《食品科学》专家约稿：生物培育肉发展现状及战略思考

生物培育肉又被称作培育肉、细胞培养肉、清洁肉等，是利用动物细胞体外培养的方式控制其快速增殖、定向分化并收集加工而成的一种新型肉类食品。2019年， 该技术被《麻省理工科技评论》选为人类的“十大突破性技术”，被认为是最有可能解决未来人类肉品生产和消费困境的解决方案之一，具有极高的潜在商业价值。作为全球第一人口大国，随着我国居民生活水平的不断提升，我国每年的肉品生产和消费数量巨大且增速迅猛， 其中以肉类为代表的优质动物源性蛋白和以大豆为代表的优质植物源性蛋白都面临着巨大的供给空缺。因此，发展本国生物培育肉相关产业，预防其他国家在该领域对我国形成技术垄断，为保障我国未来肉品供应提供多样化选择是未来食品领域发展的必然趋势。

中国肉类食品综合研究中心、北京食品科学研究院、北京工商大学 北京食品营养与人类健康高精尖创新中心、食品质量与安全北京实验室的的王守伟、孙宝国、李莹莹*等人首先从缓解传统养殖业生产压力、保障肉类供应安全、提升人类科技发展水平等角度阐述在我国发展生物培育肉的必要性；然后从发展和问题两个层面分别基于对生物培育肉的发展、资本投入、监管及技术的综述分析详细阐释全球生物培育肉的具体发展现状和我国在该领域的基本发展状况。进而结合我国的科技发展现状提出我国发展生物培育肉的中长期发展战略思考，最终分别从产业进步、法律监管和市场发展角度形成从国家层面加大投资、建立生物培育肉监管体系、建立和完善生物培育肉相关法律法规和行业标准及开展公众科普引导消费者正确认识生物培育肉的具体对策建议。该文章为孙宝国院士牵头的中国工程院咨询研究项目“生物培育肉的发展战略研究”的最新研究成果。

1、发展生物培育肉的战略意义分析

缓解传统养殖业的压力

根据研究机构CE Delft在2021年最新的生命周期评估和技术经济评估分析，与传统的鸡肉、猪肉和牛肉生产相比较，生物培育肉可分别减少63%、72%和81%～95%的土地使用量，可将全球温室气体排放量分别降低17%、52%和85%～92%。同时，因为整个生产过程是完全无菌的，生物培育肉还有效降低了有害病原体污染的风险，消除了对抗生素等传统兽药的需求，避免了除草剂等农残通过食物链进入肉品的可能。另外，若在生产过程中使用可再生能源，在10 年内生物培育肉的生产成本将低于传统肉类并且对环境的影响更小。我国作为全球第一人口大国和肉类消费大国，亟需从国家层面推动生物培育肉的快速发展，减少传统养殖方式对环境的影响，提升社会的可持续发展水平。

保障肉类供应安全

据FAO和联合国人口司预测，2050年全球人口数量将增至约90亿（图1A），届时全球年均肉类需求量将激增至4.65亿 t（图1B），是2000年全球肉类总产量（2.28亿 t）的2 倍。再加之无法预测的“瘟疫、地区紧张局势、自然灾害”等突发问题都可能导致人类的肉品供应出现短缺。相较于传统养殖生产肉品，生物培育肉可凭借“短周期生产”这一优势，迅速填补肉类市场空缺，从而稳定价格。因此，发展生物培育肉对弥补传统养殖生产肉类的供应不足，保障国家肉类市场供应稳定、推动肉类产业转型升级、带动肉类产业快速发展等方面都具有重大战略意义。

提升科技发展水平

生物培育肉是食品生物制造的产物，也是包括食品学、生物学、医学、工程学、材料学等众多学科在内的前沿科技交叉产物，更是目前全球食品科学研究的制高点。该领域融合了合成生物学、物联网、人工智能、增材制造等众多颠覆性前沿技术，研究内容处于创新研究的关键阶段，需要开展大量的原始创新工作，如肌肉干细胞或脂肪前体细胞的定向分化、可食用3D培养支架材料、低成本非动物源性专用培养基、生物培育肉工程化生产工艺等，这些问题的突破将会极大推进相关学科的发展水平。

2、全球生物培育肉的现状和趋势

产业发展

2013年起，随着生物培育肉概念的不断成熟，全球陆续成立了数量众多的生物培育肉相关初创企业，截至2020年底，全球共有89 家公司生产生物培育肉或为其价值链中的生产商提供服务，这些企业分布于全球23 个主要经济体，其中仅2019—2020年间全球就有48 家企业涉足该领域，占总量的54%，如图2A所示。另外，全球还有众多的非盈利组织积极推动生物培育肉的发展，如The Good Food Institute和New Harvest等，这些反映出全球生物培育肉市场具有良好的发展势头并被广泛看好。美国、欧盟、以色列、日本和新加坡等国家或地区均从国家战略层面将生物培育肉定性为未来食品的重要研究领域，并投入了大量资源开展研究，已经出现了一批代表性的头部企业（表1）。如图2B所示，美国是全球最活跃的生物培育肉市场，拥有的企业数量占全球1/3，表1所列全球代表性的生物培育肉企业中美国有3 家，其中Eat Just公司的鸡源生物培育肉产品已于2020年在新加坡上市，Upside Foods（曾用名Memphis Meats）和BlueNalu公司的生物培育肉产品也正在等待监管部门的审批和产业化，这些反映出美国的生物培育肉在技术、规模方面均有明显优势。

资本投入

基于巨大的市场化前景，生物培育肉吸引了投资者的极大关注，自2016年2月Memphis Meats公司完成 275万 美元种子轮融资以来，截至2020年底，生物培育肉相关公司获得了超过4.9亿 美元的直接资本投资，其中2020年全球该行业得到的资本投资总额几乎是前5 年投资总额的3 倍（图3），其中，Upside Foods和Mosa Meat公司分别获得了1.86亿和0.75亿 美元的B轮融资。除了常见的畜禽源性生物培育肉产品外，水产品源性的生物培育肉也是此行业的重要内容。2020年BlueNalu公司获得了 水产生物培育肉开发领域最大的一笔A轮融 资（2 000万 美元），总部位于新加坡的Shiok Meats公司获得了1 560万 美元的A轮融资用于开发虾源生物培育肉产品。在全球“新冠”疫情爆发的背景下更加凸显出资本市场对生物培育肉行业发展前景的看好。

监管

生物培育肉行业的长远发展不仅需要技术研发和资本投入，还需要适当的监管体系保证其健康发展。目前，欧盟、美国和新加披率先走在前列，2019年3月，美国农业部（USDA）和食品药品监督管理局（FDA）宣布已联合建立了针对生物培育肉的监管体系。2019年3月4日，密西西比州众议院通过2922号参议院法案，该法案要求修正1968年启用至今的密西西比州肉类检验法，要求基于植物蛋白、昆虫蛋白制作的食品和生物培育肉类都不能再用“肉”字宣传。2021年4月，美国政府问责局发布针对生物培育肉联合监管的具体建议报告，主要包括关键监督部门的合理设置和建立对重要生产阶段和指标的可追溯体系，这体现了美国对生物培育肉安全性的重视并可能加速监管体系的建立过程。

技术发展

从技术发展现状看，基于3D生物打印或支架材料的细胞三维培养和分化技术研发是目前基础研究的重点。从技术发展趋势看，生物培育肉的发展离不开5 个核心技术的突破（图4），以实现从医学扩展应用向食品应用目的转化。在细胞资源库构建方面，状态稳定的肌肉细胞前体细胞、脂肪细胞前体细胞等的提取、鉴定和保存方法将是发展的重点；在无血清培养条件研发方面，非动物源性的高效无血清培养基的开发将是该领域的研究重点，具体包括水解蛋白的利用、关键生长因子的筛选和表达等；在支架材料研发方面，具有良好生物 相容性、低成本、可食用、非动物源性支架材料将是发展的重点方向；在精准营养调控方面，通过人为调控生物培育肉的组织构成控制生物培育肉的营养成分比例和食用口感将是发展的重点；在安全性评价方面，开发可靠的、有针对性的生物培育肉安全评价体系将是发展的重点。

3、我国生物培育肉的现状及问题

产业发展现状

近年来，随着国家的重视和技术的不断成熟，国内众多高校、研究机构或企业纷纷介入开展生物培育肉相关研究，相关领域的论文发表呈快速增长趋势；同时，从2019年起我国相关企业或研究机构在该领域也获得了多次资金支持（表2），这既反映了市场对于该行业未来发展前景的积极态度，也大大加快了我国在该领域的发展速度。

学科间的协同和产学研融合亟需加强

生物培育肉的制造是多学科交叉融合的产物，是高科技成果的综合运用，如细胞培养需要生命科学的 参与，支架材料需要材料科学的参与，食品化加工需要食品科学的参与；同时，每一个生产阶段又涉及从基础研究到工业化生产的产学研全过程，如从细胞的干性维持研究到细胞的工业级规模扩增。因此，生物培育肉的工业化生产不是一蹴而就的，是在“量”不断增长和“质”不断提升的基础上实现从医学研究到食品应用的渐进式过渡，产学研之间需要“循环式”反复优化。因此，生物培育肉的工业化生产是一个需要学科间紧密协同和产学研深度融合的系统性工程，如不能打破学科壁垒，做到产学研结合，势必阻碍产业发展。

产业环境有待优化

生物培育肉行业的长远发展既需要在基础研究层面突破诸多核心技术以降低成本、提升口感，同时需要大量社会资源投入支持其规模化生产，因此生物培育肉行业整体呈现出投入大、见效慢、收益难的特点。相较于欧美等对生物培育肉行业的多渠道资金投入，目前国内企业在该领域的投资仍然很少，主要以风险投资为主，而且投入分散，这极大限制了我国在相关基础研究领域开展集中科研攻关的速度，延缓了我国在相关工业化研究领域快速提升生物培育肉生产规模的进度。我国亟需从国家层面集中优势资源对相关的优势科研团队和生产企业进行重点政策和资金支持，以点带面快速推进产业的整体发展速度和规模。

监管框架尚未搭建，法律法规体系尚未布局

合理的监管既是规范生物培育肉行业健康发展的必然举措，又能体现出政府对该行业的积极态度。我国具有14亿人口的巨大肉类消费市场，而且有着悠久的饮食文化传统，主动进行相关生物培育肉的安全性、标签标识、监管法规、标准体系等方面的顶层设计对于进一步推动我国生物培育肉行业的健康发展、缩小与先进国家的差距、保护本国的市场等都具有重要的战略意义。

关键技术尚待突破

基础科学研究仍需积累：前沿生命科学、先进材料、核心设备、关键试剂等的发展是生物培育肉科学技术发展的基础，近年来随着医学、生物学、材料学等的发展，我国在上述诸多方面虽取得了长足进步，然而针对可食用生物培育肉制备工艺中最优的种子细胞来源、可食用非动物源性支架材料的研制、非动物源性培养基的研发、培育肉的营养学调控等制约生物培育肉工程化发展所需关键技术的研发仍处于起始阶段。

工程技术体系有待开发：生物培育肉工程化发展所需的大规模及超大规模生物反应器的设计、制造和控制技术，适于工业化生产的非动物源性培养基和支架材料生产技术，智能化的生物培育肉工业化生产工艺是目前制约我国生物培育肉工程化开发的关键技术。然而，由于我国长期以来在相关领域的研究大部分以科研院所为主，企业在该方面的研究基础和主动投入比较薄弱，这就导致我国在上述领域的工业基础薄弱，被先进国家形成技术垄断。

亟需攻克极限空间生物培育肉的制造技术：近年来，我国的空间站、极地考察站建设取得了长足的发展，在相关极限平台中开展生物培育肉相关的研究对于验证在密闭环境中生物培育肉制备的可行性、为空间站中航天人员直接供应新鲜肉类食品、为月球基地和火星基地等深空探测项目提供技术支撑均具有重要的战略意义。研究微重力环境对细胞的影响和针对受限空间条件进行培养装置的优化设计，优化微重力条件下干细胞培养和块状组织构建，开发适合太空环境的生物培育肉制造工艺体系是亟需攻克的关键技术。

4、我国发展生物培育肉的战略思考

行业规划建议

坚持四个“面向”指导思想，引领多学科的融合与集成创新，聚焦最前沿的科学与技术成果，重点突破规模增殖及生产成本过高等技术瓶颈问题，实现生物领域与食品产业的协调发展，形成一批具备自主知识产权和市场前景的重大科技成果和技术标准规范，建立具有国际先进水平的生物培育肉的研发体系和生产基地，引领我国新型肉类食品产业向多领域、多梯度、深层次、高技术、智能化、低能耗、全利用、高效益、可持续的方向发展，助推我国进入全球高科技食品强国前列。

总体目标：研制一批生物培育肉生产所需的具有自主知识产权的共性关键技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术，原始创新能力处于国际领跑地位，使我国成为全球生物培育肉科技创新中心，产业水平达到国际领先。

五年目标（2021—2025年）：构建小规模的技术体系，形成少数单一产品，实现种子细胞的高效提取和较大规模扩增、研制小规模3D培养支架材料、实现部分替代培养基中的动物源性成份、积累风险评估资料、制定生物培育肉生产技术规范及产品标准。

十年目标（2026—2030年）：构建中等规模的技术体系，产品种类增加，产品风味和口感有明显的改善，实现脂肪、胞外基质等多种细胞的培育及塑型，实现不同种属种子细胞的高效提取、实现细胞的大规模扩增、研制大规模3D培养支架材料、自主研制出生物反应容器、实现低成本无血清专用培养基的研制。

十五年目标（2031—2035年）：构建大规模的技术体系，实现产业化，相关配套设备、耗材、试剂的国产化，逐渐降低生产成本。研发出更加丰富的产品种类，营养、风味、口感等更能切合人们对肉类的需求。通过基础平台投资建设，研制一批生物培育肉生产所需的具有自主知识产权的共性关键技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术，原始创新能力处于国际领跑地位，使我国成为全球生物培育肉科技创新中心，产业水平达到国际领先。

发展对策建议

为了加快我国生物培育肉相关产业发展的步伐，预防发达国家在该领域形成技术垄断，保障我国未来肉品供应，清除严重影响产业发展的主观和客观障碍，完善我国生物培育肉发展的顶层设计，加快创新突破，提出以下政策措施建议。

集中优势资源攻克关键技术，预防发达国家形成技术垄断：建议在生物培育肉研究方面加强政策引导，将分布于不同学科体系中的生物培育肉制备所需关键技术进行集中梳理，组织集中优势力量对生物培育肉制备所需的基础科学问题进行集中攻关，快速形成一批具有自主知识产权的生物培育肉制备关键技术，预防发达国家在此领域对我国形成技术垄断；同时，建议通过在已有科技基金项目中增设单独门类加大对相关研究人员的资助力度，确保快速形成“点”的突破，通过设立相关科技计划项目对相关创新团队进行集中资助，确保快速形成“线”和“面”的突破。

扩大投资培育优势企业，推进生物培育肉工业化：建议将生物培育肉相关产业列入“十四五”战略新兴产业，鼓励研究机构、生产企业积极参与相关研制和生产，通过政策支持引导有研究基础的相关研究机构和生产企业主动开展与生物培育肉工业化相关的设备、试剂、材料、工艺等的工程化开发，通过扩大投资保证研究机构和生产企业有足够的资金采购相关设备从事 与生物培育肉生产相关的工业化尝试，以提升产业创新能力和加速工业化；建议对相关生产企业提供融资倾斜政策和资金支持，引导有实力的传统食品生产企业主动投入相关行业的工业化进程，预防整个行业过度依赖风险投资可能带来的不确定风险，确保生物培育肉行业的健康发展。

建立产业监管体系，推动生物培育肉市场化：建议厘清政府相关部门在生物培育肉生产各环节的监管主体和职责，合理分工；建议对生物培育肉生产中使用的新组分、新的生产工艺进行系统性安全评估，在产品的安全性和营养成分评价方面形成一整套独立的标准体系和客观的监管体系，促进该产业的良性发展。建议我国将生物培育肉定性为新食品原料，依据我国《新食品原料安全性审查管理办法》进行管理。针对生物培育肉的生产过程制订标准化指导技术文件，涵盖种子细胞库的管理、细胞的增殖、细胞的分化、细胞的获取、细胞的食品化加工、支架材料、培养基等生物培育肉的生产全过程。建议对生物培育肉的标签标识进行科学调研和论证，制定既能够客观描述生物培育肉本质又能够与传统肉品有明显区分，同时又有良好公众接受度的标签标识管理规范。

专家简介

王守伟 教授级高级工程师

中国肉类食品综合研究中心 首席专家

北京食品科学研究院 首席专家

王守伟男，教授级高级工程师，中国肉类食品综合研究中心、北京食品科学研究院首席专家，兼任国务院食品安全专家委员会委员、中国食品科学技术学会常务理事、肉类加工产业技术创新战略联盟理事长，享受国务院政府特殊津贴，获北京市有突出贡献专家等多项荣誉称号。长期从事肉品科学与工程、食品安全领域研究，致力于肉类产业重大关键共性技术问题研究及科技成果产业化。主持和承担国家重点研发计划、国家“863”计划、国家科技支撑计划、公益性行业专项、国家自然科学基金等项目/课题20余项，发表科技论文150余篇，获授权发明专利10余件，制修订国际/国家/行业标准8项，出版专著7部，获国家科技进步二等奖1 项、省部级科技进步一等奖10 项（第一完成人）

李莹莹 正高级工程师

中国肉类食品综合研究中心未来食品科学与工程研究部部长，检测中心副主任

李莹莹 女，正高级工程师，中国肉类食品综合研究中心未来食品科学与工程研究部部长，检测中心副主任。主要研究领域：食品安全检测、食品真实性鉴别、细胞培育肉研发等。先后承担国家自然科学基金、“十三五”国家重点研发项目、欧盟2020地平线、中国工程院咨询研究项目等科技项目9 项；参与制定标准5 项；申请发明专利15 项，授权2 件，获得软件著作权2 套；获得省部级以上奖励6 项，其中国家科学技术进步奖二等奖1 项，省部级一等奖2 项，2014年、2020年分别被评为北京市青年岗位能手，北京优秀青年工程师。

本文《生物培育肉发展现状及战略思考》来源于《食品科学》2021年42卷15期1-9页，作者：王守伟，孙宝国，李石磊，李雨爽，孙金沅，李莹莹。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210625-297。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及中国肉类食品综合研究中心

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2021年11月27-28日在河南郑州共同举办“2021年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。