科学家开发出基于植物的细胞培养支架，以获得更便宜、更可持续的培养肉

01 年 2023 月 XNUMX 日 (Nanowerk新闻) 新加坡国立大学 (NUS) 的一个研究团队成功地使用常见的植物蛋白 3D 打印了可食用的细胞培养支架，从而使更实惠且可持续的实验室培育的肉类可以端上餐桌。随着消费者越来越意识到食品对环境和道德的影响，实验室培育的肉类（也称为培养肉或细胞肉）正成为越来越受欢迎的膳食蛋白质来源。培养肉是通过从动物身上获取骨骼肌细胞并将其生长在称为支架的三维结构上而生产的，支架在细胞增殖和发育成组织时提供结构支撑。然而，细胞培养支架通常由合成材料或动物材料制成，这些材料要么太昂贵，要么不可食用。为了寻找替代方案，新加坡国立大学食品科学与技术系副系主任黄德建教授领导的团队转向植物蛋白，众所周知，植物蛋白可生物降解且与动物细胞具有生物相容性。至关重要的是，植物蛋白还满足食品消费的常见要求，使所得支架适合肉类养殖。黄教授表示：“通过使用现成的谷物醇溶蛋白作为高精度 3D 打印技术的生物材料，我们开辟了一种制造可食用和结构化支架的新方法，以生产具有纤维品质的培养肌肉片。”该团队的工作符合新加坡国立大学开展尖端可持续发展研究的目标，并发表在该杂志上 先进材料 (“3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-Based Meat Culture”). 使用可食用细胞培养支架培育的培养猪肉。 （图片来源：新加坡国立大学）

可食用支架的制作

谷醇溶蛋白是一类植物储存蛋白，由于其特定的氨基酸结构，营养价值较低。 事实上，谷醇溶蛋白是淀粉和植物油工业中产生的废物。 尽管如此，黄教授和他的团队利用谷醇溶蛋白的这些特性，为肉类养殖提供了一种负担得起且可持续的资源。 具体来说，研究人员使用了从玉米、大麦和黑麦粉中提取的谷醇溶蛋白混合物，也分别称为玉米醇溶蛋白、大麦醇溶蛋白和黑麦醇溶蛋白。 然后，这些混合物充当电流体动力打印的墨水，这是一种生物医学应用中常用的高精度 3D 打印技术。 为了评估谷醇溶蛋白构建体是否适合肉类种植，将它们浸入细胞培养基中并在 7 天后进行检查以检查任何结构变化。 在扫描电子显微镜下，支架保持了其结构并且没有倒塌，尽管其表面确实出现了多个孔。 然而，研究人员表示，这些孔更可能是培养细胞分泌酶的结果，而不是结构缺陷的证据。 为了使支架在肉类养殖中发挥作用，它们需要与农业动物的肌肉细胞具有生物相容性，这意味着它们需要能够容纳这些细胞并支持它们的生长和发育。 为了测试这一点，黄教授和团队用来自猪骨骼肌的干细胞接种了谷醇溶蛋白构建体，并在接下来的几天内测量了细胞增殖。 他们发现细胞在支架上广泛分裂，在接种后 11 天达到最大计数。 干细胞在玉米醇溶蛋白/大麦醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白/黑麦醇溶蛋白支架中生长得相当好。 重要的是，与组织工程中常用的标准聚己内酯支架相比，接种到谷醇溶蛋白构建体上的猪细胞增殖速度要快得多，这表明基于植物蛋白的支架比标准合成聚合物更适合培养肉生产。 “由植物蛋白制成的支架是可食用的，并且具有多样且可变的肽序列，可以促进细胞附着、诱导分化并加速肉的生长。 相比之下，用于培养肉的塑料珠等合成支架没有官能团，这使得动物细胞难以附着和增殖。 此外，合成支架不可食用，需要额外的步骤将支架与肉类培养物分离，”黄教授解释道。 作为概念验证，研究小组尝试通过在玉米醇溶蛋白/黑麦角蛋白支架上培养猪皮干细胞来生产真正的肉片，然后让它们分化或成熟为肌肉。 甜菜提取物用于模拟肉的微红色。 他们的实验取得了成功。 在 12 天内，研究小组就能够培养出质地和整体外观与真实动物肉相似的肉。 “由于支架是可食用的，因此不需要特殊或额外的程序就可以从最终产品中提取它，”黄教授分享道。

进一步发展

黄教授和他的团队正在积极致力于完善植物蛋白技术。例如，需要更多的研究来更好地确定谷醇溶蛋白构建体的特定结构和组成如何影响动物干细胞的生长以及它们如何形成肌肉组织。黄教授表示：“此外，我们需要确保生产出来的肉类产品可供市场使用，其安全性能够满足严格的监管要求，营养成分能够满足推荐的饮食需求。” “当然，它们也需要开胃。风味、香气和质地需要仔细调整，才能与传统养殖的肉类产品竞争。”

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=62921.php