人造肉及其研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展

袁波，王衛(wèi)，張佳敏，周星辰，白婷

（成都大學(xué)肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610106）

隨著人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，全球總?cè)丝诠烙?jì)在2050年達(dá)到98億[1]，肉制品作為人類獲取蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要來(lái)源之一，需求將上升70%，全球肉制品的市值將達(dá)到21萬(wàn)億元。傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖業(yè)的供給側(cè)面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，隨之而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題不容忽視。傳統(tǒng)養(yǎng)畜溫室氣體排放約占全球總排放量的15%，放牧所需土地占可用土地資源的25%，并且1/3的農(nóng)田產(chǎn)出供給畜禽養(yǎng)殖[2]。為應(yīng)對(duì)未來(lái)幾十年內(nèi)可能出現(xiàn)的糧食安全危機(jī)，人類將目光投向了非傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖業(yè)提供蛋白質(zhì)來(lái)源的領(lǐng)域，“人造肉”應(yīng)運(yùn)而生。人造肉以營(yíng)養(yǎng)健康、節(jié)能減排、安全高效等優(yōu)勢(shì)受到關(guān)注，其技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已成為熱點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)顯示植物基肉等人造肉替代食品的規(guī)模已超過(guò)50億美元，到2023年有望達(dá)到64億美元，接受素肉制品的消費(fèi)者將超過(guò)4億人口，其未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大。本文就人造肉的種類與特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及存在的問(wèn)題進(jìn)行了綜述。

1 人造肉種類與特點(diǎn)

人造肉產(chǎn)品種類可分為植物基肉、動(dòng)物蛋白仿真肉、菌體蛋白肉和細(xì)胞培養(yǎng)肉。

植物基肉主要是以大豆蛋白、花生蛋白等植物蛋白為原料，輔以香辛料、調(diào)味料、植物油等，運(yùn)用簡(jiǎn)單的重組工藝生產(chǎn)的一種類似于肉的制品，具有高蛋白質(zhì)、低膽固醇、高產(chǎn)出、低成本等優(yōu)點(diǎn)，且其加工工藝較簡(jiǎn)單，適合工廠規(guī)?；a(chǎn)。但目前的產(chǎn)品口感依然保留了植物蛋白的原味，與真肉在質(zhì)地、口感上有較大的差距。

動(dòng)物蛋白仿真肉是一類以動(dòng)物蛋白為主要原料的仿真肉制品。通常以乳蛋白、禽蛋蛋白、氨基酸或動(dòng)物明膠等原料混合，輔以各類調(diào)味調(diào)香料，運(yùn)用重組工藝制作而成，與植物基肉相比更接近畜禽肉特性與營(yíng)養(yǎng)。

菌體蛋白肉是指以單細(xì)胞微生物發(fā)酵產(chǎn)生的單細(xì)胞蛋白（single cell protein，SCP）為主要原料，經(jīng)重組質(zhì)構(gòu)后制成的一類仿肉制品。其蛋白質(zhì)來(lái)源極為豐富，如細(xì)菌、酵母菌、霉菌等均能利用各類碳源、氮源等礦物質(zhì)通過(guò)生物發(fā)酵的途徑來(lái)合成蛋白質(zhì)，且具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大、蛋白品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。

細(xì)胞培養(yǎng)肉是將從動(dòng)物胚胎等中提取的細(xì)胞放入適宜的體外模擬發(fā)生器中，運(yùn)用細(xì)胞擴(kuò)增體外培養(yǎng)技術(shù)得到純?nèi)饨M織[3]。細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)制作過(guò)程涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域，其難度相對(duì)較大，商品化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)仍然處在試驗(yàn)階段。

2 人造肉的研究進(jìn)展

2.1 植物基肉與動(dòng)物蛋白仿真肉制品

植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品已有較長(zhǎng)的歷史，其技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)化程度相對(duì)較高，至今已開(kāi)發(fā)出多種風(fēng)味[4]。動(dòng)物蛋白仿真肉制品的早期產(chǎn)品僅是禽蛋白、乳蛋白的簡(jiǎn)單凝集，其質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味與現(xiàn)代植物基肉有明顯差距。20世紀(jì)30年代后期，美國(guó)化學(xué)家波耶發(fā)現(xiàn)大豆殘?jiān)p繞成股、富含蛋白質(zhì)，可將其制作成清淡易消化的“肉類”，于1953年取得了“人造肉”發(fā)明專利，這即是植物基肉的前身。近年來(lái)，產(chǎn)業(yè)化投放市場(chǎng)的植物基肉各式各樣，包括肉干、烤肉、臘腸、肉排、肉丸等[5]，動(dòng)物蛋白仿真肉制品主要在歐洲市場(chǎng)出現(xiàn)，包括低溫蒸煮腸、素火腿等。業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，該類型產(chǎn)品的銷售額將以28%的速度持續(xù)增長(zhǎng)，具有良好的市場(chǎng)前景。

食品加工技術(shù)進(jìn)步使得素肉制品與畜禽肉的距離逐步縮短，高度仿真成為可能。我國(guó)的首個(gè)植物基肉2002年在武漢研制成功，并獲國(guó)家生物技術(shù)專利[6]。吳芳祖等[7]、孫照勇[8]對(duì)植物基肉加工、植物蛋白肉擠壓組織化特性等都進(jìn)行了較為深入的研究，張嵐等[9]應(yīng)用非膨化擠壓技術(shù)改善大豆蛋白制品的風(fēng)味；呂斌[10]將蛋清、谷朊粉、大豆分離蛋白作為天然黏合劑解決了素肉干擠壓成型難的問(wèn)題，同時(shí)發(fā)現(xiàn)適量的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（glutamine transaminase，TG）可加快素肉產(chǎn)品塑型。有研究表明植物膳食纖維替代部分動(dòng)物脂肪制得的仿肉制品在風(fēng)味上與真肉沒(méi)有顯著差異[11]，適量的魔芋膠可起到降低脂肪含量、減少膽固醇攝入的作用[12]，魔芋膠已經(jīng)在多種植物基肉、動(dòng)物蛋白仿真肉制品中起到成型、模擬肉咀嚼特性的作用。在顏色模擬方面，植物中提取的植物血紅素可與植物蛋白形成植物血紅蛋白，由此賦予素肉類似肉的色澤[13]，研究表明利用畢赤酵母與大豆組織蛋白合成大豆血紅蛋白的人造素牛肉，其顏色可與真肉十分接近[14]。

2.2 菌體蛋白肉

我國(guó)菌體蛋白主要應(yīng)用于飼料生產(chǎn)領(lǐng)域，在食品級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)較少。趙彩艷等[15]進(jìn)行了以玉米粉和麩皮為主要原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的研究；宋雅蕓[16]對(duì)馬鈴薯渣發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料進(jìn)行研究。叢澤峰等[17]利用溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)廢渣獲得谷氨酸菌體蛋白，經(jīng)水解后替代適量豆粕水解液用于溫敏型谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基中。同時(shí)發(fā)現(xiàn)谷氨酸發(fā)酵代謝積累海藻糖，其不易被菌體利用，添加海藻酶將海藻糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖，其二次利用可降低成本[18]。菌體蛋白在飼料領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異，且其特點(diǎn)較符合人造肉的綠色可持續(xù)發(fā)展宗旨，何海燕等[19]以木薯淀粉為原料混菌發(fā)酵生產(chǎn)可食性單細(xì)胞蛋白，篩選得到最優(yōu)混菌發(fā)酵組合為產(chǎn)朊假絲酵母和米曲霉，并發(fā)現(xiàn)最優(yōu)蛋白產(chǎn)出培養(yǎng)條件。而發(fā)達(dá)國(guó)家已在食品領(lǐng)域解決了成本、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、營(yíng)養(yǎng)的問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了菌體蛋白肉的產(chǎn)業(yè)化等[20]。菌體蛋白肉加工的核心技術(shù)，涉及到發(fā)酵功能菌選擇、安全控制、氨基酸平衡、核酸RNA脫除、凝聚及重組和質(zhì)構(gòu)技術(shù)、色素和口感等。

2.3 細(xì)胞培養(yǎng)肉

細(xì)胞培養(yǎng)肉（culture meat），又稱體外肉，此概念由W.S.Churchill于1932年首先提出[21]。至今細(xì)胞培養(yǎng)肉依然停留在實(shí)驗(yàn)室的研究階段，其發(fā)展相當(dāng)緩慢。傳統(tǒng)動(dòng)物組織培養(yǎng)技術(shù)早期用于研究細(xì)胞的代謝和生長(zhǎng)特征，而食品級(jí)動(dòng)物組織培養(yǎng)的相關(guān)研究始于20世紀(jì)末21世紀(jì)初的歐美實(shí)驗(yàn)室[22]。2000年，美國(guó)杜魯大學(xué)支持的生物科學(xué)研究聯(lián)合體利用金槍魚(yú)細(xì)胞培養(yǎng)出了人造魚(yú)肉[23]。2013年，荷蘭生物學(xué)家Post團(tuán)隊(duì)做出世界上首個(gè)人造肉漢堡[24]，隨后多家外國(guó)公司也利用類似細(xì)胞培養(yǎng)策略生產(chǎn)新型人造肉。近年國(guó)內(nèi)外眾多的研究團(tuán)隊(duì)、肉制品公司正推進(jìn)應(yīng)用組織工程生產(chǎn)畜肉的技術(shù)商業(yè)化[20]。

近年來(lái)在細(xì)胞培養(yǎng)肉上的一些關(guān)鍵技術(shù)取得進(jìn)展，YANG等[25]成功將不同來(lái)源的動(dòng)物細(xì)胞誘導(dǎo)為干細(xì)胞，證明體外培養(yǎng)的干細(xì)胞具有多分化潛能；Edelman等[26]用可持續(xù)增殖的細(xì)胞系輔以不斷地更新培養(yǎng)液的方式，打破弗利克極限，利用膠原蛋白構(gòu)建球狀支架系統(tǒng)；Soledad等[27]利用多功能牛胚胎干細(xì)胞實(shí)現(xiàn)牛肌肉纖維細(xì)胞的高效增殖；Zhao等[28]通過(guò)代謝工程改造大腸桿菌實(shí)現(xiàn)血紅素高效生產(chǎn)。Shiozuka等將改良的無(wú)血清培養(yǎng)基用于肌原代細(xì)胞增殖分化，開(kāi)發(fā)一種化學(xué)定義簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的培養(yǎng)基系統(tǒng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在抑制成纖維細(xì)胞增殖時(shí)被污染方面，DTIBF培養(yǎng)基相比含血清培養(yǎng)基有更佳的效果[29]。Hocquettede等[30]通過(guò)肌肉細(xì)胞與脂肪細(xì)胞共同培養(yǎng)，提高人造肉的紋理結(jié)構(gòu)和風(fēng)味。俄羅斯宇航員在國(guó)際空間站太空微重力條件下，運(yùn)用3D生物打印技術(shù)，模擬母牛體內(nèi)組織再生的過(guò)程，培育出了小規(guī)模肌肉組織，生產(chǎn)此塊肌肉組織需要消耗的總物料資源相對(duì)較少[31]。這些研究為動(dòng)物細(xì)胞組織高效培養(yǎng)提供理論支撐。

3 人造肉加工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品

3.1.1 風(fēng)味優(yōu)化

植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品的主要原料本身具有一定滋味，例如植物基肉的主要原料大豆蛋白、動(dòng)物蛋白仿真肉制品的主要原料為禽蛋白，均具有濃烈的腥味，想要去除這種滋味難度很大[32]。施小迪[33]研究表明，將溫度提高至80℃以上可以顯著降低豆腥味，但非豆腥味成分損失較多；乳酸菌能夠代謝已醛，卻附帶不良的酸腐味，添加纈氨酸和異亮氨酸能夠降低不良酸腐味，但也會(huì)導(dǎo)致體系堿味增加、pH值升高和嚴(yán)重褐變。通過(guò)添加肉味香精可以改善風(fēng)味，但依然能品嘗出不良滋味[34]。

通過(guò)添加肉味香精來(lái)改善植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品風(fēng)味的方式附帶一定安全隱患。以植物基肉為例，即使在最優(yōu)條件下，總揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)保留率也較低，且豆腥味依然嚴(yán)重，需要添加肉味香精[35]。而肉味香精里存在危害因子3-氯-1，2-丙二醇 （3-chloro-1，2-propanediol，3-MCPD）酯，具有致癌風(fēng)險(xiǎn)，盡管可通過(guò)對(duì)原料的優(yōu)化控制而減少，但無(wú)法完全去除[36]。此外，素肉制品通常添加植物油來(lái)改善其風(fēng)味和口感，植物油富含多不飽和脂肪（polyunsaturated fatty acid，PUFA），PUFA極易發(fā)生氧化生成危害物[如丙二醛（malondialdehyde，MDA）]，這對(duì)于油炸素肉制品尤為明顯，可能對(duì)人體健康造成危害[37]。

由此可見(jiàn)，植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品的咀嚼感、風(fēng)味等依然無(wú)法與真肉相媲美，其仿真研究有待在風(fēng)味優(yōu)化及安全控制等方面進(jìn)一步深入。

3.1.2 成型模擬

目前高濕擠壓技術(shù)是植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品成型的主流技術(shù)之一。高培棟等[38]利用高濕擠壓技術(shù)制作松粕復(fù)合素肉，發(fā)現(xiàn)在適宜的工藝參數(shù)下，制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)與牛肉相似，但感官評(píng)分不高。擠壓溫度直接影響成品組織蛋白的硬度和彈性，溫度過(guò)低時(shí)，制品難以形成均勻的纖維化結(jié)構(gòu)，組織蛋白結(jié)構(gòu)松散難以成型；溫度過(guò)高時(shí)，產(chǎn)品水分散失加快，含水量低，彈性下降，硬度升高，導(dǎo)致產(chǎn)品感官品質(zhì)降低[39]。王銳等[40]采用裝模蒸制成型技術(shù)制作新型雞蛋干，發(fā)現(xiàn)切片性不佳，易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，通過(guò)適當(dāng)添加羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉等增稠劑的方式可改善雞蛋清蛋白溶膠的凝膠強(qiáng)度[41]。由此可見(jiàn)，簡(jiǎn)單的高濕擠壓技術(shù)還不能滿足植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品同時(shí)具有成型優(yōu)、切片性好等品質(zhì)要求。此類仿真肉制品的成型技術(shù)有待進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)。

3.1.3 色澤模擬

色澤作為植物基肉和動(dòng)物蛋白仿真肉制品的重要感官指標(biāo)之一，其色澤會(huì)直接影響消費(fèi)者的食欲和購(gòu)買欲，如何賦予植物基肉良好的色澤關(guān)系到消費(fèi)者對(duì)素肉接受度[42]。目前賦予其色澤的主要技術(shù)路徑有兩條，第一是直接向制品中添加食用級(jí)色素，包括天然色素（血紅素、辣椒紅）、人工合成色素（紅曲紅）；第二是通過(guò)微生物發(fā)酵與植物蛋白合成類肉的顏色（如畢赤酵母與大豆組織蛋白合成大豆血紅蛋白）。但這兩類技術(shù)途徑均有一定問(wèn)題，通過(guò)向植物蛋白中添加從植物中提取的植物血紅素，使紅色素與植物蛋白形成植物血紅蛋白來(lái)模擬真肉的紅色，但素肉制品經(jīng)過(guò)熟化后的顏色與真肉制品仍有差距，從植物中提取紅色素所需時(shí)間長(zhǎng)，成本較高，且紅色素純度較低[14]；通過(guò)畢赤酵母與植物蛋白合成血紅蛋白的途徑雖可以獲得較好的色澤表現(xiàn)，但畢赤酵母為非食品級(jí)宿主，且合成的血紅蛋白純度較低，安全問(wèn)題不容忽視[43]。

3.2 菌體蛋白肉

3.2.1 生產(chǎn)菌體的原料與菌種選擇

制作菌體蛋白肉的主要原料為菌粉，是利用天然氣、氨基酸發(fā)酵液[44]、工業(yè)廢水、菌渣、果渣、糖渣、淀粉廢液等[45]作為能源和碳源來(lái)生產(chǎn)細(xì)菌、酵母、真菌以及微藻等微生物，然后通過(guò)發(fā)酵技術(shù)、微生物提取、分離提純以及后續(xù)的噴霧干燥等技術(shù)或加工工藝，最終得到高蛋白、合理氨基酸的菌粉[46]。微生物菌種對(duì)菌粉產(chǎn)率和品質(zhì)有決定作用，因此菌種的篩選是提升菌體蛋白肉品質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。凌曉等[47]篩選出膠紅酵母N5和釀酒酵母J1，它們具有較強(qiáng)的氨氮利用能力以及酶活性，且蛋白質(zhì)含量較高。Cruz等[48]以大豆乳清廢水為基質(zhì)，使用8種酵母發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)脘假絲酵母蛋白含量高且生長(zhǎng)量最大。任亞萍等[49]發(fā)現(xiàn)酵母菌與黑曲霉、米曲霉混合發(fā)酵能顯著提高蛋白質(zhì)及必需氨基酸含量，改善飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。王衛(wèi)等[50]以菌菇、菌渣和菌柄作為碳源和氮源，利用食品級(jí)白地霉（Geotrichum candidum）和扣囊擬內(nèi)孢霉（Endomycopsis fibuligera）的發(fā)酵作用，成功生產(chǎn)了一種菌蛋白調(diào)理仿真肉制品，并獲得了專利。國(guó)內(nèi)菌種篩選在菌體蛋白肉中的應(yīng)用研究還處于起步階段，因此適用于生產(chǎn)菌體蛋白肉的食用菌種的選擇是目前急需解決的技術(shù)難題之一。

3.2.2 核酸清除與營(yíng)養(yǎng)平衡

通過(guò)微生物發(fā)酵所得的菌粉的菌體蛋白含量很高，營(yíng)養(yǎng)豐富，但其含有的核酸卻不是菌體肉所需的，食用過(guò)多的核酸可能會(huì)引發(fā)代謝障礙和痛風(fēng)等疾病[51]，因此核酸含量高低將決定菌粉的品質(zhì)[52]。此外菌粉成分與畜禽肉比較，菌體蛋白中鐵、維生素B12的含量較低，賴氨酸缺乏[53]。菌體蛋白肉通過(guò)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)可平衡氨基酸組成，而核酸清除成為難點(diǎn)。目前的核酸清除方法常見(jiàn)有超聲波破碎法、濃鹽法、濃鹽與超聲破碎結(jié)合法、菌體自溶法，其中自溶法的核酸清除率較高，但其仍含有8%的RNA和2%的DNA，目前僅用于動(dòng)物飼料領(lǐng)域[54]，無(wú)法達(dá)到人類食用等級(jí)[55]。目前，菌粉在素肉制品中依然作為輔料添加，而要實(shí)現(xiàn)菌體蛋白為主料生產(chǎn)菌體肉，并獲得消費(fèi)者認(rèn)可，依然需要降低菌粉中核酸的含量，提高菌粉的純度，并對(duì)缺乏的營(yíng)養(yǎng)素進(jìn)行強(qiáng)化。

3.3 細(xì)胞培養(yǎng)肉

3.3.1 細(xì)胞培養(yǎng)基

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)在所有離體培養(yǎng)中是最困難的，這是由其特殊培養(yǎng)條件所決定的。細(xì)胞培養(yǎng)基是模擬復(fù)雜的動(dòng)物體環(huán)境，包含血清、支持物、氣體調(diào)節(jié)、適宜溫度、無(wú)菌環(huán)境等培養(yǎng)條件[56]。其中血清提供生長(zhǎng)必須因子，如激素、微量元素、礦物質(zhì)和脂肪，為動(dòng)物細(xì)胞離體培養(yǎng)提供生長(zhǎng)所需的天然營(yíng)養(yǎng)液[57]；支持物為細(xì)胞生長(zhǎng)提供支持作用；其它培養(yǎng)條件參數(shù)為細(xì)胞培養(yǎng)提供了必要的生長(zhǎng)環(huán)境。苛刻的培養(yǎng)條件和不成熟的培養(yǎng)體系使其無(wú)法為高品質(zhì)、低成本的商業(yè)化生產(chǎn)提供充足的原料。

3.3.2 細(xì)胞來(lái)源

不同的動(dòng)物細(xì)胞增殖分裂能力存在較大差異。目前動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞來(lái)源主要是分離原生組織中的干細(xì)胞，例如胚胎干細(xì)胞、肌肉干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、成體干細(xì)胞等[58]。然而動(dòng)物體內(nèi)的干細(xì)胞有限，無(wú)法滿足生產(chǎn)需要，為進(jìn)一步拓展原始細(xì)胞來(lái)源，基于可誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞的研究得到廣泛關(guān)注，該技術(shù)可以高效制備多功能干細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模細(xì)胞增殖[27]。通過(guò)誘導(dǎo)突變等方式將不同來(lái)源的動(dòng)物細(xì)胞變?yōu)楦杉?xì)胞，來(lái)獲得良好的分裂能力，但由此帶來(lái)的成本增加和誘導(dǎo)突變帶來(lái)的安全隱患不可忽略。

3.3.3 細(xì)胞組織成型

自然狀態(tài)下的動(dòng)物肌肉細(xì)胞為附著生長(zhǎng)，并嵌入到相應(yīng)組織中。為了模擬體內(nèi)環(huán)境，體外肌肉細(xì)胞培養(yǎng)需要利用合適的支架體系進(jìn)行黏附支撐生長(zhǎng)，輔助形成細(xì)胞組織紋理及微觀結(jié)構(gòu)，維持肌肉組織三維結(jié)構(gòu)[59]。Lam等[60]運(yùn)用微型波浪表面支架進(jìn)行細(xì)胞組織培養(yǎng)，獲得更接近真肉的外部形態(tài)和紋理特性；但其咀嚼口感較差。肉不僅僅有肌肉，還包含連接組織、神經(jīng)結(jié)締組織和脂肪細(xì)胞[61]。低成本、高效率的細(xì)胞三維培養(yǎng)技術(shù)將是未來(lái)需要探究的一個(gè)重要方向[62]。食品3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)分層制造、逐層疊加，具有簡(jiǎn)單、方便、靈活等特點(diǎn)[63]。未來(lái)食品3D打印技術(shù)可能在培養(yǎng)肉的塑型方面發(fā)揮重要作用。

3.3.4 技術(shù)體系構(gòu)建

現(xiàn)有技術(shù)體系還不成熟，不能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)肉綠色可持續(xù)化產(chǎn)出。細(xì)胞培養(yǎng)需要的胎牛血清提取于懷孕母牛的胎兒，反復(fù)提取會(huì)導(dǎo)致牛和牛犢死亡，這與“動(dòng)物福利”和“倫理”相悖。無(wú)血清培養(yǎng)是從血液中分離純化各種成分再混合制成，其實(shí)質(zhì)需要屠宰動(dòng)物，細(xì)胞體外培養(yǎng)需要添加相關(guān)支架，不斷更換培養(yǎng)液，細(xì)胞培養(yǎng)肉的培養(yǎng)條件苛刻，需要的設(shè)備和技術(shù)開(kāi)發(fā)投入成本更高。為提高細(xì)胞持續(xù)增殖能力和實(shí)現(xiàn)胚胎干細(xì)胞突破海弗利克極限，需通過(guò)基因工程或化學(xué)方法誘導(dǎo)原始組織或細(xì)胞系產(chǎn)生突變，不斷地更新?tīng)I(yíng)養(yǎng)液，促使細(xì)胞無(wú)限增殖，并培養(yǎng)出相應(yīng)的細(xì)胞體[64]。此外，細(xì)胞突變過(guò)程不可控，存在細(xì)胞非良性增殖帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)防范與安全管理規(guī)范和相關(guān)的監(jiān)管體系尚未構(gòu)建[65]。

4 人造肉發(fā)展尚存在的問(wèn)題與未來(lái)展望

4.1 存在的技術(shù)問(wèn)題

人造肉發(fā)展的技術(shù)環(huán)節(jié)，在成型模擬、色澤模擬以及風(fēng)味模擬等關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)仍需研究突破。在成型模擬方面，植物蛋白纖維固化技術(shù)（高濕擠壓成型技術(shù)、3D打印技術(shù)、蒸煮成型技術(shù)等）和植物膠模擬動(dòng)物蛋白和脂肪的乳化特性等方面取得突破，使其在高溫煮制條件下仍具有類似真肉（如雞肉、豬肉、牛肉等）的彈性、質(zhì)感和良好的乳化效果；在色澤模擬方面，植物血紅素提取純化技術(shù)、微生物發(fā)酵合成色素及純化技術(shù)、多種著色劑復(fù)配技術(shù)等將成為解決素肉色澤模擬問(wèn)題的技術(shù)突破點(diǎn)；在風(fēng)味模擬方面，豐富肉味香精的多樣性，優(yōu)化肉味香精的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，使素肉制品具有真肉風(fēng)味品質(zhì)。

相比其它人造肉，細(xì)胞培養(yǎng)肉涉及的學(xué)科眾多，其技術(shù)難度更為復(fù)雜、安全要求更加苛刻，人們對(duì)其的爭(zhēng)議也相對(duì)較大。就細(xì)胞培養(yǎng)肉技術(shù)層面而言，目前細(xì)胞培養(yǎng)肉規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)不成熟，必須突破的技術(shù)難點(diǎn)主要包括良性提升細(xì)胞增殖、分化的能力、高效低能的細(xì)胞培養(yǎng)液的研發(fā)、適合細(xì)胞培養(yǎng)支架成型條件的改進(jìn)，以及適合細(xì)胞培養(yǎng)肉制品的加工工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)及運(yùn)用。最終實(shí)現(xiàn)模擬細(xì)胞培養(yǎng)器的低能耗、高效率、規(guī)?；募?xì)胞組織原料生產(chǎn)，進(jìn)而解決細(xì)胞培養(yǎng)肉的原料不足、成本高、不安全、品質(zhì)（紋理成型、風(fēng)味、色澤、口感）與真肉有差距等一系列問(wèn)題。

4.2 產(chǎn)品市場(chǎng)與競(jìng)爭(zhēng)

人造肉產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)肉類產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激化[66]，很多消費(fèi)者不相信人造肉制品是解決肉業(yè)問(wèn)題的方法，而人造肉企業(yè)家們更希望稱自己的產(chǎn)品為“干凈肉”（clean meat）[67]，顯然人造肉加工及其產(chǎn)品合法性的爭(zhēng)議，以及各方利益爭(zhēng)斗將會(huì)激烈化。盡管美國(guó)農(nóng)業(yè)部和食品藥品管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）兩家監(jiān)管機(jī)構(gòu)宣布將分擔(dān)監(jiān)管人造肉的責(zé)任，以確保公平競(jìng)爭(zhēng)，但推動(dòng)有利于植物性和實(shí)驗(yàn)室培育肉類的法規(guī)的出臺(tái)尚需時(shí)日。

盡管培養(yǎng)肉和素肉制品擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，但其風(fēng)味、口感、營(yíng)養(yǎng)等始終與真肉品質(zhì)有差距，消費(fèi)者對(duì)于這一新型食品的認(rèn)可和接受度還不高[68]。細(xì)胞培養(yǎng)肉的組織結(jié)構(gòu)、風(fēng)味、口感更接近真肉，但關(guān)鍵技術(shù)還不成熟，面臨生產(chǎn)成本高、安全評(píng)估缺乏、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)建立等一系列問(wèn)題，短期幾乎沒(méi)有上市可能，社會(huì)各界人士對(duì)人造肉還保持謹(jǐn)慎態(tài)度。

4.3 展望

人口增長(zhǎng)、溫室效應(yīng)和環(huán)境惡化是人類發(fā)展必須面對(duì)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，以畜禽水產(chǎn)等養(yǎng)殖為主體的動(dòng)物蛋白質(zhì)食品的供給短缺，使得“人造肉”必然將在蛋白質(zhì)食品市場(chǎng)占有一席之地。在各類人造肉中，植物基肉成本最低，但風(fēng)味、口感、色澤較差；動(dòng)物蛋白仿真肉風(fēng)味、質(zhì)地較好，但成本較高；菌體肉營(yíng)養(yǎng)最佳、潛力巨大、技術(shù)有待成熟，但最可能成為素肉制品重點(diǎn)發(fā)展方向。細(xì)胞培養(yǎng)肉則需隨著細(xì)胞生物學(xué)、細(xì)胞工程學(xué)、發(fā)酵工程學(xué)以及其它交叉學(xué)科基礎(chǔ)的發(fā)展才可能從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)[69]。從人類社會(huì)文明發(fā)展進(jìn)步的角度來(lái)看，人造肉未來(lái)大有可為。以科技發(fā)展時(shí)間為主軸線，肉制品行業(yè)長(zhǎng)期的處于畜禽肉制品主導(dǎo)的局面不會(huì)改變，人造肉可作為肉制品的補(bǔ)充而繼續(xù)長(zhǎng)期存在。專家預(yù)測(cè)人造肉行業(yè)將呈現(xiàn)出短中期（5年～10年）以素肉制品為主導(dǎo)，長(zhǎng)期（10年～20年）細(xì)胞培養(yǎng)肉緩慢進(jìn)入，同樣可在緩解人類蛋白食品供給危機(jī)方面發(fā)揮作用。