徐翌欽,仲亮,劉暢,鐘若愚

1(深圳大學中國經(jīng)濟特區(qū)研究中心,廣東 深圳,518060)2(深圳國家高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心,廣東 深圳,518057)

21世紀初期誕生的合成生物學,通過設計及構(gòu)造新的生物實體,改變了人類利用資源的方式[1]。人造肉技術作為合成生物學在食品產(chǎn)業(yè)的應用探索,創(chuàng)造性地將肉制品從傳統(tǒng)畜牧業(yè)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M工業(yè)生產(chǎn),引領了全球肉類產(chǎn)業(yè)的一次顛覆式革命,被世界著名科普雜志《科學美國人》評為“全球十大突破性技術”。人造肉技術是當下歐美發(fā)達國家商業(yè)化應用最為成熟的食物科技之一,我國也涌現(xiàn)出一批人造肉初創(chuàng)企業(yè)。本研究立足人造肉行業(yè)發(fā)展影響因素,聚焦國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與競爭格局,提出發(fā)展對策和建議,以期抓住行業(yè)風口機會,突破技術壁壘,推動行業(yè)加速發(fā)展。

1 人造肉行業(yè)發(fā)展背景與意義

1.1 有效填補我國未來肉類產(chǎn)品需求缺口

依據(jù)經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)數(shù)據(jù),中國、歐盟與美國在2017—2019年間平均肉類食品消費量分別達8 908.4萬、5 060.6萬與4 086.5萬t,預計2020—2029年,肉類食品消費增速分別可達1.87%、-0.19%與0.64%[2]；從人均肉類食品消費量來看,2017—2019年,中國肉類人均消費量為48 kg,約為美國(99.4 kg)的一半不到[2],未來中國的肉類消費總量將進一步增加,中國植物性食品產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長薛巖近預計2050年中國肉類產(chǎn)品的供給缺口將達到3 800萬t以上,人造肉可以高效填補該供給缺口。此外,目前中國畜牧業(yè)呈現(xiàn)小規(guī)模、家庭散養(yǎng)為主的特征[3],建立以人造肉產(chǎn)業(yè)與集約化規(guī)?；⒅氐娜忸惍a(chǎn)品生產(chǎn)模式可能是未來畜牧業(yè)發(fā)展的良好布局。

1.2 有效減少畜牧養(yǎng)殖對環(huán)境負面影響

依據(jù)聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織(FAO)數(shù)據(jù),畜牧業(yè)已成為全球溫室氣體排放的主要來源之一,全球30%的陸地面積被用于畜牧養(yǎng)殖業(yè),排放的溫室氣體占全球14.5%[4]。從生態(tài)價值評價的角度看,人造肉能夠顯著減緩全球氣候變暖與減少環(huán)境負擔[3],TUOMISTO等[5]對人造肉規(guī)模生產(chǎn)對環(huán)境影響評估發(fā)現(xiàn),人造肉生產(chǎn)的能源消耗與傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉接近,但溫室氣體排放、土地占用與產(chǎn)生的水足跡都顯著低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉。

1.3 有效滿足消費者日常健康飲食需求

從衛(wèi)生統(tǒng)計的角度來看,長期食用傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉與癌癥、心臟病和糖尿病等重大疾病患病存在正相關性,食用傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉會增加16%的癌癥以及21%的心臟病患病風險[6],因此基于健康消費的內(nèi)生需求,消費者未來會持續(xù)增加素食消費量。植物基人造肉給予素食消費者更多選擇,細胞基人造肉可以將飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸之間的比率控制在一定范圍內(nèi)[7],不僅具有低膽固醇與脂肪等優(yōu)勢,而且從根本上阻斷了很多人畜共患病和動物疫病的傳播,如瘋牛病、口蹄疫等。

2 人造肉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1 植物基人造肉比細胞基人造肉技術工藝更為成熟

按照技術原理,人造肉產(chǎn)品主要分為兩類：植物基人造肉與細胞基人造肉[8]。植物基人造肉是以豌豆、大豆等富含植物蛋白的豆科植物為上游原材料,通過蛋白分離與生物物理等技術將植物蛋白轉(zhuǎn)換成纖維狀的植物蛋白制品。由于上述加工工藝相對成熟,并且豆科植物原材料豐富,已經(jīng)逐步開始商業(yè)化工業(yè)生產(chǎn)探索,但如何讓植物蛋白的圓形分子結(jié)構(gòu)重構(gòu)為肉類的纖維分子,使得其在顏色、口感、風味等方面都更接近于傳統(tǒng)肉,仍是目前需要解決的技術難點[9]。

細胞基人造肉通常采用從動物分離出來的可高效增殖的干細胞或組織,借助生物反應器進行大規(guī)模組織培養(yǎng),增殖分化為類似于肌肉的原始纖維組織[10],再添加谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶這類催化劑,共價交聯(lián)分化產(chǎn)生的肌肉纖維蛋白,實現(xiàn)細胞基人造肉的結(jié)構(gòu)化。DEKKERS等[11]綜述細胞基人造肉生產(chǎn)制備的結(jié)構(gòu)化路徑,并按自上而下(top-down)和自下而上(bottom-up)兩條途徑,強調(diào)蛋白質(zhì)的各項異性纖維成型技術是人造肉的關鍵?？紤]到細胞基人造肉是由動物蛋白構(gòu)成的,相較于植物基人造肉,理論上會在營養(yǎng)、口感和風味等方面更加接近傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉,在未來更有可能實現(xiàn)全面替代傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉,但是目前在技術層面,特別是細胞大規(guī)模、低成本獲取與食品轉(zhuǎn)化等方面,還存在一系列亟待解決的關鍵問題。此外,由于肌肉成分的多樣性、結(jié)構(gòu)的多層次尤其是復雜的各向異性,以及表現(xiàn)出特有的黏彈性等材料屬性[12],因此實現(xiàn)真正意義上與肌肉結(jié)構(gòu)一致的人造肉依靠目前的科技發(fā)展水平在未來很長一段時間內(nèi)難以實現(xiàn)。

2.2 人造肉技術整體發(fā)展水平仍然較低

人造肉技術整體發(fā)展水平低主要體現(xiàn)在數(shù)量與質(zhì)量兩個層面：從數(shù)量上看,截至2019年全球人造肉專利申請集中在日本與美國(分別為120項與108項,占專利總數(shù)的50%以上)的技術驅(qū)動型公司,但其中有效專利僅占9.03%[13]；從質(zhì)量上看,盡管技術在行業(yè)轉(zhuǎn)化方面有了一定的進步,但底層技術問題仍未有大的突破,例如細胞基人造肉的易受污染與增殖速度慢、植物基人造肉的高純度蛋白提取能力較低與植物蛋白異味難祛除等問題仍需進一步解決。

植物基人造肉核心技術在于肉類風味大分子合成。植物基人造肉的生產(chǎn)原料是植物蛋白,與傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉的主要成分有巨大差距,產(chǎn)品研發(fā)注重模仿傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉的顏色、風味與口感。顏色方面,可添加甜菜汁或與動物血紅蛋白同源的豆血紅蛋白,模仿傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉的紅色；風味是目前植物基人造肉產(chǎn)品市場競爭者的核心機密,不同公司在合成技術、原材料與配方比例存在較大差異；口感方面,植物基人造肉基于植物原料擠壓剪切等技術成型,因而結(jié)構(gòu)質(zhì)地松散、咀嚼性和彈性弱,目前多糖在植物基人造肉中的應用或可探索解決人造肉立體感、纖維硬度、嫩度、多汁性和彈性等方面的問題[14]。

細胞基人造肉核心技術在于細胞大規(guī)模增殖。細胞基人造肉與傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉在風味上更加接近,但由于規(guī)?；a(chǎn)的工藝、反應器尚未完善等諸多問題較為突出[15],導致目前細胞增殖培養(yǎng)產(chǎn)率較低。我國于2019年11月由南京農(nóng)業(yè)大學周光宏教授團隊研發(fā)出第一塊重達5 g基于動物肌肉干細胞的人造肉,表明我國已邁入該領域研究國際前列。因而目前細胞基人造肉領域市場競爭者應更加注重重點環(huán)節(jié)與關鍵技術的研發(fā)與專利積累,從而構(gòu)筑行業(yè)技術壁壘。

2.3 人造肉生產(chǎn)成本仍然高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉

目前細胞基人造肉由于技術不成熟而生產(chǎn)成本居高不下,生產(chǎn)成本最低的以色列Future Meat Technologies公司,其2019年的最新技術也只能將生產(chǎn)成本降到360美元/磅,大部分研發(fā)企業(yè)聲稱2021年能將生產(chǎn)成本降低至接近傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉的水平。植物基人造肉的生產(chǎn)成本雖然顯著低于細胞基人造肉,但仍略高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉,一定程度上降低了大眾消費意愿。隨著技術水平的提升與市場規(guī)模的擴大,預期未來人造肉生產(chǎn)成本有望低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉。

2.4 合成生物學技術加速提升人造肉品質(zhì)風味

目前人造肉的風味與口感不及傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉類。其中細胞基人造肉雖然來源于動物細胞,但在口感與外觀上離傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉還有距離,尤其是骨頭、筋膜等特殊部位口感模仿難度很高；植物基人造肉產(chǎn)品來源于植物蛋白,在口感與風味等方面與傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉的差距更大。

合成生物學技術作為推動人造肉行業(yè)前進的源動力,不斷在風味與口感上挑戰(zhàn)傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉。目前研究人員把大豆血紅蛋白相關基因片段通過合成生物學的手段插入畢赤酵母基因組中,在借助酵母生產(chǎn)大豆血紅蛋白,來模仿傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉血色與腥味[16-17],解決了從大豆根瘤中直接提取大豆血紅蛋白涉及的提取過程復雜,生產(chǎn)成本高,不適合大規(guī)模生產(chǎn)的問題[1]。隨著合成生物學在改善食品營養(yǎng)與風味等方面的應用越來越受到重視,未來合成生物學將使得人造肉在“色、香、味”三個重要維度上與傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉無限接近。

3 國內(nèi)外人造肉行業(yè)與市場競爭格局

3.1 全球保持高速增長,市場競爭激烈

人造肉市場風起云涌,蘊藏萬億市場潛能。據(jù)Research and Markets報告[18],2019年全球傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉市場規(guī)模已經(jīng)達到1.22萬億美元,但2015—2019年間復合增長率僅為2.4%,相較于傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉萬億的市場規(guī)模,未來可作為傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉替代品的人造肉市場滲透率目前還處于較低水平,但隨著消費者逐步接受,未來市場空間廣闊,比較明顯的體現(xiàn)是而近幾年植物基人造肉產(chǎn)品卻終保持著超過20%的復合增長率,人造肉產(chǎn)品在歐洲地區(qū)的市場規(guī)模有望從2018年的15億歐元增長到2025年的24億歐元,在美國的市場規(guī)模有望從2018年的101億美元增長到2026年的309億美元[19]。

初創(chuàng)公司跑馬圈地,傳統(tǒng)巨頭跑步進場。人造肉市場主要參與者是數(shù)量繁多的中小企業(yè),具有高度分散的特征?？萍简?qū)動型新興人造肉企業(yè)還處于對產(chǎn)品的市場驗證階段,目前市場份額都較小,據(jù)興業(yè)證券經(jīng)濟與金融研究院報告,全球首家植物基人造肉上市公司Beyond Meat的市場占有率僅為6.8%,李嘉誠與周凱旋參與投資的Impossible Foods即使擁有銷售渠道優(yōu)勢,市場占有率仍不到10%,而領跑全球細胞基人造肉行業(yè)的Memphis Meat目前還未實現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。此外,如嘉吉、荷美和泰森等傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉龍頭公司也通過投資并購參與到該行業(yè)的激烈競爭中,市場競爭愈發(fā)激烈(表1)。

表1 全球人造肉產(chǎn)業(yè)重點企業(yè)清單

突破核心技術壁壘,拓寬渠道搶灘登陸。由于目前市場參與者擁有的專利較少,仍有大量涉及生產(chǎn)成本的底層技術沒有突破,因而市場參與者均將精力投入到技術壁壘的構(gòu)建,以先進技術獲取更大的市場份額。例如近年來Beyond Meat研發(fā)費用在營業(yè)成本的占比均保持在20%以上,2018年研發(fā)費用更是高達960萬美元,實現(xiàn)同比增長67.5%。并通過不斷申請專利來提升技術壁壘,擴張產(chǎn)品類別。此外,全球人造肉公司從2017年至今都逐步推進渠道拓展,在餐飲與零售的雙銷售渠道尋求市場增量。

3.2 我國處于試水階段,市場格局未定

我國人造肉市場規(guī)模較小,市場競爭者較少。相對歐美發(fā)達國家,我國人造肉行業(yè)發(fā)展水平相對滯后,僅深圳與北京具有國內(nèi)先發(fā)優(yōu)勢。我國人造肉市場處于藍海階段,參與企業(yè)數(shù)量較少,產(chǎn)品技術能夠?qū)藝H先進水平的僅有深圳星期零、北京珍肉等初創(chuàng)企業(yè)。例如,國內(nèi)第一家獲得融資的植物肉食品公司北京未食達(Vesta)于2019年6月完成天使輪融資；2019年11月深圳星期零與奈雪聯(lián)合進行試賣,售價48元的150個人造肉漢堡在1 h內(nèi)售罄,2020年深圳星期零已經(jīng)完成三輪融資,打破了國內(nèi)人造肉公司最高金額記錄；2019年中秋期間,北京珍肉與上海真老大房合作試賣國內(nèi)首款“人造肉月餅”,每份售價88元的3 000份產(chǎn)品在6天內(nèi)售罄,充分顯示人造肉產(chǎn)品市場需求巨大。

我國傳統(tǒng)肉制品巨頭或?qū)⒅厮芨偁幐窬?。我國食品行業(yè)巨頭還未全面進軍人造肉市場,目前還處于合作研發(fā)的階段。其中如百草味與金字火腿這類休閑食品龍頭通過與美國杜邦公司達成技術合作生產(chǎn)人造肉食品；青山紙業(yè)這類非食品行業(yè)龍頭也通過與北京工商大學技術合作開發(fā)供給軍方的人造肉食品；而雙匯、雨潤這類傳統(tǒng)肉制品行業(yè)龍頭擬收購行業(yè)上游豆制品原材料公司,進軍人造肉行業(yè),隨著人造肉市場逐漸成熟,或?qū)⒅厮芨偁幐窬帧?/p>

我國人造肉企業(yè)更注重商業(yè)模式創(chuàng)新。我國人造肉企業(yè)由于技術與資本積累少,主要借助生產(chǎn)與研發(fā)合作的輕資產(chǎn)模式試水市場。深圳星期零的人造肉產(chǎn)品的生產(chǎn)委托江蘇鴻昶食品,研發(fā)通過與北京工商大學、江南大學等高校進行技術合作,使得公司能夠在技術與資金都不足的情況下通過餐飲渠道快速發(fā)展。在生產(chǎn)與研發(fā)環(huán)節(jié),北京珍肉同深圳星期零類似,但銷售渠道布局集中在零售商。

4 我國人造肉行業(yè)政策發(fā)展建議

4.1 依托合成生物學技術開展人造肉技術攻關

基于未來食品的合成生物學研究探索,尤其是食品感知科學的基礎和應用研究正逐漸成為食品科技發(fā)展的關鍵技術。亟需推進合成生物重大科技基礎設施的建設與使用,以合成生物學大設施為抓手,搭建企業(yè)共享服務平臺,加強用戶培訓與共享服務,促進用戶綁定與產(chǎn)業(yè)集聚。支持人造肉研發(fā)企業(yè)使用一體化的設計學習與合成測試平臺,開展人造肉風味相關生物大分子的研發(fā)攻關,實現(xiàn)技術與產(chǎn)品不斷升級迭代。

4.2 全鏈條資金扶持產(chǎn)學研用機構(gòu)提質(zhì)增效

以全球視野謀劃和推動具有一定人造肉產(chǎn)業(yè)基礎的城市(如北京與深圳)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,編制人造肉領域全球招商圖譜,發(fā)揮我國合成生物大設施等與國內(nèi)巨大消費市場雙重引力,主動出擊接洽國外人造肉目標企業(yè),支持國內(nèi)龍頭企業(yè)聯(lián)合高校或科研院所設立實驗室或研發(fā)中心等,釋放產(chǎn)學研用全鏈條集聚效應,形成人造肉行業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)。

同時亟需加大對人造肉產(chǎn)業(yè)的扶持力度,給予財政扶持、稅收優(yōu)惠等一攬子資金政策支持,補貼初創(chuàng)企業(yè)前期研發(fā)運營費用,提升深圳人造肉企業(yè)競爭力。引導天使投資、風險投資投向人造肉產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié),為人造肉產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入動能,促進深圳人造肉產(chǎn)業(yè)整體提速。

4.3 不斷規(guī)范人造肉產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境

作為一個新興行業(yè),嚴謹科學的質(zhì)量標準是我國人造肉行業(yè)健康發(fā)展的保障,我國現(xiàn)有的法規(guī)標準與人造肉產(chǎn)品的創(chuàng)新及行業(yè)發(fā)展難以有效對接,應完善人造肉產(chǎn)品的市場準入審批規(guī)則,著重兼顧人造肉產(chǎn)品上市安全原則與效率訴求。同時建議人造肉行業(yè)龍頭企業(yè)組建人造肉行業(yè)協(xié)會,促進企業(yè)交流合作,實現(xiàn)互利共贏。從國際上看,植物基人造肉用以模仿傳統(tǒng)養(yǎng)殖肉血色與腥味的大豆血紅蛋白已被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準上市,我國應積極推進中國食品科學技術協(xié)會的人造肉國標制定工作,規(guī)范市場行為,在人造肉產(chǎn)業(yè)監(jiān)管體制機制上借鑒歐美先進國家和地區(qū),優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。

4.4 持續(xù)開展人造肉市場教育

艾媒咨詢對人造肉市場的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,在不愿意嘗試人造肉的消費者中,近一半是出于心理因素的影響,可見人造肉行業(yè)要想快速發(fā)展就得獲得更多終端消費者的支持。針對人造肉消費的疑慮,亟需政企合作開展人造肉食品科普推廣工作,消除公眾疑慮,傳播科學思想,提高公眾接受度與認可度,創(chuàng)造良好市場氛圍,節(jié)省企業(yè)宣傳成本,吸引全球人造肉企業(yè)落戶中國,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。

4.5 加大人造肉產(chǎn)業(yè)多層次人才培養(yǎng)

人造肉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心是技術,高校內(nèi)傳統(tǒng)學科設置無法滿足未來人造肉產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要,鼓勵我國高校在合成生物學科領域先行先試,增設專業(yè)學科,培養(yǎng)基礎扎實的科研人才,促進人造肉領域科研成果產(chǎn)出。鼓勵人造肉企業(yè)與北京工商大學、江南大學等國內(nèi)外技術領先的高校、科研院所合作,培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)需要的專業(yè)技術人才,加快科技成果產(chǎn)業(yè)化。