摘要：培育肉指不經(jīng)飼養(yǎng)和屠宰動物、而是通過體外培養(yǎng)動物細胞來生產獲得的新型肉制品，被視為最有可能解決傳統(tǒng)牲畜生產導致資源消耗、環(huán)境污染、公眾健康等問題的有效方案之一。本文概括了培育肉生產流程與關鍵技術，梳理了培育肉技術的國際發(fā)展態(tài)勢，剖析了我國培育肉技術發(fā)展態(tài)勢及行業(yè)發(fā)展面臨的問題，據(jù)此提出我國培育肉生產技術的發(fā)展建議。研究發(fā)現(xiàn)，培育肉生產涉及細胞生物學、組織工程、發(fā)酵工程、食品工程等多學科領域的技術融合與綜合運用，世界培育肉技術的發(fā)展處于起步和上升階段；盡管行業(yè)領先企業(yè)已實現(xiàn)技術集成與產業(yè)化示范，但培育肉的工業(yè)化生產尚未完全實現(xiàn)，諸多關鍵技術瓶頸亟待突破。研究認為，我國培育肉行業(yè)起步較晚，面臨研究基礎薄弱、技術研發(fā)思路單一、產業(yè)化進程緩慢等問題，未來應加大對相關基礎研發(fā)的政策和資金支持，加強跨行業(yè)交流并促進校企合作，注重消費者對培育肉的接受度與口味營養(yǎng)需求。
關鍵詞：培育肉；肌肉組織；動物干細胞擴增；定向誘導分化；食品化加工
一、前言
聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織（FAO）、聯(lián)合國人口司預測，到2050年，世界人口總人數(shù)將增至90億，年均肉品消費需求將增至4.65×108t（是2000年總產量的1倍）。在我國，近年來肉類產品供需也呈現(xiàn)嚴重的不平衡現(xiàn)象，如2020年肉類進口量為9.91×106t，同比增長約60%；預測2030年人均肉類消費量將較2010年增長2倍。著眼未來，在有限的資源條件下保障人類的肉食供給成為重大挑戰(zhàn)。與此同時，依賴傳統(tǒng)農業(yè)的肉類生產方式，與資源環(huán)境之間的矛盾日益突出。禽畜飼養(yǎng)需要消耗大量的水、土地等資源，排放大量的溫室氣體而引發(fā)溫室效應，還存在著動物倫理、公共健康等問題。FAO報告指出，生產1kg牛肉需占用約40m2的土地、消耗15m3的水、產生300kgCO2當量；全球可用土地的1/3用于農業(yè)，其中絕大多數(shù)用作畜牧業(yè)牧場；農作物總產量的30%用于動物飼養(yǎng)，但因飼料物質轉化率低而使得整個生態(tài)鏈條的物質轉化效率極低。動物疫病如“非洲豬瘟”“禽流感”“瘋牛病”等的廣泛流行，也給傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)帶來了極大困難，需要投入大量物力、財力來保障肉品安全性，進而造成肉類生產成本的大幅增加。此外，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，居民對飲食的需求從“飽腹”轉向“健康、衛(wèi)生、美味、營養(yǎng)”，因此迫切需要開發(fā)更加高效、環(huán)境友好、可持續(xù)的肉類生產系統(tǒng)，以滿足居民對肉品數(shù)量和品質的長遠需求。
培育肉又稱細胞培養(yǎng)肉，作為細胞農業(yè)最重要的組成部分，以細胞生物學、組織工程學為基礎，根據(jù)肌肉組織的生長發(fā)育及損傷修復機理，利用體外培養(yǎng)動物細胞的方式來獲得肌纖維、脂肪等構成肌肉組織的細胞，再經(jīng)收集、塑形、食品化加工等過程制備可供食用的肉類制品；相關生產技術具有極高的資源轉化率、良好的可持續(xù)性和動物友好性。相對于傳統(tǒng)肉類生產，培育肉可為居民供應真實的動物蛋白，且生產過程不涉及牲畜的飼喂和宰殺，是一種高效、潔凈的動物肉生產方式；生產周期僅為傳統(tǒng)肉的1/10，可迅速填補肉類市場空缺、穩(wěn)定肉類食品價格；可有效緩解或解決與傳統(tǒng)農業(yè)相關的社會環(huán)境問題，如激素與抗生素濫用、環(huán)境污染、動物倫理等。因此，培育肉被視為人類未來最有可能解決肉類制品生產與消費失衡的顛覆性方案之一，發(fā)展培育肉生產技術對保障肉制品充足供應、促進資源優(yōu)化配置、推動傳統(tǒng)農業(yè)模式轉型升級、保持經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展都具有積極意義。
著眼我國培育肉的生產技術發(fā)展及市場需求，本文梳理培育肉的生產流程、主要環(huán)節(jié)，剖析培育肉工業(yè)化生產的關鍵技術瓶頸、基礎科學問題；調研國際培育肉行業(yè)發(fā)展態(tài)勢，分析我國培育肉技術研發(fā)進程與面臨問題；針對性提出技術發(fā)展方向和行業(yè)發(fā)展策略，以期為我國培育肉的技術與產業(yè)發(fā)展提供基礎參考。
二、培育肉生產的關鍵技術
得益于細胞生物學、組織工程等學科的飛速發(fā)展，培育肉技術概念已獲得驗證，相應生產流程涉及種子細胞獲取、種子細胞體外擴增、成肌/成脂誘導分化、食品化處理等關鍵環(huán)節(jié)（見圖1）。然而，培育肉的工業(yè)化生產尚未完全實現(xiàn)，多項關鍵技術亟需突破。
?。ㄒ唬┓N子細胞高效獲取技術
肌肉干細胞、胚胎干細胞、誘導多能干細胞、間充質干細胞等，具有分化成肌肉細胞/脂肪細胞的潛能，可作為培育肉制造的種子細胞。不同類型的干細胞在機體中所處的發(fā)育階段、位置、多能性均有差異，獲取方法、難易程度也不盡相同，需針對特定的細胞類型制定高效的分離純化方案，開展種子細胞的高效獲取，為培育肉生產的后續(xù)環(huán)節(jié)提供基礎條件。
胚胎干細胞具有全能性，理論上能夠在體外無限增殖，具有多向分化的潛能。然而，并不是所有物種的胚胎干細胞系都能被成功建立，如豬、牛等大型動物，野生魚類等。
誘導多能干細胞指針對成纖維細胞等成體細胞，利用基因重編程技術誘導產生的多能性干細胞。豬誘導多能干細胞已被成功制備，可能成為培育肉生產的種子細胞類型。需要注意的是，誘導多能干細胞的體外培養(yǎng)條件極為復雜、操作難度較大，需進一步提高增殖、成肌分化的效率才能滿足培育肉工業(yè)化生產的要求。
圖1 培育肉的生產流程
注：3D打印表示增材制造
間充質干細胞、肌肉干細胞都屬于成體干細胞，不具有全能性，但具有自我更新能力、多向/定向分化潛能。間充質干細胞通?？梢詮墓撬琛⒅窘M織中分離得到，來源廣泛、獲取簡便、易于純化和擴增培養(yǎng)；在體外，可通過不同的誘導條件分化為脂肪細胞、成骨細胞、肌細胞；成肌分化效率較低、成脂分化能力較高，通常用作生產脂肪組織的種子細胞。肌肉干細胞可從新鮮的肌肉組織中分離獲取，是肌肉組織中特有的專能干細胞，具有較強的成肌分化能力；增殖到足夠的數(shù)量時，細胞之間相互接觸融合，很容易分化為肌管、成熟的肌纖維，通常用作生產肌纖維的首選種子細胞。
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通過組織分離得到的原代動物干細胞、經(jīng)過擴增后的大量干細胞，在最終誘導分化成肌纖維之前需要可靠穩(wěn)定地長期保存，為后續(xù)的培育肉產品制造過程提供保障。干細胞的凍存比常規(guī)細胞要求更高，冷凍/復蘇過程的滲透壓、自由基、保護劑、低溫等因素均可能誘發(fā)干細胞的非定向分化；除了提高細胞存活率以外，還需關注凍存過程對細胞分化率的影響，才能獲得預期的凍存效率。
凍存保護劑在細胞凍存之前添加，用于保護細胞免受冷凍損傷，進而提高細胞復蘇后的存活率；分為滲透性、非滲透性兩類。滲透性凍存保護劑主要有二甲基亞砜（DMSO）、甘油等小分子化學物質，非滲透性凍存保護劑多為大分子物質（如糖類）。當前大多數(shù)研究采用DMSO作為細胞的凍存保護劑，復蘇后的細胞存活率、貼壁率均較高。干細胞的凍存過程應盡量采用程控降溫儀，嚴格控制降溫速度（1～3℃/min）；經(jīng)過相變熱釋放（-15～-11℃）之后加快降溫速度，待溫度降至-80～-90℃后再轉入液氮中（-196℃）長期保存。
值得指出的是，在規(guī)模化生產培育肉之前，需對細胞凍存保護劑的食品安全性進行全面調研。經(jīng)過DMSO或其他凍存保護劑處理后的細胞能否作為食品安全級的細胞進行培育肉的生產，需要開展深入研究，根據(jù)研究結果適時制定監(jiān)管政策與法規(guī)。
（三）體外擴增技術
在體外培養(yǎng)干細胞時，為了保持細胞的正常生長與功能，不僅要將細胞置于適宜溫度、酸堿度、濕度的無菌環(huán)境中，還要為細胞提供生長所需的基本營養(yǎng)物質（即培養(yǎng)基）。干細胞的擴增培養(yǎng)基通常由基礎培養(yǎng)基、血清、細胞因子等添加物構成。不同物種、不同類型的干細胞，對培養(yǎng)基有不同的偏好，需要根據(jù)具體情況篩選最佳的基礎培養(yǎng)基。鑒于基礎培養(yǎng)基用量大，在未來的培育肉工業(yè)化生產過程中，需要優(yōu)化基礎培養(yǎng)基中的成分構成以實現(xiàn)低成本成分的等效替代，盡量降低基礎培養(yǎng)基的規(guī)?；褂贸杀尽?/div>
圖2 培育肉企業(yè)產業(yè)化產品及成本
圖3 培育肉相關中國專利申請情況
血清也是影響干細胞體外生長行為的關鍵因素。許多干細胞需要在含有胎牛血清（通常為10%～20%）的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，但胎牛血清價格高昂、營養(yǎng)成分既復雜又不明確、批次間差異大，不利于品質控制。因此，建立化學成分明確的無血清培養(yǎng)基，既可降低生產成本，也可保證生產過程的可控性和準確性，對培育肉的商品化生產至關重要。此外，根據(jù)細胞的增殖調控機理，篩選細胞因子、糖蛋白、小分子化合物等多種類型的營養(yǎng)物質并添加至培養(yǎng)基中，對提升細胞增殖能力、開發(fā)無血清培養(yǎng)基都至關重要。
設計和開發(fā)合適的智能生物反應器，優(yōu)化并控制放大工藝過程，也是培育肉實現(xiàn)工業(yè)化生產的先決條件。目前，可用于培育肉生產的反應器類型有波浪式、堆積床、攪拌釜、氣升式、灌流式等，但適合培育肉工業(yè)化生產的生物反應器類型尚待探究發(fā)展。獲得最優(yōu)過程參數(shù)的過程分析技術、培養(yǎng)基回收和細胞截留技術，都是培育肉工業(yè)化生產過程中保證產品質量、降低生產成本的重要前提條件。
（四）定向誘導分化技術
肌纖維是肌肉組織最重要、最基本的組成單元。動物干細胞在完成大量增殖并達到足夠的細胞量后，后續(xù)目標是將其分化為骨骼肌纖維，產生大量的蛋白質（如肌球蛋白、肌動蛋白、肌紅蛋白等）。肌肉干細胞在體內無需特殊調控便可以分化形成肌纖維，但在體外條件下通常需用含有2%馬血清的分化培養(yǎng)基進行誘導分化。肌肉干細胞的成肌分化效率受培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件的影響很大，體外分化效率往往不到50%。對于全能干細胞而言，需要更加精準的調控策略，否則成肌分化效率將有所不足。
脂肪使肌肉擁有大理石樣花紋，還可提高肉的香味和口感，因此培育肉的另一個研究重點是脂肪細胞的高效生產。單獨或組合應用地塞米松、3-異丁基-1-甲基黃嘌呤、胰島素、吲哚美辛等試劑，可誘導間充質干細胞分化為脂肪細胞。需要注意的是，體外產生的脂肪細胞，其中的脂肪酸、甘油三酯及其他風味物質能否滿足肉制品要求，有待深入研究。
（五）肌肉組織三維塑形技術
在體外生產出與真實動物肉具有相似質構、口感、風味的肌肉組織是培育肉的技術目標，提高培育肉產品的尺寸、厚度是當前的重點與難點。實驗室通常使用的培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿，僅能獲得二維單片層的細胞；三維肌肉組織的形成，需要借助細胞支架。在生理狀態(tài)下，細胞基質將肌纖維包裹，為細胞提供營養(yǎng)并使肌纖維有序排列；細胞外基質主要成分是膠原蛋白、粘連蛋白、糖蛋白等。體外培養(yǎng)所需的細胞支架，實質在于模擬細胞外基質的組成成分，使細胞可以粘附、獲取營養(yǎng)并依賴其生長。有研究團隊將食用明膠做成紡絲，將兔骨骼肌成肌細胞植入其中，最終成型的產品接近真肉的質地，這為后續(xù)研究提供了突破方向。
為盡量避免使用動物源成分參與培育肉生產，篩選植物源蛋白（如大豆蛋白）、天然多糖類的大分子（如殼聚糖）、合成材料（如聚谷氨酸、聚乳酸）等作為細胞支架材料用于培育肉組織塑形，是目前的研究熱點。3D打印技術的迅速興起和蓬勃發(fā)展，為培育肉制造提供了新的便利條件。多種類型的活細胞3D打印設備已經(jīng)問世，經(jīng)研究證實細胞在3D打印后的存活率達到90%并能在打印成型的三維空間內粘附、遷移、生長。采用3D打印技術來實現(xiàn)不同種類型細胞（如肌肉細胞、脂肪細胞）的混合打印，與細胞共培養(yǎng)技術相結合可實現(xiàn)不同細胞類型在統(tǒng)一培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件下的協(xié)同生長，將是生產結構復雜、尺寸較大培育肉產品的重要技術途徑。
（六）食品化處理技術
培育肉的生產過程不可避免地涉及如何使培養(yǎng)出來的肉制品更具食品特點。培育肉能夠在未來市場上占據(jù)一席之地，最基本的要求就是在營養(yǎng)、口感、視覺、風味上與傳統(tǒng)肉制品相當或更優(yōu)。例如，體外培養(yǎng)的肌肉細胞中血紅素含量很低，因此需要添加富含血紅素的血紅蛋白、食用色素來模擬肉的顏色；肉香的來源是脂質氧化和美拉德反應，一些小分子化合物（如氨基酸）是“肉味”產生的主要原因。因此，通過食品化處理技術添加血紅蛋白、風味物質、不飽和脂肪酸等，是強化培育肉產品的色、香、味，得到消費者喜愛的重要策略。
三、國際培育肉行業(yè)發(fā)展態(tài)勢
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2000年前后，美國、歐洲的科學界開始進行培育肉的技術開發(fā)和商業(yè)評估。2008年，“世界培育肉研討會”在挪威食品研究所舉行，同時成立了“培育肉聯(lián)盟”。2011年，英國牛津大學學者首次發(fā)表綜述文章，對培育肉的生命周期影響進行了調研和評估。2012年，荷蘭馬斯特里赫特大學學者開始了培育肉的概念驗證與技術研究，并于次年制造出了世界首例生物培育牛肉漢堡。隨后，美國、日本、韓國等國的科研機構相繼開展培育肉研發(fā)，推動了培育肉生產技術的迅速發(fā)展。
根據(jù)本研究初步統(tǒng)計，目前公開發(fā)表的培育肉相關論文接近400篇，發(fā)文數(shù)量前十位的機構分布在荷蘭、英國、法國、瑞士、美國、新加坡，代表性的有瓦赫寧根大學，牛津大學，法國農業(yè)、食品和環(huán)境研究所等。從論文的主要內容來看，80%以上的為綜述型，對培育肉的環(huán)境影響、規(guī)模成本、技術可行性、消費者接受度、管理條例等進行梳理總結和分析討論；約10%的為研究型，論述培育肉生產的關鍵技術研發(fā)進展，如動物干細胞的長期穩(wěn)定擴增技術、用于細胞大規(guī)模擴增的生物反應器設計、培育肉成型所需的3D打印技術等。整體來看，雖然發(fā)達國家在培育肉生產技術研發(fā)方面啟動較早，但目前并未完全突破技術體系，未來的技術開發(fā)空間廣闊。
（二）初創(chuàng)企業(yè)發(fā)展迅速
近年來，培育肉領域的初創(chuàng)企業(yè)數(shù)量快速增長，世界范圍內已有逾60家，從事業(yè)務包括培育肉產品、生產過程中所需各類設備及原料。這些企業(yè)分布于五大洲20個國家，其中北美約37%，亞洲約25%，歐洲約31%，其他地區(qū)約7%。至2020年年底，世界培育肉企業(yè)融資總額約4.6億美元，近兩年完成的融資約占75%。Memphis Meats公司（美國）作為行業(yè)的領跑者，已完成B輪1.81億美元融資。一些極有潛力的初創(chuàng)企業(yè)也獲得資本市場支持，融資額超過2000萬美元的有Mosa Meat公司（荷蘭）、BlueNalu公司（美國）、Future Meat公司（以色列）、Shoik Meats公司（新加坡）、Cubiq Foods公司（西班牙）。
培育肉企業(yè)公布的產業(yè)化產品及成本如圖2所示。2013年，Mosa Meat公司的生物培育牛肉漢堡肉的造價約為32.5萬美元（85g），而7年后的生物培育牛肉的造價成本降至每百克11.2美元。Future Meat公司公布的細胞培育雞肉成本，從2019年的每百克44美元下降至2021年的每百克3.9美元，成為目前培育肉領域的最低生產成本。2020年年底，新加坡監(jiān)管機構批準了Eat Just公司（美國）的申請，允許公開銷售生物培育雞肉，這是世界首例上市的培育肉產品。整體來看，目前國際上已有豐富的培育肉產品類型，技術研發(fā)的不斷深入帶來了生產成本的顯著降低；與生產成本直接相關的細胞培養(yǎng)體系及培養(yǎng)基配方，這是相關企業(yè)的商業(yè)機密，也由此形成了一定的技術和市場壁壘。
四、我國培育肉技術的發(fā)展現(xiàn)狀與面臨問題
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1.培養(yǎng)肉相關研究機構和企業(yè)
近年來，我國開始重視并積極推動培育肉行業(yè)的發(fā)展，高校、科研院所紛紛涉足培育肉技術研究，相關論文發(fā)表、專利申請數(shù)量呈快速增長態(tài)勢。我國開展培育肉研究的高校、科研院所、初創(chuàng)企業(yè)如表1所示。
南京農業(yè)大學研究團隊在國內最早從事培育肉技術研發(fā)，2019年宣布研發(fā)出中國首塊培育肉（通過豬肌肉干細胞體外培養(yǎng)20天，后進一步分化得到的培育豬肉，質量為5g）。中國肉類食品綜合研究中心、江南大學、浙江大學的研究團隊也相繼開展了培育肉生產技術開發(fā)、基礎科學問題研究，包括動物干細胞體外增殖分化調控、細胞支架材料與制造工藝、生物工藝放大技術及裝備開發(fā)等，覆蓋豬、牛、雞、鴿、魚等多種畜禽水產動物物種。在企業(yè)方面，目前國內初具規(guī)模的培育肉企業(yè)有3家：Avant Meats公司（香港）、南京周子未來食品科技有限公司、北京顯生生物科技有限公司（CellX）。此外，一批咨詢投資機構，如谷孚商務信息咨詢（上海）有限公司、食芯資本、力矩資本等，專注于包括培育肉在內的整個替代蛋白行業(yè)的研究調研、資本投資、技術服務等。
圖2 培育肉企業(yè)產業(yè)化產品及成本
表1 我國培育肉行業(yè)的研究機構和企業(yè)情況
| 名稱 | 性質 | 地區(qū) | 成立/研究起步時間 | 技術/產品 |
| 南京農業(yè)大學 | 高校 | 南京 | 2009年 | 細胞體外增殖分化調控、細胞支架 |
| 中國肉類食品綜合研究中心 | 科研院所 | 北京 | 2018年 | 材料與制造工藝、生物工藝放大技術及裝備開發(fā)等 |
| 江南大學 | 高校 | 無錫 | 2019年 | |
| 浙江大學 | 高校 | 杭州 | 2020年 | |
| Avant Meats公司 | 企業(yè) | 香港 | 2018年 | 培育水產品等 |
| CellX公司 | 企業(yè) | 上海 | 2020年 | 培育豬肉等 |
| 南京周子未來食品科技有限公司 | 企業(yè) | 北京 | 2020年 | 培育豬肉等 |
2.培育肉相關專利及產品
2018年以來，國內培育肉相關的初創(chuàng)企業(yè)逐步成立，獲得了資本市場的積極支持，發(fā)展速度較快。在國內培育肉專利申請方面，2018—2020年已公開21件，申請數(shù)量逐年上升（見圖3）；申請單位主要有江南大學、南京農業(yè)大學、中國肉類食品綜合研究中心，涉及的技術方向包括種子細胞的分離純化及擴增、培養(yǎng)基成分優(yōu)化、培養(yǎng)裝備設計、細胞三維成型技術、培育肉加工技術等。
在培育肉產品方面，Avant Meats公司主打魚肚、魚肉等水產品類培育肉的研發(fā)，2019年11月進行了魚肚產品公開品嘗測試，目前正在開展產業(yè)化放大技術的開發(fā)優(yōu)化；南京周子未來食品科技有限公司、CellX公司專注于畜禽類動物的培育肉技術研究，具有良好的商業(yè)前景和預期市場規(guī)模。
（二）培育肉技術發(fā)展面臨的問題
1.行業(yè)起步稍晚，研究基礎待補強
與發(fā)達國家約20年前開始進行培育肉技術開發(fā)和產業(yè)布局相比，我國培育肉行業(yè)近年來才受到各方關注，起步稍晚。目前進行培育肉技術研發(fā)的企業(yè)、科研機構數(shù)量較少，大部分處于前期技術積累階段，公開的產業(yè)化產品稀缺。突破培育肉生產的關鍵技術瓶頸，前提條件是闡明其背后的基礎科學問題。培育肉技術研發(fā)的難點之一是肌肉干細胞等動物干細胞的體外大規(guī)模、低成本培養(yǎng)，相應核心科學問題即機體肌肉組織發(fā)育過程及調控機理的解析。已有的研究進展都是在生物、醫(yī)學領域針對小鼠等模式動物或人進行的，較少針對豬、雞、魚等畜禽水產類動物的干細胞進行體外培養(yǎng)及發(fā)育調控等基礎研究。由于存在種屬間差異，不同物種的細胞發(fā)育特性、體外培養(yǎng)條件不盡相同，亟需開展畜禽水產動物的肌肉組織發(fā)育機理、干細胞體外增殖分化調控等方面的基礎研究，才能為突破培育肉關鍵技術提供扎實的理論基礎、清晰的技術路線。
圖3 培育肉相關中國專利申請情況
2.研發(fā)思路單一，多學科合作欠缺
培育肉生產需要以細胞生物學、食品合成生物學、組織工程、發(fā)酵工程、食品工程等多個學科的理論與技術作為基礎。培育肉的生產思路在食品領域具有開創(chuàng)性，究其本質是基于組織工程領域“體外構建器官”技術衍生的策略和流程；雖然兩方面的技術路線相似，但在研究目的、預期生產規(guī)模、成本要求方面存在顯著區(qū)別。例如，在醫(yī)學領域中，利用組織工程技術并結合干細胞移植可實現(xiàn)疾病的個體化精準治療，看重的是材料的生物相容性及細胞的體內功能；但對于培育肉而言，超大生產規(guī)模、超低成本是實現(xiàn)產業(yè)化的先決條件，產品的風味、營養(yǎng)、食品安全性等也極為重要。目前，從事培育肉研究的團隊較多在某一學科領域內擁有良好的基礎和實力、具備攻克培育肉生產某一類關鍵技術瓶頸的能力，但技術開發(fā)活動大多遵循本學科的固有思路和策略，較大可能不是構建培育肉技術體系的最佳策略。囿于傳統(tǒng)，各學科領域之間未能有深刻的交流與合作機制，可能導致各自開發(fā)出的單一關鍵技術互不適配，難以高效整合出完備的培育肉全流程生產體系。
3.生產裝備研發(fā)能力不足，制約產業(yè)化進程
與傳統(tǒng)的食品加工生產線不同，培育肉的生產制造需要新建以動物細胞為生產原料，以細胞培養(yǎng)基為主要物料，具有大規(guī)模、自動化、智能化特征的專用生產線；生物反應器是核心裝備。目前，應用大規(guī)模生物反應器制造的動物細胞培養(yǎng)產品簡單分為兩種：細胞的內/ 外源成分，如單克隆抗體、細胞因子等；細胞本身，如干細胞治療產品。與現(xiàn)有的生物反應器不同，培育肉工業(yè)化生產所用的反應器需要實現(xiàn)超大規(guī)模、超低成本；培育肉的產品即細胞本身，對培養(yǎng)條件的要求更高，實現(xiàn)細胞高密度培養(yǎng)、維持細胞的功能是培育肉反應器設計的難點；需要采用可靠的過程控制手段，對細胞生長狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對培養(yǎng)基進行回收利用，在最大程度上保障細胞產品的質量并降低生產成本。因此，相關生產裝備的研發(fā)能力、過程工藝優(yōu)化策略是培育肉工業(yè)化生產的重要基礎條件，國內在此方面的研究較為缺乏，不利于產業(yè)化的穩(wěn)步推進。
五、對策建議
培育肉作為未來食品體系的重要一員，是實現(xiàn)優(yōu)質動物蛋白綠色供給的重要手段。對照國際先例，我國具有自主知識產權的培育肉產業(yè)化技術仍有待深入開發(fā)和持續(xù)完善。著眼產業(yè)構建與長遠發(fā)展，應在國家層面加強對培育肉產業(yè)的引導和扶持，聚焦如何實現(xiàn)培育肉工業(yè)化生產這一核心問題，形成協(xié)調發(fā)展機制，組織開展技術攻堅，力爭在激烈的國際市場競爭中把握機遇、形成特色，讓國產培育肉產品適時走上居民餐桌。
（一）加大基礎研發(fā)投入，構建培育肉核心技術體系
2020年，國家重點研發(fā)計劃“綠色生物制造”重點專項申報指南首次涵蓋“人造肉高效生物制造技術”，支持包括植物蛋白肉、培育肉在內的新型人造肉生產技術研發(fā)。盡管國家級科技計劃項目開始重視培育肉技術發(fā)展，鼓勵并支持科研人員開展基礎與應用研究，但整體來看培育肉研究在我國仍屬于新興的小眾領域，許多科研工作者對此仍不太了解或處于觀望階段。為了著力解決培育肉工業(yè)化生產中的短板技術，建議率先針對各類畜禽水產動物的干細胞生長行為、肌肉組織結構、營養(yǎng)與風味物質等方向開展基礎研究；只有充分闡明肌肉組織的發(fā)育調控風味營養(yǎng)產生機理，才有可能真正實現(xiàn)培育肉技術的重大突破。
在后續(xù)的科技重大專項、重點研發(fā)計劃、自然科學基金等國家級科技計劃項目中，建議適當擴大培育肉相關技術的涵蓋范圍，合理增加經(jīng)費投入；拓寬對培育肉研發(fā)機構、企業(yè)的政策與資金扶持渠道，支持社會資本、金融機構增加對培育肉產業(yè)的投資與信貸。針對培育肉生產的“卡脖子”技術問題，建議技術基礎雄厚的科研單位、具備研發(fā)能力的企業(yè)聯(lián)合開展細胞生物學、組織工程領域的基礎研究工作，加速培育肉技術體系研發(fā)進程；發(fā)揮政府引導、企業(yè)主導、高校與科研院所協(xié)同參與的作用，形成新興產業(yè)發(fā)展合力和活力，保障研發(fā)積極性，高效推進產業(yè)發(fā)展。
?。ǘ┲С挚缧袠I(yè)交流，構建跨學科研究聯(lián)盟
培育肉的技術研發(fā)需要干細胞工程、組織工程、肉制品加工、工藝放大與過程控制等多個領域的協(xié)同合作。只有跨行業(yè)的專家學者進行密切的科研合作，才能打破學科壁壘、打通生產全流程，保障培育肉技術取得實質性突破。生物醫(yī)藥行業(yè)近年來發(fā)展迅速，細胞治療領域已有較成熟的細胞培養(yǎng)、重組蛋白放大生產等技術；關聯(lián)行業(yè)的技術進步為培育肉的產業(yè)化提供了技術借鑒，應在廣泛探討、充分實驗驗證的基礎上引入到培育肉生產。
建議相關優(yōu)勢高校、科研機構組建多學科聯(lián)合研究中心，以跨學科研究聯(lián)盟的形式開展培育肉技術研究；核心成員應涵蓋從事肌肉發(fā)育和疾病、干細胞生物學、組織工程、放大工藝過程、肉制品加工等方向研究的專家學者，相關企業(yè)的技術開發(fā)人員。通過這種多學科專家組協(xié)作研發(fā)模式，從多個專業(yè)角度出發(fā)對培育肉生產全流程技術進行全面交流與深化論證，加快突破培育肉工業(yè)化生產的復雜技術瓶頸；明晰培育肉生產的上、中、下游關鍵控制節(jié)點以及質量控制標準，為培育肉監(jiān)管政策、質量管理體系的制定提供依據(jù)。
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高校和科研院所在培育肉的政策監(jiān)管、安全性評價、技術開發(fā)等方面具有良好的積累，基礎研究實力強，擁有先進的儀器設備和實驗平臺，但基本不具備規(guī)模化生產的條件。培育肉企業(yè)擁有獨立的研發(fā)部門，主要從事生產工藝的開發(fā)和優(yōu)化，極少涉及基礎研究。通過校企緊密合作，從基礎、應用兩個角度分別發(fā)揮自身獨特優(yōu)勢，聯(lián)合開展培育肉技術攻關，為具有國情特色的培育肉產業(yè)化發(fā)展提供保障。
著眼長遠發(fā)展，在具備培育肉研發(fā)、規(guī)?；a的基礎條件后，建議保持校企合作模式，明晰利益分配機制，拓寬“ 產學研” 覆蓋范圍，在培育肉產業(yè)技術研發(fā)、科技成果轉化與應用、人才培養(yǎng)等方面開展深化合作；通過多方的優(yōu)勢互補、技術整合，為培育肉產業(yè)的突破發(fā)展創(chuàng)造良好條件；適時建設代表性培育肉的集成生產線，進行成果轉化過程示范與成果展示，推動培育肉的產業(yè)化進程；對于規(guī)?；a中發(fā)現(xiàn)的新技術問題，依托高校、科研院所的專業(yè)優(yōu)勢尋求解決辦法，以此持續(xù)優(yōu)化生產體系、逐步壯大產業(yè)規(guī)模、穩(wěn)步提升發(fā)展水平。
?。ㄋ模╆P注消費者需求，開發(fā)特色培育肉產品
當前培育肉的研發(fā)重點和熱點集中在上游的細胞培養(yǎng)環(huán)節(jié)，尚未真正關注培育肉的“食物”屬性，即肉的質構、口味、香氣等。值得強調的是，培育肉作為一種食品，滿足消費者的營養(yǎng)與口味需求是全行業(yè)科研活動的出發(fā)點和回歸點；作為一種新興食品，消費者的認知度、接受度有待提升，加之中西方飲食文化的顯著差異，若直接沿用國外的培育肉生產策略和技術，未必能夠生產出受到國人普遍喜愛的肉食產品。
建議多渠道、多角度開展培育肉的消費宣傳和調研，提高培育肉的公眾接受度，獲得有關消費者需求和建議的有效反饋；充分考慮居民的飲食習慣與文化，積極開發(fā)適應國民營養(yǎng)成分需求、風味口感多樣化的培育肉產品；關注特殊人群、場景、環(huán)境等的需求，開發(fā)具有不同特點、特殊功效的產品，提高培育肉產品的價值層次。
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