肉类食品的可持续发展

2017-06-15许林玉编译

世界科学 2017年6期

关键词：血红素汉堡肉类

许林玉/编译

肉类食品的可持续发展

许林玉/编译

不可能食品公司不含肉的不可能汉堡及其部分原料：土豆、血红素蛋白、大豆、椰子和小麦

● 我们对红肉永难满足的胃口不仅有损健康，也对地球毫无益处。可持续替代品正处于研发阶段，但我们会因为它们做出改变吗？

汉堡被放进平底锅，发出咝咝的声响。熟悉的烟熏香味在空气中弥漫开来。咬下第一口后，你便会发现汉堡的中心部分汁液丰富，并呈现出粉红色。但这并不是一个普通的汉堡，而是完全由植物制作而成，是由硅谷的科学家对汉堡进行全方位模仿的成果。

“肉的确是一种美味的食物，但其生产过程极为低效，”设在雷德伍德城并研发出“不可能汉堡”的“不可能食品公司”研发团队负责人克里斯·戴维斯（Chris Davis）说道，“在过去的四五十年，肉已经从特殊场合的食物变成了随时都能吃到的食物。 ”

到2050年，全球人口预计将增加15%左右，达到90多亿，这将为环境和营养带来前所未有的挑战。而在同一时期，全球对肉类的需求预计将增长73%。要满足这一需求，每年需要额外增加1.6亿吨肉。

对地球而言，要满足对肉类的预期需求并非易事。“我们的优质土地正在耗尽。”戴维斯说。地球陆地表面的30%已经用于畜牧生产，而近15%的全球温室气体排放量因此而来。牛成为“罪魁祸首”，这不仅是因为它们排放大量的甲烷，还因为生产牛肉需要消耗大量的水资源（生产1千克牛肉需消耗15 415升水）和土地资源。

此外，摄取大量红肉——这种情况在发达国家极为普遍——有害健康，而且通常与罹患糖尿病、癌症和心脏病的高风险息息相关。

转而食用更具可持续性的蛋白源既可以解决健康问题，又能够应对气候变化，但问题是：我们中的许多人都做不到不吃牛肉。尽管可以看到西方国家的口味在过去30年发生了变化，人们用鸡肉和猪肉代替牛排，但公众对牛肉——尤其是以汉堡形式食用的牛肉的喜好依然很强烈。

科学家希望说服公众，尤其是发达国家拥有丰富选择的人们重新考虑他们的饮食。这可能意味着去接受不熟悉的食物、食用昆虫或食用既可以满足对肉食的欲望的各种口味的汉堡，同时造成的环境影响仅为传统汉堡的一小部分。“我们目前面临的问题非常严峻，所以必须探索所有的可能性，看看哪种方法可行。”荷兰马斯特里赫特大学的血管生物学家、第一个实验室汉堡的发明者马克·博斯特（Mark Post）解释道。然而在牛津大学从事食品体系与可持续性研究的塔拉·加内特（Tara Garnett）认为，对人们的选择施加影响并不容易。“哪些食物受到青睐会随着时间的推移而发生变化，”她说道，“我们必须富于想象力。”但在环境和健康方面，替代物究竟如何对抗牛肉呢？

人造牛排

2011年，一家初创公司启动了一项计划，希望打造出更具可持续性的食物体系。该公司用5年的时间，对肉类的口味和质地进行研究，开发出不可能汉堡。科学家逐样辨别并重新发明了使肉类一下就能分辨出来的成分——脂肪、汁液和烟熏香味。

表1 可持续选择

他们最终确定的植物性成分包括小麦和马铃薯蛋白、天然调味品和椰子油，主要的添加剂为血红素——动物组织中以血红蛋白和肌红蛋白形式存在的含铁基团。生牛肉富含肌红蛋白，而血红素赋予它一种独特的色彩。煮熟之后，则由蛋白质赋予其焦糖和烟熏的味道。“使其散发肉味的是血红素蛋白质，这是重大首次发现之一。”戴维斯介绍道。

该团队的下一个挑战是要找到一种稳定的非动物源血红素。起初，研究人员试图从大豆的根部提取含血红素的蛋白质。“做了大量的工作之后，我们并没有找到以环境可持续的方式获取根瘤并从中提取血红素蛋白质的方法。”戴维斯说。要获得足够的汉堡用血红素，必须有大量的大豆植物。于是，该团队转变了工作重心，如今采用基因工程酵母在实验室制取血红素蛋白质。

售价约为16美元的不可能汉堡可在美国的11家餐厅买到，其中包括位于纽约市的米其林星级餐厅 “大众食堂”。并非只有这一种在售的人造肉汉堡——其主要竞争对手“超越汉堡”可在商店购买，并带回家自己烘烤，但不可能汉堡含有甜菜根汁提取物，因此带有像肉一样的颜色。这两种汉堡都得到了积极评价，但不可能汉堡被普遍认为更像传统汉堡。已经有美食博主将其描述为“汁液丰富”并带有“汽水味和肉味”，尤其是做成三分熟时。然而，公司收到的并非总是正面的反馈。

项目启动

大约一年之后，该公司首次对初代产品进行了调研。“有人将其描述为变质的玉米糊。 ”戴维斯说道。但事实上，不可能汉堡口感坚实，烘烤后带有烟熏味，由此表明研发团队走上了正轨。

不可能食品公司指出，他们对不可能汉堡的每一种成分的环境影响进行分析之后发现，与传统汉堡相比，不可能汉堡对地球更为有益（参见“表1可持续选择”）。这项研究成果并未发布，但该公司宣称，将1/4磅汉堡换成同样大小的不可能汉堡，节省的用水相当于淋浴10分钟的用水量，减少的温室气体相当于1辆普通汽车行驶29千米的排放量，并且能够腾出7平方米的土地。在营养方面，它的蛋白质和铁含量与普通汉堡不相上下。

不可能食品公司生产的汉堡数量仍然有限，因此这种不含肉的“肉类汉堡”要摆上超市货架可能还需要数年时间。尽管得到了积极评价，但一些人仍然能够将人造肉汉堡和真正的肉类汉堡分辨出来，尤其是未配丰富酱料时。

实验室鲜肉

即使是铁杆牛肉爱好者也可能很快就可以选择更具可持续性的饮食。在过去几年中，科学家一直努力在实验室中培养牛肉——以汉堡或肉丸的形式。

通常情况下，要做一个人造汉堡，首先要从活牛身上提取肌细胞，然后在实验室喂以营养丰富的血清，对这些细胞进行培养，这样它们就能培养成肌肉组织。

这些肌细胞会变成小小的丝状体，20 000个丝状体就可以做出一个正常大小的汉堡。从生物学上说，虽然一个普通的汉堡还含有少量的骨骼、软骨和结缔组织，但这种肉与肉牛身上的肉完全相同。它所提供的蛋白质和铁与传统汉堡一样多，甚至可以通过提高其维生素和无机物含量，使其营养更加丰富。

这种汉堡值得推荐，因为实验室培养汉堡排放的温室气体极少（生产1千克食用肉的二氧化碳当量约为7.5千克），所需用水量只有生产传统汉堡的10%。大规模生产的能源需求还不清楚，这将取决于尚处于开发阶段的生产工艺。

在世界各地，超过20亿人在他们日常饮食中食用昆虫。有近2 000种昆虫可供食用，其中最受欢迎的是甲虫、毛毛虫、蜜蜂、黄蜂、蚂蚁、蟋蟀和蝗虫。一般来说，昆虫富含脂肪、蛋白质、维生素和矿物质，虽然确切的数字会因品种和生命阶段的不同而有差异。例如，金龟子的幼虫黄粉虫的能量和有机物含量与牛肉相当，而脂肪含量稍低，维生素含量稍高。甲虫常见于温带气候地区，其幼虫适合大规模饲养，因此在西方国家应用前景广阔

2013年，博斯特向媒体展示了第一个用少量油和黄油煎炸的实验室制造汉堡。制作该汉堡共花费330 000美元，最初的评价只能算是不温不火。“这种汉堡令人信服，因为会被当作肉类汉堡，但仍然有点干。”博斯特说道。从那时起，博斯特及其团队一直努力通过添加用干细胞培养的脂肪组织使汉堡更加多汁。另一家位于加州圣莱安德罗的“孟菲斯人造肉食品公司”发明了一种实验室培养肉丸，据称成本约为40 000美元/千克。

博斯特希望，再过10年，他的团队将能够以60欧元（约合452元）/千克的零售价生产牛肉汉堡，甚至有可能低至12欧元（约合90元）/千克（相当于英国超市中牛肉肉末的价格），而这取决于该团队的生产效率。

扩大生产规模面临的挑战之一是要快速生产大量肌肉细胞。博斯特的第一个汉堡使用的细胞是用相对简单的方法在2D表面上成批培育的，但大规模生产需要更快速的3D工艺。如今，博斯特团队用大型生物反应器在悬浮液中培养细胞。在这些容器中，细胞附着在被称为微载体的小珠上，然后向外生长，从而大大缩短细胞增殖时间。

自从第一个汉堡面世以来，博斯特团队还取得了另一项成果。除了培养肌肉和脂肪细胞，该团队还去除了该工艺中所有其他动物源产品。例如，博斯特的初代汉堡所用的细胞是在胎牛血清中喂养和生长的，这种血清提取自待宰怀孕母牛的胎牛。如今，该团队利用非动物介质培养细胞。这样，一些素食主义者和动物福利倡导者也可以接受他们生产的汉堡。

2017年3月，孟菲斯人造肉食品公司展示了两款新产品：鸡柳和鸭肉。在产品发布会上，他们推出了一种橙子风味的。尽管这些家禽的生产成本很高（将近20 000美元/千克），但只有他们生产的肉丸的最初成本的一半左右。以色列初创公司SuperMeat也计划生产实验室制造鸡肉——去年通过众筹方式募集到资金之后，该公司希望他们的产品能够在5年后进军超市。