在節日期間，許多人都會在菜單上大吃一頓火雞和火腿等肉類，但您是否想過在每年的這個時候不吃肉，或者肉類行業的未來會是什麼樣子？
在 IFLScience 的播客《The Big Questions》中，我們訪問了丹尼爾·迪科夫斯基Redefine Meat 首席技術官，了解科學家和工程師如何在不影響環境的情況下創造美味的新肉類產品。
Redefine Meat 創造肉製品的植物替代品。 你怎麼辦？
丹尼爾·迪科夫斯基 (DD): 動物食用植物並用這些植物建造身體，從而產生我們隨後經常用作肉類的蛋白質食物。 在Redefine Meat，我們只是為這個過程做了一個捷徑； 我們利用我們開發的技術將植物直接轉化為肉類替代品。 這項技術使我們能夠創造全系列的肉類產品，不僅滿足純素食者和素食者的所有口味和其他偏好，還滿足彈性素食者、雜食者甚至肉食者的所有口味和其他偏好。
為什麼如此密切地複製肉的感覺對你來說很重要？
DD：總的來說，這種感覺對我來說非常重要，因為我相信我們應該提供工業化動物養殖的替代方案。 該行業造成了一系列環境問題，首先是溫室氣體排放，然後是土地使用、水使用和大量污染。
當我從 3D 列印公司 Stratasys 跳槽時，我一直在尋找一個可以讓我的技能產生真正影響力的地方。 我遇到了 Redefine Meat 的創始人 Eschar Ben Shitrit，他向我講述了該公司打破傳統肉類替代品所面臨的性能玻璃天花板的方法。
如果你問顧客人造肉缺少什麼才能讓他們做出明確的選擇，80% 的人會說第一個因素是味道。 人造肉的實際表現不足以讓更多人採用它們。 我們的方法是打破這種玻璃天花板，生產出完全不同水平的產品，這樣您就可以在不影響口味或環境的情況下消費肉類。
您能告訴我們更多關於 Redefine Meat 產品由什麼製成的資訊嗎？
DD：我們採用現有的植物成分 - 所以我們還沒有發明任何新分子，至少到目前為止還沒有。 我們正在尋找一種可以在短期內影響產業的方法。 我們不想使用太空技術或瘋狂的科學事物； 我們相信，在不同科學的多學科交叉點上存在著簡單的解決方案。
僅靠食品科學無法生產出足夠好的肉類替代品。 例如，牛排具有非常複雜的內部結構：它具有大理石花紋、以某種方式定向的纖維以及以某種方式分佈的肉汁。 它具有非常複雜的烹飪行為，您無法僅透過使用現有的食品製造技術來創建這組功能，這些技術通常只是一組將許多成分混合在一起的混合器。
我們必須超越這個領域，進入其他科學領域，例如先進製造和材料科學，以便了解如何達到這種複雜程度。 我們的植物組織工程技術就是這樣形成的。
基於植物的組織工程的概念將肉類視為一種複雜的組織，就像我們對待活體組織一樣； 儘管肉不是活組織，但它仍然保留了活肌肉所具有的許多結構元素。 然後，我們將其分解為單獨的組織——脂肪、肌肉、結締組織和液體——並分別重建它們中的每一個，並在製造過程中將它們組合在一起。
我們的主要組成部分是蛋白質，主要是大豆蛋白，因為它具有非常好的營養品質。 它與其他肉類類似物中使用的構建塊相同，但我們對其進行調整併使其適應我們組件的要求。 我們還使用我們開發的專有技術將這些元素組合在一起，以提供質地、顏色、機械行為、咀嚼行為、脂肪口感、風味和香氣——滿足您的五種感官所需的所有特性。 我們有這麼多的感官來分析我們所吃的每一塊食物，為了欺騙感官並讓它們明白這是肉，你確實需要達到非常高的模仿水平。
您能解釋一下您的技術、新肉類科學和肉類基質製造的支柱嗎？
DD: 讓我們從肉類科學開始。 我們在超市裡熟悉的不同肉類產品非常複雜； 不同的切割，不同年齡的不同動物，不同動物之間的差異。 要重現這一巨大的特徵，您首先需要了解肉是什麼。 這就是為什麼我們投入如此多的精力來研究牲畜肉類。 我們有內部肉類科學家使用現有的和我們自己開發的測試方法來分析所有肉類切塊。
例如，肉類科學文獻中關於食用溫度下肉的特性的資訊幾乎為零，因為通常當你去餐廳吃牛排時，溫度會在 50 到 60 到 70 攝氏度之間（ 122 至140 至158 華氏度）以及所有正在進行的測試都是在室溫下進行的。 僅僅創建一套工具和方法來測試食用溫度下的肉類特性就是一個挑戰。
我們收集的所有資料都會放入一個資料庫中，其中列出了所有特徵，並作為我們所做的所有基於植物的工作的參考。 有時，這些特性只是一個修改過的測試工具，但有時我們走得很遠； 我們在加拿大光源中心進行了研究，這是一個同步加速器設施，我們用微小的 X 射線束掃描了一塊裡肌肉，以重建纖維和結締組織的所有結構，並了解烹飪如何影響它結構。
當我們掌握了收集到的所有有關牲畜肉類的數據後，我們就可以收集相同的植物肉數據，並輕鬆地對它們進行比較並確定差距，從而縮小差距。 這些間隙的一個例子是肉有纖維——你把它分開，你會發現纖維以某種方式斷裂，在你拿著的或用刀切的兩塊肉之間形成一種交錯的界面。
如果纖維黏在一起太多，那麼你就會變得像塑膠一樣[不清楚 0:11:51]。 它將只是同質材料，不會像肉一樣。 或者，如果纖維不堆疊在一起，它們就會分裂，並且表現得像長時間煮熟的肉，而不是牛排。 您需要肌肉纖維之間具有非常特殊的黏著力才能重現這種紋理。
這是我們所做的工作的一個例子，調整我們以各種方式生產的肉的所有特性，以便它產生所需的行為。
從分子層面看待事物也有幫助嗎？
DD: 有時，我們確實需要關注分子水平，尤其是在處理香氣時，因為香氣是我們檢測到的揮發性分子。
另一方面，肌肉是纖維的分層結構。 它從奈米級的非常細小的纖維開始，然後組合成約 20 微米級的更大纖維。 這些團塊稱為束，厚約2毫米，是肉眼觀察一塊肉時所看到的。
在這種情況下，您實際上並不需要分子級分辨率，這也很昂貴。 有時會在毫米級上進行工作，以便更快地生產肉類並滿足商業需求，這不僅涉及質量，還涉及技術成本。
3D 列印如何融入肉製品的製造？
DD: 在我的上一個職位中，我是數位解剖印表機產品的專案經理，這是一台列印身體部位的 3D 列印機。 它們與人體部位相同，雖然它們不是生物體且無法植入，但它們具有驚人的高水平生物力學準確性，可用於醫院和醫療公司而不是屍體和動物的培訓。 例如，它同時使用八種不同的材料來重現骨骼的複雜性。
這是食品工業在達到肉類所需的複雜程度方面可以獲得靈感的一個例子。 在我們公司成立之初，我們受到這種方法的啟發，首先創建了分冊和不同的脂肪大理石花紋排列。
3D 列印也是製作原型和多次重新設計週期的絕佳工具。 例如，如果蘋果正在開發一款新手機，他們可能會設計數千種手機變體，以獲得最佳的人體工學功能並對其進行最佳化。
生產市場上全新的肉品也是如此。 透過 3D 列印和積層製造的重新設計週期，我們能夠解決植物性肉類的結構目標和整體性能目標。
然而，如今增材製造在我們的技術中只發揮相對較小的作用。 我們的許多產品根本不使用任何 3D 列印——對漢堡等質產品使用 3D 列印毫無意義。 然而，在牛排方面，您仍然需要大量的先進製造技術； 3D列印只是其中之一。
是否可以在產品的每一層中建構不同的東西？
DD: 我們可以精確控制所有組件的特殊排列。 它可以是脂肪，也可以是肌肉，但它還允許您引入其他方式無法引入的元素，例如結締組織。 氧
我加入公司後發現的一件事是結締組織在肉類的行為中扮演至關重要的角色。 如果你拿一塊肉並嘗試將其分開，你會看到微小的白色層和薄膜將肌肉纖維粘合在一起。 有一種支架可以將所有肌肉捕獲並固定在一起。 在脂肪中，還有一種基質將所有脂肪細胞固定在一起，並防止其在烹飪過程中完全分解。
為了創建這種結締組織，我們開發了一系列可以在列印過程中引入的故障，重新創建肌肉複合結構的這一部分，並驅動您期望從一塊肉中獲得的正確機械行為。
鑑於您正在創造這些新的基於植物的肉類產品，其營養水平與肉類非常接近，那麼營養水平有什麼不同嗎？
DD: 當然，營養價值是我們所做的一切的關鍵考慮因素，甚至在此之前我們還要考慮食品安全。 我們所有的系統都在 4 攝氏度（39.2 華氏度）下運行，因此任何類型的微生物生長都為零。
牲畜肉是人體必需的蛋白質、油脂以及一些維生素和微量營養素的重要來源。 我們的產品提供了所有這些； 它富含蛋白質，整體脂肪含量較低，飽和脂肪含量也低得多，而且不含任何膽固醇，因為膽固醇只能在動物產品中找到。 除此之外，我們的一些產品也強化了微量營養素。 總的來說，它是您期望從肉類產品中獲得的均衡飲食的一部分。
與畜牧肉產品相比，植物肉製品對環境的影響如何？
DD: 加入公司後，我意識到工業化畜牧業造成的傷害有多嚴重，尤其是牛肉。 牛肉的危害性大約是家禽的三倍，遠高於任何其他動物肉類，而且它對我們的星球造成的危害有很多層面。
它始於溫室氣體排放，甚至可以與運輸部門進行比較，並繼續大量使用土地。 有時，倡導畜牧業的人們會說，種植大豆以生產植物性肉類所需的土地與飼養乳牛所需的土地相當。 然而，土地不僅是動物本身所需要的，而且還需要土地來種植它們的飼料。
然後就會出現水污染，例如用於動物的抗生素洩漏到水中並導致對抗生素免疫的微生物產生時。 一些疾病和病毒也來自牲畜和工業肉類生產。
我們對我們的產品進行了生命週期分析，涵蓋了您的產品的所有排放和所有環境影響，從成分到所有加工過程和消耗的能源、包裝、紙板、塑料，您使用的所有物品，直到產品到達超市的最後一個貨架。 我們的產品對環境的影響比牛肉低十倍以上。 所以，差異是巨大的。
這些產品的創建和行銷面臨的主要挑戰是什麼？ 消費者擔心什麼？
DD: 挑戰有很多； 如果沒有，我不會指望我們的貨架上仍然會出現如此大量的牲畜肉，因為做出改變的動機有很多。 如果這種改變沒有發生，那就意味著我們還有更多的工作要做。
當我們將目標受眾從純素食者或素食者擴大到彈性素食者和肉類愛好者時，我們實際上不得不面對更高的標準。 對於許多素食者和純素食者來說，他們上一次吃牲畜肉（如果有的話）已經是很久以前的事了，有時他們甚至不希望肉太“肉味”。 但是，當你去找一個經常吃牲畜肉的人並給他們一種替代品時，你真的需要設定更高的目標——這就是我們所做的。
整個行業最大的挑戰是口味。 你問的每個人都會說味道應該更好，更肉，更少奇怪的味道。 第二個挑戰是多功能性。 直到最近，您還可以吃漢堡或雞塊作為植物性版本，但今天我們提供種類繁多的產品，您可以利用它們發揮大量的烹飪創造力。 我做烤寬麵條，人們做披薩、漢堡、不同品種的牛排、威靈頓牛肉、不同類型的香腸、肉丸，幾乎所有你能想到的東西。
但還有更多需要改進的地方，我們不斷致力於創造更好的產品，例如提供人們非常喜歡的肋眼牛排或皮坎哈牛排等脂肪大理石花紋。 作為科學家，我們還將研究貨架上已有的產品，並利用它來思考下一代產品以及實現這一目標所需的技術。
您如何看待這些植物性新肉製品的未來發展？ 您正在研究哪些令人興奮的進展嗎？
DD：我們不斷致力於改善市場上已有的所有產品：使我們的肉末更美味、更榨汁、更健康； 我們的牛排能夠模仿動物的所有不同部位； 提供適合所有烹飪條件、不同廚房和菜餚的多功能肉類。 我們正在擴大我們的產品範圍，以便所有肉類愛好者都能獲得他們想要的和過去用牲畜肉獲得的一切。
我相信該行業的未來將是植物性替代品的主要成長點。 當然，我不認為它應該100%取代牲畜肉。 許多環境研究表明，將工業化農業降至零也可能產生負面後果，因此兩者之間應該保持平衡。
我們尊重人們和他們的選擇，但相信如果我們推出一種產品，其性能與肉類相同，而不會對世界產生相同的負面影響，人們會更喜歡這種產品。 我們也相信，政府會更喜歡這種產品，政策制定者會優先考慮對我們和世界更健康的東西，就像電動車或智慧家庭一樣。 作為一個現代社會，我們應該推動人們對更美好地球的偏好。
本次訪談是 IFLScience 的一部分大問題並已針對長度和清晰度進行了編輯。訂閱關注我們的時事通訊，這樣您就不會錯過每週最重要的故事。
