人造肉:将细胞变成牛排和掘金的科学

“它尝起来像鸡肉。”这是一个常见的上行食品的新试验产品的审查。也许这并不奇怪:它是,毕竟,鸡肉,在细胞水平上。但是,鱼片不从屠宰场。他们是生长在生物反应器在加州的一个城市工厂。

十年前,只有少数研究人员正在调查使肉的潜力。世界上第一个有教养的牛肉汉堡。据报道,该成本325000美元,是由马斯特里赫特大学生物医学工程师马克,吃它在2013年的一次新闻发布会。这些产品现在更接近市场:世界各地的150多家公司正致力于培养肉(牛肉牛排,鸡肉,猪肉和鱼),牛奶或相关的细胞农业产品,包括皮革。

今年6月,美国监管机构通过人造肉,使这个国家第二世界上这种食物转移到市场。两家公司,上行的食物在伯克利和良好的肉(加州阿拉米达旗下只吃),现在有绿灯出售他们的栽培鸡(自2020年以来,少量的好肉的鸡已经可以买到的,只有在新加坡)。观察人士预计至少一个产品可以在今年我们的餐厅,即使最初亏本出售。生产工厂正在建设中,投资已经达到27.8亿美元,据一份行业报告。

商业活动的热身,学者在不同领域,包括食品科学和医学生物技术,提高细胞培养和精炼过程的其他部分。好的食物研究所(-),位于华盛顿特区的非营利组织,成立于2016年,以促进动物产品的替代品,已发放1700万美元通过超过100研究资助加强科学肉类替代品的方方面面;超过一半的钱去培养肉。马萨诸塞州梅德福的塔夫茨大学,2021年建立了一个中心细胞农业,大约有二十多名研究人员现在工作方面从生产到营销cell-cultivated肉。今年4月,英国农业资助细胞制造中心领导的英国巴斯大学。

支持者说,非养殖肉会苗条的负面影响人类贪婪的胃口。饲养牲畜使用大量的土地,约占全球温室气体排放的15%。消费红肉和加工肉类与心脏病、糖尿病和癌症;养鸡场可以传播病毒,如禽流感,促进抗生素耐药性;鱼场可以污染海水。在全球范围内,每年有800亿动物死为我们的晚餐- - - a联合报告由联合国、经济合作与发展组织(oecd)预测,全球肉类需求将增长15%,到2031年,由于富裕的人口增长。

真菌培根和昆虫汉堡:指导未来的蛋白质

作为回应,食品行业一群发展替代蛋白源,从藻类到昆虫(见“真菌培根和昆虫汉堡:指导未来的蛋白质”)。但如果肉的感官体验是一个优先级,然后cell-cultivated肉可能需要最高奖项。“我跟人15年,他们仍然渴望食用纯素肉,”说。如果meat-loving太习惯很难改变,他说,显而易见的解决方案是更换肉与肉。

行业观察人士不同意,然而,非养殖肉能生产多少,便宜和努力是否值得。

“有这样明显的好处在土地利用和biodiversity-related影响。它只是一个更有效的方法来生产肉类,”佩尔说Sinke,工业生态学家非营利性咨询CE在荷兰代尔夫特,曾在评论^1,2人造肉的碳足迹和成本。但他补充称,仍有大问题关于能源使用、技术开发和市场。当前版本是数百成千上万倍常规肉¹。说,来取代10%的每年约3亿吨的全球标准的肉吃可能需要成千上万的生物反应器。

“我非养殖肉非常关键,”马尔科•Springmann说,食物系统研究员伦敦卫生与热带医学学院的,促成了2019年世界经济论坛白皮书替代蛋白质³和2019年吃柳叶刀委员会报告健康、可持续的饮食⁴。“我认为这是一个坏主意卫生,食品安全,目前,对环境也。”

一个更好的汉堡

一般的非养殖肉秘方是活检从动物,培养的细胞营养浴所以他们乘,诱导分化成成熟的肌肉或脂肪,或者锻炼肌肉细胞,让他们结合到纤维。一些产品,包括好肉的产品之一,结合动物细胞与植物材料meaty-tasting金块。其他人,比如从Aleph农场Rehovot以色列,更具雄心的目标是使复杂的结构,包括牛排。

非养殖肉行业主要的科学和工程的挑战在很大程度上是他们十年前一样:寻找最佳起动电池,混合好“喂”来帮助他们成长和隐藏了制造业的物流。

前的思想在所有这些是成本。“有些人喜欢用这个想法,“哦,就像酿造啤酒”。说,“但它没有像酿造啤酒生物保罗木材在墨尔本莫纳什大学、澳大利亚、至关重要的行业。它是更加困难,因此更昂贵比微生物培养动物细胞,他说。

GFI准备一份报告¹,Sinke CE代尔夫特和他的同事们提出了各种预测非养殖肉制造。最乐观的情况推测,生产成本,从理论上讲,被打压到6美元每公斤左右;他们的基准传统肉2美元每公斤。其他的研究不太希望:2021年一个分析使用不同的假设,想象未来非养殖肉的生产成本最低的设施是37美元/公斤⁵,这一数字将“可能排除产品的购买力食品”,这项研究的作者总结道。

寻找最好的,最有效率的产品,公司和研究人员正在调整每个肉类成长过程的一部分。

他们使用各种各样的起动器细胞可以生长在不同的速度和密度,并产生不同的纹理或营养配置文件。职位的公司,肉在马斯特里赫特,荷兰,从牛肌肉干细胞活检(尝试不同的动物和牛的身体部位),生长成成熟的肌肉纤维。然而,这些细胞可分为前停止只有大约30 - 50倍。原则上,尽管一个活检可以提供成百上千公斤的肉,这种方法仍然需要频繁的新鲜的供应。再生生物学家Ori Bar-Nur位于苏黎世的瑞士联邦理工学院获得了-格兰特研究的小分子如何让肌肉干细胞增殖和分化成成熟的肌肉同时。这个技巧应该使更多的肌肉纤维,和更大的,比其他方法更快和更便宜。

另一个选择是使用“不朽”细胞系,理论上可以养活世界从单一活检。这些可以通过基因改造路线,在欧洲面临着一个巨大的监管负担,或跌倒在自发的线路(如发生在著名的海拉人体细胞和各种研究的细胞系小鼠和鹌鹑)。

基于单元的肉会是一个晚餐主食吗?

以色列坚信肉类(原名未来肉技术)在其自发不朽的雷发表了一项研究鸡成纤维细胞⁶。成纤维细胞,一种结缔组织细胞木称“细胞培养的杂草世界”,是快速和容易生长,可以转化为含脂肪细胞。研究了细胞在非常高的密度——这应该适合更多的生物质生物反应器,如果系统可以扩大规模降低成本。信徒肉类的目标是高:它打破了地面设施旨在每年生产10000吨非养殖肉——数量级超过十吨在其他非养殖肉工厂。

一些研究人员说,消费安全的不朽的细胞,这可能累积突变可能导致肿瘤的肉⁷,还没有完全建立。但是3月报告的联合国粮食及农业组织(粮农组织)的安全非养殖肉得出结论,这样的细胞存活的可能性包装、烹饪和消化,并赋予任何伤害,”不符合当前科学理解”⁸。

催化研究非养殖肉,GFI已经编辑了一个目录已知的有用的细胞系(52到目前为止,从动物从奶牛到鹌鹑),并与试剂公司Kerafast在波士顿,马萨诸塞州,存储和销售冷冻四个细胞系的样本。目录包含几个鱼类,如大西洋鲭鱼(鲭鱼属scombrus)。GFI生物学家艾略特史瓦兹指出,鱼不是通常驻留在大学农业部门,但鱼细胞似乎更容易培养,因为它们比哺乳动物细胞低氧水平,更宽容宽pH值范围和低的温度。

迄今为止最昂贵的部分过程所需的“饲料”细胞——汤,氨基酸的蛋白质称为生长因子,糖,盐和维生素。经典的饲料细胞系在实验室是基于一个牛血导数称为胎牛血清,但这同样有动物福利和可持续性问题。取代事实证明相对简单,后说。他和其他人发表了关于替代品,每个公司都有一个专有的混合,他指出。

食物:味道的东西来吗?

但成本仍然是非常高的。当前商业供应的特定生长因子可以花费数百万美元每克,说,因为他们是一个利基产品在少量药品标准。然而,研究也开始出现一些便宜,植物的选择⁹。上行食品宣布了血清饲料2021年,但该公司表示,其最初的产品仍在使用一些动物血清。

与此同时,物流过程的持有大量的改进机会。例如,食品科学家艾米Rowat加州大学的洛杉矶,收到了-格兰特开发食用珠子作为肌肉细胞支架坚持和flex,改善纤维纹理。其他研究人员正在研究如何让细胞培养在大型生物反应器,同时喂它们与氧气,排出废物和避免破坏其结构。

健康踢

施瓦茨说,大多数公司的目标是生产产品的营养价值相当于或优于传统的肉。但许多红肉的有害健康问题将持续下去,Springmann指出。“很可能,这将更健康,如果健康,”他说。处理动物植物等混合动力车鸡块植物融合了鸡脂肪——将非养殖肉产品的便宜的类型,包含人工颜色或添加剂,能给一些消费者暂停。联合国粮农组织指出,至于其他食物,非养殖肉需要限制有害细菌,过敏原,剩下的抗生素、生长激素和其他因素。

在环境卫生方面,培养肉将使用更少的土地和水的比牛肉、猪肉或鸡肉。但是能源消耗是一个严重的问题——即便雄心勃勃的能源利用目标,到2030年生产非养殖肉仍将采取更多的能量比将牛肉生产每公斤约60%,目前最坏的罪犯。如果能源来自于可再生资源,然而,人造肉的碳足迹要小于传统的肉,据Sinke分析²。英国牛津大学的一份报告发现,每公斤排放非养殖肉蛋白质的可能较小甚至比那些来自植物和昆虫的蛋白质¹⁰。

第一个英寸产品进入市场一直鸡,尽管——从气候角度标准鸡最小的碳足迹主要的肉类。但斯沃茨指出,取代鸡对动物福利的真正好处,可以限制人畜共患疾病,少用抗生素,可以阻止抗生素耐药性的问题¹¹。大多数公司计划将范围扩展至牛肉和其他肉类。

会有人吃吗?调查发现宽变化的意愿消费者培养吃肉——部分取决于它。态度更积极向“非养殖肉”和“干净的肉”比描述使用“实验室培养”或“人工”¹²。在中国一些看到一个大众市场招手,肉类消费增长特别快³。

在西方世界,非养殖肉,具有讽刺意味的是,Springmann指出,素食者之间找到一个巨大的市场。好处的食物,例如,已与三星米其林厨师多米尼克•Crenn计划出售其产品在她目前pescatarian餐厅。

如果非养殖肉是削弱全球问题,Sinke说,“它需要取代传统肉类——不会成为另一个奢侈品”。