17天长成ღ★,味腥ღ★、色白ღ★、质弹……日前ღ★,一款国内首例厘米级细胞培养大黄鱼组织仿真鱼排宣布面世ღ★。
科研人员以大黄鱼为研究对象ღ★,分离出具有高传代能力的肌肉ღ★、脂肪干细胞ღ★,并通过调控两种信号通路诱导肌肉干细胞分化ღ★。同时ღ★,基于可食用凝胶改造仿生建构鱼肌支架无法逃脱布袋子ღ★,三维培养肌纤维束ღ★,成功实现组织状细胞培养鱼肉的制造ღ★。
该成果由浙江大学生物系统工程与食品科学学院副院长ღ★、浙江大学长三角智慧绿洲创新中心未来食品实验室主任刘东红ღ★,与生命科学学院教授陈军牵头的细胞培养鱼肉团队ღ★,联合中国工程院院士ღ★、大连工业大学教授朱蓓薇团队发布ღ★。在中国轻工业联合会组织的鉴定会上ღ★,生物合成细胞培养鱼肉的关键技术被评审组认定达到国际同领域先进水平ღ★。
“未来ღ★,这项技术或将为解决人类餐桌肉品和动物蛋白供应提供更为广阔的支撑ღ★,并且对于海洋鱼类资源的保护有着重要的意义ღ★。”刘东红说ღ★。
用细胞培养鱼肉ღ★,本质上是通过动物干细胞在体外进行细胞增殖和分化的过程ღ★。细胞通过增殖k8凯发天生赢家一触即发ღ★!凯发官网ღ★,ღ★,数量不断增加ღ★,再通过分化产生形态ღ★、结构ღ★、功能各异的细胞类群天生赢家 一触即发ღ★,ღ★。
要“复刻”一块鱼肉ღ★,首先要找到种子细胞ღ★。浙大团队在研究中发现ღ★,肌肉细胞和脂肪细胞占普通大黄鱼肉固形物成分的八成以上凯发k8国际首页登录ღ★。由此ღ★,团队从大黄鱼轴上肌和腹侧体腔脂肪中筛选分离出肌肉干细胞和脂肪干细胞ღ★,作为细胞培养鱼肉的“种子”ღ★。
“种子”离不开“土壤”ღ★,培养基便承担了“土壤”的角色无法逃脱布袋子ღ★,为细胞的增殖和分化提供养分ღ★。团队发现ღ★,脂肪干细胞能够在培养基中较好地增殖分化ღ★,然而肉质的主要成分——肌肉细胞到了体外培养则困难重重ღ★。
生命科学学院教授陈军和副教授黄晓对肌肉细胞分化过程进行了系统研究ღ★,找到了两条影响肌肉生成的信号通路ღ★。研究团队通过调整培养基的成分ღ★,提高了成肌细胞的分化效率凯发k8国际首页登录ღ★。
此外无法逃脱布袋子ღ★,培养基是细胞培养肉生产流程中最重要的成本控制环节ღ★,浙大生物系统工程与食品科学学院教授陈启和筛选得到低血清的基础培养基ღ★,大大降低了成本ღ★,为将来规模化生产奠定了基础ღ★。
随着肌肉细胞的生长ღ★、分化ღ★,越来越多的鱼肉产生ღ★。“但此时的鱼肉还属于无固定外形的松散细胞团ღ★,不是大家认知中的肉的组织结构ღ★。”陈军说ღ★。
怎么把鱼肉搭建起来?浙大生物系统工程与食品科学学院副研究员徐恩波通过构建生鱼块数字化结构模型ღ★,打印支架模拟天然鱼肌肉组织ღ★。
徐恩波介绍ღ★,鱼肉在3D支架中的生长ღ★,类似公园里月季花沿着搭建好的拱门生长ღ★,肌肉细胞则沿着3D打印的仿生结构有规则地生长ღ★,形成三维培养肌纤维束ღ★,产生类似自然鱼肉该有的结构和纹路健康食谱ღ★,ღ★。
3D打印材料的制作并非易事ღ★。团队通过调整配方ღ★,降低打印温度ღ★,并找到能将成肌细胞牢牢抓住的可食用胶体材料ღ★,从而实现了仿生生长ღ★。后续ღ★,团队通过注入脂肪细胞ღ★,便可组装成一块组织状的细胞培养鱼肉ღ★。
团队进一步分析了培养鱼排的外形ღ★,并对其中的细胞数ღ★、肌肉细胞和脂肪细胞的比例ღ★、硬度ღ★、黏性ღ★、弹性等特征凯发k8国际首页登录ღ★,与真实大黄鱼的肌肉组织进行对比研究ღ★。“从这些指标看ღ★,两者十分相似ღ★。”刘东红表示ღ★,这也将为未来开展不同鱼类乃至其他经济动物的细胞培养获取优质蛋白提供新的思路ღ★,在解决可持续肉类供应方面发挥更大潜力无法逃脱布袋子ღ★。
要解决未来人类餐桌肉品和蛋白供应ღ★、减少人工养殖肉类动物对水资源与土地资源的高度依赖凯发k8国际首页登录凯发k8国际首页登录ღ★,细胞培养肉被认为是最有潜力的技术之一ღ★。
谈起这项新技术ღ★,陈军表示ღ★,学科汇聚是重要基础ღ★。该研究除了有学校生物系统工程与食品科学学院ღ★、生命科学学院参与ღ★,还吸引了机械工程学院的研究员尹俊和高分子科学与工程学系研究员朱旸团队的师生ღ★,共同参与前沿探索和交叉研究ღ★。
“细胞培养鱼肉走向餐桌还要进行大量的安全性评估ღ★。我相信ღ★,在技术不断深化的背景下ღ★,可见的未来一定能实现批量化大生产ღ★。”对于研究的未来应用ღ★,刘东红表示无法逃脱布袋子ღ★,要看到“鱼肉”背后的技术突破与创新ღ★,它们将为未来食品行业发展开辟新的道路ღ★。