在地球環(huán)境壓力、食品安全擔(dān)憂、動(dòng)物飼料成本上升的大背景下，“替代蛋白”成為了一個(gè)炙手可熱的新領(lǐng)域。美國巴克萊銀行于2019年5月發(fā)布的研究報(bào)告認(rèn)為，未來10年，人造肉有可能拿到肉類市場10%的份額，規(guī)模升至1400億美元。

目前備受關(guān)注的人造肉屬于植物肉類的范疇，正是“替代蛋白”領(lǐng)域的一個(gè)研究方向。此外，“替代蛋白”領(lǐng)域還有細(xì)胞人造肉、植物乳蛋、昆蟲蛋白等多方向的研究，旨在利用分子生物學(xué)、植物學(xué)、3D打印等專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，產(chǎn)生更低成本、更好口感的人造蛋白，以降低畜禽養(yǎng)殖壓力，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，保障食品安全。

為了對(duì)“替代蛋白”領(lǐng)域有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，了解研究熱點(diǎn)和進(jìn)展，35斗將對(duì)“替代蛋白”領(lǐng)域的核心研究和機(jī)構(gòu)進(jìn)行盤點(diǎn)。

圖 1 替代蛋白領(lǐng)域主要研究和技術(shù)，來自newprotein.org

人造肉制品商品化步驟

目前人造肉發(fā)展尚存以下挑戰(zhàn)：

從消費(fèi)者習(xí)慣和目前國內(nèi)市場來分析，“人造肉”產(chǎn)品主要面對(duì)素食者，體量難以擴(kuò)大。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，我國素食人口比例大約在4%-5%，且這批人往往由于宗教、信仰等原因?qū)λ厥秤兄鴩?yán)格的要求，“仿葷”很難被接受。其余非素食者的市場尚未打開，用戶基數(shù)少。

在過去幾年，“人造肉”成本隨著制造工藝的逐步成熟大幅下降，但仍然無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2013年，Mosa Meat的創(chuàng)辦人Mark Post教授造出第一塊人造肉餅的成本是32.5萬美元。2017年，Memphis Meat培育的人造雞肉產(chǎn)品制作成本為每磅9000美元。2018年，以色列公司Future Meat生產(chǎn)的人造肉成本還在每磅10000美元左右。降低“人造肉”成本的決定性因素是降低血清成本，因目前單算血清成本就遠(yuǎn)高于鮮肉價(jià)值，導(dǎo)致“人造肉”缺乏價(jià)格競爭力，很難大量生產(chǎn)。

“人造肉”行業(yè)在未來將會(huì)具備很大的發(fā)展空間，但是有許多重大的技術(shù)挑戰(zhàn)需要克服，如不朽細(xì)胞系的發(fā)展、培養(yǎng)基的回收（用于制造細(xì)胞的血漿）、小分子取代生長因子以及設(shè)計(jì)不同的反應(yīng)器等。

雖然中國部分地區(qū)有食用昆蟲的習(xí)慣，但為人類設(shè)計(jì)的昆蟲蛋白食品較為少見。除了鳥、魚這樣的小眾寵物品類，部分貓糧、狗糧也開始嘗試以昆蟲蛋白為主要原料，比如品牌“樂施”，背后的廠商是鄭州立蓓生物工程有限公司，2018年底開設(shè)天貓旗艦店，目前銷量最高的狗糧月銷200余份，打開市場仍有難度。

很多消費(fèi)者認(rèn)為人造肉的色香味和口感都非常的差，這是Tucker等的研究重點(diǎn)，其發(fā)現(xiàn)[缺乏]感官吸引加劇了消費(fèi)者對(duì)培養(yǎng)人造肉的排斥。對(duì)于愿意嘗試人造肉的消費(fèi)者，只有當(dāng)人造肉與傳統(tǒng)肉嘗起來類似，他們才愿意長期消費(fèi)人造肉。研究發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)者在網(wǎng)上對(duì)人造肉口感預(yù)期的評(píng)論好壞對(duì)半，那些對(duì)口感預(yù)期較差的消費(fèi)者認(rèn)為人造肉產(chǎn)品缺少脂肪，因此口感和風(fēng)味會(huì)比較差。

目前，美國和歐洲等地都已開展大量植物性人造肉相關(guān)研究，國外的植物蛋白肉產(chǎn)品主要以素肉餅、素[肉腸]和素雞塊為主，可加工成漢堡、熱狗、炸雞塊等，成本較高（如表1）。

表 1 海外市售植物蛋白產(chǎn)品基本信息

資料來自文獻(xiàn)整理

雖然早在20世紀(jì)30年代就有學(xué)者提出人造肉的概念，但人造肉的研究工作始于21世紀(jì)初，且主要集中在歐美發(fā)達(dá)國家。2000年，美國杜魯大學(xué)支持的生物科學(xué)研究聯(lián)[合體]用金魚細(xì)胞培養(yǎng)出了人造魚肉。2009年，荷蘭馬斯里特赫特大學(xué)的生物學(xué)家利用成肌細(xì)胞培養(yǎng)方法生長出幾片豬肉，但這些豬肉片不含肌紅蛋白，故[肉色]呈現(xiàn)白色。

2011年，美國南卡羅萊納醫(yī)科大學(xué)的科學(xué)家用動(dòng)物細(xì)胞在試管中培養(yǎng)出可食用的肉類。2012年，荷蘭馬斯里特赫特大學(xué)的生物學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出試管牛肉，無論是外觀、質(zhì)感和口感都與真正的牛肉沒有太大差異。2013年，該大學(xué)的血管生物學(xué)家馬克·鮑斯特用動(dòng)物細(xì)胞組織培養(yǎng)方法生產(chǎn)出有史以來的第一整塊人造肉，引起廣泛的關(guān)注。2017年，由美國Impossible Foods公司研發(fā)的人造牛肉漢堡Impossible Burger開始生產(chǎn)，目前在美國已經(jīng)有超過1000家餐廳銷售這款產(chǎn)品，且融資超2.6億美元[2]。2019年，日本的食品企業(yè)日清食品控股公司與東京大學(xué)合作，通過人工培育牛肌肉細(xì)胞成功制成約1cm3的肌肉組織。

在產(chǎn)品商業(yè)化方面，重點(diǎn)關(guān)注Beyond Meat和Impossible Foods的進(jìn)展。

2019年人造肉公司Beyond Meat在納斯達(dá)克上市，成為人造肉第一股。該公司原名“薩維奇河”公司，創(chuàng)立于2009年，是一家制造[100%]全植物成分的肉類替代品的制造商，除了素食漢堡，Beyond Meat的產(chǎn)品還包括雞肉和香腸替代品。從2013年開始，該公司產(chǎn)品已可通過美國全食超市購買。隨著技術(shù)逐漸成熟，該公司在2015年共計(jì)申請(qǐng)了14件專利，在中[國、美]國、澳大利亞等國家均進(jìn)行了布局，2016年在澳大利亞、加拿大等多個(gè)國家進(jìn)行了專利申請(qǐng)，2017年通過PCT途徑進(jìn)入中國香港，2018年在西班牙也開展了專利申報(bào)，其產(chǎn)品市場成快速擴(kuò)張趨勢。

圖 3 Beyond Meat公司2009 -2018年專利申請(qǐng)技術(shù)分析

Impossible Foods公司成立于2011年，是一家以植物制造的食品來取代動(dòng)物食品的公司，創(chuàng)始人為來自斯坦福的生物化學(xué)科學(xué)家Patrick O. Brown，該公司專利布局開展的時(shí)間較早。2012年首先在乳酪復(fù)制品上進(jìn)行專利申請(qǐng)。2013 - 2017年，該公司與斯坦福大學(xué)共同對(duì)蛋白質(zhì)分離、提純等方向進(jìn)行專利申請(qǐng)。2014 - 2015年出現(xiàn)專利申請(qǐng)高峰，主要申請(qǐng)方向?yàn)槭称凤L(fēng)味改良方向，如風(fēng)味劑、香味物質(zhì)，另外對(duì)血紅素的制備技術(shù)也進(jìn)行了保護(hù)；2015年專利申報(bào)方向?yàn)槿嗽烊庵苽湎嚓P(guān)工作。

圖 4 Impossible Foods 2012—2019 年專利申請(qǐng)技術(shù)分析

國內(nèi)主要以傳統(tǒng)素肉為主，通過加工植物蛋白制成素肉餅、素雞、素鴨等產(chǎn)品，成本較低。國產(chǎn)植物蛋白肉在價(jià)格上已經(jīng)比境外植物蛋白肉更具優(yōu)勢，且中國傳統(tǒng)素肉產(chǎn)業(yè)鏈完整，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒓s化生產(chǎn)，從而更好地降低成本。但國產(chǎn)植物蛋白肉與真肉差距較大，[肉色]較深、無光澤且肉質(zhì)感差，無咀嚼脂肪、軟骨等口感，還有很大的提升空間。

我國南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的周光宏教授團(tuán)隊(duì)使用豬肌肉干細(xì)胞培養(yǎng)20天后于2019年11月18日，[獲得]了中國第1塊細(xì)胞人造肉（重5g），這是我國首例由動(dòng)物干細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)而成的人造肉。

南京林業(yè)大學(xué)和河南科技大學(xué)的研究人員分別利用不同來源的蛋白水解產(chǎn)物，再輔以氨基酸、酵母膏、還原糖和脂肪等物質(zhì)，經(jīng)美拉德反應(yīng)形成香氣濃郁[圓潤]、口感醇厚逼真的肉味香精。

江南大學(xué)的研究人員通過對(duì)形成香味物質(zhì)反應(yīng)體系條件的葡萄糖-半胱氨酸系統(tǒng)優(yōu)化，合成了具備肉味的1，2-乙二硫醇、2-乙基吡嗪、2，4，5-三甲基噻唑和2-乙?；秽?種風(fēng)味化合物。

除此之外，在合成風(fēng)味物質(zhì)的基礎(chǔ)上，天津科技大學(xué)的研究人員進(jìn)一步利用酵母菌株合成了牛肉中的風(fēng)味強(qiáng)化肽，應(yīng)用該合成寡肽能提升其他風(fēng)味物質(zhì)的呈味作用，并能增強(qiáng)鮮味顯著改善肉制品的風(fēng)味。

表2 國內(nèi)部分人造肉專利技術(shù)盤點(diǎn)

要想將專利技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)市場化、規(guī)?；a(chǎn)，推動(dòng)“替代蛋白”領(lǐng)域的迅速發(fā)展，需要?jiǎng)?chuàng)建“孵化器”，校企聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室，利用高校等科研院所的專業(yè)技術(shù)與企業(yè)的市場運(yùn)營結(jié)合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上突破和成果的不斷轉(zhuǎn)換，將專業(yè)技術(shù)“落地”、“生根”、“開花”，推動(dòng)“替代蛋白”市場的發(fā)展。這方面，荷蘭公司Mosa Meat和周光宏院士團(tuán)隊(duì)周子未來是典型案例。

2018年，荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)（Maast[ri]cht University）支持的人造肉初創(chuàng)公司Mosa Meat 宣布完成750萬歐元A輪融資，此次融資由科技公司Merck的風(fēng)投部門M Ventures和瑞士肉類加工商 Bell Food Group 領(lǐng)投，現(xiàn)有投資者 Glass Wall Syndicate 參投。

Mosa Meat由公司首席科學(xué)官M(fèi)ark Post教授于2013年聯(lián)合創(chuàng)立，專注于開發(fā)實(shí)驗(yàn)室培育的“人造肉”。Mark Post 教授于同年推出了全球第一塊“人造”漢堡肉餅，其中的“牛肉”是從牛的細(xì)胞中培育而來。該項(xiàng)目源自馬斯特里赫特大學(xué)多年的研究成果，投入的經(jīng)費(fèi)總額為25萬歐元，其中部分由谷歌（Google）聯(lián)合創(chuàng)始人 Sergey B[ri]n 資助。Mosa Meat 研發(fā)“人造肉”的目的是找到一種替代肉類的食物，并且從可持續(xù)發(fā)展、健康和動(dòng)物權(quán)益的角度為快速增長的人口提供食物。

M Ventures 負(fù)責(zé)人 Alexander Hoffmann 表示：“投資 Mosa Meat 有助于增強(qiáng) Merck在培養(yǎng)細(xì)胞和生產(chǎn)高質(zhì)量的可擴(kuò)展細(xì)胞培養(yǎng)基方面的專業(yè)知識(shí)。對(duì)于人造肉來說，細(xì)胞培養(yǎng)基目前占成本的80％，努力降低這上面的成本是未來該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵 。”

2020年1月，南京周子未來食品科技有限公司簽約落戶南京農(nóng)高區(qū)未來食品產(chǎn)業(yè)園，該項(xiàng)目主要從事細(xì)胞培養(yǎng)肉的開發(fā)及規(guī)模化生產(chǎn)。細(xì)胞培養(yǎng)肉，即大家俗稱的“人造肉”。本次簽約落戶的周子未來食品科技有限公司由國際食品科學(xué)院院士、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)周光宏教授擔(dān)任首席科學(xué)家，主要開展細(xì)胞培養(yǎng)肉的開發(fā)及規(guī)?；a(chǎn)。

2019年，周光宏院士團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出我國首塊“人造肉”，“周子未來”公司的成立是其技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，將有效地解決肉品供求矛盾等問題，使我國躋身于本領(lǐng)域國際前列。周子未來食品項(xiàng)目主要從事“人造肉”的生產(chǎn)研發(fā)，總投資1億元，是國內(nèi)領(lǐng)先的“人造肉”的生產(chǎn)研發(fā)平臺(tái)，將推動(dòng)我國培養(yǎng)肉科學(xué)技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)科研體系的水平提升，實(shí)現(xiàn)國家食品領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求。

基因工程、生物技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步都將不斷地增強(qiáng)人造肉的味道和營養(yǎng)價(jià)值，用來[刺激]人們的消費(fèi)意愿。短期看，成本、渠道、消費(fèi)者接受程度是行業(yè)發(fā)展的主要挑戰(zhàn)，但長期來看，替代肉類蛋白會(huì)成為至關(guān)重要的一個(gè)市場，因?yàn)樗芴岣呤澄锵到y(tǒng)的多樣性，彌補(bǔ)[傳統(tǒng)]畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的產(chǎn)能不足、環(huán)境污染、周期變化等問題?？蒲性核羌夹g(shù)創(chuàng)新的樞紐，許多對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有里程碑意義的技術(shù)和創(chuàng)新都源自科研院所，學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)的有效融合能夠加速創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化，幫助我們更好地發(fā)現(xiàn)未來農(nóng)業(yè)食品的秘密。