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未来的你都吃些什么:没有牛的牛肉、无豆咖啡…

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今年年初,微软创始人、昔日的全球首富比尔 · 盖茨(Bill Gates)接受采访时提到:「所有富裕国家都应该完全改吃合成牛肉」。

比尔 · 盖茨的这个提倡是为了应对全球气候变化:牛和其他反刍动物在饲养过程中会产生大量甲烷(放屁产生),是全球甲烷排放的最大宗来源,占比 30% 左右。而甲烷是一种仅次于二氧化碳的第二大人为制造温室气体,虽然在大气中停留较短,但其吸收的热量为二氧化碳的 20 多倍。

除了牛,其实我们吃的各种食物在培育过程中都或多或少会产生温室气体排放。牛津大学开发的数据网站平台「用数据看世界」(Our World in Data) ,提供了食物供应链中各食物的温室气体排放量,可看出各种日常生活的食物,在从土地使用、农场畜牧养殖、动物的饲料生产、食物的加工及处理,至运输、零售、包装,所排放的温室气体有多少。

食物供应链中各食物的温室气体排放量 ©OurWorldinData.org

根据这项研究,大部份的植物性食物都是低碳之选,碳排放比动物性食物低 10 至 50 倍,因此出于对人类未来食品的考量,许多生物技术公司都在致力于制造更能让大众接受的植物性饮食,比如植物肉、植物奶等。

但因为最近植物性食物公司中行业领先的上市公司 Beyond Meat 和 Oatly 收益不达预期,这一市场也在被质疑到其热度消退和遇冷。

其实比起植物性饮食通过模拟肉类口感来试图代替肉,细胞培养肉通过造出真肉而更能一步到位地解决口感问题 …

植物肉是素肉不是肉

传统肉类的替代品经常被提及为「人造肉」,并作为另一种蛋白质来源。但这个泛指概念下有两个种类,植物肉和细胞培养肉。

植物肉 / 素肉产品是由植物蛋白质制成的仿肉,日常饮食中大多数人也都吃过。培植肉是在实验室由动物细胞培养出来的肉,后者因为技术和成本的原因暂时还没有广泛走进市场。

植物肉和细胞培养肉的生产过程 © 香港特别行政区政府食品安全中心

植物性肉类其实并不是什么新事物,传统中式菜肴中就有一些菜品试图用豆制品来制作素肉。比如,由腐皮制成的素鸡和由面筋制成的素卤味等等,也算是植物性肉类替代品的例子。

但传统素肉多以大豆、豆腐衣为主要原材料,多数情况下不进行深度加工提取植物蛋白,后期也仅需要通过热加工物理工艺形成类似肉的口感;而人造植物肉则是采用大豆、豌豆分离出来的植物蛋白为原料,后续的生产工艺也更复杂,需要通过先进的合成生物技术和发酵、挤压等一系列流程:

生产的首个步骤是从大豆、小麦或豌豆等植物来源萃取蛋白质,然后将蛋白质萃取物加热、挤压和冷却,使之具有肉的质感,最后加入其他配料及添加剂 ( 例如调味剂及染色料 ) ,以模仿肉的风味、味道及外观。

相较于细胞肉,植物肉也是目前人造肉最主要的商业化方向。目前市场中比较知名的 Beyond Meat、Impossible Food、珍肉、星期零等公司,都是植物肉领域的代表。

以 Impossible Foods 的植物肉饼为例,其大豆血红蛋白的萃取是一项特殊技术——这种存在于所有活细胞中的带氧含铁化合物,可以使肉呈红色,售价 12 美元一个。Impossible Foods 在美国已和 1400 家汉堡店合作,其中高端连锁汉堡店 Umami Burger 已售出超过 20 万个。

Impossible Foods 推出的汉堡肉 ©Impossible Foods

目前,除了口感上还不能完全复制真肉外,植物肉还被指出并不是完全健康。尽管植物肉几乎不含胆固醇,但另一方面,为了保持产品的质感及风味,植物肉产品当中往往会加入一定量的脂肪,因此热量并不低;也会添加不同的含钠调味料及添加剂,以致这些产品往往含有较高分量的钠(盐)。

另外,由于植物肉是植物来源,所以其中的铁含量,尤其是人体能够利用的血红素铁特别缺乏。如果以人造肉为主要的蛋白来源,就需要同时搭配绿色的蔬菜,尤其是深绿色的蔬菜,才能够满足机体对铁的需要。

细胞培养肉和永续咖啡

除植物肉外,细胞培养肉也是另一种新兴的传统肉类替代品,又称为实验室培养肉、试管肉等,是在实验室由动物细胞培养出来的肉。

生产培养肉首先要从目标动物提取肌肉细胞,让这些细胞在培养基中增殖,然后在受控的环境下生长为肌肉纤维。不能由肌肉细胞合成的营养素,例如铁质及维他命 B12,会加以补充在培养基中,以生产营养价值与传统肉类类似的培养肉产品。

牛的肌肉细胞生长培养基 ©TIME

2013 年,科学家马克 · 波斯特 ( Mark Post ) 推出了世界上第一个实验室培养的牛肉汉堡,该汉堡由小束肌肉纤维形成,这些肌肉纤维是通过培养取自母牛的细胞制成的。那个汉堡当时的生产成本为 330,000 美元,他自称自己的创造是一个「非常好的开始」。

而他的公司 Mosa Meat 现在已经可以仅从芝麻大小的细胞样本中制作 80,000 个汉堡。现在有越来越多产品尝试从不同的动物身上培育细胞肉,包括羊肉、猪肉、鱼和鸡肉,并且从去年开始它们被批准在新加坡销售。

现在这家荷兰初创公司的技术团队正在与肌肉团队、(干细胞)分离团队和规模团队合作,目标是以可承受的价格将他们所谓的细胞培养肉推向市场。

相似的细胞农业技术也可以用于培植植物。其实咖啡一直被认为是一种不可持续的农产品。虽然其需求不断上升,但由于气候变化,适合咖啡种植的面积正在缩小。

咖啡细胞可用于制作咖啡的想法是由 PM Townsley 于 1974 年首次提出的。今年 9 月,芬兰 VTT 技术研究中心表示,它生产了一种闻起来和尝起来都像普通咖啡的人造咖啡。

VTT 的细胞农业方法生产的咖啡细胞培养物(右)和烘焙咖啡 ©VTT

「喝第一杯的体验令人兴奋,」 VTT 研究团队负责人 Heiko Rischer 博士在媒体发布会上说,「我估计我们距离提高产量和获得监管部门批准只有四年的时间。」

根据 Mordor Intelligence 的数据,2020 年全球咖啡市场价值 1020 亿美元。整个咖啡豆、咖啡粉、速溶咖啡豆和胶囊咖啡市场的特点是激烈的竞争和创新。

为什么细胞农业可能是农业的未来

细胞农业是指使用细胞(微生物、动物或植物细胞)在发酵罐中培养而不是依靠田地和养殖动物生产农产品。通常这些包括肉类、海鲜、乳制品和其他富含蛋白质的食物和功能性成分,它们通过组织工程或精确发酵生产,无需「培养」整个动物或植物。

细胞农业有可能提供我们不断增长的人口所需的蛋白质食物,而不需要用到额外的土地或排放更多的温室气体。由于生产过程发生在受控环境中,并且主要基于既定技术,因此收益将是广泛的。

细胞农业食品的优点:

具有高饲料转化率并提供近乎相同的营养成分。

符合高标准的一致性、安全性和卫生性。

在不受季节和气候变化影响的情况下确保粮食产量。

避免使用动物抗生素,从而最大限度地减少抗菌素耐药性 ( AMR ) 。

可以从具有最佳特征的动物或难以培养的物种或面临灭绝的物种中选择细胞系。

但要实现细胞农业产品的工业规模产能和平价,还有一些问题要克服:

对于组织工程,这包括:

通过精确发酵生产培养基成分(如肽),回收培养基和使用要求较低的细胞株,降低材料成本。

通过设计适合用途的生物反应器来提高生产效率,该反应器体积大,可扩展,同时将细胞损伤降到最低。

对于精确发酵,这包括 :

提高宿主的生产力和效率。

降低无菌要求,降低生产成本。

回收代谢热量并捕获二氧化碳进行再利用,以提高能源效率并最大限度地减少温室气体排放。

实现细胞农业的全部潜力将需要几十年的时间,但我们可以采取一些行动来提高落地效率。一种是开始寻找容易实现的目标,比如在精确发酵过程中预先批准的酵母菌菌株。另一种是混合产品,它将细胞成分与植物性食品结合起来,改善后者的味道、质地和营养。此外,真菌和植物性支架可以用作肌肉细胞生长的支撑,降低生产成本。

最后,建立消费者的信任是这些产品获得吸引力的必要条件。这需要和消费者多定期沟通,向他们说明这些产品是如何制造的,以及它们和人们已经在吃的自然食物的关系。

麦肯锡公司(McKinsey & Co)的一项预测认为,到 2030 年,人工养殖肉类的成本将与传统肉类持平。而 2030 年也是人类减碳计划中的一个时间节点,这意味着现在是进行这些讨论的时候了。

以前,人们吃人造肉的原因很单薄,素食主义、保护动物,或仅仅是尝鲜。如今,在这样的时代背景下,特别是千禧一代更关注、理解气候问题和个人健康,未来愿意尝试人造肉的消费者应该会越来越多。

感谢读完!既然都到这里了,再表个态吧~

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