在2019年3月24日的日本農業化學學會2019年度大會上，日清食品控股株式會社（NISSIN Group）和東京大學生產技術研究所竹内昌治教授研究組宣佈，利用牛肌肉細胞全球首次成功培育出骰子大小的牛肌肉組織，人工培養肉向具有原汁原味牛肉口感的實用化方向邁出了關鍵性一步[1]。該課題由國立研究開發法人科學技術振興機構（JST）提供資金支援（圖1）。
圖1 牛肌肉組織培養程序示意圖
一方面，隨着世界人口的不斷增加和人們生活習慣的改變，尤其是發展中國家經濟的增長，全球範圍内對肉類的消費需求不斷攀升。另一方面，牲畜養殖受到環境制約明顯，同時也造成了極大的環境負擔。每生產1公斤牛肉平均消耗11公斤的玉米草料，全世界農耕地大約70%的產出用於牲畜養殖，飼料和土地的供應不足逐漸顯現，同時養殖業還排放了全球5%的二氧化碳，30%的甲烷氣體。糧食問題和環境問題變得日益嚴峻。
圖2 人工培養肉示意圖 (圖片：Kazusa基因研究所)
人工「培養肉」不用宰殺牲畜，而是直接透過體外培養動物的細胞來獲得肌肉組織，因此可以大大降低對地球環境的負荷，同時也可以實施更爲嚴密的衛生管理(圖2)。人工培養肉較之傳統養殖業，單位產出平均減量45%的能量消耗、96%的溫室氣體排放和99%的土地空間需求，有望將來取代傳統肉類供應。
近年來，全世界對培養肉的研究不斷深入。2018年5月25日，日本Integriculture株式會社宣佈從Realty Tech Fund、Beyond Next Ventures、農林漁業成長產業化支援機構等共募集到三億日元。Integriculture是2015年10月23日成立的專門致力於人工肉培養技術的初創企業。
圖3 培養皿中倒出的漢堡火腿肉 (圖片：BBC官網)
2013年8月，來自荷蘭的研究團隊在倫敦舉行了人工肉制漢堡試喫會(圖3)。研究團隊將牛的肌肉幹細胞體外培養六週左右獲得肌肉纖維層，然後結合麪包屑、雞蛋、蔬菜汁等製成零脂肪的漢堡。據參加試喫的人稱，可能因爲不含脂肪，所以肉汁不多。當時爲了製作這個三兩重的漢堡，整個專案前後大概花去了25萬歐元[2]。
之前其他團隊的研究多是停留在如何「多、快、省」地生產出肉餡狀的「碎肉」組織。本次研究則從立項伊始就着眼於如何培育出帶有原味牛肉口感、具有肌肉組織立體構造的人工培養牛排。
圖4 體外培育出的肌肉組織肌原纖維節
牛肉的紋理和口感，主要是由肌肉組織的三維空間結構貢獻的。要想在體外人工重現構建出肌肉組織的空間結構，不僅僅要考慮細胞本身的規模化增殖，還要實施細胞間相互融合成細長肌原纖維節的肌肉細胞成熟程序(圖4)。但是，如果想在與體內環境大相徑庭的體外實施細胞成熟，不光需要合適的養分，細胞立體培養的物理可用能條件也是個很大的挑戰。
圖5骰子大小的牛肌肉組織
本次研究團隊，首先在肌肉細胞體外培養程序中添加維生素C，應答了維C對細胞成熟的促進作用。然後一改往常的平面培養，透過膠原蛋白凝膠實施肌肉細胞的立體培養，成功體外培育出具有天然牛肉紋理的肌肉組織。進一步透過特殊培養工藝實施了細胞層集從而世界上第一次體外培育出骰子大小(1.0 ㎝×0.8 ㎝×0.7 ㎝)的牛排狀大型立體肌肉組織（圖5)。
圖6 日清的謎肉杯麪
之前日清杯麪裏面似肉非肉、骰子牛排狀的存在，大家一直不清楚是怎麼製作的，所以被日本網民稱之爲「謎肉」。後來日清集團借用創意，乘機出了謎肉系列爆款杯麪（圖6）。2017年，在杯麪發明46週年之際，日清和「名偵探柯南」合作一起終於揭開了謎肉的廬山真面目。此次培養肉實用化消息一出，日本網民對貨真價實的「謎肉」更是紛紛表示期待。
供稿 宋傑 東京大學博士
編輯修改 JST客觀日本編輯部
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