细胞培养鸡肉
图片来源:EatJust/GoodMeat
近年来,中国不断出台相关政策文件明确支持新蛋白产业的发展。2021年12月农业农村部关于印发《“十四五”全国农业农村科技发展规划》的通知中,明确提到了细胞培养肉、合成蛋奶油等,并将该类别列为国家下一个五年积极参与的领域。2022年3月,提到要“发展生物科技、生物产业,向植物动物微生物要热量、要蛋白”。2022年5月10日,国家发展和改革委员会印发《“十四五”生物经济发展规划》,明确提到“发展合成生物学技术,探索研发‘人造蛋白’等新型食品,实现食品工业化迭代升级,降低传统养殖业带来的环境资源压力”。2023年2月13日,2023年中央一号文件特别提到,发展“动物植物微生物并举的多元化食物供给体系”。这些举措表明,中国正积极推动蛋白质生产向可持续转型,细胞农业是中国食物系统转型不可或缺的一部分。
【资料图】
随着中国的初创公司不断在技术上有所突破,「超技良食」开发出细胞培养藏香猪肉、细胞培养巴马猪五层肉、细胞培养黄羽鸡肉排,「极糜生物」也推出首块完全不含植物支架的动物细胞培养肉,引起业界强烈关注。
大家也许会有疑问,为什么要发展细胞培养肉?细胞培养肉会不会很贵?安全吗?是天然食品吗?今天,我们来一次性解答你可能关心的关于细胞农业的疑问。在回答这些问题之前,我们先来了解一下什么是细胞农业。
一、什么是细胞农业?
1、改变的是过程,而非食物本身
细胞农业是指通过细胞培养而非饲养和屠宰动物来生产动物性食品。这种方法涉及细胞培养或精密发酵以生产肉类、鱼类、鸡蛋和奶制品。从原始的狩猎,到畜牧业发展之后的驯养动物,再到细胞农业,它将成为人类获取动物蛋白的第三阶段。
细胞农业目前包括两种不同的方法:细胞培养(细胞)和精密发酵(非细胞)。
2、细胞培养:肉类与海鲜
细胞培养是指直接从细胞中培养出肉类。为了生产养殖肉类和海鲜,首先通过无痛活检从动物身上采集细胞样本。这些细胞被放置在一个生物反应器中,并被喂养它们生长所需的一切(营养素、氨基酸、脂肪酸、维生素等)。最终的产品与传统肉类相同。相同的过程可用于生产各种肉类和海鲜产品。
培养肉的生产过程
图片来源:proveg
3、精密发酵:乳制品与蛋类
为了生产牛奶或鸡蛋蛋白,相关的遗传信息被引入微生物培养物中,例如真菌或酵母。然后,这些微生物在生物反应器中培育出牛奶或鸡蛋蛋白。然后可以通过将蛋白质与微生物分离来收获蛋白质。由此产生的培养乳或蛋蛋白与传统动物蛋白相同,可用于各种乳制品和蛋制品。这种生产工艺在食品工业中越来越受欢迎,它已被用于生产各种产品,如蛋白质、酶和香料的生产。
培养牛奶生产过程
图片来源:proveg
二、已经有了植物肉产品了,为什么还需要细胞培养肉?
1、解决畜牧业导致的多种问题
细胞培养肉改变了动物性食品的生产过程,对食物安全、健康卫生、对环境友好以及动物福利方面有多种好处。
除此之外,虽然植物性饮食是最可持续的选择,但在味道、舒适度和感知方面,植物基替代品还不能满足所有消费者,因为其味道和口感与传统肉类相比还是存在一些差别。此外,许多消费者很难改变他们的饮食习惯和偏好。这就是为什么我们认为细胞农业是植物基替代品的有益补充,能够满足消费者的不同需求。
对于国家粮食安全和减碳目标来说,食物系统变革势在必行,我们有必要探索所有可行的方案。
传统畜牧业 | 细胞农业 |
占全球20%的温室气体排放[1] | 减少高达96%的温室气体排放[10] |
占80%的农业用地[2] | 减少高达95%的土地使用[11] |
消耗至少20%的淡水资源[3] | 耗水量最多减少78%[12] |
高达80%的雨林遭到破坏[4,5] | 减少森林砍伐 |
77%的大豆用于动物饲料[6] | 在发展中国家,基础粮食与动物饲料之间不存在竞争 |
75%的抗生素在欧盟和美国使用[7] | 少用抗生素,鱼中不含镇静剂或驱虫剂,也不含重金属、汞或塑料 |
存在人畜共患疾病的风险 | 降低人畜共患疾病的风险 |
每年杀死800亿只陆地动物[8]和2.3万亿只海洋动物[9] | 无需每年杀死数十亿只动物 |
2、植物肉与细胞培养肉的混合产品潜力巨大
有一种美味且可持续的混合产品,结合了植物肉成分和细胞培养肉成分,可能具有巨大的成本效益。这一新产品在口感和味道方面有诸多优势,同时使肉类更多汁美味。例如,在植物性鸡块中添加细胞培养的脂肪,可以模仿出鸡肉真正的味道,并改善肉质更多汁。Peace of Meat于2020年3月在柏林的一次公共活动中亮相了一款混合产品,即含有80%的植物蛋白和20%细胞培养脂肪的鸡块。
从这个角度来看,植物基和细胞培养产品并不是相互排斥的,而是可以有机互补,相辅相成的。
三、用细胞培养方式可以生产多少肉?
根据一项估计,一个细胞样本可以产生多达10,000公斤的细胞培养肉。理论上,如果采用这样的估算,我们只需要150头牛就可以满足全世界对牛肉的需求。相比之下,全球有超过15亿头牛的需求[13]。
四、生产细胞培养肉需要多长时间?
生产一块细胞培养肉一般大约需要2-8周的时间。「超技良食」研发的黄羽鸡肉排培植时间仅需11天,生长周期大大缩短。相比之下,黄羽鸡的养殖周期平均为80天左右。
五、细胞培养肉的生产成本是多少?
降低生产成本是细胞农业面临的主要挑战之一。大多数新技术在早期阶段往往很贵——2013年Mosa Meat第一块细胞培养肉成本为32.5万美元!目前细胞培养肉成本已大幅减少,2020年年中时Mosa Meat表示其牛肉产品成本为每公斤180美元;2021年,在2021年,Beliver Meat以7.70美元的价格生产近一磅的养殖鸡,而110克的鸡胸肉的生产成本为1.70美元;来自杭州的「极麋生物」表示,以牛肉为切入口,要在5年内把细胞肉成本降到100元/千克。
然而,从长远来看,细胞农业生产者的目标是让他们的产品价格适中,并且细胞培养肉有望在未来几年内与传统肉类价格持平。最终,我们预计,细胞培养产品将比传统的动物产品更便宜,因为生产它们所需的资源更少。
细胞培养肉汉堡
图片来源:Mosa Meat
六、我们还需要动物生产肉类吗?
为了生产肉,一些细胞农业初创公司正在探索动物活检的替代方法,包括使用羽毛或脐带来获取细胞。科学家们还在研究永生化细胞系(增殖时间更长)以用于肉类生产,同时减少对动物无痛活检的依赖。对于用于生产牛奶和蛋清蛋白等产品的精密发酵方法,则不需要动物,因为生产牛奶和鸡蛋所需的DNA序列是已知的。
七、细胞培养的产品安全吗?
细胞培养肉比传统动物肉更安全,因为它是在无菌环境中生产的,细菌感染、粪便污染和人畜传染病的风险要低得多。当然,细胞培养肉在被授权用于商业用途之前,与其他创新食品一样,必须经过严格的监管程序和安全测试。
美国食品和药物管理局(FDA)对Eat Just旗下的Good Meat细胞培养鸡肉再开绿灯,只需等美国农业部审批确认即可上市。去年11月,FDA也已经认可了UpsideFoods公司的细胞培养鸡肉。2020年,新加坡也成为全球第一个批准细胞培养肉上市销售的国家。
八、细胞农业产品是天然的吗?
几千年来,人类一直在生产培养的食品,包括酒精、奶酪和许多传统食品。细胞农业产品将与这些产品一样天然。另一方面,传统生产的肉类、蛋类和奶制品非常不天然。今天,全世界90%的养殖动物来自工业化农场——从繁殖到饲养再到屠宰,这带来了各种问题:我们吃的动物是经过基因选择的,目的是为了让动物长得更快、更大。例如,鸡的生长速度是30年前的两倍,在大约40天内达到宰杀的重量,导致严重的健康问题。如今,大多数的动物生产数量严重违反自然规律,在不自然的环境中饲养,得不到阳光或新鲜空气,喂食非天然的食物。为了预防这些非自然的生活条件所导致的疾病,并提高利润,人们不得不对养殖动物使用抗生素等各种药物进行治疗。最后,它们被运送到屠宰场宰杀,无法自然死亡。细胞农业避免了所有这些问题,但能提供相同的食物。
九、细胞农业最大的挑战是什么?
细胞农业目前面临的最紧迫的挑战包括技术研发、监管政策的完善和消费者接受度。这需要更多的投资资金助力克服技术的挑战。细胞农业产品的监管框架需要进一步完善,以便为生产者和消费者创造一个有利的环境。此外,我们需要让消费者更多地了解细胞农业的潜在好处和当前的发展,让这些产品将来推出市场有广泛的群众基础和接受度。
参考文献
[1] Xu, X., P. Sharma, S. Shu, et al. (2021): Global greenhouse gas emissions from animal-based foods are twice those of plant-based foods. Nature Food 2(9), 724–732. doi:10.1038/s43016-021-00358-x
[2] Poore, J. & T. Nemecek (2018): Reducing food’s environmental impacts through producers and consumers. Science 360(6392), 987–992. doi:10.1126/science.aaq0216
[3] FAO (2019): Water use in livestock production systems and supply chains – Guidelines for assessment (Version 1). Livestock Environmental Assessment and Performance (LEAP) Partnership. Rome.
[4] Nepstad, D. C., C. M. Stickler, B. S.- Filho, et al. (2008): Interactions among Amazon land use, forests and climate: prospects for a near-term forest tipping point. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 363(1498), 1737-1746.doi:10.1098/rstb.2007.0036
[5] Cerri, C. E. P., C. C. Cerri, S. M. F. Maia, et al. (2018): Reducing Amazon Deforestation through Agricultural Intensification in the Cerrado for Advancing Food Security and Mitigating Climate Change. Sustainability 10(4), 989. doi:10.3390/su10040989
[6] Fraanje, W. & T. Garnett. (2020). Soy: food, feed, and land use change. (Foodsource: Building Blocks). Food Climate Research Network, University of Oxford.
[7] OECD (2016): Antimicrobial Resistance - Policy Insights. Available at: https://www.oecd.org/health/health-systems/AMR-Policy-Insights-November2016.pdf [03.04.2023]
[8] FAO (2022): Crops and livestock products. FAOSTAT. Available at: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL [03.04.2023]
[9] A. Mood and P. Brooke (2019): Numbers of fish caught from the wild each year. Available at http://fishcount.org.uk/fish-count-estimates-2/numbers-of-fish-caught-from-the-wild-each-year [09.12.2020]
[10] Delft, CE Delft (February 2021): LCA of cultivated meat. Future projections for different scenarios. Available at: https://drive.google. com/file/d/1ao1IYCiIj8CM5EikPXF8PLo33mAiSnDJ/view [15.09.2021]
[11] Ibid
[12] Ibid
[13] Mosa Meat (2018): FAQ. Available at https://static1.squarespace.com/static/5a1e69bdd7bdce95bf1ec33b/t/5bb365fbf4e1fcf778e2c7a3/1538483708590/FAQ_MM+website_Oct18.pdf [22.05.2020]
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