蛋白质的革命：为什么我们需要关注人造肉？

食品 | 饮品 2021-08-11 10:30 
故事还要回到2个多月前，我们受邀参加了一场「人造肉」主题的公益活动。
最后的问答环节，有个学生模样的年轻人问出了一个“灵魂问题”：
他说自己是个环保主义者，也是个vegetarian，会自觉购买人造肉产品。
但客观上，一个「人造肉汉堡」就是比「普通牛肉汉堡」卖得更贵，那么情怀之外，我们该如何说服更多人去接受人造肉？
图片来源：主办方准备了各种人造肉和植物奶产品
这是个好问题，也是许多人心中的疑问。
其实大部分时候，普通人对于「科技进步」的感知都是不敏感的。

就像我们第一次在苹果发布会上，看到库克与Siri对话，用人脸识别解锁屏幕，在那一刻我们会惊呼科技的强大，但此前却对这些技术的存在毫不知情。

同样的情况，也正发生在今天的人造肉领域。
因此，在这篇文章里，我们将试着去回答这位同学的疑问。
进入正文前，先分享4个初步结论：
1、「替代蛋白」是一个万亿级别的巨大市场。相比于动物肉，人造肉在食品安全、公共卫生和节能环保等方面均有着不可替代的优势，代表着人类可持续发展的未来。
在我们看来，「人造肉代替动物肉」是大势所趋，无论短期内能否被接受，这都将是人类文明下一站需要点亮的科技树。
2、今天的我们正处在「人造肉」技术变革的拐点，更具性价比的技术解决方案正在从“科幻”走入现实。
预计五年到十年内，人造肉成本就可以降到和动物肉一样，而且会越来越便宜——就像此前的新能源电池一样。
3、在中美科技竞争加剧的大背景下，中国要实现碳中和目标，同时保证14亿人的粮食安全，未来很可能也会像支持「新能源」和「半导体」一样，支持自己的人造肉科技公司。
在这个确定的目标之下，中国大概率会诞生出「世界级」的人造肉巨头。
4、目前人造肉主要分为「植物肉」和「细胞肉」两大技术路径，其中植物肉的商业化较早，已诞生出如Beyond Meat和Impossible Foods等多家知名科技公司，也因此更为公众所了解。
但近年来随着「合成生物学」的进步，门槛更高、技术更加先进的「细胞肉」，正在以迅猛的势头“后来居上”。海外市场已经有数十家科技公司聚焦于细胞肉领域，国内也诞生了如CellX等优质的初创团队，整个行业日益被资本市场关注。
01

当我们在吃肉的时候，我们在吃什么？

人为什么需要吃肉？
一个重要的原因是：需要蛋白质。
在农耕文明以前，肉类几乎是我们从自然界获取蛋白质的唯一途径。某种意义上，整个人类文明的发展史，就是一部不断改造自然，获取蛋白质的奋斗史。
举个例子，如果我们把今天世界上所有动物体内所含的碳总量进行加总，那么在陆地哺乳动物中，排名第一的是家牛，碳含量约为0.61亿吨；排在第二位的是家猪，约0.21亿吨。
再加上鸡鸭羊马，所有「家畜」的总重大约是1亿吨生物碳。
与之相对的，是所有余下的6000种野生哺乳动物加在一起，碳总量只有0.07亿吨。
要知道这样“奇特”的生态系统，仅仅是在过去的1万年间形成的；而它存在的主要目的，就是「保证人类能够获取足够的蛋白质」。
图：人类（紫色）和家禽家畜（粉色）构成了今天地球哺乳动物和鸟类生物量的主体；数据来源：Resilience.org，猫盟CFCA

为了能吃肉，「家畜」这条长长的产业链背后，带来的是巨大的资源消耗和浪费。

比如，世界上所有的鸡和猪大约吃掉了全球75%的加工饲料，而这些粮食本来是可以给人吃的。但经过了上一级的禽畜的消化吸收，中间的损耗就很大，平均5到6公斤饲料才能转化为1公斤的活体鸡或猪。

相比之下，牛和羊不会与人类争食，但它们的问题是「占用土地」和「温室气体排放」。

牛羊都是反刍动物，会通过打嗝和放屁排出大量甲烷，因此畜牧业贡献了全球26%的温室气体排放，比所有汽车、飞机、火车和船舶加在一起的排放总和还要多。

此外，放牧需要广阔的草场空间，因此畜牧业也用掉了全球一半以上的农业用地——同样是养活一个人，牧场的土地使用效率只有耕地的不到十分之一。

那么，人可不可以不吃肉？

可以，但很难。

首先，人类吃肉至少已经有30万年的历史。所谓“无肉不欢”，对于肉的喜好已经深深刻在我们的基因里，短期内几乎无法改变。

第二，肉的营养价值很难完全被替代。在维持生命活动的几十种氨基酸中，有9种人体自身无法合成，只能靠外部摄取。而历史上，这9种氨基酸的主要来源就是动物蛋白。

当然，以大豆为代表的植物蛋白可以部分替代这些氨基酸——这也是为什么东亚人群对肉类的消耗，较欧美更少的原因。

但是，蛋白与蛋白之间是有质量差异的。

各种天然食品所含蛋白质中的氨基酸比例，与人体的需要都有不同程度的差别：凡是与人体所需的比例接近，其利用率就比较高；反之，利用率就较低——而肉类在这方面具有先天优势。

换句话说，对人体而言，肉类食物的「生物利用度」实际上更高。

关于肉类的营养价值，可以参考它与身高之间的关系。

比如从1985年到2019年的30年时间里，中国人均肉类的消耗量从13公斤增加到了54公斤，而对应的结果是，同时期中国男性的平均身高增加了8cm，女性增加了6cm。

02

「替代蛋白」是大势所趋

客观上，每个步入发达阶段的国家，人均肉类摄入量都会有一个快速攀升期，之后才会到达一个稳定值。
这个数值大致相当于一个人自身的体重。
如果我们以人均年消费70公斤肉类为标准，美国跨过这个门槛是在1850年，西欧是1900年，前苏联是1970年，而中国至今还未跨越这个门槛。
换句话说，随着未来国力和人民生活水平的持续提升，中国对于肉类的消耗量还会继续增长——这几乎是一个确定性的事实。
从1950年到2018年，全球肉类产量从5000吨增长到3.4亿吨，70年里增长了近7倍；如果算上中国的新增需求，再加上非洲、印度、孟加拉，在不考虑人口增长的情况下，要想让所有国家全部迈过70公斤的门槛，全球肉类消耗量至少还要增加一倍。
而现实里，畜牧业已经占用了全球40%以上的粮食产量（主要是加工成饲料），地表一半左右的农业用地和全球约10%的能源消耗。
如果再考虑「环境污染」「温室气体」和「抗生素滥用」所造成的环保和公共卫生成本，未来要让全世界70亿人「人人有肉吃」，注定将是个“不可能完成的任务”，哪怕耗尽整个地球的资源都无法实现。
因此，就像清洁能源最终会取代化石能源一样——在我们看来，「人造肉代替动物肉」已是大势所趋，无论短期内能否被接受，这都将是人类文明下一站需要点亮的科技树。
03

细胞肉的“1965时刻”

目前，人造肉主要分为两大技术路径。
一种是「植物肉」 ，以谷物、豆类等植物蛋白质为主要原料；另一种是「细胞肉」，通过动物机体提取并分离肌肉干细胞，然后在生物反应器中增殖生产肌肉组织。
简单来说，「植物肉」要解决的是“如何把素肉口感做的更像动物肉”，核心技术是植物蛋白的去腥和拉丝工艺，路径上更趋近于「食品技术」，因此起步最早，工业化也最为成熟。在这条赛道之上，已经诞生出Beyond Meat和Impossible Foods等多家知名科技公司。
而「细胞肉」则要解决的是“如何让细胞长成一块肉”，更偏于「生物技术」，因此起步也更晚，技术路径更难。
目前，世界上公认的第一块细胞肉诞生于 2013 年，由荷兰生理学家波斯特博士耗时两年，花费33万美元完成。
 图：第一块天价细胞肉
图片来源：popsci
之所以要花这么多钱，是因为「培养基」太贵了。
物质是守恒的，要让细胞不断分裂，最终变成一块肉，需要两个先决条件：
一是要模拟出类似动物体内的生长环境，二是需要有「培养基」为细胞生长持续提供养分。
「培养基」的主要成分是葡萄糖、氨基酸、维生素、无机盐、水、胎牛血清和生长因子，前5种都是常见的工业制品，价格也不高。
唯独「生长因子」和「胎牛血清」（Fetal Bovine Serum，FBS），价格极其昂贵。
比如两种常用的生长因子FGF-2和TGF-β，每克售价高达200万美元和800万美元，分别是等量黄金的2.5万倍和10万倍。
就是这一点点血清和生长因子，占据了细胞肉生产的绝大部分成本。
因此，当时的「细胞肉」也被看做是一条“性价比较低”的技术路径，很多普通消费者甚至都不知道它的存在，而会直接把「植物肉」和「人造肉」划等号。
然而，只要一个技术路径被验证可行，总有新的冒险家会加入其中，大量边缘创新随之出现，成本开始持续下降——这个规律在计算机、新能源等领域已经被反复验证。
近年来，随着风险资本的不断涌入，「细胞肉」正在以「指数级」的速度快速降价。
2013年，第一款细胞培养牛肉汉堡，造价约33万美元。
2018年，Memphis Meat生产的细胞培养鸡肉，造价降至每100克220美元。
2019年初，Aleph Farm宣布其细胞培养牛肉饼造价降为100美金一磅，相当于每100克22.05美元。
2019年，Mosa Meat（由前文提到的“细胞肉之父”波斯特博士所创立）将细胞培养牛肉造价进一步降至每100克11.20美元。
2021年初，以色列细胞肉公司FMT（Future Meat Technologies）宣布，已经将一份人造鸡胸肉（a POP，约1/4磅）的生产成本降至7.50美元，相当于每100克6.64美金。
截止2021年7月，根据官网最新数据，FMT每份鸡肉的价格已经降低至3.9美金，即每100克3.45美元。
FMT 的人造鸡肉已降至3.9美元每份
图片来源：FMT官网
成本快速下降，主要应归功于两项技术：
一是昂贵的「胎牛血清」正在被完全替代。
比如Mosa Meat就宣布，已经开发出了的不需要胎牛血清的「无血清培养基」，在规模化生产后，未来每个汉堡售价只需10美元。
二是「生长因子」已经能够通过「合成生物学技术」直接制造，成本也变得越来越便宜。
这个过程，和「胰岛素」的量产化路径非常相似。
在早期，胰岛素只能从动物体内提取，成本高、产量低，无法大规模应用；直到1965年，中国研发出了人工合成牛胰岛素技术，震惊了全球科学界，也揭开了胰岛素从实验室走向市场化的序幕。
到今天，工业化量产已经让胰岛素已经变得非常便宜，拯救了千千万糖尿病患者的生命。
从这个例子，我们也可以看出生物科学一条清晰的发展脉络线：发现有效物质——提取有效物质——人工合成——工业化量产。
目前，人类对「生长因子」的研发就像1965年的胰岛素一样，已经越过了第三步人工合成的大门，业内各大科技公司均已纷纷开始工业化量产的尝试。
就在2021年7月，FMT刚刚宣布，其位于雷霍沃特的工厂已经竣工，成为首家通过培养基过滤再生技术实现规模化量产的公司。
FMT的全球首座细胞肉工厂
图片来源：BitsxBitesVC
新工厂的建成投产，标志着细胞肉从实验室向商业化迈出了一大步，而产能的持续扩大，也意味着成本将进一步下降。FMT预计，在 12-18 个月内，他们即可将每份鸡肉成本从3.9美元降至 2 美元以下。
目前亚马逊上出售的Beyond Meat植物牛肉饼，4磅的价格是78.90美元，换算成每份（1/4磅）是4.93美元。
 Beyond Meat植物肉价格
资料来源：亚马逊官网

按100%毛利率计算，假设未来FMT产品每份的零售价格为3美元，那么同样是细胞肉，FMT要比Beyond Meat便宜了大约40%。

当然，普通鸡肉售价会比牛肉便宜，但在细胞肉领域，两者「培养基」的成分其实差异不大，这也决定了细胞鸡肉和细胞牛肉的生产成本大体相当。
尽管不同肉类技术路线的切换需要一段时间的摸索，但难度也远小于养鸡业和养牛业的差别。
因此，门槛更高、技术更加先进的「细胞肉」，正在以迅猛的势头“后来居上”，越来越受到资本市场的关注。
根据GFIC（good food institute）的数据，截止2019年底，全球细胞肉初创公司已经获得了超过1.636亿美元的风险投资，其中一半以上发生在2019年内。从趋势来看，2019该领域的融资额比2018年高出63%，是2016年和2017年筹资总额的两倍多。
截止2019年底，Aleph Farms、BlueNalu、Finless Foods、FMT、Memphis Meats、Mosa Meat、Wild Earth、Wild Type等8家国外细胞肉公司已全部完成了新一轮融资，单笔投资额在874万美元至2000万美元之间。
细胞肉初创公司融资金额持续提升
数据来源：GFIC
除了资本外，在法律监管方面，细胞肉也取得了一系列可喜的进展。
毕竟，相比于植物肉，公众会更担心细胞肉的安全性问题。
同样是在2021年，另一家来自硅谷的细胞鸡肉公司Eat Just 拿到了新加坡食品署（SFA）的批准，获准在当地出售细胞肉类产品。
这意味着，新加坡成为了全球第一个批准销售细胞肉食品的国家，Eat Just 也成为首家获得此类批准的公司。
要知道，新加坡的政府部门向来以监管严格和高效闻名，这次对细胞肉产品“开绿灯”，显然是经过了充分的食品安全审查研究。
这在行业内引起了不小的震动，被很多人看做是“细胞肉历史上的新里程碑”。以此为开端，未来其他国家政府也将会效法新加坡，陆续制定自己的细胞肉类法规。
04

为什么「替代蛋白」需要中国创业者？

尽管全球的「细胞肉」赛道越来越火热，但在中国，目前该领域只有两家初创公司。
之所以这么少，是因为这个行业的门槛真的很高——从业者一般都要是具有跨学科研究背景的行业顶尖人才。
而且，一个顶尖科学家还不够。
细胞肉横跨了生物科学、组织工程、材料科学，机械工程和食品科学5个尖端领域，要覆盖全产业的科研团队，至少需要这五个学科背景的科学家共同参与研发。
而这样的牛人，本身就有很多很好的职业选择。因此，最后选择进入细胞肉行业的，都是一群「价值观导向」的科学家。
他们往往是发自内心觉得自己的工作很有价值，能够解决动物福利、人类健康等等问题，才会放弃稳定的高薪收入选择创业。
而在险峰投资的企业中，就有一家叫做「CellX」的中国科技公司，正在这个方向上进行尝试。
这是一群海外归国的年轻人，四位创始人中有食品科学与组织工程跨学科领域研究经历的普渡博士，有从事细胞生物学基础研究及细胞药物应用研发的清华博士，也来自BCG和斯坦福的商业人才。
就在上个月，他们刚刚参加了中东阿布扎比主权基金与XPRIZE合作举办的「下一代蛋白质技术」竞赛。
马斯克联合XPRIZE发起的奖项评选
资料来源：Twitter
 如果大家还记得，前段时间马斯克说他要捐1亿美元给全球最棒的碳捕捉科技公司，该奖励计划就是马斯克与XPRIZE合办的。
「替代蛋白」与「碳捕捉」一样，都是XPRIZE大赛的分支，这次比赛吸引了全球一百多家植物肉与细胞肉公司参加，CellX是其中唯一一家入围半决赛的中国企业。
CellX入围XPRIZE半决赛
资料来源：XPRIZE
此外，CellX也已经在张江高科产业园组建起了细胞实验室和配套设施，将生产成本降低了5到10倍。
据创始人兼CEO 杨梓梁预测，未来CellX的生产成本还会以每年10倍的速度下降，他们的目标是在5年内，把成本降到与动物肉持平的水平。
在口感方面，杨梓梁表示团队已经研发出一种低成本、可食用的生物支架材料，不久后就可以通过生物打印和支架技术，制备出具备三维结构和肉类纤维口感的整块肉产品。
虽然细胞肉在中国还是非常新兴的行业，但我们认为，中国团队依然有着很多独特的资源优势，主要在以下四个方面：
第一是庞大的科技人才储备，中国在生物科技领域和食品科技领域已经有了有大量的高精尖人才，随着近几年大批的海归留学生选择回国就业，优秀科研人员储备正在大幅增加 ；此外，生产环节也要求从业者有一定的生物化学背景，需要大量受过本科和大专教育的工程师，中国在这方面也更有优势。
第二是产业链完善。国产替代正在各行各业迅速发生，比如原料方面，国内培养基公司伴随着生物医药行业的发展而迅速崛起；设备方面，高端精密制造是下一个发展方向，因此中国在生物反应器的生产制造方面也很有潜力。
第三是国民的重视，随着科创板和注册制的落地，国内已经出现了一大批全球头部的科技公司，国内市场对于新兴科技热情浓厚；
第四是政府的支持，生产植物肉离不开大豆蛋白，而中国的96%的大豆都依赖进口，这涉及到中国粮食的安全以及可持续性发展，因此细胞肉要解决的问题也是政府的痛点。在这方面，去年的两会提案和科技部立项都有很强的趋势和信号。
事实上，人才储备+基础设施+国民重视+政府支持——这也和此前新能源产业的发展路径完全一致。纵观全球，可以说没有第二个市场能具备同等的优势，就像特斯拉的超级工厂只能建在中国一样，未来人造肉核心产业链的大概率也会诞生在中国。
我们不妨设想一下，中国是目前最大的猪肉进口国、牛肉进口国和大豆进口国，如果未来细胞肉产业落地在这里，那么，中国将可能从全球最大肉类进口国变成最大的肉类出口国，同时向世界输出原料、设备，甚至是技术。
而传统农业强国，如美加澳新的粗放型畜牧业将受到巨大挑战。到那时，全球肉制品产业链都将面临重构。
因此，在中美科技竞争加剧的大背景下，中国要实现碳中和目标，同时保证14亿人的粮食安全，很可能也会像支持「新能源」和「半导体」一样，支持自己的人造肉科技公司。
在这个确定的目标之下，未来中国大概率会诞生出世界级的人造肉巨头，值得我们所有创业者和投资人去关注。
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