在2019年3月24日的日本农艺化学学会2019年度大会上，日清食品控股株式会社（NISSIN Group）和东京大学生产技术研究所竹内昌治教授研究组宣布，利用牛肌肉细胞全球首次成功培育出骰子大小的牛肌肉组织，人工培养肉向具有原汁原味牛肉口感的实用化方向迈出了关键性一步[1]。该课题由国立研究开发法人科学技术振兴机构（JST）提供资金支持（图1）。
图1 牛肌肉组织培养过程示意图
一方面，随着世界人口的不断增加和人们生活习惯的改变，尤其是发展中国家经济的增长，全球范围内对肉类的消费需求不断攀升。另一方面，牲畜养殖受到环境制约明显，同时也造成了极大的环境负担。每生产1公斤牛肉平均消耗11公斤的玉米草料，全世界农耕地大约70%的产出用于牲畜养殖，饲料和土地的供应不足逐渐显现，同时养殖业还排放了全球5%的二氧化碳，30%的甲烷气体。粮食问题和环境问题变得日益严峻。
图2 人工培养肉示意图 (图片：Kazusa基因研究所)
人工“培养肉”不用宰杀牲畜，而是直接通过体外培养动物的细胞来获得肌肉组织，因此可以大大降低对地球环境的负荷，同时也可以实现更为严密的卫生管理(图2)。人工培养肉较之传统养殖业，单位产出平均减少45%的能量消耗、96%的温室气体排放和99%的土地空间需求，有望将来取代传统肉类供应。
近年来，全世界对培养肉的研究不断深入。2018年5月25日，日本Integriculture株式会社宣布从Realty Tech Fund、Beyond Next Ventures、农林渔业成长产业化支援机构等共募集到三亿日元。Integriculture是2015年10月23日成立的专门致力于人工肉培养技术的初创企业。
图3 培养皿中倒出的汉堡火腿肉 (图片：BBC官网)
2013年8月，来自荷兰的研究团队在伦敦举行了人工肉制汉堡试吃会(图3)。研究团队将牛的肌肉干细胞体外培养六周左右获得肌肉纤维层，然后结合面包屑、鸡蛋、蔬菜汁等制成零脂肪的汉堡。据参加试吃的人称，可能因为不含脂肪，所以肉汁不多。当时为了制作这个三两重的汉堡，整个项目前后大概花去了25万欧元[2]。
之前其他团队的研究多是停留在如何“多、快、省”地生产出肉馅状的“碎肉”组织。本次研究则从立项伊始就着眼于如何培育出带有原味牛肉口感、具有肌肉组织立体构造的人工培养牛排。
图4 体外培育出的肌肉组织肌原纤维节
牛肉的纹理和口感，主要是由肌肉组织的三维立体结构贡献的。要想在体外人工重现构建出肌肉组织的立体结构，不仅仅要考虑细胞本身的规模化增殖，还要实现细胞间相互融合成细长肌原纤维节的肌肉细胞成熟过程(图4)。但是，如果想在与体内环境大相径庭的体外实现细胞成熟，不光需要合适的养分，细胞立体培养的物理条件也是个很大的挑战。
图5骰子大小的牛肌肉组织
本次研究团队，首先在肌肉细胞体外培养过程中添加维生素C，确认了维C对细胞成熟的促进作用。然后一改往常的平面培养，通过胶原蛋白凝胶实现肌肉细胞的立体培养，成功体外培育出具有天然牛肉纹理的肌肉组织。进一步通过特殊培养工艺实现了细胞层集从而世界上第一次体外培育出骰子大小(1.0 ㎝×0.8 ㎝×0.7 ㎝)的牛排状大型立体肌肉组织（图5)。
图6 日清的谜肉杯面
之前日清杯面里面似肉非肉、骰子牛排状的存在，大家一直不清楚是怎么制作的，所以被日本网民称之为“谜肉”。后来日清集团借用创意，乘机出了谜肉系列爆款杯面（图6）。2017年，在杯面发明46周年之际，日清和“名侦探柯南”合作一起终于揭开了谜肉的庐山真面目。此次培养肉实用化消息一出，日本网民对货真价实的“谜肉”更是纷纷表示期待。
供稿 宋傑 东京大学博士
编辑修改 JST客观日本编辑部
相关链接：
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