在地球環(huán)境壓力、食品安全擔憂、動物飼料成本上升的大背景下，“替代蛋白”成為了一個炙手可熱的新領域。美國巴克萊銀行于2019年5月發(fā)布的研究報告認為，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。

目前備受關注的人造肉屬于植物肉類的范疇，正是“替代蛋白”領域的一個研究方向。此外，“替代蛋白”領域還有細胞人造肉、植物乳蛋、昆蟲蛋白等多方向的研究，旨在利用分子生物學、植物學、3D打印等專業(yè)知識和技術，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)境風險，保障食品安全。

為了對“替代蛋白”領域有一個清晰的認識，了解研究熱點和進展，35斗將對“替代蛋白”領域的核心研究和機構進行盤點。

圖 1 替代蛋白領域主要研究和技術，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)：

從消費者習慣和目前國內市場來分析，“人造肉”產(chǎn)品主要面對素食者，體量難以擴大。數(shù)據(jù)調查顯示，我國素食人口比例大約在4%-5%，且這批人往往由于宗教、信仰等原因對素食有著嚴格的要求，“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高于鮮肉價值，導致“人造肉”缺乏價格競爭力，很難大量生產(chǎn)。

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

雖然中國部分地區(qū)有食用昆蟲的習慣，但為人類設計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。

很多消費者認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，其發(fā)現(xiàn)[缺乏]感官吸引加劇了消費者對培養(yǎng)人造肉的排斥。對于愿意嘗試人造肉的消費者，只有當人造肉與傳統(tǒng)肉嘗起來類似，他們才愿意長期消費人造肉。研究發(fā)現(xiàn)，消費者在網(wǎng)上對人造肉口感預期的評論好壞對半，那些對口感預期較差的消費者認為人造肉產(chǎn)品缺少脂肪，因此口感和風味會比較差。

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

資料來自文獻整理

雖然早在20世紀30年代就有學者提出人造肉的概念，但人造肉的研究工作始于21世紀初，且主要集中在歐美發(fā)達國家。2000年，美國杜魯大學支持的生物科學研究聯(lián)[合體]用金魚細胞培養(yǎng)出了人造魚肉。2009年，荷蘭馬斯里特赫特大學的生物學家利用成肌細胞培養(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)科大學的科學家用動物細胞在試管中培養(yǎng)出可食用的肉類。2012年，荷蘭馬斯里特赫特大學的生物學家在實驗室培養(yǎng)出試管牛肉，無論是外觀、質感和口感都與真正的牛肉沒有太大差異。2013年，該大學的血管生物學家馬克·鮑斯特用動物細胞組織培養(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合作，通過人工培育牛肌肉細胞成功制成約1cm3的肌肉組織。

在產(chǎn)品商業(yè)化方面，重點關注Beyond Meat和Impossible Foods的進展。

2019年人造肉公司Beyond Meat在納斯達克上市，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。隨著技術逐漸成熟，該公司在2015年共計申請了14件專利，在中[國、美]國、澳大利亞等國家均進行了布局，2016年在澳大利亞、加拿大等多個國家進行了專利申請，2017年通過PCT途徑進入中國香港，2018年在西班牙也開展了專利申報，其產(chǎn)品市場成快速擴張趨勢。

圖 3 Beyond Meat公司2009 -2018年專利申請技術分析

Impossible Foods公司成立于2011年，是一家以植物制造的食品來取代動物食品的公司，創(chuàng)始人為來自斯坦福的生物化學科學家Patrick O. Brown，該公司專利布局開展的時間較早。2012年首先在乳酪復制品上進行專利申請。2013 - 2017年，該公司與斯坦福大學共同對蛋白質分離、提純等方向進行專利申請。2014 - 2015年出現(xiàn)專利申請高峰，主要申請方向為食品風味改良方向，如風味劑、香味物質，另外對血紅素的制備技術也進行了保護；2015年專利申報方向為人造肉制備相關工作。

圖 4 Impossible Foods 2012—2019 年專利申請技術分析

國內主要以傳統(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)大學的周光宏教授團隊使用豬肌肉干細胞培養(yǎng)20天后于2019年11月18日，[獲得]了中國第1塊細胞人造肉（重5g），這是我國首例由動物干細胞擴增培養(yǎng)而成的人造肉。

南京林業(yè)大學和河南科技大學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，經(jīng)美拉德反應形成香氣濃郁[圓潤]、口感醇厚逼真的肉味香精。

江南大學的研究人員通過對形成香味物質反應體系條件的葡萄糖-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?種風味化合物。

除此之外，在合成風味物質的基礎上，天津科技大學的研究人員進一步利用酵母菌株合成了牛肉中的風味強化肽，應用該合成寡肽能提升其他風味物質的呈味作用，并能增強鮮味顯著改善肉制品的風味。

表2 國內部分人造肉專利技術盤點

要想將專利技術有效地實現(xiàn)市場化、規(guī)模化生產(chǎn)，推動“替代蛋白”領域的迅速發(fā)展，需要創(chuàng)建“孵化器”，校企聯(lián)合共建實驗室，利用高校等科研院所的專業(yè)技術與企業(yè)的市場運營結合，實現(xiàn)技術上突破和成果的不斷轉換，將專業(yè)技術“落地”、“生根”、“開花”，推動“替代蛋白”市場的發(fā)展。這方面，荷蘭公司Mosa Meat和周光宏院士團隊周子未來是典型案例。

2018年，荷蘭馬斯特里赫特大學（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的風投部門M Ventures和瑞士肉類加工商 Bell Food Group 領投，現(xiàn)有投資者 Glass Wall Syndicate 參投。

Mosa Meat由公司首席科學官Mark Post教授于2013年聯(lián)合創(chuàng)立，專注于開發(fā)實驗室培育的“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”是從牛的細胞中培育而來。該項目源自馬斯特里赫特大學多年的研究成果，投入的經(jīng)費總額為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、健康和動物權益的角度為快速增長的人口提供食物。

M Ventures 負責人 Alexander Hoffmann 表示：“投資 Mosa Meat 有助于增強 Merck在培養(yǎng)細胞和生產(chǎn)高質量的可擴展細胞培養(yǎng)基方面的專業(yè)知識。對于人造肉來說，細胞培養(yǎng)基目前占成本的80％，努力降低這上面的成本是未來該領域發(fā)展的關鍵 。”

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，該項目主要從事細胞培養(yǎng)肉的開發(fā)及規(guī)模化生產(chǎn)。細胞培養(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院院士、南京農(nóng)業(yè)大學周光宏教授擔任首席科學家，主要開展細胞培養(yǎng)肉的開發(fā)及規(guī)?；a(chǎn)。

2019年，周光宏院士團隊成功研發(fā)出我國首塊“人造肉”，“周子未來”公司的成立是其技術的發(fā)展與應用，將有效地解決肉品供求矛盾等問題，使我國躋身于本領域國際前列。周子未來食品項目主要從事“人造肉”的生產(chǎn)研發(fā)，總投資1億元，是國內領先的“人造肉”的生產(chǎn)研發(fā)平臺，將推動我國培養(yǎng)肉科學技術的發(fā)展乃至整個科研體系的水平提升，實現(xiàn)國家食品領域的重大戰(zhàn)略需求。

基因工程、生物技術的創(chuàng)新與進步都將不斷地增強人造肉的味道和營養(yǎng)價值，用來[刺激]人們的消費意愿。短期看，成本、渠道、消費者接受程度是行業(yè)發(fā)展的主要挑戰(zhàn)，但長期來看，替代肉類蛋白會成為至關重要的一個市場，因為它能提高食物系統(tǒng)的多樣性，彌補[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創(chuàng)新的樞紐，許多對產(chǎn)業(yè)發(fā)展有里程碑意義的技術和創(chuàng)新都源自科研院所，學術和產(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。