生物培育肉發(fā)展現(xiàn)狀及戰(zhàn)略思考

王守偉，孫寶國，李石磊，李雨爽，孫金沅，李瑩瑩,*

（1.中國肉類食品綜合研究中心，北京食品科學(xué)研究院，北京 100068；

2.北京工商大學(xué) 北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

生物培育肉又被稱作培育肉、細(xì)胞培養(yǎng)肉、清潔肉等，是利用動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)的方式控制其快速增殖、定向分化并收集加工而成的一種新型肉類食品[1]。2019年， 該技術(shù)被《麻省理工科技評(píng)論》選為人類的“十大突破性技術(shù)”，被認(rèn)為是最有可能解決未來人類肉品生產(chǎn)和消費(fèi)困境的解決方案之一，具有極高的潛在商業(yè)價(jià)值[2-4]。 作為全球第一人口大國，隨著我國居民生活水平的不斷提升，我國每年的肉品生產(chǎn)和消費(fèi)數(shù)量巨大且增速迅猛[5]， 其中以肉類為代表的優(yōu)質(zhì)動(dòng)物源性蛋白和以大豆為代表的優(yōu)質(zhì)植物源性蛋白都面臨著巨大的供給空缺[6]。 因此，發(fā)展本國生物培育肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)，預(yù)防其他國家在該領(lǐng)域?qū)ξ覈纬杉夹g(shù)壟斷，為保障我國未來肉品供應(yīng)提供多樣化選擇是未來食品領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢[7]。

目前，關(guān)于生物培育肉發(fā)展的相關(guān)研究文獻(xiàn)已從多維度介紹了該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。例如，王遷瑋等[8]發(fā)表的《培養(yǎng)肉風(fēng)險(xiǎn)防范與安全管理規(guī)范》梳理了生物培育肉生產(chǎn)過程中可能使用的無食品安全使用史的組分、生產(chǎn)過程中可能使用的新工藝以及基因工程改造等可能給食品安全問題帶來的新挑戰(zhàn)，并分別提出了針對性的應(yīng)對建議；周光宏等[9]發(fā)表的《培養(yǎng)肉的研究進(jìn)展與挑戰(zhàn)》對生物培育肉的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了綜述，針對性地提出了生物培育肉技術(shù)的可能發(fā)展方向與面臨的挑戰(zhàn)；王圣楠等[10]發(fā)表的《人造肉類技術(shù)特點(diǎn)和需求分析》綜述了人造肉的分類與發(fā)展歷史和現(xiàn)有人造肉的核心制造技術(shù)與市場前景，分析了畜禽種質(zhì)資源多樣性對于提升生物培育肉的重要性；董桂靈[11]發(fā)表的《“培育肉”的研究進(jìn)展及相關(guān)專利申請》概括綜述了生物培育肉在專利申請方面的最新進(jìn)展，為實(shí)現(xiàn)生物培育肉的工業(yè)化生產(chǎn)提供了參考；劉業(yè)學(xué)等[12]發(fā)表的《從肌肉的組織結(jié)構(gòu)和生成機(jī)制探討“人造肉”開發(fā)的仿生技術(shù)》針對不同種類肉制品的質(zhì)地結(jié)構(gòu)和感官品質(zhì)及可模仿性等方面，詳細(xì)評(píng)價(jià)目前已應(yīng)用的或有潛在應(yīng)用的人造肉生產(chǎn)策略與技術(shù)，并對人造肉的產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)前景進(jìn)行展望；Rubio等[13]發(fā)表的Plant-based and cell-based approaches to meat production詳細(xì)介紹了基于植物和細(xì)胞的肉類替代品在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品特性、環(huán)境影響、動(dòng)物福利、營養(yǎng)學(xué)等方面的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，為正確認(rèn)識(shí)包括生物培育肉在內(nèi)的人造肉技術(shù)提供了一個(gè)全面的視角；王守偉等[1]發(fā)表的《人造肉分類與命名分析及規(guī)范建議》系統(tǒng)介紹了人造肉的分類及命名發(fā)展歷程，提出了規(guī)范我國人造肉命名的合理化建議。上述文獻(xiàn)分別從生物培育肉的技術(shù)特點(diǎn)、標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、應(yīng)用前景等多維度分別進(jìn)行了詳細(xì)的綜述分析和合理化預(yù)測。然而，生物培育肉的發(fā)展需要一整套的發(fā)展戰(zhàn)略保證其從基礎(chǔ)研究到市場化的快速進(jìn)行，目前尚無關(guān)于生物培育肉發(fā)展現(xiàn)狀的全方位研究以從戰(zhàn)略高度研判國內(nèi)外生物培育肉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析我國 在生物培育肉相關(guān)領(lǐng)域存在的問題與瓶頸，提出我國生物培育肉發(fā)展的戰(zhàn)略性建議，為相關(guān)部門制定生物培育肉發(fā)展戰(zhàn)略提供科學(xué)依據(jù)和參考。

本文首先從緩解傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)壓力、保障肉類供應(yīng)安全、提升人類科技發(fā)展水平等角度闡述在我國發(fā)展生物培育肉的必要性；然后從發(fā)展和問題兩個(gè)層面分別基于對生物培育肉的發(fā)展、資本投入、監(jiān)管及技術(shù)的綜述分析詳細(xì)闡釋全球生物培育肉的具體發(fā)展現(xiàn)狀和我國在該領(lǐng)域的基本發(fā)展?fàn)顩r。目前，我國在生物培育肉的研制和市場化推進(jìn)方面雖然取得了一定的進(jìn)展，然而相較于美國和歐盟等存在著資本投入不足、監(jiān)管不明朗、技術(shù)發(fā)展滯后等諸多制約因素；進(jìn)而結(jié)合我國的科技發(fā)展現(xiàn)狀提出我國發(fā)展生物培育肉的中長期發(fā)展戰(zhàn)略思考，最終分別從產(chǎn)業(yè)進(jìn)步、法律監(jiān)管和市場發(fā)展角度形成從國家層面加大投資、建立生物培育肉監(jiān)管體系、建立和完善生物培育肉相關(guān)法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及開展公眾科普引導(dǎo)消費(fèi)者正確認(rèn)識(shí)生物培育肉的具體對策建議。

1 發(fā)展生物培育肉的戰(zhàn)略意義分析

1.1 緩解傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)的壓力

長期以來，人類主要依靠動(dòng)物養(yǎng)殖的傳統(tǒng)肉類作為唯一的動(dòng)物蛋白來源途徑。然而，傳統(tǒng)的肉類生產(chǎn)過程是化石燃料、土地和水資源的重要消耗者，也是主要污染源之一。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）統(tǒng)計(jì)，全球有30%的土地被用于發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)（占全部農(nóng)業(yè)用地的70%），養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放占人類總排放量的18%，消耗的淡水占人類總使用量的8%，另外，養(yǎng)殖業(yè)對全球生物物種的多樣性也帶來了極大的威脅[14]。傳統(tǒng)肉類生產(chǎn)方式導(dǎo)致的資源消耗[15]、環(huán)境 污染[16]、生態(tài)破壞[17]和食品安全[18-19]等問題已成為制約人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

根據(jù)研究機(jī)構(gòu)CE Delft在2021年最新的生命周期評(píng)估[20]和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估[21]分析，與傳統(tǒng)的雞肉、豬肉和牛肉生產(chǎn)相比較，生物培育肉可分別減少63%、72%和81%～95%的土地使用量，可將全球溫室氣體排放量分別降低17%、52%和85%～92%。同時(shí)，因?yàn)檎麄€(gè)生產(chǎn)過程是完全無菌的，生物培育肉還有效降低了有害病原體污染的風(fēng)險(xiǎn)，消除了對抗生素等傳統(tǒng)獸藥的需求，避免了除草劑等農(nóng)殘通過食物鏈進(jìn)入肉品的可能。另外，若在生產(chǎn)過程中使用可再生能源，在10 年內(nèi)生物培育肉的生產(chǎn)成本將低于傳統(tǒng)肉類并且對環(huán)境的影響更小。我國作為全球第一人口大國和肉類消費(fèi)大國[22-23]，亟需從國家層面推動(dòng)生物培育肉的快速發(fā)展，減少傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式對環(huán)境的影響，提升社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展水平。

1.2 保障肉類供應(yīng)安全

據(jù)FAO[24]和聯(lián)合國人口司[25]預(yù)測，2050年全球人口數(shù)量將增至約90億（圖1A），屆時(shí)全球年均肉類需求量將激增至4.65億 t（圖1B），是2000年全球肉類總產(chǎn)量（2.28億 t）的2 倍。再加之無法預(yù)測的“瘟疫、地區(qū)緊張局勢、自然災(zāi)害”等突發(fā)問題都可能導(dǎo)致人類的肉品供應(yīng)出現(xiàn)短缺。從國內(nèi)看，近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，肉類農(nóng)產(chǎn)品的供求出現(xiàn)了嚴(yán)重的不平衡。據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示[26]，2020年我國大豆進(jìn)口10 033萬 t、肉類進(jìn)口 991萬 t，較2019年同期分別增長了13.3%和60.4%，這嚴(yán)重影響了我國飼料業(yè)和畜牧業(yè)的健康發(fā)展。相較于傳統(tǒng)養(yǎng)殖生產(chǎn)肉品，生物培育肉可憑借“短周期生產(chǎn)”這一優(yōu)勢，迅速填補(bǔ)肉類市場空缺，從而穩(wěn)定價(jià)格。因此，發(fā)展生物培育肉對彌補(bǔ)傳統(tǒng)養(yǎng)殖生產(chǎn)肉類的供應(yīng)不足，保障國家肉類市場供應(yīng)穩(wěn)定、推動(dòng)肉類產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、帶動(dòng)肉類產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展等方面都具有重大戰(zhàn)略意義。

圖1 2050年全球人口數(shù)量和肉類需求預(yù)測趨勢圖[24-25]Fig.1 Predicted global population and meat demand trend by 2050[24-25]

1.3 提升科技發(fā)展水平

生物培育肉是食品生物制造的產(chǎn)物，也是包括食品學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、材料學(xué)等眾多學(xué)科在內(nèi)的前沿科技交叉產(chǎn)物，更是目前全球食品科學(xué)研究的制高點(diǎn)。該領(lǐng)域融合了合成生物學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、增材制造等眾多顛覆性前沿技術(shù)，研究內(nèi)容處于創(chuàng)新研究的關(guān)鍵階段，需要開展大量的原始創(chuàng)新工作，如肌肉干細(xì)胞或脂肪前體細(xì)胞的定向分化、可食用3D培養(yǎng)支架材料、低成本非動(dòng)物源性專用培養(yǎng)基、生物培育肉工程化生產(chǎn)工藝等[8,27]，這些問題的突破將會(huì)極大推進(jìn)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展水平。另外，生物培育肉的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)的食品加工理念，加快發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)有助于我國在新型食品制造領(lǐng)域積累原創(chuàng)性研究成果，引領(lǐng)未來食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提升我國在未來全球高科技食品領(lǐng)域中的地位。

2 全球生物培育肉的現(xiàn)狀和趨勢

2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2013年起，隨著生物培育肉概念的不斷成熟，全球陸續(xù)成立了數(shù)量眾多的生物培育肉相關(guān)初創(chuàng)企業(yè)，截至2020年底，全球共有89 家公司生產(chǎn)生物培育肉或?yàn)槠鋬r(jià)值鏈中的生產(chǎn)商提供服務(wù)，這些企業(yè)分布于全球23 個(gè)主要經(jīng)濟(jì)體，其中僅2019—2020年間全球就有48 家企業(yè)涉足該領(lǐng)域，占總量的54%，如圖2A所示。另外，全球還有眾多的非盈利組織積極推動(dòng)生物培育肉的發(fā)展，如The Good Food Institute和New Harvest等，這些反映出全球生物培育肉市場具有良好的發(fā)展勢頭并被廣泛看好。美國、歐盟、以色列、日本和新加坡等國家或地區(qū)均從國家戰(zhàn)略層面將生物培育肉定性為未來食品的重要研究領(lǐng)域，并投入了大量資源開展研究，已經(jīng)出現(xiàn)了一批代表性的頭部企業(yè)（表1）。

表1 全球部分代表性生物培育肉相關(guān)初創(chuàng)企業(yè)基本概況[28-30]Table 1 Overview of representative start-ups related to cultured meat around the world[28-30]

如圖2B所示，美國是全球最活躍的生物培育肉市場，擁有的企業(yè)數(shù)量占全球1/3，表1所列全球代表性的生物培育肉企業(yè)中美國有3 家，其中Eat Just公司的雞源生物培育肉產(chǎn)品已于2020年在新加坡上市，Upside Foods（曾用名Memphis Meats）和BlueNalu公司的生物培育肉產(chǎn)品也正在等待監(jiān)管部門的審批和產(chǎn)業(yè)化，這些反映出美國的生物培育肉在技術(shù)、規(guī)模方面均有明顯優(yōu)勢。

圖2 全球生物培育肉公司的基本概況總結(jié)[1,28]Fig.2 Summary of the basic profile of global cultivated meat companies[1,28]

盡管每個(gè)生物培育肉初創(chuàng)公司以不同的方式解決某些技術(shù)障礙，但每個(gè)公司都面臨著過于龐大的挑戰(zhàn)，無法借助精簡的初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)單獨(dú)解決。較小的專業(yè)生命科學(xué)公司也已開始與細(xì)胞生物培育肉公司合作，以提供定制的培養(yǎng)基解決方案、細(xì)胞和蛋白質(zhì)表征技術(shù)等。目前，該行業(yè)已開始向多元化發(fā)展，企業(yè)對企業(yè)的模式已經(jīng)開始出現(xiàn)，如出現(xiàn)了專門生產(chǎn)細(xì)胞培養(yǎng)基和細(xì)胞生長因子的公司（Multus Media、Heuros、Luyef、Biftek、Future Fields、Cultured Blood等），專注于提供種子細(xì)胞系的公司（Cell Farm Foods）等，生物培育肉的價(jià)值產(chǎn)業(yè)鏈正加速形成。未來，隨著技術(shù)的不斷突破、升級(jí)和成熟，生物培育肉相關(guān)行業(yè)的專業(yè)化水平也將會(huì)越來越高，產(chǎn)業(yè)分工越來越精細(xì)，產(chǎn)業(yè)鏈越來越完善，生物培育肉的生產(chǎn)成本也將隨之大幅度降低，從而實(shí)現(xiàn)生物培育肉的工業(yè)化生產(chǎn)[28]。

2.2 資本投入

基于巨大的市場化前景，生物培育肉吸引了投資者的極大關(guān)注，自2016年2月Memphis Meats公司完成 275萬 美元種子輪融資以來，截至2020年底，生物培育肉相關(guān)公司獲得了超過4.9億 美元的直接資本投資，其中2020年全球該行業(yè)得到的資本投資總額幾乎是前5 年投資總額的3 倍（圖3），其中，Upside Foods和Mosa Meat公司分別獲得了1.86億和0.75億 美元的B輪融資。除了常見的畜禽源性生物培育肉產(chǎn)品外，水產(chǎn)品源性的生物培育肉也是此行業(yè)的重要內(nèi)容。2020年BlueNalu公司獲得了 水產(chǎn)生物培育肉開發(fā)領(lǐng)域最大的一筆A輪融 資（2 000萬 美元），總部位于新加坡的Shiok Meats公司獲得了1 560萬 美元的A輪融資用于開發(fā)蝦源生物培育肉產(chǎn)品[30]。在全球“新冠”疫情爆發(fā)的背景下更加凸顯出資本市場對生物培育肉行業(yè)發(fā)展前景的看好。

圖3 全球生物培育肉公司2015—2020年每年獲得的投資金額[29]Fig.3 Annual investment funds raised by cultivated meat companies worldwide from 2015 to 2020[29]

另外，全球有多個(gè)政府機(jī)構(gòu)也投資生物培育肉行業(yè)。印度政府已承諾出資60萬 美元用于建立生物培育肉農(nóng)業(yè)卓越中心，新加坡食品局（Singapore Food Agency，SFA）宣布投入用于生物培育肉相關(guān)研究的資金約為 1.08億 美元，日本科學(xué)技術(shù)廳也已資助Integriculture公司開展生物培育肉相關(guān)研究，比利時(shí)政府已向相關(guān)研究機(jī)構(gòu)投資360萬 歐元，其中120萬 歐元用于Peace of Meat公司發(fā)展生物培育肉，歐盟委員會(huì)已向荷蘭的一家生物培育肉初創(chuàng)公司Meatable注資300萬 美元。2020年秋，美國國家科學(xué)基金會(huì)設(shè)立專項(xiàng)出資355萬 美元支持一項(xiàng)旨在為可持續(xù)的生物培育肉生產(chǎn)奠定科學(xué)和工程基礎(chǔ)的研究項(xiàng)目，研究內(nèi)容包括細(xì)胞系構(gòu)建、培養(yǎng)基優(yōu)化和生產(chǎn)、用于塊狀肉生產(chǎn)的支架材料研發(fā)以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)和生命周期分析[30]。2020年8月，歐盟設(shè)立總投資272萬 歐元的“Meat4All”研究專項(xiàng)，目標(biāo)包括：1）到2021年，將生物培育肉生產(chǎn)工藝規(guī)模從135 kg擴(kuò)大至10 t；2）保證大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值；3）開發(fā)100%非動(dòng)物源性培養(yǎng)基；4）保持健康要求至最終產(chǎn)品；5）保持80%以上利用生物反應(yīng)器生產(chǎn)的產(chǎn)品在可接受的價(jià)格區(qū)間；6）100%可追溯非轉(zhuǎn)基因動(dòng)物細(xì)胞；7）生產(chǎn)可加工成香腸或冷切肉形式的原始生物培育肉，至2023年將平均售價(jià)降至6 英鎊/kg； 8）培育行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者；9）開展旨在確定和預(yù)測市場和消費(fèi)者需求的品嘗實(shí)驗(yàn)[30]。

未來，隨著資本支持力度的不斷加大，生物培育肉相關(guān)核心技術(shù)會(huì)加速突破，技術(shù)的發(fā)展又會(huì)進(jìn)一步刺激資本更大規(guī)模的支持，二者相互作用將會(huì)大大加速生物培育肉的研發(fā)進(jìn)度并不斷提升其市場地位。

2.3 監(jiān)管

生物培育肉行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展不僅需要技術(shù)研發(fā)和資本投入，還需要適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管體系保證其健康發(fā)展[31]。 目前，歐盟、美國和新加披率先走在前列，2019年3月，美國農(nóng)業(yè)部（the United State Department of Agriculture，USDA）和食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）宣布已聯(lián)合建立了針對生物培育肉的監(jiān)管體系[32]。2019年3月4日，密西西比州眾議院通過2922號(hào)參議院法案，該法案要求修正1968年啟用至今的密西西比州肉類檢驗(yàn)法，要求基于植物蛋白、昆蟲蛋白制作的食品和生物培育肉類都不能再用“肉”字宣傳[32]。 2021年4月，美國政府問責(zé)局發(fā)布針對生物培育肉聯(lián)合監(jiān)管的具體建議報(bào)告，主要包括關(guān)鍵監(jiān)督部門的合理設(shè)置和建立對重要生產(chǎn)階段和指標(biāo)的可追溯體系[33]，這體現(xiàn)了美國對生物培育肉安全性的重視并可能加速監(jiān)管體系的建立過程。2021年7月，F(xiàn)DA和USDA就生物培育肉的監(jiān)管再次召開會(huì)議，確認(rèn)水產(chǎn)品培育肉的食品化加工階段和標(biāo)簽環(huán)節(jié)的監(jiān)管歸FDA負(fù)責(zé)[34]；生物培育肉在歐盟的監(jiān)管早已得到確認(rèn)，2018年1月起生效的《新食品原料法規(guī)》（No.1169/2011）明確規(guī)定由細(xì)胞培養(yǎng)物或源自動(dòng)物組織培養(yǎng)物產(chǎn)生的食物都將被視作一種新食品[35]，因此生物培育肉在歐洲不會(huì)被視為現(xiàn)有某種食品的附屬種類，而被授權(quán)為歐洲的一級(jí)新食品；據(jù)SFA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，新加坡90%以上的食品依靠進(jìn)口，因而與其他國家或地區(qū)相比，新加坡更加注重依靠現(xiàn)代科技力量改變其食物長期依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，并制定了到2030年?duì)I養(yǎng)自給率達(dá)到30%的戰(zhàn)略目標(biāo)，為促進(jìn)生物培育肉的快速發(fā)展，新加披率先制定了針對生物培育肉的監(jiān)管體系，目前新加坡已成為全球首個(gè)批準(zhǔn)生物培育肉上市的國家[36]。

雖然歐盟、美國早已在生物培育肉監(jiān)管層面進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)，新加坡甚至率先公布了一個(gè)相對客觀的具體監(jiān)管措施，但仍然可以看出目前針對生物培育肉的監(jiān)管是不全面的，歐盟至今尚無一例生物培育肉的上市申請獲批，美國仍沒有賦予其《聯(lián)合監(jiān)管協(xié)議》法律地位，新加坡的監(jiān)管舉措依然是開放的，對于生物培育肉安全性這一核心問題仍在探索中，監(jiān)管內(nèi)容僅對細(xì)胞的穩(wěn)定性有相關(guān)要求，但對種子細(xì)胞的轉(zhuǎn)基因問題、生物培育肉的營養(yǎng)問題、生物培育肉的質(zhì)量控制等核心問題仍有諸多疑問，需要通過進(jìn)一步的監(jiān)管評(píng)估和技術(shù)發(fā)展才能日臻完善[37]。

2.4 技術(shù)發(fā)展

早在1997年，Van Eelen等就提交了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)人造肉的國際專利申請并獲得了美國專利局的授權(quán)，該專利涵蓋了從細(xì)胞分離、培養(yǎng)到成肉的生物培育肉生產(chǎn)全過程，是目前可查的最早關(guān)于生物培育肉的清晰概念描述[38]，但在當(dāng)時(shí)囿于技術(shù)和成本這一概念并未引起人類的重視。2013年荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)的研究者將這一構(gòu)想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐，點(diǎn)燃了人類嘗試改變千百年來肉類生產(chǎn)模式的熱情[1]。生物培育肉的快速發(fā)展得益于 干細(xì)胞生物學(xué)和組織工程學(xué)在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的快速發(fā)展，目前全球有諸多初創(chuàng)企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)展示其第1款生物培育肉產(chǎn)品，以色列Aleph Farms公司在2018年12月宣布利用3D生物打印的方式制備出全球第1塊具有類肌肉質(zhì)地的培育牛排，2020年美國Eat Just公司的雞源生物培育肉已開始正式在新加坡上市銷售，美國Upside Foods（更名前為Memphis Meat）公司在2021年5月份宣布相關(guān)雞源生物培育肉產(chǎn)品正等待監(jiān)管部門的審查，這說明生物培育肉的產(chǎn)量已經(jīng)逐漸從實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)樣品的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)階段，代表著生物培育肉作為食品生產(chǎn)的應(yīng)用向前邁進(jìn)了一步[30]。

從技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀看，基于3D生物打印或支架材料的細(xì)胞三維培養(yǎng)和分化技術(shù)研發(fā)是目前基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)。 2019年哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院報(bào)道了一種利用旋轉(zhuǎn)噴射紡絲工藝制成的明膠納米纖維作為肌肉組織結(jié)構(gòu)支架的細(xì)胞外基質(zhì)的成功嘗試[39]。2020年以色列海法理工學(xué)院在Nature Food雜志撰文提出一種成功利用組織化大豆蛋白作為3D工程化牛肌肉組織支架的制備方法[40]； 在無血清培養(yǎng)基研發(fā)方面，Mosa Meat公司宣稱已開發(fā)出可用于小規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的非動(dòng)物源性無血清培養(yǎng)基[41]。

從技術(shù)發(fā)展趨勢看，生物培育肉的發(fā)展離不開5 個(gè)核心技術(shù)的突破（圖4），以實(shí)現(xiàn)從醫(yī)學(xué)擴(kuò)展應(yīng)用向食品應(yīng)用目的轉(zhuǎn)化。在細(xì)胞資源庫構(gòu)建方面，狀態(tài)穩(wěn)定的肌肉細(xì)胞前體細(xì)胞、脂肪細(xì)胞前體細(xì)胞等的提取、鑒定和保存方法將是發(fā)展的重點(diǎn)；在無血清培養(yǎng)條件研發(fā)方面，非動(dòng)物源性的高效無血清培養(yǎng)基的開發(fā)將是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，具體包括水解蛋白的利用、關(guān)鍵生長因子的篩選和表達(dá)等；在支架材料研發(fā)方面，具有良好生物 相容性、低成本、可食用、非動(dòng)物源性支架材料將是發(fā)展的重點(diǎn)方向；在精準(zhǔn)營養(yǎng)調(diào)控方面，通過人為調(diào)控生物培育肉的組織構(gòu)成控制生物培育肉的營養(yǎng)成分比例和食用口感將是發(fā)展的重點(diǎn)；在安全性評(píng)價(jià)方面，開發(fā)可靠的、有針對性的生物培育肉安全評(píng)價(jià)體系將是發(fā)展的重點(diǎn)。

圖4 生物培育肉制造技術(shù)概況及產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)Fig.4 General situation of cultivated meat manufacturing technology and foundations for industrialization of cultivated meat

3 我國生物培育肉的現(xiàn)狀及問題

3.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著國家的重視和技術(shù)的不斷成熟，國內(nèi)眾多高校、研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)紛紛介入開展生物培育肉相關(guān)研究，相關(guān)領(lǐng)域的論文發(fā)表呈快速增長趨勢；同時(shí)，從2019年起我國相關(guān)企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域也獲得了多次資金支持（表2），這既反映了市場對于該行業(yè)未來發(fā)展前景的積極態(tài)度，也大大加快了我國在該領(lǐng)域的發(fā)展速度。

表2 我國從事生物培育肉相關(guān)企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)概況[30]Table 2 Information about enterprises or research institutions engaged in cultivated meat in China[30]

然而，相較于美國、荷蘭、以色列、歐盟等在全球生物培育肉發(fā)展中處于領(lǐng)先地位的國家或地區(qū)，我國在生物培育肉相關(guān)技術(shù)積累、研發(fā)投入、市場參與度、政府關(guān)注度等方面仍然有相當(dāng)大的差距。在研發(fā)投入方面，2020年全球相關(guān)行業(yè)的融資規(guī)模達(dá)到了3.66億 美元，而且正呈快速增長的發(fā)展態(tài)勢，相較之下，我國在該方面的投資規(guī)模幾乎可以忽略不計(jì)；在市場參與度方面，全球的參與主體是企業(yè)，截至2020年12月底全球就有89 家相關(guān)從業(yè)企業(yè)，反觀我國的參與主體大部分是從事基礎(chǔ)研究的高?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)；另外，在生物培育肉生產(chǎn)所需的產(chǎn)業(yè)鏈支撐方面，我國與先進(jìn)國家之間也有著不小的差距。

3.2 學(xué)科間的協(xié)同和產(chǎn)學(xué)研融合亟需加強(qiáng)

生物培育肉的制造是多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，是高科技成果的綜合運(yùn)用，如細(xì)胞培養(yǎng)需要生命科學(xué)的 參與，支架材料需要材料科學(xué)的參與，食品化加工需要食品科學(xué)的參與；同時(shí)，每一個(gè)生產(chǎn)階段又涉及從基礎(chǔ)研究到工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)學(xué)研全過程，如從細(xì)胞的干性維持研究到細(xì)胞的工業(yè)級(jí)規(guī)模擴(kuò)增。因此，生物培育肉的工業(yè)化生產(chǎn)不是一蹴而就的，是在“量”不斷增長和“質(zhì)”不斷提升的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)從醫(yī)學(xué)研究到食品應(yīng)用的漸進(jìn)式過渡，產(chǎn)學(xué)研之間需要“循環(huán)式”反復(fù)優(yōu)化。因此，生物培育肉的工業(yè)化生產(chǎn)是一個(gè)需要學(xué)科間緊密協(xié)同和產(chǎn)學(xué)研深度融合的系統(tǒng)性工程，如不能打破學(xué)科壁壘，做到產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，勢必阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.3 產(chǎn)業(yè)環(huán)境有待優(yōu)化

生物培育肉行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展既需要在基礎(chǔ)研究層面突破諸多核心技術(shù)以降低成本、提升口感，同時(shí)需要大量社會(huì)資源投入支持其規(guī)?；a(chǎn)，因此生物培育肉行業(yè)整體呈現(xiàn)出投入大、見效慢、收益難的特點(diǎn)。相較于歐美等對生物培育肉行業(yè)的多渠道資金投入，目前國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的投資仍然很少，主要以風(fēng)險(xiǎn)投資為主，而且投入分散，這極大限制了我國在相關(guān)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域開展集中科研攻關(guān)的速度，延緩了我國在相關(guān)工業(yè)化研究領(lǐng)域快速提升生物培育肉生產(chǎn)規(guī)模的進(jìn)度。我國亟需從國家層面集中優(yōu)勢資源對相關(guān)的優(yōu)勢科研團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)政策和資金支持，以點(diǎn)帶面快速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展速度和規(guī)模。

3.4 監(jiān)管框架尚未搭建，法律法規(guī)體系尚未布局

目前我國現(xiàn)有的傳統(tǒng)食品安全監(jiān)管體系與美國類似，即農(nóng)業(yè)農(nóng)村部管理禽畜等的養(yǎng)殖和屠宰過程，國家市場監(jiān)督管理總局負(fù)責(zé)流通環(huán)節(jié)食品安全監(jiān)督管理。同時(shí)，我國也有與歐盟法規(guī)類似的《新食品原料安全性審查管理辦法》[42]，其中新食品原料是指在我國無傳統(tǒng)食用習(xí)慣的以下物品：1）動(dòng)物、植物和微生物；2）從動(dòng)物、植物和微生物中分離的成分；3）原有結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的食品成分；4）其他新研制的食品原料。生物培育肉的出現(xiàn)完全突破了上述已有的監(jiān)管體系邊界，既與人類傳統(tǒng)食品有明顯不同，又與常見的新食品有本質(zhì)區(qū)別，這極大增加了該類食品的監(jiān)管難度。合理的監(jiān)管既是規(guī)范生物培育肉行業(yè)健康發(fā)展的必然舉措，又能體現(xiàn)出政府對該行業(yè)的積極態(tài)度。我國具有14億人口的巨大肉類消費(fèi)市場，而且有著悠久的飲食文化傳統(tǒng)，主動(dòng)進(jìn)行相關(guān)生物培育肉的安全性、標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、監(jiān)管法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系等方面的頂層設(shè)計(jì)對于進(jìn)一步推動(dòng)我國生物培育肉行業(yè)的健康發(fā)展、縮小與先進(jìn)國家的差距、保護(hù)本國的市場等都具有重要的戰(zhàn)略意義。

3.5 關(guān)鍵技術(shù)尚待突破

3.5.1 基礎(chǔ)科學(xué)研究仍需積累

前沿生命科學(xué)、先進(jìn)材料、核心設(shè)備、關(guān)鍵試劑等的發(fā)展是生物培育肉科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，近年來隨著醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)等的發(fā)展，我國在上述諸多方面雖取得了長足進(jìn)步，然而針對可食用生物培育肉制備工藝中最優(yōu)的種子細(xì)胞來源、可食用非動(dòng)物源性支架材料的研制、非動(dòng)物源性培養(yǎng)基的研發(fā)、培育肉的營養(yǎng)學(xué)調(diào)控等制約生物培育肉工程化發(fā)展所需關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)仍處于起始階段。

3.5.2 工程技術(shù)體系有待開發(fā)

生物培育肉工程化發(fā)展所需的大規(guī)模及超大規(guī)模生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造和控制技術(shù)，適于工業(yè)化生產(chǎn)的非動(dòng)物源性培養(yǎng)基和支架材料生產(chǎn)技術(shù)，智能化的生物培育肉工業(yè)化生產(chǎn)工藝是目前制約我國生物培育肉工程化開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。然而，由于我國長期以來在相關(guān)領(lǐng)域的研究大部分以科研院所為主，企業(yè)在該方面的研究基礎(chǔ)和主動(dòng)投入比較薄弱，這就導(dǎo)致我國在上述領(lǐng)域的工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，被先進(jìn)國家形成技術(shù)壟斷。

3.5.3 亟需攻克極限空間生物培育肉的制造技術(shù)

近年來，我國的空間站、極地考察站建設(shè)取得了長足的發(fā)展，在相關(guān)極限平臺(tái)中開展生物培育肉相關(guān)的研究對于驗(yàn)證在密閉環(huán)境中生物培育肉制備的可行性、為空間站中航天人員直接供應(yīng)新鮮肉類食品、為月球基地和火星基地等深空探測項(xiàng)目提供技術(shù)支撐均具有重要的戰(zhàn)略意義。研究微重力環(huán)境對細(xì)胞的影響和針對受限空間條件進(jìn)行培養(yǎng)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化微重力條件下干細(xì)胞培養(yǎng)和塊狀組織構(gòu)建，開發(fā)適合太空環(huán)境的生物培育肉制造工藝體系是亟需攻克的關(guān)鍵技術(shù)。

4 我國發(fā)展生物培育肉的戰(zhàn)略思考

4.1 行業(yè)規(guī)劃建議

堅(jiān)持四個(gè)“面向”指導(dǎo)思想，引領(lǐng)多學(xué)科的融合與集成創(chuàng)新，聚焦最前沿的科學(xué)與技術(shù)成果，重點(diǎn)突破規(guī)模增殖及生產(chǎn)成本過高等技術(shù)瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)生物領(lǐng)域與食品產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，形成一批具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和市場前景的重大科技成果和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立具有國際先進(jìn)水平的生物培育肉的研發(fā)體系和生產(chǎn)基地，引領(lǐng)我國新型肉類食品產(chǎn)業(yè)向多領(lǐng)域、多梯度、深層次、高技術(shù)、智能化、低能耗、全利用、高效益、可持續(xù)的方向發(fā)展，助推我國進(jìn)入全球高科技食品強(qiáng)國前列。

4.1.1 總體目標(biāo)

研制一批生物培育肉生產(chǎn)所需的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的共性關(guān)鍵技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)，原始創(chuàng)新能力處于國際領(lǐng)跑地位，使我國成為全球生物培育肉科技創(chuàng)新中心，產(chǎn)業(yè)水平達(dá)到國際領(lǐng)先。

4.1.2 五年目標(biāo)（2021—2025年）

構(gòu)建小規(guī)模的技術(shù)體系，形成少數(shù)單一產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)種子細(xì)胞的高效提取和較大規(guī)模擴(kuò)增、研制小規(guī)模3D培養(yǎng)支架材料、實(shí)現(xiàn)部分替代培養(yǎng)基中的動(dòng)物源性成份、積累風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估資料、制定生物培育肉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.3 十年目標(biāo)（2026—2030年）

構(gòu)建中等規(guī)模的技術(shù)體系，產(chǎn)品種類增加，產(chǎn)品風(fēng)味和口感有明顯的改善，實(shí)現(xiàn)脂肪、胞外基質(zhì)等多種細(xì)胞的培育及塑型，實(shí)現(xiàn)不同種屬種子細(xì)胞的高效提取、實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的大規(guī)模擴(kuò)增、研制大規(guī)模3D培養(yǎng)支架材料、自主研制出生物反應(yīng)容器、實(shí)現(xiàn)低成本無血清專用培養(yǎng)基的研制。

4.1.4 十五年目標(biāo)（2031—2035年）

構(gòu)建大規(guī)模的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，相關(guān)配套設(shè)備、耗材、試劑的國產(chǎn)化，逐漸降低生產(chǎn)成本。研發(fā)出更加豐富的產(chǎn)品種類，營養(yǎng)、風(fēng)味、口感等更能切合人們對肉類的需求。通過基礎(chǔ)平臺(tái)投資建設(shè)，研制一批生物培育肉生產(chǎn)所需的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的共性關(guān)鍵技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)，原始創(chuàng)新能力處于國際領(lǐng)跑地位，使我國成為全球生物培育肉科技創(chuàng)新中心，產(chǎn)業(yè)水平達(dá)到國際領(lǐng)先。

4.2 發(fā)展對策建議

為了加快我國生物培育肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐，預(yù)防發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域形成技術(shù)壟斷，保障我國未來肉品供應(yīng)，清除嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主觀和客觀障礙，完善我國生物培育肉發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，加快創(chuàng)新突破，提出以下政策措施建議。

4.2.1 集中優(yōu)勢資源攻克關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)防發(fā)達(dá)國家形成 技術(shù)壟斷

建議在生物培育肉研究方面加強(qiáng)政策引導(dǎo)，將分布于不同學(xué)科體系中的生物培育肉制備所需關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行集中梳理，組織集中優(yōu)勢力量對生物培育肉制備所需的基礎(chǔ)科學(xué)問題進(jìn)行集中攻關(guān)，快速形成一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物培育肉制備關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)防發(fā)達(dá)國家在此領(lǐng)域?qū)ξ覈纬杉夹g(shù)壟斷；同時(shí)，建議通過在已有科技基金項(xiàng)目中增設(shè)單獨(dú)門類加大對相關(guān)研究人員的資助力度，確?？焖傩纬伞包c(diǎn)”的突破，通過設(shè)立相關(guān)科技計(jì)劃項(xiàng)目對相關(guān)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)進(jìn)行集中資助，確?？焖傩纬伞熬€”和“面”的突破。

4.2.2 擴(kuò)大投資培育優(yōu)勢企業(yè)，推進(jìn)生物培育肉工業(yè)化

建議將生物培育肉相關(guān)產(chǎn)業(yè)列入“十四五”戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)研究機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)積極參與相關(guān)研制和生產(chǎn)，通過政策支持引導(dǎo)有研究基礎(chǔ)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)主動(dòng)開展與生物培育肉工業(yè)化相關(guān)的設(shè)備、試劑、材料、工藝等的工程化開發(fā)，通過擴(kuò)大投資保證研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)有足夠的資金采購相關(guān)設(shè)備從事 與生物培育肉生產(chǎn)相關(guān)的工業(yè)化嘗試，以提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和加速工業(yè)化；建議對相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)提供融資傾斜政策和資金支持，引導(dǎo)有實(shí)力的傳統(tǒng)食品生產(chǎn)企業(yè)主動(dòng)投入相關(guān)行業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程，預(yù)防整個(gè)行業(yè)過度依賴風(fēng)險(xiǎn)投資可能帶來的不確定風(fēng)險(xiǎn)，確保生物培育肉行業(yè)的健康發(fā)展。

4.2.3 建立產(chǎn)業(yè)監(jiān)管體系，推動(dòng)生物培育肉市場化

建議厘清政府相關(guān)部門在生物培育肉生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的監(jiān)管主體和職責(zé)，合理分工；建議對生物培育肉生產(chǎn)中使用的新組分、新的生產(chǎn)工藝進(jìn)行系統(tǒng)性安全評(píng)估，在產(chǎn)品的安全性和營養(yǎng)成分評(píng)價(jià)方面形成一整套獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)體系和客觀的監(jiān)管體系，促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。建議我國將生物培育肉定性為新食品原料，依據(jù)我國《新食品原料安全性審查管理辦法》進(jìn)行管理。針對生物培育肉的生產(chǎn)過程制訂標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)技術(shù)文件，涵蓋種子細(xì)胞庫的管理、細(xì)胞的增殖、細(xì)胞的分化、細(xì)胞的獲取、細(xì)胞的食品化加工、支架材料、培養(yǎng)基等生物培育肉的生產(chǎn)全過程。建議對生物培育肉的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)進(jìn)行科學(xué)調(diào)研和論證，制定既能夠客觀描述生物培育肉本質(zhì)又能夠與傳統(tǒng)肉品有明顯區(qū)分，同時(shí)又有良好公眾接受度的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)管理規(guī)范。