生物技术

人造肉技术的生态与经济研究进展及展望 

来源:生物技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-01-18

人造肉技术(cultured meat technology)是一种使用干细胞体外培养等生物工程技术代替传统畜牧业生产来获取肉类资源的生产技术手段。人造肉既可以满足人类肉类消费需求,又可以减少环境污染,是理想的肉类替代品[1],能有效缓解全球肉类供给不足和生态环境问题,研究人造肉技术对经济、社会和生态环境带来的影响,分析人造肉产品的市场前景,对于未来人造肉技术推广有着重要的意义。本文从生态价值评价、经济评价、社会及风险评价的角度,对近年来与人造肉技术相关的研究成果进行梳理。

1 人造肉技术及其生态价值评价

1.1 人造肉技术及发展现状

人造肉技术的产生得益于干细胞分离技术、体外细胞培养技术和组织工程等生物技术发展[1]。其生产工艺可以大致分成3个生产环节:(1)原料准备:在该环节中,需要准备为细胞增殖供给能量的营养液、促进细胞增殖的某些生长因子以及从动物组织中分离出的干细胞;(2)组织培养:主要利用体外细胞培养技术和组织工程技术,在生物反应器中完成干细胞的分裂与分化,细胞在生物反应器内的培养基中增殖至足够数量时,会在特定的环境条件下融合在一起,分化成肌管,并进一步形成成肌肉纤维与肌肉组织;或者跳过分化阶段,使用添加剂使细胞沉降并将沉降物压制成型;(3)加工成品:将获得的肌肉组织或肌肉细胞加工成需要的肉类产品[2-7]。在模拟生产的研究中,多数将干细胞分离的工艺从整个人造肉生产的流程中剥离出来,把干细胞视为可于市场上购买的“种子”;在此基础上,将蓝藻、玉米、大豆等作物的水解液作为营养来源,采用与酵母菌类似的培养方式,理想状态下,一个体积为20 m3的生物反应器每年约可生产肉类产品25 600 kg[8-12]。国外目前从事研发人造肉生产的企业有美国的Memphis Meats和Beyond Meat、荷兰肉类生产企业Mosa Meat、以色列的生物科技公司Future Meat Technologies等。其中荷兰企业Mosa Meat宣布拟于2021年进行规模化投产。

1.2 人造肉技术的生态价值评价

生命周期法是对产品从研发到最终消亡整个过程所造成的环境影响的一种评估方法。TUOMISTO等[9]利用该方法对人造肉规模生产的环境影响进行初步计算并与欧洲传统的畜牧生产方式进行比对,结果显示,使用细胞工程技术进行体外生产的人造肉在能耗、温室气体排放、土地使用及水资源消耗上都显著低于传统的肉类生产模式。之后,TUOMISTO等[10]又在先前的研究基础上,对人造肉规模生产的环境影响进行了进一步评估,将人造肉生产所消耗的能源、产生的温室气体排放、占用的土地面积及产生的水足迹与猪肉、牛肉、羊肉和家禽的生产过程中的环境影响进行比对,其结果表明,除能源消耗与牛肉接近外,其他3项指标都显著低于猪肉、牛肉、羊肉,并指明因生产人造肉而解放出来的大片土地如果用于建造自然保护区或森林,将会大大改善生态环境。MATTICK等[11]也使用了生命周期法对人造肉的环境影响进行了评估,在详细计算人造肉生产的每个步骤可能产生的能源耗费、温室气体贡献、富营养化贡献和土地占用后,结果显示,人造肉生产消耗的能源远高于传统的肉类生产方式,温室气体排放能力介于牛肉与猪肉之间,富营养化潜力介于猪肉和鸡肉之间,土地占用能力最低。SMETANA等[12]借鉴了TUOMISTO[12]所假设的生产流程,测算结果表明如果仅从生态保护角度比较,在市场上推广植物蛋白相关产品要更优于推广人造肉相关产品。

MATTICK等[13]总结了TUOMISTO的研究结果,并指出了其研究中的不足之处:没有考虑资本和生产要素从传统畜牧业转移到生产人造肉后,将无法继续生产畜牧业的副产品——诸如皮革、羊毛加工带来的价值增殖;并且还忽视了技术创新因素对降低成本的贡献。SUN等[14]以中国农业为视角,测算、比较人造肉与中国的主要肉类生产的消耗与排放,结果表明人造肉在温室气体排放与土地占用上远低于猪、牛、羊的养殖,而在能源消耗上则略高于它们;SUN认为,尽管能源消耗高于传统畜牧业,但如果将机会成本考虑在内,人造肉的生产将会对中国的环境产生极其有益的影响。ALEXANDER等[15]对比了可食用昆虫、人造肉和素肉(imitation meat)3种肉类替代品与普通肉类在土地资源利用方面的数据,人造肉的环境效果优于猪、牛、羊肉,但略逊于鸡肉等禽类蛋白质来源,通过改变人们的饮食结构,用人造肉、鸡肉或者昆虫来代替日常饮食中的牛、羊肉,可有效改善生态环境。

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