科学家们精确地指出了神经活动在人类寿命中所扮演的角色

实验室培养的肉类可能会给食品生产带来一场革命,为大规模肉类生产提供一种更环保、更可持续、更合乎道德的选择。但是将实验室培育的肉从培养皿中取出放到餐盘中需要解决几个主要问题,包括如何大量制造肉以及如何让肉的感觉和味道更像真正的肉。

现在,哈佛的研究人员约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)增长兔子和奶牛在食用明胶支架肌肉细胞,模拟肉的质地和一致性,证明现实的肉类产品最终可能产生不需要提高和屠杀动物。

这项研究发表在《食品科学》杂志上。

Kit Parker是海洋生物工程和应用物理学Tarr家族的教授,也是这项研究的资深作者,他在担任食品网络竞赛节目的评委后开始涉足食品领域。

“厨师们的材料科学专业知识令人印象深刻,”帕克说。“在与他们讨论之后,我开始思考,我们是否可以将所有关于再生医学的知识应用到合成食品的设计中。毕竟,我们所学到的关于构建再生医学器官和组织的一切都适用于食品:健康的细胞和健康的支架是构建的基础,设计规则是相同的,目标是相同的:人类健康。这是我们的第一次努力,将核心工程设计和可扩展的制造应用到食品生产中。”

动物肉主要由骨骼肌(和脂肪组织)组成,骨骼肌生长在长而细的纤维中,这可以从牛排的纹理或切碎猪肉或鸡肉时看到。再生这些纤维是生物工程肉面临的最大挑战之一。

“肌肉细胞是附着的细胞类型,这意味着它们在生长过程中需要一些东西来保持,”这项研究的第一作者、海洋研究所(SEAS)和威斯生物工程研究所(Wyss Institute for Bioinspired Engineering)的研究员卢克·麦克奎恩(Luke MacQueen)说。“为了培养出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,让肌肉细胞能够附着并在3D环境下生长。”重要的是要找到一种有效的方法来大量生产这些支架,以证明它们在食品生产中的潜在用途。”

为了克服这些挑战,研究人员使用了帕克和他的疾病生物物理学小组开发的一种技术,即浸泡式旋转喷纺丝(iRJS),它利用离心力来纺丝特定形状和尺寸的长纳米纤维。研究小组纺出了食品安全明胶纤维,形成了细胞生长的基础。这些纤维模仿了天然肌肉组织的细胞外基质——一种将肌肉组织粘合在一起的胶状物。

研究小组将兔子和牛的肌肉细胞植入这些纤维中,这些细胞固定在明胶上,长成细长的结构,类似于真正的肉。研究人员通过机械测试,将实验室培育的肉与真正的兔肉、培根、牛里脊肉、熏火腿和其他肉制品的质地进行了比较。

MacQueen说:“我们分析了肉制品的微观结构和质地,发现虽然人工养殖的肉制品和天然肉制品的质地差不多,但天然肉类含有更多的肌肉纤维,这意味着它们更成熟。”“肌肉和脂肪细胞的体外成熟仍然是一个巨大的挑战,需要结合先进的干细胞来源、无血清培养基配方、像我们这样的可食用支架,以及生物反应器培养方法的进步来克服。”

不过,这项研究表明,完全实验室培育的肉类是可能的。

“我们的方法一直在改进,我们有明确的目标,因为我们的设计规则来自天然肉类。最终,我们认为有可能设计出具有特定质地、口味和营养成分的肉类——有点像酿酒,”MacQueen说。

“展望未来,我们的目标是营养含量、口味、口感和可承受的价格。长期目标是减少食物对环境的影响。”

“人造肉的发展涉及到许多技术挑战,其中包括支架材料的配方,可以成功地支持细胞和发展适合培养的细胞系的消费规模,”凯特·克鲁格说,细胞研究主管农业研究机构新收获,他并没有参与这项研究。“这份出版物的作者已经开发出在这些领域显示出巨大前景的支架材料。”

哈佛大学的技术发展办公室已经保护了与这个项目相关的知识产权,并正在探索商业化的机会。

这项研究由查尔斯·阿尔弗、克里斯托夫·O·查特、Seungkuk Ahn、卢卡·塞拉、格兰特·m·冈萨雷斯、布莱克利·b·奥康纳、丹尼尔·j·德伦南、迈克尔·m·彼得斯、萨拉·e·莫塔和约翰·f·齐默尔曼共同撰写。

它得到了海洋、威斯生物工程研究所、哈佛材料研究科学与工程中心和汤姆凯特基金会的支持。

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