據預測,2050年全球人口總量將超過100億人,屆時如何在有限資源下保障人類的食物供給將成為巨大挑戰。
與此同時,隨著肉制品消費量的持續攀升,過度發展的傳統大規模養殖業已導致嚴重的資源消耗、環境污染、公眾健康等問題;非洲豬瘟、禽流感等動物疫病的不定期流行使傳統養殖業的負擔大大加劇,造成肉制品價格持續大幅波動。傳統的畜牧養殖肉正在面臨危機。人們不禁思考:我們是否可以找到一種更可持續、更環保的新型肉類生產方法,來滿足全球不斷增長的肉類需求呢?
因此,“細胞培養肉”成為一個備受關注的話題,也在2018年被世界經濟論壇評為“十大新興技術”之一。但其實,細胞培養肉這一概念早在1931年就被丘吉爾率先提出:“我們不應為了吃雞胸肉或雞翅而養一整只雞,應該在合適的培養基中分別培養這些組織”。如今,細胞培養肉被認為是最有可能解決未來人類肉品生產困境的方案之一。
什么是細胞培養肉?
細胞培養肉,又名細胞肉、人造肉、體外肉、清潔肉、實驗室培育肉等,是采用干細胞技術,以動物肌肉和脂肪等細胞為原材料,在動物體外大規模低成本地進行細胞培養,同時通過生物支架和3D生物打印技術將細胞轉化成組織,培育出可食用的動物肌肉組織。
簡單來看,細胞培養肉的工業化生產流程分為:
1、從動物身上提取活體組織
2、分離出種子細胞
3、初步培育種子細胞
4、將細胞群置入帶有培養液的大型培養容器培養
5、經過10—12天的培養
6、分離提純得到細胞培養肉
7、最終烹飪加工形成終端產品
在這個流程中有5個核心要素:種子細胞系、培養基、培養容器、支架、終端產品。理想中的細胞培養肉是既能縮短肉類生產時間,又能節省土地、減少污染、保護動物,可以定制化生產。但目前,制約細胞培養肉從實驗室走向人類餐桌的主要挑戰在于成本,而最關鍵的兩個環節在于培養基和細胞放大工藝上。
在接下來的部分中,我們將圍繞細胞培養肉關鍵環節與相關監管法規展開,聊聊細胞培養肉的瓶頸以及產業鏈中蘊含的機會。
1.無血清培養基
培養基是細胞在培養容器中生長的介質,決定了其產出的效率和質量,也是目前細胞肉培養中最大的原料成本,占整個培養成本的70%以上。對于細胞肉培養,主流的細胞培養基分為牛胎盤血清(fetal bovine serum,FBS)和無血清培養基。但由于FBS的價格非常昂貴,牛胎盤血清每升價格高達20美元,而且不同牛的血清之間質量差異很大,所以研發效率更高、化學成分限定的無血清培養基是降低細胞培養肉成本的核心。
2.大規模細胞培養體系
隨著種子細胞分離提取方法的改善,低成本細胞培養基的開發,細胞培養肉種子細胞的大規模培養將成為產業化核心技術之一。在動物細胞肉的大規模培養中,生物反應器可以實現大規模、高密度的動物細胞培養,提高細胞培養肉的產量,是不可或缺的關鍵設備。
3.相關監管法規
作為一種新型的肉類生產方式,細胞培養肉產品與傳統的肉類安全評價和監管方式完全不同。根據目前國際上現有的細胞培養肉法規以及可能涉及細胞培養肉監管的相關國家的新食品法規條例,細胞系、培養基、支架等生產原輔料以及生產過程中可能產生的食品風險均被納入監管細則之中。
目前,我國相關部門和各地區已經出臺了多項鼓勵政策,以推進細胞培養肉的發展:
2021年12月,中國農業農村部印發了《“十四五”全國農業農村科技發展規劃》的通知,明確提出了“細胞肉”的概念與分類,并將該類別列為國家下一個五年積極參與的前沿技術領域。
2022年5月,國家發改委印發了《“十四五”生物經濟發展規劃》,其中也提到了“發展合成生物學技術,探索研發‘人造蛋白’等新型食品”的內容。
近期,深圳發改委也發文提出推動開展細胞和基因等新技術研究與轉化的政策,細胞培養肉作為干細胞應用市場的全新領域恰逢政策扶持的趨勢。