張 雪，邊傳周，高雪琴，郝修振

（河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州 450000）

0 引言

在實(shí)驗(yàn)室采用從動(dòng)物肌肉組織獲取的細(xì)胞合成肌肉供人類攝食，謂之培養(yǎng)肉[1]。再生醫(yī)學(xué)從患者細(xì)胞重建其惡損肌肉組織的方法獲得了啟發(fā)[2]。言而概之，少量干細(xì)胞可從未受傷害的活動(dòng)物體獲取，而后在生長(zhǎng)培養(yǎng)基中讓細(xì)胞分裂和增殖，從而獲取培養(yǎng)肉[3]。培養(yǎng)基中大規(guī)模增長(zhǎng)的細(xì)胞先分化成肌細(xì)胞，再融聚成肌纖維[4]。第一個(gè)培養(yǎng)肉類漢堡誕生于2013 年，其含有5 盎司的培養(yǎng)肉餡餅，烹制和品嘗全程由倫敦Riverside Studios 的感官小組負(fù)責(zé)，干細(xì)胞從牛肩上搜集，耗時(shí)3 個(gè)多月，培育牛肉價(jià)格超33 萬(wàn)美元。品嘗人員稱，味道和傳統(tǒng)漢堡相似。人們關(guān)注之余也盼望著未來(lái)數(shù)年內(nèi)，可通過商超購(gòu)買到該類培養(yǎng)肉制品[5-6]。隨著科技進(jìn)步，培養(yǎng)肉的研發(fā)已經(jīng)成為企業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政策界等日益關(guān)注的話題，對(duì)人類思維及膳食的變化產(chǎn)生了巨大的影響。但對(duì)人類而言，培養(yǎng)肉究竟是“魔鬼”還是“天使”？除了擔(dān)憂與關(guān)注培養(yǎng)肉的發(fā)展，還需要思索如何將食品營(yíng)養(yǎng)與安全植入其中，從而規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，造福人類。 “負(fù)責(zé)任創(chuàng)新” （Responsible Innovation，RI），作為近年來(lái)科技發(fā)展的重要戰(zhàn)略理念，可從理論思考及現(xiàn)實(shí)應(yīng)對(duì)的角度為此提供參考。為引起人們更深層次的探討及關(guān)注，在闡明負(fù)責(zé)任創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，就培養(yǎng)肉負(fù)責(zé)任創(chuàng)新的研發(fā)途徑進(jìn)行思索，并對(duì)其負(fù)責(zé)任創(chuàng)新的迫切性進(jìn)行商討與解析。

1 “負(fù)責(zé)任創(chuàng)新”之概念

“負(fù)責(zé)任創(chuàng)新”是指在全面考量適銷產(chǎn)品創(chuàng)新過程的基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)其倫理的可持續(xù)性、可接納度及社會(huì)期望值，社會(huì)行動(dòng)者和創(chuàng)新者在此互動(dòng)、透明的過程中彼此呼應(yīng)，科技進(jìn)步得以適當(dāng)植入人們的社會(huì)生活[7]。各國(guó)政策部門高度關(guān)注科技界對(duì)負(fù)責(zé)任創(chuàng)新的研究，《從全球?qū)用鎽?yīng)對(duì)科研政策的倫理和監(jiān)管挑戰(zhàn)》 （歐盟，2012） 報(bào)告中闡明，負(fù)責(zé)任創(chuàng)新的基本要素是風(fēng)險(xiǎn)管理、道德可接受性及人類利益[8]。目前，各國(guó)積極踐行創(chuàng)新項(xiàng)目及新興技術(shù)政策制定過程中的負(fù)責(zé)任創(chuàng)新。

荷蘭專家范·霍溫（Van Hoven） 將負(fù)責(zé)任創(chuàng)新定義為“在創(chuàng)新研究中，將所有利益相關(guān)者通過綜合的途徑參與進(jìn)來(lái)，讓其明晰選擇范圍的影響和自身行動(dòng)的后果，涉及道德觀念和社會(huì)需求的結(jié)果需合理評(píng)估，從而開發(fā)新的產(chǎn)品、研究和服務(wù)設(shè)計(jì)及功能性需求”[7]。霍溫認(rèn)為，社會(huì)價(jià)值是負(fù)責(zé)任的創(chuàng)新檢驗(yàn)評(píng)估的主要準(zhǔn)則，其通過設(shè)計(jì)來(lái)完成。在功能性需求，如速度、力、溫度等指標(biāo)滿足的同時(shí)，還要考量責(zé)任、隱私、尊重等價(jià)值設(shè)計(jì)的非功能性需求。因此，以理性價(jià)值作為創(chuàng)新決策和選擇的原則，負(fù)責(zé)任創(chuàng)新既超越了傳統(tǒng)對(duì)創(chuàng)新的經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)的理解，又將社會(huì)價(jià)值或道德倫理納入創(chuàng)新范疇，從而使創(chuàng)新活動(dòng)在價(jià)值設(shè)計(jì)中彰顯出“責(zé)任”；此外，通過構(gòu)建公眾利益相關(guān)者公平、民主、和諧的科技與社會(huì)關(guān)系，發(fā)揚(yáng)公共協(xié)商的作用，從而應(yīng)對(duì)創(chuàng)新的潛在風(fēng)險(xiǎn)及負(fù)效應(yīng)[8]?；诖?，可以發(fā)現(xiàn)，通過包容而前瞻的價(jià)值設(shè)計(jì)，再借助社會(huì)公眾的力量，負(fù)責(zé)任創(chuàng)新對(duì)科技創(chuàng)新開展負(fù)責(zé)任的治理與規(guī)范，人類整體利益得以可持續(xù)發(fā)展。

2 “負(fù)責(zé)任創(chuàng)新”研發(fā)培養(yǎng)肉

目前，制造培養(yǎng)肉最終產(chǎn)品的技術(shù)尚不明晰，且無(wú)來(lái)自動(dòng)物新食品的指南及可采納的監(jiān)管途徑。培養(yǎng)肉技術(shù)如何監(jiān)管已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA） 及加拿大衛(wèi)生部納入考慮范疇[9]。培養(yǎng)肉制造和生產(chǎn)中涉及的多種因素應(yīng)納入考慮范圍，且評(píng)估應(yīng)在單獨(dú)基礎(chǔ)上進(jìn)行，下述問題在培養(yǎng)肉的研發(fā)過程中主要存在：①研發(fā)培養(yǎng)肉過程中，所用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)組分有無(wú)安全使用史和載體安全性[10-11]；②制備培養(yǎng)肉的工藝是否安全[12]；③培養(yǎng)肉之基因改良的潛在安全性[13]。除了感官這一要素，培養(yǎng)肉的研發(fā)涉及社會(huì)的多重因素，因其研發(fā)帶來(lái)的食品安全問題、營(yíng)養(yǎng)問題、風(fēng)味問題等給人類飲食帶來(lái)諸多的挑戰(zhàn)。上述問題表明了負(fù)責(zé)任創(chuàng)新研發(fā)培養(yǎng)肉的迫切性，對(duì)此進(jìn)行了2 個(gè)方面的探討。

2.1 真實(shí)肉被培養(yǎng)肉取代之可能性

Winston Churchill 于1932 年提出了培養(yǎng)肉概念，但其進(jìn)展緩慢，食品級(jí)組織培養(yǎng)肉的相關(guān)研發(fā)于2000 年在歐美等國(guó)家展開[14-15]。2013 年，荷蘭專家Mark Post 采用動(dòng)物細(xì)胞組織研發(fā)出史無(wú)前例的人造肉[16-17]。含不同細(xì)胞的骨骼肌組成了動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)肉，其通過胚胎干細(xì)胞或肌衛(wèi)星細(xì)胞的分化、增殖、融合形成了骨骼肌纖維[18]。研發(fā)人員通過添加富含脂肪、氨基酸、維生素的培養(yǎng)液，先分離出可分化生長(zhǎng)的原始干細(xì)胞，加速其增殖分化，從而獲得大量牛肌肉組織細(xì)胞。細(xì)胞培養(yǎng)肉研發(fā)中不需進(jìn)行垃圾廢物處理，不耗費(fèi)水和飼料，既滿足了肉類的需求，又解決了傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)引發(fā)的環(huán)境問題，包括無(wú)抗生素和激素、動(dòng)物福利、環(huán)境友好等。營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味和口感接近真實(shí)肉制品的細(xì)胞培養(yǎng)肉，是人造肉未來(lái)的主要研發(fā)方向，但大規(guī)模肌肉細(xì)胞食品化和低成本獲取層面，還存在諸多理論與技術(shù)的挑戰(zhàn)。

2.2 研發(fā)培養(yǎng)肉的潛在危害及主要問題

2.2.1 安全性規(guī)范與評(píng)價(jià)無(wú)安全使用史之動(dòng)物細(xì)胞載體與培養(yǎng)組分

培養(yǎng)基、細(xì)胞培養(yǎng)支架和氧載體組成了培養(yǎng)肉生產(chǎn)系統(tǒng)3 個(gè)沒有安全使用歷史的組分[18-19]。應(yīng)用支架技術(shù)研發(fā)出不像牛排一樣高度結(jié)構(gòu)化的肉，而是具柔軟一致性、磨碎的無(wú)骨肉[20]。由于對(duì)支架在細(xì)胞培養(yǎng)過程完成后的人體降解途徑和可食用性，及細(xì)胞培養(yǎng)后移除并回收使用支架還存在疑慮，EDELMAN 將支架視為沒有安全使用歷史的產(chǎn)品，或在食品添加劑框架下對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)估，提出由可食用膠原蛋白制成的珠子作為基底，且其他可能的支架結(jié)構(gòu)包括大彈性片或長(zhǎng)細(xì)絲的陣列[21]。通常需補(bǔ)充10%～20%的生長(zhǎng)培養(yǎng)基用于肌衛(wèi)星細(xì)胞發(fā)育成骨骼細(xì)胞2 個(gè)階段的培養(yǎng)基[12-13，22]，其主要包括胎牛血清、馬氏血清或不含動(dòng)物血清的新型品牌培養(yǎng)基，這些成分必須經(jīng)過安全評(píng)估才能用于食品生產(chǎn)。諸如，大腸桿菌之類的微生物已被用于生產(chǎn)商業(yè)規(guī)模的食品添加劑和人類藥物，由轉(zhuǎn)基因植物和微生物生產(chǎn)的人血紅蛋白可用于培養(yǎng)肉生產(chǎn)[23]，且正在研發(fā)以確定它們是否可以生產(chǎn)血液替代品[24-25]?？扇芙獯罅垦鯕獾娜衔铮≒FCs），能發(fā)揮與血紅蛋白相同的功能，可參考其他食品添加劑進(jìn)行安全評(píng)估。應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)肉制造的生產(chǎn)途徑對(duì)這些氧載體的來(lái)源、成分或生產(chǎn)方法進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。

2.2.2 安全性規(guī)范與評(píng)價(jià)生產(chǎn)制備培養(yǎng)肉新工藝

培養(yǎng)肉研發(fā)體系中，培養(yǎng)細(xì)胞的過程得以簡(jiǎn)化：使用生物反應(yīng)器促使細(xì)胞以不間斷懸浮的狀態(tài)在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，組織裝配過程可以輕松地懸浮，且在低水平保持著流體切變。理想的生物反應(yīng)器是集成的封閉系統(tǒng)，潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)減少，從而產(chǎn)生將培養(yǎng)細(xì)胞用于肉類生產(chǎn)過程的新方法[26]。相較于動(dòng)物生長(zhǎng)和肉類屠宰，生物反應(yīng)器中培養(yǎng)細(xì)胞很新穎。生物反應(yīng)器優(yōu)選具有在線監(jiān)測(cè)體系的組分培養(yǎng)細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)基灌注的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)[27-28]。巨大的封閉表面區(qū)域用于培養(yǎng)和增殖細(xì)胞，組織生長(zhǎng)得以促進(jìn)，所以生物反應(yīng)器應(yīng)具有大容積、高自動(dòng)化體系及高產(chǎn)量細(xì)胞得以產(chǎn)生。這類無(wú)食品安全使用史的生物反應(yīng)器之前在食品生產(chǎn)過程從未使用過。基于此，需綜合考慮培養(yǎng)肉新工藝風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的以下要素：試驗(yàn)條件和設(shè)計(jì)；樣品采集制備全程的標(biāo)準(zhǔn)；全部樣品的原始數(shù)據(jù)及已發(fā)布數(shù)據(jù)；最終產(chǎn)品及預(yù)期用途等方面。

2.2.3 潛在安全性規(guī)范與評(píng)價(jià)之基因改造培養(yǎng)肉

不同味道、質(zhì)地和風(fēng)味特征的肉制品通過基因工程的細(xì)胞培養(yǎng)得以產(chǎn)生[29]。理論上，無(wú)需收獲更多的胚胎，只使用胚胎干細(xì)胞，從而使細(xì)胞具有無(wú)限的再生潛力[30-31]。多個(gè)細(xì)胞分裂可形成培養(yǎng)肉體系的細(xì)胞培養(yǎng)物及肌肉組織，但隨著胚胎干細(xì)胞的分化，可隨著遺傳突變的緩慢積累而發(fā)生?？赏ㄟ^下述方法以解決此問題：①細(xì)胞培養(yǎng)過程中需定期補(bǔ)充；②使用永生細(xì)胞系；③將一個(gè)細(xì)胞系永生化。其中，后2 種可能需要采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，這會(huì)導(dǎo)致民眾擔(dān)憂?；谙率龇椒ㄟM(jìn)行安全評(píng)估：在考量預(yù)期和非預(yù)期的影響基礎(chǔ)上，采用具安全使用史的傳統(tǒng)對(duì)應(yīng)物作為參照，來(lái)評(píng)價(jià)新品的安全性。需特別關(guān)注的是，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可能會(huì)無(wú)意中發(fā)展或增加生物體的致敏、毒性或致病性，需評(píng)價(jià)新型和常規(guī)肉類間任何顯著差異對(duì)健康的潛在不利影響。宿主和供體生物的歷史信息對(duì)培養(yǎng)肉的評(píng)價(jià)有相當(dāng)重要的作用，安全性評(píng)價(jià)可不進(jìn)行遺傳修飾，只是將來(lái)自動(dòng)物的細(xì)胞系與遺傳修飾的細(xì)胞系進(jìn)行比較，從而評(píng)價(jià)差異對(duì)健康的潛在不利影響。主要包括所使用生物體的來(lái)源、特性和預(yù)期功能，基因編輯方法；刪除、添加、插入或修改DNA 的信息；最終載體/構(gòu)建體中序列的方向位置；目標(biāo)細(xì)胞引入基因的功能等方面。

基于此，鑒于培養(yǎng)肉潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)及對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)防范與安全管理規(guī)范，完全有必要研究培養(yǎng)肉的負(fù)責(zé)任創(chuàng)新。隨著培養(yǎng)肉在人類飲食中的出現(xiàn)，具有安全責(zé)任的培養(yǎng)肉的需求將變得更加緊迫。人類無(wú)法在培養(yǎng)肉出現(xiàn)安全、營(yíng)養(yǎng)等狀況之時(shí)再去找尋幫助，因此需高瞻遠(yuǎn)矚、提前謀劃，進(jìn)行“負(fù)責(zé)任創(chuàng)新”培養(yǎng)肉的研發(fā)。

3 “負(fù)責(zé)任創(chuàng)新”培養(yǎng)肉的必由之路

培養(yǎng)肉作為現(xiàn)代科技發(fā)展的產(chǎn)物，其研發(fā)對(duì)人類膳食產(chǎn)生了巨大的影響，為解決目前因培養(yǎng)肉研發(fā)引起的憂慮，及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展食品的期望，需合理考量、科學(xué)規(guī)劃其定位與功能?！柏?fù)責(zé)任創(chuàng)新”培養(yǎng)肉的研發(fā)是探尋其與人類膳食和諧共生的必由之路。

培養(yǎng)肉的安全管理規(guī)范與風(fēng)險(xiǎn)防范已開展相關(guān)研究工作，具體內(nèi)容如下：

3.1 組分、載體及全程化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)先防范及安全指標(biāo)系統(tǒng)的建立

為防止長(zhǎng)期培養(yǎng)物的感染，需在細(xì)胞培養(yǎng)物中加入抗有絲分裂劑或抗生素進(jìn)行生產(chǎn)。為確保所用材料的安全使用，規(guī)范研發(fā)全程，需進(jìn)行使用材料及研發(fā)周期安全性評(píng)估。因此，開展無(wú)安全使用史材料、遺傳修飾過程、新工藝，以及最終產(chǎn)品中增塑劑、抗生素、殘留化學(xué)污染物的檢測(cè)技術(shù)研究，以防止研發(fā)過程中使用載體污染物的引入；研發(fā)中存在的任何載體溶劑、抗結(jié)塊劑、固體稀釋劑或在食品制造過程中使用的沉淀助劑、過濾劑等，都需建立標(biāo)識(shí)、純度規(guī)格、樣品標(biāo)簽和使用說明。最后，形成化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)先防范準(zhǔn)則和技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以建立培養(yǎng)肉載體和組分的化學(xué)性風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)系統(tǒng)。

3.2 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)及轉(zhuǎn)化全程生物風(fēng)險(xiǎn)防范和安全指標(biāo)系統(tǒng)的建立

對(duì)于培養(yǎng)肉研發(fā)全程的基因修飾潛在風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)安全使用史的食用培養(yǎng)肉及新組分，應(yīng)逐案處理進(jìn)行合適的毒理學(xué)試驗(yàn)，建成培養(yǎng)肉全基因組的序列數(shù)據(jù)庫(kù)；培養(yǎng)肉研發(fā)全程會(huì)引入一定量非食品級(jí)的胞內(nèi)蛋白，造成高風(fēng)險(xiǎn)的生物外源物質(zhì)，以及轉(zhuǎn)基因后形成新的基因表達(dá)體，導(dǎo)致未知潛在毒性和致敏性。基于此，建立安全防范技術(shù)準(zhǔn)則，考量復(fù)雜研發(fā)系統(tǒng)中培養(yǎng)肉的潛在毒性和致敏性評(píng)價(jià)，明確培養(yǎng)肉的生物檢測(cè)指標(biāo)體系很有必要。

3.3 營(yíng)養(yǎng)素利用率比較、營(yíng)養(yǎng)組分分析和膳食暴露量評(píng)價(jià)的建立

為了充分利用食物資源，了解培養(yǎng)肉研發(fā)過程中食品營(yíng)養(yǎng)素的變化和損失，采用傳統(tǒng)肉制品作為營(yíng)養(yǎng)物參照，評(píng)價(jià)培養(yǎng)肉中各種可食性天然組分，依據(jù)使用傳統(tǒng)工藝同種食物的預(yù)期營(yíng)養(yǎng)價(jià)值變化，評(píng)估是否對(duì)消費(fèi)者總體膳食營(yíng)養(yǎng)量的攝入產(chǎn)生重大影響。測(cè)試細(xì)胞培養(yǎng)的最終產(chǎn)品，分析性質(zhì)的差異。在此基礎(chǔ)上，明確培養(yǎng)肉的膳食攝入標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

作為新生的科技成果，培養(yǎng)肉的研發(fā)對(duì)人類產(chǎn)生了重要的沖擊和挑戰(zhàn)，其生產(chǎn)是一種預(yù)期可獲得大量關(guān)注與投資的新興技術(shù)，通過前沿且包容的方法對(duì)培養(yǎng)肉“負(fù)責(zé)任的創(chuàng)新”進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)很有必要。為了明確安全及合理的使用培養(yǎng)肉，在充分考量社會(huì)需求和食品安全的選擇的基礎(chǔ)上將社會(huì)價(jià)值植入其中，從而形成具安全管理規(guī)范和風(fēng)險(xiǎn)防范的決策與行動(dòng)。將創(chuàng)新和負(fù)責(zé)任行為緊密結(jié)合進(jìn)行培養(yǎng)肉“負(fù)責(zé)任的創(chuàng)新”，良性、開放、健康和包容地促進(jìn)培養(yǎng)肉的研發(fā)，從而助推人類膳食與培養(yǎng)肉的和諧共生。