制造一块真实的肉有多难：培养肉的终极形态，10多年仍没被轻易攻克

印度尼西亚有着“万岛王国”的美誉，这里的众多岛屿上常同时分布着热带雨林和火山。而在这之中，苏拉威西岛（Sulawesi）尤为特别，因为它传递着一段来自远古时空的记忆：这里的洞穴中保存着世界上最古老的具象艺术——一幅体型健硕的疣猪绘画，其周围还有古人类的手掌印记。这幅画的历史可以一直追溯到5.12万年前。

数年前，澳大利亚的考古学家还曾在这里发现了4.39万年前的远古狩猎绘画。在画中，一些“兽人”正在追逐和攻击类似疣猪、倭水牛的动物。这些画作深刻地表明，人类的生存、繁衍早已和这些动物的命运纠缠在了一起，而这种纠缠扎根在食物链上。

苏拉威西岛的Leang Tedongnge洞穴中的壁画，上图为该壁画的数字全景增强图。 图片来源：Oktaviana/维基百科

根据现有的化石证据，人类狩猎动物的历史可以一直追溯到260万年前。我们的祖先先是捕食小型动物，随着捕猎能力提高，开始猎杀大型动物。在考古学界，学者们更是将“食用肉类”列为了人属的一个标志性特征。

2019年2月，一项发表于《当代人类学》（Current Anthropology）的研究通过分析采集自埃塞俄比亚的大量化石，证实早期人类大脑的发育、演化与取食动物的脂肪和肉密不可分。从古至今，动物肉都是十分优质的食物，它们富含优质蛋白质、脂肪、重要维生素和微量元素等。当我们品尝一道肉质佳肴时，不仅会为其丰富多汁的口感所折服，身体中更是会升起一种美妙的愉悦感，这是因为在这一时刻，我们大脑中的奖励系统正在被强烈地激活。

肉食的困局

数百万年的演化和塑造，让我们早已习惯了动物肉的口感与美味。这也是为何当培养肉（cultivated meat，又称细胞培养肉，通过体外培养动物细胞直接生产）在2019年首次被端上人类的餐桌时，许多尝鲜者在第一口之后便难掩失望。一些培养牛肉汉堡的消费者表示，刚开始会觉得很新鲜，汉堡口感很接近牛肉，但在吃两口之后，这种好感就突然消失了。他们给出的解释是，没有预期中外焦里嫩和多汁的口感。还有一些人表示，培养牛肉饼吃起来有点像豆渣。

培养肉在主要成分上，与真肉大致相似，外形更是近乎一致，但入口之后，经过成千上万个味蕾的鉴定，它们与真肉的差距就会暴露无遗。

这是一个长期围绕着培养肉的困局，其开端可以追溯到2013年8月，培养肉首次进入了公众视野的时刻。当时，奥地利营养学家汉妮·吕茨勒（Hanni Ruetzler）和另一位品尝者在媒体面前试吃了一款培养牛肉饼汉堡，其肉饼由马克·博斯特（Mark Post）团队生产。吕茨勒表示，口感没有她想象中嫩，与真肉非常相似但不够多汁。

最让人惊讶的是，这款汉堡的造价高达33万美元。这与博斯特团队在制造培养肉时精细的设计密切相关。他们用一个培养基单独培养一根肌肉纤维，并复制了2万份，然后又将这些肌肉纤维压在一起，制成了培养牛肉饼。

经过之后6年的发展，培养肉的制造得到了持续优化，成本也随之下降。如今，研究人员通常采用大型的生物罐来培养动物细胞。来自动物的原始细胞包括骨骼肌干细胞、胚胎干细胞和脂肪来源细胞等，会被放入适合其生长的液体培养基中。在多种营养成分和生长因子等的刺激下，这些细胞大量分裂、分化和成熟，并经过进一步加工制成培养肉。

马克·博斯特拿着人造肉饼 图片来源：Mosa Meat/维基百科

如果不考虑口感，培养肉确实拥有非常多的优点，它规避掉了现代肉类产业中的很多缺点，比如不合理、不人道的牲畜养育和宰杀方式、大量的温室气体排放、抗生素滥用人畜共患病威胁等。

根据2021年发布的两份培养肉的生命周期评估（LCA）和技术经济评估（TEA）报告，与传统牛肉的生产相比，当使用可再生资源生产培养肉时，可减少92%的温室气体排放和90%的土地使用。

数年来，肉食动物养殖中的抗生素滥用和耐药问题，持续威胁到了人类的抗生素使用，这是如今一个急需解决的全球公共健康问题。另一方面，很多病原体都会先在密集的牲畜群中传染并暴发，还可能进一步跨物种传播给人类。据国际组织Good Food Institute官网的消息，有75%的人类新发传染病都来源于动物。

培养肉相比于传统肉类生产排放的温室气体量（上图）和使用土地量（下图）。图片来源于网站：whatiscultivatedmeat.com/

这也是为何一些国家和地区一直在持续支持培养肉的研究和发展。2020年，新加坡政府批准了美国公司Eat Just的 “培养鸡肉”，用于制作鸡块，并于去年又批准了鹌鹑细胞制品。与此同时，以色列也于去年首次批准了培养牛肉在其国内的销售。

不可否认，这些积极的信号可以帮助公众确认培养肉类的安全性和营养价值。然而，想要让公众真正喜欢上培养肉制成的食物，并将它们纳入自己的食谱之中，我们还是需要回到最初的那个问题：如何提高培养肉的口感，让它可以媲美真肉，并融入我们的饮食文化和生活习惯之中？

定制牛排

培养肉之所以不够好吃，关键原因是，其中的肌肉纤维、脂肪组织和结缔组织的分布和比例不够协调。比如，人们之所以会有“培养肉饼很像豆渣”的评价，是由于肉饼中肌肉纤维偏多，而脂肪含量很少，导致口感偏干和柴。

还有一个重要原因或是肉饼中缺乏包裹肌肉纤维、在烹饪时能保留水分的结缔组织。在动物肉中，脂肪含量会明显影响肉的风味、汁水和口感，而结缔组织（主要是胶原蛋白等）会影响肉的嫩度和韧度。如果想要肉饼拥有多汁的口感，这两种组织的占比一般需要在10%左右。

肉制品种类多样，想要培养肉的口感比肩这些肉制品，难度各有差异。碎肉制品比如肉饼、肉丸和香肠，肉中的结缔组织都已被破坏，想要让培养肉达到与之类似的口感会较为容易。如今，一些研究者已经能以植物蛋白或细胞培养肉作为主要成分，再添加适量脂肪、碳水化合物和水胶体等，复现与碎肉制品相当一致的口感。

培养鸡肉块的制作也相对成功。这和鸡大多是在较幼龄时被食用有关。这一时期，鸡肉中的结缔组织交联较低，对口感影响有限。今年，一项发表于npj Science of Food、在美国进行的调查性研究显示，参与者对培养鸡肉的评价很高，给出“棒极了”“口感、味道都十分逼真”等正面评价。

图片来源：Unsplash

相比之下，牛肉、猪肉等肉块的制作难度明显更大——肉块中结缔组织和脂肪组织十分完整，它们的占比、分布会对口感和风味产生明显影响。比如，在西餐厅中常见的菲力牛排和西冷牛排，分别对应牛的嫩腰肉和直腰肉，前者脂肪和肌腱含量均较少，而后者脂肪和胶原分布较为恰当，这也造就了菲力牛排肉质更嫩，而西冷牛排风味更足的特点。

想要制造这样风味不同的培养牛肉块，模拟出天然肉块的纹理和结构就显得十分关键。目前，常见的两种生产方式分别是共培养和单独培养联合生物打印。“共培养”主要是将肌肉干细胞、脂肪来源细胞与成纤维细胞（可以形成结缔组织）混合培养。不过，这些细胞的增殖速率和营养需求等并不一致，最终形成的肉块可能更接近质地均匀的肉浆，也称为 “均质肉糜”，因此需要更进一步加工。

常见的两种培养肉生产形式。共培养通常难以控制细胞的生长、分化，生产出的培养肉的大理石花纹较少（左图）。单独培养细胞后，通过3D打印获得的培养肉，拥有较为理想的大理石花纹（右图），但这项生产技术对支架结构设计和3D打印的要求较高。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 22, 31881-31897

相比之下，单独培养联合生物打印会更为精细。研究人员通常会先培养骨骼肌干细胞和脂肪来源干细胞包裹在纤维蛋白原、胶原蛋白或者明胶中，制成生物墨水，按照动物肉块的结构进行精细打印之后，再进一步灌流培养获得最终的肉块。在打印过程中，纤维蛋白原等分子会组合成支架结构，这些天然的分子结构会让细胞吸附，并进一步刺激细胞生长和分化，最终形成完整的肉块。

近年来，学界也在持续优化这些培养肉技术，比如一些研究者正在尝试将共培养技术和3D生物打印技术相结合，改良其中的一些操作。例如，改善打印方法，增加原始肉块中细胞的存活率；亦或是引入类似血管的微小通道结构，以便在后期培养中为细胞的生长和分化，提供更充足的营养和氧气——当氧气和营养供应不足时，肉块内部的细胞很可能会坏死——这会明显损害培养肉的口感。

考虑到纤维蛋白原、胶原蛋白等仍主要来源于动物，在可持续性上存在限制，且还会增加制造成本，研究者也在测试更多的生物支架材料，比如植物来源的多糖、蛋白质和脱细胞结构，真菌来源的生物材料，或者是在此基础上进一步改造。

为了制造出口感充分接近真实肉的培养肉块，很多科学家正在尝试模仿动物体内肌肉等的生长，引入可食用的三维支架，且取得了一定成果。今年5月，在一篇发表于ACS Applied Materials & Interfaces的论文中，研究人员开发了一种特别的水凝胶支架，具有硼酸-二醇键和氢键构成的可逆性网络。

这种支架具有韧性且能自我修复。随后，他们将肌肉细胞和脂肪细胞同时填充入支架中进行培养。随着肌肉细胞转变为成熟的肌纤维，体积增厚，这种结构会变大，能给肌纤维提供更多的空间。最终，论文作者发现这种方法能让肌纤维和脂肪无缝组装，形成具有大理石纹理、近厘米厚的肉制品。

通过设计可自修复和具有韧性性的培养肉支架结构，研究人员得到了接近真肉的培养肉（见右下角）。图片来源：ACS Appl. Mater. Interfaces 2025, 17, 22, 31881-31897

我国国内的科学家在这个领域，也取得了一些新突破。去年12月，在一项发表于Food Hydrocolloids的研究中，来自江南大学的科学家测试了不同配比的胶原蛋白（或明胶）与多糖结合形成的支架，获得了分别适合猪肌肉干细胞和间充质干细胞（具有分化成多种细胞的潜能）黏附、增殖和分化的最佳支架结构。与此同时，他们还优化了生物3D打印中的细胞负载量、打印压力和速度，确定了最佳的打印参数。通过这样的策略，他们最终获得了拥有动物肉烹饪特性和食用品质的培养五花肉。

除了学术机构中的大量基础性研究，一些学者认为，在很多培养肉生产公司，类似的生产技术也在进行快速迭代。

两年前，美国的科技媒体平台CNET曾发布一期培养肉的视频，其中有一个令人心动的环节：当期的主播索菲在参观培养肉公司时，定制了一块属于自己的牛排。她在一块大屏幕上，选择自己想要的牛排纹理和脂肪含量后，数分钟内，原型牛排就通过3D生物打印生产了出来。随后，这块刚成型的牛排被送到了特定的房间培养，其内部的细胞会继续生长，大概需要一周左右长成最终的培养牛排。

图片来源：Unsplash

可以预见的是，随着3D生物打印技术不断完善，这样一块块按照消费者的需求，拥有恰当脂肪和纹理的培养牛排，将会从实验室走向餐桌。不过，即便研究人员能够在细胞层面复刻动物肉的结构，如何在烹饪时呈现这些肉制品的口感和风味差异，也是极其重要且具有挑战性的一环。

例如，一块打印的培养“西冷牛排”，虽然肌肉纤维的方向、脂肪分布和支架组织等，都与真实的牛肉块高度一致，但烹饪时的加热方式、升温速率和持温精度等，都可能会明显影响肉块最终的口感：过快升温可能导致支架结构过度收缩，汁水流失，丧失又嫩又筋的口感；而升温过慢又可能导致无法形成典型的焦香风味。

此时，一个智能的烹饪系统就能承担起“翻译”培养肉结构的角色。当这块牛排被放入老板电器的AI全自动蒸烤一体机时，设备内置的摄像头与传感器会首先启动，运用计算机视觉技术精准识别肉块的物理特征，如厚度、肌理方向、表面色泽与含水量等实时状态。这些捕捉到的多维数据被即时上传至“食神AI烹饪大模型”。通过对数据进行分析与理解，并迅速从庞大的云端烹饪模型中，调取与当前食材特征最匹配的烹饪曲线与烹饪参数，从而自主生成一套量身定制的烹饪程序。

这套模型经过了大量真实牛排、羊排和鸡胸肉加热曲线数据、蛋白变性点和糖化温度曲线等的训练，为这一刻的到来已做好了准备。在模型的控制下，蒸烤一体机先会快速高温，让培养牛排外层产生美拉德反应，再通过湿热环境促使内部均匀熟化，使支架与细胞结合处保持柔软，不至于塌陷。而这种处理方式，恰好对应着科学家在实验室中构建培养肉时，对其组织和结构变化的预测。

缓缓切开这块烹饪好的焦香牛排时，你品尝的将不仅是一份美味的佳肴，更是生物技术与智能加热系统协作的成果：前者提供了健康美味的“未来食材”，而后者让它的品质和风味由里到外凸显出来。科技也不再只是冷冰的设备，而真正参与了食材的呈现，让培养肉的“可食性”更接近我们熟悉的肉类体验。值得一提的是，在享受这些美味的同时，我们也正在帮助地球减轻负担。

在培养肉的生产中，还有一个不可忽略的关键难题：持续刺激细胞，让它们生长和分化的成分，比如重组蛋白、生长因子或激素的获取需要很高的成本。这也是培养肉无法达到物美价廉的一个重要原因。根据Good Food Institute在2020年发表的一份报告，这些成分占培养肉生产成本的55%~ 95%。

图片来源：Unsplash

不过，转机似乎即将到来。一些培养肉生产商正在利用微生物、真菌等，来扩大蛋白质和生长因子的生产规模，而另一些生产商也在为那些需求量大的蛋白质，寻求用其他来源的替代品，例如白蛋白和转铁蛋白。

根据一篇在2024年发表于《人工智能前沿》（Frontiers in Artificial Intelligence）的论文，美国和加拿大的研究者提出，可以利用人工智能（AI）搜寻具有其他类似功能、但非动物来源的蛋白质分子——近年来，由于AI算法的突破，科学家已经获得了绝大部分已知动物、植物和微生物来源蛋白质的三维结构预测。

AI和算法模型也正在被引入培养肉的生产中，它们可以参与的过程包括筛选和监测原始细胞，协助设计支架结构，预测生物墨水的可打印性和优化打印参数，或是表征肉的风味和监测肉的质量等。

除了成本和生产上进行改进，研究人员也在不断创新，提高培养肉类的营养价值。比如在培养肉块的生产中，添加一些可食用的藻类细胞，这些藻类通常含有丰富多样的维生素、矿物质、抗氧化剂、膳食纤维等。他们也在通过支架结构，引入一些关键营养成分，包括β-胡萝卜素、抗氧化剂等，抑或是增加培养肉块中不饱和脂肪酸和必需氨基酸含量。

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这些尝试和突破或许都将有助于培养肉更好地进入人类的食谱。数百万年前，古人类感受到了动物肉的美味和营养价值，而后者也彻底重塑人类的演化和感官。数年或者十多年后，我们或也会将培养肉块完全纳入我们的饮食之中，这不仅是因为它们的口感和真肉几乎无异，还由于保护环境、关爱动物的责任，以及我们对更健康、更营养饮食的需求。

不过虽然饮食在变，但在我们每个人体内流淌的饮食文化，独属于个人的感知美味佳肴的“基因”，似乎不会有太多改变。根据2022年一项发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的大规模研究，人们之间的饮食差异不仅取决于味蕾和文化，还与多达401个基因密切相关。

如何让这些新的食物融入不同的饮食偏好之中，老板电器也能为我们提供一条相对便捷的路径，让培养肉成为“记忆中的味道”。 通过对数百种菜谱、上万次烹饪实验的研究，老板电器已经将烹饪中文化性的火候感知转化为科学模型，并将其充分融入到了“食神AI烹饪大模型”中。如果你希望让培养肉食材蜕变成一道记忆中的美味佳肴，借助老板电器“食神AI”的智能烹饪策略和火候感知模型，将显著提升烹饪效果与口感体验。 

与此同时，“食神AI”也会持续分析消费者对各种食物的口感、口味的反馈——就像是一个日夜都在不断精进的大厨，并反向指导和调整烹饪的配方，而这样反复的反馈性学习也将帮助其把未来的食材与传统的烹饪文化密切联系起来。

通过持续积累“食材反应—加热条件—口感结果”的数据，并据此调整火候、时间、温度和湿度，不断修正烹饪曲线，智能烹饪系统有望把原本依赖经验的判断，拆解成可计算、可复现的变量组合。这样的能力，或许能让培养肉不再长期停留在“替代品”的位置，而逐渐成为一种真正能融入饮食与生活的“新食材”。在这个过程中，像老板电器这样的厨房品牌，也不再只是“卖设备”，而是参与到重塑我们与食物的关系中。当一种食材能够稳定地复现人们熟悉的口感，并被不同的烹饪方式接纳，它便可以真正融入饮食文化。

参考文献：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-61996-4

https://gfi.org/science/the-science-of-cultivated-meat/

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c03479

https://www.whatiscultivatedmeat.com/environment

https://www.scientificamerican.com/article/fat-not-meat-may-have-led-to-bigger-hominin-brains/

https://www.theguardian.com/science/2013/aug/05/first-hamburger-lab-grown-meat-press-conference

https://www.frontiersin.org/journals/artificial-intelligence/articles/10.3389/frai.2024.1424012/full#ref192

https://biotech.jiangnan.edu.cn/info/1021/12701.htm

https://www.ed.ac.uk/news/2022/taste-for-food-is-in-our-genes-study-shows

https://gfi.org/blog/cultivated-meat-lca-tea/

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