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3D打印解决生产关键问题 我国培育肉产业化迈出一大步

2021-10-07 12:20          3D打印
近年来,居民生活水平不断提升,我国每年的肉品生产和消费数量巨大且增速迅猛,其中以肉类为代表的优质动物源性蛋白和以大豆为代表的优质植物源性蛋白都面临着巨大的供给空缺。因此,发展本国生物培育肉相关产业,防止其他国家在该领域对我国形成技术垄断,为保障我国未来肉品供应提供多样化选择,是未来食品领域发展的必然趋势。在近日由科学技术部、中国科学院、中国科学技术协会、北京市人民政府共同主办的2021中关村论坛上,中国肉类食品综合研究中心、北京食品科学研究院在论坛中展示的生物培育肉受到了与会者的极大关注。

生物培育肉又被称作培养肉、清洁肉等,是利用动物细胞体外培养的方式控制其快速增殖、定向分化并收集加工而成的一种新型肉类食品。而3D打印是一种快速发展的数字技术,在食品和营养技术领域具有广阔的市场,为消费者提供了丰富的食品样式,满足个性化的需求。3D打印可以为培育肉生产的关键问题提供独特的解决方案,特别是在调节蛋白质、脂肪和其他营养含量以及提供逼真的质感方面。论坛上,研究团队展示了生物材料混合细胞3D打印模型、可食用材料混合细胞3D打印模型、用于3D打印的细胞悬液、生物材料模拟物和自主研发的3D打印墨水,并现场展示和介绍了生物培育肉3D打印的过程。通过展品展示、3D打印、视频宣传,观众们直观了解到培育肉的生产基本流程,感受3D打印培育肉带来的科技魅力。

工业化生产不能一蹴而就 亟须加强产学研融合

为什么培育肉近年来受到越来越多的关注?中国肉类食品综合研究中心、北京食品科学研究院首席科学家、教授级高工王守伟告诉记者,生物培育肉具有高效、环保、安全、可持续的优势,可以弥补传统养殖肉类无法满足人类快速增长的肉品需求的不足,代表着未来食品的研究方向。根据研究机构CE Delft在2021年最新的生命周期评估和技术经济评估分析,与传统的鸡肉、猪肉和牛肉生产相比较,生物培育肉可分别减少63%、72%和81%—95%的土地使用量,可将全球温室气体排放量分别降低17%、52%和85%—92%。同时,因为整个生产过程是完全无菌的,生物培育肉还有效降低了有害病原体污染的风险,消除了对抗生素等传统兽药的需求,避免了除草剂等农残通过食物链进入肉品的可能。

“若在生产过程中使用可再生能源,在10年内生物培育肉的生产成本将低于传统肉类且对环境影响更小。我国作为全球第一人口大国和肉类消费大国,亟须从国家层面推动生物培育肉的快速发展,减少传统养殖方式对环境的影响,提升社会的可持续发展水平。”王守伟如是说。从目前来看,随着生物培育肉概念的不断成熟,全球陆续成立了数量众多的生物培育肉相关初创企业。截至2020年底,全球共有89 家公司生产生物培育肉或为其价值链中的生产商提供服务,其中仅2019—2020年间,全球就有48 家企业涉足该领域,占总量的54%。另外,全球还有众多的非营利组织积极推动生物培育肉的发展,如The Good Food Institute、New Harvest等,这反映出全球生物培育肉市场具有良好的发展势头并被广泛看好。从2019年起,我国相关企业或研究机构在该领域也获得了多轮资金支持,由此加速了我国在该领域的研发步伐。


王守伟(左一)在中关村论坛向参观者介绍生物培育肉3D打印过程

王守伟呼吁,在生物培育肉的科研探索中,亟须加强学科间的协同和产学研融合。这是由于生物培育肉的制造是多学科交叉融合的产物,是高科技成果的综合运用,如细胞培养需要生命科学的参与,支架材料需要材料科学的参与,食品化加工需要食品科学的参与。同时,每一个生产阶段又涉及从基础研究到工业化生产的产学研全过程,如从细胞的干性维持研究到细胞的工业级规模扩增。因此,生物培育肉的工业化生产不是一蹴而就的,是在“量”不断增长和“质”不断提升的基础上,逐渐实现从医学研究到食品应用的渐进式过渡,产学研之间需要“循环式”反复优化。因此,生物培育肉的工业化生产是一个需要学科间紧密协同和产学研深度融合的系统性工程,如不能打破学科壁垒,做到产学研结合,势必阻碍产业发展。

制定阶梯性目标 推动科技成果产业化

3D打印生物培育肉已研制成功,那么,我国培育肉产业化还要走多远才能实现?王守伟认为,在生物培育肉产业的发展进程中,还需制定阶梯性目标,推动科技成果产业化。

5年目标:到2025年,构建小规模的技术体系,形成少数单一产品,实现种子细胞的高效提取和较大规模扩增、研制小规模3D培养支架材料、实现部分替代培养基中的动物源性成分、积累风险评估资料、制定生物培育肉生产技术规范及产品标准。

10年目标:到2030年,构建中等规模的技术体系,产品种类增加,产品风味和口感有明显的改善,实现脂肪、胞外基质等多种细胞的培育及塑型,实现不同种属种子细胞的高效提取、实现细胞的大规模扩增、研制大规模3D培养支架材料、自主研制出生物反应容器、实现低成本无血清专用培养基的研制。

15年目标:到2035年,构建大规模的技术体系,实现产业化,相关配套设备、耗材、试剂的国产化,逐渐降低生产成本。研发出更加丰富的产品种类,营养、风味、口感等更能切合人们对肉类的需求。通过基础平台投资建设,研制一批生物培育肉生产所需的具有自主知识产权的共性关键技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术,原始创新能力处于国际领跑地位,使我国成为全球生物培育肉科技创新中心,产业水平达到国际领先。

形成“线”和“面”的突破 保障我国未来肉品供应

为了加快我国生物培育肉相关产业发展的步伐,防止发达国家在该领域形成技术垄断,保障我国未来肉品供应,王守伟提出如下建议:

首先,集中优势资源攻克关键技术,预防发达国家形成技术垄断。建议在生物培育肉研究方面加强政策引导,将分布于不同学科体系中的生物培育肉制备所需关键技术进行集中梳理,组织集中优势力量对生物培育肉制备所需的基础科学问题进行集中攻关,快速形成一批具有自主知识产权的生物培育肉制备关键技术;同时,建议通过在已有科技基金项目中增设单独门类,加大对相关研究人员的资助力度,确保快速形成“点”的突破,通过设立相关科技计划项目对相关创新团队进行集中资助,确保快速形成“线”和“面”的突破。

其次,扩大投资培育优势企业,推进生物培育肉工业化。建议将生物培育肉相关产业列入“十四五”战略新兴产业,鼓励研究机构、生产企业积极参与相关研制和生产。通过政策支持引导有研究基础的相关研究机构和生产企业主动开展与生物培育肉工业化相关的设备、试剂、材料、工艺等的工程化开发。通过扩大投资保证研究机构和生产企业有足够的资金采购相关设备,从事与生物培育肉生产相关的工业化尝试,以提升产业创新能力和加速工业化;建议对相关生产企业提供融资倾斜政策和资金支持,引导有实力的传统食品生产企业主动投入相关行业的工业化进程。

最后,建立产业监管体系,推动生物培育肉市场化。建议厘清政府相关部门在生物培育肉生产各环节的监管主体和职责,合理分工;建议对生物培育肉生产中使用的新组分、新生产工艺进行系统性安全评估,在产品的安全性和营养成分评价方面形成一整套独立的标准体系和客观的监管体系,促进该产业的良性发展。建议我国将生物培育肉定性为新食品原料,依据我国《新食品原料安全性审查管理办法》进行管理。针对生物培育肉的生产过程制订标准化指导技术文件,涵盖种子细胞库的管理、细胞的增殖、细胞的分化、细胞的获取、细胞的食品化加工、支架材料、培养基等生物培育肉的生产全过程。建议对生物培育肉的标签标识进行科学调研和论证,制定既能够客观描述生物培育肉本质又能够与传统肉品有明显区分,同时又有良好公众接受度的标签标识管理规范。

中国核能高质量发展大会

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