研究人员在可食用纤维上生长肌肉细胞

实验室种植或养殖的肉类可以彻底改变食品生产，为大规模肉类生产提供更绿色，更可持续，更符合道德的替代方案。但是，将实验室种植的肉类从培养皿中转移到餐盘上需要解决几个主要问题，包括如何制作大量肉类以及如何使其感觉和味道更像真肉。

现在，哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员已经在可食用的明胶支架上生长了兔和牛的肌肉细胞，它们模仿了肉的质地和稠度，证明了最终的现实肉制品可能没有需要饲养和宰杀动物。

SEAS的Tarr家庭生物工程与应用物理教授，该研究的高级作者基特·帕克(Kit Parker)在评选出食物网络竞赛节目后开始涉足食物。

帕克说：“厨师在材料科学方面的专业知识令人印象深刻。” “与他们讨论之后，我开始怀疑我们是否可以将我们对再生医学所知的全部知识应用于合成食品的设计。毕竟，我们所学到的有关为再生医学构建器官和组织的一切知识都适用于食品：健康细胞和健康的脚手架是建筑的基础，设计规则是相同的，目标是相同的：人类健康。这是我们将硬核工程设计和可扩展制造引入食品创造的第一项努力。”

动物肉主要由骨骼肌(和脂肪组织)组成，骨骼肌长而细，就像在牛排上或在切碎猪肉或鸡肉时所见。繁殖这些纤维是肉类生物工程中的最大挑战之一。

该研究的第一作者，SEAS和威斯生物启发工程研究所的博士后研究员卢克·麦克昆说：“肌肉细胞是粘附细胞类型，这意味着它们在生长时需要紧紧抓住。” “要生长类似肉类的肌肉组织，我们需要找到一种可食用的'支架'材料，并使肌肉细胞以3-D方式附着并生长。找到一种有效的方法来生产大量这些支架以达到证明其在食品生产中的潜在用途。”

为了克服这些挑战，研究人员使用了由Parker及其疾病生物物理学小组开发的浸入式旋转喷射纺丝(iRJS)技术，该技术利用离心力使特定形状和尺寸的长纳米纤维纺丝。该小组将食品安全明胶纤维纺丝，形成了生长细胞的基础。纤维模仿天然肌肉组织的细胞外基质，即将组织粘合在一起并有助于其质地的胶。

该研究小组在纤维上植入了兔和牛的肌肉细胞，这些细胞锚固在明胶上，并长成细长的结构，类似于真实的肉。研究人员使用机械测试将实验室种植的肉与真实的兔子，培根，牛里脊肉，熏火腿和其他肉类产品的质地进行比较。

Macqueen说：“当我们分析微观结构和质地时，我们发现，尽管养殖产品和天然产品具有相似的质地，但天然肉中含有更多的肌纤维，这意味着它们更成熟。” “体外肌肉和脂肪细胞的成熟仍然是一个很大的挑战，将需要结合先进的干细胞来源，无血清培养基配方，可食用的支架(例如我们的)以及生物反应器培养方法的进步来克服。”

Macqueen说：“我们的方法总是在改进，我们有明确的目标，因为我们的设计规则是基于天然肉类。最终，我们认为可以设计具有定义的质地，口味和营养成分的肉类，就像酿造一样。” 。

派克说：“前进的目标是营养含量，口味，质地和可负担的价格。长期目标是减少食品的环境足迹。”

新产品研究主任凯特·克鲁格说：“培养肉的开发涉及许多技术挑战，包括能够成功支持细胞的支架材料的配制以及适合于大规模消费的适于培养的细胞系的开发。” Harvest，一家蜂窝农业研究机构，未参与研究。“该出版物的作者开发了脚手架材料，这些材料在这些领域显示出巨大的希望。”