實(shí)驗(yàn)室里如何制造出“人造豬肉”

楊 再，呂恒鈺，劉 婧，解美華，陳學(xué)峰，陳澤浩

（1上海農(nóng)昊生物技術(shù)研究所，201609；2上海朝翔生物技術(shù)有限公司，201609；3上海萬佳無窮食品配料有限公司，201609）

1 “人造肉”研究的必要性

人造肉是一種未雨綢繆的研究，因?yàn)殡S著人口不斷增加，到2050年全球人口可能達(dá)到90億，肉食消費(fèi)需求量將會(huì)翻倍。而未來的養(yǎng)殖規(guī)模顯然無法滿足所有人都要吃肉的要求。因此，未來需要修建一些人造肉工廠來滿足人們的需求，這些人造肉并非是用植物蛋白或者動(dòng)物油脂合成的，而是實(shí)實(shí)在在“生長”出來的肉塊。

英國牛津大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，人造肉可以延緩全球氣候變暖，因?yàn)槿忸惿a(chǎn)是碳密集型產(chǎn)品，人造肉將比傳統(tǒng)畜牧業(yè)減少35%～60%的能耗；少占用98%的土地；少產(chǎn)生80%以上的溫室氣體；能減少飼養(yǎng)畜禽給人類環(huán)境帶來的污染。

人造肉對(duì)人體健康有益處。首先，可控制人造肉中的營養(yǎng)成分，可以在生產(chǎn)的過程中用健康的ω-3脂肪酸來代替易致高膽固醇的ω-6脂肪酸。美國航空航天局對(duì)人造肉研究也有濃厚的興趣，因?yàn)槿嗽烊饪赏趯頌橛詈絾T在太空探索時(shí)提供新鮮的肉食。

由于人造肉在衛(wèi)生條件嚴(yán)格的車間里生產(chǎn)，對(duì)細(xì)菌、病毒等微生物的控制更加容易，吃人造肉至少不會(huì)產(chǎn)生肉食品安全問題。

2 “人造肉”的研究進(jìn)展

2.1 在美國：成肌細(xì)胞造肉

科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)物體內(nèi)有一種成肌細(xì)胞，它生存于骨骼肌組織中，是一種在創(chuàng)傷后重建肌肉組織前體細(xì)胞。美國南卡羅來納醫(yī)科大學(xué)的研究人員米羅諾夫從火雞中提取肌細(xì)胞，將它們浸泡在牛血清營養(yǎng)液中，營養(yǎng)液盛放在甲殼素制成的支架上，結(jié)果這些成肌細(xì)胞就長成了一條條火雞肉。不過，目前他培育出的火雞肉比較干硬，沒有天然火雞肉的多汁性。一些研究人員建議添加脂肪，另一些科學(xué)家建議添加血管組織，這樣內(nèi)部細(xì)胞也能吸收氧氣，有助長成口感更好的肉塊，而不是干巴巴的瘦肉條。

2.2 在荷蘭：干細(xì)胞造肉

荷蘭的一個(gè)由公共基金支持的聯(lián)合企業(yè)“試管肉聯(lián)合體”從2006年開始已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出了“人造豬肉”，與以往科學(xué)家培養(yǎng)的“人造肉”、“素肉”、“蟹肉棒”不同，這些豬肉已經(jīng)有了些肌纖維，雖然還不太像豬肉，但是已經(jīng)有點(diǎn)像蛤蜊肉了。

他們的制造方法是從豬肌肉細(xì)胞里提取干細(xì)胞，然后把它放進(jìn)含營養(yǎng)液的“湯”里，幫助這些細(xì)胞分裂，復(fù)制出需要的數(shù)目。荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)生物學(xué)家鮑斯特說：“如果我們從一只豬身上取下來1個(gè)干細(xì)胞，然后在工廠里把它培養(yǎng)成100萬個(gè)細(xì)胞，我們就能少殺很多豬”。

干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞。在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞。動(dòng)物體的肌肉干細(xì)胞可以發(fā)育分化成肌細(xì)胞，后者可互相融合成多核的肌纖維，形成骨骼肌最基本的結(jié)構(gòu)。目前，在培養(yǎng)皿中增殖肌肉干細(xì)胞的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

荷蘭科學(xué)家的最終目的是在實(shí)驗(yàn)室里制造出能夠吃的豬肉，最終能在工廠生產(chǎn)它，可以把這些肉叫做“人造肉”。以前發(fā)明過很多種肉類的替代品，比如素肉是用植物蛋白做的；蟹肉棒則是把魚肉打碎，然后再加淀粉做成的，它們都可以滿足人類對(duì)蛋白質(zhì)的需求，但口味、口感還不能替代天然肉。荷蘭研制出的“人造肉”是真正的肉，如果研制成功，可能會(huì)在很大程度上取代天然肉。

在實(shí)驗(yàn)室里生產(chǎn)豬肉，做起來并不容易。為此，先要知道“肉”到底是什么？美國普度大學(xué)云無心博士表示，狹義的“肉”，指的是動(dòng)物的肌肉組織；廣義的“肉”，指動(dòng)物身上的可食用部分。而“人造肉”說的是狹義的肉。各種肉的口感會(huì)有很大區(qū)別，主要取決于組成的蛋白質(zhì)種類和結(jié)構(gòu)。影響味道的因素很多，“肉味”的來源主要是游離的氨基酸和一些核苷酸，其他因素如脂肪含量、礦物質(zhì)、維生素和一些揮發(fā)性有機(jī)小分子也會(huì)影響到肉的風(fēng)味。肉的口感并不只取決于它的化學(xué)成分，也取決于其他的物理結(jié)構(gòu)。肉不是一個(gè)一個(gè)單擺浮擱的肌肉細(xì)胞，而是肌纖維的復(fù)合體，里面還有一些脂肪細(xì)胞。鑒于公眾對(duì)食用肉的要求，在實(shí)驗(yàn)室里培育肉需要分兩步走：前一步提取肌肉組織，很容易；后一步組成肌肉結(jié)構(gòu)，才是真正困難的。

肌肉里含有肌肉纖維，這是些細(xì)長的細(xì)胞，有多個(gè)細(xì)胞核。它們不會(huì)自我增殖，而是通過肌原細(xì)胞的融合生長。肌原細(xì)胞可以是胚胎干細(xì)胞，也可以是肌肉組織里一種特殊干細(xì)胞，稱為“衛(wèi)星細(xì)胞”。

理論上，在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)肌原細(xì)胞，讓它們?nèi)诤喜⒉浑y，但在實(shí)際肌肉里，細(xì)胞應(yīng)當(dāng)“適時(shí)適地”地生長，也就是說，當(dāng)細(xì)胞在某個(gè)生長的關(guān)鍵時(shí)刻，正好有血管通過血液送來營養(yǎng)和氧氣，同時(shí)把新陳代謝的廢物運(yùn)走。營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣需要直接提供到每個(gè)生長中的細(xì)胞附近。荷蘭科學(xué)家想出解決這個(gè)問題的可能方式是建立一個(gè)海綿狀的“矩陣”，讓培養(yǎng)基融入到這個(gè)“矩陣”中，用這個(gè)“矩陣”來給生長和融合中的肌肉纖維細(xì)胞提供營養(yǎng)。另外，其他類型的細(xì)胞，比如脂肪細(xì)胞也應(yīng)當(dāng)在肌肉組織中生長；同時(shí)化學(xué)信使應(yīng)當(dāng)給生長的組織以提示，讓它生長出正確的結(jié)構(gòu)；最后，肌肉細(xì)胞還應(yīng)當(dāng)接受“體育鍛煉”，通過物理拉伸和運(yùn)動(dòng)來促進(jìn)其發(fā)育。

在實(shí)驗(yàn)室里制造“人造豬肉”的研究，既有很強(qiáng)的實(shí)用性，同時(shí)也有很大的技術(shù)難度，是生物科技和食品科技的一大制高點(diǎn)。美國巴爾的摩布魯姆伯格健康學(xué)院的馬瑟尼表示，美國、北歐和日本一些研究機(jī)構(gòu)也研究實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)肉，但荷蘭是最先進(jìn)的，中國現(xiàn)在還沒有開展這方面的研究。

以前，科學(xué)家制造的“人造肉”都是薄薄的一層，這回荷蘭科學(xué)家用了30 d，培養(yǎng)出的“人造豬肉”已經(jīng)有了長達(dá)1 cm的肌肉纖維。他們培養(yǎng)出的這種肉纖維看上去就像蛤蜊肉，能夠成形，但還是有點(diǎn)軟塌塌、黏糊糊的，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室里的肉所含蛋白質(zhì)要少于傳統(tǒng)的豬肉。當(dāng)前他們遇到的最大問題是如何提高“人造豬肉”里的蛋白質(zhì)含量。在天然豬肉中，蛋白質(zhì)含量達(dá)16%～18%；但實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出來的“人造豬肉”蛋白質(zhì)含量更少。在品嘗的時(shí)候，低蛋白可能會(huì)使其沒有豬肉的口感。但可用于香腸或漢堡里，因?yàn)檫@些東西都是用肉餡制作的，肉餡本來就是把肌肉纖維絞碎，往往還加入淀粉一類的輔料。

據(jù)荷蘭科學(xué)家表示，用作“人造豬肉”的技術(shù)可以很簡(jiǎn)單地用于培養(yǎng)雞肉、牛肉和羊肉，所以人造肉的前景非常光明的。

3 “人造肉”已經(jīng)引發(fā)爭(zhēng)議

多個(gè)國家的人造肉研究已經(jīng)引發(fā)了科學(xué)家、政治家和老百姓的熱議。首先，質(zhì)疑的是有沒有必要進(jìn)行人造肉的研究，這個(gè)問題在前面已經(jīng)論述過。其次，質(zhì)疑人造肉的口感和健康性。研究人員表示，目前已經(jīng)出現(xiàn)的一些人造肉的確口感較差，不過這只是試驗(yàn)初期，相信隨著試驗(yàn)條件的不斷改進(jìn)，人造肉將達(dá)到天然動(dòng)物肉類的風(fēng)味。由于人造肉在衛(wèi)生條件嚴(yán)格的車間里生產(chǎn)，對(duì)細(xì)菌、病毒等微生物的控制更加容易，人造肉出現(xiàn)食品安全問題的概率較低。另外，對(duì)于培育人造肉的營養(yǎng)液可能產(chǎn)生的污染風(fēng)險(xiǎn)，還需要將來進(jìn)一步評(píng)估。再次，一些人認(rèn)為日本研究人員的“糞便肉”超越了人們的心理底線。不少人感到難以接受是從心理角度來講的，無論肉處理得多么干凈，人們總是難以接受從糞便里提取出來的肉。在吃這些肉的時(shí)候想到，其來源是糞便，不少人可能會(huì)惡心嘔吐。不過，研究人員反對(duì)說，不少蔬菜也是糞便澆灌出來的，人們并不會(huì)因此惡心嘔吐。最后，有人質(zhì)疑人造肉可能引發(fā)的倫理問題。由于用干細(xì)胞就可以生產(chǎn)人造肉，可能會(huì)有不法商人用人體細(xì)胞來生產(chǎn)人肉，滿足一些變態(tài)者的需求，也可能會(huì)有生產(chǎn)商用瀕危動(dòng)物細(xì)胞培育人造肉，這可能會(huì)進(jìn)一步危及瀕危動(dòng)物的生存。研究人員表示，一旦人造肉技術(shù)成熟并可上市，政府必然會(huì)出臺(tái)相關(guān)的政策、法規(guī)，來制約相關(guān)的生產(chǎn)和銷售。