细胞农业是快速发展的新食品领域的一个关键支柱，其中还包括基于植物、微生物和昆虫的替代品。细胞农业定位于未来十年的快速增长，将在满足未来营养需求方面发挥重要作用，同时减轻当前食品生产系统和环境的压力。

它的工作原理是什么？

细胞农业使用来自植物和动物的单个细胞或单细胞生物来制造农产品。其中包括肉类、海鲜、乳制品和其他富含蛋白的食品和功能性原料，它们通过组织工程或精确发酵生产，无需“养殖”整个动物或植物。

组织工程用于制造细胞基或养殖肉类、海鲜和牛奶。为了生产细胞基肉类和海鲜，自然或转基因干细胞取自活体动物，并利用自然自身的生长和修复机制，在生物反应器中在营养丰富的条件下生长。这些细胞分化成不同类型（肌肉细胞或脂肪细胞），然后在支架上生长或进一步加工成碎肉。

类似的方法被用于生产细胞基牛奶。在这种情况下，哺乳动物乳腺细胞被固定在中空纤维生物反应器中。因此，根据细胞来源，细胞分泌的全脂奶具有与牛奶或人乳相同的宏量营养素成分。

精确发酵扩展了食品和制药行业已广泛使用的成熟方法。该工艺包括从供体生物体（例如奶牛）中提取编码靶蛋白的基因，并将其插入宿主的 DNA 中。宿主通常是单细胞生物（如细菌或酵母），在发酵罐中培养，使其大量生产靶蛋白。产生的靶蛋白从宿主细胞中分离出来，纯化并干燥以制成粉末，该粉末可用作甜味剂、乳基冰淇淋中的一种原料或胶原蛋白。

同样，精确发酵被用于生产植物成分，例如大豆血红素。在这里，DNA 是从大豆植物中提取的，并通过基因工程插入酵母中。发酵后，类似于动物血红素的大豆血红素可用于人造肉中，赋予红色或粉红色，以及肉制品特有的质地和风味。

有哪些挑战？

实现细胞农业产品的工业规模产能和平价需要克服特定的障碍。

对于组织工程，包括：

• 通过以下方式降低材料成本：使用精确发酵生产培养基成分（例如肽）、回收培养基和使用要求较低的细胞系 
• 通过以下方式提高生产效率： 设计适用的大型可扩展生物反应器，同时最大限度地减少细胞损伤

对于精确发酵，包括：

• 提高主机生产力和效率
• 降低无菌要求以降低生产成本
• 回收代谢热并捕获二氧化碳进行再利用，以提高能源效率并最大限度地减少温室气体排放

如何将其最大化？

实现细胞农业的全部潜力需要几十年的时间，但我们可以采取一些措施来获得动力。一种是追求唾手可得的果实，例如从精确发酵工艺中预先批准的酵母菌株开始。另一种是混合产品，将细胞基成分与植物基食品相结合，改善后者的味道、质地和营养。此外，真菌和植物基支架可用作生长肌肉细胞的支撑，从而降低生产成本。

在宏观层面上，监管机构现在应该讨论在申请到达之前将新食品推向市场需要什么条件。这将有利于所有利益相关者，并提高产品进入市场的效率和速度。另一个显而易见的重要因素是增加对专注于细胞农业的初创企业和公司的投资，以加快研发并扩大生产 – 当然，还要确保可再生能源在整个过程中得到充分利用。

最后，建立消费者信任是这些产品获得吸引力的必要条件。这需要就这些产品是如何制造的，及其与人们每天享用并依赖的食品和药物（无论是奶酪还是胰岛素）之间的关系进行透明和定期的沟通。

例如，McKinsey & Co 的一项预测显示，到 2030 年，人工养殖肉类的成本将与传统生产的肉类持平。这意味着现在是时候进行这些讨论了。