不知道從什麼時候開始，咖啡變得越來越複雜，但隨時隨地喝咖啡越來越容易。除了便攜的速溶、掛耳、膠囊、凍干、咖啡液，還有各式精品創意咖啡可供選擇。不過，實驗室里的「人造咖啡」你喝過嗎？
近日，芬蘭國家技術研究中心（VTT）運用「細胞農業」成功培育出了第一杯「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，因此想以生物技術替代傳統農業生產咖啡。
▲ VTT 成員 Elviira Kärkkäinen（左）和負責人 Heiko Rischer（右）. 圖片來自：VTT
據美國農業部，相比 2019 年，2020 年的全球咖啡總產量同比上升 4.14%，目前全球咖啡的生產量大約為每年 1000 萬噸，未來咖啡的需求仍會繼續增加。但全球都在面臨著供應緊張的問題，如果趕上旱季雨量不足，咖啡產值將被嚴重影響。
與此同時，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，甚至包括敏感的熱帶雨林地區；咖啡豆在濕處理過程中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，往往無法科學處理廢物。
▲ 咖啡農. 圖片來自：unsplash
面對可持續性挑戰，在實驗室培育「人造咖啡」或許是一種替代方案。
在人造咖啡之前，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而成，後者對人造咖啡更有參考價值。
▲ 人造肉樣本.
以培育人造牛肉為例，步驟大致如下：第一步，對牛進行活檢，從它身上獲取活的肌肉組織；第二步，從牛的肌肉組織中分離出幹細胞；第三步，將幹細胞放入生物反應器，增殖生產出肌纖維。
理論上，人造肉具有很多好處：培育環境百分百可控，無菌也無污染；在解決糧食短缺問題的同時保護水源、土地和能源；提取幹細胞的手術對牲畜造成的痛苦很小。不過口感和經濟成本就另當別論了。培育一片薄牛肉需要大量肌肉纖維細胞，2018 年某以色列團隊推出的人造牛肉，一片就價值 50 美元。
▲ 細胞培養的開始. 圖片來自：VTT
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的一部分（例如葉子）開始，形成的細胞在特定的營養培養基上繁殖和增殖，然後被轉移到生物反應器中，並從中收穫生物質。培育得到的物質經過晾乾、烘焙、發酵，最終形成可以沖泡的咖啡。
這一研發過程需由植物生物技術、化學和食品科學等多領域的科學家共同參與。
▲ 咖啡細胞培養物和咖啡成品. 圖片來自：VTT
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，因為植物細胞可以自由生長、懸浮在培養基中，而動物細胞附著在表面上生長。研究人員還計劃進行不同咖啡品種的細胞培養，通過修改烘焙過程生產完全不同特性的咖啡。
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普通咖啡。人造咖啡和用於參照的普通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，咖啡製作是一門藝術，需要在專家監督下疊代優化。我們的工作標誌著此類工作的基礎。
▲ 圖片來自：unsplash
目前研究團隊正在努力實現人造咖啡的「可供應生產」。細胞培育咖啡還只是實驗性飲品，需要食品藥品監督管理局的監管批准才能商業化。在最樂觀的情況下，細胞培育咖啡獲得監管批准需要 4 年。下游加工、產品配方、市場引入則是通往商業產品的額外步驟。
Heiko Rischer 博士希望未來有更多的公司參與進來，助力細胞培育咖啡的商業化：
我們現在已經證明實驗室種植咖啡可以成為現實。但這項工作的真正影響，將由願意重新考慮食品成分生產的公司實現。VTT 協作並支持大型企業和小型公司在其產品開發中把握機遇。
▲ 溫室植物. 圖片來自：VTT
和人造肉類似，人造咖啡同樣具有環境效益，首先表現為它沒有任何季節性依賴或對殺蟲劑的需求。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行業的負面影響；芬蘭等不適宜咖啡自然生長的國家，也可能成為咖啡的供應商。
人造咖啡項目是 VTT「運用生物技術生產日常農產品」計劃的一部分，與 VTT 的戰略研究目標「細胞農業」相關聯，細胞農業是實現更可持續糧食生產的途徑之一。VTT 的官網上寫道：「我們使用細胞工廠（cell factory）解決方案來引導發展，生產不需要田地或動物的合乎道德和美味的食物。」