肉類行業再被顛覆？科學家用大麥生成「人造肉」

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文丨學術頭條，作者丨朱哼哼，編審丨王新凱

2020 年聯合國發布的人口統計數據顯示，地球人口已經高達 76 億，預計到 2030 年將達 86 億，到 2050 年將達 98 億。地球人口的激增勢必會帶來各種問題，尤其是人們賴以生存的糧食問題，畢竟全球耕地面積是有限的。

這份報告也指出，2020 年全球面臨飢餓的人數大幅度增加，新增 1.3 億飢餓人口，全球共有 25 個國家面臨嚴重飢餓風險，近 7 億人處於飢餓狀態，我們面臨著至少 50 年來最嚴重的糧食危機。

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從上述數據可以看到，每 10 個人中就有一人面臨飢餓。而未來隨著地球人口的進一步增加，我們又該如何養活這麼多人呢？

人造肉或許是一個可行的辦法，畢竟全球畜牧養殖消耗了大量的耕地和資源。近日，全球頂尖的植物生物技術公司 ORF Genetics 聯合冰島的研究人員，正在使用轉基因技術在 22000 平方英尺溫室中培養超過 100000 種的生物基因工程大麥，用於生產人造細胞培養肉。

對此，ORF 遺傳學蛋白質技術主管 Arna Runarsdottir 表示，「人口在增加，我們必須養活所有人」。

傳統畜牧養殖帶來了巨大資源浪費

2014 年 6 月，美國導演吉普·安德森拍攝的紀錄片《奶牛陰謀：永遠不能說的秘密》在洛杉磯首映，深度探索了畜牧業對生態環境的影響和與荒漠化、污染及其他環境問題的關聯。也讓全球更多的人了解了傳統畜牧業的真相。

片中數據顯示，全球 51% 的溫室氣體來源於牲畜及它們的副產品，13% 來自交通運輸。牲畜所排出的一氧化氮是全球總量的 65%，一氧化氮在引起溫室效應方面的威力是二氧化碳的 296 倍；肉類以及牛奶產業使用了地球上 1/3 的新鮮水源，其中在美國的水資源使用 55% 為畜牧業，僅有 5% 為家庭使用。

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同時，全球 1/3 的土地因畜牧業而沙化，家畜佔據了地球 45% 的土地資源，肉食者所需的土地面積是純素食者的 18 倍，1.5 英畝土地=170 公斤肉=16783 公斤植物食物。換句話說，如果將所有的肉食者都變成素食者，那麼地球可以多養活 18 倍的人口。

此外，地球上每秒就有 1-2 英畝的熱帶雨林被砍伐。畜牧業造成了亞馬遜熱帶雨林 90% 的破壞。每天有 110 種昆蟲和動物由於熱帶雨林砍伐而消失，而畜牧業是導致物種滅絕、海洋污染、水污染和動物棲息地遭到破壞的主要原因。

顯然，要想解決全球糧食危機，讓更多的人免於飢餓，對傳統肉類及畜牧業進行改造勢在必行。

植物肉 or 細胞培養肉？

想要替代傳統畜牧業，就不得不提人造肉。目前的人造肉主要有兩種，植物肉和細胞培養肉，前者是由植物蛋白製成，後者則不需要殺掉動物，而是通過動物細胞在生物容器中培養出動物人造肉。

人造肉這一概念自誕生起，就備受科技和產業界的關注，不過在初期，由於細胞培養肉尚處於研發階段，因此植物肉更受關注，吸引了大量的投資。

例如，2019 年 5 月，美國一家以素食漢堡聞名的公司 Beyond Meat 在納斯達克掛牌上市，成為「人造肉第一股」，比爾·蓋茨以及美國最大的肉類生產商 Tyson Foods 均為 Beyond Meat 的投資人。

《2021 中國植物肉行業洞察白皮書》指出，普通肉類中含有的激素等物質，會導致癌症、心臟病等疾病患病風險大幅增加。白皮書還指出，相對動物肉製品生產過程，每生產1公斤植物肉可減少 90% 溫室氣體排放、93% 土地浪費破壞和 99% 的生產用水。

環保、健康，也是植物肉廣為人知的優勢。然而，由於生產和運輸成本高企，植物肉的價格往往昂貴，這也導致了以植物肉為代表的「假肉」賣的比真肉還貴。

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以國內市場上售賣的「植物蛋白漢堡肉餅」為例，重量 226 g 的售價為 59.9 元，而同等重量的牛肉餅僅需 20 元一份。同樣地，星巴克推出的以「植物牛肉」為原料的別樣牛肉青醬意麵、經典千層面等產品，售價 69 元一份。

顯然，高昂的價格註定了其小眾的適用人群。

而細胞培養肉，顧名思義就是利用動物的幹細胞體外培養來獲取肉類。2013 年，荷蘭 Maastricht 大學教授 Mark Post 的實驗室花了三個月時間，用牛肌肉乾細胞培養出了 20000 條細小的肌肉纖維，做出了重量為 85 g 的肉餅，這也是世界公認的首款人造細胞培養肉。

在人造細胞培養肉誕生之初，同樣面臨價格昂貴的問題，例如首個 85 g 人造肉餅成本高達 30 萬美元。不過近年來隨著技術的發展，人造細胞培養的的價格呈指數下降，目前行業里生產成本最低的以色列公司 Future Meat 已將細胞培養雞肉的價格降至每 100 克 3.45 美元。

因此，很多專家認為，相比於植物肉，人造細胞培養肉未來價格可能會率先降低至可接受範圍，廣泛應用於人們的生活。

轉基因大麥培育人造肉

對於人造細胞培養肉來說，成本依舊是規模化生產和大範圍推廣所面臨的問題。此前，人造細胞培養肉生產所需的培養基主要由基礎培養基、胎牛血清和生長因子組成，價格昂貴，限制了其大範圍推廣。

以生長因子為例，生長因子在刺激組織、肌肉、脂肪和幹細胞的生長方面起著至關重要的作用。沒有這些物質，無法生產人造細胞培養肉。而目前實驗室培育肉類生產商使用的生長因子，大多來源於動物，價格昂貴。

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前文提到的 ORF Genetics，其獨特技術在於，可以使用大麥作為重組蛋白生產的載體，提供比其他蛋白表達系統更有效、更安全的方法。這項技術使 ORF Genetics 能夠開發一系列生長因子，包括用於幹細胞研究市場的類人生長因子，以及細胞培養肉市場生產類動物生長因子。

之所以選擇大麥，是因為大麥有一個封閉的生物系統，它的花粉不會給其他植物授粉——即使是周圍的植株也不行。由於這個封閉系統，沒有植物可以將其基因傳播給其他植物。這也是為什麼 ORF Genetics 可以在一個溫室下種植 100000 多個轉基因品種，而不必擔心交叉污染。

對此 ORF Genetics 首席執行官 Liv Bergþorsdottir 表示，「隨著轉基因大麥的改造初見成效，未來可以大幅降低人造細胞培養肉中生長因子的成本，解決人類糧食危機。」

參考資料：

https://www.orfgenetics.com/about-orf

https://futurism.com/the-byte/scientists-genetically-modify-plants-grow-meat-protein