我国人造肉行业发展现状及政策建议

21世纪初期诞生的合成生物学,通过设计及构造新的生物实体,改变了人类利用资源的方式[1]。人造肉技术作为合成生物学在食品产业的应用探索,创造性地将肉制品从传统畜牧业养殖转变为先进工业生产,引领了全球肉类产业的一次颠覆式革命,被世界著名科普杂志《科学美国人》评为“全球十大突破性技术”。人造肉技术是当下欧美发达国家商业化应用最为成熟的食物科技之一,我国也涌现出一批人造肉初创企业。本研究立足人造肉行业发展影响因素,聚焦国内外发展现状与竞争格局,提出发展对策和建议,以期抓住行业风口机会,突破技术壁垒,推动行业加速发展。

1 人造肉行业发展背景与意义

1.1 有效填补我国未来肉类产品需求缺口

依据经济合作与发展组织(OECD)数据,中国、欧盟与美国在2017—2019年间平均肉类食品消费量分别达8 908.4万、5 060.6万与4 086.5万t,预计2020—2029年,肉类食品消费增速分别可达1.87%、-0.19%与0.64%[2]；从人均肉类食品消费量来看,2017—2019年,中国肉类人均消费量为48 kg,约为美国(99.4 kg)的一半不到[2],未来中国的肉类消费总量将进一步增加,中国植物性食品产业联盟秘书长薛岩近预计2050年中国肉类产品的供给缺口将达到3 800万t以上,人造肉可以高效填补该供给缺口。此外,目前中国畜牧业呈现小规模、家庭散养为主的特征[3],建立以人造肉产业与集约化规模化二元并重的肉类产品生产模式可能是未来畜牧业发展的良好布局。

1.2 有效减少畜牧养殖对环境负面影响

依据联合国粮食与农业组织(FAO)数据,畜牧业已成为全球温室气体排放的主要来源之一,全球30%的陆地面积被用于畜牧养殖业,排放的温室气体占全球14.5%[4]。从生态价值评价的角度看,人造肉能够显著减缓全球气候变暖与减少环境负担[3],TUOMISTO等[5]对人造肉规模生产对环境影响评估发现,人造肉生产的能源消耗与传统养殖肉接近,但温室气体排放、土地占用与产生的水足迹都显著低于传统养殖肉。

1.3 有效满足消费者日常健康饮食需求

从卫生统计的角度来看,长期食用传统养殖肉与癌症、心脏病和糖尿病等重大疾病患病存在正相关性,食用传统养殖肉会增加16%的癌症以及21%的心脏病患病风险[6],因此基于健康消费的内生需求,消费者未来会持续增加素食消费量。植物基人造肉给予素食消费者更多选择,细胞基人造肉可以将饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸之间的比率控制在一定范围内[7],不仅具有低胆固醇与脂肪等优势,而且从根本上阻断了很多人畜共患病和动物疫病的传播,如疯牛病、口蹄疫等。

2 人造肉行业发展现状与趋势

2.1 植物基人造肉比细胞基人造肉技术工艺更为成熟

按照技术原理,人造肉产品主要分为两类：植物基人造肉与细胞基人造肉[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为上游原材料,通过蛋白分离与生物物理等技术将植物蛋白转换成纤维状的植物蛋白制品。由于上述加工工艺相对成熟,并且豆科植物原材料丰富,已经逐步开始商业化工业生产探索,但如何让植物蛋白的圆形分子结构重构为肉类的纤维分子,使得其在颜色、口感、风味等方面都更接近于传统肉,仍是目前需要解决的技术难点[9]。

细胞基人造肉通常采用从动物分离出来的可高效增殖的干细胞或组织,借助生物反应器进行大规模组织培养,增殖分化为类似于肌肉的原始纤维组织[10],再添加谷氨酰胺转氨酶这类催化剂,共价交联分化产生的肌肉纤维蛋白,实现细胞基人造肉的结构化。DEKKERS等[11]综述细胞基人造肉生产制备的结构化路径,并按自上而下(top-down)和自下而上(bottom-up)两条途径,强调蛋白质的各项异性纤维成型技术是人造肉的关键。考虑到细胞基人造肉是由动物蛋白构成的,相较于植物基人造肉,理论上会在营养、口感和风味等方面更加接近传统养殖肉,在未来更有可能实现全面替代传统养殖肉,但是目前在技术层面,特别是细胞大规模、低成本获取与食品转化等方面,还存在一系列亟待解决的关键问题。此外,由于肌肉成分的多样性、结构的多层次尤其是复杂的各向异性,以及表现出特有的黏弹性等材料属性[12],因此实现真正意义上与肌肉结构一致的人造肉依靠目前的科技发展水平在未来很长一段时间内难以实现。

2.2 人造肉技术整体发展水平仍然较低

人造肉技术整体发展水平低主要体现在数量与质量两个层面：从数量上看,截至2019年全球人造肉专利申请集中在日本与美国(分别为120项与108项,占专利总数的50%以上)的技术驱动型公司,但其中有效专利仅占9.03%[13]；从质量上看,尽管技术在行业转化方面有了一定的进步,但底层技术问题仍未有大的突破,例如细胞基人造肉的易受污染与增殖速度慢、植物基人造肉的高纯度蛋白提取能力较低与植物蛋白异味难祛除等问题仍需进一步解决。

植物基人造肉核心技术在于肉类风味大分子合成。植物基人造肉的生产原料是植物蛋白,与传统养殖肉的主要成分有巨大差距,产品研发注重模仿传统养殖肉的颜色、风味与口感。颜色方面,可添加甜菜汁或与动物血红蛋白同源的豆血红蛋白,模仿传统养殖肉的红色；风味是目前植物基人造肉产品市场竞争者的核心机密,不同公司在合成技术、原材料与配方比例存在较大差异；口感方面,植物基人造肉基于植物原料挤压剪切等技术成型,因而结构质地松散、咀嚼性和弹性弱,目前多糖在植物基人造肉中的应用或可探索解决人造肉立体感、纤维硬度、嫩度、多汁性和弹性等方面的问题[14]。

细胞基人造肉核心技术在于细胞大规模增殖。细胞基人造肉与传统养殖肉在风味上更加接近,但由于规模化生产的工艺、反应器尚未完善等诸多问题较为突出[15],导致目前细胞增殖培养产率较低。我国于2019年11月由南京农业大学周光宏教授团队研发出第一块重达5 g基于动物肌肉干细胞的人造肉,表明我国已迈入该领域研究国际前列。因而目前细胞基人造肉领域市场竞争者应更加注重重点环节与关键技术的研发与专利积累,从而构筑行业技术壁垒。

2.3 人造肉生产成本仍然高于传统养殖肉

目前细胞基人造肉由于技术不成熟而生产成本居高不下,生产成本最低的以色列Future Meat Technologies公司,其2019年的最新技术也只能将生产成本降到360美元/磅,大部分研发企业声称2021年能将生产成本降低至接近传统养殖肉的水平。植物基人造肉的生产成本虽然显著低于细胞基人造肉,但仍略高于传统养殖肉,一定程度上降低了大众消费意愿。随着技术水平的提升与市场规模的扩大,预期未来人造肉生产成本有望低于传统养殖肉。

2.4 合成生物学技术加速提升人造肉品质风味

目前人造肉的风味与口感不及传统养殖肉类。其中细胞基人造肉虽然来源于动物细胞,但在口感与外观上离传统养殖肉还有距离,尤其是骨头、筋膜等特殊部位口感模仿难度很高；植物基人造肉产品来源于植物蛋白,在口感与风味等方面与传统养殖肉的差距更大。

合成生物学技术作为推动人造肉行业前进的源动力,不断在风味与口感上挑战传统养殖肉。目前研究人员把大豆血红蛋白相关基因片段通过合成生物学的手段插入毕赤酵母基因组中,在借助酵母生产大豆血红蛋白,来模仿传统养殖肉血色与腥味[16-17],解决了从大豆根瘤中直接提取大豆血红蛋白涉及的提取过程复杂,生产成本高,不适合大规模生产的问题[1]。随着合成生物学在改善食品营养与风味等方面的应用越来越受到重视,未来合成生物学将使得人造肉在“色、香、味”三个重要维度上与传统养殖肉无限接近。

3 国内外人造肉行业与市场竞争格局

3.1 全球保持高速增长,市场竞争激烈

人造肉市场风起云涌,蕴藏万亿市场潜能。据Research and Markets报告[18],2019年全球传统养殖肉市场规模已经达到1.22万亿美元,但2015—2019年间复合增长率仅为2.4%,相较于传统养殖肉万亿的市场规模,未来可作为传统养殖肉替代品的人造肉市场渗透率目前还处于较低水平,但随着消费者逐步接受,未来市场空间广阔,比较明显的体现是而近几年植物基人造肉产品却终保持着超过20%的复合增长率,人造肉产品在欧洲地区的市场规模有望从2018年的15亿欧元增长到2025年的24亿欧元,在美国的市场规模有望从2018年的101亿美元增长到2026年的309亿美元[19]。

初创公司跑马圈地,传统巨头跑步进场。人造肉市场主要参与者是数量繁多的中小企业,具有高度分散的特征。科技驱动型新兴人造肉企业还处于对产品的市场验证阶段,目前市场份额都较小,据兴业证券经济与金融研究院报告,全球首家植物基人造肉上市公司Beyond Meat的市场占有率仅为6.8%,李嘉诚与周凯旋参与投资的Impossible Foods即使拥有销售渠道优势,市场占有率仍不到10%,而领跑全球细胞基人造肉行业的Memphis Meat目前还未实现规模商业化生产。此外,如嘉吉、荷美和泰森等传统养殖肉龙头公司也通过投资并购参与到该行业的激烈竞争中,市场竞争愈发激烈(表1)。

表1 全球人造肉产业重点企业清单

Table 1 Key enterprises of artificial meat industry

突破核心技术壁垒,拓宽渠道抢滩登陆。由于目前市场参与者拥有的专利较少,仍有大量涉及生产成本的底层技术没有突破,因而市场参与者均将精力投入到技术壁垒的构建,以先进技术获取更大的市场份额。例如近年来Beyond Meat研发费用在营业成本的占比均保持在20%以上,2018年研发费用更是高达960万美元,实现同比增长67.5%。并通过不断申请专利来提升技术壁垒,扩张产品类别。此外,全球人造肉公司从2017年至今都逐步推进渠道拓展,在餐饮与零售的双销售渠道寻求市场增量。

3.2 我国处于试水阶段,市场格局未定

我国人造肉市场规模较小,市场竞争者较少。相对欧美发达国家,我国人造肉行业发展水平相对滞后,仅深圳与北京具有国内先发优势。我国人造肉市场处于蓝海阶段,参与企业数量较少,产品技术能够对标国际先进水平的仅有深圳星期零、北京珍肉等初创企业。例如,国内第一家获得融资的植物肉食品公司北京未食达(Vesta)于2019年6月完成天使轮融资；2019年11月深圳星期零与奈雪联合进行试卖,售价48元的150个人造肉汉堡在1 h内售罄,2020年深圳星期零已经完成三轮融资,打破了国内人造肉公司最高金额记录；2019年中秋期间,北京珍肉与上海真老大房合作试卖国内首款“人造肉月饼”,每份售价88元的3 000份产品在6天内售罄,充分显示人造肉产品市场需求巨大。

我国传统肉制品巨头或将重塑竞争格局。我国食品行业巨头还未全面进军人造肉市场,目前还处于合作研发的阶段。其中如百草味与金字火腿这类休闲食品龙头通过与美国杜邦公司达成技术合作生产人造肉食品；青山纸业这类非食品行业龙头也通过与北京工商大学技术合作开发供给军方的人造肉食品；而双汇、雨润这类传统肉制品行业龙头拟收购行业上游豆制品原材料公司,进军人造肉行业,随着人造肉市场逐渐成熟,或将重塑竞争格局。

我国人造肉企业更注重商业模式创新。我国人造肉企业由于技术与资本积累少,主要借助生产与研发合作的轻资产模式试水市场。深圳星期零的人造肉产品的生产委托江苏鸿昶食品,研发通过与北京工商大学、江南大学等高校进行技术合作,使得公司能够在技术与资金都不足的情况下通过餐饮渠道快速发展。在生产与研发环节,北京珍肉同深圳星期零类似,但销售渠道布局集中在零售商。

4 我国人造肉行业政策发展建议

4.1 依托合成生物学技术开展人造肉技术攻关

基于未来食品的合成生物学研究探索,尤其是食品感知科学的基础和应用研究正逐渐成为食品科技发展的关键技术。亟需推进合成生物重大科技基础设施的建设与使用,以合成生物学大设施为抓手,搭建企业共享服务平台,加强用户培训与共享服务,促进用户绑定与产业集聚。支持人造肉研发企业使用一体化的设计学习与合成测试平台,开展人造肉风味相关生物大分子的研发攻关,实现技术与产品不断升级迭代。

4.2 全链条资金扶持产学研用机构提质增效

以全球视野谋划和推动具有一定人造肉产业基础的城市(如北京与深圳)产业发展,编制人造肉领域全球招商图谱,发挥我国合成生物大设施等与国内巨大消费市场双重引力,主动出击接洽国外人造肉目标企业,支持国内龙头企业联合高校或科研院所设立实验室或研发中心等,释放产学研用全链条集聚效应,形成人造肉行业发展的良性循环。

同时亟需加大对人造肉产业的扶持力度,给予财政扶持、税收优惠等一揽子资金政策支持,补贴初创企业前期研发运营费用,提升深圳人造肉企业竞争力。引导天使投资、风险投资投向人造肉产业链薄弱环节,为人造肉产业发展注入动能,促进深圳人造肉产业整体提速。

4.3 不断规范人造肉产业发展环境

作为一个新兴行业,严谨科学的质量标准是我国人造肉行业健康发展的保障,我国现有的法规标准与人造肉产品的创新及行业发展难以有效对接,应完善人造肉产品的市场准入审批规则,着重兼顾人造肉产品上市安全原则与效率诉求。同时建议人造肉行业龙头企业组建人造肉行业协会,促进企业交流合作,实现互利共赢。从国际上看,植物基人造肉用以模仿传统养殖肉血色与腥味的大豆血红蛋白已被美国食品药品监督管理局批准上市,我国应积极推进中国食品科学技术协会的人造肉国标制定工作,规范市场行为,在人造肉产业监管体制机制上借鉴欧美先进国家和地区,优化产业发展环境。

4.4 持续开展人造肉市场教育

艾媒咨询对人造肉市场的调研数据显示,在不愿意尝试人造肉的消费者中,近一半是出于心理因素的影响,可见人造肉行业要想快速发展就得获得更多终端消费者的支持。针对人造肉消费的疑虑,亟需政企合作开展人造肉食品科普推广工作,消除公众疑虑,传播科学思想,提高公众接受度与认可度,创造良好市场氛围,节省企业宣传成本,吸引全球人造肉企业落户中国,优化产业发展环境。

4.5 加大人造肉产业多层次人才培养

人造肉产业发展的核心是技术,高校内传统学科设置无法满足未来人造肉产业发展需要,鼓励我国高校在合成生物学科领域先行先试,增设专业学科,培养基础扎实的科研人才,促进人造肉领域科研成果产出。鼓励人造肉企业与北京工商大学、江南大学等国内外技术领先的高校、科研院所合作,培养符合产业需要的专业技术人才,加快科技成果产业化。