民以食为天，食物是我们生活中最重要的组成部分。而如今最新潮最具科技感的一种食物就是由细胞培养出来的肉类、奶类，它们与传统肉类和奶类几乎一模一样。这种细胞培养出来的食品能够引发新革命吗？

今天，我们共同关注细胞农业，希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。

在旧金山奢华的Atelier Crenn餐厅用餐的顾客们希望能吃到不寻常的东西。毕竟，这家餐厅是米其林三星餐厅，也是公认的世界顶级餐厅之一。如果一切按计划进行，其菜单上很快就会出现一道真正了不起的新菜：鸡肉，但并非来自通常意义上的“活鸡”。

这块特殊的肉——很可能是在美国销售的第一块——来自一种正在开发的顶级的食品技术。这种技术通过在巨大的营养罐中培养肌肉细胞来生产肉类。类似地，培养乳腺细胞的尝试也在进行当中，可能很快就能在没有奶牛的情况下生产出真正的“牛奶”。

Crenn鸡肉背后的公司是总部位于加利福尼亚州的Upside Foods，该公司于2022年11月获得了美国食品和药物管理局（FDA）的认可，FDA表示这项技术的安全性可靠，无需担忧。不过，该公司的加工设施还需要美国农业部的检验证书。

这一切被称为细胞农业，正如它的一些支持者所说的那样，在它成为一种新奇事物之前，面临着巨大的技术障碍。但如果细胞农业真的成为主流，它就提供了一种无公害的肉类和乳制品的方法——与传统动物产品相比，它对环境的影响可能更小。

从概念上讲，细胞农业很简单。技术人员从鸡、牛或其他动物身上提取少量组织样本。然后从中分离出单个细胞，并将其放入生物反应器——通常是一大桶营养液——细胞在那里成倍增殖，最终变为为肌肉、脂肪或结缔组织，供人们食用。

这些细胞混合在一起的产品，比如碎肉，是最容易被制造出来的，这也是大多数细胞培养肉（以下简称细胞肉）公司正在开发的产品，至少在初期是这样运作的。但Upside公司有一个更雄心勃勃的目标：培育出具有完整肌肉纤维的鸡肉。

“我们已经找到了提供这种纹理体验的方法。”Upside负责产品和监管的副总裁Eric Schulze表示。但他拒绝透露他们是如何做到的。

无论是制作鸡肉还是牛肉，整个过程从开始到结束仅需要两到三周的时间。这比饲养一只鸡所需要的8到10周，或者饲养一头奶牛所需要的18到36个月要快得多。“我们能在21天或更短的时间内生产出一头牛之多的肉量。”Schulze说道。

目前，已经有一种细胞肉制品成功商业化被允许销售，但不是在美国，在新加坡。一些新加坡的餐馆和街头小贩现在开始提供一种混合了细胞肉和植物性成分的鸡块。该产品的售价与农场饲养的有机鸡肉大致相同，但实际生产成本更高。“我们肯定是在亏本出售。”生产这种鸡块的美国公司Good Meat的细胞农业高级主管Vítor Espírito Santo表示。

可是一旦公司扩大规模，成本应该会下降，Santo认为。“我们现在所做的一切都比较昂贵，因为我们使用的是1200升的生物反应器。一旦我们以25万升的规模进行生产，将足以与传统肉类展开竞争。”该公司目前正致力于获得美国方面的批准。

图. 新加坡的一个街头摊贩正在烤着第一个被商业化销售的细胞肉制品。

肉并不是唯一可以从细胞培养中获得的动物产品。数家公司正致力于通过培养乳腺细胞并收集它们分泌的乳汁来生产乳制品。

例如，总部位于加拿大蒙特利尔的Opalia公司的首席执行官Jennifer Côté表示，该公司在一个类似于真实乳房小叶的三维分支结构表面培养乳腺细胞。这些细胞将乳汁分泌到该结构的小叶中，在那里可以进行乳汁收集和提取。

其他一些公司，如总部位于美国北卡罗来纳州的BioMilq公司，则在使用类似的人类乳腺细胞技术来生产人类母乳。但是该产品目前还没有上市。

在某些方面，生产奶的过程比生产肉类更容易，因为细胞本身不需要采收和替换。“我们使用的细胞可以连续存活几个月。”Côté说。这意味着该公司可以专注于开发分泌大量乳汁的细胞，而不是快速分裂的细胞。

此外，她补充道，因为细胞本身不是产品的一部分，所以Opalia可以对该细胞进行基因改造，但是细胞奶本身却不会被判定为转基因产品。

图. 如何在没有牛的条件下生产牛奶

支持者希望细胞肉和细胞奶最终能提供比传统方式更多的优势。通过将动物排除在生产过程之外，细胞培养产品解决了困扰现代工厂化农场的动物福利问题。

Good Food研究所人造肉技术首席科学家Elliot Swartz说，来自清洁的培养设施，而不是充满粪便的农场的肉类和乳制品也不太可能携带食源性疾病。该研究所是一家总部位于美国华盛顿的非营利组织，支持肉类替代品。

支持者还声称，以细胞为基础生产的产品应该比传统的动物产品更具可持续性，因为农民将不再需要仅仅为了获取动物的肉而饲喂和圈养整只动物。

由于这项技术仍处于开发阶段，因此很难知道这种好处能否真正实现。只有少数研究尝试估计细胞肉对环境的影响，然而这些研究都对该技术的未来发展做出了巨大的假设¹。

然而，有一件事似乎很明确。细胞肉在很大程度上依赖于电力，例如加热或冷却培养槽以及将细胞从一个地方输送到另一个地方等任务。如果这些电力来自可再生能源，那么细胞肉的总体碳排放将比来自化石燃料的肉类要少得多，Swartz说道。

然而，荷兰信息咨询公司CE Delft对细胞肉的潜力进行的一项精心研究表明，假设电力相对绿色，细胞肉对环境的影响可能与传统的猪肉或家禽大致相同，但影响远低于牛肉。

图. 细胞肉与传统肉类的碳足迹

不过到目前为止，公司和学术研究人员在细胞农业方面只迈出了一小步。美国加州大学戴维斯分校从事人工肉技术研究的化学工程师David Block说，如果人工肉产业要发展到足以改变全球农业格局的程度，就需要克服几个大的挑战。

大多数专家认为，最大的挑战之一是找到一种廉价的方式来供应细胞生长所需的营养物质和生长因子。现有的培养基过于昂贵，通常依赖于犊牛血液中的成纤维细胞生长因子和胰岛素样生长因子1等分子，它们对细胞生长和维持至关重要。

研究人员希望，像植物或酵母提取物这样相对未加工的来源最终能够提供他们所需的大部分营养素和维生素，并且希望能够找到一种更便宜的方式来生产生长因子。

为了朝着这个方向迈进，荷兰的研究人员开发了一种不使用血清（仅使用现成的化学品）的生长培养基，他们向其中添加了十几种生长因子和其他营养素。他们最近的研究认为，他们的新培养基能使奶牛肌肉细胞几乎和在小牛血清中生长得一样好²。

从研究规模扩张到产业化规模，这是降低成本的关键一步，但是也可能会带来问题。加州大学伯克利分校替代肉类实验室的化学工程师Ricardo San Martin表示，生物反应器越大，就越难确保氨等废物被清除。他指出，即使只是搅拌超大的生物反应器，也会使细胞受到破坏性的剪切力。

对于牛排或整个鸡胸肉等完整的肌肉块，其营养供应问题更加棘手。在动物身上，如此厚的肌肉块中有血管网络蜿蜒穿过，因此每个肌肉细胞都紧挨着血液。该领域的许多研究人员认为，在培养中复刻这种3D结构会带来严峻挑战，而这一挑战尚未被克服。San Msrtin表示，“我认为我们离‘长出’牛排还很遥远，在未来10年或15年内难以实现。”

不过，支持者仍然乐观地认为这些问题很快就会得到解决。“从技术上讲，我们并不担心，” Schulze认为，“只要有足够的时间和科学智慧，就会有人在某个地方找到一种方法来实现它。对所有人而言，主要问题依然是成本。”

的确，成本仍然是一大绊脚石。2013年荷兰团队首次在实验室内培育出了汉堡肉饼，这一成果的成本大约为25万欧元（约合33万美元）。尽管此后成本有所下降，但仍远高于传统肉类。

在一项尚未经过同行评审的研究中，Block和他的同事估计，在一个4.2万升的生物反应器（几乎是目前用于哺乳动物细胞生产的最大生物反应器的两倍）中生产碎牛肉产品的成本约为13.80美元每磅。要想将成本降低至每磅6美元以下（只比传统碎牛肉贵一点），就需要一个更大的——26万升的生物反应器。

但人造肉的价格不一定要与碎牛肉或鸡肉的价格相匹配才具有商业可行性。一些消费者可能愿意支付更高的价格，以避免传统肉类的道德成本和环境成本，就像他们现在为Impossible公司和Beyond Meat公司等提供的植物性肉类替代品买单一样。

Swartz认为，一些传统产品，如鱼子酱、鹅肝或蓝鳍金枪鱼等非常昂贵，人工养殖的版本可能很快就会在成本上具有竞争力。这将为制造商提供一种在努力进一步降低成本的同时带来利润的方法。

另一个过渡的措施可能是使用人造肉来增强植物性产品的风味，就像Good Meat公司现在在新加坡销售的半人造肉、半植物性肉饼那样。制造商还可以添加培养的动物脂肪细胞，使植物性产品更具肉味。Swartz表示：“仅需5%的动物脂肪就能达到这个效果。”他还认为，这种混合产品很可能在未来十年内成为细胞肉领域的主导产品。

类似的初步举措可以帮助细胞奶公司在价格上与牛奶相匹敌之前获得收入。Swartz说，与婴儿配方奶粉相比，母乳有足够的优势，因此许多消费者可能会花高价购买BioMilq和其他公司的人造母乳。

以色列耶路撒冷希伯来大学的哺乳生理学家Nurit Argov-Argaman认为：“如果没有母乳，就不会有各种各样的蛋白质、脂肪酸和糖。” Argov-Argaman同时还是以色列Wilk公司的首席科学家，该公司正在培养人类乳腺细胞，以提取高价值成分，如脂肪酸和乳铁蛋白，以丰富婴儿配方奶粉。

专家认为，在未来几年内，一些细胞培养的肉类和乳制品应该会出现在超市货架上。但是，尽管这一切看起来很有前景，但是没有人真正知道细胞肉和细胞奶最终能否在全球动物性食品市场上占据一席之地。

“毫无疑问，我们将面临巨大的挑战，”Schulze说，“但我们的计划是把它作为一个行业来发展。这实际上是一场食物的太空竞赛。不同之处在于，我们将试图在合理的时间范围内理性地逐一克服这些挑战，当然，而且要安全地解决，因为它们是食物。”

参考文献：

1.Escobar M I R, Cadena E, Nhu T T, et al., 2021. Analysis of the Cultured Meat Production System in Function of Its Environmental Footprint: Current Status, Gaps and Recommendations. Foods, 10(12):2941. https://doi.org/10.3390/foods10122941

2.Kolkmann A M, Van Essen A, Post M J, et al., 2022. Development of a Chemically Defined Medium for in vitro Expansion of Primary Bovine Satellite Cells. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 10:895289. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.895289