《食品科學(xué)》：北京工商大學(xué)董黎明教授等：細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基的生命周期環(huán)境影響研究進(jìn)展

肉類是營養(yǎng)的重要來源，據(jù)預(yù)測，到2056年全球人口將達(dá)到100億，肉類需求預(yù)計(jì)將增加73%。然而傳統(tǒng)畜牧業(yè)面臨資源和環(huán)境雙重挑戰(zhàn)，動(dòng)物制品提供了全球17%的食物和40%～58%的蛋白質(zhì)，卻占用了77%的農(nóng)用地和30%的水資源，其產(chǎn)生的溫室氣體占全部人類活動(dòng)的12%～20%，傳統(tǒng)畜牧業(yè)同時(shí)還伴隨著食品安全和動(dòng)物福利等問題。在此背景下，細(xì)胞培養(yǎng)肉因具有資源利用率高、環(huán)境友好、營養(yǎng)健康等優(yōu)勢(shì)，有望為滿足全球食品需求提供更可持續(xù)的解決方案。

細(xì)胞培養(yǎng)肉也稱培育肉，是利用合成生物學(xué)、細(xì)胞工程和食品工程等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，通過分離動(dòng)物原生組織中的干細(xì)胞，再經(jīng)過一系列體外培養(yǎng)分化而獲得的新型肉類食品，是極具前景的新型替代蛋白。大食物觀背景下，以細(xì)胞培養(yǎng)肉為代表的新蛋白已成為保障未來食物供給的必然選擇。近年來國家陸續(xù)發(fā)布了多個(gè)支持細(xì)胞培養(yǎng)食品發(fā)展的相關(guān)政策文件，包括農(nóng)業(yè)農(nóng)村部與國家發(fā)展和改革委員會(huì)的“十四五”發(fā)展規(guī)劃，均明確指出“細(xì)胞培養(yǎng)肉類”“人造蛋白”及其他新型未來食品是國家食品供應(yīng)的重要發(fā)展方向。有關(guān)細(xì)胞培養(yǎng)肉的研究逐漸成為熱點(diǎn)，然而鮮見針對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉及培養(yǎng)基環(huán)境影響問題的研究和探討。

生命周期評(píng)價(jià)（LCA）是國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，能夠?qū)Ξa(chǎn)品從原材料提取、生產(chǎn)制造、使用消費(fèi)到廢棄處置的全生命周期過程中產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)荷進(jìn)行量化核算，從而分析對(duì)環(huán)境影響最大的環(huán)境熱點(diǎn)環(huán)節(jié)，制定清潔生產(chǎn)方案。應(yīng)用LCA方法科學(xué)評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉及培養(yǎng)基的環(huán)境影響，不僅對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)業(yè)識(shí)別生產(chǎn)環(huán)境熱點(diǎn)、制定改進(jìn)方案、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展至關(guān)重要，也有助于關(guān)注環(huán)境與社會(huì)議題的投資者或融資方明晰細(xì)胞培養(yǎng)肉相關(guān)研究與生產(chǎn)的環(huán)境影響。

北京工商大學(xué)的阿月爾古力·阿布都尼亞孜、陳舒婷、董黎明*等概括細(xì)胞培養(yǎng)肉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及環(huán)境影響維度的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)圍繞LCA方法的4 個(gè)步驟分析不同LCA研究的差異給出優(yōu)化建議，并結(jié)合細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)境熱點(diǎn)提出產(chǎn)業(yè)可持續(xù)提升路徑。

1 基于CiteSpace的細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基環(huán)境影響國內(nèi)外文獻(xiàn)定量分析

為了把握細(xì)胞培養(yǎng)肉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及其環(huán)境影響相關(guān)研究現(xiàn)狀，本文采用CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量軟件，分別以“cultivated meat”/“cultured meat”和“培養(yǎng)肉”/“培育肉”為關(guān)鍵詞，在Web of Science核心合集和中國知網(wǎng)中進(jìn)行檢索，共篩選出國內(nèi)外近15 年（2010年1月—2025年9月）間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的文獻(xiàn)1 115 篇，進(jìn)行了關(guān)鍵詞共現(xiàn)和聚類分析，共同揭示研究熱點(diǎn)和研究概念間的關(guān)聯(lián)，見圖1、2。

圖1顯示的是中英文文獻(xiàn)出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)越大，表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次越高，代表研究關(guān)注度較高。對(duì)比國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，國外關(guān)于細(xì)胞培養(yǎng)肉的研究文獻(xiàn)較多（772 篇），研究熱點(diǎn)主要集中于細(xì)胞培養(yǎng)肉干細(xì)胞分離、技術(shù)挑戰(zhàn)、消費(fèi)者接受度等方面，環(huán)境影響維度的研究相對(duì)較少，其中采用LCA方法評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉或培養(yǎng)基環(huán)境影響的論文為14 篇。國內(nèi)關(guān)于細(xì)胞培養(yǎng)肉的研究文獻(xiàn)較少（343?篇），研究熱點(diǎn)主要集中在細(xì)胞增殖技術(shù)、支架材料開發(fā)、消費(fèi)者支付意愿等方向，評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉環(huán)境影響的研究文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。圖2是對(duì)英文關(guān)鍵詞進(jìn)行的聚類，分析環(huán)境相關(guān)聚類 environment footprint（環(huán)境足跡）可以看出，環(huán)境相關(guān)研究主要圍繞animal welfare（動(dòng)物福利）、impacts（影響）、livestock production（畜牧生產(chǎn)）、life cycle assessment（生命周期評(píng)估）、sustainability（可持續(xù)性）、greenhouse gas（溫室氣體）等內(nèi)容開展較多。但聚類編號(hào)（）較大，一般聚類編號(hào)越小，表示研究規(guī)模越大。綜上，國內(nèi)外系統(tǒng)評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉環(huán)境影響的研究仍顯不足，一方面這與細(xì)胞培養(yǎng)肉尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模全面商業(yè)化生產(chǎn)有關(guān)，因此目前關(guān)于細(xì)胞培養(yǎng)肉環(huán)境影響的研究多基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)及建模假設(shè)，多為產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)前預(yù)測其影響的前瞻性研究。另一方面，雖然已有部分細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)品上市，但細(xì)胞培養(yǎng)肉工廠實(shí)際生產(chǎn)詳細(xì)數(shù)據(jù)信息保密，使得供開展LCA評(píng)估的詳細(xì)數(shù)據(jù)匱乏。

針對(duì)國內(nèi)外共同關(guān)注的熱點(diǎn)（即消費(fèi)者對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉的接受度），多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境友好、動(dòng)物福利、健康是驅(qū)動(dòng)消費(fèi)者接受細(xì)胞培養(yǎng)肉的積極因素。Rodríguez Escobar等在對(duì)比智利、比利時(shí)和中國消費(fèi)者對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉的接受度研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，中國消費(fèi)者的接受度最高，其中健康感知、對(duì)肉類的依戀程度、產(chǎn)品創(chuàng)新性、環(huán)境可持續(xù)性及動(dòng)物福利是影響接受度的核心因素。黃耀彬的研究則顯示，若向消費(fèi)者傳遞細(xì)胞培養(yǎng)肉具有健康效益和疾病防控作用的信息，其平均支付意愿會(huì)提升24.34%，其次是營養(yǎng)健康和食品安全信息、環(huán)境友好生產(chǎn)信息和環(huán)境可持續(xù)性信息。在生態(tài)文明建設(shè)持續(xù)推進(jìn)的時(shí)代背景下，增強(qiáng)公眾環(huán)保意識(shí)已成為推動(dòng)環(huán)保型消費(fèi)品市場發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。因此，未來隨著細(xì)胞培養(yǎng)肉綠色生產(chǎn)技術(shù)的不斷迭代，細(xì)胞培養(yǎng)肉健康安全性能提高的同時(shí)，較傳統(tǒng)肉類節(jié)約資源、綠色可持續(xù)的環(huán)境優(yōu)勢(shì)更加凸顯，人們的綠色消費(fèi)、環(huán)保意識(shí)的提升可能會(huì)促進(jìn)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉的消費(fèi)，尤其是推動(dòng)國內(nèi)消費(fèi)者對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉的接受程度。

2 細(xì)胞培養(yǎng)肉的LCA研究

細(xì)胞培養(yǎng)肉的LCA研究遵循了ISO 14040標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法學(xué)框架：1）目標(biāo)和邊界的確定；2）生命周期清單分析；3）生命周期影響評(píng)價(jià)；4）生命周期解釋。表1為截至2025年9月查閱到的所有采用LCA方法評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉的研究文獻(xiàn)參數(shù)信息，Escobar、李石磊等綜述了2011—2021年的文獻(xiàn)。本小節(jié)在前人的基礎(chǔ)上補(bǔ)充梳理近期最新的研究結(jié)果，按照上述方法學(xué)框架分析總結(jié)細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA的研究成果和不足。

2.1 研究目的、功能單位和系統(tǒng)邊界

細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA的研究目的主要包括預(yù)測細(xì)胞培養(yǎng)肉規(guī)?；a(chǎn)時(shí)的環(huán)境影響及與傳統(tǒng)蛋白質(zhì)產(chǎn)品比較的環(huán)境優(yōu)勢(shì)等。功能單位多基于質(zhì)量如1 kg或1 t產(chǎn)品，當(dāng)將環(huán)境影響僅與產(chǎn)品的質(zhì)量聯(lián)系起來時(shí)，食品提供的營養(yǎng)等核心功能沒有考慮在內(nèi)。盡管Smetana等還采用了統(tǒng)一能量（3.75 MJ）和統(tǒng)一蛋白質(zhì)消化率（0.3 kg）作為功能單位，但這些單位都不能反映肉類營養(yǎng)價(jià)值的全部，礦物質(zhì)、脂肪、脂肪酸、膽固醇、鹽和維生素也是肉類提供的重要成分。因此多位研究者建議開發(fā)一種能夠反映細(xì)胞培養(yǎng)肉完整綜合營養(yǎng)價(jià)值的功能 單位，將環(huán)境影響與其營養(yǎng)價(jià)值聯(lián)系起來。

系統(tǒng)邊界是進(jìn)行LCA時(shí)收集數(shù)據(jù)的范圍，通常和研究目的密切相關(guān)。目前細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA的系統(tǒng)邊界多數(shù)研究采用“從搖籃即原材料生產(chǎn)到細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)工廠大門”，未包含包裝及后期供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)。Smetana等的研究將系統(tǒng)邊界擴(kuò)充至消費(fèi)者餐桌，7 類肉類替代品的下游環(huán)節(jié)包括產(chǎn)品運(yùn)輸至超市、冷藏及消費(fèi)者油炸環(huán)節(jié)，然而這些環(huán)節(jié)統(tǒng)一按假設(shè)距離和能耗標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，沒有體現(xiàn)不同研究產(chǎn)品之間的差異。有研究推測，如果比較細(xì)胞培養(yǎng)肉整個(gè)生命周期，細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響可能比傳統(tǒng)肉類更低。因?yàn)榧?xì)胞培養(yǎng)肉無需運(yùn)輸整只動(dòng)物，而且工廠化的生產(chǎn)地點(diǎn)比一般農(nóng)場可能更靠近消費(fèi)者。此外，細(xì)胞培養(yǎng)肉不含多余的骨頭、脂肪和血液，質(zhì)量較輕，因此運(yùn)輸能源及冷藏需求也一定會(huì)減少。因此，基于搖籃到墳?zāi)沟娜芷谙到y(tǒng)邊界更能科學(xué)評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響。圖3是整合多個(gè)相關(guān)文獻(xiàn)繪制的細(xì)胞培養(yǎng)肉從搖籃到墳?zāi)沟娜芷谕暾到y(tǒng)邊界，包括動(dòng)物干細(xì)胞采集分離、培養(yǎng)基生產(chǎn)、支架生產(chǎn)、細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)、廢棄物處理、副產(chǎn)品回收、產(chǎn)品運(yùn)輸及冷藏、產(chǎn)品分銷及食用階段。

2.2 生命周期清單分析

生命周期清單分析是進(jìn)行數(shù)據(jù)收集整理，將所研究系統(tǒng)有關(guān)輸入和輸出量化的過程。由于缺乏大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)，目前細(xì)胞培養(yǎng)肉的清單數(shù)據(jù)主要依賴大量假設(shè)和模型模擬計(jì)算。2021年荷蘭CE Delft環(huán)境研究所發(fā)布了基于15 家細(xì)胞培養(yǎng)肉企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA的研究報(bào)告，2022年美國SCiFi Foods公司的混合細(xì)胞培養(yǎng)肉漢堡LCA研究大部分?jǐn)?shù)據(jù)清單也來自于生產(chǎn)企業(yè)。以上研究提供了生產(chǎn)工藝與設(shè)施參數(shù)、細(xì)胞相關(guān)參數(shù)、物料與能源消耗數(shù)據(jù)的范圍、平均值、中位數(shù)或眾數(shù)，模型輸入的一些定量數(shù)據(jù)如重組蛋白生產(chǎn)的估計(jì)能耗、培養(yǎng)基成分的具體用量等詳細(xì)數(shù)據(jù)受保密限制無法公開，而這些數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品評(píng)估和研究可重復(fù)性至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈冎苯雨P(guān)系到細(xì)胞培養(yǎng)基的使用量。分析發(fā)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)肉的清單數(shù)據(jù)缺口主要體現(xiàn)在培養(yǎng)基組分上。綜上，來源于細(xì)胞培養(yǎng)肉企業(yè)的真實(shí)數(shù)據(jù)使得近期研究中細(xì)胞培養(yǎng)肉的清單數(shù)據(jù)較以往更加精準(zhǔn)，但仍存在獲取難、透明度低等問題。

2.3 生命周期影響評(píng)價(jià)

生命周期影響評(píng)價(jià)是將環(huán)境影響定性定量的過程，一般分為影響分類、特征化等必要環(huán)節(jié)，以及歸一化、加權(quán)等可選環(huán)節(jié)。影響評(píng)價(jià)方法根據(jù)評(píng)價(jià)目的分為中點(diǎn)法和終點(diǎn)法兩種類型。中點(diǎn)法直接面向環(huán)境問題，關(guān)注產(chǎn)品生命周期內(nèi)排放的物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成的潛在影響。而終點(diǎn)法則是為了評(píng)估損害，關(guān)注排放物質(zhì)對(duì)受體產(chǎn)生的綜合環(huán)境損害。

為盡可能詳細(xì)分析環(huán)境影響，細(xì)胞培養(yǎng)肉及培養(yǎng)基的LCA評(píng)價(jià)方法常用中點(diǎn)法，尤其是ReCiPe Midpoint，相比于CML2001和TRACI，ReCiPe 2016包含了更多的中點(diǎn)影響類別，包括全球變暖、水資源消耗等18 種指標(biāo)。終點(diǎn)法的損害類型主要分為人體健康損害、生態(tài)系統(tǒng)損害、資源耗竭3 種類型。本文所列細(xì)胞培養(yǎng)肉及培養(yǎng)基LCA研究選用的環(huán)境影響指標(biāo)，均包含了全球變暖潛勢(shì)，其次是土地利用、富營養(yǎng)化、水資源消耗及能源消耗等。分析發(fā)現(xiàn)選用中點(diǎn)法的研究，均對(duì)清單數(shù)據(jù)進(jìn)行了影響結(jié)果特征化分類，方便了解細(xì)胞培養(yǎng)肉在各類環(huán)境影響指標(biāo)下的具體當(dāng)量。

終點(diǎn)法通過最終生成單一綜合評(píng)分能夠橫向?qū)Ρ燃?xì)胞培養(yǎng)肉和其他蛋白產(chǎn)品的整體環(huán)境影響。如Smetana等的研究采用ReCiPe V1.08終點(diǎn)法，計(jì)算出細(xì)胞培養(yǎng)肉的綜合環(huán)境影響評(píng)分為2.55 Pt（Point），比真菌蛋白基替代品、雞肉、乳制品基替代品、谷蛋白基替代品、昆蟲基替代品、豆粕基替代品的綜合環(huán)境影響都高。有學(xué)者提出，相較于中點(diǎn)影響類別，終點(diǎn)影響類別能更直觀表達(dá)產(chǎn)品給人類社會(huì)造成的直接影響，因此未來細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基的LCA研究應(yīng)加強(qiáng)終點(diǎn)法的應(yīng)用。

2.4 生命周期解釋

生命周期解釋是LCA的最后階段，是對(duì)上述各個(gè)計(jì)算分析過程的歸納和分析解釋，主要目標(biāo)是識(shí)別出造成環(huán)境影響的關(guān)鍵因素，并探究降低環(huán)境影響的方案。該階段通常包括環(huán)境熱點(diǎn)識(shí)別、不確定度分析和敏感性分析三部分內(nèi)容。環(huán)境熱點(diǎn)識(shí)別是指確定造成環(huán)境影響的關(guān)鍵點(diǎn)。敏感性分析是通過改變關(guān)鍵參數(shù)觀察其對(duì)最終結(jié)果的貢獻(xiàn)程度。不確定度分析是對(duì)造成結(jié)果不確定性的來源進(jìn)行識(shí)別以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

圖4為表1所列9 項(xiàng)細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA研究的結(jié)果，重點(diǎn)展示了選擇較多的4 類環(huán)境影響指標(biāo)：全球變暖潛值、土地利用、能源消耗、水資源消耗的具體當(dāng)量結(jié)果。

2021年之前的細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA研究多基于實(shí)驗(yàn)室假設(shè)數(shù)據(jù)或模擬推算，研究結(jié)果存在較大不確定性，李石磊等綜述了2011—2021年的細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA研究，主要圍繞影響細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)的環(huán)境因素，得出與傳統(tǒng)肉類生產(chǎn)方式相比，細(xì)胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)過程將占據(jù)更少的土地面積、消耗幾乎可以忽略不計(jì)的淡水資源、在溫室氣體排放方面也具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。2021年首個(gè)基于15 家細(xì)胞培養(yǎng)肉企業(yè)一手?jǐn)?shù)據(jù)的LCA研究報(bào)告發(fā)布，隨后研究相關(guān)數(shù)據(jù)不斷積累，不確定性也在逐步降低。本文重點(diǎn)總結(jié)2021—2025年細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA的最新研究成果，分析細(xì)胞培養(yǎng)肉近期生產(chǎn)的環(huán)境熱點(diǎn)，結(jié)合敏感性分析，提供了優(yōu)化方向。在細(xì)胞培養(yǎng)肉工藝環(huán)節(jié)及影響類別上，Sinke等在2021、2023年的研究結(jié)果均表明，傳統(tǒng)能源場景下每千克細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)綜合環(huán)境影響評(píng)分為354 mPt（milli Point），環(huán)境影響貢獻(xiàn)占比最大的是細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)過程的電力消耗，其次是培養(yǎng)基原料生產(chǎn)環(huán)節(jié)。貢獻(xiàn)最大的環(huán)境影響類別是全球變暖潛值和細(xì)顆粒物形成，生物反應(yīng)器增殖、分化階段的電力消耗對(duì)全球變暖潛值的貢獻(xiàn)最大。Tuomisto等研究結(jié)果則表明，培養(yǎng)基原料的生產(chǎn)（特別是合成氨基酸）對(duì)所有環(huán)境影響類別的貢獻(xiàn)度均居首位，占總環(huán)境影響的48%～89%，培養(yǎng)基生產(chǎn)才是對(duì)全球變暖潛值的最大貢獻(xiàn)源。

對(duì)比細(xì)胞培養(yǎng)肉與傳統(tǒng)蛋白產(chǎn)品的整體環(huán)境影響，多數(shù)研究結(jié)果表明細(xì)胞培養(yǎng)肉的綜合環(huán)境影響低于傳統(tǒng)肉類中環(huán)境影響最顯著的牛肉，高于雞肉、豬肉和植物基肉制品，因此細(xì)胞培養(yǎng)肉至少在替代牛肉方面具有潛力。有研究預(yù)測在可持續(xù)能源情景下，細(xì)胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)在所有環(huán)境影響類別中都將優(yōu)于牛肉、豬肉和雞肉。此外，Risner等關(guān)于細(xì)胞培養(yǎng)肉近中期環(huán)境影響的研究中揭示了如果細(xì)胞培養(yǎng)肉未來產(chǎn)業(yè)化仍延續(xù)現(xiàn)有模式，即依賴醫(yī)藥級(jí)原料生產(chǎn)，而未能向較低環(huán)境影響的食品級(jí)或飼料級(jí)原料轉(zhuǎn)型，細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響可能會(huì)顯著超過牛肉。綜上，細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境熱點(diǎn)主要集中在電力消耗和培養(yǎng)基高純度原料的生產(chǎn)。

不確定度分析是對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)，常用蒙特卡洛模擬分析法，核心是通過大量隨機(jī)迭代模擬輸入數(shù)據(jù)的波動(dòng)對(duì)環(huán)境影響結(jié)果的影響，當(dāng)不確定度較高時(shí)，說明數(shù)據(jù)并不可靠。在細(xì)胞培養(yǎng)肉的LCA評(píng)估中大部分研究進(jìn)行了不確定度分析。如在Kim等的研究中，用蒙特卡洛模擬法結(jié)合變異系數(shù)（coefficient of variation，COV）判定結(jié)果可靠性。一般來說，COV小于10%表示LCA結(jié)果可靠。研究結(jié)果顯示細(xì)胞培養(yǎng)肉漢堡的全球變暖潛值和能源消耗的COV均小于10%，而土地使用的COV高達(dá)130%。因此，可以說明研究所用的Ecoinvent數(shù)據(jù)庫中包含的化合物土地使用數(shù)據(jù)和結(jié)果具有較高的不確定性。

為評(píng)估單一輸入?yún)?shù)變化對(duì)結(jié)果的影響，細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA研究均引入了敏感性分析。結(jié)果表明細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響對(duì)培養(yǎng)基中的氨基酸比例、細(xì)胞類型、培養(yǎng)基的使用效率、細(xì)胞密度等參數(shù)的變化較為敏感。比如調(diào)整氨基酸使用量（減少冗余氨基酸如谷氨酸、賴氨酸的生產(chǎn)與運(yùn)輸）可使研究中所選環(huán)境影響類別均減少16%～27%；用中國倉鼠卵巢細(xì)胞替代C2C12肌肉細(xì)胞可使所有環(huán)境影響類別降低64%～67%。提高培養(yǎng)基的使用效率，可降低約12%的環(huán)境影響；當(dāng)細(xì)胞密度較低（5×106 cells/mL）時(shí)，會(huì)導(dǎo)致綜合環(huán)境影響較基線增加29%；細(xì)胞密度若提高4 倍，綜合環(huán)境影響較基線 減少2%。

2.5 分配法

LCA中的分配法是指當(dāng)一個(gè)生產(chǎn)過程同時(shí)產(chǎn)出多個(gè)有價(jià)值的產(chǎn)品時(shí)，把這個(gè)過程產(chǎn)生的總環(huán)境影響合理分給每個(gè)產(chǎn)品的方法。細(xì)胞培養(yǎng)肉的終端產(chǎn)品為肉類組織，其生產(chǎn)過程中細(xì)胞增殖階段會(huì)產(chǎn)生乳酸和氨等代謝副產(chǎn)物。Tuomisto等的研究起初將細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)過程的所有環(huán)境影響均分配給細(xì)胞培養(yǎng)肉，將乳酸鹽作為廢棄物處理未分配環(huán)境影響。但考慮到這兩代謝產(chǎn)物具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可以被提取后用于食品添加劑、肥料等。因此研究在后續(xù)的敏感性分析中，測試了對(duì)乳酸的不同分配方式（按干質(zhì)量、濕質(zhì)量分配，替代法分配），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乳酸按干質(zhì)量分配相較于不分配的方案，可以使細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響降低85%。說明副產(chǎn)物的價(jià)值化以及選擇合理的分配方法可以分擔(dān)主產(chǎn)品——細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響。

3 細(xì)胞培養(yǎng)基的LCA研究

培養(yǎng)基是一種液體/粉末，含有細(xì)胞培養(yǎng)肉類生產(chǎn)中細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)素，如碳水化合物、蛋白質(zhì)、生長因子、礦物質(zhì)和維生素。根據(jù)第2節(jié)已知培養(yǎng)基成分的生產(chǎn)環(huán)節(jié)占細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)總環(huán)境影響的48%～89%，據(jù)統(tǒng)計(jì)，培養(yǎng)基的成本占細(xì)胞培養(yǎng)肉總成本的55%～95%，培養(yǎng)基中95%的成本來自于生長因子，如成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）-2、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、胰島素、轉(zhuǎn)鐵蛋白等，此前的研究因生長因子的使用量小，其環(huán)境影響被忽略。因此，近期研究細(xì)化到開展專門針對(duì)培養(yǎng)基及其成分重組生長因子的LCA評(píng)估，相關(guān)文獻(xiàn)信息見表2。

3.1 功能單位及系統(tǒng)邊界

培養(yǎng)基的功能單位為1 L無菌培養(yǎng)基或培養(yǎng)液，重組生長因子則為1 mg純化的重組生長因子，培養(yǎng)基的系統(tǒng)邊界均為從搖籃到工廠大門，包括培養(yǎng)基原料生產(chǎn)、蛋白質(zhì)分離和培養(yǎng)基滅菌環(huán)節(jié)，未包含培養(yǎng)基產(chǎn)品的包裝、運(yùn)輸與冷鏈儲(chǔ)存等下游環(huán)節(jié)。

3.2 清單分析

生命周期清單數(shù)據(jù)可分為兩類：前景數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)。培養(yǎng)基LCA研究的前景數(shù)據(jù)來自培養(yǎng)基生產(chǎn)企業(yè)數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)資料、實(shí)驗(yàn)和模型模擬計(jì)算。背景數(shù)據(jù)主要來自數(shù)據(jù)庫。研究中常用Ecoinvent、Agri-footprint、IDEA數(shù)據(jù)庫。目前培養(yǎng)基成分環(huán)境影響相關(guān)數(shù)據(jù)還不夠完善，具體體現(xiàn)在以下數(shù)據(jù)方面：1）多項(xiàng)LCA研究指明，基礎(chǔ)培養(yǎng)基DMEM/F12（Dulbecco’s modified Eagle medium/nutrient mixture F-12）中合成氨基酸的原料來源參考的是Marinussen等2010年發(fā)表的研究，這是目前唯一公開詳細(xì)說明合成氨基酸生產(chǎn)原料的研究。2）Takenaka等對(duì)無血清培養(yǎng)基開展的LCA研究需要計(jì)算15 種氨基酸的環(huán)境影響，但數(shù)據(jù)庫里沒有每種氨基酸的單獨(dú)環(huán)境影響數(shù)據(jù)，因此統(tǒng)一用“食用氨基酸”數(shù)據(jù)代替。3）沒有重組胰島素的環(huán)境影響數(shù)據(jù)，Nikkhah等對(duì)無血清培養(yǎng)基Beefy-9、Beefy-R的LCA研究使用重組白蛋白的環(huán)境影響數(shù)據(jù)替代。4）在Kim等對(duì)混合細(xì)胞培養(yǎng)肉漢堡的LCA研究中，發(fā)現(xiàn)多數(shù)培養(yǎng)基組分在Ecoinvent、Agribalyse數(shù)據(jù)庫中無直接可用數(shù)據(jù)，均用類似生產(chǎn)工藝的化合物數(shù)據(jù)替代，如用數(shù)據(jù)庫已有的賴氨酸、蘇氨酸、谷氨酰胺等數(shù)據(jù)替代培養(yǎng)基所需的精氨酸、天冬酰胺等15 種氨基酸和11 種維生素、胰島素等數(shù)據(jù)。此外，常用緩沖劑4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙磺酸數(shù)據(jù)也缺失但暫無替代方案，現(xiàn)有研究往往直接排除。以上數(shù)據(jù)代理方式可能會(huì)因純度要求、能耗和排放不同而導(dǎo)致真實(shí)的環(huán)境影響被高估或低估，而且氨基酸在多數(shù)研究中被列為環(huán)境熱點(diǎn)，因此，未來若要對(duì)培養(yǎng)基及細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)開展更精準(zhǔn)的生命周期評(píng)估，仍需完善各組分的詳細(xì)環(huán)境影響數(shù)據(jù)清單。

3.3 生命周期解釋

培養(yǎng)基的環(huán)境熱點(diǎn)取決于其配方。培養(yǎng)基中添加了多種成分，包括基礎(chǔ)培養(yǎng)基、血清、抗生素和抗真菌劑、細(xì)胞信號(hào)物質(zhì)、細(xì)胞基質(zhì)以及其他營養(yǎng)物質(zhì)。最廣泛使用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基DMEM/F12的組分包括葡萄糖、合成氨基酸、維生素、無機(jī)鹽等多種成分。血清能提供生長因子、激素、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等物質(zhì)。過去，培養(yǎng)基常用動(dòng)物源血清如FBS，但因不同批次的血清組分差異較大，還有引入致病因子的風(fēng)險(xiǎn)，而且FBS的采集涉及屠宰懷孕母牛的倫理問題，因此現(xiàn)正在探索血清替代物開發(fā)無動(dòng)物源性血清的培養(yǎng)基。血清替代物有生長因子、植物源蛋白水解物、載體蛋白、胰島素等。表3為細(xì)胞培養(yǎng)基及組分重組生長因子的LCA評(píng)估識(shí)別出的環(huán)境熱點(diǎn)。

由表3可知，細(xì)胞培養(yǎng)基的環(huán)境熱點(diǎn)因其配方不同存在差異。分析得出，其中最廣泛使用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基DMEM/F12的環(huán)境熱點(diǎn)多為氨基酸和葡萄糖的生產(chǎn)，一方面是因?yàn)榛A(chǔ)培養(yǎng)基中葡萄糖的濃度和氨基酸的含量相對(duì)于其他成分占比較高。另一方面是因?yàn)榘被岷推咸烟堑闹饕崛碓词枪任?，谷物種植需大量土地，且 使用化肥會(huì)導(dǎo)致氮、磷等從土壤流入水圈，造成土地資源緊張與水體富營養(yǎng)化。同時(shí)，其后續(xù)加工環(huán)節(jié)也會(huì)消耗較多能源與水資源，加重環(huán)境負(fù)擔(dān)。多項(xiàng)研究表明，轉(zhuǎn)向藻類等環(huán)境影響更小的原料提取培養(yǎng)基所需的氨基酸和葡萄糖可有效降低培養(yǎng)基生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。

對(duì)于含F(xiàn)BS的培養(yǎng)基，El Wali等的LCA評(píng)估表明，首要環(huán)境熱點(diǎn)是FBS。這部分環(huán)境影響的貢獻(xiàn)主要來自FBS產(chǎn)業(yè)鏈上游的肉牛養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)產(chǎn)生的環(huán)境影響占FBS生產(chǎn)總環(huán)境影響的97%以上。研究也證實(shí)了用血清替代物：特定生長因子（IGF-1、FGF-2等）部分替代FBS，可顯著降低各類環(huán)境影響，其中海洋富營養(yǎng)化問題改善最為明顯，降幅達(dá)77%。若用無血清培養(yǎng)基Essential 8TM和蛋白水解物（蛋殼膜水解物、豌豆?jié)饪s物水解物、豬血漿水解物等）完全替代FBS，與含F(xiàn)BS的培養(yǎng)基相比，可有效減少大部分環(huán)境影響指標(biāo)，比如降低81%的全球變暖潛能值、減少28%的用水量、減少87%的富營養(yǎng)化排放等。因此血清替代物的使用可有效降低培養(yǎng)基的環(huán)境影響，應(yīng)加快可持續(xù)無血清培養(yǎng)基的研發(fā)。

對(duì)于無血清培養(yǎng)基的環(huán)境熱點(diǎn)，Nikkhah等對(duì)Beefy-9和Beefy-R的LCA評(píng)估結(jié)果表明，首要的環(huán)境熱點(diǎn)為重組蛋白和生長因子。研究測試了使用可再生能源生產(chǎn)重組蛋白，結(jié)果顯示Beefy-9的全球變暖潛值降低78.7%，Beefy-R的全球變暖潛值降低37.9%，說明可再生能源的使用能顯著降低無血清培養(yǎng)基的環(huán)境影響。此外，在無血清培養(yǎng)基的制備過程中應(yīng)盡量減少抗生素的用量或進(jìn)行成分替代。Risner等的研究表明，Beefy-9培養(yǎng)基因添加抗生素/抗真菌劑，其總累積能源需求較Essential 8TM培養(yǎng)基會(huì)增加近兩個(gè)數(shù)量級(jí)，這些醫(yī)藥級(jí)原料的復(fù)雜生產(chǎn)過程也是其背景環(huán)境影響較高的主要原因，應(yīng)探索更多替代方案以降低培養(yǎng)基的環(huán)境影響。

4 細(xì)胞培養(yǎng)肉及培養(yǎng)基的可持續(xù)性提升路徑

細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境效益可能因所用培養(yǎng)基類型和能源選擇而存在差異。在細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)領(lǐng)域，培養(yǎng)基重復(fù)使用技術(shù)、碳減排和能效提升等研究已成為可持續(xù)細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)的重要課題。上述眾多研究已識(shí)別出細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境熱點(diǎn)主要集中在能源消耗以及培養(yǎng)基成分（尤其是氨基酸、葡萄糖）的生產(chǎn)過程，本節(jié)圍繞培養(yǎng)基配方來源的可持續(xù)化、廢棄培養(yǎng)基的循環(huán)利用、能源優(yōu)化等路徑進(jìn)行綜述，為細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展提供參考。

4.1 培養(yǎng)基配方來源的可持續(xù)化

目前培養(yǎng)細(xì)胞所必需的葡萄糖和氨基酸主要來源于谷物，谷物種植占用大量土地且化肥使用會(huì)污染水體，后續(xù)加工也消耗大量能源和水資源。Kossmann等的研究表明，若培養(yǎng)基原料葡萄糖、氨基酸的生產(chǎn)完全依賴農(nóng)作物種植，細(xì)胞培養(yǎng)肉在土地利用效率和減少溫室氣體方面相比傳統(tǒng)豬肉并無顯著優(yōu)勢(shì)?；谖⒃宓呐囵B(yǎng)基為緩解谷物生產(chǎn)葡萄糖和氨基酸帶來的環(huán)境問題提供了可持續(xù)替代方案。已有多項(xiàng)研究證實(shí)，微藻可提取出培養(yǎng)基所需的氨基酸、葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)，還能高效去除廢棄培養(yǎng)基中的氨和磷，可有效降低細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)過程的環(huán)境負(fù)荷。有研究表明通過酸水解方法，可從藻體中提取葡萄糖及大部分蛋白質(zhì)合成氨基酸，其細(xì)胞存活率與商業(yè)基礎(chǔ)培養(yǎng)基相當(dāng)，可用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。Tuomisto等的研究表明，相較傳統(tǒng)畜牧業(yè)生產(chǎn)肉類，利用微藻營養(yǎng)源培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞生產(chǎn)細(xì)胞培養(yǎng)肉可節(jié)約99%的土地、82%～96%的水資源、7%～45%的能源，同時(shí)減少78%～96%的溫室氣體排放。Haraguchi等研發(fā)了基于微藻的循環(huán)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，濱海綠球藻不僅高效消耗了動(dòng)物細(xì)胞廢培養(yǎng)基中的氨（首輪（91.8±8.6）%、次輪（93.2±4.0）%），還可提取比基礎(chǔ)培養(yǎng)基DMEM更高濃度、更高含量的葡萄糖和氨基酸，回用于細(xì)胞培養(yǎng)形成循環(huán)。采用微藻替代谷物制備葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，有效避免了谷物生產(chǎn)消耗1%～2%的全球年能源供應(yīng)、3%～5%的全球天然氣，以及氨肥生產(chǎn)導(dǎo)致的3%全球CO2排放，同時(shí)規(guī)避了谷物種植農(nóng)藥、化肥使用引發(fā)的環(huán)境污染，為提高細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)的可持續(xù)性提供了路徑。

4.2 廢棄培養(yǎng)基可持續(xù)化

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)后，廢培養(yǎng)基常由于營養(yǎng)物的減少和有毒代謝廢物乳酸鹽和氨的積累而被作為廢棄物排放或處理，其資源化循環(huán)利用可分擔(dān)部分細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響。一項(xiàng)細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA研究提供的代謝廢物數(shù)據(jù)顯示，年產(chǎn)10 000 t細(xì)胞培養(yǎng)肉的模型工廠年運(yùn)營將產(chǎn)生3 200 t乳酸、16 t氨和1 t丙氨酸作為廢棄物。通過回收這些副產(chǎn)品，可將其轉(zhuǎn)化為生物塑料、化肥等下游原料的生產(chǎn)投入，其環(huán)保效益十分可觀。例如，Wimble等設(shè)計(jì)了一套五步法廢培養(yǎng)基乳酸回收工藝，通過LCA評(píng)估表明，該工藝回收的88%聚合物級(jí)乳酸，全球變暖潛值和累積能源需求相比商業(yè)發(fā)酵工藝生產(chǎn)的乳酸分別降低約25%和29%，顯著降低環(huán)境足跡，且回收的乳酸極具經(jīng)濟(jì)效益，未來或可抵消細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)成本。

此外，已有研究證實(shí)可通過微生物發(fā)酵等技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢培養(yǎng)基的高價(jià)值轉(zhuǎn)化，如用廢培養(yǎng)基生產(chǎn)重組生長因子等高價(jià)值產(chǎn)品。如Rizal等的研究證明，可利用哺乳動(dòng)物細(xì)胞廢棄培養(yǎng)基在乳酸乳球菌中重組表達(dá)FGF2-G3，據(jù)推算，發(fā)酵1 L哺乳動(dòng)物細(xì)胞廢棄培養(yǎng)基所產(chǎn)生的生長因子，足以通過發(fā)酵方式高效培養(yǎng)約52 L的培養(yǎng)肉，顯著降低原料成本。還有研究利用微藻高效去氨又能水解提供營養(yǎng)物質(zhì)的功能，構(gòu)建閉環(huán)體系實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)基循環(huán)利用，從而降低培養(yǎng)基的整體環(huán)境影響。如Thyden等的研究用含氨廢培養(yǎng)基培養(yǎng)耐熱微藻索氏小球藻去除氨，處理后的培養(yǎng)基重新用于鵪鶉成肌細(xì)胞培養(yǎng)，無細(xì)胞毒性且細(xì)胞代謝活性顯著提升，降低了細(xì)胞培養(yǎng)成本。

4.3 能耗優(yōu)化

優(yōu)化能耗的關(guān)鍵策略是使用清潔能源供電。有研究指明細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)所需的能源必須來自可再生能源或核能等脫碳能源，如果用化石燃料電力，細(xì)胞培養(yǎng)肉的長期氣候影響可能比牛肉更糟糕，因此細(xì)胞培養(yǎng)肉氣候影響的相對(duì)優(yōu)劣取決于脫碳能源發(fā)電水平。多項(xiàng)研究證實(shí)了使用可再生能源可有效降低細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)的環(huán)境影響。有研究表明，在細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)系統(tǒng)中采用可持續(xù)能源（50%的陸上風(fēng)電和50%的太陽能光伏供電，地?zé)崮芄幔┨娲鷤鹘y(tǒng)能源（以化石能源為主，天然氣供熱），可使碳排放降低80%，且細(xì)胞培養(yǎng)肉的生產(chǎn)在所有環(huán)境影響類別中都優(yōu)于牛肉、豬肉和雞肉。El Wali等的研究顯示，如果完全使用風(fēng)能代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源為蛋白質(zhì)水解物培養(yǎng)基生產(chǎn)供電，能顯著降低研究的所有環(huán)境影響指標(biāo)；但若完全使用太陽能光伏供電，則會(huì)加劇部分環(huán)境影響，如淡水富營養(yǎng)化增加9%、顆粒物形成增加10%等。因此，細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)使用可再生能源是實(shí)現(xiàn)氣候效益的關(guān)鍵，在工廠選址時(shí)盡可能優(yōu)先考慮可再生能源豐富的區(qū)域，但要結(jié)合不同場景的不同環(huán)境特征，選擇最科學(xué)、最合適的能源類型組合，才能在實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的同時(shí)，避免引發(fā)新的環(huán)境問題。

5 結(jié) 語

本文首先基于CiteSpace文獻(xiàn)分析軟件系統(tǒng)梳理了細(xì)胞培養(yǎng)肉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及環(huán)境維度的研究現(xiàn)狀，其次基于LCA的方法學(xué)框架，總結(jié)并分析了細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基LCA研究成果和不足，歸納總結(jié)了細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基的環(huán)境熱點(diǎn)，最后基于環(huán)境熱點(diǎn)提出了提升細(xì)胞培養(yǎng)肉可持續(xù)性的路徑。主要結(jié)論和展望如下：

1）國內(nèi)外對(duì)于細(xì)胞培養(yǎng)肉的研究熱點(diǎn)主要圍繞技術(shù)開發(fā)、消費(fèi)者接受度等層面，關(guān)于細(xì)胞培養(yǎng)肉環(huán)境影響維度的研究相對(duì)較少。采用LCA方法評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉環(huán)境影響的研究主要集中在國外，國內(nèi)多項(xiàng)研究報(bào)道我國細(xì)胞培養(yǎng)肉技術(shù)已取得顯著進(jìn)展，但鮮見采用LCA方法評(píng)估細(xì)胞培養(yǎng)肉環(huán)境影響的研究報(bào)道。細(xì)胞培養(yǎng)肉的LCA研究不僅有助于研究者明晰細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)境熱點(diǎn)，聚焦高環(huán)境貢獻(xiàn)環(huán)節(jié)開展靶向性優(yōu)化，也能讓消費(fèi)者更全面了解細(xì)胞培養(yǎng)肉這一新型替代蛋白的環(huán)境效益，從而促進(jìn)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉的接受程度。因此，未來亟需開展更多關(guān)于細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響評(píng)估研究，尤其加快開展基于我國本土數(shù)據(jù)清單的細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA環(huán)境影響評(píng)估研究。

2）細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA功能單位單一、系統(tǒng)邊界不全：目前細(xì)胞培養(yǎng)肉的功能單位多基于質(zhì)量，應(yīng)考慮細(xì)胞培養(yǎng)肉作為食物提供營養(yǎng)的核心功能，建議運(yùn)用更多單位如營養(yǎng)豐富食物指數(shù)、健康飲食指數(shù)、每日/年度膳食基準(zhǔn)等，將環(huán)境影響與其營養(yǎng)價(jià)值相關(guān)聯(lián)。目前系統(tǒng)邊界多為搖籃到大門，本文充分梳理相關(guān)研究繪制了比較全面的全生命周期評(píng)估系統(tǒng)邊界，為后續(xù)開展LCA評(píng)估提供參考。

3）獲取完整的細(xì)胞培養(yǎng)肉數(shù)據(jù)清單存在困難：細(xì)胞培養(yǎng)肉企業(yè)的核心數(shù)據(jù)受行業(yè)競爭和商業(yè)保密限制，無法公開或上傳至公共數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫也無法覆蓋培養(yǎng)基所需的所有組分?jǐn)?shù)據(jù)。針對(duì)數(shù)據(jù)稀缺和隱私受限的問題，一些學(xué)者提出了應(yīng)對(duì)這一難題的兩大創(chuàng)新方案：遷移學(xué)習(xí)與聯(lián)邦學(xué)習(xí)大模型。遷移學(xué)習(xí)通過調(diào)用豐富的人類、小鼠生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的數(shù)據(jù)預(yù)訓(xùn)練模型，再將模型學(xué)到的知識(shí)遷移至細(xì)胞培養(yǎng)肉細(xì)胞模型構(gòu)建中，可有效解決數(shù)據(jù)稀缺性問題并提升預(yù)測精度。而聯(lián)邦學(xué)習(xí)通過“不傳輸企業(yè)原始數(shù)據(jù)，只傳輸模型參數(shù)”的機(jī)制，能實(shí)現(xiàn)跨機(jī)構(gòu)協(xié)作訓(xùn)練，模型通過參數(shù)融合等系列算法填補(bǔ)數(shù)據(jù)缺口的同時(shí)保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)隱私。但是以上模型運(yùn)用還有待解決的挑戰(zhàn)，若能有效實(shí)施，遷移學(xué)習(xí)和聯(lián)邦學(xué)習(xí)將通過實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效型模型訓(xùn)練、跨學(xué)科知識(shí)交流以及安全的行業(yè)協(xié)作，為細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)帶來變革。

4）生命周期影響評(píng)價(jià)方法不統(tǒng)一：細(xì)胞培養(yǎng)肉及培養(yǎng)基LCA研究的評(píng)價(jià)方法多用中點(diǎn)法，但具體方法選擇不同，結(jié)果難以橫向比較。此外，終點(diǎn)法應(yīng)用較少，未來研究應(yīng)加強(qiáng)終點(diǎn)法的應(yīng)用，以更直觀反映細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)品給人類社會(huì)造成的直接影響。

5）通過總結(jié)分析細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基的LCA研究成果可得，細(xì)胞培養(yǎng)肉的環(huán)境影響主要集中在能源消耗和培養(yǎng)基的制備，培養(yǎng)基的環(huán)境熱點(diǎn)取決于其配方，最廣泛使用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基DMEM/F12的環(huán)境熱點(diǎn)為氨基酸和葡萄糖的生產(chǎn)。

6）基于細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基的環(huán)境熱點(diǎn)，結(jié)合最新研究成果，梳理出系列提升細(xì)胞培養(yǎng)肉環(huán)境可持續(xù)性的核心路徑：在培養(yǎng)基配方優(yōu)化方面，研發(fā)微藻基培養(yǎng)基降低對(duì)傳統(tǒng)谷物的依賴；在廢培養(yǎng)基資源化利用維度，高效回收廢培養(yǎng)基的代謝產(chǎn)物乳酸和氨進(jìn)行資源化利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢培養(yǎng)基高值化、廢培養(yǎng)基循環(huán)使用；在能耗優(yōu)化維度，推動(dòng)可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源。

綜上所述，細(xì)胞培養(yǎng)肉行業(yè)的清潔生產(chǎn)需要多方面努力。未來可將計(jì)算流體力學(xué)（CFD）數(shù)值模擬與LCA相結(jié)合，開展耦合分析研究。通過CFD技術(shù)優(yōu)化生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)，再借助LCA量化評(píng)估優(yōu)化方案對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)過程中能耗及各類環(huán)境影響的削減程度，為該領(lǐng)域的綠色低碳發(fā)展提供技術(shù)支撐。另外，需推動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)企業(yè)數(shù)據(jù)共享，通過整合多場景實(shí)測數(shù)據(jù)以填補(bǔ)數(shù)據(jù)缺口、增加樣本量降低個(gè)體數(shù)據(jù)偶然性、統(tǒng)一數(shù)據(jù)指標(biāo)定義與計(jì)量方法，進(jìn)而降低細(xì)胞培養(yǎng)肉LCA各類參數(shù)的不確定性，實(shí)現(xiàn)評(píng)估精度的提升，推動(dòng)細(xì)胞培養(yǎng)肉行業(yè)向更加可持續(xù)的方向發(fā)展。

作者簡介

通信作者：

董黎明 教授

北京工商大學(xué) 輕工科學(xué)與工程學(xué)院 博士生導(dǎo)師

中國輕工業(yè)清潔生產(chǎn)和資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京工商大學(xué)）主任，全國生物發(fā)酵綠色產(chǎn)業(yè)鏈分析和碳排放評(píng)估技術(shù)中心（北京工商大學(xué)）主任。長期從事輕工行業(yè)環(huán)境保護(hù)與清潔生產(chǎn)研究，在輕工行業(yè)廢棄物資源綜合利用、企業(yè)清潔生產(chǎn)與產(chǎn)品生命周期分析等領(lǐng)域成果豐碩。制定并發(fā)布環(huán)境部標(biāo)準(zhǔn)3 項(xiàng)，北京市地方標(biāo)準(zhǔn)1 項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)2 項(xiàng)，主編著作1 部，參編著作3 部；發(fā)表論文50余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利8 項(xiàng)，獲輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)2011年科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（排名第三）和2022年科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（排名第四），商業(yè)聯(lián)合會(huì)2019年科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（排名第一）。

第一作者：

阿月爾古力·阿布都尼亞孜 碩士研究生

北京工商大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院

維吾爾族，中共黨員，研究方向?yàn)樘娲鞍咨芷谠u(píng)價(jià)，曾獲2025年四川省大學(xué)生全生命周期碳中和創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)；國家勵(lì)志獎(jiǎng)學(xué)金、研究生綜合一等獎(jiǎng)學(xué)金等多項(xiàng)榮譽(yù)。

引文格式：

阿月爾古力·阿布都尼亞孜, 陳舒婷, 于素萍, 等. 細(xì)胞培養(yǎng)肉及其培養(yǎng)基的生命周期環(huán)境影響研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2026, 47(7): 415-425. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251021-134.

Ayueerguli·ABUDUNIYAZI, CHEN Shuting, YU Suping, et al. Research progress on the life cycle environmental impacts of cultivated meat and its culture medium[J]. Food Science, 2026, 47(7): 415-425. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251021-134.

實(shí)習(xí)編輯：劉芯；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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