在培植肉的製作過程中，利用組織工程學解決細胞成長及味道的挑戰主要包括以下幾個方面：

### 1. 成長因子的應用
組織工程學使用成長因子來促進細胞的營養供應與增長。例如，透過制定適當的培養基，添加特定的成長因子，可以促進幹細胞分化成為肌肉細胞，並支持其繼續生長。

### 2. 三維架構的設計
3D 架構（scaffolds）的設置對細胞的生長至關重要。這些架構模擬生物體內的組織結構，允許細胞在其上生長並形成有機的肌肉組織。這不僅幫助維持細胞的生命，還能提升整體結構的穩定性和功能。

### 3. 細胞外基質的利用
細胞外基質（ECM）的應用能夠提供細胞之間的支持與黏附，促進細胞的排列與組織功能的正常發揮。這在提高組織的結構強度與生理相容性方面起著重要作用。

### 4. 靜力拉扯的運用
透過靜力拉扯技術，可以影響纖維化程度，促進肌肉細胞的排列從而提高組織的結構性與功能性。這種機械刺激模擬了自然生長環境，有助於改善培植肉的質感和口感。

### 5. 味道分子的研發
味道的改善是另一項挑戰。利用組織工程學，可以分析並調整培植肉中的味道分子組成，增加如胺基酸、血紅素蛋白等关键成分，從而提升產品的風味。此外，使用光繞射技術、色層分析與質譜來研究和調整這些味道分子的結構，進一步優化培植肉的味道。

總結來說，組織工程學提供了一系列工具與方法，來解決培植肉在細胞成長和味道上的挑戰，最終朝向製作出更具市場競爭力和消費者接受度的產品。
在培植肉的製作過程中，如何利用組織工程學解決細胞成長及味道的挑戰？
**培植肉**，亦作**人造肉**、**工程肉**、**人工肉**、**試管肉**、**清潔肉**或**合成肉**，指任何並非從動物身上取得的肉類，而是透過生物工程培養動物的肌肉細胞而成。原理是先從動物體內抽取幹細胞，再放進試管或培養皿上讓其分裂生長，最後產生肌肉組織。培植肉所培植的不一定只是牛肉，但由於牛肉在各種肉類的生產成本中最高，所以有關培植肉的研究基本上都以牛肉為主。

目前這項技術雖然已有多個研究計劃在測試，初期生產成本極高，未能提供與公眾享用，但隨著生產技術日漸成熟，生產成本也不斷降低。舉例說：在 2012 年時用試管肉來弄一個漢堡包的成本要 25 萬歐元，但據俄羅斯以安格斯牛的組織製成的試管肉在 2023 年投產時可降至每公斤 100 美元。當低成本的大量生產方法研究成功，將有可能解決全球糧食危機問題。

## 製作方法

### 組織工程學應用在培植肉

組織工程學最主要是解決移植器官後的細胞，是否能在新宿主有好的反應，解決新宿者的免疫系統對新細胞的攻擊，組織工程學有一系列研究，在於解決成長因子，或是改變成長過程對新細胞有甚麼影響。

組織細胞應用在培植肉，最主要是在解決味道，組織結構，成本，健康價值還有食品安全。
味道分子包含上千種，包括胺基酸、血紅素蛋白、硫化物與羰基化物、脂類、肽、其他味道揮發劑。

光繞射技術可以觀察培植肉的主要成分，色層分析與質譜定位可以分析味道分子結構。

影響培植肉的因子有細胞外陣列 (ECM)(extracellular matrix)，肌肉細胞成長方式，肌內脂肪成分 (IMF)，架構 (scaffold) 成分與結構。靜力拉扯可以增加肌肉細胞與細胞外陣列的排列，就是可以增加肌肉的纖維化程度。架構 (scaffolding) 的規模化是困難的。

### 培植肉所需東西

* 成長因子 (growth factor) 讓細胞餵食營養並且成長。2.3D 的架構 (scaffolds) 使細胞可以像體內血管持續供應養分。
* 細胞外基質使細胞之間可以有黏性，支持細胞外陣列的細胞來用於讓組織纖維化
* 內皮細胞的養成，模仿血管的流通
* 脂肪母細胞，持續分裂成脂肪子細胞，肌肉母細胞，分裂成肌肉細胞，間充質幹細胞和誘導性多能幹細胞 (ipsc) 也是幹細胞候選人，間充質幹細胞是指肌肉細胞以外的物質，通常對再生修復有很大的作用，ipsc 誘導性多能幹細胞，是將原本已經從幹細胞分化之後的細胞，重新誘導成幹細胞，使之重新分裂生長。

### 技術問題

乾淨肉是利用幹細胞丟到生物反應爐，然後在等它分裂成細胞肉，雖然全能幹細胞 (受精卵細胞) 可以分裂的次數比較多，但是全能幹細胞要發展出腦子，才能分裂出四肢，也就是說要分裂出四肢，一定要有腦子做編輯，就是利用神經細胞傳送電流來製造指令，現在有模仿電流的做法，但都很貴，也不可能生出畸形的生物，這樣違反人道主義。

直流電流 DC 刺激培植肉細胞之後，會造成老鼠成骨蛋白信使核糖核酸 (mRNA) 增加，比起沒有接受 7 天直流電刺激的老鼠間充質幹細胞還高，這個結果增加了間充質幹細胞中的成骨蛋白細胞分裂的速度，具體的做法是在培養肉生物反應器放置電極，再用鹽橋的方式傳送直流電給間充質幹細胞，避免金屬電極與細胞產生化學反應。

現在常做的做法，是取得多功能幹細胞的修復能力，再加上成長因子，因為成長因子，例如，小牛血清，需要有萃取技術，萃取出純度高的成長因子，所以很貴，現在有找植物性成長因子來降低成本，達成等效原理。
因為要模仿血管補充成長因子與細胞外基質來修復補充肌肉，需要創造架構 (scaffolds)，而且架構需要創造出 3D 的模組，常用物質有膠原蛋白，藻酸鹽 (植物性替代品)，來讓幹細胞分裂成肌肉組織，並且讓他們黏在一起，不然已經分裂的細胞會死亡，因為得不到養分，而且最重要的是要有神經與脂肪組織，來讓細胞模仿體內的生長。

架構通常要有像血管跟膠原蛋白一樣的功能，而且幹細胞最好能維持幹細胞的狀態不斷分裂，並且維持良好的分裂方向，生長成肌肉與血管細胞。

在食品安全的部分，因為培植肉沒有像一般肌肉一樣有免疫功能系統，但是在生產過程中，經過人工酸鹼 (ph)、溫度、以及有人工控制確保微生物不會生長，所以會免去抗微生物藥物的殘留，所以又稱作為乾淨肉 (clean meat)。

現在有新創公司用 crispr 基因改造應用在培植肉上，這種方式是將不想要的基因剪下來，再把想要的基因貼上去，來使遺傳信息改變，其他應用方式有讓牛生不出角，或是讓米生產出胡蘿蔔素，形成金色的米，應用在培植肉上可以使肉生產出其他營養素，或是說幹細胞不斷再生，並且維持基因組不要改變太多，因為分裂越多次，培植肉很可能會變成病變的肉，目的在於產生基因穩定的健康培植肉。2021 年，有日本科學家團隊研究出可以調整「脂肪和肌肉的成分比例」的「人造和牛」。

## 優缺點

### 優點

**培植試管肉食較傳統畜牧業的好處，**

* 能減少 35%～60% 的能源消耗
* 少占用 98% 的土地
* 少生產 80%～95% 的溫室氣體
* 提高糧食供應效率。
* 作為太空人類的肉食供應的研究。

### 缺點

* 鹽分過高（技術有待突破）。
* 相關的保存與運送方式有待發展。
* 有著各國法規、人民接受度與價格等之變數。
* 目前與真肉口感仍有差別。
* 如果取代真肉，短時間肉品供給恐怕是由先進國家或大國掌握，此外，無法生產培植肉的弱國或原肉品出口國將受到經濟衝擊。
* 價格普遍過高。例如 2019 年底中國大陸某電商平台銷售的人造肉（植物肉，並非培植肉），每 500 克售價為人民幣 60 元左右，約為彼時中國大陸豬肉價格的兩倍左右（當時中國大陸肉價正處於歷史高峰期）。

## 與素肉的分別

素肉是指一些利用大豆或麩質等植物蛋白質用機械方法生產出來的合成肉或人工肉，並不含動物成份。

## 參考文獻

## 參見

* 素肉
* 人造蛋

## 外部連結

* In Vitro Meat Consortium（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* New Harvest（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* YouTube 上的「人造肉」掀飲食革命！口感同真肉？怎製作？- 李四端的雲端世界
* Opportunities for applying biomedical production and manufacturing methods to the development of the clean meat industry（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* YouTube 上的完整受精至胎兒形成過程，受孕過程，奇妙的生命形成。（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Tissue Engineering for Clean Meat Production（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Lab-Grown Meats Will Change the Food Industry Forever （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Scientific Challenges and Solutions for Cultured Meat Manufacturing（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Direct current electrical stimulation chamber for treating cells in vitro
**培植肉**，亦作**人造肉**、**工程肉**、**人工肉**、**試管肉**、**清潔肉**或**合成肉**，指任何並非從動物身上取得的肉類，而是透過生物工程培養動物的肌肉細胞而成。原理是先從動物體內抽取幹細胞，再放進試管或培養皿上讓其分裂生長，最後產生肌肉組織。培植肉所培植的不一定只是牛肉，但由於牛肉在各種肉類的生產成本中最高，所以有關培植肉的研究基本上都以牛肉為主。

目前這項技術雖然已有多個研究計劃在測試，初期生產成本極高，未能提供與公眾享用，但隨著生產技術日漸成熟，生產成本也不斷降低。舉例說：在 2012 年時用試管肉來弄一個漢堡包的成本要 25 萬歐元，但據俄羅斯以安格斯牛的組織製成的試管肉在 2023 年投產時可降至每公斤 100 美元。當低成本的大量生產方法研究成功，將有可能解決全球糧食危機問題。 **組織工程學**（Tissue engineering），是指利用生物活性物質，通過體外培養或構建的方法，再造或者修復器官及組織的技術。這個概念由美國國家科學基金委員會在 1987 年提出，在此後的二十多年間快速發展。

組織工程學涉及到生物學，材料學和工程學等多學科；目前已經能夠再造骨、軟骨、皮膚、腎、肝、消化道及角膜、肌肉、乳房等組織器官。

## 綜述

目前被普遍運用的組織工程學的定義，是由 Langer 和 Vacanti 所提出的：

組織工程是結合了工程學以及自然科學為一體的綜合性學科，致力於發展生代材料以修復，替代，提高人體器官及其功能。

組織工程也被定義為理解組織生長的原理，並生產具備功能性以供替代原先組織的臨床使用。另一個描述接著說，組織工程的基本假設是，利用該系統的生物將在更換，維修，保養，和 / 或增強組織功能的治療策略下取得更大的效益。

組織工程再多領域多層面的研究下，已經發展出一套對於原料與材料之間的應用有著組織性並且十分新穎的策略，例如生物材料科學的進步，幹細胞應用，特殊生長和轉化因子（differentiation factors）的應用，模擬獨特的仿生環境（biomimetic environments），或是利用物理或化學工程改造的細胞外基質（支架的製程），細胞和生物活性分子之間的組合製備等等。而組織工程目前所遇到的困難主要是如何穩定培養更具複雜性的組織以及如何有效利用實驗室培養出的組織進行移植以及新生組織在生物力學穩定性。

組織工程的持續發展將增長從工程和組織基礎研究同時也會增進組織（tissue）、基質（matrix）、生長因子（growth factor）、幹細胞（stem cell）和發育生物學（developmental biology）、材料科學（materials science）和生物信息學（bioinformatics）的這些學科的融合與應用。 **植物組織培養**（英語：Plant tissue culture）是比較簡化的名稱，實際上包括了整株植物、器官、組織、細胞及原生質體等不同層次的培養，將這些材料置於能供給生存條件的培養基上，並能在無菌的狀況下使其正常生長的技術。植物組織培養應用的範圍相當廣泛，在基礎研究部分，可利用培養系統對植物細胞的營養、代謝、生長、分化、細胞遺傳等領域進行探究；而在實際應用方面，則包含健康無菌苗的大量繁殖、人造種子的生產、種源保存、突變誘導、多倍體、細胞融合及二次代謝物的生產等，近年來更發展到基因轉殖技術，對植物的改良與生產的增進都提供了更有效率的方式，為 20 世紀植物科學的一大突破。 ## 製作方法

### 組織工程學應用在培植肉

組織工程學最主要是解決移植器官後的細胞，是否能在新宿主有好的反應，解決新宿者的免疫系統對新細胞的攻擊，組織工程學有一系列研究，在於解決成長因子，或是改變成長過程對新細胞有甚麼影響。

組織細胞應用在培植肉，最主要是在解決味道，組織結構，成本，健康價值還有食品安全。
味道分子包含上千種，包括胺基酸、血紅素蛋白、硫化物與羰基化物、脂類、肽、其他味道揮發劑。

光繞射技術可以觀察培植肉的主要成分，色層分析與質譜定位可以分析味道分子結構。

影響培植肉的因子有細胞外陣列 (ECM)(extracellular matrix)，肌肉細胞成長方式，肌內脂肪成分 (IMF)，架構 (scaffold) 成分與結構。靜力拉扯可以增加肌肉細胞與細胞外陣列的排列，就是可以增加肌肉的纖維化程度。架構 (scaffolding) 的規模化是困難的。