本報(bào)記者 王 薇
色澤乳白、質(zhì)地彈軟、味道微腥……在浙江大學(xué)森林紫金科創(chuàng)小鎮(zhèn)的未來食品實(shí)驗(yàn)室里，經(jīng)過10多天“長(zhǎng)”成的細(xì)胞培養(yǎng)魚肉與同類自然魚肉十分相似。而正是在“生物合成細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的關(guān)鍵技術(shù)”的應(yīng)用下，這一新型動(dòng)物蛋白產(chǎn)品才得以問世。5月12日，在位于浙江杭州的浙江大學(xué)森林紫金科創(chuàng)小鎮(zhèn)，中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織并主持召開“生物合成細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的關(guān)鍵技術(shù)”成果鑒定會(huì)。在聽取了項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告，審閱了相關(guān)資料，考察了實(shí)驗(yàn)基地，經(jīng)質(zhì)詢和討論，由陳堅(jiān)、吳清平兩位中國(guó)工程院院士及多位國(guó)內(nèi)食品領(lǐng)域?qū)＜医M成的鑒定委員會(huì)充分肯定了項(xiàng)目對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)大黃魚肉制造技術(shù)展開的體系化研發(fā)，并一致認(rèn)為，“生物合成細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的關(guān)鍵技術(shù)”成果總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。該項(xiàng)目成果由浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng)、浙江大學(xué)長(zhǎng)三角智慧綠洲創(chuàng)新中心未來食品實(shí)驗(yàn)室主任劉東紅教授、生命科學(xué)學(xué)院陳軍教授牽頭的細(xì)胞培養(yǎng)魚肉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合大連工業(yè)大學(xué)朱蓓薇院士團(tuán)隊(duì)共同完成。
“生物合成細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的關(guān)鍵技術(shù)”成果鑒定會(huì)現(xiàn)場(chǎng)
(相關(guān)資料圖)
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人口的快速增長(zhǎng)以及中等收入人群數(shù)量的大幅增加，全球的肉品需求持續(xù)增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)肉類生產(chǎn)方式越來越難以滿足消費(fèi)者的需要。同時(shí)，消費(fèi)者對(duì)肉品安全、動(dòng)物福利和環(huán)境保護(hù)等方面的要求不斷提高。在此背景下，一場(chǎng)肉類生產(chǎn)革命正在興起，高效、環(huán)保、安全、可持續(xù)的新型肉類生產(chǎn)方式成為國(guó)內(nèi)外科研領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。而隨著全球科技的不斷進(jìn)步，學(xué)科的深度融合，新型肉類食品細(xì)胞培育肉（又被稱作“細(xì)胞培養(yǎng)肉”）的研究不斷深入。此前，國(guó)內(nèi)科學(xué)家研發(fā)有豬源培養(yǎng)肉，而鮮見魚源培養(yǎng)肉。此次通過技術(shù)成果鑒定的“生物合成細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的關(guān)鍵技術(shù)”成果， 就是仿真大黃魚而培育的魚源培養(yǎng)肉，是我國(guó)細(xì)胞培養(yǎng)肉研究領(lǐng)域中結(jié)出的一顆“碩果”。
為什么要開發(fā)細(xì)胞培養(yǎng)魚肉？
為何選擇開發(fā)細(xì)胞培養(yǎng)魚肉？浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng)、浙江大學(xué)長(zhǎng)三角智慧綠洲創(chuàng)新中心未來食品實(shí)驗(yàn)室主任劉東紅道出了其中的原因。她介紹說，隨著傳統(tǒng)畜牧業(yè)導(dǎo)致資源、氣候、污染等問題日益凸顯，優(yōu)質(zhì)的替代蛋白正逐漸成為未來研究熱點(diǎn)。其中，由動(dòng)物干細(xì)胞體外培養(yǎng)而成的組織培養(yǎng)肉被認(rèn)為是最具潛力的解決未來人類餐桌肉品和動(dòng)物蛋白供應(yīng)的一條途徑。海洋魚類食品富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、多不飽和脂肪酸及多種微量營(yíng)養(yǎng)素和功能因子，約占全球人口所需動(dòng)物蛋白的20%左右，預(yù)計(jì)2050年需求增量將達(dá)到億噸級(jí)。然而，海水污染加劇、海洋資源掠奪性開發(fā)等多重因素，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)魚類供應(yīng)面臨枯竭，且我國(guó)在深海魚資源的獲取難度和成本都較高，內(nèi)陸地區(qū)所需優(yōu)質(zhì)海洋魚類蛋白資源供給明顯不足。
研發(fā)細(xì)胞培養(yǎng)魚肉
“建立高通量、低成本、可再生魚肉細(xì)胞工廠及規(guī)?；a(chǎn)模式至關(guān)重要，是緩解我國(guó)優(yōu)質(zhì)海洋魚類蛋白資源短缺及營(yíng)養(yǎng)保障的重要途徑與策略之一?！?劉東紅說，正是在這一背景下，項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，針對(duì)海洋魚肉供應(yīng)不足的問題，在大食物觀的指導(dǎo)下，面向產(chǎn)業(yè)需求，著手細(xì)胞培養(yǎng)魚肉研究，破解了基于魚強(qiáng)干性細(xì)胞系構(gòu)建，突破魚肌細(xì)胞分離、增殖與定向分化、組織化成型等難題。
鑒定會(huì)上，浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院陳啟和教授代表項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)就項(xiàng)目整體研究情況向?qū)＜医M進(jìn)行了匯報(bào)。據(jù)介紹，該項(xiàng)目在繁星科學(xué)基金項(xiàng)目資助下開展細(xì)胞培養(yǎng)魚肉生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)，篩選高傳代肌肉、脂肪干細(xì)胞并通過兩種信號(hào)通路誘導(dǎo)分化，建立具有高傳代能力的魚組織干細(xì)胞的分離純化及高效增殖分化方法；研制開發(fā)促進(jìn)細(xì)胞增殖和分化的低血清培養(yǎng)基，構(gòu)建滾瓶與工廠化細(xì)胞擴(kuò)增相結(jié)合模式高效誘導(dǎo)細(xì)胞倍增，可顯著提升培養(yǎng)肉的生產(chǎn)效率，降低成本；開發(fā)可食用、可安全降解的高細(xì)胞相容性魚肌支架三維培養(yǎng)材料，可以促進(jìn)細(xì)胞有效貼壁黏附、轉(zhuǎn)移、增殖、分化和融合；通過數(shù)字化仿真構(gòu)建培養(yǎng)魚肉組織的結(jié)構(gòu)，在三維培養(yǎng)的向列肌纖維束中融合細(xì)胞分化脂滴，成功合成國(guó)內(nèi)首例厘米級(jí)細(xì)胞培養(yǎng)魚肉產(chǎn)品，生產(chǎn)的培養(yǎng)肉組織具有與真實(shí)魚片、魚塊類似的質(zhì)構(gòu)與口感。
細(xì)胞培養(yǎng)魚肉和真實(shí)魚肉有多像？
用細(xì)胞培養(yǎng)魚肉，本質(zhì)上是動(dòng)物干細(xì)胞在體外進(jìn)行細(xì)胞增殖和分化的過程。記者了解到，在該項(xiàng)目中，科研人員以大黃魚為研究對(duì)象，從大黃魚上分離出肌肉干細(xì)胞和脂肪干細(xì)胞，作為細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的“種子”，而培養(yǎng)基則是“土壤”，為細(xì)胞的增殖和分化提供養(yǎng)分。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪干細(xì)胞雖然能在培養(yǎng)基中較好增殖分化，但作為肉質(zhì)的主要成分，肌肉細(xì)胞到體外培養(yǎng)卻困難重重。浙大生命科學(xué)學(xué)院教授陳軍和生命科學(xué)學(xué)院副教授黃曉通過研究，找到兩條影響肌肉生成的信號(hào)通路，研究團(tuán)隊(duì)則通過對(duì)培養(yǎng)基的成分調(diào)整，提高了成肌細(xì)胞的分化效率。
細(xì)胞培養(yǎng)魚肉樣品
隨著肌肉細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化，越來越多的“魚肉”產(chǎn)生，但此時(shí)的“魚肉”還只是無固定外形的松散細(xì)胞團(tuán)，呈“肉泥”形態(tài)，還不能稱為魚肉，魚肉中不僅有肌肉細(xì)胞，還有脂肪、結(jié)締組織等，如何把魚肉結(jié)構(gòu)“構(gòu)建”起來？浙大生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院副研究員徐恩波通過構(gòu)建生魚塊數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型，打印支架，模擬天然魚肌肉組織。肌肉細(xì)胞會(huì)沿著3D打印的仿生結(jié)構(gòu)有規(guī)則地生長(zhǎng)，形成三維培養(yǎng)肌纖維束，產(chǎn)生類似自然魚肉的結(jié)構(gòu)和紋路。據(jù)項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)介紹，3D打印材料的制作也非易事，研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整配方，降低打印溫度，并找到能將成肌細(xì)胞牢牢“抓住”的可食用膠體材料，才實(shí)現(xiàn)了仿生生長(zhǎng)。浙大團(tuán)隊(duì)再通過“注入”脂肪細(xì)胞，便構(gòu)建出一塊組織狀的細(xì)胞培養(yǎng)魚肉。
養(yǎng)殖魚池、細(xì)胞培養(yǎng)室、實(shí)驗(yàn)冷庫……鑒評(píng)會(huì)專家委員會(huì)專家考察了位于浙江大學(xué)森林紫金科創(chuàng)小鎮(zhèn)的未來食品實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)上，兩塊置于培養(yǎng)皿中的細(xì)胞培養(yǎng)魚肉乳白細(xì)膩，外形酷似大黃魚的魚肉，肌肉紋理清晰可見，聞起來有魚腥味。“項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了培養(yǎng)魚排的外形，并對(duì)其中細(xì)胞數(shù)、肌肉細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的比例、硬度、黏性、彈性等特征與真實(shí)大黃魚的肌肉組織進(jìn)行對(duì)比研究，從相關(guān)指標(biāo)來看，細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的仿真性強(qiáng)?！眲|紅說，這也將為未來開展不同魚類乃至其他經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)，獲取優(yōu)質(zhì)蛋白提供新的思路，在解決可持續(xù)肉類供應(yīng)方面發(fā)揮更大潛力。
細(xì)胞培養(yǎng)魚肉研究有多重要？
對(duì)于該項(xiàng)目，鑒定委員會(huì)專家予以了高度評(píng)價(jià)。專家表示，在我國(guó)優(yōu)質(zhì)海洋魚類蛋白資源獲取難、成本高的背景下，建立高通量、低成本、可再生魚肉細(xì)胞規(guī)?；a(chǎn)模式至關(guān)重要。該成果對(duì)我國(guó)搶占優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋白肉的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)“高地”至關(guān)重要，建議進(jìn)一步加快細(xì)胞培養(yǎng)魚肉工程化技術(shù)研究。
陳堅(jiān)、吳清平兩位院士對(duì)項(xiàng)目成果表示了肯定，認(rèn)為課題方向定位準(zhǔn)、研究深入。陳堅(jiān)院士表示，當(dāng)前，食品工業(yè)面臨的核心挑戰(zhàn)之一是食品資源的挖掘與創(chuàng)制。其中，最具挑戰(zhàn)的是蛋白資源的挖掘與創(chuàng)制。細(xì)胞培養(yǎng)肉是獲得蛋白資源的主要途徑之一。他提醒，當(dāng)前細(xì)胞培養(yǎng)肉研究正熱，但其產(chǎn)業(yè)鏈的形成，不是靠一個(gè)技術(shù)就可以解決的，還要系統(tǒng)發(fā)展。
中國(guó)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)孟素荷表示，在細(xì)胞培養(yǎng)肉的研究方面，我國(guó)在豬源培養(yǎng)肉領(lǐng)域的研究已形成突破，技術(shù)水平在國(guó)際上處于“并跑”。而此次由浙江大學(xué)與大連工業(yè)大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)聯(lián)手完成的“生物合成細(xì)胞培養(yǎng)魚肉的關(guān)鍵技術(shù)”成果，可謂另辟蹊徑，在細(xì)胞培養(yǎng)魚肉研究方面實(shí)現(xiàn)了0到1的突破，為優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋白的獲取又開辟了一條新途徑。
中國(guó)肉類食品綜合研究中心首席科學(xué)家王守偉指出，“大食物觀”科學(xué)拓寬了食物定義的邊界、深化了人類對(duì)食物生產(chǎn)系統(tǒng)的理解。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國(guó)在細(xì)胞培育肉領(lǐng)域已經(jīng)積累了一些科研成果。值得注意的是，種類豐富、高活力的種子細(xì)胞是生產(chǎn)細(xì)胞培育肉的源頭，然而這些細(xì)胞無法永久性分裂增殖，細(xì)胞傳代能力仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)，今后還要加強(qiáng)細(xì)胞培育肉種子細(xì)胞永生化誘導(dǎo)研究，為細(xì)胞培育肉工業(yè)化生產(chǎn)用種子細(xì)胞打下基礎(chǔ)。此外，我們尚未實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培育肉的工業(yè)化，因此在專注技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，還要推進(jìn)法律法規(guī)、監(jiān)管政策和標(biāo)準(zhǔn)等方面的研究，為細(xì)胞培育肉最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
浙江工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院黨委書記孫培龍教授表示，項(xiàng)目成果最終要落地，就要考慮食品安不安全、好不好吃及營(yíng)養(yǎng)好不好等問題，因?yàn)槭称纷罱K是要靠“舌尖”來投票的。此外，產(chǎn)品在保證安全、營(yíng)養(yǎng)、好吃的前提下，還要考慮一些潛在物質(zhì)的影響，如致敏物等。
劉東紅教授（右一）向?qū)＜覀兘榻B細(xì)胞培養(yǎng)魚肉
對(duì)于該項(xiàng)目成果，陳軍認(rèn)為學(xué)科的交叉融合是重要基礎(chǔ)?！拔覀兊难芯恐谐擞猩锵到y(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院的參與，還吸引了來自機(jī)械工程學(xué)院尹俊研究員和高分子科學(xué)與工程學(xué)系朱旸研究員團(tuán)隊(duì)的科研人員參與前沿探索和交叉研究。”
“細(xì)胞培養(yǎng)魚肉走向餐桌還要進(jìn)行大量的安全性評(píng)估，相信隨著技術(shù)的不斷成熟，一定能在可見的未來批量化大生產(chǎn)?！睂?duì)于未來，劉東紅充滿信心，“我們還要從這塊‘魚肉’中找尋隱藏在其背后的技術(shù)突破與創(chuàng)新，這些探索也將為未來食品行業(yè)發(fā)展開辟新的道路?！?/p>
初審：李松 責(zé)任編輯：趙鈺 審核：王金臣
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