人造咖啡來了！芬蘭科學家推出首杯細胞培育咖啡

不知從什麼時候開始，咖啡越來越複雜，但隨時隨地喝咖啡越來越容易。除了即溶、掛耳、膠囊、凍、咖啡液，還有各式精品創意咖啡可選擇。不過實驗室的「人造咖啡」有喝過嗎？

近日芬蘭國家技術研究中心（VTT）運用「細胞農業」成功培育出第一杯「人造咖啡」。VTT 生物技術負責人 Heiko Rischer 博士表示，傳統農業種植咖啡面臨的挑戰越來越多，想以生物技術取代傳統農業生產咖啡。

▲ VTT 成員 Elviira Kärkkäinen（左）和負責人 Heiko Rischer（右）。

據美國農業部資料，比起 2019 年，2020 年全球咖啡總產量上升 4.14%，目前全球咖啡生產量約每年 1 千萬噸，未來咖啡需求仍會繼續增加。但全球都面臨供應緊張，如果遇上旱季雨量不足，咖啡產值將嚴重受影響。

同時傳統咖啡產業會造成許多環境問題：種植面積擴張導致森林砍伐，包括敏感的熱帶雨林地區；咖啡豆濕處理過程產生大量咖啡廢水和果實殘渣；許多咖啡產國都是低收入國家，往往無法處理廢物。

面對挑戰，在實驗室培育「人造咖啡」或許是種替代方案。人造咖啡之前，我們更熟悉的是人造肉。 常見的人造肉分兩種，一種別名大豆蛋白肉，另一種利用動物幹細胞製造，後者對人造咖啡更有參考價值。

以培育人造牛肉為例，步驟大致如下：第一步取得牛活肌肉組織；第二步從肌肉組織分離出幹細胞；第三步將幹細胞放入生物反應器，增殖生產肌纖維。

理論上人造肉有很多好處：培育環境百分百可控，無菌也無污染；解決糧食短缺時保護水源、土地和能源；提取幹細胞的技術對動物痛苦很小，不過口感和經濟成本就另當別論了。培育一片薄牛肉需大量肌肉纖維細胞，2018 年某以色列團隊推出的人造牛肉一片就要價 50 美元。

▲ 細胞培養的開始。

人造咖啡與人造肉技術基本相同。咖啡植物的細胞培養從植物一部分如葉子開始，形成的細胞在特定的營養培養基上繁殖增殖，然後轉移到生物反應器，並收穫生物質。培育得到的物質經過晾乾、烘焙、發酵，最終形成可沖泡的咖啡。

研發過程需由植物生物技術、化學和食品科學等多領域科學家共同參與。

▲ 咖啡細胞培養物和咖啡成品。

相比之下，培養咖啡比培養牛肉成本更低，擴大規模也更簡單，因植物細胞可自由生長、懸浮在培養基內，動物細胞是附著表面生長。研究人員還計劃培養不同咖啡品種細胞，透過修改烘焙過程生產完全不同的咖啡。

據研究人員親身體驗，第一杯細胞培育咖啡聞起來和嘗起來都像一般咖啡。人造咖啡和參考用一般咖啡都源於咖啡植物「小果咖啡」，即阿拉比卡咖啡。Heiko Rischer 博士表示：

然而咖啡製作是門藝術，需在專家監督下反覆最佳化。我們的工作代表此類工作的基礎。

目前研究團隊正在努力達成人造咖啡「可大量生產」。細胞培育咖啡還只是實驗性飲品，需食品藥品監督管理局監管批准才能商業化。最樂觀情況下，細胞培育咖啡獲得監管批准需 4 年。下游加工、產品配方、市場引入則是通往商業產品的其他步驟。

Heiko Rischer 博士希望未來有更多公司參與，助力細胞培育咖啡商業化：

我們已證明實驗室種植咖啡可成真。但這項工作的真正影響性，將由願意重新考慮食品成分生產的公司達成。VTT 協助並支援大型企業和小型公司在產品開發時把握機會。

▲ VTT 培養的溫室植物。

和人造肉類似，人造咖啡同樣有環境效益，首先為沒有任何季節性或殺蟲劑需求。此外衣索比亞、東南亞地區等咖啡主要產地，可藉助細胞培育技術減少咖啡業的負面影響；芬蘭等不適合咖啡自然生長的國家，也可能成為咖啡供應商。

人造咖啡專案是 VTT「運用生物技術生產日常農產品」計劃的一部分，與 VTT 戰略研究目標「細胞農業」有關，細胞農業是實現更可持續糧食生產的途徑之一。VTT 官網寫道：「我們使用細胞工廠（cell factory）解決方案引導發展，生產不需田地或動物、合乎道德及美味的食物。」

（本文由 愛范兒 授權轉載；圖片來源：VTT）