国内外人造肉研究现状分析与对策研究

摘要:本文通过CNKI、万方、维普、INCOPAT、DIALOG等国内外数据库检索，在为吉林省科技厅撰写国内外人造肉研究现状与对策研究报告的基础上，分析了国内外人造肉研究现状，并对我国人造肉存在的问题及应对策略进行了研究，旨在为吉林省乃至全国开展人造肉科学研究提供建设性意见和科学决策依据。

关键词:人造肉;培养肉;植物蛋白肉;检索分析;研究现状;对策研究

据联合国粮农组织报导，预计到2050年，肉类消费将会增加1倍，传统畜牧业供给将严重不足［1］。此外，随着人们生活水平不断提高，各国对肉制品消耗量快速增长。养殖肉导致人类“三高”疾病率逐渐升高，而且受动物疫病、国际贸易关系、生产周期等因素影响，我国养殖肉制品供求关系严重失衡，人们希望用人造肉替代养殖肉，既能满足人对养殖肉营养元素的摄取，又避免因吃养殖肉带来的“三高”疾病。预计到2030年，我国肉制品的供给缺口将达到3804万t，将严重威胁我国的粮食与食品安全［2］。为了应对此类问题，人造肉的相关研究在近几年引起了国内外广泛的关注。

1数据来源

本文以中情所万方数据库、CNKI、维普、INCO-PAT、DIALOG国内外学术引擎及专利数据库等为数据资源进行本次研究。

2人造肉的分类与概念

人造肉主要有培养肉、植物性肉2种。植物蛋白肉是指利用植物性蛋白与其它植物性成分，通过合成、加工而形成的具有肉类营养价值、口感、风味的食品，也称为植物性肉。植物蛋白肉是植物性食品的衍生产品，是一种为替代传统肉类而开发的具有肉类特性的仿肉制品［3］。

培养肉是指在特定的培养条件下，在培养基中利用动物干细胞培养出的动物肉。培养肉是在实验室培养皿里通过肌细胞和脂肪细胞人工培养而得，并非从被屠宰的肉用家畜身上获得的肉［4］。

3人造肉的现状研究

3.1植物蛋白肉的研究现状

目前，美国和欧洲等地都已开展大量植物性人造肉相关研究，但我国在此类研究和应用方面还缺乏较为系统的研究。国外的植物蛋白肉产品主要以素肉饼、素肉肠和素鸡块为主，可加工成汉堡、热狗、炸鸡块等，成本较高。而国内主要以传统素肉为主，通过加工植物蛋白制成素肉饼、素鸡、素鸭等产品，成本较低。国产植物蛋白肉在价格上已经比境外植物蛋白肉更具优势，且中国传统素肉产业链完整，可实现规模化、集约化生产，从而更好地降低成本。但国产植物蛋白肉与真肉差距较大，肉色较深、无光泽且肉质感差，无咀嚼脂肪、软骨等口感。深入研究植物蛋白肉的感官特性，使其在视觉、味觉、嗅觉等方面模拟肉类应当是国内外相关研究人员未来的主要研究方向［5］。

3.2培养肉的研究现状

虽然早在20世纪30年代就有学者提出培养肉的概念，但培养肉的研究工作始于21世纪初，且主要集中在欧美发达国家。2000年，美国杜鲁大学支持的生物科学研究联合体用金鱼细胞培养出了人造鱼肉。2009年，荷兰马斯里特赫特大学的生物学家利用成肌细胞培养方法生长出几片猪肉，但这些猪肉片不含肌红蛋白，故肉色呈现白色。2011年，美国南卡罗莱纳医科大学的科学家用动物细胞在试管中培养出可食用的肉类。2012年，荷兰马斯里特赫特大学的生物学家在实验室培养出试管牛肉，无论是外观、质感和口感都与真正的牛肉没有太大差异［1］。2013年，荷兰马斯特里赫特大学血管生物学家马克·鲍斯特用动物细胞组织培养方法生产出有史以来的第1整块人造肉，引起广泛的关注［6］。2019年，日本的食品企业日清食品控股公司与东京大学合作，通过人工培育牛肌肉细胞成功制成约1cm3的肌肉组织［7］。

我国南京农业大学的周光宏教授团队使用猪肌肉干细胞培养20d后，于2019年11月18日上午，获得了中国第1块细胞培养肉(重5g)［8］，这是我国首例由动物干细胞扩增培养而成的人造肉。

国内培养肉技术虽有一定研究进展，但目前仍处于初步阶段。国内数据库拥有的文献多为国外相关研究的综述性文章，述及技术层面的文献，一般也是对动物细胞培养原理、种子来源、培养液成分等的介绍，而涉及工艺流程、设备等内容时通常是简而言之、一语带过。

4人造肉的制作技术

4.1 植物蛋白肉的制作技术

目前，应用于植物性蛋白肉制作的主要技术包括

挤压技术、静电纺丝技术和3D打印技术。

4.1.1 挤压技术

挤压技术是处理食品成分的热机械加工过程，在高温高压下，短时间内依次完成植物性配料混匀、水合、剪切、均质化、压缩、除气、灭菌、对齐、料流调整、成型、膨胀以及干燥过程。挤压技术一般包括样品预处理、挤压机筒内混合或蒸煮和模具中冷却3个主要步骤。

4.1.2 静电纺丝技术

静电纺丝技术是一种特殊的纳米级直径纤维制造工艺，是将粘度较高的蛋白溶液或其它聚合物溶液通过喷丝板变成酸性凝固液，从而产生连续、定向纤维的过程。这种纤维具有高纵横比，比原生的蛋白质具有更好的功能性，可以适用于很多食品产品配方中，也可使用粘合剂将其合成为一系列的组织化食品。

4.1.3 3D打印技术

3D打印是近年来新兴的一种快速成型技术，是将计算机设计的三维数字模型分解成若干层平面切片，按照“逐层打印，堆叠成型”的方式生产产品。目前，应用于人造肉制作的3D打印技术通常为挤压式打印，将泥状的植物性蛋白及其它原材料从喷头挤出，待凝固后形成类似肉品的层状结构，适用于烘焙类、糖果类、水果蔬菜类、奶制品类食品的制作。

4.2培养肉的制作技术

培养肉作为一种人工培养的肉，具有可追溯性、绿色安全、风味口感及营养更接近传统肉类的特征。现有技术下，制作培养肉只能在实验室条件下进行，依据文献总结的主要步骤如下［9，10］。

科研人员选择具备最佳遗传基因的动物，采集其肌肉样本，再提取肌肉样本中可高效增殖的多能干细胞。提供适宜干细胞生长、增殖的培养基、营养素及培养环境等诱导细胞增殖;诱导增殖的细胞分化形成肌肉组织的原始纤维;添加谷氨酰胺转氨酶催化肌肉纤维蛋白质间(或内)发生共价交联。

5人造肉主要研究团队和主要成果

5.1国内人造肉主要研究团队和主要成果

南京农业大学的周光宏团队，动物(猪)干细胞扩增培养技术研究，中国第1块细胞培养肉(重5g);北京翰祺食品配料有限公司的刘坚团队，一种人造肉的生产工艺专利;金字火腿公司(深市上市公司)的吴月肖团队，植物肉饼、植物肉香肠、植物肉肉丸等植物肉系列产品;江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程实验室的张国强团队，动物细胞培养技术在人造肉研究中的应用文献;昆山沃明食品有限公司的陈东隆团队，一种植物蛋白人造肉纸及其制备方法专利;三只松鼠公司的章燎源团队，素肉干等大豆蛋白人造肉系列食品;美国北卡罗莱纳查佩尔山大学MCW研究基金会公司的J·C·奥尔森M·帕特尔团队，在中国申请专利:增强细胞粘连特性的方法和组合物;美国加利福尼亚州迈奥普莱克斯国际公司的古·D·T·恩格尤延团队在中国申请专利:人造肉;辽宁省的丁杰团队，发明一种人工高蛋白肉的加工技术的专利。

5.2国外人造肉主要研究团队和主要成果

美国Beyond Meat人造肉公司(2019年纳斯达克上市)的伊桑·布朗(Ethan Brown)团队，豆类等植物和动物蛋白肉饼、汉堡、素鸡、素鸭等人造肉系列产品;荷兰生物学家Mark Post波斯特团队，用动物细胞组织培养方法生产出有史以来的第一整块人造肉，并生产了人造肉汉堡;美国南卡罗莱纳医科大学，科学家用动物细胞在试管中培养出可食用的肉类;北美Ｒight Treat的研发团队，专门为亚洲人研发了一款“人造猪肉”;日本著名的食品企业日清食品控股公司团队与东京大学合作，通过人工培育牛肌肉细胞成功制成约1cm3的肌肉组织;美国加州旧金山JUST食物科技公司Peter Liari团队，用“动物自己的细胞加营养液”的方法生产人造肉;英国布里斯托尔大学的杰夫·伍德(Jeff Wood)团队，肉酱意粉碎牛肉人造肉;美国杜鲁大学支持的生物科学研究联合体，一种用金鱼细胞培养出了人造鱼肉。

6人造肉主要存在的技术问题

6.1 植物蛋白肉

植物蛋白肉在色泽、口感、质地和风味等方面均与传统肉类存在较大差异［4］。

6.1.1 色泽

植物蛋白肉应当具备在烹饪过程中保持其色泽与传统肉类相似的特性，但目前应用于植物蛋白肉的食品色素颜色较深、不稳定、易氧化且缺乏肉色的光泽感。

6.1.2口感、质地

植物蛋白肉应具有组织纤维紧密且富有弹性、柔嫩多汁且有嚼劲的肉质感，但目前市售的植物蛋白肉肉质纤维感差、整体质地松散、无咀嚼脂肪、软骨、筋膜等口感。

6.1.3 风味

调味品和肉味香精，包埋效果差、香气弱，粉味重，储存及加工过程难以保留其“肉味”。

6.2培养肉

利用现有的技术虽然能够培养出具有一定组织的培养肉，但制作过程尚存在大量技术难点［5］。

利用肌肉、脂肪和其它细胞共同培养出复杂的肌肉组织仍然是培养肉面临的主要技术难题;培养肉制作过程中变量极多，如何确定众多变量间的相互作用及有效控制这些变量以使制作过程安全可靠也是难点之一;基于通过扩散作用的营养和氧供给难以实现，而环境供氧的条件下抑制肌红蛋白表达，从而影响人造肌肉的纹理、色泽和味道;培养肉规模化生产的工艺、反应器尚未完善。除以上技术上的难题之外，安全性问题和伦理道德问题也值得深入探讨。

7人造肉的特点及其与养殖肉的区别

7.1 人造肉的营养

北美Ｒight Treat研发团队，专为亚洲人研发了一款“人造猪肉”，具有低脂、低热量、高蛋白、零胆固醇、含膳食纤维、钙含量高等特点。比较“人造猪肉”与猪肉的各项营养指标，二者蛋白质含量相当，而且人造猪肉的能量、脂肪和胆固醇比猪肉更低，膳食纤维和钙含量比猪肉更高。但从营养角度来说，人造肉无法完全替代真肉，因为植物蛋白无法完全取代动物蛋白，2种蛋白的混合食用会比单独食用植物蛋白，更能充分发挥蛋白质的互补作用，也更有利于人们的身体健康。除此之外，猪肉还可以提供许多人体必需的脂肪酸以及磷、钾、铁、镁等矿物质，尤其是血红素铁，比植物中的铁更加容易吸收。猪肉的维生素营养价值也超过大部分植物性食物，是很好的维生素来源。Beyond Meat公司生产的“人造肉”就属于植物蛋白人造肉，利用这家公司生产的人造牛肉饼做出来的汉堡，几乎与真的牛肉汉堡没有区别，非常受美国人民的欢迎。

7.2 食用安全性

传统养殖业与人造肉在携带病菌方面的不同。肉、蛋、奶中可能含有的细菌病毒种类很多，包括沙门氏菌、弯曲杆菌、肉毒中毒、猪流感、疯牛病、手足口病、禽流感、鸡瘟等。但人造肉不存在这类问题，并且人造肉的生产过程不需要使用抗生素，可以控制营养物质的组成，这样生产的人造肉对高血脂和动脉硬化人群更加友好［11］。

7.3 环境保护

人造肉对环境的污染也较传统农业有所降低。传统模式下工业化的养殖会对环境造成破坏，家禽排放甲烷，而甲烷是造成温室效应的主要罪魁祸首之一。不仅如此，土地清理和化肥施用还会释放大量的碳。据PETA估计，在导致全球变暖的气体里，14.5%来自家禽的饲养和消费。家禽饲养及消费对环境的污染高于交通污染。

7.4 价格实用性与优劣势

人造肉领域的创新公司都面临一些共同的挑战，其中主要挑战就是居高不下的成本。无论是Beyond Meat还是Impossible Foods的人造肉饼，价格都在12～16美元/磅，比在美国吃一顿正常晚餐的价格还要稍贵，而其对手———美国牛肉碎价格为8.95美元/磅，而且随着肉牛养殖的规模不断增大，成本还会进一步下跌。

8吉林省人造肉研究现状

目前，吉林省在人造肉研究方面报导甚少，重视程度严重不足［12］，仅检索到吉林省教育厅高教处讲师李荣和及长春市工程食品研究所发表的一些综述性文章和研究报导及成果。

吉林省教育厅高教处讲师李荣和团队发表文献“介绍一种新型高营养食品———植物蛋白肉”、“新型高蛋白食品———植物蛋白肉”。文献报导了吉林财贸学院粮食生化专业利用高温脱溶豆粕首创成功“植物蛋白肉”。据分析，植物蛋白肉含蛋白质高达48%～54%，是猪、牛瘦肉蛋白质含量的2～3倍。

长春市工程食品研究所科研成果“吉林素肉系列产品及设备开发”，项目年度编号:89200788;成果简介:吉林素肉系列产品为大豆蛋白仿肉食品，包括吉林豆花、素肉午餐肉、强化面包、强化蛋糕、方便小食品等。这些产品均以全脂大豆蛋白组织化产品为基础而制成。

9 人造肉建设性意见与对策研究

通过对国内外文献检索与分析，笔者得出以下主要建设性意见和对策。

吉林省应在人造肉研究方面加强政策性引导，开展吉林省科技计划项目专项研究;在编制吉林省十三五科研项目指南中增设关于人造肉研究专题，包括细胞培养肉、植物蛋白肉、特色人造肉产品等技术研究;在人造肉研究方面注重针对不同人群与不同基础性疾病相适应的人造肉产品，如针对糖尿病人的无糖人造肉，有利于降“三高”的人造肉，有利于抗肿瘤的人造肉等，这方面大有文章可作，研究与应用前景广阔;鼓励研究机构、医药食品生产企业积极参加特色人造肉产品的研究和生产，为中内提出的大健康事业和健康中国目标多作贡献;在研究机构和医药食品生产企业开发特色人造肉过程中，提供融资倾斜政策和资金支持，打造属于吉林省和中国的特色人造肉拳头产品，在未来即将爆发的全球性人造肉需求大蛋糕中分一杯羹。

目前，已存在很多外国企业在我国申请相关专利，因此建议知识产权管理部门为人造肉创新主体提供便利的知识产权优先服务，积极引导产业专利布局;鼓励和支持产业内龙头企业牵头组织产业知识产权联盟，抢占自主知识产权高地，避免国外企业滥用知识产权限制我国相关产业健康发展。

参考文献

［1］庞卫军，孙世铎，渊锡藩，等．体外培养肉－肉类生产发展的方向［J］．养猪，2014(4):78－80．

［2］辛良杰，李鹏辉，范玉枝．中国食物消费随人口结构变化分析

［J］．农业工程学报，2018，34(14):296－302．

［3］Edelman P D，McFarland D C，Mironov V A，et al．In vitro cul-tured meat production［J］．Tissue Eng，2005，11(5/6):659－662．

［4］张斌，屠康．传统肉类替代品—人造肉的研究进展［J/OL］．食品工业科技:1－11［2020－05－09］．http://kns．cnki．net/kcms/detail/11．1759．TS．20191212．0845．002．html

［5］欧雨嘉，郑明静，曾红亮，曾绍校，郑宝东［J/OL］．植物蛋白肉研究进展．食品与发酵工业:1－8［2020－05－09］．ht-tps://doi．org/10．13995/j．cnki．11－1802/ts．023823．

［6］Post MJ．Cultured beef:medical technology to produce food［J］．Journal of the Science of Food and Agriculture，2014，94(6):1039－1041．

［7］赵鑫锐，王志新，邓宇，高茵，张国强，李雪良，周景文，堵国成，陈坚．人造肉生产技术相关专利分析［J］．食品与发酵工业，2020，46(05):299－305．

［8］李晨．南京农业大学周光宏团队研发出我国第一块肌肉干细胞培养肉［DB/OL］贤集网，https://www．xianjichina．com/news/details_172107．html．2019－11－22．

［9］Alfieri，F．Novel Foods:Artificial Meat［J］．Encyclopedia of Food Security and Sustainability，2019(1):280－284．

［10］Kadim I T，Mahgoub O，Baqir S，et al．Cultured meat from muscle stem cells:A review of challenges and prospects［J］．Journal of Integrative Agriculture，2015，14(2):222－233．

［11］马志英．人造肉安全吗［J］．食品与生活，2019(11):22－23．

［12］李荣和．新型高蛋白食品—植物蛋白肉［J］．医学研究通讯，1981(08):13－27．