很重。考虑到脂肪可以改善肉的口感，使肉鲜嫩多汁，他的研究小组已经开始着手两个新项目，一是培养脂肪组织，二是增加肉中的肌红蛋白含量。肌红蛋白是肌肉中最重要的铁元素携带者，这正是味道的一个重要组成部分。研究人员先减少细胞的供氧量，之后细胞会产出过量的肌红蛋白进行补偿，他们还可以用咖啡因等其他刺激物培养细胞，或者让肌肉组织更频繁地进行锻炼。

科学界对“人造肉”仍有不少批评。其中之一，是从道德方面出发，澳大利亚莫纳什大学的哲学家、伦理学家罗伯特・斯帕罗博士认为，“人造肉”并不会减少人们对肉的过度消费。他认为科学家耽于幻想，忽视了食品的社会和情感的意义。

另一种主要声音则源自“人造肉”的口感问题。英国布里斯托尔大学的杰夫・伍德说，口感是最难模仿的属性，有些人善于品尝肉类味道的细微差别，就像葡萄酒的品酒师一样。如何烹饪也是一个问题，比如它们在烹饪过程中是否会出现凝结或者散架的问题？

当然，对于“人造肉”的制作材料，大多数普通人有更直接的想法――有人说：“是不是从自己身上抽取少少肌肉纤维，就能自给自足？科幻小说里出现的循环食物也不再是梦了。”尤其对日本人研究出的 “便便肉”，有不少人表示无法接受，“那些地下加工窝点应该最有兴趣，因为他们有希望进一步和公厕集团总公司合作，开发出相应的唐僧肉、地摊牛排等产品吧？”有人说：“虽然平时吃的米饭也是屎尿浇灌长大的，但那和直接摄取还是不同的。”也有人说：“人类迟早得这么吃么？当死亡灭绝和重口味相比，你会怎么选择呢？”

人造肉挑战天然肉事实上, “人造肉”的概念早已有之。第一个提出此概念的是科幻作家拉斯维兹。在他的小说《双星记》中, “合成肉”是火星人引入地球的合成食品之一。更进一步的概念是丘吉尔在上世纪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。”

第一个“能吃”的人造肉出现在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”的要求为: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。

PETA支持人造肉的理由是:如果人造肉全面代替天然肉, 就会有很多动物避免在糟糕的环境中成长, 避免被屠宰的命运。理论上, 从一头猪身上提取的肌肉干细胞可以培养出好几吨猪肉, 且提取干细胞的手术对猪造成的痛苦很小。屠宰牲畜的场面确实让很多人不安, 但对肉食的天然渴望又无法消逝。如果用人造肉代替天然肉, 那么上面这些问题都会迎刃而解。

而从环境保护主义者的角度看, 人造肉代替天然肉也有很大好处。牲畜的粪便会污染土地和水源, 它们放的屁中含有大量的甲烷, 而甲烷的温室效应要比二氧化碳高25倍。畜牧业对环境造成了相当大的压力, 比如山羊会把草根挖出来吃, 对草场的破坏很大。动物的蹄、角、骨、皮和内脏往往被丢弃, 造成了大量的污染。据统计, 美国的牲畜屠宰业每年会抛下14亿吨的垃圾。联合国粮农组织的数据则显示, 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。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。而人造肉理论上不会造成这些问题。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。

同时, 人造肉也可能比天然肉更健康。因为人造肉的生产过程不需要使用抗生素, 而且还可以人为地控制肉中的营养物质, 在生产的过程中可用健康的ω-3脂肪酸来代替易导致高胆固醇的ω-6脂肪酸。例如, 鱼类的干细胞可以用来生产欧米加3多不饱和肪脂酸, 再将这种物质和实验室里培养出的猪肉相结合, 可以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。

科学家说, 这种人造肉可保证绝对干净, 既可从根本上杜绝疯牛病及口蹄疫等病毒感染, 又可保证营养, 同时减少饲养家禽带来的污染。更重要的是, 还可能解决人类遇到的更为重大的挑战, 如人口增长、粮价上涨等引起的食物短缺问题。

联合国也对这项技术产生了兴趣, 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。目前, 全球多个研究团队已在实验室里展开对人造肉的研究。近日在挪威举办的首届国际试管肉研讨会上, 专家首次计划将其推向市场, 并称在设定一系列技术标准后, 人造肉有可能在不久的将来摆上超市货架, 与传统的天然肉类争夺消费者。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学