肉类替代品的专利技术发展概况

朱晓　曹猛猛

摘 要：肉类替代品作为肉类消费的新潮流，具有节能减排、健康环保、分担畜禽业发展压力等优点，在未来将占有一席之地。该文通过对肉类替代品专利技术进行分析，以期为其进一步研发和在市场上的应用提供参考。

关键词：肉类替代品;专利技术;发展概况

中图分类号 TS251文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）15-0128-02

1 引言

2019年4月，全球大型连锁快餐企业汉堡王推出人造肉汉堡，引起了市场的热烈讨论，该汉堡的售卖价格比真牛肉汉堡贵1美元，外观、口感与牛肉十分相似。2019年5月，美国1家食品科技公司在纳斯达克上市，当天收盘时股价上涨163%，其主打产品就是肉类替代品。

肉类替代品并非新生事物，早在100年前就已存在，俗称人造肉、植物肉。随着食品生物科技的发展，该产品可分为以下2大类[1]：（1）植物肉：以大豆蛋白为主料经纤维化拉丝、成型后制成;（2）培育肉：利用动物体内分离得到的干细胞进行培养，诱导细胞分化增殖，经过调味、成型处理制成。

为了满足全球日益增长的肉类消费的需求，全球畜牧业占用了大量资源，包括50%以上的农业用地、粮食（用作饲料），25%的淡水……饲养畜禽排放的二氧化碳是导致温室效应的主要原因之一。不仅如此，养殖畜禽趋近密集化，由此产生了大量含抗生素、激素等的排泄物。肉类替代品的原料为植物蛋白或动物细胞，具有节能减排、健康环保、产量高的优点，成为了解决上述问题的重要手段之一。据报道，利用细胞培养制作人造肉，一小块肌肉组织就能培育出1万kg牛肉。该生产方式可以节省75%的水，减少87%的温室气体排放，减少95%的土地面积[2]。

2 肉类替代品的早期专利技术

早期蛋白生产肉替代物的方案为将蛋白粉加水、捏团、切丝、粘合成型[3]。1953年，波耶在此基础上提出了以脱脂蛋白粉如大豆粕、花生粕等为原料，将其分散在碱液中形成胶体溶液，然后用尼龙喷丝器的类似设备喷丝，采用酸性盐液淋洗以凝固蛋白丝，再经过调味，缠绕成股，成型，制成具有咀嚼感的蛋白肉[4]。但由于采用脱脂原料并经酸、碱处理，方法较为复杂，因而成本较高、营养损失率高、口感较差。由于原料油脂含量高，并不利于蛋白的组织化，不能通过简单的增加油脂含量来加以改善。我国第1项植物肉专利“植物蛋白纤维丝机”，实现了以纯机械的方法直接加工全脂大豆粉成纤维丝，避免了酸、碱的使用，改善了产品的口感和外观[5]。

3 肉类替代品的现代专利技术

经过近几十年的发展，以大豆等植物蛋白为原料制作植物肉的专利技术逐渐成熟，但植物蛋白与动物蛋白的营养不同，肉类替代品的食用体验、烹饪体验难以媲美真肉是一大技術难题。因此，如何改善肉类替代品的营养、外观、口感成为了3大发展方向。

3.1 营养 培育肉的出现提供了动物肉的理想替身，从根源上解决了肉类替代物的动物蛋白营养问题。它的诞生可追溯到20世纪30年代，温斯顿·丘吉尔提出：“再过50年，我们就不用再做‘为了吃个鸡胸、鸡翅，就把整只鸡养起来这种荒唐事了。我们可以在合适的媒介里分别培养它们。”[6]然而，经过了近80年，干细胞技术、细胞体外培养技术和组织工程学等学科的发展和进步，才使得这一大胆前卫的想法慢慢实现。

1997年4月，KOBAYASHI发明了1项包括能够支撑细胞和球形颗粒的基体、流动系统、循环系统和过滤系统的装置，可用于培养肌肉细胞制备可替代肉的蛋白质[7]。同年12月，荷兰阿姆斯特丹大学的艾伦、沃斯特霍夫和商人库顿共同申请了工业化生产培育肉的发明专利[8]，通过利用肌肉细胞、干细胞等在加有胶原蛋白的营养液中进行体外培养，诱导细胞在三维基体中生长增殖，呈现三维结构;然后制成人造肉;该申请于2003年在欧洲获得专利权。

3.2 外观 真实的肉有着特定的纹理和质构。通过调整植物肉的蛋白质含量，控制挤出孔的横截面积、挤出温度和压力，可使得产品在常温下形成了类似瘦肉的纹理[9]。另外，还可通过调整原料组成，如通过将粉碎的低温脱脂豆粕与谷物蛋白、大豆分离蛋白和淀粉混合、加水调质，并挤压拉丝，得到具有类似肌肉的感观特性、可撕拉成丝的肉类替代物[10]。食品3D打印技术的异军突起也使得肉类替代物能够与动物肉的外观更为相像。在可食用的由水凝胶和多肽制成的微载体上培养大量肌肉细胞以形成细胞微载体，将微载体作为特殊的“生物墨水”，可经3D打印机制成人造肉[11]。

大豆蛋白无法呈现红肉的颜色。早期，通常加入一些色素来进行调色，如红曲色素[12]、胭脂红色素[13]。然而，肉的颜色在烹饪前后会发生变化，这些色素并不能呈现这一变化。食品科学家们想到肉色取决于血液，因此加入了由动物血液、亚硝酸盐和抗氧化剂组成的着色剂对植物肉进行着色[14]，赋予了植物肉真实的肉色和味道。然而，动物血液的使用存在一定的食品安全隐患，且亚硝酸盐为致癌物，存在致癌风险。大豆血红蛋白和动物血红蛋白同源性极高;随着这一发现的公开，美国Impossible Foods公司以此提出将大豆血红蛋白加入肉类替代物中以真实地模拟肉的味道、色泽[15]，并通过基因重组技术获得了可分泌含有血红素多肽的芽孢杆菌重组细胞[16]、可编码大豆血红蛋白的毕赤酵母[17]，解决了大豆血红蛋白难以大量合成、成本高昂的技术问题。

3.3 口感 针对肉的口感，早期食品科学家通过添加加溶胀剂小苏打、保水剂磷酸钠进行保水[18]，加入多糖、黄原胶等亲水胶体[19]，以制造具有多汁感的植物蛋白肉。美国Beyond Meat公司通过在植物蛋白仿肉食品中增加主要由植物油、可食用的亲水胶体、香味分子、调味剂、脂肪酸等组成的网络包埋体系，使得其中的香味分子、调味剂、脂肪酸等在烹饪和食用的过程中逐渐缓慢释放，达到模拟食物烹饪时的嘶嘶声和香味的效果，提升烹饪体验和食用体验[20]。对于培育肉，将细胞放置在电流或震动的条件下进行诱导增殖，模拟运动的过程，可获得口感更接近真肉的产品[21]。

4 未来展望

虽然肉类替代物有着良好的应用前景和技术基础，但它离大众消费者的餐桌尚有一段距离。利用细胞培养制作肉类替代品生产的成本过于高昂，尚未达到进行大规模生产的条件[2];各地饮食文化的不同，使得各国人群对该类产品的接受度不同，目前的肉类替代物产品可以做到外观、营养均能达到真肉的品相和水平，然而，对于食用体验、烹饪体验尚难以真实模拟，大众消费者可能会存在误解和抵触;细胞培养制作人造肉可能会带来新的公共食品安全问题，如何进行食品安全监管也将成为政府面临的一大难题。

参考文献

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[4]ROBERT ALLEN BOYER，Improvements in and relating to protein food products，申请号GB2358950A，公开号GB699692A[P].1953-11-11.

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[11]FORGACS A，Edible and Animal-product-free Microcarriers for Engineered Meat，申请号US201414486850A，公开号US2015079238A1[P].2015-03-19.

[12]SOC PROD NESTLE SA，Meat Substitutes from Vegetable Protein，申请号US19740519231A，公开号US3911141A[P].1975-10-07.

[13]EZAKI GLICO CO，Coloured Artificial Meat Preparation，申请号JP2708671A，公开号JPS5543737B2[P].1980-11-07.

[14]FUJISAWA PHARM CO LTD，Colouring Vegetable Protein，申请号JP000056929，公开号JP72037017B2[P].1972-12-31.

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[16]IMPOSSIBLE FOODS INC，Secretion of Heme-containing Polypeptides，申请号US201715672579A，公开号US2017342131A1[P].2017-11-30.

[17]IMPOSSIBLE FOODS INC，Expression Constructs and Methods of Genetically Engineering Methylotrophic Yeast，申请号US201816123121A，公开号US2018371469A1[P].2018-12-27.

[18]KANEBO LTD，Meat Substitute Prepared from Soybean，申请号JP321370A，公开号JPS5114582B2[P].1976-05-11.

[19]MARS LTD，Coloured Artificial Meat Preparation，申请号US19770826827A，公开号 JPS50142755A[P].1975-11-17.

[20]SAVAGE RIVER INC DBA BEYOND MEAT，Meat-like food Products，申请号WO2016US57840，公开号WO2017070303A1[P].2017-04-27.

[21]VEIN J，Method for Producing Tissue Engineered Meat for Consumption，申请号US20010991544A，公开号US2005010965A1[P].2005-01-13.

（责编：张宏民）