肉類替代品的專利技術(shù)發(fā)展概況

朱曉　曹猛猛

摘 要：肉類替代品作為肉類消費(fèi)的新潮流，具有節(jié)能減排、健康環(huán)保、分擔(dān)畜禽業(yè)發(fā)展壓力等優(yōu)點(diǎn)，在未來將占有一席之地。該文通過對(duì)肉類替代品專利技術(shù)進(jìn)行分析，以期為其進(jìn)一步研發(fā)和在市場上的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：肉類替代品;專利技術(shù);發(fā)展概況

中圖分類號(hào) TS251文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）15-0128-02

1 引言

2019年4月，全球大型連鎖快餐企業(yè)漢堡王推出人造肉漢堡，引起了市場的熱烈討論，該漢堡的售賣價(jià)格比真牛肉漢堡貴1美元，外觀、口感與牛肉十分相似。2019年5月，美國1家食品科技公司在納斯達(dá)克上市，當(dāng)天收盤時(shí)股價(jià)上漲163%，其主打產(chǎn)品就是肉類替代品。

肉類替代品并非新生事物，早在100年前就已存在，俗稱人造肉、植物肉。隨著食品生物科技的發(fā)展，該產(chǎn)品可分為以下2大類[1]：（1）植物肉：以大豆蛋白為主料經(jīng)纖維化拉絲、成型后制成;（2）培育肉：利用動(dòng)物體內(nèi)分離得到的干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，誘導(dǎo)細(xì)胞分化增殖，經(jīng)過調(diào)味、成型處理制成。

為了滿足全球日益增長的肉類消費(fèi)的需求，全球畜牧業(yè)占用了大量資源，包括50%以上的農(nóng)業(yè)用地、糧食（用作飼料），25%的淡水……飼養(yǎng)畜禽排放的二氧化碳是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要原因之一。不僅如此，養(yǎng)殖畜禽趨近密集化，由此產(chǎn)生了大量含抗生素、激素等的排泄物。肉類替代品的原料為植物蛋白或動(dòng)物細(xì)胞，具有節(jié)能減排、健康環(huán)保、產(chǎn)量高的優(yōu)點(diǎn)，成為了解決上述問題的重要手段之一。據(jù)報(bào)道，利用細(xì)胞培養(yǎng)制作人造肉，一小塊肌肉組織就能培育出1萬kg牛肉。該生產(chǎn)方式可以節(jié)省75%的水，減少87%的溫室氣體排放，減少95%的土地面積[2]。

2 肉類替代品的早期專利技術(shù)

早期蛋白生產(chǎn)肉替代物的方案為將蛋白粉加水、捏團(tuán)、切絲、粘合成型[3]。1953年，波耶在此基礎(chǔ)上提出了以脫脂蛋白粉如大豆粕、花生粕等為原料，將其分散在堿液中形成膠體溶液，然后用尼龍噴絲器的類似設(shè)備噴絲，采用酸性鹽液淋洗以凝固蛋白絲，再經(jīng)過調(diào)味，纏繞成股，成型，制成具有咀嚼感的蛋白肉[4]。但由于采用脫脂原料并經(jīng)酸、堿處理，方法較為復(fù)雜，因而成本較高、營養(yǎng)損失率高、口感較差。由于原料油脂含量高，并不利于蛋白的組織化，不能通過簡單的增加油脂含量來加以改善。我國第1項(xiàng)植物肉專利“植物蛋白纖維絲機(jī)”，實(shí)現(xiàn)了以純機(jī)械的方法直接加工全脂大豆粉成纖維絲，避免了酸、堿的使用，改善了產(chǎn)品的口感和外觀[5]。

3 肉類替代品的現(xiàn)代專利技術(shù)

經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，以大豆等植物蛋白為原料制作植物肉的專利技術(shù)逐漸成熟，但植物蛋白與動(dòng)物蛋白的營養(yǎng)不同，肉類替代品的食用體驗(yàn)、烹飪體驗(yàn)難以媲美真肉是一大技術(shù)難題。因此，如何改善肉類替代品的營養(yǎng)、外觀、口感成為了3大發(fā)展方向。

3.1 營養(yǎng) 培育肉的出現(xiàn)提供了動(dòng)物肉的理想替身，從根源上解決了肉類替代物的動(dòng)物蛋白營養(yǎng)問題。它的誕生可追溯到20世紀(jì)30年代，溫斯頓·丘吉爾提出：“再過50年，我們就不用再做‘為了吃個(gè)雞胸、雞翅，就把整只雞養(yǎng)起來這種荒唐事了。我們可以在合適的媒介里分別培養(yǎng)它們。”[6]然而，經(jīng)過了近80年，干細(xì)胞技術(shù)、細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)和組織工程學(xué)等學(xué)科的發(fā)展和進(jìn)步，才使得這一大膽前衛(wèi)的想法慢慢實(shí)現(xiàn)。

1997年4月，KOBAYASHI發(fā)明了1項(xiàng)包括能夠支撐細(xì)胞和球形顆粒的基體、流動(dòng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)的裝置，可用于培養(yǎng)肌肉細(xì)胞制備可替代肉的蛋白質(zhì)[7]。同年12月，荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的艾倫、沃斯特霍夫和商人庫頓共同申請(qǐng)了工業(yè)化生產(chǎn)培育肉的發(fā)明專利[8]，通過利用肌肉細(xì)胞、干細(xì)胞等在加有膠原蛋白的營養(yǎng)液中進(jìn)行體外培養(yǎng)，誘導(dǎo)細(xì)胞在三維基體中生長增殖，呈現(xiàn)三維結(jié)構(gòu);然后制成人造肉;該申請(qǐng)于2003年在歐洲獲得專利權(quán)。

3.2 外觀 真實(shí)的肉有著特定的紋理和質(zhì)構(gòu)。通過調(diào)整植物肉的蛋白質(zhì)含量，控制擠出孔的橫截面積、擠出溫度和壓力，可使得產(chǎn)品在常溫下形成了類似瘦肉的紋理[9]。另外，還可通過調(diào)整原料組成，如通過將粉碎的低溫脫脂豆粕與谷物蛋白、大豆分離蛋白和淀粉混合、加水調(diào)質(zhì)，并擠壓拉絲，得到具有類似肌肉的感觀特性、可撕拉成絲的肉類替代物[10]。食品3D打印技術(shù)的異軍突起也使得肉類替代物能夠與動(dòng)物肉的外觀更為相像。在可食用的由水凝膠和多肽制成的微載體上培養(yǎng)大量肌肉細(xì)胞以形成細(xì)胞微載體，將微載體作為特殊的“生物墨水”，可經(jīng)3D打印機(jī)制成人造肉[11]。

大豆蛋白無法呈現(xiàn)紅肉的顏色。早期，通常加入一些色素來進(jìn)行調(diào)色，如紅曲色素[12]、胭脂紅色素[13]。然而，肉的顏色在烹飪前后會(huì)發(fā)生變化，這些色素并不能呈現(xiàn)這一變化。食品科學(xué)家們想到肉色取決于血液，因此加入了由動(dòng)物血液、亞硝酸鹽和抗氧化劑組成的著色劑對(duì)植物肉進(jìn)行著色[14]，賦予了植物肉真實(shí)的肉色和味道。然而，動(dòng)物血液的使用存在一定的食品安全隱患，且亞硝酸鹽為致癌物，存在致癌風(fēng)險(xiǎn)。大豆血紅蛋白和動(dòng)物血紅蛋白同源性極高;隨著這一發(fā)現(xiàn)的公開，美國Impossible Foods公司以此提出將大豆血紅蛋白加入肉類替代物中以真實(shí)地模擬肉的味道、色澤[15]，并通過基因重組技術(shù)獲得了可分泌含有血紅素多肽的芽孢桿菌重組細(xì)胞[16]、可編碼大豆血紅蛋白的畢赤酵母[17]，解決了大豆血紅蛋白難以大量合成、成本高昂的技術(shù)問題。

3.3 口感 針對(duì)肉的口感，早期食品科學(xué)家通過添加加溶脹劑小蘇打、保水劑磷酸鈉進(jìn)行保水[18]，加入多糖、黃原膠等親水膠體[19]，以制造具有多汁感的植物蛋白肉。美國Beyond Meat公司通過在植物蛋白仿肉食品中增加主要由植物油、可食用的親水膠體、香味分子、調(diào)味劑、脂肪酸等組成的網(wǎng)絡(luò)包埋體系，使得其中的香味分子、調(diào)味劑、脂肪酸等在烹飪和食用的過程中逐漸緩慢釋放，達(dá)到模擬食物烹飪時(shí)的嘶嘶聲和香味的效果，提升烹飪體驗(yàn)和食用體驗(yàn)[20]。對(duì)于培育肉，將細(xì)胞放置在電流或震動(dòng)的條件下進(jìn)行誘導(dǎo)增殖，模擬運(yùn)動(dòng)的過程，可獲得口感更接近真肉的產(chǎn)品[21]。

4 未來展望

雖然肉類替代物有著良好的應(yīng)用前景和技術(shù)基礎(chǔ)，但它離大眾消費(fèi)者的餐桌尚有一段距離。利用細(xì)胞培養(yǎng)制作肉類替代品生產(chǎn)的成本過于高昂，尚未達(dá)到進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的條件[2];各地飲食文化的不同，使得各國人群對(duì)該類產(chǎn)品的接受度不同，目前的肉類替代物產(chǎn)品可以做到外觀、營養(yǎng)均能達(dá)到真肉的品相和水平，然而，對(duì)于食用體驗(yàn)、烹飪體驗(yàn)尚難以真實(shí)模擬，大眾消費(fèi)者可能會(huì)存在誤解和抵觸;細(xì)胞培養(yǎng)制作人造肉可能會(huì)帶來新的公共食品安全問題，如何進(jìn)行食品安全監(jiān)管也將成為政府面臨的一大難題。

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（責(zé)編：張宏民）