西浦学者用农业废料提取物降低人造肉培养成本
2023年02月20日
人造肉，又称为细胞培养肉或实验室培养肉，是一种通过体外培养，从肌肉细胞生长出来的肉类代替品，它基本具备真实肉类的口感，且可以在保证营养的同时进行大规模生产，生产过程也较传统畜牧业更为绿色环保，是极具潜力的发展方向。
在进行体外细胞培养时，研究人员常将细胞放置在一种特殊的支架上供它生长、迁移和附着，模拟自然的细胞成长环境，方便营养物和代谢物的运输。此类支架常用静电场电流体喷射3D打印技术（EHDP）制作，然而，该技术能够使用的墨水大多无法食用，因此不适用于打印细胞肉的培养支架，找到可食用的3D打印墨水便成为研究人员面临的一大挑战。
（图片说明：动物肌肉细胞在3D打印支架上生长成人造肉）
针对以上问题，来自西交利物浦大学智能工程学院的孙捷教授和新加坡国立大学、新加坡国立大学苏州研究院的学者首次从大麦和黑麦面粉中提取了植物蛋白，调配出适用于EHDP技术的谷物醇溶液蛋白墨水，并打印出了完全可食用的细胞培养支架。这种墨水是从谷物壳之类的食物废料中提炼而来的，不但价格便宜，且打印出的支架可以被肌肉细胞完全吸收，无需再用其他步骤去除，十分方便。
（图片说明：使用3D打印技术打印出的细胞培养支架）
在本次研究中，他们培养了猪肉和小鼠肉。据孙教授介绍，过去食品打印的典型方法是把营养物质放在一种类似针管的容器中，挤压成型后进行加热。
“而现在走向了体外培养的方法，我们将动物的肌肉细胞放置在3D打印出来的植物蛋白支架上培养，让它随着支架的结构生长，并使用甜菜为长出的肉片上色，使其兼备色泽与口感。通过这种方法去实现大规模繁殖细胞肉，是一个颠覆性的想法，用食物废料中的营养成分打印支架不但对资源进行了再利用，且提升了废料的价值，而生产细胞肉本身也可以缓解畜牧业带给环境的压力。”孙教授表示。
“然而，植物蛋白导电性质复杂，用它做支架能否保证稳定性，并且它的强度不如其他墨水材料，能否支持细胞生长，这些问题都是我们重点关注解决的难点。”
“培养细胞肉时，我们希望肉丝能够平均分布生长，这样口感也会更好，因此植物蛋白支架虽然强度没有其他材料的那么高，但却非常适合我们这项研究。我们对于墨水成分也做了大量优化，保证了它的稳定性。”孙教授解释道。
（图片说明：未使用甜菜色素处理和使用后的人造肉的模拟外观）
孙教授表示，他们希望通过打印的技术以及墨水的进步来促进支架大规模的制造，加速人造肉生产的商业化。
“人造肉成本较高的一大原因是肌肉细胞的营养液，目前，大部分的营养液都是用动物的血清蛋白，最常见的是牛的血清蛋白，未来如果能找到适合的植物提取物来供给细胞营养，那将很大程度降低人造肉的成本，创造商业化机会。”孙教授总结道。
有关该技术的论文“3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-based Meat Culture”被收录于国际权威期刊《先进材料》，影响因子32。
(记者：金画恬 编辑：张蔚)
2023年02月20日
