這並不像聯邦政府決定監管時間旅行那麼極端。但這幾乎同樣令人驚訝。美國食品藥物管理局正在朝著在實驗室而非農場種植營養、美味、多汁肉類的規則邁出第一步。
至少從 1890 年代起，只種植牛肉而不是整頭牛的想法就一直在流傳。 2013 年，在一次電視轉播的實驗室培育漢堡品嚐會上，這種科幻幻想變得更加真實，儘管肉餅的價格與一輛勞斯萊斯汽車相當。
7 月，該運動達到了一個新的里程碑：在馬裡蘭州郊區一個擠滿人的禮堂，FDA 召開了第一次公開聽證會（美國農業部也加入了進來），討論聯邦對細胞生長食品的監管——無蹄無翅或視線中的羽毛。
如何稱呼這種票價是一個爭論的焦點。愛好者建議「清潔肉」或「培養肉」。但將這種東西稱為「肉」並不適合傳統農民。 「他們正在劫持我們的品牌，」蒙大拿州牧場主瑪吉·納特代表美國養牛者協會作證。肉是從真正的動物身上收穫的。時期。 （然而，開始肉類生長培養的細胞也來自真實的動物。）
不管它叫什麼，培養肉是讓動物（至少在傳統意義上）擺脫農業的兩項高科技努力之一。
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百分比
全球需求預期成長
到 2050 年肉類
資料來源：Nikos Alexandratos 與 Jelle Bruinsma/糧農組織 2012
另一個陣營則希望將動物的每一部分都從農業中剔除，並用植物來製造「肉」。這些夢想家，包括加州雷德伍德城 Impossible Foods 的 Patrick O. Brown，不想再製作一個素食漢堡。 （布朗在 vb 標籤上變得冰冷。）相反，他們希望將分子生物學的全部榮耀集中在識別賦予肉類誘人風味和質地的蛋白質或其他分子上。然後，這些先驅者從非動物來源中採購每種重要成分，希望製造出如此美味的植物“肉”，讓頑固的食肉動物高興地嘆息並再咬一口。
布朗說，「動物恰好是一萬年前可用的」肉類製造技術。 “我們堅持使用同樣的技術，但無論以何種標準衡量，它的效率都極其低下，而且具有破壞性。”
布朗堅信，為了環境、糧食安全和動物福利，科學可以想出更好的方法。他正在走植物之路，但他表示，如果清潔肉類科學家能夠在經濟上實現他們的夢想，“我將成為他們最大的粉絲。”然而，這兩種方法迫在眉睫的問題可能源自於人類慾望的較不科學的轉變。
勇敢的新肉
許多人喜歡吃肉。然而，華盛頓特區優質食品研究所執行董事布魯斯·弗里德里希(Bruce Friedrich) 表示，他們可能並不總是能理解技術變革會是什麼樣子。可能正在獲得關注。
在面板上，弗里德里希想像出了另一個重要的聚會。 “這是 1898 年。世界上第一次城市規劃會議即將召開。”焦點：“紐約街頭有 175,000 匹馬……每月產生 50,000 噸馬糞。”弗里德里希說，由於未能提出解決方案，規劃者「垂頭喪氣地回家」。 “十年後，亨利福特推出了 T 型車。”
汽車和其他不用馬的車輛很快就流行起來，十年之內，馬車就開始緩慢地走向萎縮的旅遊景點。大多數人真正喜歡馬匹運輸的並不是它本身，而是它的速度、便利性和容量。人們仍然為了娛樂而飼養馬匹，但當汽車無需肥料就能提供速度時，馬匹運輸就成為歷史了。
同樣，弗里德里希認為，大多數人並不喜歡現代工業化畜牧業本身，因為它的高密度動物設施及其溫室氣體(SN：2018 年 7 月 7 日，第 14 頁10）及其他環境後果(SN：2015 年 11 月 28 日，第 11 頁22）。人們真正喜歡的是牛肉、豬肉、雞肉和雞蛋，這些都使得當前的農業看起來不可避免。他認為，變革將帶來肉類的 T 型車。
稱之為 Model M
Model M 必須價格實惠，但也許更重要的是，它必須提供風味，這是一項艱鉅的挑戰。
肉類科學家漢娜·萊爾德 (Hannah Laird) 在德克薩斯農工大學大學城 (College Station) 經營著一個感官評估實驗室。她招募牛肉愛好者花六個月到一年的時間學習挑選並評分可以出現在碎牛肉中的大約 40 種口味和香氣。訓練有素的小組成員每天花兩個小時來聞、嘗牛肉樣品，並根據參考食品的“棕色/烤味”（牛油排名第8）和“金屬味”（都樂罐裝菠蘿汁，排名第6）等特徵對牛肉樣本進行評分。
漢堡賣什麼？
口味：明顯的牛肉味、鮮味、棕色/烤味、鹹味、一點脂肪
質地：多汁、有彈性、輪廓分明且有凝聚力的顆粒
萊爾德說，生牛肉味道平淡。它主要提供一種被稱為“血腥/漿液”的香氣和風味，以及一些其他成分，例如“整體甜味”。不過還是煮一下吧，天哪。棕色/烤！胖乎乎的！鮮味！也許是煙燻木炭（或許是煙燻木）、可可、鹹味、奶油味、孜然味、花香。對於不太完美的肉餅，測試人員可能會報告“穀倉”。
熟碎牛肉的感官體驗深深植根於美國文化中，而且如此獨特，以至於一種味道被稱為「牛肉風味」。煮熟的牛肉對它的愛好者有如此大的吸引力，很大程度上是因為它的肉質堅硬。
萊爾德正在完成一個項目，探索這種強烈的烹飪浪漫的變化。 「人們說他們想要低脂碎牛肉，」她說。但在盲味測試中，他們幾乎每次都會選擇 20% 的脂肪而不是 10% 的脂肪。
費城莫內爾化學感官中心研究食物偏好的 Gary Beauchamp 表示，味覺偏好在子宮內就開始形成。在那裡的測試發現，媽媽在懷孕期間的飲食對寶寶的食物偏好有影響。但偏好是可以改變的。在博尚自己關於鹹味的研究中，他發現轉向低鹽飲食的人一開始往往很痛苦，但幾個月後，這些節食者認為他們曾經喜愛的食物味道太鹹了。他說，預測肉類偏好可能會發生什麼事是令人畏懼的。 “像漢堡這樣的東西的複雜性令人震驚。”
為什麼要嘗試？
要取代生菜、番茄和特製醬汁下的多汁文化標誌需要一些努力，但許多思想家認為嘗試很重要。
「肉類生產是人類影響環境的最重要方式之一，」人口生物學家 Charles Godfray 及其同事在 7 月 20 日的《自然》雜誌上寫道。科學。透過多種措施，畜牧業留下了巨大的環境足跡，牛津大學研究人員指出。
畜牧業排放的溫室氣體約佔佔人類總數的14.5%，根據聯合國糧食及農業組織 2013 年的報告。
農場到餐桌
在效率最高的生產商（長條圖左側）和效率最低的生產商（長條圖右側）之間，農業、加工和運輸肉類及其他蛋白質所釋放的溫室氣體量有所不同。牛肉是整體排放量最高的。
資料來源：J. Poore 和 T. Nemecek/科學2018年
現階段判斷人造肉的假設環境足跡是很棘手的。 2015 年估計環境科學與技術 建議培養肉與普通牛肉相比，這種牛肉對氣候變遷的影響較小，而且所需的土地也遠不及普通牛肉。然而，實驗室加工過程可能比傳統牛肉需要更多的能源。研究人員謹慎地將他們的結果稱為「未來可能的情景而不是預測」。
然而，多項調查顯示，對環境的擔憂並沒有像對個人健康的擔憂那樣有效地促使人們改變飲食習慣。吃大量肉類對健康的影響需要一個漫長而深思熟慮的故事。美國居民消費數量驚人的牛肉、雞肉和豬肉根據總部位於巴黎的經濟合作暨發展組織的數據：每天 79 克（零售重量）。這是全球平均的三倍。許多人與美國心臟協會的建議相差甚遠：每週將肉類限制為四到五份 6 盎司（170 克）的瘦牛肉、去皮雞肉或海鮮。
食用培養肉對健康的影響尚不清楚，因為市面上沒有產品可供測試。植物性食品可以避免肉類的許多飽和脂肪問題，只要人們不用辛辣的起司味來裝飾它們。
超越藝術
對弗里德里希來說，放棄用整隻動物製成的肉的一個重要原因是浪費。 「扔掉食物是一個可怕的想法，」他說。 “但這基本上就是我們每次選擇吃肉時都會進入的關係。”從雞身上獲取一卡路里的肉意味著需要投入九卡路里的飼料。雞肉是效率較高的肉類之一。為什麼不直接製造出人們可以吃的動物碎片呢？
科學家已經證明這是有可能的。第一個實驗室培養的漢堡於 2013 年公開亮相，需要在荷蘭馬斯特里赫特大學手工組裝約 20,000 個單獨的肌肉細胞。生產和測試成本捐贈者兼 Google 聯合創始人謝爾蓋·布林 (Sergey Brin) 25 萬歐元。
第一個在公共場合品嚐培養牛肉的人、維也納食品趨勢研究員 Hanni Rützler 表示，其味道與普通碎牛肉「驚人地接近」。她說，如果它的科學家創造者允許廚師混合一些洋蔥和明顯的調味料，它的味道可能會更像漢堡。允許使用甜菜汁來呈現粉紅色（早期的漢堡沒有長出足夠的肌紅蛋白，而肌紅蛋白正是肌紅蛋白賦予肉的顏色）。
然而，這次電視品嚐會代表了較早前公開品嚐實驗室培育的肉類（在本例中為青蛙腿）的一次飛躍。 2003 年，法國南特的一個藝術裝置閉幕式上，晚宴上的品嚐者在觀眾面前拿起叉子，嘗試 SymbioticA 藝術團體的藝術家 Oron Catts 和 Ionat Zurr 所展示的青蛙腿肌肉纖維。
三個品嚐者吐出它。卡茨說，味道很好——檸檬黃油和大蒜是一種非常好的醬汁。然而，當肌肉纖維在網狀支撐物上生長時，它們並沒有得到鍛煉，而且在相對短暫的畫廊展覽期間，網狀物體也沒有時間軟化。因此，肉的質地令人不安地像“織物上的果凍”，他說。作為它的共同創造者，他感到一種義務：“我吞下了它。”
幾十年來，為生物學定制活體動物組織已經蓬勃發展。醫療團隊已將實驗室培養的膀胱植入人體，實驗性肺組織得以存活在豬體內幾週(SN：2018 年 9 月 15 日，第 14 頁8）。然而，這些方法與按磅生產美味的漢堡肉有很大不同。將科學實驗轉化為食品生產需要的不僅僅是從牛的肌肉上切下一小撮細胞並將其放入科學湯中。
已經成熟到完全伸長的肌纖維細胞不能分裂成兩根纖維。為了生長肌肉，研究人員需要從仍保留大量靈活性的細胞開始。各種選擇之間存在權衡。所謂的多能幹細胞可以變成任何東西並分裂多次，但它們可能比已經在變成肌肉的細胞更難以控制。這些細胞稱為成肌細胞，自然出現在動物肌肉中，準備修復損傷。收集它們可以更容易控制，但它們的分裂次數不如幹細胞那麼多。因此，肉類種植者可能必須更頻繁地前往細胞庫。
一塊美味的肉不僅含有肌肉纖維細胞。結締組織將這些纖維固定到位，而脂肪細胞（風味的重要組成部分）則為纖維的發揮提供動力。組織培養（無論是食用還是僅以研究為基礎）的一大挑戰是試圖讓血管進入肉類。如果沒有血管為內部細胞提供氧氣和食物，一小塊肌肉細胞就無法發展出太大的厚度。因此，到目前為止，清潔肉類項目傾向於生產碎牛肉而不是上等腰肉牛排。
沒有骨頭
在實驗室培養肉類的基本想法始於從動物身上收集的細胞。肌肉內的早期柔性細胞可以在珠子或其他支架上生長。將細胞放入生物反應器中，經過精心培育，繁殖成美味的東西。
來源：新收穫
將標準從牛排降低到碎肉並培養混亂的細胞仍然很複雜。 「我們知道，其中許多細胞並不真正喜歡…被隔離，」聖地牙哥細胞水產養殖新創公司 BlueNalu 的聯合創始人、細胞生物學家 Chris Dammann 說。他說，當正常組織形成時，細胞會與鄰居溝通並「確切地知道它們在哪裡」。他說，當科學家取出細胞進行培養時，細胞「會變得有點混亂」。如果沒有定向輸入，孤立的細胞可能會陷入其內建的自殺程序。
為了引導迷失方向的細胞進入不斷生長的區域，研究人員正在探索各種支架。然而，在這一細節和其他細節上，新創公司不願意分享。
渥太華大學生物物理學家安德魯佩林將發表演講。他轉向農產品過道尋找鷹架的靈感。他的實驗室從蘋果片中剝離出活的細胞內臟。在剩餘的細纖維素網上，他培養了人類細胞（不是為了食物）。紐約市的非營利新收穫基金會已提供資金，用於計劃針對亞洲梨、胡蘿蔔、玫瑰花瓣、蘆筍和蘑菇進行的類似支架實驗。
細胞也需要營養物質和化合物，為它們提供調節生長的正常身體訊號。生物醫學實驗室科學家經常用所謂的胎牛血清（從小牛胎兒收集的血漿）來豐富他們的營養培養基。 Jean-François Hocquette 警告說，一公升可能花費數百美元，這對清潔肉類產業來說是一個嚴重的缺陷。 （醫用組織存在替代品，但合適的可食用選擇一直是一個長期存在的挑戰。）
奧奎特是法國國家農業研究所駐巴黎的研究員，他在 Skype 通話中帶著愉快的微笑並警告道：他不知道培養肉產業將如何在經濟上變得可行，而不僅僅是因為血清。
生物反應器（細胞生長的室）的規模不斷擴大，需要模擬動物體的溫度並確保細胞獲得所需的營養和訊號。新收穫公司前通訊總監艾琳金 (Erin Kim) 表示，該基金會資助了生物反應器原型的開發，其大小與便攜式空間加熱器相當。她說，這是「一個簡短的小項目」。然而，對於每家公司都必須努力解決的問題，它在該領域引起的轟動超出了她的預期。 “我們遭到了那些想了解我們大腦的人的轟炸。”她的結論是：生物反應器的設計可能還沒那麼遙遠。
優質食品研究所的食品科學家 Liz Specht 表示，儘管存在不確定性，但在不使用整隻動物的情況下種植肉類或其他動物產品的勢頭正在增強。 2016 年，她知道有六家公司正在追逐這個夢想。僅僅兩年後，她就知道至少有 20 個。
養殖產品計劃包括牛肉、豬肉、海鮮、家禽、不含雞蛋的蛋白、不含乳牛的牛奶、鵝肝和寵物食品。除了食物之外，還有皮革和蜘蛛絲。
植物路徑
與此同時，Impossible Foods 的布朗和一些志同道合的先驅者正在朝著相反的方向邁出信心的一步：嘗試用植物成分重新創造真正的肉類飲食。
「當我參加的會議基本上都是熱心的環保人士時，他們幾乎都吃肉當晚餐，他們非常清楚問題是什麼。這並不是說他們是壞人，」他說。 “只是人們很難改變飲食習慣。”
不管怎樣，布朗正在努力。這位分子生物學家是一位屢獲殊榮的 DNA 微陣列實驗室工具開發者，也是美國國家科學院院士，他放棄了史丹佛大學奇妙的科學生活，開始了世界上所有工作的轉變。
「我喜歡我所做的事情，」布朗談到他的求學時光時說道。然而他意識到「世界上最重要的科學問題是弄清楚是什麼讓肉變得美味——以及如何用植物成分可持續地創造同樣的體驗。我不是開玩笑。
為了以目前的素食漢堡所不具備的方式吸引真正的肉食動物，布朗組成了一個研究小組，尋找賦予肉類吸引力的未被充分認識的分子。 “那裡有很多有趣的東西，”他說。
他於 2011 年推出了 Impossible Foods，並堅信自己找到了「讓肉的味道不同於地球上其他任何東西的神奇成分」。他說，這種結構稱為血紅素，基本上就是一個圍繞著鐵原子的氮分子籠。血紅素是形成人體血液血紅蛋白以及許多其他化合物的強大催化劑。它通常在從食物中提取能量方面發揮作用，食物是動物生命的主要組成部分。
因此，血紅素作為獨特肉味的一部分對布朗來說是有意義的，他在大豆根中發現了一種植物版本，即豆血紅蛋白。然而，漢堡製造商並沒有收穫根部，而是將豆血紅蛋白基因放入酵母中，並以與胰島素和凝乳酶（用於製作起司）生長方式類似的方式釀造神奇成分：在大桶中。
一位品嚐者報告說，早期對植物漢堡的嘗試嘗起來像“腐臭的玉米粥”，但布朗的計畫自那時以來已經取得了很大進展，他說。該團隊仍在對基於植物的漢堡製作技術的風味和工藝進行修改，但布朗似乎並不感到不安。
「無論今天有多好，明天都會更好，」他說。 “這頭牛根本沒有好轉。”
波士頓的歷史學家 Gabriella Petrick 尚未嘗試過 Brown 的漢堡或競爭對手 Beyond Meat 的漢堡。她研究技術和食品系統，並指出改變世界的 T 型車遠非第一輛無馬拉馬車。 （法國軍官Nicolas-Joseph Cugnot 展示了他的三輪蒸汽動力車輛，在1771 年短暫地將時速提高到4.8 公里，但事實證明它對於牽引火砲來說不切實際，因此被擱置了。）福特的汽車更先進實用，最重要的一點是價格實惠。
同樣，食品領域的一些重大創新，例如罐頭或冷凍，至少花了一代人的時間才流行起來，佩特里克說。
然而，她可以想到一個令人鼓舞的反例，其中所有變革的支持因素，例如消費者需求、航運基礎設施和製冷技術，都已齊備。沒多久，20 世紀30 年代的東北人在冬季悶悶不樂地尋找新鮮蔬菜時，就接受了最近從加利福尼亞州薩利納斯山谷發現的一種看起來滑稽的奇怪東西：現在隨處可見的捲心生菜。也許，下一個冰山將是漢堡本身。
本文發表於2018年9月29日號科學新聞標題是“夢想明天的漢堡：科學可以製造沒有哞哞的肉嗎？”
