GFI发布报告遭质疑,人造肉何时能量产?降低成本、确保无污染是硬需


9 月 14 日,乔・拜登总统访问了位于美国科罗拉多州戈尔登的国家可再生能源实验室 (NREL),这是一个由联邦政府资助的研究中心。访问中他强调,如果我们现在不立刻采取行动,将会面临令人痛心的气候现状:传统的养殖业造成了严重的环境污染。
但人造肉是否应该成为解决方案的一部分?
长期以来,各种对人造肉的报道占据着各大媒体的头条,星光闪耀下,掩盖了人造肉背后生物学与经济学的尴尬真相。现在,广泛的新研究表明,该行业可能正在经历一场价值 10 亿美元的“速成课程”。

存疑者认为,细胞培养设施是资源密集型的,如果继续由化石燃料提供动力,那么生产人造肉对环境造成的污染可能比传统肉类更糟糕。

(来源:Cristina Estanislao)
“在许多常见的培养基中,微量营养素的唯一来源是胎牛血清 (FBS),” 2013年发表在 BioMed Research International 上的一篇文章中写道。FBS 是人造肉生长培养基中的重要成分,因为它含有维持细胞健康和稳定所需的关键蛋白质和维生素。事实上,在没有 FBS 的情况下,很难让细胞正常生长。
然而,人们往往通过对处于怀孕状态的奶牛进行安乐死,然后从其腹中的小牛犊中获取 FBS,这就避免不了要进行杀戮。人造肉公司需要找到方法在没有 FBS 的情况下生产大量产品。不过,就目前而言,无血清培养基可能既昂贵又具有挑战性。

今年三月,代表替代蛋白质行业的非营利组织 Good Food Institute (GFI) 发布了一份技术经济分析报告(TEA),预测了生产一公斤细胞培养肉的未来成本。该文件由研究咨询公司 CE Delft 为 GFI 独立编写,并使用 15 家私营公司根据 NDA 提供的专有数据,展示了如何解决一系列技术和经济障碍,并如何将生产价格在接下来的九年里从今天的每磅 10,000 美元以上降至约 2.50 美元,每磅细胞培养肉的价格将惊人地减少 4,000 倍。
在这份报告里,勾勒了一种对未来美好的愿景,预测了一种新型大型设施的出现,它有能力永远改变我们的饮食习惯。根据 TEA 的说法,它将每年生产 10,000 公吨(2200 万磅)的人造肉,这一数量将占整个国内植物性肉类替代品市场的 10% 以上。

该设施预计成本将达到 4.5 亿美元,可能不会比大型传统屠宰场便宜,并且需要安装数百个生产生物反应器,这些高级设备所占用的空间也将是惊人的,据估计,今天整个生物制药行业的生物反应器容积约为 6,300 立方米(1 立方米等于 1,000 升),而 GFI 所描述的这个生产人造肉的设施将需要占用的空间达到前者的三分之一。
GFI 想象中的生产线听起来有点像在当今的疫苗制造厂中看到的情景。
图丨一名研究人员在中国南通参加用于 COVID-19 疫苗生产的生长培养基罐(来源:thecounter)
根据贸易出版物 Food Navigator 的分析,如果到 2030 年,人造肉若要占到世界肉类供应量的 10%,我们将需要 4,000 家工厂,就像 GFI 所设想的那样。为了赶上这个期望,以每天建造一个大型设施的速度建设也会太慢了。
污染是另外一个问题。当在大型反应器中通过培养生长缓慢的动物细胞生产人造肉时,最大的风险就是细菌的出现,它们会很快地感染细胞。在人造肉的支持者所设想的规模上,几乎没有犯错的余地。生产过程中即使是一粒细菌也会破坏该批次并必须停止生产,洁净室可能会成为一个基本的、必要的先决条件。存疑者认为,政府最终是否允许人造肉设施以食品级规格生产可能无关紧要 —— 细胞非常脆弱,它们可能需要保护才能生存。
还有一个问题:在将微量营养素作为主要成本驱动因素时,GFI 可能低估了大规模提供宏观营养素的成本和复杂性。在 CE Delft 的估计中,FBS 的使用会使人造肉的成本飙升至每公斤 20,000 美元以上,但 GFI 的报告还声称,如果可以更便宜地购买到在血清中含有的重组蛋白和生长因子,培养肉的成本可能会降至每公斤 17 美元。降低这些投入的成本,按道理来讲,人造肉的成本可以降低近 90%,但该报告没有提供任何证据来解释为什么这些微量营养素成本会下降。

宏观营养素中,单是氨基的成本每生产一磅肉就会增加约 8 美元 —— 已经远远超过一磅碎牛肉的平均成本。而GFI 的研究报告称,氨基的成本最终可能低至每公斤 40 美分。为什么会出现差异?CE Delft 报告中的一个脚注清楚地表明:宏量营养素的价格数据主要基于一种特定的氨基酸蛋白粉,该蛋白粉在电子商务市场阿里巴巴上的售价为每吨 400 美元。但是,该来源的氨基可能不适合细胞培养。

如果能够找到一种方法从廉价的大豆中获得完整的氨基酸谱,它可以显着降低生长培养基中常量营养素的成本。然而,这方面的技术还远未得到保证。而如果依赖于持续丰富的廉价大豆,又将需要砍伐大量的森林进行种植,进而又导致气候的变化和水污染。
同时,人造肉在生产过程中还要面临两个亟需解决的问题,及时分解细胞生长过程中的代谢废物和为生长的细胞提供充足的氧气。废物问题可以解决,但解决方案会带来新的问题。分解代谢物可以使用灌注反应器反复循环,但这种方法在经济上可能不可行。
在大量生产中,无菌性并不是唯一的严峻挑战。更大的挑战是,生物反应器很难为所有细胞提供相同数量的营养和氧气。唯一的解决办法是快速地搅拌细胞,或者吹入更多的氧气 —— 但这两种方法都可能是致命的。“当细胞大量死亡时,它们会变成这种非常可怕的黏糊糊的东西,” 业内人士表示,“你真的承受不起这种事情的发生。”
在另一个业内人士看来,科学基本上已经确定:除非能够使细胞生长超过某些广泛认可的生物学极限,否则人造肉在经济上是不可行的。
一家致力于推进人造肉的非营利性研究机构 New Harvest 的执行董事 Isha Datar 表示,无论如何将人工养殖肉类与当前的传统肉类价格进行比较是不公平的。在她看来,随着土地和水等资源在我们日益拥挤和逐渐变热的地球上变得稀缺,传统的肉类供应链只会变得更加不稳定和昂贵。
她说:“我们真的不能假设畜牧业会像现在这样继续下去,因为它面临着如此巨大的困难,” 她指出,当大流行来袭时,传统的肉类供应链崩溃了,而植物蛋白汉堡的销售量飙升。“在不断变化的世界中,我只能看到人造肉的价格下降,且我只会看到传统肉的价格上涨。”
而根据 CE Delft 分析师的说法,GFI 自己承认,挑战是严峻的 —— 目前的成本比传统肉类高 100 到 10,000 倍。尽管有这个令人生畏的前提,但 GFI 的 TEA 依然顽强地展示了一条可继续前进的道路:到 2030 年,将生产一公斤人造肉的成本从目前的高估超过 22,000 美元降至 5.66 美元。
参考资料:
https://thecounter.org/lab-grown-cultivated-meat-cost-at-scale/
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