一种3D生物组织专用培养装置和块状培育肉的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种3D生物组织专用培养装置和块状培育肉的制备方法，所述3D生物组织专用培养装置包括：3D生物组织培养槽，用于放置3D生物组织，和储液槽，用于盛装培养基；3D生物组织培养槽和所述储液槽之间通过管路连接形成循环回路，供培养基循环流动；3D生物组织培养槽的敞口处设有密封塞，所述密封塞的内侧设有多个培养基灌注针，使用时所述培养基灌注针穿过3D生物组织。本发明专利技术提供的3D生物组织专用培养装置，可有效保证3D生物组织内部细胞的均匀生长和分化，适用于制备块状培育肉。本发明专利技术提供的块状培育肉的制备方法可显著提高动物培育肉的制备规模，真正实现了制备高质量的块状培育肉，具有肉产品的咀嚼口感。具有肉产品的咀嚼口感。具有肉产品的咀嚼口感。

【技术实现步骤摘要】
一种3D生物组织专用培养装置和块状培育肉的制备方法


[0001]本专利技术涉及培育肉制备
，尤其涉及一种3D生物组织专用培养装置和块状培育肉的制备方法。

技术介绍

[0002]培育肉又被称作培养肉、清洁肉、体外肉等，是一种基于细胞生产的人造肉，该类肉品因可以绕开动物饲喂而可持续地为人类供应真实动物蛋白，被认为是最有可能解决未来人类肉品生产和消费困境的方案。参见王守伟的“人造肉分类与命名分析及规范建议”(食品科学，2020，41(11)：310-316)。
[0003]目前，培育肉的制备技术尚处于发展阶段，其制备所需的细胞来源、细胞体外培养、细胞体外3D成型等诸多关键性的技术尚需进一步突破或完善。参见董桂灵的“培育肉的研究进展及相关专利申请”(中国专利技术与专利，2019，16(7)：71-75)。其中，细胞体外3D成型和培养方式与培育肉的食用口感密切相关，目前已有的培育肉制备技术只能先制备小尺寸的肌管细胞团或者肌管细胞，然后通过物理方法比如添加辅料(中国专利申请CN110730615A)将其组合成可食用规模的培育肉产品，这导致了培育肉的咀嚼感变差。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种3D生物组织专用培养装置和块状培育肉的制备方法，通过解决动物骨骼肌卫星细胞的3D培养等技术难题，克服了目前无法一次性制备具有较大尺寸的块状单一培育肉结构单元的缺陷，在培育肉制备过程中可实现对其单一结构单元的3D构型和尺寸的控制。
[0005]本专利技术实施例提供一种3D生物组织专用培养装置，包括：
[0006]3D生物组织培养槽，用于放置3D生物组织，
[0007]和储液槽，用于盛装培养基；
[0008]所述3D生物组织培养槽和所述储液槽之间通过管路连接形成循环回路，供培养基循环流动；
[0009]所述3D生物组织培养槽的敞口处设有密封塞，所述密封塞的内侧设有多个培养基灌注针，使用时所述培养基灌注针穿过3D生物组织。
[0010]由于普通培养装置在培养箱中处于一种静置的状态，3D生物组织的中间部位会由于没有足够的营养物质渗透导致其中的细胞不能正常生长或坏死。本专利技术实施例提供的3D生物组织专用培养装置，通过培养灌注针的设置使3D生物组织的中间部位也能很好地渗透营养物质，且培养基一直处于循环流动的状态，比较均一，可有效保证3D生物组织内部细胞的均匀生长和分化。
[0011]本专利技术实施例还提供一种块状培育肉的制备方法，包括：
[0012]先将动物骨骼肌卫星细胞与生物墨水混合进行3D生物打印，然后将打印所得3D动物骨骼肌卫星细胞组织置于上述本专利技术实施例提供的3D生物组织专用培养装置中进行增
殖培养和分化。
[0013]使用本专利技术上述实施例提供的3D生物组织专用培养装置中进行体外培养和分化，可有效保证块状3D生物组织的内部细胞均匀生长和分化，从而得到块状培育肉。
[0014]根据本专利技术实施例提供的块状培育肉的制备方法，所述生物墨水为甲基丙烯酸酐化明胶(GelMa)和/或纳米纤维素。
[0015]甲基丙烯酸酐化明胶(GelMa)作为生物墨水进行MSCs的3D生物打印具有较好的细胞生长和分化状态，再加上其良好的培养基渗透性能，非常适合块状培育肉的制备；另外纳米纤维素具有良好的生物相容性，而且本身是植物来源，生产成本低，可食用，无论是单独作为生物墨水还是与甲基丙烯酸明胶混合作为生物墨水表现出良好的生物相容性。实验发现，甲基丙烯酸酐化明胶(GelMa)和纳米纤维素的混合体系比GelMa本身更加适合块状培育肉的制备。
[0016]根据本专利技术实施例提供的块状培育肉的制备方法，所述动物骨骼肌卫星细胞为猪骨骼肌卫星细胞或鸡骨骼肌卫星细胞。
[0017]当所述动物骨骼肌卫星细胞为猪骨骼肌卫星细胞时，具体地，先将动物骨骼肌卫星细胞与生物墨水混合进行3D生物打印，然后将打印所得3D动物骨骼肌卫星细胞组织置于本专利技术实施例提供的3D生物组织专用培养装置中后，再将整体置于36.5～37.5℃、5％CO2条件下培养，待细胞形态稳定，将增殖培养基更换为分化培养基，直至形成块状培育肉。
[0018]其中，采用的增殖培养基包含表皮生长因子8～12ng/mL、成纤维细胞生长因子0.5～2ng/mL、胰岛素0.005～0.015mg/L和地塞米松0.3～0.5μg/mL，采用的分化培养基包含胰岛素0.005～0.015mg/L。
[0019]采用上述培养基，可以在无血清的情况下使细胞正常生长，生长周期与含20％胎牛血清的培养基一致，这有利于降低培育肉的生产成本。
[0020]当所述动物骨骼肌卫星细胞为鸡骨骼肌卫星细胞时，具体地，先将动物骨骼肌卫星细胞与生物墨水混合进行3D生物打印，然后将打印所得3D动物骨骼肌卫星细胞组织置于本专利技术实施例提供的3D生物组织专用培养装置中后，再将整体置于40.5～41.5℃、5％CO2条件下培养，待细胞形态稳定，将增殖培养基更换为分化培养基，直至形成块状培育肉。
[0021]其中，采用的增殖培养基为含10～20％鸡血清或胎牛血清的Mccoy's 5A培养基，采用的分化培养基为含0～5％鸡血清或胎牛血清的Mccoy's 5A培养基。
[0022]本专利技术通过实验发现，对于鸡骨骼肌卫星细胞，传统的培养温度36.5～37.5℃并不是最适合的，40.5～41.5℃下效果才更好，41℃最优。
[0023]综上可见，采用本专利技术实施例提供的专用的骨骼肌卫星细胞增殖培养基、分化培养基和3D生物组织专用培养装置有利于高效率地实现骨骼肌卫星细胞3D生物组织定向分化成多核肌管细胞。而且，针对不同的动物骨骼肌卫星细胞，其专用的骨骼肌卫星细胞增殖培养基和分化培养基还略有差异，可见其专一性。
[0024]根据本专利技术实施例提供的块状培育肉的制备方法，所述动物骨骼肌卫星细胞为经提取和体外培养所得，其中，猪骨骼肌卫星细胞为从新生期动物的骨骼肌组织中提取，鸡骨骼肌卫星细胞为从孵化器的胚胎中提取。此时相应的骨骼肌卫星细胞含量最为丰富且增殖活力更高，利于后续培养。
[0025]进一步地，提取方式为组织块贴壁法。虽然组织块贴壁法、酶解组织块贴壁法和酶
消化过滤法是提取组织细胞常用的方法，但是针对本专利技术的骨骼肌卫星细胞，专利技术人发现采用组织块贴壁法可以在较短时间内完成大量骨骼肌卫星细胞的提取操作，提取效率高，方便快捷。
[0026]所述体外培养采用贴壁培养方式或负载于微载体微球表面以悬浮培养的方式培养。
[0027]本专利技术发现除了可以常规地将动物骨骼肌细胞在培养皿或细胞工厂中以贴壁的形式快速生长，还可以负载于微载体微球表面以悬浮培养的形式快速生长，两种方式均可以实现细胞的快速增殖，其中，悬浮培养的方式得到的细胞生长密度更大，有更大的可能进一步低成本降低生产成本，扩大生产规模。具体地，贴壁的方式细胞的密度是：2
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105个/cm2；悬浮培养的方式细胞的密度是：3.5
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D生物组织专用培养装置，其特征在于，包括：3D生物组织培养槽，用于放置3D生物组织，和储液槽，用于盛装培养基；所述3D生物组织培养槽和所述储液槽之间通过管路连接形成循环回路，供培养基循环流动；所述3D生物组织培养槽的敞口处设有密封塞，所述密封塞的内侧设有多个培养基灌注针，使用时所述培养基灌注针穿过3D生物组织。2.一种块状培育肉的制备方法，其特征在于，包括：先将动物骨骼肌卫星细胞与生物墨水混合进行3D生物打印，然后将打印所得3D动物骨骼肌卫星细胞组织置于权利要求1所述的3D生物组织专用培养装置中进行增殖培养和分化。3.根据权利要求2所述的块状培育肉的制备方法，其特征在于，所述生物墨水为甲基丙烯酸酐化明胶和/或纳米纤维素。4.根据权利要求2所述的块状培育肉的制备方法，其特征在于，所述动物骨骼肌卫星细胞为猪骨骼肌卫星细胞时，将打印所得3D动物骨骼肌卫星细胞组织置于权利要求1所述的3D生物组织专用培养装置中后，再将整体置于36.5～37.5℃、5％CO2条件下培养，1-2天后待细胞形态稳定，将增殖培养基更换为分化培养基，3～5天后，将分化培养基更换为增殖培养基，继续培养直至细胞分化融合形成块状培育肉。5.根据权利要求4所述的块状培育肉的制备方法，其特征在于，所述动物骨骼肌卫星细胞为猪骨骼肌卫星细胞时，采用的增殖培养基包含表皮生长因子8～12ng/mL、成纤维细胞生长因子0.5～2ng...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守伟，李石磊，李莹莹，刘文婷，李雨爽，
申请(专利权)人：中国肉类食品综合研究中心，
类型：发明
国别省市：