色泽乳白、质地弹软、味道微腥……在浙江大学森林紫金科创小镇的未来食品实验室里,“长”了十多天后,细胞培养出的鱼肉与自然鱼肉非常相似。正是利用“生物合成细胞培养鱼肉的关键技术”,这一新型动物蛋白产品才得以问世。 近日,在位于浙江杭州的浙江大学森林紫金科创小镇,中国轻工业联合会组织并主持召开了一场成果鉴定会。“生物合成细胞培养鱼肉的关键技术”项目的负责人介绍了项目的技术报告,并提交了相关的资料。与会专家对实验室进行了现场考察和讨论后,陈坚、吴清平等两位中国工程院院士以及多位食品领域的专家一致认为:“生物合成细胞培养鱼肉的关键技术”的总体技术达到国际先进水平,核心技术更是达到国际领先水平。 这一项目的成果由中国农业大学的朱蓓薇院士团队共同完成。
为什么要研发细胞培植鱼肉?
近年来,随着经济的发展和人口的增长以及中等收入人群数量的增加,全球对肉类的需求不断增长。传统的肉类生产方式越来越难以满足消费者的多样化需求。同时,消费者对于肉品的安全、动物福利和环保等方面的要求也越来越高。 在这种背景下,一场肉类生产的变革正在悄然兴起,高效、环保、安全且可持续的新型肉类生产方式逐渐成为国内外科研领域的关注热点。随着全球科技的进步与各学科间的融合,细胞培养肉的研究也在不断深入,尤其是在国内科学家成功研发出猪源培养肉之后,鲜有鱼源培养肉的研发。 此次通过技术成果鉴定的成功案例,“生物合成细胞培养鱼肉的关键技术”,即仿照大黄鱼进行的鱼类培养,是我国在这一领域的又一重要突破。
为什么选择开发细胞培养鱼肉?项目牵头人之一——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解释了原因。 她表示,优质的替代蛋白正成为未来的研究热点,其中由动物干细胞体外培养而成的组织培养肉被认为是解决未来人类餐桌肉品和动物蛋白供应问题中最具潜力的方式之一。海洋鱼类食品含有丰富的优质蛋白质、多不饱和脂肪酸以及多种微量营养素和功能因子,约占全球人口所需动物蛋白总量的大约20%。预计到2050年,这一需求将有显著增长。 然而,海水污染加剧与海洋资源的过度开发等多重因素,使得优质鱼类供应面临枯竭的风险。而且我国在获取深海鱼资源方面面临着较高难度和成本问题,导致内陆地区优质海洋鱼类蛋白资源供给明显不足。
刘东红认为,建立高通量、低成本和可再生的鱼类肌肉细胞工厂以及规模化生产模式是缓解我国优质海洋鱼类蛋白资源短缺及营养保障的重要途径之一。因此,在这一背景下,项目研究团队创新地针对海洋鱼肉供应不足的问题,在大食物观指导下,结合产业需求,开展鱼类肌肉细胞的研究,建立了鱼类强健干细胞系,并突破了鱼肌细胞分离、增殖与定向分化以及组织化成型等技术瓶颈。
在鉴定会上,浙江大学生物系统工程与食品科学学院教授陈启和代表项目研发团队向专家组汇报了项目的整体研究情况。该项目是在繁星科学基金的支持下开展的细胞培养鱼肉生产技术研发。团队筛选了高传代肌肉、脂肪干细胞,并通过两种信号通路诱导分化,建立了分离纯化及高效增殖分化的鱼组织干细胞方法。此外,还研制开发了一种促进细胞增殖和分化的低血清培养基,私家侦探,侦探公司,调查公司,查人找物,商务调查,出轨外遇调查,婚外情调查,私人调查,19209219596并构建了一种滚瓶与工厂化细胞扩增相结合的模式,以显著提升生产效率并降低成本。项目还开发了高细胞相容性的、可食用且可安全降解的三维鱼肌支架材料,以促进细胞的有效贴壁黏附、转移和融合。 通过数字化仿真技术构建培养鱼肉组织的结构,并在向列肌纤维束中融合细胞分化脂滴,最终成功合成出了国内首例厘米级尺寸的细胞培养鱼肉产品。这种生产的鱼肉组织具有与真实鱼片相似的质构和口感。
细胞培养鱼肉与真实鱼肉有多么相似呢?
用细胞培养鱼肉,本质上是动物干细胞在体外进行增殖与分化的过程。记者了解到,在该项目中,科研人员选择大黄鱼作为研究对象,从中提取肌肉干细胞和脂肪干细胞,并将它们视为细胞培养鱼肉的“种子”。而培养基则被称为“土壤”,为细胞的增殖和分化提供营养支持。 研究发现,脂肪干细胞虽然可以在培养基中良好地繁殖并分化,但由于它们在体外难以成为鱼肉的主要组成部分。作为主要成分的肌肉细胞,其体外培养尤为困难。项目另一位牵头人、浙大生命科学学院教授陈军以及该学院副教授黄晓通过研究,发现了影响肌肉生成的关键信号通路。研究团队随后调整了培养基的成分,以提高成肌细胞分化的效果。
随着肌肉细胞的成长和分化,“鱼肉”的产量逐渐增加。但此时这些“鱼肉”仍呈现无固定形状的松散状态,呈“肉泥”模样,并不能被称为真正的鱼肉。鱼肉除了含有肌肉细胞外,还包含脂肪、结缔组织等成分。如何将这些细胞结构整合在一起?浙大生物系统工程与食品科学学院副研究员徐恩波团队通过构建生鱼块数字化模型,设计并打印出支架结构来模拟天然鱼的肌肉组织。随着这些支架结构的应用,肌肉细胞能够按照预定规则有序生长,形成三维培养肌纤维束,从而产生了类似自然鱼肉的结构和纹路。 据该项目研究团队介绍,在3D打印材料的制作中也面临了诸多挑战。科研人员通过调整配方、降低打印温度,并发现了一种可以牢固固定成肌细胞的食用胶体材料,才最终实现了仿生生长的目标。随后,浙大团队再将脂肪细胞“注入”到该组织状的细胞培养鱼肉中,从而成功构建出一块类似鱼肉的组织。 简述: 通过三维打印技术和生物工程技术,在无生命状态下构建了模拟天然鱼肉结构的肌肉纤维束,并最终在其中融入脂肪成分,实现了一种人造鱼肉产品。
在未来的食品实验室里,专家们看到养殖鱼池、细胞培养室和实验冷库……鉴定委员会的专家们在操作台上观察到,两块置于培养皿中的细胞培养鱼肉乳白细腻且外形酷似大黄鱼,肌肉纹理清晰可见,并带有明显的鱼腥味。“项目团队进一步分析了这些培养鱼排的外观特征,并对其细胞数、肌肉细胞和脂肪细胞的比例、硬度、黏性以及弹性等方面进行了研究,与真实的大黄鱼肌肉组织进行对比。”刘东红说,“从相关指标来看,这种细胞培养鱼肉的仿真度很高。”他认为这将为私家侦探,侦探公司,调查公司,查人找物,商务调查,出轨外遇调查,婚外情调查,私人调查,19209219596未来不同鱼类以及其他经济动物的细胞培养工作提供新思路,在解决可持续肉类供应方面发挥更大潜力。
细胞培养的鱼肉研究有何重要意义?
关于该项目,鉴定委员会专家给予了高度评价。他们指出,在我国优质海洋鱼类蛋白资源获取难、成本高的背景下,建立高通量、低成本且可再生的鱼肉细胞规模化生产模式至关重要。这项成果有助于我国在优质动物蛋白肉类的细胞培养技术方面抢占“高地”,建议进一步加快细胞培养鱼肉工程化技术的研究工作。
陈坚、吴清平两位院士对项目成果给予了肯定,并认为课题方向定位精准且研究深入。陈坚表示:当今食品工业面临的挑战之一是食品资源的挖掘与创造;其中最具挑战性的环节是蛋白资源的发掘与创新。细胞培养肉是一种获得蛋白资源的重要途径。他提醒,尽管当前细胞培养肉的研究热潮不断,但要形成完整的产业链条,还需系统化发展相关技术。
中国食品科学技术学会名誉理事长孟素荷指出,我国在猪源培养肉的研究上已经取得突破,技术水平在国际上处于“并跑”的地位。此次由浙江大学与大连工业大学合作完成的“生物合成细胞培养鱼肉的关键技术”研究成果,具有重要意义,在细胞培养鱼肉研究方面实现了从零到一的重大突破,并为优质动物蛋白获取开辟了新的路径。
中国肉类食品综合研究中心首席科学家王守伟认为,“大食物观”科学不仅扩展了食物定义的范畴,还加深了人类对食物生产体系的认识。经过多年的积累,我国在细胞培养肉领域已经取得了一些研究成果。值得注意的是,高活力和种类丰富的种子细胞是生产细胞培养肉的基础,但是这些细胞无法实现永久分裂增殖,并且细胞传代能力仍存在较多挑战。为此,未来需要加强细胞培养肉种子细胞永生化诱导研究,以满足其工业化生产的需要。同时,我国尚未实现细胞培养肉的商业化生产,因此,在重点推进技术研发的同时,还需加快法律法规、监管政策和标准等方面的完善,为细胞培养肉最终实现工业化打下坚实的基础。
浙江工业大学食品科学与工程学院党委书记孙培龙认为,项目成果能否成功应用,关键在于食品安全性、美味程度以及营养价值是否符合要求,因为这些是消费者最终评判的标准。此外,在确保安全、营养和美味的前提下,还需考虑潜在物质的影响,如致敏物等。
对于该项目成果,陈军认为学科的交叉融合是重要基础。“我们在研究中不仅有生物系统工程与食品科学学院、生命科学学院的支持,还邀请了机械工程学院尹俊研究员及高分子科学与工程学系朱旸研究员团队的研究人员参与前沿探索和交叉研究。”
细胞培养的“鱼肉”进入餐桌之前需要进行大量的安全性评估。相信随着技术的进步和成熟,在不久的将来会实现规模化生产。 对于未来发展,刘东红充满信心。他认为,从细胞培养鱼肉这一领域出发还能找到更多技术创新的机会,这将为食品行业带来新的发展方向。
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