作者:刘东红等 来源:《npj-食品科学》 发布时间:2023/5/16 15:07:25
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想吃鱼吗?未来也许可以3D打印

 

日前,由浙江大学生物系统工程与食品科学学院副院长、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教授、生命科学学院陈军教授牵头的细胞培养鱼肉团队联合大连工业大学朱蓓薇院士团队宣布,通过干细胞分离、工厂化培养与组织化构建技术,成功合成国内首例厘米级细胞培养大黄鱼组织仿真鱼排。相关成果刊于《npj-食品科学》上。

大黄鱼组织仿真鱼排。(课题组供图)

科研人员以大黄鱼为研究对象,分离出具有高传代能力的肌肉、脂肪干细胞,并通过调控两种信号通路诱导肌肉干细胞分化。同时,基于可食用凝胶改造仿生建构鱼肌支架,三维培养肌纤维束,成功实现组织状细胞培养鱼肉的制造。

17天长成,味腥、色白、质弹,在浙江大学的实验室中,这款细胞培养的大黄鱼肉与同类自然鱼肉别无二致。刘东红表示,海洋鱼类所含优质蛋白和不饱和脂肪酸,对于身体健康有积极作用,未来,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,并且对于海洋鱼类资源的保护有着重要的意义。

这项成果日前公开发表,并在中国轻工业联合会组织的鉴定会上,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。

要“复刻”一块鱼肉,首先要先找到种子细胞。

浙大团队在研究中发现,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。由此团队从大黄鱼轴上肌和腹侧体腔脂肪中筛选分理出肌肉干细胞和脂肪干细胞,作为细胞培养鱼肉的“种子”。

有了“种子”,当然还少不了“土壤”,培养基便承担了这个角色,为细胞的增殖和分化提供养分。研究发现,脂肪干细胞能够在培养基中较好增殖分化,然而作为肉质的主要成分肌肉细胞到了体外培养却困难重重。

陈军和生命科学学院黄晓副教授对肌肉细胞分化过程进行了系统研究,找到两条影响肌肉生成的信号通路。为此研究团队通过对培养基的成分调整,提高了成肌细胞的分化效率。

此外,培养基是细胞培养肉生产流程中最重要的成本控制环节,浙大生物系统工程与食品科学学院陈启和教授筛选得到低血清的基础培养基,大大降低成本,为将来大规模化生产提供了基础。

随着肌肉细胞的生长、分化,越来越多的鱼肉产生,但此时的鱼肉还只是“肉泥”。“此时的鱼肉还是无固定外形的松散细胞团,不是大家说认知中的肉的组织结构。”陈军说。

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,打印支架模拟天然鱼肌肉组织。

鱼肉在3D支架中的生长,当然这个3D打印材料的制作也非易事,研究团队通过调整配方,降低打印温度,并找到能将成肌细胞牢牢抓住的可食用胶体材料,才实现了仿生生长。后续浙大团队通过注入脂肪细胞,便可组装成一块组织状的细胞培养鱼肉。

那么,这到底是不是一块鱼肉呢?

科研人员进一步分析了培养鱼排的外形,并对其中细胞数、肌肉细胞和脂肪细胞的比例、硬度、粘性、弹性等特征与真实大黄鱼的肌肉组织进行对比研究。

细胞培养肉被认为是最有潜力解决未来人类餐桌肉品和蛋白供应、减少人工养殖肉类动物对水资源、土地资源高度依赖的技术之一。

面对这样一项新技术,陈军认为学科的大会聚是重要基础。

对于研究未来的应用,刘东红说,“我们还要从这块鱼肉看到隐藏背后的技术突破与创新,这些也将对未来食品行业发展开辟新的道路。”(来源:中国科学报 崔雪芹)

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41538-023-00194-2

 
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