培植肉

培植肉（cultivated meat）亦作培养肉（cultured meat），指任何并非从动物身上取得的肉类，而是透过生物工程培养动物的肌肉细胞而成。原理是先从动物体内抽取干细胞，再放进试管或培养皿上让其分裂生长，最后产生肌肉组织。培植肉所培植的不一定只是牛肉，但由于牛肉在各种肉类的生产成本中最高，所以有关培植肉的研究基本上都以牛肉为主。培植肉有许多异名或产品名，如：人造肉（artificial meat）、人工肉、工程肉、试管肉、清洁肉（clean meat）干净肉、合成肉（synthetic meat）或健康肉（healthy meat）。

目前这项技术虽已有多个研究计划在测试，初期生产成本极高，未能提供与公众享用，但随着生产技术日渐成熟，生产成本也不断降低。例如：2012年时用试管肉造一个汉堡包的成本要25万欧元，但据俄罗斯以安格斯牛的组织制成的试管肉在2023年投产时可降至每公斤100美元。当低成本的大量生产方法研究成功，将有可能解决全球粮食危机问题。

## 制作方法

### 组织工程学应用在培植肉

组织工程学最主要是解决移植器官后的细胞，是否能在新宿主有好的反应，解决新宿者的免疫系统对新细胞的攻击，组织工程学有一系列研究，在于解决成长因子，或是改变成长过程对新细胞有什么影响。

组织细胞应用在培植肉，最主要是在解决味道，组织结构，成本，健康价值还有食品安全。

味道分子包含上千种，包括氨基酸、血红素蛋白、硫化物与羰基化物、脂类、肽、其他味道挥发剂。

光绕射技术可以观察培植肉的主要成分，色层分析与质谱定位可以分析味道分子结构。

影响培植肉的因子有细胞外阵列（ECM，extracellular matrix），肌肉细胞成长方式，肌内脂肪成分（IMF），架构（scaffold）成分与结构。静力拉扯可以增加肌肉细胞与细胞外阵列的排列，就是可以增加肌肉的纤维化程度。架构（scaffolding）的规模化是困难的。

### 培植肉所需东西

- 成长因子（growth factor）让细胞喂食营养并且成长。2.3D的架构（scaffolds）使细胞可以像体内血管持续供应养分。
- 细胞外基质使细胞之间可以有黏性，支持细胞外阵列的细胞来用于让组织纤维化
- 内皮细胞的养成，模仿血管的流通
- 脂肪母细胞，持续分裂成脂肪子细胞，肌肉母细胞，分裂成肌肉细胞，间充质干细胞和诱导性多能干细胞(ipsc)也是干细胞候选人，间充质干细胞是指肌肉细胞以外的物质，通常对再生修复有很大的作用，ipsc诱导性多能干细胞，是将原本已经从干细胞分化之后的细胞，重新诱导成干细胞，使之重新分裂生长。

### 技术实现

清洁肉是利用干细胞丢到生物反应炉，然后在等它分裂成细胞肉，虽然全能干细胞(受精卵细胞)可以分裂的次数比较多，但是全能干细胞要发展出脑子，才能分裂出四肢，也就是说要分裂出四肢，一定要有脑子做编辑，就是利用神经细胞传送电流来制造指令，现在有模仿电流的做法，但都很贵，也不可能生出畸形的生物，这样违反人道主义。

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直流电流DC刺激培植肉细胞之后，会造成老鼠成骨蛋白信使核糖核酸(mRNA)增加，比起没有接受7天直流电刺激的老鼠间充质干细胞还高，这个结果增加了间充质干细胞中的成骨蛋白细胞分裂的速度，具体的做法是在培养肉生物反应器放置电极，再用盐桥的方式传送直流电给间充质干细胞，避免金属电极与细胞产生化学反应。

现在常做的做法，是取得多功能干细胞的修复能力再加上成长因子，因为成长因子例如小牛血清，需要有萃取技术萃取出纯度高的成长因子所以很贵，现在有找植物性成长因子来降低成本达成等效原理。

因为要模仿血管补充成长因子与细胞外基质来修复补充肌肉，需要创造架构(scaffolds)，而且架构需要创造出3D的模组，常用物质有胶原蛋白，藻酸盐(植物性替代品)，来让干细胞分裂成肌肉组织，并且让他们黏在一起，不然已经分裂的细胞会死亡，因为得不到养分，而且最重要的是要有神经与脂肪组织，来让细胞模仿体内的生长。

架构通常要有像血管跟胶原蛋白一样的功能，而且干细胞最好能维持干细胞的状态不断分裂，并且维持良好的分裂方向，生长成肌肉与血管细胞。

在食品安全的部分，因为培植肉没有像一般肌肉一样有免疫功能系统，但是在生产过程中经过人工酸碱(ph)、温度、以及有人工控制确保微生物不会生长所以会免去抗微生物药物的残留，所以又称作为清洁肉。

## 现实应用

- 2020年新加坡政府核准美国食品制造公司Eat Just公司在新加坡制造、贩卖实验室制造的鸡肉，虽然价格较高仅有娱乐性质但是首次国家级核准。
- 2022年日本东京大学和日清食品开展合作，探索人造肉在日本市场化可能性。
- 有生物公司用crispr基因工程改造技术应用在培植肉上，这种方式是将不想要的基因剪下来再把想要的基因贴上去，来使遗传信息改变其他应用方式有让牛生不出角，或是让米生产出胡萝卜素形成金色的米，应用在培植肉上可以使肉生产出其他营养素，或是说干细胞不断再生，并且维持基因组不要改变太多，因为分裂越多次培植肉很可能会变成病变的肉，目的在于产生基因稳定的健康培植肉。2021年有日本科学家团队研究出可以调整“脂肪和肌肉的成分比例”的“人造和牛肉”。
- 2023年底中国南京农业大学教授周光宏表示已经实现细胞培养肉的产业化全部研发，中国具有成为人造肉生产和消费第一大国的可能性，其研发的生物反应器全流程可以将饲养动物改为饲养细胞的方案取得猪肉，每三周内可以生产一个循环。理论上每一千个干细胞种子能生产2万公斤肉类。同时上海食未生物公司、中科院先进院深圳分院、上海交大农业生物专案等公私立机构也是同一赛道上的参与者，中国大陆将人造肉列为未来重点科技方向。

## 优缺点

### 优点

培植试管肉食较传统畜牧业的好处。

- 能减少35%～60%的能源消耗
- 少占用98%的土地
- 少生产80%～95%的温室气体
- 提高粮食供应效率。
- 作为太空人类的肉食供应的研究。
- 相比传统的养殖需要，水和土地的使用量分别能减少4%和1%

### 缺点

- 盐分过高（技术有待突破）。
- 相关的保存与运送方式有待发展。
- 有着各国法规、人民接受度与价格等之变数。
- 目前与真肉口感仍有差别。
- 如果取代真肉，短时间肉品供给恐怕是由先进国家或大国掌握，此外，无法生产培植肉的弱国或原肉品出口国将受到经济冲击。
- 价格普遍过高。例如2019年底中国大陆某电商平台销售人造肉（植物肉，并非培植肉），每500克售价为人民币60元左右，约为彼时中国大陆猪肉价格的两倍左右（当时中国大陆肉价正处于历史高峰期）。

## 与素肉的分别

素肉是指一些利用大豆或麸质等植物蛋白质用机械方法生产出来的合成肉或人工肉，并不含动物成分。

## 图集

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- 培植汉堡（2013年）

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- 培植香肠（2023年）

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- 培植鱼肚（2019年）

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- 培植鲑鱼（2020年）

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- 培植猪肉（2020年）

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- 培植培根（2020年）

## 外部链接

- In Vitro Meat Consortium
- New Harvest
- _PjfVUfsyTQ
- Opportunities for applying biomedical production and manufacturing methods to the development of the clean meat industry
- iR6t-1Lr93U
- Tissue Engineering for Clean Meat Production
- Lab-Grown Meats Will Change the Food Industry Forever
- Scientific Challenges and Solutions for Cultured Meat Manufacturing
- Direct current electrical stimulation chamber for treating cells in vitro