實驗室里如何制造出“人造豬肉”

楊 再，呂恒鈺，劉 婧，解美華，陳學峰，陳澤浩

（1上海農昊生物技術研究所，201609；2上海朝翔生物技術有限公司，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，因為隨著人口不斷增加，到2050年全球人口可能達到90億，肉食消費需求量將會翻倍。而未來的養殖規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物油脂合成的，而是實實在在“生長”出來的肉塊。

英國牛津大學的研究發現，人造肉可以延緩全球氣候變暖，因為肉類生產是碳密集型產品，人造肉將比傳統畜牧業減少35%～60%的能耗；少占用98%的土地；少產生80%以上的溫室氣體；能減少飼養畜禽給人類環境帶來的污染。

人造肉對人體健康有益處。首先，可控制人造肉中的營養成分，可以在生產的過程中用健康的ω-3脂肪酸來代替易致高膽固醇的ω-6脂肪酸。美國航空航天局對人造肉研究也有濃厚的興趣，因為人造肉可望在將來為宇航員在太空探索時提供新鮮的肉食。

由于人造肉在衛生條件嚴格的車間里生產，對細菌、病毒等微生物的控制更加容易，吃人造肉至少不會產生肉食品安全問題。

2 “人造肉”的研究進展

2.1 在美國：成肌細胞造肉

科學家早就發現，在動物體內有一種成肌細胞，它生存于骨骼肌組織中，是一種在創傷后重建肌肉組織前體細胞。美國南卡羅來納醫科大學的研究人員米羅諾夫從火雞中提取肌細胞，將它們浸泡在牛血清營養液中，營養液盛放在甲殼素制成的支架上，結果這些成肌細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，另一些科學家建議添加血管組織，這樣內部細胞也能吸收氧氣，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：干細胞造肉

荷蘭的一個由公共基金支持的聯合企業“試管肉聯合體”從2006年開始已經在實驗室里培養出了“人造豬肉”，與以往科學家培養的“人造肉”、“素肉”、“蟹肉棒”不同，這些豬肉已經有了些肌纖維，雖然還不太像豬肉，但是已經有點像蛤蜊肉了。

他們的制造方法是從豬肌肉細胞里提取干細胞，然后把它放進含營養液的“湯”里，幫助這些細胞分裂，復制出需要的數目。荷蘭馬斯特里赫特大學生物學家鮑斯特說：“如果我們從一只豬身上取下來1個干細胞，然后在工廠里把它培養成100萬個細胞，我們就能少殺很多豬”。

干細胞是一類具有自我復制能力的多潛能細胞。在一定條件下，它可以分化成多種功能細胞。動物體的肌肉干細胞可以發育分化成肌細胞，后者可互相融合成多核的肌纖維，形成骨骼肌最基本的結構。目前，在培養皿中增殖肌肉干細胞的技術已經非常成熟。

荷蘭科學家的最終目的是在實驗室里制造出能夠吃的豬肉，最終能在工廠生產它，可以把這些肉叫做“人造肉”。以前發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蛋白質的需求，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，可能會在很大程度上取代天然肉。

在實驗室里生產豬肉，做起來并不容易。為此，先要知道“肉”到底是什么？美國普度大學云無心博士表示，狹義的“肉”，指的是動物的肌肉組織；廣義的“肉”，指動物身上的可食用部分。而“人造肉”說的是狹義的肉。各種肉的口感會有很大區別，主要取決于組成的蛋白質種類和結構。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、維生素和一些揮發性有機小分子也會影響到肉的風味。肉的口感并不只取決于它的化學成分，也取決于其他的物理結構。肉不是一個一個單擺浮擱的肌肉細胞，而是肌纖維的復合體，里面還有一些脂肪細胞。鑒于公眾對食用肉的要求，在實驗室里培育肉需要分兩步走：前一步提取肌肉組織，很容易；后一步組成肌肉結構，才是真正困難的。

肌肉里含有肌肉纖維，這是些細長的細胞，有多個細胞核。它們不會自我增殖，而是通過肌原細胞的融合生長。肌原細胞可以是胚胎干細胞，也可以是肌肉組織里一種特殊干細胞，稱為“衛星細胞”。

理論上，在實驗室里培養肌原細胞，讓它們融合并不難，但在實際肌肉里，細胞應當“適時適地”地生長，也就是說，當細胞在某個生長的關鍵時刻，正好有血管通過血液送來營養和氧氣，同時把新陳代謝的廢物運走。營養物質和氧氣需要直接提供到每個生長中的細胞附近。荷蘭科學家想出解決這個問題的可能方式是建立一個海綿狀的“矩陣”，讓培養基融入到這個“矩陣”中，用這個“矩陣”來給生長和融合中的肌肉纖維細胞提供營養。另外，其他類型的細胞，比如脂肪細胞也應當在肌肉組織中生長；同時化學信使應當給生長的組織以提示，讓它生長出正確的結構；最后，肌肉細胞還應當接受“體育鍛煉”，通過物理拉伸和運動來促進其發育。

在實驗室里制造“人造豬肉”的研究，既有很強的實用性，同時也有很大的技術難度，是生物科技和食品科技的一大制高點。美國巴爾的摩布魯姆伯格健康學院的馬瑟尼表示，美國、北歐和日本一些研究機構也研究實驗室里培養肉，但荷蘭是最先進的，中國現在還沒有開展這方面的研究。

以前，科學家制造的“人造肉”都是薄薄的一層，這回荷蘭科學家用了30 d，培養出的“人造豬肉”已經有了長達1 cm的肌肉纖維。他們培養出的這種肉纖維看上去就像蛤蜊肉，能夠成形，但還是有點軟塌塌、黏糊糊的，這是因為實驗室里的肉所含蛋白質要少于傳統的豬肉。當前他們遇到的最大問題是如何提高“人造豬肉”里的蛋白質含量。在天然豬肉中，蛋白質含量達16%～18%；但實驗室里培養出來的“人造豬肉”蛋白質含量更少。在品嘗的時候，低蛋白可能會使其沒有豬肉的口感。但可用于香腸或漢堡里，因為這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。

據荷蘭科學家表示，用作“人造豬肉”的技術可以很簡單地用于培養雞肉、牛肉和羊肉，所以人造肉的前景非常光明的。

3 “人造肉”已經引發爭議

多個國家的人造肉研究已經引發了科學家、政治家和老百姓的熱議。首先，質疑的是有沒有必要進行人造肉的研究，這個問題在前面已經論述過。其次，質疑人造肉的口感和健康性。研究人員表示，目前已經出現的一些人造肉的確口感較差，不過這只是試驗初期，相信隨著試驗條件的不斷改進，人造肉將達到天然動物肉類的風味。由于人造肉在衛生條件嚴格的車間里生產，對細菌、病毒等微生物的控制更加容易，人造肉出現食品安全問題的概率較低。另外，對于培育人造肉的營養液可能產生的污染風險，還需要將來進一步評估。再次，一些人認為日本研究人員的“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。在吃這些肉的時候想到，其來源是糞便，不少人可能會惡心嘔吐。不過，研究人員反對說，不少蔬菜也是糞便澆灌出來的，人們并不會因此惡心嘔吐。最后，有人質疑人造肉可能引發的倫理問題。由于用干細胞就可以生產人造肉，可能會有不法商人用人體細胞來生產人肉，滿足一些變態者的需求，也可能會有生產商用瀕危動物細胞培育人造肉，這可能會進一步危及瀕危動物的生存。研究人員表示，一旦人造肉技術成熟并可上市，政府必然會出臺相關的政策、法規，來制約相關的生產和銷售。