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細胞培養肉走上餐桌,還要5到10年

2020年11月25日09:16 | 來源:科技日報
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原標題:細胞培養肉走上餐桌,還要5到10年

  “目前,我國細胞培養肉的研究,還面臨三大挑戰,包括高純度干細胞的提取及干性維持、無血清培養基研發和干細胞的大規模高密度培養。”11月18日,在首屆中國細胞培養肉高峰論壇中,南京農業大學教授周光宏與參會學者分享細胞培養肉的研究進展。

  自2009年起,他和團隊歷時10年獲取了高純度的畜禽干細胞並維持其干性,一年前,他帶領團隊研發出中國第一塊細胞培養肉。

  用畜禽干細胞體外培養生產

  “我們不應為了吃雞胸肉或雞翅而養一整隻雞,而應該在合適的培養基中分別培養這些組織。”1931年,英國前首相丘吉爾的這番暢想,被視為世界范圍內首次提出培養肉的概念。

  細胞培養肉真正變得看得見摸得著,還是在2013年。當年,荷蘭教授馬克·普斯特(Mark Post)在荷蘭首次研發出可以食用的培養肉,並在英國倫敦舉辦了全球首次培養牛肉漢堡試吃大會。

  中國的第一塊細胞培養肉,誕生於2019年11月18日。周光宏說,研究團隊使用第六代豬肌肉干細胞,經過20天的培養,得到重達5克的培養肉。

  細胞培養肉是指用畜禽干細胞經過體外培養生產出來的肉類,它不需要經過動物養殖,直接用細胞培養而來,不同於市面上用植物蛋白加工的“人造肉”。

  “為什麼幾個細胞能長成5克的培養肉,這就是干細胞的功勞。而提取到高純度的肌肉干細胞並維持其干性(生長能力)很難。”從2009年起,周光宏的團隊嘗試各種方法,先從小鼠中分離出肌衛星細胞和間充質細胞,發現這兩種細胞都有成為培養肉種子細胞的潛力。順著這條路,2015年,周光宏團隊成員丁世杰和中國科學院合作,分離出高純度豬肌肉干細胞,兩年后,牛干細胞也被分離。

  2017年—2019年,研究團隊又研發用於培養肉的豬、牛肌肉干細胞干性維持方法,研制出含食品級抗氧化劑的培養基。“機體內有各種因子調控干細胞的增殖,我們找到了關鍵的信號傳導通路和抑制劑,模擬了細胞體內的生長環境。一年前,在實驗室20天可以生產5克人造肉,現已經能培養出50克。”丁世杰說。

  “無血清”細胞培養基等難題尚需攻克

  “與傳統肉類生產方式相比,培養肉可以減少30%—50%的能源消耗,降低 70%—90%的溫室氣體排放量,降低90%以上土地使用, 減少80%—90%的用水量等。”在丁世杰看來,理想中的細胞培養肉既能縮短肉類生產時間,又能節省土地、減少污染,而且物美價廉。

  不過,細胞培養肉走上餐桌,還有多條鴻溝需要跨越。

  首當其沖的便是要開發“無血清”細胞培養基。“培養肉生產中,70%的成本來自培養基中的血清,隻有大幅度降低培養基的成本,人造肉才能真正走向產業化。”丁世杰說,血清取材於動物,能提供多種營養,在細胞培養中起到關鍵作用。但其成本較高,例如,牛血清售價每500毫升就要幾千元,所以需研發無血清培養基。

  近一年來,周光宏團隊已經在研制各種成分明確的血清替代產品,嘗試逐漸替代血清培養基。

  “此外,干細胞的大規模高密度培養也面臨挑戰,這要解決增殖產生的細胞如何形成肌肉等難題,涉及專用生物反應器的研發、特定模具的研制和三維培養技術開發。另外,產品安全評價與管理規范等問題也不容忽視。”周光宏說,細胞培養肉產業化還有諸多技術需要突破,但是未來可期。

  他認為:“讓細胞培養肉成本從每克300元降到3元甚至是3角,才有可能走上餐桌,這一過程大約需要5—10年。”

(責編:許心怡、崔元苑)

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