在加州大学戴维斯分校的工程实验室里，一个5升玻璃罐内的棕色液体中，微小的圆形颗粒旋转着。这个生物反应器正在发酵富含蛋白质的食用菌，这些菌的外观和味道都像肉。
在校园的另一个实验室里，一个绰号为“冷冻牛”的液氮罐里装有冷冻的牛肌肉干细胞。科学家希望有一天能将这些细胞变成实验室培育的肉，创造出未来的汉堡。
加州大学戴维斯分校替代肉类和蛋白质综合中心(iCAMP)的研究人员正在领导此类项目，以环境可持续的方式满足世界日益增长的肉类需求。
他们的目标是找到可以大规模推向市场的替代蛋白质。这些蛋白质可能来自真菌、植物、培养肉，甚至是将传统肉类与替代蛋白质相结合的创新杂交品种。
随着世界人口不断增长以及发展中国家对肉类的需求不断增加，到2050年，世界对肉类的需求预计将增加至少25%，最高可达100%。
iCAMP主任大卫·布洛克(DavidBlock)表示：“仅靠饲养更多动物是无法满足这一需求的。”
生产肉类也是全球温室气体排放的重要贡献者。但要让替代蛋白质被消费者广泛接受，科学家和营销人员需要克服重大挑战。
加州大学戴维斯分校拥有来自动物与食品科学、生物科学、农业与化学工程和感官科学等领域的跨学科研究团队，因此有能力提供推进替代蛋白质所需的技术和知识。
iCAMP将这些研究人员与行业专家和食品创新者聚集在一起。
真菌食品：未来的真菌
生物与农业工程系的张瑞红教授正在研制下一代菌类食品——用生物反应器中的真菌制成的食品。
她正在用菌丝体(真菌的丝状分枝部分)制作高蛋白颗粒。真菌会吸收生物反应器中喂养的任何物质的颜色、味道和营养。张教授给它们喂养了杏仁和核桃壳、开心果壳、胡萝卜、西红柿、红甜菜，甚至奶酪制作的副产品。
“真菌颗粒会吸收杏仁壳中的抗氧化剂等生物活性化合物以及棕色，”张说。“如果喂食番茄渣，它们的颜色会变成红棕色。”
这些颗粒可以制成各种食物。张女士最初用它们代替珍珠奶茶里的木薯球。她还用它们制作肉干。干燥的颗粒也可以磨成粉末，混合到其他食物中。
张说，她相信菌类食品，尤其是用杏仁壳等农业副产品制成的菌类食品，比动物或植物蛋白更具可持续性。
张说：“它们是一种低成本、高营养的蛋白质来源，而且碳足迹低。”
她团队的工作促成了一家初创公司的成立，该公司目前正在生产仿照鲟鱼子制作的真菌鱼子酱。OptimizedFoods使用菌丝体颗粒来提供鱼子和人工鱼子酱的结构，这些鱼子酱是在实验室中用鲟鱼干细胞培育的。
真菌蛋白和混合食品
对于已经生产真菌食品的公司来说，让真菌蛋白更广泛地普及是下一步。西萨克拉门托的BetterMeatCo.生产一种名为Rhiza的菌丝蛋白。该公司向食品生产商出售Rhiza的脱水白色立方体，以混合植物性食品或动物肉。Rhiza也可以单独食用。
“我们知道让每个人都停止吃肉是不可能的，”BetterMeat业务运营执行副总裁DoniCurkendall说道。“但我们认为你可以做出一点小小的改变，对我们来说，这意味着创造混合产品。”
混合产品越来越受欢迎，吸引了弹性素食者或部分素食者。研究表明，大多数食用植物性肉类替代品的人也吃动物肉。
Rhiza菌蛋白是通过喂养真菌淀粉类食物，通过发酵制成的。发酵会产生长纤维菌丝体，然后将其沥干或脱水，从而产生一种具有肉状结构和嚼劲的产品。
目前，BetterMeat在一家试验工厂生产Rhiza。Curkendall希望加州大学戴维斯分校的iCAMP能够帮助他们扩大规模，实现商业化生产。
“加州大学戴维斯分校拥有专业知识，”她说。“他们拥有可以帮助我们继续进行研究并在该领域不断发展的设施和人员。”
在Curkendall的设想中，萨克拉门托——以加州“从农场到餐桌”之都而闻名——将来也将被称为“从发酵罐到餐桌之都”。
实验室培育的肉
人工培育肉，即利用动物干细胞在实验室中培育的肉，是最新的替代蛋白质。美国农业部于2023年批准其在全国范围内销售，但可能多年后才会在杂货店出售。
加州大学戴维斯分校动物科学系副教授·丹尼科尔说：“我们看到奶牛吃草并将其转化为优质蛋白质——肉类。在实验室里，我们试图复制大自然花了数千年才完善的东西。”
丹尼科尔是加州大学戴维斯分校两位开发用于培育牛肉的牛干细胞系的教授之一。为了培育牛肉，牛干细胞需要获得适当的营养物质来帮助其生长和繁殖。这些细胞还必须分化成肌肉细胞、脂肪细胞和结缔组织，才能培育出牛肉。
加州大学戴维斯分校神经生物学、生理学和行为学系助理教授卢卡斯史密斯说，科学家可以使用成年牛干细胞，但这些细胞的问题在于它们无法永远复制。
史密斯说：“挑战在于将它们扩张到比身体内通常扩张的更大程度，然后让它们在不同的环境中有效地产生肌肉。”
研究人员还可以使用胚胎干细胞，这种细胞在适当的条件下可以无限复制。然而，让这些细胞变成肌肉、脂肪和结缔组织则困难得多，而且需要更长的时间。
人造肉行业使用昂贵而复杂的成分来维持细胞存活，这一过程借鉴了生物制药行业。但食品的生产成本要比药品低得多。此外，细胞需要在25万升的发酵罐中生长。
“现实情况是，世界上还没有人使用超过25,000升的发酵罐来培养动物细胞。这种方法是否可行仍是一个悬而未决的问题，”布洛克说，他同时也是化学工程系和葡萄栽培与酿酒学系的教授。
加州大学戴维斯分校的研究人员与iCAMP和行业合作伙伴一起希望应对这一挑战。布洛克表示，他仍然希望技术创新能够实现人造肉的广泛商业化。
“可能还需要10到15年的时间才能在全国各地的超市推出，但我对我们能够实现这一目标充满信心。”
让肉类替代品尝起来像肉
即使有了这么多的研究和新技术，人们可能仍然不愿意购买替代蛋白质。一个重要原因是成本。即使是现在市场上的植物蛋白，价格也往往比牛、猪或鸡制成的产品更贵。
另一个挑战是让这些替代品具有真肉的味道、质地和口感。布洛克指出，大豆和豌豆是许多植物蛋白的主要成分，可能会有异味，需要掩盖。它们还需要脂肪来赋予它们正确的口感和风味。
但布洛克表示，iCAMP研究任务的一部分是确定消费者购买这些产品的关键因素。
“没有预测说我们需要的肉类会减少，”布洛克说。“我预计传统畜牧业可能会保持不变甚至增长，但这些其他肉类生产方法需要填补这一供应缺口。”