实验室造肉 利用工程学的方法制造牛肉、鸡肉和猪肉，能拯救世界吗？

文/汤姆·福斯特（Tom Foste）

实验室造肉 利用工程学的方法制造牛肉、鸡肉和猪肉，能拯救世界吗？

文/汤姆·福斯特（Tom Foste）

一个寻常的春日上午，美国密苏里州哥伦比亚市。Ethan Brow n站在厨房里，撕开一只墨西哥鸡肉卷。“看，多棒！”他说。身边的几个身材结实的食品厂工人靠过来，点头赞许。“我为它感到自豪。”

Brow n撕开的鸡肉看起来相当正常——一条条浅黄色的肉。拿它做鸡肉沙拉或恺撒卷也很合适。他的同事Bob Prusha正站在火炉前煎肉。但是，Brow n摆弄的和Prusha烹制的都不是寻常的鸡肉。事实上，那根本就不是肉。

Brow n是超越之肉（Beyond M eat）公司的首席执行官。这个公司成立4年，主要利用大豆和豌豆的蛋白与苋菜来制作肉类替代品。仿造肉不是什么新点子。杂货店里堆满了各种肉类替代品——素食汉堡、来自亚洲的豆腐和麸质。但超越之肉的不同之处在于，它的产品非常像肉。“鸡肉卷”有着禽类肉质独特的纤维结构，其营养成分也与真肉没有差别。每份“肉”与等量的真肉含有相同数量的蛋白质，而且不含胆固醇、饱和脂肪和反式脂肪。对于Brow n来说，他的产品和真肉没什么差别。

未来，地球上的动物蛋白将无法满足人类的需要，因此高效生产肉类（或肉类仿制品）将变得更加重要。联合国预测，到2050年，全球人口将由目前的72亿增至96亿。随着一些国家的发展，越来越多的人选择西方饮食。从1961年到2007年，世界范围内人均食肉量几乎翻了一番，到2050年可能再翻一番。

在这种情况下，人类需要重新思考怎样能获取肉类。Brow n的方法是，提供近乎完美的肉类替代品。在重新发明动物产品这方面，他并不是孤军作战。在同一城市，现代牧场（M odern M eadow）公司在实验室里利用3D打印机和组织工程来制造肉类。该公司的一台冰箱里已经塞满了实验室生产的牛肉和猪肉。公司的联合创始人Gabor Forgacs在2011年的TED演讲中，在台上煎了一片人造猪肉并当场开吃。荷兰马斯特里赫特大学的科学家Mark Post也利用组织工程来造肉。

革命只有从远处看才能显出不同。当我随着Brow n来到生产车间时，让我感到惊讶的是这里与普通工厂非常相像。毫无特征的金属机器正在工作，原材料盛在巨大的塑料容器中。我们戴上发网，穿上白大褂，走到一个蓝色的小型传送带旁——做好的鸡肉条不断出现在传送带上，其笔直的外形看起来很奇怪。他说，它们还没有经过调味，但是已经可以食用。在传送带的末端，还冒着热气的鸡肉条一个接一个落入铁桶中，发出阵阵闷响。

我盯着一桶桶的熟鸡肉条，很难想象未来人们一定要吃这种不是肉的肉。这些肉不是来自农场或饲养场，而是来自工厂。但是，这样的未来正在快步走来。

植物造肉

在上世纪80年代中期，一位名叫Fu-hung Hsieh的食品科学家在密苏里大学启动了一个食品工程项目。他本来在加工食品业的桂格燕麦公司有一份很好的工作，后来转投学术界，并说服学校为他购买一台商业级别的挤压机，当时学术圈几乎没听说过这种设备。

挤压机从某种程度上讲是一种简单的技术，它有点像一台巨大的香肠制造机，但是要获得想要的东西是极其复杂的。“有人说挤压机是一种艺术。”密苏里本地人。Harold Huff说。他是Hsieh的搭档，喜欢吃肉，是一名资深专家。1989年前后，二人对利用挤压机来制造真正的肉类替代品产生了兴趣。“我们不担心口味或其他任何东西，”Hsieh对我说，“我们想让它能像鸡肉一样被撕开——它需要有肉类最原始的样子。”他俩知道，简单的物理或化学调整并不能解决问题，他们需要进行实验。“你必须有合适的配方，合适的温度，合适的设备。”Huff说。“尝试、观察、调整”几年，甚至几十年，实验就这样进行下去，直到2009年Brow n打来的一通电话。

Brow n是一名环境学家，素食，曾在一家能源电池公司工作。他的同事都对肉类在气候变化中的影响视而不见，对此他感到沮丧。“一大群人跑去开会，坐在那里绞尽脑汁，试图解决能源问题。然后他们去吃晚饭，点了大块牛排。”他说，“我会说，‘这种做法很蠢，我想解决这个问题。’”老朋友嘲笑，他应该去乡下开豆腐厂。作为反击，他开始翻阅学术文章，寻找适合市场的肉类替代物。有一天，他听说了Hsieh的工作。

Brow n注册了一种素食鸡肉，并开始同科学家一起调整，以适合大规模生产，“如果我用太多的大豆，它就会太硬；如果大豆太少，它就会软得像豆腐。”他回忆说，“我们花了两年去解决这个问题，但它仍不够完美。”

随着Brow n和Hsieh不断完善产品，它开始引起关注。比尔·盖茨将肉类生产危机视为自己的主要问题之一，并在自己的博客——盖茨笔记上发表文章，称赞超越之肉（指该公司的产品）是一项重要发明“。我无法分辨它和真鸡肉之间的区别。”他写道。更令人印象深刻的是，《纽约时报》食品记者、畅销烹饪书作者M ark Bittm an，去年在一次盲品测试中尝试了超越之肉（Brow n为他提供了一份墨西哥玉米煎饼），并表示自己“完全被它骗了”。

我拜访Brow n的那天，工厂一片繁忙，因为公司正准备把第一批包装好的货物运到健康食品超市——对方同意，在加州的几家超市进行成功试卖后开始在全国范围售卖。在生产车间，挤压机轰隆作响，送出一个个条状肉，准备进行调味、快速冷冻或烤制。一个数码显示器表明模子的构造，它赋予产品类似鸡肉的质地。这是这家公司的机密，是数年来的研究成果，因此当我靠近时，Brow n把显示器遮上了。这是整个生产操作工程中没有完全透明的一个环节。

Brow n已经开始进行味道测试：3盘超越之肉，3种预调口味。我抓起西南口味鸡肉条，放入嘴中。它的上面撒着干辣椒粉，味道有点像打着鸡肉旗号的大豆。它嚼起来非常像鸡肉，但还是差了一点。

在接下来的1个月，我用经过少许调味的鸡肉条代替无骨鸡胸肉，和其他食物搭在一起吃：煎蛋卷配芹菜和羊乳酪，一盘墨西哥鸡肉卷，一份炒饭。我不再认为这是鸡肉。对我而言，真正的鸡肉是完整的感官体验——脆脆的鸡皮，作响的平底锅，锦上添花的酱料。如果我想吃，我就自己做。但是，当我想在其他菜式里加入有嚼头的瘦肉来调味时，我不在乎它是来自动物还是植物。不过，如果那肉既不是来自动物也不是来自植物呢？

打印肉

在密苏里大学校园旁边，坐落着一家生物技术初创公司——现代牧场。这家公司的科学家正在为肉类生产危机提供另一个完全不同的解决方案。我拜访他们的时候，发现一台惠普桌面打印机大小的3D打印机，正在将黄色黏糊糊的东西涂在培养皿上。它来回运动，打出的东西排成狭窄的阵列，彼此的间隔只有头发丝直径那么大。

当培养皿上阵列的宽度达到几厘米之后，3D打印机转换方向，在原来的阵列上方以交叉方向打出新的阵列。除了机器的声音之外，我的耳边没有其他噪音，也没有任何气味。没有任何线索表明这种黏糊糊的东西是肉的初始状态，最终将变成一根小香肠。当打印机的任务完成后，出来的东西有点像大号的创可贴。

要到达打印这一步，大约有7亿个牛肉细胞需要在衣柜大小的恒温箱里的细胞培养皿中生长两周。之后，细胞被放入离心机中旋转，生成像蜂蜜一样的流状物，然后被转移至打印机的大号注射器中。

打印出来的细胞需要重回保温箱，再待上几天。在这段时间里，它们开始生出胞间质——一种天然的胶原蛋白骨架，为细胞提供结构支撑。最终生成真正的肌肉组织。我眼前的这项技术，是匈牙利理论物理学家Gabor Forgacs的杰作。他后来转向发育生物学领域。2005年，他带领团队打印出多细胞聚集体。他的打印机能够打印出具有生理活性的细胞束，并能互相吸附，生成更大的复杂结构。

2007年，Gabor和他的儿子Andras成立了新器官（Organovo）公司，利用这项技术来打印具有医疗用途（如药物测试）的人体组织。他们的目标是能够打印用于移植的功能性人体器官。Gabor是公司的科学家，而Andras则负责商业部分。

“一开始，有人问我们，‘你们能造出肉来吗？’”Andras回忆说。“我们当时对这种说法不屑一顾。”毕竟，这离新器官的目标太远了。到了2011年，新器官开始引入新的管理团队，并在去年初制定出面向公众的计划。Gabor和他最亲密的两个科学伙伴Francoise M arga和Karoly Jakab开始构想新的项目。Andras去了上海，寻找风险投资。他看到，中国人的饮食结构正在发生变化，而他们吃得很多肉类都是从遥远的南美洲和澳大利亚运过来的。

在各种因素的影响下，“用生物方法来造肉”这个点子变得非常有吸引力。而且，Gabor认为，肉比人体功能器官更容易被制造出来。“如果我们能制造活体组织，我们当然能够造出食物级别的组织，它们不需要那么精确。”

2011年底，Andras回到美国，团队很快取得了美国农业部小型企业创新研究的认证。接着又得到了Peter Thiel（Thiel是Paypal的联合创始人，技术投资者，未来学家）基金会的分支——Breakout实验室的支持。在后者的帮助下，Andras在位于美国航空航天局硅谷研究中心的奇点大学成立了经营办公室，Gabor则在哥伦比亚成立了科学研究中心。现代牧场正式成立。

在实验室里造肉听起来怪异恐怖，但这个概念历史悠久，并非只存在于科幻小说中。1931年，丘吉尔写道：“50年以后，我们应该摒弃为了吃鸡胸或鸡翅膀而养一整只鸡的荒谬做法，而是利用合适的培养基分别获得鸡的某些部分。”他对时间的估计有误，但是这个想法却促使研究者开发出肉类的替代品。如果你想象一下肉类生产的整个过程——动物的遭遇和资源的浪费，会觉得养殖场是可怕的选择。相比之下，实验室造肉既人性化又充满理性。欧盟的一项研究估计，在大规模生产的情况下，实验室要比养殖场少用99.7%的土地，以及94%的水，整个过程产生的温室气体也将减少98.8%。

在过去的几十年中，不少科学家开始致力于实验室造肉，其中最著名的是荷兰的Mark Post。他利用组织工程，使细胞沿着圆柱形的骨架生长，之后在伦敦对长出的肉进行了味觉测试。专注于肉类替代品的非盈利研究与游说团体New Harvest的主席Isha Datar认为，与现代牧场的3D打印相比，Post的方法“在理论上更适合于大规模生产”。另一方面，Datar也指出现代牧场的领先之处：“它是真正的商业行为。其他组织都是学术性的，你不知道它们是否有能力走出实验室。”

但是，如果实验室出来的肉不能征服消费者的味蕾，抢着上市也没有意义。两名品尝者对Post的肉反应冷淡。现代牧场目前的产品几乎不能算是肉：它缺少血和脂肪——这二者对真肉的颜色、味道和多汁的质地相当重要。

为了让肉更具吸引力，现代牧场聘请了来自芝加哥的主厨Hom aro Cantu。他将为现代牧场解决的事被Andras称为“最终问题”，如质地、气味、外观和口感，并给出建议，如还需要增加多少脂肪。Andras说，在未来的几年里，现代牧场计划在Cantu的帮助下开展品尝会：一些朋友将受到邀请来品尝菜式，帮忙取消失败的产品。

在此之前，仍有许多技术难题要克服。因为没有先例，将实验室生产的肉卖给消费者要遇到更多管理方面的障碍。肉类是美国农业部的管辖范围，Andras认为美国食品与药物管理局也会介入。他说，最终获批至少需要10年。

与此同时，现代牧场也需要赚钱。他们主要关注皮革制造，这比制造肉简单得多，而且不用面对诸多管理障碍。Gabor递给我一块深棕色的圆形皮革，与我最爱的鞋子上使用的材料没什么区别，闻起来也更像皮革。它就是皮革。这个公司一面同主厨合作来使肉更加完美，一面同时尚品牌和汽车制造商合作，用实验室皮革来制造产品。

人造肉并不遥远

在哥伦比亚市中心的一家有机果汁店，瘦高的Ethan Brow n坐在金属椅子上，讨论他如何定义超越之肉短期内的成功。“我们想进入肉类货架。”他说，“如果你去商店，会发现肉类和植源性蛋白是在不同的货架上。为什么非肉类就要受到这种待遇？”他用豆奶举例：随着数量的增多，豆奶最终被摆上奶制品货架。从1997年开始，它的销量增加了500%。

“我们最初的顾客是素食者和喜欢豆腐、豆子的本地膳食主义者。”他说，“潜在的顾客是那些已经开始减少肉类摄入的人。他们仍喜欢吃肉，但是已经意识到不应该吃那么多。”

在某种程度上，用高仿肉去吸引这群顾客合情合理，但是仍有风险。在一个充斥着动画和机器人的世界，有一个概念叫做“恐怖谷”——如果仿人太像真人，就会令人恐惧。“食物也存在恐怖谷，”Andras说，“在它变得完美之前，它会看起来吓人。”

当我把超越之肉拿给我妻子时，亲眼见证了恐怖谷效应。她吃加工肉类完全没问题，如热狗或鹅肝。她也吃大豆蛋白，如豆腐。但是她根本不碰超越之肉，觉得那太像真肉了。

或许现代牧场应该离恐怖谷远点，而不是试图穿越它。“我从新器官那得到了一个启示，”Gabor说，“我们永远无法打印一个外表同真心脏完全一样的东西，我们也不必这么做。我们真正需要的是用自身细胞制造出能够发挥心脏功能的器官，使它在体内更好地工作——这是我们能做的。对于肉来说道理相同。我们想要放进人们嘴里的不是从动物身上得来的东西。但从营养水平、口味等角度来说，它和真肉是一样的。你认为它是肉，但是有所不同。”就像热狗或鹅肝一样。

如果人造肉不需要完美地模仿真肉，它甚至能比真肉更好。超越之肉和现代牧场的团队都设想了未来的超级肉——添加了om ega-3脂肪酸和维生素。“你可以放心地食用一块用超越之肉制成的菲力奶酪牛排，它能降低你的胆固醇。”Brow n说。

尽管已经取得一些成果，但没有一家公司认为他们的产品将完全取代肉类，他们也没有视彼此为竞争对手。Isha Datar预测，人类可以利用一些方法来解决肉类生产危机：除了实验室制造的肉类和植源性肉类，利用可持续方法饲养牲畜和在饮食中减少肉类摄入也不可忽视。去年，英国埃克塞特大学的一项研究指出，为了到2050年仍能养活全世界的人口，并避免灾难性的气候变化，人类必须在饮食结构上做出一定程度的改变。

研究者发现，全球肉类平均消耗必须从占每日平均能量摄入的16.6%降至15%。这个下降幅度听起来不大，但是相当于在西方式饮食中将食肉量减半，这将是一个重大的改变。有了高质量的肉类替代品，这个改变并非不可能。

要实现这个目标，一个重要的突破口是：受过教育的消费者将享受到肉类生产过程的完全透明化。Brow n考虑在超越之肉的车间安装摄像头，并让人们能够在线观看视频，这样他们就可以了解到这是一个无害的过程。这种方式与传统屠宰场的保密制度之间，形成了鲜明的对比。

Andras Forgacs还设想了更加戏剧性的做法：将现代牧场的生产车间设置成地区性宠物乐园。“我们需要定期补充细胞，因此要从动物身上取一些活体组织。它们是真正的幸运儿，不会每个月被杀掉，而是过着非常幸福的生活。”人们可以来观看动物吃草，然后走进实验室，看一台巨大的3D打印机打出一层层的细胞，它们最终长成各种肉类。

“你是愿意走进屠宰场，看到一头牛被杀、被剥皮、被开膛破肚，然后享受牛排晚餐，还是愿意参观一家动物园，然后再去吃肉？”

这是一个梦想，但Andras认为它并不遥远。“生物制造已经存在。在未来的几十年中，它将不可避免地应用于医药以外的领域，如食品行业。”问题是，这个世界是否已经准备好迎接它的到来。

新闻来源：《科技时代》