对关于培养肉环境影响的评论的反驳：从摇篮到坟墓的生命周期评估

《ACS Food Science & Technology》：Rebuttal to Comment on Environmental Impacts of Cultured Meat: A Cradle-to-Gate Life Cycle Assessment

作者回应评论者关于细胞培养肉生命周期评估（LCA）中培养基使用量、纯化因子应用及结果解读的质疑，澄清了建模假设（如Warburg效应、氨基酸需求比例），并强调其情景分析兼顾行业乐观与挑战，呼吁后续研究关注原料质量与生产转型。

　　在回应Dr. Swartz、Nahmias和Tuomisto对近期关于培养肉生命周期评估（LCA）的批评时，我们意识到这些意见对于推动该领域的科学进步具有重要意义。当前，培养肉的生产仍处于实验室和试点阶段，商业化的程度相对有限。因此，对于这类新兴技术的评估仍存在一定的不确定性，这主要源于对模型假设和参数的不同理解。在这种背景下，我们希望通过透明的讨论和严格的同行评审，促进对培养肉生产环境和经济影响的深入认识。

在本次回应中，我们将重点针对评论者提出的主要关注点进行解答，这些关注点包括我们对培养基使用量的假设、是否引入了净化因子以及研究结果的更广泛影响。我们的目标是阐明模型选择背后的逻辑，强调我们对情景不确定性的透明呈现，并推动关于培养肉可持续扩展的讨论。为了更清晰地表达这些观点，我们将分部分进行详细说明。

首先，关于培养基使用量的假设。评论者认为我们对培养基需求的估算过高，并引用了行业报告中提到的65至120升每千克的转换率。然而，我们研究中的所有情景都是基于培养基与细胞培养之间的合理转换，这一转换建立在细胞代谢的基础上，并采用了分批补料的生产方式（即根据需要添加营养物质）。在所有情景中，“培养基体积”指的是相当于Essential 8成分的体积，用于计算干燥培养基成分的质量（不包括水）。评论者提到的65至120升每千克的转换率，是基于实验室规模的连续流系统，并且未报告培养基的具体成分和细胞培养物的组成。因此，这些数据并不完全适用于我们的研究情景。

我们研究中所采用的“葡萄糖消耗率”（GCR）情景，是基于文献中关于增殖哺乳动物细胞能量代谢的定义，即所谓的瓦尔堡效应。在这种效应下，细胞即使在氧气充足的情况下也会增加葡萄糖的摄取和乳酸的分泌。因此，GCR情景需要最多的营养物质，即1148升Essential 8成分用于生产1千克培养肉。这一情景的设定是基于细胞对葡萄糖的需求，从而确定了所需的营养物质质量。评论者提到的某些分析中，培养细胞的水分含量高达80%甚至95至96%，远高于我们研究中所假设的70%。这表明这些细胞的蛋白质含量较低，从而降低了对氨基酸的需求。为了提供一个更准确的环境评估，未来的培养肉LCA研究需要明确以下几点：

1. 每千克培养肉所需的总培养基体积；
2. 培养基的具体成分及其生产过程，尤其是当使用新型成分时；
3. 所假设的细胞组成，包括水分含量和营养密度。

同时，我们对评论者提出的关于“净化因子”应用的质疑进行了回应。评论者认为我们在原始论文中引入的“净化因子”用于创建额外的情景，即假设使用高度精炼和纯化的培养基，这一做法也被认为是被高估的。我们同意这一观点，认为“净化因子”是一个不完美的代理变量，但它在理解高度精炼输入对培养肉生产环境影响方面具有一定的价值。例如，用于哺乳动物细胞培养的葡萄糖价格可能超过100美元每千克，这大约是普通葡萄糖价格的两倍。这种价格差异反映了对高纯度的严格要求，需要资源密集型的加工过程，且不同成分的价格差异可能较大。

我们还承认，将“净化因子”广泛应用于所有Essential 8成分是一种粗略的估算。然而，这一做法是在缺乏针对个别、药用级成分的生命周期库存数据以及对哪些成分最终需要精炼的不确定性背景下进行的。我们同意评论者的观点，即一些培养基成分属于基础化学品，通常需要较少的生产步骤；然而，这种分类反映的是合成复杂性和典型商品足迹，而不是为了细胞培养而进行的额外纯化和质量控制要求。例如，某些成分可能需要微量金属的特定规格。

评论者还质疑是否应该在任何情况下使用“净化因子”，认为细胞培养过程中可能不会出现媒体成分污染的风险。我们认识到，大规模生产系统中的污染风险仍然是一个有争议的话题；然而，据报道，至少有一家资金充足的培养肉公司曾遇到过污染问题。这也是我们提供从普通/食品级培养基（高污染风险，低环境和经济负担）到药用级培养基（低污染风险，高环境和经济负担）的情景估算的原因之一。

总的来说，我们引入“净化因子”的计算是为了展示一个“书端”情景分析，即在该行业面临从药用级生产系统向食品级生产系统过渡的广泛挑战时可能出现的结果。正如评论者所指出的，这一“最坏情况”情景需要与另一个“书端”情景相平衡，后者假设该行业能够成功实现食品级生产。事实上，我们核心情景中的一些假设，如在高度扩展的生物经济中获得的效率提升，代表了对培养肉生产进展的乐观看法。

我们相信，向读者分享这些不同的情景结果是有价值的，因为从药用级过程向食品级过程的过渡对于该行业的经济和环境可持续性至关重要。如果读者不同意我们在研究中所应用的“净化因子”，我们鼓励他们参考我们研究中不包含这一额外因素的详细情景。此外，我们鼓励未来的研究更加仔细地评估培养基成分的质量，以反映可能需要的额外加工过程，特别是在某些成分需要进一步精炼以达到所需产量和质量的情况下。

其次，关于LCA研究的更广泛影响。我们的研究旨在了解培养肉生产在短期内可能带来的环境影响。我们的LCA模型基于清晰且透明的假设，包括一系列情景，以适应生产扩展过程中可能遇到的挑战和潜在的进展。我们并未设定任何明确的立场，而是希望通过探索这些可能的未来路径来理解该行业的发展趋势。此外，本研究是对这一新兴技术的“快照”分析，基于我们目前对该技术的理解。我们期待并鼓励更多的研究，这些研究可能在技术成熟的过程中产生不同的结论。

最后，我们想强调，我们的研究并未限制对培养肉生产方式的讨论。相反，我们相信，它已经引发了有用的讨论（包括与评论者的交流），探讨该行业的发展如何影响生产环境影响，以及在扩展过程中需要解决的生产挑战和进一步研究的方向。我们希望这些讨论能够促进对该领域更深入的理解，并推动更加全面和准确的评估。通过不断的研究和交流，我们相信能够更清晰地认识培养肉的环境和经济影响，并为未来的可持续发展提供更加坚实的基础。